EdW 02 1998.pdf

(7418 KB) Pobierz
Projekty AVT
P rosty tor
podczerwieni aktywnej
dalekiego zasięgu
część 2
2178
W drugiej części artykułu po−
dano szczegółówy opis układu
o rewelacyjnym zasięgu i bardzo
małym poborze prądu, nie zawier−
ającego żadnych elementów opty−
cznych. Osiągnięcie takich para−
metrów wymaga zastosowania
odpowiednich wąsko świecących
diod nadawczych podczerwieni
oraz spełnienia innych warunków
podanych w pierwszej częsci
artykułu.
Opis układu
Schemat ideowy nadajnika i od−
biornika pokazany jest na rysun−
ku 6. Stali Czytelnicy EdW zapewne ze
zdziwieniem rozpoznali schemat, który
przed ponad rokiem pojawił się przy okaz−
ji nauki projektowania płytek przy pomo−
cy programu Easytrax. W samej rzeczy!
Jest to rzeczywiście tamten układ, tylko
nieco zmodyfikowany.
Tu maleńka dygresja: wszystkim zgłę−
biającym tajniki programów do rysowania
schematów i projektowania płytek moż−
na zwrócić uwagę, że wcześniej podany
schemat nie zawierał dławików – ich
obecność na schemacie mogłaby spowo−
dować zamieszanie w przypadku auto−
matycznego generowania tzw. netlisty –
chodzi o to, że z programy do rysowania
schematów z założenia łączą nóżki zasila−
nia układów scalonych do szyn oznacza−
nych VDD i VSS (kostki CMOS) oraz VCC
i GND (kostki TTL). Jeśli nóżki plusa zasi−
lania kostek nadajnika i odbiornika zosta−
łyby połączone, to ominięte zostałyby dła−
wiki. Później projekt druku zawierałby
błędne połączenie dławików, a program
do sprawdzania zgodności płytki z netlis−
tą (Design Rule Check – DRC) nie wykrył−
by tego błędu.
Tyle dygresji.
Teraz prześledźmy działanie układu
z rysunku 6. Generatorem impulsów
o częstotliwości 36kHz w nadajniku jest
bramka U1A z elementami PR1, C4. Kon−
densator C3 z rezystorem R1 wyznacza
częstotliwość powtarzania paczek impul−
sów (około 100ms). Natomiast rezystor
R2 i pojemność C3 wyznaczają czas trwa−
nia jednej paczki impulsów. Dołączenie
kondensatora C3 do plusa zasilania nie
jest konieczne – tak po prostu łatwiej by−
ło zaprojektować druk.
W czasie trwania paczki impulsów
dioda IRED (infraRED – podczerwona)
błyska około18 razy z częstotliwością
36kHz. Kondensator C1 o znacznej po−
jemności stanowi magazyn energii na
czas trwania paczki impulsów. Rezystor
R4 o bardzo małej wartości pozwala
w czasie trwania impulsu na przepływ
prądu o dużej wartości (przy napięciu za−
silania 9V około 3A). Właśnie ze wzglę−
du na tak dużą wartość prądu zastoso−
wano tranzystor mocy MOSFET. Małe
MOSFETy takie jak BS107 czy BS170
maja rezystancję w stanie otwarcia rzę−
du kilku omów lub więcej i nie nadają się
do tego zastosowania. W obwodzie
bramki tranzystora T1 przewidziano re−
zystor R3. Przy wykorzystaniu tranzysto−
ra MOSFET jest on zastąpiony zworą,
ale w roli T1 może też pracować „dar−
lington” npn większej mocy i wtedy re−
zystor będzie potrzebny do ograniczenia
prądu bazy. W przypadku stosowania
„darlingtona” należy się upewnić, czy
jest on dostatecznie szybki. Dużą ostroż−
ność trzeba wykazać przy próbie zasto−
sowania w roli T1 zwykłego tranzystora
npn. Przy jego niewielkim wzmocnieniu
może się okazać, że bramki U1C i U1D
nie są w stanie dostarczyć odpowiednie−
go prądu bazy. W każdym przypadku
stosowania tranzystorów innych niż
MOSFET, należy sprawdzić oscylosko−
pem przebieg na kolektorze tranzystora
(na katodzie diody D3).
Przy tak dużych impulsach prądu ko−
nieczne są obwody filtrujące – dławiki L1
i L2 oraz kondensatory C1 i C2. Czułość
układu odbiorczego jest bardzo duża i bez
dławików niemożliwe byłoby zasilanie na−
dajnika i odbiornika z tego samego źród−
ła, bo impulsy przechodzące z nadajnika
do odbiornika przez linie zasilania zakłóca−
łyby pracę układu U3.
Układ odbiornika wygląda dość zawile.
Jego działanie nie jest jednak trudne do
zrozumienia. Pomocą w analizie będą ry−
sunkii 7 oraz 8.
Przede wszystkim trzeba wiedzieć, że
w prawidłowo działającym torze, każda
odebrana paczka impulsów wytwarza na
wyjściu kostki TFMS krótki impuls ujem−
ny (0,5ms), który z kolei powoduje wyze−
rowanie licznika U1 (CMOS 4060). Od tej
chwili określenie „impuls” będzie ozna−
czać ten właśnie impuls elektryczny o dł−
ugości 0,5ms, który pojawia się na wy−
jściu odbiornika U3 (TFMS5360) po ode−
braniu paczki impulsów świetlnych.
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/98
13
823168164.478.png 823168164.489.png
Projekty AVT
Po każdym takim impulsie licznik U2
zaczyna swą pracę od nowa. Na rysun−
ku 7 pokazano niektóre przebiegi na jego
wyjściach. Bardzo ważną rolę pełni syg−
nał z wyjścia Q4 (nóżka 7 układu U2) –
przebieg z rysunku 7b.
Na rysunku 7 pokazano, że licznik U2
rozpoczął cykl pracy po kolejnym impulsie
zerującym. Moment przyjścia tego impulsu
zerującego zaznaczono pionową niebieską
linią. Przebieg na wyjściu Q4 decyduje, co
stanie się po przyjściu następnego impul−
su. Jeśli następny impuls z odbiornika
TFMS pojawi się w czasie, gdy na wyjściu
Q4 wystąpi stan wysoki (zaznaczono to
zielonym kolorem na przebiegu 7b), wtedy
licznik zostanie prawidłowo wyzerowany
i cykl pracy rozpocznie się od nowa. Zero−
wanie licznika umożliwi podanie stanu wy−
sokiego przez diodę D6 na kondensator C9
– dopiero wtedy tranzystor T2 będzie mógł
pewnie wyzerować kostkę przez jej we−
jście RST (nóżka 12). Obwód D6, R15 i C9
jest potrzebny do przedłużenia czasu trwa−
nia stanu wysokiego z wyjścia Q4. Należy
pamiętać, że w chwili zerowania, na wy−
jściu Q4 pojawia się stan niski. Bez obwo−
du D6, R15 i C9 impuls zerujący na wejściu
RST byłby więc bardzo krótki (kilkadziesiąt
nanosekund), co w pewnych warunkach
uniemożliwiłoby pełne zerowanie wszyst−
kich stopni licznika. Wspomniany obwód
pozwala przedłużyć impuls zerujący kostkę
U2 i pewnie ją wyzerować.
Wskutek tego ustawicznego zerowa−
nia, w czasie normalnej pracy, przebieg na
wyjściu Q4 będzie wyglądał jak na dol−
nym rysunku – 7d, gdzie zaznaczono go
kolorem zielonym. W tym miejscu należy
zauważyć, że w czasie normalnej pracy,
przebieg na wyjściu Q4 będzie miał wy−
pełnienie różne od 50%. Częstotliwość
oscylatora kostki U2 należy ustawić za po−
mocą potencjometru PR2 w ten sposób,
by w czasie normalnej pracy dodatnie im−
pulsy występujące na wyjściu Q4 były
dwukrotnie krótsze od czasu przerwy. Jak
wynika z rysunku 7b, czas przerwy na wy−
jściu Q4 powinien trwać 66,6ms, co zo−
stanie spełnione, jeśli okres drgań oscyla−
tora będzie ustawiony za pomocą PR2 na
133,2ms/16 = 8,325ms, co odpowiada
częstotliwości 120Hz. Przy takiej częstot−
liwości oscylatora uzyska się optymalny
przebieg na wyjściu Q4. Z rysunku 7b ja−
sno wynika, że zapewni to znaczny margi−
nes bezpieczeństwa w przypadku, gdyby
częstotliwość generatora taktującego
w nadajniku (o okresie 100ms) zmieniła
się o kilka czy kilkanaście procent.
Rys. 6. Schemat ideowy
14
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/98
823168164.500.png 823168164.511.png 823168164.001.png 823168164.012.png 823168164.023.png 823168164.034.png 823168164.045.png 823168164.056.png 823168164.067.png 823168164.078.png 823168164.089.png 823168164.100.png 823168164.111.png 823168164.122.png 823168164.133.png 823168164.144.png 823168164.155.png 823168164.166.png 823168164.177.png 823168164.188.png 823168164.199.png 823168164.210.png 823168164.221.png 823168164.232.png 823168164.243.png 823168164.254.png 823168164.265.png 823168164.276.png 823168164.287.png 823168164.298.png 823168164.309.png 823168164.320.png 823168164.331.png 823168164.342.png 823168164.353.png 823168164.364.png 823168164.375.png 823168164.386.png 823168164.397.png 823168164.408.png 823168164.419.png 823168164.430.png 823168164.441.png 823168164.452.png 823168164.463.png 823168164.471.png 823168164.472.png 823168164.473.png 823168164.474.png 823168164.475.png 823168164.476.png 823168164.477.png 823168164.479.png 823168164.480.png 823168164.481.png 823168164.482.png 823168164.483.png 823168164.484.png 823168164.485.png 823168164.486.png 823168164.487.png 823168164.488.png 823168164.490.png 823168164.491.png 823168164.492.png 823168164.493.png 823168164.494.png 823168164.495.png 823168164.496.png 823168164.497.png 823168164.498.png 823168164.499.png 823168164.501.png 823168164.502.png 823168164.503.png 823168164.504.png 823168164.505.png 823168164.506.png 823168164.507.png 823168164.508.png 823168164.509.png 823168164.510.png 823168164.512.png 823168164.513.png 823168164.514.png 823168164.515.png 823168164.516.png 823168164.517.png 823168164.518.png 823168164.519.png 823168164.520.png 823168164.521.png 823168164.002.png 823168164.003.png 823168164.004.png 823168164.005.png 823168164.006.png 823168164.007.png 823168164.008.png 823168164.009.png 823168164.010.png 823168164.011.png 823168164.013.png 823168164.014.png 823168164.015.png 823168164.016.png 823168164.017.png 823168164.018.png 823168164.019.png 823168164.020.png 823168164.021.png 823168164.022.png 823168164.024.png 823168164.025.png 823168164.026.png 823168164.027.png 823168164.028.png 823168164.029.png 823168164.030.png 823168164.031.png 823168164.032.png 823168164.033.png 823168164.035.png 823168164.036.png 823168164.037.png 823168164.038.png 823168164.039.png 823168164.040.png 823168164.041.png 823168164.042.png 823168164.043.png 823168164.044.png 823168164.046.png 823168164.047.png 823168164.048.png 823168164.049.png 823168164.050.png 823168164.051.png 823168164.052.png 823168164.053.png 823168164.054.png 823168164.055.png 823168164.057.png 823168164.058.png 823168164.059.png 823168164.060.png 823168164.061.png 823168164.062.png 823168164.063.png 823168164.064.png 823168164.065.png 823168164.066.png 823168164.068.png 823168164.069.png 823168164.070.png 823168164.071.png 823168164.072.png 823168164.073.png 823168164.074.png 823168164.075.png 823168164.076.png 823168164.077.png 823168164.079.png 823168164.080.png 823168164.081.png 823168164.082.png 823168164.083.png 823168164.084.png 823168164.085.png 823168164.086.png 823168164.087.png 823168164.088.png 823168164.090.png 823168164.091.png 823168164.092.png 823168164.093.png 823168164.094.png 823168164.095.png 823168164.096.png 823168164.097.png 823168164.098.png 823168164.099.png 823168164.101.png 823168164.102.png 823168164.103.png 823168164.104.png 823168164.105.png 823168164.106.png 823168164.107.png 823168164.108.png 823168164.109.png 823168164.110.png 823168164.112.png 823168164.113.png 823168164.114.png 823168164.115.png 823168164.116.png 823168164.117.png 823168164.118.png 823168164.119.png 823168164.120.png 823168164.121.png 823168164.123.png 823168164.124.png 823168164.125.png 823168164.126.png 823168164.127.png 823168164.128.png 823168164.129.png 823168164.130.png 823168164.131.png 823168164.132.png 823168164.134.png 823168164.135.png 823168164.136.png 823168164.137.png 823168164.138.png 823168164.139.png 823168164.140.png 823168164.141.png 823168164.142.png 823168164.143.png 823168164.145.png 823168164.146.png 823168164.147.png 823168164.148.png 823168164.149.png 823168164.150.png 823168164.151.png 823168164.152.png 823168164.153.png 823168164.154.png 823168164.156.png 823168164.157.png 823168164.158.png 823168164.159.png
Projekty AVT
Właśnie, żeby uzyskać optymalny mar−
gines bezpieczeństwa, trzeba tak ustawić
potencjometr PR2, aby następny impuls
zerujący przychodził dokładnie tak jak po−
kazano na rysunku 7b. Wtedy właśnie na
wyjściu Q4 uzyska się przebieg o wypeł−
nieniu 1/3, jak pokazuje to rysunek 7d.
Aby zabezpieczyć układ przed „obcy−
mi” impulsami o innej częstotliwości po−
wtarzania, dodano układy wywołujące
alarm w przypadku, gdy następny im−
puls zerujący przyjdzie za wcześnie lub
za późno. Jeśli następny impuls z od−
biornika U3 pojawi się za wcześnie, to
znaczy jeszcze podczas trwania stanu
niskiego na wyjściu Q4 (zaznaczonym
czerwono na rysunku 7b), wtedy alarm
zostanie wywołany przez przewodzące
tranzystory T3 i T4. Spowoduje to nała−
dowanie kondensatora C7, otwarcie
tranzystora T5 i zaświecenie czerwonej
diody LED D4.
Jeśli z kolei impuls zerujący nie przy−
jdzie do czasu pojawienia się stanu wyso−
kiego na wyjściu Q5 (porównaj rysunek
7c), wtedy alarm zostanie wywołany
przez wyjście Q5 i diodę D2.
Jak z tego widać, w stanie alarmu
przewodzi tranzystor T5 (co można wyko−
rzystać do współpracy z innymi urządze−
niami) i świeci dioda D5 (co znakomicie
przydaje się podczas prób i regulacji).
Gdy wszystko jest w porządku, tran−
zystor T5 jest zatkany. Układ pobiera nie−
wielki prąd rzędu 1mA.
W tym miejscu parę słów na temat za−
silania.
Ze względu na obecność układu
TFMS, odbiornik musi być zasilany napię−
ciem w zakresie 4,5...6V!
Natomiast nadajnik może być rów−
nież zasilany napięciem rzędu 5...6V,
jednak został przewidziany do zasilania
napięciem 9V (dopuszczalne jest zasila−
nie napięciem 12V, co zwiększy prąd im−
pulsów diody LED nieco powyżej katalo−
gowych wartości).
Taki sposób zasilania wybrano, ponie−
waż układ przeznaczony jest przede
wszystkim do prób i eksperymentów,
a mniej do praktycznych zastosowań.
Jeśli ktoś będzie chciał uzyskać zasięg
rzędu kilkudziesięciu metrów, i tak za−
stosuje oddzielne źródło zasilania nadaj−
nika, choćby w postaci bateryjki 9−wolto−
wej lub akumulatorka 12V, w miejsce
długiego kabla.
Dlaczego układ nie jest zalecany do
pracy w systemach alarmowych na wol−
nym powietrzu?
Należy wziąć pod uwagę, że w tak pros−
tym i tanim układzie nie uda się uzyskać pa−
rametrów gwarantujących niezawodną pra−
cę w każdych warunkach. Chodzi tu głów−
nie o zmiany temperatury i napięcia zasila−
nia nadajnika. Proste układy generatorów
Rys. 7. Przebiegi czasowe w wersji podstawowej odbiornika
z bramkami U1D i U1A mogą nie zapewnić
wystarczającej stabilności przy zmianach
temperatury otoczenia od −20...+30°C,
a przynajmniej na takie temperatury narażo−
ny jest układ pracujący na wolnym powiet−
rzu. Ponadto częstotliwość wspomnianych
generatorów znacznie zależy od napięcia
zasilającego i dla długotrwałej niezawodnej
pracy należy stosować stabilizację napięcia
zasilającego nadajnik.
Nie umniejsza to w żadnym stopniu
zalet prezentowanego układu. Z jego po−
mocą można uzyskać naprawdę rewela−
cyjny zasięg bariery.
Teraz kolejna sprawa.
Opisany powyżej sposób pracy wywo−
ła alarm już przy braku jednego jedynego
impulsu świetlnego. Jak wspomniano,
dla zapobieżenia fałszywym alarmom,
wywoływanym choćby przez przelatują−
ce muchy, układ powinien wywoływać
alarm dopiero przy braku nie jednego, tyl−
ko dwóch impulsów świetlnych.
Można to zrealizować w bardzo prosty
sposób, łącząc anodę diody D2 nie do
wyjścia Q5, tylko Q6 (nóżka 4). W tym
celu trzeba przeciąć istniejące połączenie
i połączyć punkty oznaczone Z, Z1.
Przebiegi w układzie będą wyglądać
jak na rysunku 8. Tym razem, ponieważ
dopuszczalne jest „zaginięcie” jednego
impulsu, częstotliwość oscylatora kostki
U2 należy ustawić nieco mniejszą, tak by
czas przerwy wynosił 60ms (częstotli−
wość oscylatora około 133Hz). Przy takim
ustawieniu następny prawidłowy impuls,
pojawiający się po kolejnych 100 milise−
kundach wypadnie mniej więcej na po−
czątku kolejnego impulsu na wyjściu Q4
– pokazuje to rysunek 8b.
Podobnie, jak poprzednio, jeśli im−
puls zerujący nie nadejdzie do czasu po−
jawienia się stanu wysokiego na wy−
jściu Q6, zostanie wywołany alarm
(przez diodę D2).
Przy prawidłowej pracy tej wersji, na
wyjściu Q4 powinny występować impul−
sy o współczynniku wypełnienia, nie jak
poprzednio 1/3 (33%), tylko 2/5 (40%).
Oczywiście, można anodę diody D2
dołączyć do wyjścia Q7, i wtedy układ nie
zareaguje nawet przy „zagubieniu”
trzech kolejnych impulsów świetlnych.
W takim wypadku trzeba jeszcze nieco
zwiększyć częstotliwość oscylatora kost−
ki U2, a podczas normalnej pracy prze−
bieg na wyjściu Q4 będzie miał większe
wypełnienie, zbliżone do 45%.
Jak widać z tego opisu, działanie ukła−
du jest w sumie bardzo proste. Okazuje
się jednak, że do uruchomienia i wyregu−
lowania układu nie wystarczy miernik uni−
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/98
15
823168164.160.png 823168164.161.png 823168164.162.png 823168164.163.png 823168164.164.png 823168164.165.png 823168164.167.png 823168164.168.png 823168164.169.png 823168164.170.png 823168164.171.png 823168164.172.png 823168164.173.png 823168164.174.png 823168164.175.png 823168164.176.png 823168164.178.png 823168164.179.png 823168164.180.png 823168164.181.png 823168164.182.png 823168164.183.png 823168164.184.png 823168164.185.png 823168164.186.png 823168164.187.png 823168164.189.png 823168164.190.png 823168164.191.png 823168164.192.png 823168164.193.png 823168164.194.png 823168164.195.png 823168164.196.png 823168164.197.png 823168164.198.png 823168164.200.png 823168164.201.png 823168164.202.png 823168164.203.png 823168164.204.png 823168164.205.png 823168164.206.png 823168164.207.png 823168164.208.png 823168164.209.png 823168164.211.png 823168164.212.png 823168164.213.png 823168164.214.png 823168164.215.png 823168164.216.png 823168164.217.png 823168164.218.png 823168164.219.png 823168164.220.png 823168164.222.png 823168164.223.png 823168164.224.png 823168164.225.png 823168164.226.png 823168164.227.png 823168164.228.png 823168164.229.png 823168164.230.png 823168164.231.png 823168164.233.png 823168164.234.png 823168164.235.png 823168164.236.png
Projekty AVT
Oczywiście do takich eksperymentów re−
zystor R4 musi mieć wartość rzędu co naj−
mniej 100
dioda
nadawcza w krótkim czasie ulegnie uszko−
dzeniu wskutek przegrzania.
W praktyce do regulacji wcale nie jest
potrzebny częstościomierz. Wystarczy
podłączyć odbiornik (Uwaga! zasilany na−
pięciem 5V) skierować nań pracujący na−
dajnik i sprawdzać, czy na wyjściu kostki
U3 (TFMS5360) pojawiają się impulsy.
Potencjometr PR1 należy ustawić
w położeniu pośrednim między granicami
zanikania impulsów na wyjściu U3. Znale−
zienie właściwej pozycji potencjometry
PR1 będzie jeszcze łatwiejsze, jeśli rezys−
tor R4 zostanie jeszcze bardziej zwięk−
szony – nawet do kilku kiloomów. Czu−
łość odbiornika jest bardzo duża i przy
próbach na stole wystarczy bardzo mały
prąd diody nadawczej. Pozwoli to dokład−
niej dostroić nadajnik do częstotliwości
filtru odbiornika TFMS.
Po ustawieniu właściwej częstotliwoś−
ci generatora U1A, należy skontrolować
z grubsza czas trwania „paczki impulsów”
(ustala ją rezystor R2) i przerwy między
paczkami (odpowiada za nią R1). Trzeba
obejrzeć przebieg na nóżkach 1 i 11 kostki
U1. Jeśli czasy te różnią się nie więcej niż
o 20...50% od wcześniej podanych 0,5ms
i 100ms, nie trzeba niczego zmieniać.
W tak prostym układzie, gdzie dużo zależy
od wielkości histerezy bramki (Schmitta)
U1D, nie można się spodziewać idealnej
dokładności. Czas trwania paczki impul−
sów nie powinien być jednak krótszy niż
0,4ms. Jeśli będzie dłuższy, to jedynie tro−
chę wzrośnie pobór prądu. Odchyłki czasu
powtarzania impulsów nie mają większe−
go znaczenia, bo zostaną uwzględnione
przy regulacji odbiornika.
Jeśli nadajnik pracuje poprawnie moż−
na przystąpić do regulacji odbiornika.
Przede wszystkim należy sprawdzić, czy
na wyjściu układu U3 (nóżka 3) regularnie
pojawiają się wąskie, szpilkowe ujemne
impulsy, zgodnie z rysunkiem 5. Uwaga,
impulsy te są bardzo wąskie, trzeba
uważnie obserwować ekran oscylosko−
pu, by ich nie przeoczyć.
Jeśli te impulsy występują regularnie,
bez przerw i zakłóceń, należy podłączyć
oscyloskop do wyjścia Q4 kostki U2 i po−
tencjometrem PR2 ustawić właściwą
częstotliwość oscylatora. To dla bardziej
, bo przy wartości 2,2
Rys. 8. Przebiegi czasowe w zmodyfikowanej wersji odbiornika
wersalny, potrzebny będzie oscyloskop.
Właśnie ze względu na konieczność sta−
rannego wyregulowania, stopień trudnoś−
ci projektu oceniono na dwie gwiazdki.
W zasadzie, na podstawie podanych da−
lej wskazówek można wyregulować układ
korzystając tylko z miernika (współczynnik
wypełnienia impulsów można określić jako
stosunek uśrednionego napięcia stałego
do napięcia zasilającego, dołączając mier−
nik przez obwód całkujący RC o dużej sta−
łej czasowej). Jednak w przypadku jakich−
kolwiek kłopotów czy wątpliwości nie obę−
dzie się bez pomocy oscyloskopu.
w płytkę, ale w modelu nie obcinano jego
nóżek, tylko wygięto je w łuk i przylutowa−
no od strony druku.
Na początek, można nie montować
w nadajniku rezystora R4, a zamiast niego
wlutować rezystor o wartości 68...150
.
Zabezpieczy to diodę nadawczą w przy−
padku błędów w działaniu nadajnika.
Montaż nie sprawi kłopotów, nie ma
tu nic szczególnie trudnego.
Po zmontowaniu nadajnika i odbiorni−
ka całość trzeba wyregulować.
Potencjometrem PR1 należy ustawić
częstotliwość powtarzania impulsów rów−
ną 36kHz. Posiadacze zwykłych, prostych
oscyloskopów mogą mieć kłopoty z zaob−
serwowaniem krótkich „paczek impul−
sów” o częstotliwości 36kHz, trwających
tylko około 500µs. Na czas ustawiania częs−
totliwości generatora U1A można zewrzeć
wejścia bramki U1D do masy, ale lepiej jest
w miejsce rezystora R2 o wartości 3,3k
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na dwóch
maleńkich płytkach drukowanych pokaza−
nych na rysunku 9. Montaż nie sprawi
większych kłopotów, a dodatkową pomo−
cą będą fotografie modelu. Płytki zostały
przewidziane do umieszczenia w odcin−
kach rurki instalacyjnej o średnicy wewnęt−
rznej 23mm, używanej przez elekt−
ryków.
Warto wcześniej przygotować te
rurki i podczas montażu sprawdzać,
czy układ zmieści się wewnątrz niej.
Szczególną uwagę trzeba zwrócić
na kondensator C1 w nadajniku,
który prawdopodobnie trzeba bę−
dzie zmontować poziomo. Odbior−
nik TFMS można wlutować wprost
,
dać rezystor o wartości 220k
...1M
.
Rys. 9. Schemat montażowy
16
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/98
823168164.237.png 823168164.238.png 823168164.239.png 823168164.240.png 823168164.241.png 823168164.242.png 823168164.244.png 823168164.245.png 823168164.246.png 823168164.247.png 823168164.248.png 823168164.249.png 823168164.250.png 823168164.251.png 823168164.252.png 823168164.253.png 823168164.255.png 823168164.256.png 823168164.257.png 823168164.258.png 823168164.259.png 823168164.260.png 823168164.261.png 823168164.262.png 823168164.263.png 823168164.264.png 823168164.266.png 823168164.267.png 823168164.268.png 823168164.269.png 823168164.270.png 823168164.271.png 823168164.272.png 823168164.273.png 823168164.274.png 823168164.275.png 823168164.277.png 823168164.278.png 823168164.279.png 823168164.280.png 823168164.281.png 823168164.282.png 823168164.283.png 823168164.284.png 823168164.285.png 823168164.286.png 823168164.288.png 823168164.289.png 823168164.290.png 823168164.291.png 823168164.292.png 823168164.293.png 823168164.294.png 823168164.295.png 823168164.296.png 823168164.297.png 823168164.299.png 823168164.300.png 823168164.301.png 823168164.302.png 823168164.303.png 823168164.304.png 823168164.305.png 823168164.306.png 823168164.307.png 823168164.308.png 823168164.310.png 823168164.311.png 823168164.312.png 823168164.313.png 823168164.314.png 823168164.315.png 823168164.316.png 823168164.317.png 823168164.318.png 823168164.319.png 823168164.321.png 823168164.322.png 823168164.323.png 823168164.324.png 823168164.325.png 823168164.326.png 823168164.327.png 823168164.328.png 823168164.329.png 823168164.330.png 823168164.332.png 823168164.333.png 823168164.334.png 823168164.335.png 823168164.336.png 823168164.337.png 823168164.338.png 823168164.339.png 823168164.340.png 823168164.341.png 823168164.343.png 823168164.344.png 823168164.345.png 823168164.346.png 823168164.347.png 823168164.348.png 823168164.349.png 823168164.350.png 823168164.351.png 823168164.352.png 823168164.354.png 823168164.355.png 823168164.356.png 823168164.357.png 823168164.358.png 823168164.359.png 823168164.360.png 823168164.361.png 823168164.362.png 823168164.363.png 823168164.365.png 823168164.366.png 823168164.367.png 823168164.368.png 823168164.369.png 823168164.370.png 823168164.371.png 823168164.372.png 823168164.373.png 823168164.374.png 823168164.376.png 823168164.377.png 823168164.378.png 823168164.379.png 823168164.380.png 823168164.381.png 823168164.382.png 823168164.383.png 823168164.384.png 823168164.385.png 823168164.387.png 823168164.388.png 823168164.389.png 823168164.390.png 823168164.391.png 823168164.392.png 823168164.393.png 823168164.394.png 823168164.395.png 823168164.396.png 823168164.398.png 823168164.399.png 823168164.400.png 823168164.401.png 823168164.402.png 823168164.403.png 823168164.404.png 823168164.405.png 823168164.406.png 823168164.407.png 823168164.409.png 823168164.410.png 823168164.411.png 823168164.412.png 823168164.413.png 823168164.414.png 823168164.415.png 823168164.416.png 823168164.417.png 823168164.418.png 823168164.420.png 823168164.421.png 823168164.422.png 823168164.423.png 823168164.424.png 823168164.425.png 823168164.426.png 823168164.427.png 823168164.428.png 823168164.429.png 823168164.431.png 823168164.432.png 823168164.433.png 823168164.434.png 823168164.435.png 823168164.436.png 823168164.437.png 823168164.438.png 823168164.439.png 823168164.440.png 823168164.442.png 823168164.443.png 823168164.444.png 823168164.445.png 823168164.446.png 823168164.447.png 823168164.448.png 823168164.449.png 823168164.450.png 823168164.451.png 823168164.453.png 823168164.454.png 823168164.455.png 823168164.456.png 823168164.457.png 823168164.458.png 823168164.459.png 823168164.460.png 823168164.461.png 823168164.462.png 823168164.464.png 823168164.465.png 823168164.466.png 823168164.467.png 823168164.468.png 823168164.469.png 823168164.470.png
Projekty AVT
Przy zmniejszaniu rezystancji poten−
cjometru PR2, najpierw nie będzie dziać
się nic szczególnie godnego uwagi – po
prostu zmieniać się będzie rytm wystę−
powania wspomnianych śmieci.
Jednak w pewnym momencie czas
impulsów zmniejszy się na tyle, że na
wyjściu Q4 pojawi się regularny ciąg im−
pulsów o częstotliwości wyznaczonej
przez nadchodzące paczki impulsów op−
tycznych. Układ „złapie synchronizację”.
Na wyjściu Q4 pojawi się więc najpierw
ciąg dodatnich wąskich szpilek, a przy
zmniejszaniu rezystancji PR2, szpilki te
zaczną się poszerzać. W końcu przy dal−
szym zmniejszaniu wartości PR2, te do−
datnie impulsy na wyjściu Q4 przybiorą
kształt przebiegu prostokątnego o wypeł−
nieniu 50%. Jeśli rezystancja PR2 zosta−
nie zmniejszona jeszcze bardziej, to układ
znów straci synchronizację i na wyjściu
Q4 znów pojawią się śmieci.
Dla prawidłowej pracy w podstawo−
wym układzie, należy tak ustawić PR2, by
dodatnie impulsy na wyjściu Q4 miały
wypełnienie 33%, czyli wyglądały tak, jak
pokazuje rysunek 7d.
W pierwszym podejściu zaleca się
przeprowadzić opisane regulacje w pod−
stawowym układzie, to znaczy gdy anoda
diody D2 jest dołączona do nóżki Q5.
Jeśli ktoś chciałby dołączyć diodę D2 do
wyjścia Q6 (by uzyskać niewrażliwość ukła−
du na brak jednego impulsu) powinien to
zrobić dopiero po wyregulowaniu odbiorni−
ka w podstawowej wersji. Strojenie tej dru−
giej wersji jest podobne, ale łatwiej jest naj−
pierw w podstawowym układzie ustawić
potencjometrem wypełnienie impulsów na
Q4 równe 40%, a dopiero potem przeciąć
ścieżkę i połączyć punkty Z – Z1.
Po takim wyregulowaniu na biurku, tor
jest gotowy do testów „polowych”. Te−
raz należy wlutować przepisany rezystor
R4 o wartości 2,2
Wykaz ellementów
Rezystory
R6−R10,R15: 100k
R1,R11: 1M
R2,R14: 3,3k
R3: zwora
R4: 2,2
R5: 330
R12: 1k
R13: 22k
PR1: 10k
helitrim
helitrim
Kondensatory
C1: 470µF/6,3V
C2: 47µF/10V
C3: 100nF
C4: 2,2nF
C5,C6: 47nF
C7: 470nF
C8: 4,7µF/10V
C9: 10nF
Półłprzewodniikii
D1,D2,D5,D6: 4148
D3: LD274 lub TSIP 5201 (TSIP 5202)
D4: LED R
T1: BUZ10
T2,T3,T4: BC558B
T5: BS170
U1: 4093
U2: 4060
U3: TFMS5360
Pozostałłe
L1,L2: 100µH dławik
PR2: 100k
sowaniu jak najwęziej świecących diod na−
dawczych i dobrym wycelowaniu nadajnika,
zasięg ten powinien być jeszcze większy.
Podczas testów należy zwrócić bacz−
ną uwagę na stałość napięcia zasilające−
go nadajnik. Nie wolno po wyregulowa−
niu systemu potencjometrami PR1 i PR2
zmieniać napięcia zasilającego nadajnik,
na przykład z 9 na 12V, bo spowoduje to
niedopuszczalnie dużą zmianę częstotli−
wości nadajnika oraz zmianę czasu po−
wtarzania impulsów.
Tak duża moc nadawania i duża czułość
odbiornika maja też w pewnych sytua−
cjach wady. Na przykład w pomieszczeniu
nie uda się wykorzystać takiej bariery, bo
nie będzie ona reagować na przerwanie
wiązki! Dlaczego? To oczywiste. Światło
odbite od przedmiotu przecinającego ba−
rierę, a potem wielokrotnie odbite od
ścian trafi w końcu do odbiornika. W takiej
sytuacji trzeba oczywiście zmniejszyć moc
nadajnika, zwiększając wartość rezystora
R4, stosownie do długości bariery. W ta−
kim przypadku pobór prądu przez nadajnik
zmniejszy się, nawet poniżej 1 miliampe−
ra, a bariera będzie poprawnie funkcjono−
wać. Jeśli zasięg nie będzie przekraczać
10m, można też nadajnik zasilać napię−
ciem 5V, tak samo jak odbiornik.
W każdym razie, prawidłowo wyregu−
lowany układ umożliwia uzyskanie zaska−
kująco dobrych efektów, dużego zasięgu
i to przy bardzo małym poborze prądu.
Materiał zawarty w niniejszym artykule
ma zachęcić wszystkich praktykujących
elektroników do samodzielnych prób
w tej dziedzinie. Mile widziane są listy opi−
sujące parametry uzyskane w zaprezento−
wanym układzie, a także doniesienia o sa−
modzielnych próbach. Listy takie koniecz−
nie należy opatrzyć dopiskiem „IRED”.
A w najbliższych wydaniach Elektroni−
ki dla Wszystkich przedstawione zostaną
kolejne układy wykorzystujące promie−
niowanie podczerwone.
nerwowych elektroników może być najt−
rudniejsza część uroczystości, bo w pierw−
szej chwili trudno pojąć zależność kształtu
przebiegu na ekranie od położenia suwaka
Dlatego trzeba się do tego zabrać sys−
tematycznie. Na początek warto ustawić
potencjometr PR2 na maksimum rezys−
tancji. Wtedy najprawdopodobniej okres
przebiegu będzie za duży i kolejne impul−
sy zerujące będą przychodzić „za wcześ−
nie”, w odcinku czasu zaznaczonym na
rysunku 7b kolorem czerwonym. Nieste−
ty, nie oznacza to, że na wyjściu Q4 bę−
dzie trwał stan niski, albo wystąpią wąs−
kie szpilki. Przy braku stanu wysokiego na
wyjściu Q4 tranzystor T2 nie może praco−
wać i licznik nie będzie zerowany. W efek−
cie na wyjściu Q4 pojawią się niezsynch−
ronizowane przebiegi – po prostu śmieci.
. Spowoduje to rady−
kalny wzrost zasięgu. System jest tak
czuły, że podczas prób reaguje nie tylko
na promieniowanie bezpośrednie, ale i te
odbite od podłogi i ścian pomieszczenia.
Właśnie ze względu na tak dużą czułość
warto stosować wspomnianą rurkę ogra−
niczającą kąt widzenia odbiornika (dobrze
byłoby pomalować ją wewnątrz na cza−
rno). Nadajnikiem nie trzeba się przejmo−
wać, bo wiązka promieniowania diody D3
jest wąska sama z siebie. Przy testach
modelu, dopiero zamknięcie odbiornika
w szczelnej szufladzie powodowało
alarm. Nawet niewielkie uchylenie szufla−
dy powodowało reakcję odbiornika.
W czasie testów modelu pokazanego na
fotografii osiągnięto zasięg około 50m
w najprostszych warunkach, gdy nadajnik
i odbiornik były trzymane w rękach przez
dwie osoby, a nadajnik zasilany był napię−
ciem 9V z małej bateryjki 6F22. Przy zasto−
Piiotr Góreckii
Zbiigniiew Orłłowskii
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/98
17
Zgłoś jeśli naruszono regulamin