7/26/2019 KTE 2002-01

1/37

zprvy z redakce

Obsah

Rdio plus - KTE, magazn elektronikyRdio plus - KTE, magazn elektronikyRdio plus - KTE, magazn elektronikyRdio plus - KTE, magazn elektronikyRdio plus - KTE, magazn elektroniky11/200111/200111/200111/200111/2001

Vydv: Rdio plus, s. r. o.

Redakce: aldova 17, 186 00 Praha 8; tel.: 02/24818885, tel./fax: 24818886

E-mail:

redakce@radioplus.cz URL: www.radioplus.cz fredaktor: Ji Holk Odborn konzultace: Vt Olmr - e-mail:volmr@iol.cz Grafick prava, DTP: Gabriela tampachov Sekretarit: Markta Pelichov Stl spolupracovnci:Ing. Ladislav Havlk, CSc, Ing. Jan Humlhans, Vladimr Havlek, Ji Valek, Ing. Ji Kopelent, Ing. Ivan Kunc Layout&DTP: redakce Fotografie: redakce (nen-li uvedeno jinak) Elektronick schmata: program LSD 2000 Plon spoje: SPOJ - J. & V. Kohoutovi, Nosick 16, Praha 10, tel.: 7813823, 4728263 HTML editor: HE!32 Obrazov doplky: Task Force Clip Art - NVTechnologies Osvit: Studio Winter, s.r.o., Wenzigova 11, Praha 2; tel.:02/2492 0232, tel./fax: 2491 4621 Tisk: Ringier Print, s.r.o., Novinsk 7, 709 70 Ostrava, tel.: 069/66 68 111.

1/2002 3

Ven teni,

2001 Copyright Rdio plus, s.r.o. Vechna prva vyhrazena. Petiskovn lnk mono jen s psemnm svolenm vydavatele.

Cena jednoho vtisku 25 K, ron pedplatn 240 K ( 20 K/kus). Objednvky inzerce pijm redakce. Za pvodnost a vcnousprvnost pspvku odpovd autor. Nevydan pspvky redakce nevrac. Za informace v inzertech a nabdce zbo odpovdzadavatel. ISSN 1212-3730; MK R 6413. Roziuje: Spolenosti holdingu PNS, a.s.; MEDIAPRINT&KAPA, s.r.o.; Transpress, s.r.o.;Severoesk distribun, s.r.o. Objednvky do zahrani vyizuje: Pedplatn tisku Praha, s.r.o., Hvoansk 5 - 7, 148 31 Praha 4.Distribuci na Slovensku zajiuje: Mediaprint-Kapa, s.r.o., Vajnorsk 137, 831 04 Bratislava (zprostedkuje: PressMedia, s.r.o.,Libick 1709, 155 00 Praha 5; pmedia@pressmedia.cz, tel.: 02/6518803). Pedplatn v R: SEND Pedplatn s. r. o., P.S. 141, A.Staka 80, 140 00 Praha 4, tel.: 02/61006272 . 12, fax: 02/61006563, e-mail: send@send.cz, www.send.cz; Pedplatn tisku, s.r.o.,

Hvoansk 5-7, Praha 4-Roztyly, tel.: 02/67903106, 67903122, fax: 7934607. V SR: GM Electronic Slovakia s.r.o., Budovatel-sk 27, 821 08 Bratislava, tel.: 02/55960439, fax: 55960120, e-mail: obchod@gme.sk; Abopress, s.r.o., Radlinskho 27, P.S. 183,830 00 Bratislava, tel.: 02/52444979 -80, fax/zzn.: 02/52444981 e-mail: abopress@napri.sk, www.abopress.sk; Magnet-Press Slova-kia, s.r.o., Teslova 12, P.S. 169, 830 00 Bratislava 3, tel.: 02/44 45 45 59, 02/44450697, 02/44 45 46 28, e-mail: magnet@press.sk.

KonstrukceSov vypna k PC (. 543) ......................... str. 4MIDI interfacepro zvukov karty PC (. 545) ...................... str. 11

Pevodnk RS232C na MIDI signl (. 544) .. str. 13MIDI komunikace (6.st) ............................. str. 15

Vybrali jsme pro vsZajmav IO v katalogu GM Electronic:31. Optoelektrick vazebn leny .................. str. 17Kilovoltov piezoelektrick zesilova............ str. 25

PedstavujemeMicrochip technology .................................... str. 20

Zanme

Mal kola praktick elektroniky (58. st) ... str. 29Mini kola programovn PIC (4. st) .......... str. 35

TeorieVyuitie PC a Internetu, 14. st................... str. 37

KomunikaceVytvote si webovou prezentaci, 2.st ........ str.32

Bezplatn soukrom inzerce ..................... str. 42

Vae redakce

Vnoce jsou nenvratn pry a nastv as, kdy se lou-me s rokem 2001 a ohlme se za tm co pinesl. Jist pineslmnoho dobrho i zlho. Takov je ivot. Ale a u jsou vaemylenky jakkoliv nezapomnejme, e louenm se se starmrokem je teba zrove pivtat rok nov. Rok 2002, kter jistpinese spoustu radosti, dalch novinek, situac a spch.Magazn KTE se bude i nadle snait vechny tyto chvle Vmzpjemovat a praktickmi nvody usnadovat bn ivot.

V tento as je zrove teba podkovat nejdleitjmu seg-mentu naeho asopisu a tm jste prv vy, nai teni. Vy,kte nm dvte inspiraci a chu do prce. Vy, kte kad m-sc otevete strnky naeho magaznu a vy kte se nechtekad msc vthnout do svta elektroniky, komunikac, novi-nek a informac. Dkujeme...

Jsme pesvdeni, e i nadle budete naimi vrnmi tenia nechte se inspirovat konstrukcemi, i odbornmi lnky,kter pro vs pipravujeme.

Louen se starm rokem se neobejde bez cinknut sklenky.Pozvednme tedy pomysln e a a nm pt rok pinesemnoho krsnch chvil. Na zdrav...

7/26/2019 KTE 2002-01

2/37

zprvy z redakce

4 1/2002

V podstat se jedno katalog nkdejch teslc-kch soustek a nejpou-vanjch zahraninch typvetn zapojen pouzdervech zmnnch prvk.

Nkolik informaco obsahu:

Rozdlen knihy: Ob-sah, podrobn obsah,rejstk vech typ vy-skytujcch se v knize (Tes-la a RVHP, analogy, nej-bnj zahranin typy),samostatn rejstk typdovench z RVHP, sys-tm znaen soustek

Men, zena regulace pomocsriovho portu PC

a sbrnice I2C

Kniha je urena ten-m, kte maj alespo z-kladn znalosti slicovtechniky a rmcov ped-

stavy o programovn. J-drem knihy je toti popiskonstrukce a ovldn estielektronickch pstroj, kte-r lze vyut v amatrskpraxi. Vechna tato zazense pipojuj k sriovmuportu potae a jsou ovl-dna programy, kter b

na operanch systmech: Windows 95, Windows 98, WindowsNT, Windows 2000 nebo Windows Me. Ovldac programy bylyvytvoeny ve vvojovm prosted C++ Builder verze 1.0.

Prvn kapitola probr teorii spojenou s ovldnm sriovhoportu jak pod Windows, tak i na rovni operanho systmu MS-

DOS. Krtce je vnovna pozornost i prci s paralelnm portem.Kapitoly 2, 3, 4 a 5 popisuj stavbu nkolika jednoduch zaze-n. Jedn se impulzn genertor do 1 MHz, ta do 16 MHz, progra-mtor obvod GAL a programovateln genertor do 100 kHz.

TESLA a zahraninch typ, pr slov ke knize, literatura (katalo-gy), internetov adresy (soustkov obchodn domy, vrobci,vyhledvac a informan servery), vlastn pehled, vysvtlivky.

Oddly soustek: Kemkov bipolrn tranzistory, Uni-polrn tranzistory, Germaniov tranzistory, Kemkov dio-dy, Germaniov diody, Tyristory, Triaky, Diaky, LED, Fotocitli-v prvky, Displeje, Optoleny.

Informace v kadm oddlu: Elektrick parametry sou-stek, nrtky pouzder se zapojenm vvod, analogicktypy, technick vkresy pouzder, nejbnj zahraninsoustky.

rozsah: 184 stran A4autor: Libor Kubicavydal: BEN technick literaturadatum vydn: z 2001ISBN: 80-7300-021-0objednac slo: 180044MC: 299 K

Pehled diskrtnch polovodiovch

soustek TESLA

est kapitola nejdve popisuje chovn sbrnice I2Ca pot se vnuje vkladu t obvod pracujcch s touto sbrni-c. Jedn se o obvody: TDA8444 (8nsobn 6bitov D/A pe-vodnk), PCF8574 (8bitov vstupn/vstupn port) a PCF8591(jednoduch 8bitov D/A pevodnk a 4kanlov 8bitov A/Dpevodnk).

Sedm kapitola pouv obvody popsan v kapitole 6 prokonstrukci mic desky vybaven pevodnky A/D a D/A a sli-covmi vstupy a vstupy. Jsou ukzny dv aplikace tto desky.

Osm kapitola popisuje stavbu programovatelnho gene-

rtoru do 100 kHz vychzejcho z konstrukce popsan v kapi-tole 5. Dochz k rozen monch nastaven parametr sig-nlu a s tm je spojen i prava ovldacho programu.

V ploze jsou vkresy konstrukce desek plonch spoj provrobu vech uvedench zazen v amatrskch podmnkch.

Z obsahu: 1. Porty PC; 2. Impulzn genertor do 1 MHz; 3.ta do 16 MHz; 4. Programtor obvod GAL; 5. Programova-teln genertor do 100 kHz; 6. Obvody se sbrnic I2C; 7. Micdeska k sriovmu portu potae; 8. Vylepen programova-teln genertor; Ploha.

rozsah: 176 stran B5 + CD ROMautor: Ing. David Matouekvydal: BEN technick literatura

datum vydn: listopad 2001ISBN: 80-7300-036-9objednac slo: 121069MC: 249 K

Udlejte si z PC

genertor, ta, pevodnk, programtor

7/26/2019 KTE 2002-01

3/37

konstrukce

1/2002 5

Klidovou spotebou proudu se rozu-m mnostv elektrick energie, kterspotebi nezbytn potebuje pro udr-en vlastn innosti. Vrobci elektrickchpstroj se sice sna klidovou spote-bu omezovat, a hodnoty tto polokyv charakteristice zapojen jsou tedy velmipjemn, ale ve svch soutech nezane-

dbateln. Stle astji se tak setkvmese spotebii, je nejsou vybaveny so-vm vypnaem, a ji pro poteby nepe-ruenho napjen z dvodu zachovnpamti (videorekordry, mikrovlnn trou-by apod.), nebo proto, e cena vypnaeby nemrn zvedla cenu pstroje (tiskr-ny, skenery). Spotme-li vak vechnytakovto spotebie v domcnosti i firma seteme-li jejich klidov spoteby, nezd-ka dojdeme k hodnotm destek i dokon-ce sta watt, co v dennm mtku ped-stavuje kilowatthodiny spotebovanenergie a v msnm i dokonce ronm

pohledu ji velmi zajmavou penn st-ku. Pochopiteln chceme-li, aby si videore-kordr udrel svoji pam, nememe jejodpojit od st. To plat i o ad dalchpstroj, ale v ppad potaovch peri-fri odpojovn nic nebrn. Nakoneck podobnmu zvru dospli i jejich v-robci, a potae, monitory apod. si samysniuj spotebu pechodem do klidovhoreimu, odpojovnm harddisk i zhasnu-tm obrazovky monitoru. Akoli systm sni-ovn spoteby PC pochz pedevm odpenosnch pota, kde je nutn prodlu-ovat ivotnost akumultor, vyuv sehojn i u klasickch stolnch model.

Tiskrna je bnou soust tmkadho potae, skenery se stle vce

roziuj i do domcnos-t a u specializovanchuivatel lze najt i dru-h monitor i plotr. Na-vc ada spotebi vyu-v ke svmu napjensov adaptry, kter

jsou napjen trvale bez

ohledu na stav zazen,pro kter jsou ureny. Pi-tom tyto perifrie sei v profesionlnch fir-mch nevyuvaj po ce-lou dobu innosti pota-e, a lze je tedy bezobav vypnat. K tomu po-chopiteln sta jedno-duch sov vypna ikaskda vce vypna,kterm se pslun spo-tebi zapne v ppadpoteby. S vypnutm to vak ji nen tak

jednoduch, protoe je nutn, aby ui-vatel na vypnut vech spotebi pa-matoval, a monost pouit prosvtle-nch vypna, kter svm svitemupozorn na zapnut spotebi, se pon-kud mj inkem. Vzhledem k dnenmustandardu pota se zdroji ATX (bezsovho vypnae, zapnajcch se stis-ky tlatek), se na njak vypnn astoani nevzpomene. Tato PC se po softwa-rovm vypnut sama vypnou, resp. uve-dou do pohotovostnho stavu (podobn

jako televizor s dlkovm ovldnm),a tot provedou s monitorem a dalmiperifriemi. Vsledkem jsou potae,monitory a tiskrny, z nich kad trvaleodebr 10 W a vce. Pitom prv tyto kli-

dov spoteby mohoubt na vslednmtu za elektinu znt.asto se tedy me-me setkat s centrl-nm vypnnm po-tae i vech perifri

jedinm vypnaem.Krom toho, e i zdeplat, e si uivatel

mus na vypnut vzpo-menout, nastv jev,pi kterm jsouvechny perifrie pi-

pojen, pestoe napklad skener tden

i vce nepotebujeme. Nechceme-li tedypouvat pouze perifrie napjenz potae nap. pes USB porty (co za-tm umouj snad jen nkter skeneryi penosn harddisky a jin pamovmdia) a pitom potebujeme uetit, pi-chz ke slovu elektronika.

Idelnm ppadem by bylo zazen,je by jedinm konem p ipoj ilo s k potai, a ten by potom ovldal nap-

jen pro vechny perifrie podle jejichpoteby napklad pes sriov i USBport. Postavit takov zapojen, je by ob-sahovalo nkolik relovch i triakovchspna a bylo by ovldno potaem,nen celkem dn problm, avak nar- na dv nepjemn skal. Jednm jepoteba naten nkterch perifri (pe-devm monitor) z dvod jejich identi-fikace pi spoutn potae (Plug andPlay), kdy jet nelze pout softwareobsluhujc obvod spna, a druhm jesamotn software, kter by musel btdostaten variabiln, aby obshl rznpoteby uivatel, a rovn univerzln prorzn druhy operanch systm. Tmtozpsobem by pak bylo pochopiteln mo-

n perifrie nejen zapnat pouze v ppadpoteby, ale rovn vypnat, pokud ji ne-jsou teba. Zde vak nastv dal pote-ba variability spovajc v identifikov-n

Sov vypna k PCstavebnice KTE543

Osobn potae jsou dnes ji bnou soust nejedn domcnosti a tm nezbytnost i v mal firm. Slou

k nejrznjm elm od tvorby korespondence pes veden etnictv i elektronickho obchodu a k vvojsk neboDTP praxi. S elem pouit se li i mnostv perifri k potai pipojench, a tedy i mnostv elektrickch spotebi.Akoli jednotliv perifrie maj klidovou spotebu takka zanedbatelnou, pi jejich soutu nm vyjde hodnota, je se na tuza elektinu me vraznji projevit. Pitom prv u potae lze celkem snadno etit dnm vypnnm perifri.

Obr. 1 - Blokov schma spna

7/26/2019 KTE 2002-01

4/37

1/2002

konstrukce

6

nepotebnosti spotebie, kter se lipodle uivatele, zazen a provozovaninnosti. Lze si tedy takovto ideln za-zen postavit podle individuln pote-by, avak zejmna ze softwarovho hledis-

ka jen obtn pro ir oblast uivatel.Monm kompromisem tak me bt na-pklad tato stavebnice sovch vyp-na, uren pro ovldn potaea dalch t perifri (napklad druhhomonitoru, tiskrny a skeneru).

Funkce zapojen byla zvolena tak, abypi zapnut (pipojen napjen) kterko-liv z perifri dolo souasn k zapnutpotae, a naopak s vypnutm potaese vypnou i vechny perifrie. Staveb-nice je dle doplnna o obvody auto-matickho zapnut potae a vypnutvech spotebi softwarovm vypnu-tm pro potaov zdroje typu ATX. Pro-toe obvody sovch spna maj po-mrn znan odbr dosahujc a

25 mA, je nutn napjen realizovat busovm adaptrem (co opt zvyuje kli-dov odbr proudu), i lpe pmo zezdroje potae. O udren pohotovostn-ho stavu zapojen se po dobu vypnuthopotae star destikov 9 V baterie, kte-r by vak dky nepatrn spoteb mlavydret takka vn (ivotnost kvalitn al-kalick baterie je vypotena na cca 15rok, co vysoce pesahuje jej ivotnostdanou samovybjenm). Akoli nkomume schma zapojen pipadat na prv-n pohled dost sloit, z blokovho sch-matu je patrn, e se jedn pouze o jed-noduch zapojen klopnho obvodu sesovm spnaem (triakem), nsobenpotem ovldanch zazen. Obvodspoutn PC vytv krtk impulz simu-

lujc stisk vypnae ATX zdroje. TlatkoS1 slou k ovldn potae, ostatn pakpro dal perifrie. Vstupn svorkovnicezdroje je pak uzpsobena pro rzn ne-

zvisl zdroje spnanho napt, coumouje pouit zlonho zdroje (UPS)pouze pro napjen potae, zatmcoperifrie jsou pro zven ivotnosti aku-multor napjeny pmo ze st. Souas-n lze pomoc drtovch propojek nasvorkovnici volit, z jakho zdroje bude

pslun spotebi napjen.Stiskem tlatka se vygeneruje nstup-n hrana impulzu pro hodinov vstup klop-nho obvodu D (4013). Paraleln konden-ztory u tlatek blokuj vliv zkmit kontaktna klopn obvod, zatmco rezistory pipo-

jen mezi tlatka a GND zajiuj stejno-smrnou rove hodinovch vstup klop-nch obvod. Navc se po uvolnn tlatkablokovac kondenztory pes tyto rezistorynabj. Po dobu nabjen, s uvedenmi hod-notami cca 0,5 s, je tak na vstupu klopn-ho obvodu stle stav log. H. Sriov rezis-tory R2, R1, R24 a R29 pak omezuj vliv

rozdlnho napjecho napt integrova-nch obvod a tlatek.Klopn obvody zstvaj v klidovm

stavu a do pchodu nstupn hrany nahodinov vstup a pot pep na vstupQ hodnotu nachzejc se v danm oka-miku na vstupu D. Pipojme-li tedy navstup D (data) negovan vstup Q, zsk-me obvod mnc log. stav na vstupu Qs kadou nstupnou hranou hodinovhoimpulzu dli 2 (t nazvn klopnobvod T). Je-li vstup D pipojen trvale k log.H, klopn obvod pi prvn nstupn hranpeklop, ale na dal impulzy ji nereagu-

je, dokud nedojde k jeho vynulovn (uve-den klopnho obvodu do vchozho sta-vu, tedy log. L na vstupu Q), kter seprovd pivedenm log. H na vstup R.Naopak pivedeme-li log. H na vstup S(nastaven), dojde k nastaven klopnhoobvodu, pi kterm je na vstupu Q log. Hbez ohledu na hodnotu hodinovho idatovho vstupu.

Po piveden nstupn hrany na hodino-v vstup nkterho z klopnch obvod ur-ench k ovldn perifri dojde k jehopeklopen. T nstupn hrana hodino-vho signlu je tak pes pslunou od-dlovac diodu (D5, D7, D9) penesenana nastavovac vstup klopnho obvoduIO1B urenho k ovldn potae a pro-vede jeho nastaven, m aktivuje t

jeho vstup Q. Log. H na vstupu Q nkte-rho z klopnch obvod oteve pslunbudc tranzistor T1, T5-T7 a tm spoutoddlovac optolen IO5-IO7. Sekundrnstrana optolen pak pmo ovld vko-nov triaky spnajc sov napt pro spo-tebie. V srii s LED optolen urenchpro spnn perifri jsou dle zapojenyLED indikujc stav sepnut pslunho

prvku, m nahrazuj signalizaci zapnutu perifri, kter vrobce podobnm obvo-dem z energetickch dvod nevybavil.U optolenu pro pota takovto signali-

Obr. 2 - Schma zapojen spna

7/26/2019 KTE 2002-01

5/37

konstrukce

1/2002 7

zace pochopiteln nen, nebo pota imonitor o sob dvaj vdt vdy.

Zatmco klopn obvody uren prozapnn perifri jsou zapojeny jako d-lie, je u IO1B monost volby reimu in-nosti pomoc zkratovac propojky S5. Pinhodnm optovnm stisku tlatka to-ti klopn obvod v reimu dlie opt pe-klop, m dojde k vypnut spotebie.

Zatmco u perifri nhodn vypnut so-vho napt niemu nevad, stane-li setoto u potae, dojde pinejmenm keztrt prv rozpracovanch dat, alemon je i pokozen jinch, teba i sys-tmovch soubor, i dokonce pevnhodisku. Abychom tomuto dokzali zabr-nit, sta pepojit propojku S5 tak, aby navstupu D IO1B byla trvale log. H. To vaklze uinit pouze v ppad, e vypnnbude realizovno potaem viz dle.V opanm ppad by toti neexistovalzpsob, jak klopn obvod vynulovat.

Nulovn klopnch obvod je realizo-vno dvma, resp. temi zpsoby v ppadperifri. Vchoz vynulovn je provdnoihned po pipojen napjecho napt peskondenztor C5 a oddlovac diodu D3.Pi vypnut potae klopnm obvodemIO1B dojde k vynulovn z jeho negova-nho vstupu Q pes kondenztor C3a oddlovac diodu D1. Je-li napjen vyp-nno z potae, provd se nulovn peskondenztor C4 a diodu D2 z rezistoruR13. Rezistory R14 a R16 pak zajiujpln vybit vech kondenztor.

Trochu sloit vypad napjec zdroj,

avak pouze proto, e jeho soust je tobvod identifikace vypnut potae slou-c k hromadnmu vypnut (vynulovn)klopnch obvod. Pi vypnutm potai je

zapojen napje-no z destikovbaterie 9 V BAT1pes oddlovacdiodu D12, kterzabrauje proni-kn vyho na-

pt pi napjenz potae. Na p-jec body X4 sepivd kladn na-pt +12V ze zdro-

je PC. To slouk napjen obvo-du pi zapnutmpotai, piemdioda D10 chrnobvod ped pep-lovnm, zatmcooddlovac diodaD11 zabrauje

vybjen bateriedo potae a sou-asn brn proni-kn napt z bate-rie na vstup iden-

tifikace vypnut potae. Protoe se na-pjec napt me skokov zvit pozapnut potae, a tento jev by mohl zp-sobit vynulovn nkterho citlivjhoklopnho obvodu, jsou integrovan ob-vody IO1 a IO2 napjeny pes omezova-c rezistory R33 a R34, kter spolus pslunm filtranm kondenztoremzajist plynulou a relativn pomalou zm-

nu napjecho napt. Oddlen nap-jec vtve pro IO1 a IO2 jsou pouze tech-nologick a odstrauj nutnostsloitjho veden spoj i drtovchpropojek na plonm spoji.

H r o m a d n vypnn spote-bi pi vypnutpotae je odvo-z o v n oz napjecho na-pt +12V piv-dnho z ATXzdroje PC. Do-

jde-li k soft-waro-vmu vypnutpotae, vypnese i zdroj ATX,m se perudodvka prou-du pro n sp-na. Pro potebyvypnut sovhonapt tedy stazaznamenat totop e r u e n a nsledn vy-

generovat im-pulz log. H pronulovac vstupyklopnch obvo-

d. Jednodueby tato funkcemohla bt reali-zovna pipoje-nm rezistoruR12 mezi dio-dy D10 a D11.

Pi odstrannnapt z pje-cch bod X4 bydolo k uzaventranzistoru T4 a kladn napt z rezistoruR13 by pes kondenztor C4 vynulovaloklopn obvody. Protoe vak naptz potae nezmiz okamit, ale poma-lu kles (dky filtraci ve zdroji potae),bylo by zavrn tranzistoru, a tedy i na-bjen kondenztoru C4 pomal, m bynevznikl nutn strm impulz. Proto je te-ba zajistit skokovou zmnu napt nabzi T4 a o to se star dvojice tranzisto-

r T2 a T3 v nhradnm zapojen dvou-bzov diody.Dioda se dvma bzemi se astji ozna-

uje jako jednopechodov tranzistor (UJT uni junction transistor) a jeho schematic-k znaka, vetn nhradnho zapojen po-uitho ve stavebnici, je na obr. 5. Spnntakovhoto prvku je provzeno tzv. lavino-vm jevem; otevrn a zavrn probh po-dobn jako u diaku skokov. Mezi obmabzemi se polovodi chov jako odpor,take v mst pipojen emitoru je napt:

URB2=UBB[RB1/(RB1+RB2)].Penos tohoto dlie se u tohoto prv-

ku zna = RB1/(RB1+RB2) a bv pibli-n polovin (0,4-0,85). K oteven emito-rovho pechodu dojde, jakmile budeemitor kladnj o prahov napt oprotistedu dlie. Pro spnac napt tedy plat

Obr. 3 - Osazen plonho spoje

Obr. 4 - Plon spoj

Obr. 5 - Schematick

znaka tranzistoruUJT a jeho nhradnschma

7/26/2019 KTE 2002-01

6/37

1/2002

konstrukce

8

UB0=UBB+0,6V. Je-li napt na emitoruPNP tranzistoru vt ne na jeho bzi,oteve se, m pivede proud na bzi NPNtranzistoru. Ten se oteve, zkratuje dolnodpor dlie a tm vzroste proud obvo-dem pi souasnm poklesu napt (na-stv lavinov efekt).

Pro poteby stavebnice byly pouitytranzistory v tyristorovm zapojen, proto-e UJT tranzistory nejsou pli obvykloupolokou v sortimentu firem, zabvajcchse prodejem elektronickch soustek,a jsou dra ne dvojice univerzlnchtranzistor. Navc bylo mon vynechatodporov dli, nebo pokles napt naemitoru je dostaujc. Rezistor R11 pakpouze zajiuje bezpen uzaven inver-toru T4. Zd-li se nkomu msto vnovanpouh dvojici tranzistor pli velk, vz-te, e to je proto, e podobn zapojennen v amatrsk praxi pli obvykl, pes-toe v ad ppad by mohlo nahraditkompartor s operanm zesilovaem.

Na zvr ji zbv jen popsat funkciobvodu zapnn potae. Ten spovv poteb zskn krtkho impulzu simu-lujcho stisk zapnacho tlatka ATX po-

ta. V okamiku oteven tranzistoru T1se zane asovac kondenztor C2 nab-

jet pes diodu optolenu IO3 a rezistor R6,kter uruje dobu nabjen a souasnomezuje proud LED. Po dobu nabjen C3

je tranzistor na sekundrn stran IO3 ote-ven, co simuluje stisknut tlatko na po-tai. Vzhledem k tomu, e tlatko po-tae se pipojuje k zkladn desce a spnpomocn napt (zpravidla +5V), je tebadodret polaritu napt na tranzistoru.Rezistor R5 zajiujepouze vybit kondenz-toru C2, kter trv cca5 s a po tuto dobu jefunkce zapnn neak-tivn.

Cel zapojen so-vch spna je ums-tno na jedn jedno-strann desceplonch spoj a vet-n baterie vestavno

do krabiky U-KP17.Proti plonmu spoji re-lativn velk krabikabyla zvolena k zajitn

dostatenho prostoru pro manipulaci sesilnm svazkem a esti sovch kabel,kter je teba nejen pipojit ke svorkovniciplonho spoje, ale t propojit vzjemna zajistit ped vytrenm. Ped vlastnmosazovnm soustek je teba pevrtatotvory na plonm spoji a upravit (vyvr-

tat) krabiku.Na plonm spoji nejprve pevrtmepjec body svorkovnice, triak a tlatekna prmr 1,1-1,2 mm a upevovac ot-vory triak a desky na prmr 3,2 mm.Velk otvor v levm dolnm rohu desky jeuren pro navleen desky na rozprnsloupky krabiky a vyaduje pevrtn naprmr cca 7 mm. Nyn se ji memepustit do ppravy krabiky, kter se skl-d ze dvou tm stejnch, avak nesy-metrickch dl. Jako horn (vko) bude-me pouvat dl obsahujc v rohovchsloupcch prchoz otvory. Zde pomoc

tpacch klet i noe a pilnku odstran-me vechny upevovac vstupky, kterby mohly brnit vloen osazenho plo-nho spoje. Nyn je teba na vku vyvrtatotvory pro tlatka (9,5 mm) a signaliza-n LED (5 mm), k emu me bt poui-ta napklad vrtac ablona z obrzku 6.Protoe m krabika obl hrany a ablo-nu by tak bylo jen velmi obtn sprvnusadit, je vhodn k jejmu vystedn po-ut stedn vlis vka. Spnac tlatka senachzej na vym konci vka, kter ob-sahuje trojici podlnch eber, co tro-chu znepjemuje vrtn. Protoe se

s krabikou dodvaj rouby se zpust-nou hlavou uren pro uzaven krabi-ky pes dodan noiky, kter v naemppad zstanou k tomuto elu nevyu-it, meme z estetickch dvod navku vytvoit pro tyto vruty zaputn.

Nyn upravme dno krabiky, piempedpokldme, e vy okraj obsahuj-c na vnitn stran trojici obdlnkovchprolis bude vyuit pro sov vodie.Plon spoj usadme do krabiky pi jejni stran tak, aby velk rohov otvorbyl navleen na rozprn sloupek kra-biky. Nyn na dn odstranme vechnyvstupky, kter pekej plonmu spo-

Obr. 5 - Vrtac ablona dna krabiky

7/26/2019 KTE 2002-01

7/37

konstrukce

1/2002 9

ji, desku vlome do krabiky a svrtmeupevovac otvory. Dle musme do dnavyznout otvor pro chladie triaka vyvrtat otvory pro upevnn krabiky nastnu. To lze realizovat buto odhadem,nebo opt podle vrtac ablony, kterou pi-pevnme ke krabice zven a otvor vyz-

neme lupnkovou pilkou dle naznaenchar. Vzhledem ke skutenosti, e tento ne-sm bt pro uivatele voln pstupn, ne-bo na chladich se nachz sov nap-t, na jeho kvalit pli nezle a obecnlze ci, e m je vt, tm lpe. st vyz-nutho dna je vhodn uschovat a po osa-zen plonho spoje ji upravit a pilepit dodna krabiky jako pepku oddlujc ba-terii od chladie Ty3. Umstn upevova-cch otvor krabiky nelze podle vrtac a-blony pesn dodret, nebo zle nauspodn a upevnn vodi v krabice.

Nyn se ji meme pustit do osazov-

n plonho spoje, kter provdme v ob-vyklm poad od pasivnch soustek poaktivn a od nejmench po nejvt a kte-r neskrv dn skal, pouze konden-ztor C2 je osazovn naleato. Triaky jsouna desku montovny ze strany spoj chla-dic plochou od desky a pipevuj se pes4 mm rozprn sloupek. Protoe vak chla-die maj ze strany triaku velkou stavebnvku, je teba tuto dvojici chladicch e-ber snit o cca 2 mm tak, aby se zvtilaizolan vzdlenost od spoj na desce.Rovn je vhodn jejich osazovnv poad od Ty4 k Ty1, aby nm zstal do-

staten prostor pro zapjen vvodmezi chladii. Pouit teplovodn pastymezi triakem a chladiem je spe dobro-voln (by vhodn), nebo ztrtov vkontriak by neml peshnout 5 W, aby jechladie byly vbec schopn vyzit.

Plon spoj se pipevuje pomoc tve-ice rozprnch sloupk 12 mm pirou-bovanch do dna krabiky. Po jeho upev-nn ovme, e chladie jsou vudedostaten daleko od krabiky (alespo2 mm) a ppadn pomoc pilnku zjedn-me npravu. Krabiku nyn uzavemea pesvdme se, e signalizan LED itlatka jdou do vka zasunout lehce a tla-tka po uvolnn samy sprvn odskaku-

j. To se vak dky lenitosti krabiky jentko poda zajistit napoprv. Protoe roz-tee tlatek a diod jsou obvykle v krabicevyvrtny sprvn, posta upravit umst-n plonho spoje ve dn, i napilovat jehoupevovac otvory.

Nyn ns ek nejsloitj st osa-zovn vytvoen, pipojen a propojensvazku sovch kabel. K tomu je tebasi rozmyslet, z kterho zdroje bude jakspotebi napjen, a vzjemn spojit p-

slun vodie. Disponujete-li zdrojemnepetritho napjen (UPS), je jasn,e tento bude napjet pota nebo i dal- perifrie (napklad druh monitor)

a podle toho je nutn propojit jednotlivsvorky. V ppad, e ve bude napjenoz jedinho zdroje (obvykle tedy pmo zest), propojme svorky X1-3 s X2-1 a X2-3 s X3-1. Pochopiteln je rovn nutnpropojit pslun ochrann a stedn vo-die pvodu proudu a spotebi. Akoliby nejistm zpsobem bylo jejich pro-pojen pomoc svorkov-nic, nezbv na nv krabice mnoho ms-ta, a tak se budememuset spokojit s jejichvzjemnm spjenm aperfektnm zaizolovnm(vborn se hod teplemsmrtiteln izolan tru-biky). Pouvme-liUPS, je teba dbt napropojen sprvnch vo-di a nikdy nepropojo-vat sov pvods pvodem UPS, a to ra-

dji ani v ppad ochran-nch i stednch vodi.Fzov vodie (zpravidlaern i hnd) ponech-

me dostaten dlouh, co usnadn jejichmanipulaci pi zapojovn do svorkovni-ce. Vzjemn propojen sov kabely roz-dlme do dvou skupin a tyto vzjemnzpevnme. Nyn si v boku dna krabiky vy-tvome otvory (napklad v mst zmiova-nch prolis), do kterch vodie vlome.Dle je teba zajistit kabelov svazky

Obr. 6 - Vrtac ablona vka krabiky

7/26/2019 KTE 2002-01

8/37

10 1/2002

konstrukce

v krabice ped vytrenm. Lze k tomu

s vhodou vyut dva psky z cca 5-6 mmduralu i alespo texgumoidu, do kterchvyzneme zvit pro stahovac roubky(viz foto). Takto upravenou sestavu lzepomrn snadno vloit do krabiky, kdese ji sama udr.

Vodie propojujc spnae s potaemnyn ji netvo vn problm. Vborn sepro tento el hod napklad silnj stn-n dvoulinka, ale pout se d takka coko-liv, pouze je vhodn pi delm veden (vcene 1 m) nepouvat pro napjen pli ten-k vodi. Upevnn vodie v krabice lze re-alizovat napklad uzlem na vodii i jedno-

duchm zajiovacm prvkem, kter zabrnvytren. Pro jednodu manipulaci se sp-nai nebo potaem je vhodn zakonit tytopropojovac vodie konektorem, kter umonrychl a jednoduch odpojen od PC.

Zatmco pipojen sovch vodi kespotebim je jednoduch a obejde sebez zsah do pslunch zazen, je proovldn PC nutn zsah do potae. Zde

je namst varovn ped pravou, pi kte-r by mohlo dojt ke ztrt zruky poskyto-van jeho vrobcem. Mn zdatnm ama-trm je takt vele doporuovno svittuto innost zkuenjm kolegm.

Napt 12V lze pomrn snadno zs-kat z napjecch konektor diskovch

jednotek v potai. Pokud nen v potaipodobn konektor voln, lze snadno za-koupit v ktermkoliv odbornm obchods potai rozdvojovac prvek, ke kter-mu se lze beztrestn pipojit. Je vak po-chopiteln nutn dodret sprvnou po-laritu; +12V lut vodi, 0V ern vodi.Obvod spoutn potae se zapojujeparaleln ke spoutcmu tlatku, alezde ji neexistuje dn ist eena je nutn pipojen pmo na vodie spo-

jujc tlatko se zkladn deskou. Proto-e existujc vodie v PC bvaj v mstechpipojen obvykle dobe izolovan, ne-zbv ne vodie odizolovat i dokonce

peruit. Protoe barvy vodi- pro tuto funkci nejsou ni-

jak normovny, je nutn po-laritu zjistit voltmetrem.V dnm ppad se nedo-poruuje trval odpojen tla-tka ze zkladn desky

a jeho nahrazen konekto-rem z obvodu spna, pro-toe tlatko me mt i jinfunkce (peveden potaedo reimu spnku), kter bytak byly ztraceny. Pochopitel-n i zde plat poteba zaji-tn vodi ped vytrenmz potae.

Nyn ji meme zat ob-vod spna oivovat, nejpr-ve pochopiteln v labora-tornch podmnkch bez

potae. Nejprve spojme zkratovac pro-

pojkou S5 vvody 2 a 3, m umonmezapnn a vypnn spnae potae opa-kovanm stiskem tlatka S1. Nyn na pozicibaterie pipojme zdroj napt 9V a ampr-metrem zmme odbr proudu, kter by sepo cca 10 s ml ustlit na tm nemitel-n hodnot okolo 1 A. Pokud se tak nesta-lo a amprmer vykazuje odbr v du mA,ovme, e dn LED nesvt, a ppadnstiskem tlatka S1 ve vypneme. Protoespna potae nem optickou signalizacisepnut, lze jeho sepnut stav identifikovatpouze podle spoteby proudu pohybujcse okolo 6 mA. Nyn zdroj pipojme

k vvodm X4 a provedeme tot menspoteby, kter vak nyn me dosahovata 2 mA. Napt zdroje zvme na cca12 V a pipojme baterii. Stiskem kterho-koliv z tlatek perifri aktivujeme pslu-n vstup a souasn se rozsvt LED ur-en tomuto tlatku, kter musopakovanm stiskem opt zhasnout. Za-pnutm nkter z perifri (rozsvt se LED)a vypnutm pomoc tlatka S1 ovme za-pnn potae a souasn i hromadnvypnn vech spna. Nedololik vypnut, zkontrolujeme nastaven zkrato-vac propojky. Dle zkontrolujeme innostobvodu vypnn spotebi z potae od-pojenm zdroje pipojenho na X4 pi za-pnut nkter perifrii LED mus zhas-nout. Takto oiven zazen je pipravenopro vyzkouen funkce triak. Msto sku-tench perifri potae je vak vhodnpout rovku, napklad stoln lampy.

Dle ji meme stavebnici pipojitk potai a vyzkouet funkce automatic-kho zapnn a vypnn. Je-li do PC pi-vedeno sov napt, ale pota je vy-pnut (nepracuje), stiskneme tlatko S1(od vypnut bloku spna vak mus uply-

nout vce ne 10 s), po kterm mus n-sledovat sputn (nastartovn) pota-e. V opanm ppad zkontrolujemepipojen vodi a jejich polaritu, ppad-

n zvme kapacitu kondenztoru C2.Pli velk kapacita vak me zpsobitoptn vypnut. Po softwarovm vypnutpotae a nslednm vypnut zdroje PCmus vypnout i obvody spna. Nesta-ne-li se tak, pak napt na zdroji PC kol-s, a bude mon teba zvtit hodnotu

kondenztoru C4 na 680n (do stavebni-ce se dodv vyzkouench 470n; plo-n spoj umouje pro slab zdroje osaditi vce). Tm je oivovn dokoneno a za-zen pipraveno k provozu. Funguje-li au-tomatick vypnn spolehliv, je monpepojit zkratovac propojku S5 mezi v-vody 1 a 2, m zabrnme vypnut po-tae po nhodnm stisku tlatka S1.

V nkterch ppadech me nastat si-tuace, e zdroje spotebi pipojenchke stavebnici i ve vypnutm stavu vy-dvaj pskav zvuk (nebo jen tie vr),i se spotebi v delch intervalech na

okamik svvoln zapne. Tento jev nast-v pouze v meznch ppadech u spotebi- s nktermi typy spnanch zdroj, kte-r se chovaj jako kapacitn zt a svmfzovm posuvem ve spojen s parazitn-mi kapacitami znemouj pln uzavenspnacch triak. To si meme ovit zm-enm napt na spotebii, kter v tomtoppad pesahuje hodnotu cca 20 V). Sta-ne-li se tak, zpravidla posta pipojit para-leln men odporovou zt, kter zajistbezpen vybit parazitnch kapacit vodi- a triaku. Takovouto zt me pedsta-vovat napklad rovka (avak nikoli

sporn, co je vlastn zivka s tlu-mivkou) i obyejn miniaturn rezistors hodnotou cca 130 kzabudovan pmodo zsuvky ke kter se spotebi pipojuje.I takto vysok hodnota sta zajistit sprv-n zaven triak a pitom nem jej vko-nov ztrta (v zapnutm stavu mn ne0,5 W, ve vypnutm v du W) vrazn vlivna celkov odbr elektrick energie.

Krabika je urena k monti ke stni stolu trojic roub. Mezi stnu a krabiku

je pak vhodn vloit jet, pvodn peby-ten, noiky, kter tak poslou jako roz-prn sloupky zlepujc chlazen vkono-vch prvk. Baterie je do krabiky volnvloena a ppadn jet zajitna kous-kem oboustrann lepic psky, piempro jej vmnu posta vyjmout tveici za-putnch roub a nsledn sejmut vka.Zapojen tak nen nutn sloit rozebrata odpojovat. Z bezpenostnch dvod je

7/26/2019 KTE 2002-01

9/37

konstrukce

1/2002 11

pochopiteln namst rozpojen pvodnhosovho vodie (ppadn i vodie od UPS).

Aby bylo zajitno dostaten kvalitnchlazen vkonovch triak, jsou na zadnstran krabiky chladie voln pstupni pesto, e se na nich nachz sov na-pt. Vzhledem k pedpokldan montike stolu i na stnu to pochopiteln nie-mu nevad, avak pokud by zapojen mlobt pohybliv, a byla by tedy monost n-hodnho dotyku, je teba chladie vhod-

nm zpsobem zaizolovat (alespo pele-penm otvoru lepic pskou). Potebouchlazen triak je t omezen spnanproud, kter by neml trvale pesahovatcca 3 A (cca 700 W zte), a to i pesto, etriaky samy o sob jsou schopny spnati proud vrazn vy. Tento zpsob pou-vn vak nedoporuujeme, zejmna propomrn mohutn a tk svazek sovchkabel, kter ke spnai vedou.

Deska spna je ji njakou dobuspn zkouena na redaknm po-tai k pln spokojenosti. Rznobarevn

tlatka doplnn o stejnobarevn LEDumouj snadn rozlien spotebi.Komu by pouit modrho tlatka proovldn potae na pozici S1 pipada-lo nedstojn, ten zde me pout sa-mozejm tlatko erven a modr po-nechat k ovldn perifri, ppadn jej

doplnit, jako v naem ppad, i o mod-rou LED (tu jsme vak kvli jej cen54 K s DPH do stavebnice nezahrnuli).Soud dle etnosti pouit nkterch pe-rifri bude spora elektrick energieznan (co jist s povdkem kvituj nai

jin ekologit soused - bude mt jist ipozitivn vliv na ivotn prosted).

Vme, e Vm stavebnice spnak PC pinese nejen dostatek radosti zestavby, ale t uitek pi prci a snad Vmzajist sporu elektrick energie i finan-nch prostedk teba na nkup dalstavebnice. Objednvat mete obvyk-

lm zpsobem u zsilkov sluby spo-lenosti GM Electronic e-mail: zasilko-va.sluzba@gme.cz, nebo tel.: 02/24 8164 91 za cenu 825 K.

Seznam soustekR1, 14, 17, 23, 28 330kR2, 4, 18, 21, 24, 26, 29, 31 1k0R3, 15, 19 220kR5 27kR6, 8 1k2R7, 10, 20, 25, 30 56kR9, 22, 27, 32 270R

R11 33kR12 22kR13 10kR16 100kR33, 34 330RC1, 6,-9, 12, 13 100n/50VC2 220/10V

C3 220n CF1C4 470n CF1C5 22/16VMC10, 11, 14 100/16VMD1, 2, 3, 5, 7, 9-12 1N4148D4 LED 5 mm ervenD6 LED 5 mm zelenD8 LED 5 mm lutT1, 3-7 TUNT2 TUPTy1-4 BT225MIO1, 2 4013IO3 CNY17IO4-7 MOC3020

S1 DT6 modrS2 DT6 ervenS3 DT6 zelenS4 DT6 lutS5 Jump-RTX1-3 ARK500/3BAT1 Baterie 9V1 Bateriov konektor 006-PI4 Chladi V71414 Rozprn sloupek KDR044 Rozprn sloupek DI5M3X101 Krabika U-KP171 Plon spoj KTE543

Vtina bnch zvukovch karetPC obsahuje MIDI vstup a vstup, kte-r bvaj vyvedeny na konektor DB15oznaovan Gameport. K tomuto vstu-pu resp. vstupu ale nelze pmo pipo-

jit MIDI zazen; je nutn pout speci-ln interface (dvody jsou uvedenyv serilu o MIDI). Ten lze celkem bezproblm zakoupit, ale vzhledemk pomrn vysok cen (cca 40 US$u dovench nebo cca 700,- K u tu-zemskch vrobk) je vhodnj si jejvyrobit. Dle popisovan konstrukcepat k nejjednodum monm ee-nm, pi realizaci by nemly nastat d-n komplikace.

Obvodov zapojenSchma zapojen interface je na obr.

1. Pevod proudov smyky MIDI na lo-gickou napovou rove TTL na stran

vstupu a souasn galvanic-k oddlen vyslae MIDI datzajiuje optolen IO1. Proud

jeho LED je rez istorem R1omezen na cca 5 mA. DiodaD1 je ochrann pi delchpropojovacch kabelech semohou na MIDI vstupu objevitparazitn zkmity s opanoupolaritou, a protoe LED op-tolenu IO1 m povolen na-pt v zvrnm smru jen asi-5V, mohla by bt nevratn po-kozena. Dioda D1 tyto zkmi-ty eliminuje. Podmnkou bez-chybn komunikace jedostaten strmost hran sig-

nlu pivdnho na vvod 15 konekto-ru X1 (MIDI-RxD). To zajiuj odpory R2a R3. Odpor R2 souasn definuje logic-kou jedniku na vvodu 15 konektoru X1

v klidovm stavu, kdy je vstupn tranzis-tor optolenu IO1 uzaven.

Vstupn signl z vvodu 12 konekto-ru X1 (MIDI-TxD) ovld tranzistorov sp-

MIDI interface pro zvukov

karty PC verze 1Stavebnice KTE545

Schma zapojen

7/26/2019 KTE 2002-01

10/37

12 1/2002

konstrukce

na proudov smyky MIDI vstupu tvoe-n soustkami T1, R6 a R7. Rezistor R6zajiuje pln uzaven tranzistoru T1v klidovm stavu, kdy vstupn smykouneprotk dn proud. Rezistor R7 ome-zuje proud bze tranzistoru T1 v sepnutmstavu. Proud protkajc vstupn smykou

je omezen rezistory R4 a R5 na cca 5 mA.

Napjec napt pro interface je vyve-deno z PC - napjec a souasn sign-lov zem je k dispozici na vvodeh 4 a 5konektoru X1, stabilizovan napt +5 vol-t pak na 1, 8 a 9. Napjec napt je fil-trovno keramickm kondenztorem C1.

znaenho obrysu a vyzkouet zda se dokrytu vejde spolu s konektorem. O vlast-nm pjen soustek SMD bylo ji na-psno mnoho, take zde jen pipome-neme nutnost pelivho rozmylenpostupu osazovn jednotlivch prvk,tak abychom si pedasnm zapjenm

jedn neznemonili, resp neztili pstup

ke druh. Nejvhodnj je zat s IO1,pak R3, R2, R1, R4, R5, T1, R6, C1 R7a D1. Po osazen je deska vloena meziob ady pjecch piek konektoru X1a pipjena ke vem vvodm 1 a 8 (zdvodu mechanick pevnosti, pro elek-trick propojen s PC jsou vyuity jen 4,5 a 8). Pi tto operaci je vhodn si des-tiku zaklnit pskem vhodn tloukymezi ob ady vvod, aby byla pi p-

jen fixovna. Pro propojen s vvody 12a 15 jsou pouity krtk drtov propoj-ky. Mont konektoru X1 ukazuje obr. 3.

Vstupn (X3) a vstupn (X2) MIDI ko-

nektory jsou standardn DIN 41524 (5 v-vod / 180). Tyto konektory se pomocdvouilovch stnnch kabel pipojk pjecm bodm (X4) na desce plo-nch spoj podle obr. 1. Vimnte si, estnn kabelu u MIDI vstupu je zapoje-no pouze na vvod 2 konektoru X3, nadesce plonch spoj pipojeno nen!To proto, aby byla dodrena podmnkagalvanickho oddlen MIDI vstupu.Dlka kabel (mezi konektory X2, X3 a des-kou plonch spoj interface) by mla btmaximln 15 metr.

Kompletn osazen deska plonchspoj je pak vloena do krytu konektoruX1. Kabely MIDI vstupu a vstupu jsou protivytren zajitny staenm mezi dva kovo-

Plon spoj a jeho osazen

v tmnky z psluenstv krytu. Celou se-stavu znzoruje obr. 4.

PouitInterface se zapojuje mezi zvukovou

kartu PC a vstup / vstup MIDI zazen pod-le obr. 5. Vstup (OUT) interface se pipoj dovstupu (MIDI-IN) pijmae MIDI dat a vstup(IN) interface se pipoj do vstupu (MIDI-OUT) vyslae MIDI dat. Pro obsluhu MIDIzazen je samozejm potebn vhodnsoftware nainstalovan v PC. Pro jednodu

aplikace postauj programy, kter bvajsoust programovho balku dodvan-ho spolu se zvukovou kartou.

Mont konektoru X1

Konstrukce interfaceCel interface je umstn uvnit krytu

15-ti vvodovho konektoru CANNON,kde nen zrovna moc msta, take musbt pouity miniaturn soustky SMDa technologie povrchov monte. Z tohovyplv poteba peliv prce pi osa-zovn a pjen. Vechny soustky jsouumstny na desce plonch spoj dleobr. 2. Jako prvn prci je nutn dokonitvnj tvar spojov destiky podle na-

Pouit rozhran

Sestava

Stavebnici si mete objednat u z-silkov sluby spolenosti GM Electro-nic e-mail: zasilkova.sluzba@gme.cz,nebo tel.: 02/24816491 za cenu 160 K.

Seznam soustekC1 100n SMD 1206D1 1N4148 SMDIO1 HCPL-0700R1, 4, 5 220R SMD 0805R2 560R SMD 0805R3, 6 10k SMD 0805R7 2k2 SMD 0805

T1 BC858BX1 Can 15 V1 Plon spoj KTE5451 Kryt CANN 9

7/26/2019 KTE 2002-01

11/37

konstrukce

1/2002 13

Pevodnk umouje ovldat MIDI za-zen pomoc PC pes jeho sriov port.Jeho pouit je vhodn u PC, kter ne-

jsou vybaveny zvukovou kartou nebo je-jich zvukov karta ji je znan vyte-na zpracovvnm audiosignl audiom toti vtinou vy prioritu ne MIDI,a proto v tomto ppad dochz ke zpo-dn nebo vpadkm MIDI signlu. Pe-vodnk pracuje pouze jednosmrn data z PC (RS232C) konvertuje na MIDIsignl, to vak pro ovldn bnch MIDI

zazen pomoc PC sta.Obvodov zapojen

Schma zapojen pevodnku je uve-deno na obr. 1. Veker aktivita pevodn-ku se odehrv v mikropotai IO1 adyC51. Protoe je zapoteb pouze nkolikvstupnch a vstupnch port, postaujetyp s redukovanm potem vvodAT89C2051 nebo AT89C4051. Vhodoutchto mikropota je monost vtproudov zte jejich vstupnch porta to, e obsahuj jako intern periferiiUART, kter podstatnm zpsobem zjed-

noduuje sriovou komunikaci.Osciltor IO1 kmit na frekvenci dankrystalem Q1, kondenztory C5, C6 udr-uj stabilitu osciltoru. lnek C7 / R8generuje resetovac impuls vysok rov-n pro IO1 po pipojen pevodnkuk napjecmu napt.

Vstupn signl z PC (RS232C) je pi-veden na standardn devtipinov konek-tor DB9 X1. Protoe pevodnk nevyu-v hardwarov zen toku dat, jsousignly RTS (pin 7) a CTS (pin 8), resp.DTR (pin 4) a DSR (pin 6) napevno pro-

pojeny (nzvy signl plat z pohleduPC). Pevodnk nevysl dn data zptdo PC, vvod RD (pin 2) zstv neza-pojen. Data z PC (tj. signl TD) pich-zej na pin . 3 konektoru X1. V kl idovmstavu m tento signl logickou rove1, kter odpovd zpornmu napt o

velikosti cca 10 a 12 V vzhledem kespolenmu zemnmu potencilu roz-hran RS232C (pin 5 konektoru X1). Piprchodu datovho bitu s logickou hod-notou 0 pes RS232C se mn naptna pinu . 3 konektoru X1 na +10 a+12 V. Z toho vyplv, e v klidovm sta-vu prochz proud ze vstupu pes dioduD1 a odpor R1, pi logick nule na vstu-pu pak pes LED optolenu IO3 a odporR1. Odpor R1 omezuje proud proch-zejc LED optolenu IO3 na hodnotu cca5 mA, kter postauje k plnmu rozsv-

cen LED. Dioda D1 se na penosu datnepodl, ale mus bt zapojena! Ome-zuje toti zvrn napt LED optole-nu IO3, kter je jen asi 5 volt. Bez pou-it D1 by toto napt vystoupilo a naasi 12 volt a LED optolenu by bylapokozena. Logickou rove 1 (klidov

stav) na vstupu optolenu IO3 a navstupnm portu P3.0 (RxD) mikropota-e udruje odpor R3. Jeho pomrnmal hodnota spolu s odporem R2 za-

jiuj dostatenou strmost nbn hra-ny signlu na portu RxD 0 IO1.

Proudov smyka vstupnho MIDIsignlu je spnna pmo portem P3.1(TxD) mikropotae IO1. Odpory R4, R5omezuj proud smykou na poadova-nch cca 5 mA. MIDI signl je pakk dispozici na ptipinovm konektoruDIN X2.

Pevodnk RS232C na MIDI signlstavebnice KTE544

Jan David

Obr. 1 - Schma zapojen

Obr. 2 - Plon spoj a jeho osazen

7/26/2019 KTE 2002-01

12/37

14 1/2002

konstrukce

O momentlnm stavu pevodnku in-

formuj dv nzkopkonov LED D4 (er-ven) a D5 (zelen), kter jsou opt sp-nny pmo vstupnmi porty P1.3 a P1.2mikropotae IO1 pes odpory R6 a R7omezujc proud prochzejc LED.

Pro volbu rychlosti komunikace pe-vodnku s PC slou jumper S1 pipojenk portu P3.7 (je nakonfigurovn jakovstupn) mikropotae IO1. Je-li na portuP3.7 vysok rove (tj. pomoc propojkyspojen kolky 1 a 2 jumperu S1), je zvo-lena rychlost 19200 Bd. Pi nzk rovnina portu P3.7 (tj. pomoc propojky spoje-n kolky 2 a 3 jumperu S1), je zvolena

rychlost 38400 Bd.Napjec napt pro pevodnk se pi-vd z externho stejnosmrnho zdrojena konektor X3. Na kolku konektoru musbt kladn pl a na plti zporn plnapjecho napt. Povolen rozsahvstupnho napt je asi 8 a 15 volt. Dio-da D3 chrn pevodnk ped peplov-nm napjecho napt. Napjec napt

je filtrovno kondenztorem C2 a pot sn-eno a stabilizovno na hodnotu 5 voltstabiliztorem IO2. Kondenztory C3 a C4zabrauj samovolnmu rozkmitn stabi-liztoru. Kondenztor C1 filtruje rozvod

napjen po desce spoj. Dioda D2 mpouze ochrannou funkci odstraujeeventuln zporn napov piky narozvodu napjen, kter mohou vznikatnap. pi vypnn pevodnku, pi pipojo-vn a odpojovn konektor apod.

Konstrukce

Cel pevodnk je postaven na jedndesce plonch spoj podle obr. 2 a jepizpsoben pro vestavbu do mal plas-tov krabiky KM-35B, jak je ji pro naeMIDI stavebnice obvykl. Vvody obouLED jsou ohnuty o 90 tak, aby pouzdraLED vynvala pes obrys spojov desky.Stabiliztor IO2 je montovn naleato peschladi (nap. DO1). Pouit chladie nennutn, pokud je pevodnk napjen ni-m naptm (cca do 10 V). Ped kone-nou kompletac je teba do obou panelkrabiky zhotovit potebn otvory pro ko-nektory a LED. Spojov deska je ke dnukrabiky pipevnna pomoc ty krtkchsamoeznch roubk. Ped uzavenmkrabiky nastavte pomoc jumperu S1 po-adovanou komunikan rychlost pevod-nku dle pokyn v pedchozm odstavci.

Funkce a obsluhaPo pipojen k napjecmu napt se

rozsvt erven LED D4, kter indikuje

zapnut stav. Bhem resetovac sekven-ce mikropotae je naten stav jumperuS1, dal manipulace s jumperem prov-dn za provozu nemaj na innost pe-vodnku dn vliv. Zelen LED D5 jev klidovm stavu zhasnuta, pi penosudatovho byte pes pevodnk se krtce

rozsvt (na cca 45 ms). Pi hustm tokudat me zelen LED D4 i trvale svtit.Dojde-li pi provozu k peplnn inter-

nho softwarov vytvoenho vyrovnva-cho FIFO buferu mikropotae IO1, jepenos dat zastaven a erven LED D4se rozblik tm je indikovna chyba.V tom ppad je teba pevodnk reseto-vat to se provede odpojenm a zpt-nm pipojenm napjecho napt.K peplnn internho vyrovnvachoFIFO buferu me dojt pouze pi nasta-ven komunikan rychlosti 38400 Bda to jen vjimen pi velmi hustm toku

dat (nap. penos vzork do sampleruapod.). Tuto vlastnost pevodnku nelzeodstranit, vyplv to z principu zpomale-n datovho toku na sriov sbrnici viz teoretick rozbor v serilu o MIDI.

Softwarov drivery pro PC

Prvn podmnkou pro monost ovld-n MIDI zazen pomoc PC je vhodn soft-ware. Je mon pouvat speciln (a po-mrn drah) hudebn software (Cakewalki Overture firmy Twelve Tone Systems, Cu-base i Notator firmy Steinberg a mnohodalch), ale i jednoduch programy, kter

bvaj soust programovho balku do-dvanho spolu se zvukovmi kartami proPC (nap. Sound Blaster firmy CreativeLabs). Mnoh jednodu freewarov pro-gramy lze zskat i pomoc internetu.

Dal dleit vc je nainstalovnvhodnho driveru sriovho portu PC.Samotn hudebn program toti neumobsluhovat pmo rozhran RS232C. Stej-n jako hudebn software lze i freewaro-v sriov drivery zskat pes internet. Propopisovan pevodnk je nejvhodnjdriver Windows 98 Driver (Gme-garsv.drv) firmy Kawai, kter je sice urenpedevm pro zvukov expander GMe-ga stejn firmy, ale pracuje naprosto uni-verzln (naleznete jej na internetovadrese http://www.kawaius.com/down-loads/drvwin98.zip). Po nainstalovn dri-veru je teba pouze zvolit port PC, ke kte-rmu je pipojen pevodnk (Com1 neboCom 2, eventuln dal porty Com 3 aCom 8 driver neobsluhuje) viz obr. 3.Komunikan rychlost driveru je 38400Bd, stejnou rychlost je teba nastavitv pevodnku pomoc jumperu S1.

Jin voln dostupn drivery dvaj

k dispozici firmy Roland (Roland SerialMIDI Driver Ver.3.2 for Windows Me/98/95 na http://209.144.99.11/SUPPORT/SOFTWARE/WDRIVERS.HTM) a Yama-

ha (YAMAHA CBX Driver for Windows95/98/NT4.0 ver2.00 na http://www.yamaha-xg.com/utility/index.html). Oba tyto driveryum obsluhovat voliteln a pt nezvis-lch MIDI okruh a lze u nich nastavovat idal parametry (hardwarov zen toku datapod.). I tyto drivery mohou po vhodnmnakonfigurovn spolupracovat s popsa-

nm pevodnkem. Na internetu je monnalzt i drivery sriovch port pracujcpod jinmi operanmi systmy ne MS-Windows (MS-DOS, BeOS, MacOS aj.).

ZvremPouze jednosmrn penos dat po-

psanm pevodnkem je sice urit ome-zen, ale to je vyveno velice jednodu-chou konstrukc a spolehlivost v provozu(pro zajmavost nkolik tchto pevod-nk d pomocn MIDI zazen i v profe-sionlnch studich). Pokud budete chttvlastnosti pevodnku upravit podle

svch poteb, je dn k dispozici i zdrojo-v text programu pro mikropota (nawww.radioplus.cz nebo web.telecom.cz/chd/radioplus zde je uveden tak po-drobnj popis sriovch driver).

Stavebnici si mete objednat u z-silkov sluby spolenosti GM Electro-nic e-mail: zasilkova.sluzba@gme.cznebo na telefonnm sle 02/24 81 64 91za cenu 400 K.

Seznam soustekC1 100/10VC2 220/16VC3, C4 100n/50VC5, C6 22pC7 10/25VD1 1N4148D2, D3 BAT48D4 L-HLMP-1700D5 L-HLMP-1790IO1 AT89C2051IO2 7805IO3 6N138Q1 Q14,7456 MHzR1 1k8R2, R8 10kR3 560RR4, R5 220RR6, R7 1k5S1 JUMP-RTX1 CAN 9 Z 90

X2 DIN 5 Z 90X3 SCD-0161 Krabika KM35B1 Plon spoje KTE544

Obr. 3 - Konfiguran oknodriveru Kawai

7/26/2019 KTE 2002-01

13/37

konstrukce

1/2002 15

MIDI komunikaceJan David - 6. st

17. MIDI a osobn potaeOsobn pota je dnes soust t-

m kad domcnosti, jeho monostijsou znan a tak se pmo nabz mo-nost zen MIDI systm pomoc PC. Jeto sice ponkud komplikovan proces,ale z hlediska bnho uivatele napro-sto transparentn.

Ovldat rzn MIDI zazen pomocPC lze za pedpokladu, e mte nainsta-lovn potebn software. Existuje neped-staviteln mnostv dcch programpracujcch pod rznmi operanmi sys-

tmy PC (MS-DOS, MS-Windows, Unix,BeOS ). Tyto programy umj provdtnejrznj innosti. Nejjednodu edi-tory umouj vytven soubor MIDI data jejich vysln nebo pevody mezi rz-nmi MIDI formty dat. Zznamnky a pe-hrvae um data pijat v relnm asezachytit do soubor (vtinou ve formtuSMF) a zptn je pehrt. Nejvznamnj- pro bnou praxi jsou pravdpodob-n softwarov sekvencery, pomoc nichlze v relnm ase i mimo reln asMIDI data pijmat a zaznamenvat nebozptn vyslat, poppad oboj najednou.

Zaznamenan data lze samozejm libo-voln editovat, tisknout jako notov z-znam atd. Jsou i programy, kter na zkla-d nejrznjch algoritm hudbu samykomponuj vsledn kvalita takovchskladeb nen vdy jen nejhor. Asi zanejdokonalej programy je mono pova-ovat tzv. OMR (Optical Music Recogniti-on) systmy, kter ve spoluprci se sca-nerem dok pest titnou partiturua dit podle n pipojen hudebn nstro-

je. Profesionln (a drah) programy vt-inou um krom MIDI dat pracovat i sezvukovmi (wave) soubory a obsluhovatzvukov karty PC, take vlastn funguj

jako kompletn men nahrvac studio.Dal pedpoklad pro zapojen PC

do MIDI sestav je pouit hardwarovhokonvertoru dat. S vjimkou specilnchhudebnch pota (Apple, Yamahaa dal) toti PC nem integrovno roz-hran pro pm pipojen k MIDI sbrni-cm. Hardwarov konvertory se vyrbj

jako pdavn karta k instalaci pmo doPC (vtinou dle standardu Roland MPU-401) i jako extern jednotky pipojitelnk PC pes bn rozhran (LPT, COM,

USB ). Nekompletn MIDI rozhran jetak soust zvukovch karet pro PC.Kad port nebo pdavn karta PC

potebuje pro svou sprvnou funkci od-

povdajc softwarovdriver. Tento driver jevlastn pjemcem datpedvanch z dchoprogramu (nebo zdro-

jem dat dcm progra-mem pijmanch). Nkte-r drivery jsou dostupni na internetu jako free-ware. Firmy vtinouz obchodnch dvoduvdj, e ten kter dri-ver je pouiteln optpouze pro jejich vrobky,ale to nen tak plnpravda. Teba drivery s-riovho COM portu PCpro MS-Windows od fi-rem Roland, Yamaha, Kawai pracuj na-prosto univerzln. Drivery jsou vdysoust dodvky kadho hardwarov-ho konvertoru. Stejn jako u dcch pro-gram existuj drivery pro rzn opera-n systmy PC.

Pro nejjednodu pokusy s MIDI komu-nikac pomoc PC lze vystait i s programo-vmi komponenty operanho systmu.

Pak nen nutn speciln hudebn pro-gram ani driver MIDI portu. Napkladpod operanm systmem MS-DOS vytvo-me v libovolnm textovm editoru sou-bor MIDI dat tj. pmo binrn etzecstavovch byt a databyt, kter pak lzevyslat na libovoln port. Chceme-li tebavyslat datov soubor s nzvem sou-bor.syx na sriov port COM1 rychlost19200 Bd, zadme pkaz MODE COM1:19 N 8 1, kterm se port nakonfiguruje,a pak vyleme datov soubor pkazemTYPE SOUBOR.SYX>COM1.

17.1. MIDI na zvukovchkartch PC

Zvukov karta se asem stalaz luxusnho doplku PC jeho standardnsoust. A u se z hlediska zpsobu zpra-covn audiosignlu a A/D nebo D/A pe-vodu jedn o levn karty bnch komer-nch ad nebo o velmi kvalitn karty proprofesionln pouit, jsou v naprostvtin vybaveny zhruba stejn pracuj-cm MIDI rozhranm. MIDI rozhran zvu-kovch karet ale nen realizovno pmokonektory MIDI-IN a MIDI-OUT, tzn. pti-pinovmi DIN k pmmu ppojen MIDIzazen. Vtinou bv vyvedeno na ko-nektor Gameport typu DB15 (Cannon).Tam jsou sice vyvedeny potebn logic-

k napov signly MIDI-RxDa MIDI-TxD s rovnmi TTL, na n alenelze pmo pipojit MIDI vstup nebovstup navazujcch zazen. Mezi tyto sig-nly a MIDI sbrnice je teba vloit obvo-dy pevdjc logick rovn TTL naMIDI proudovou smyku a naopak. Tako-v pevodnky jsou velmi jednoduch za-zen, konverzi mezi logickmi rovnmi

a proudovou smykou provdj zklad-n vstupn a vstupn MIDI obvody nm jidvrn znme z pedchzejcch kapitol;pro realizaci pevodnku nen teba mik-roprocesor. Amatrsk stavba MIDI pe-vodnku pro Gameport zvukov karty jevelmi snadn a relativn levn zleitost,konkrtn een pin nap. stavebniceKTE545 i KTE548.

Standardn zapojen konektorov z-suvky DB15 Gameportu zvukovch ka-ret (Sound Blaster, Gravis Ultra Sounda dalch) je uvedeno v tabulce 17. Z n

je zejm, e od bnho gameportu roz-

iujc karty rozhran PC (RS232C +Centronics + Game) se gameport zvu-kov karty li pouze jinm vyuitm pin. 12 (MIDI RxD a TxD) a . 15 (MIDI RxDa TxD), kter jsou u bnho gamepor-tu bez MIDI signl pipojeny na GND(pin . 12) a na +5V (pin . 15). To ovemznamen, e MIDI pevodnky pro zvu-kov karty nelze v dnm ppad pi-pojovat do bnho gameportu. Prou-dov smyka MIDI vstupu by byla trvaleuzavena, co by nebylo to nejhor, alepi pjmu MIDI dat by oddlovac opto-len spnal do zkratu GND a +5V a vzhle-dem k tvrdosti napjecho zdroje PC byse vstupn tranzistor optolenu zcelaspolehliv zniil.

Pin Symbol Smer Signl / funkce. (z hlediska PC)1 +5V - +5V2 /B1 vstup Tlactko 13 X1 vstup Joystick 1 - souradnice X4 GND - GND5 GND - GND6 Y1 vstup Joystick 1 - souradnice Y7 /B2 vstup Tlactko 28 +5V - +5V9 +5V - +5V10 /B4 vstup Tlactko 411 X2 vstup Joystick 2 souradnice X12 MIDI TxD vstup MIDI - vysln 13 Y2 vstup Joystick 2 - souradnice Y

14 /B3 vstup Tlactko 315 MIDI RxD vstup MIDI - prjem

Tab. 17 - Gameport zvukovch karet PC

7/26/2019 KTE 2002-01

14/37

16 1/2002

konstrukce

Vhodami propojen MIDI systmus PC pes zvukovou kartu je jednodu-chost realizace a tak to, e nen zapo-teb dn speciln softwarov MIDIdriver ten je soust ovladae kon-krtn zvukov karty dodvanho spo-lu s kartou. Tento zpsob propojen MIDI

s PC m ale tak sv nevhody, kterse projev v ppad, e zvukov kartazpracovv souasn MIDI data i audio-signl. Zpracovn audiosignlu je totiz hlediska mnostv dat i asov nepo-mrn nronj operace ne pouhpesun MIDI dat a vzhledem k tomu, ezpracovn audiosignl m na vti-n zvukovch karet prioritu ped peno-sem MIDI dat, snadno dojde k asovmuposunu (zpodn) MIDI dat nebok jejich pln ztrt. Takovch chybv penosu MIDI dat bude tm vce, mlevnj (a mn kvalitn) je zvukov

karta nainstalovan v PC. Rozdlv mnostvch potebnch dat pro audioa MIDI je znan a lze jej pesn sel-n vyjdit: Pokud jsou souasn na100% vyteny MIDI vstup i vstup, zpra-covv zvukov karta jen 6.250 byteza vteinu. Pokud je ale souasn pe-hrvn i zaznamenvn sterefonn au-diosignl pi bnm vzorkovacm kmi-totu 44,1 kHz a rozlien 16 bit, muszvukov karta zpracovat 352.800 byteza vteinu, pi vzorkovacm kmitotu96 kHz a rozlien 24 bit to je 1.152.000byte za vteinu!

17.2. MIDI a RS232C, RS422APC lze do MIDI systm zapojit i po-

moc bnho COM portu PC. Opt jeovem potebn speciln hardwarovpevodnk, kter krom pevodu mezinapovmi rovnmi RS232C, RS422Aa proudovmi smykami MIDI mus i uri-tm zpsobem zpracovvat data. Z tohovyplv, e zde se ji bez mikroproceso-ru neobejdeme.

Je-li COM port (dle doporuenCCITT V.24 a V.28 - RS232C - IBM neboCCITT V.11 - RS422A - Macintosh) na-konfigurovn na 8,N,1 (tj.poad pij-manch/vyslanch bit: start bit, osmdatovch bit, dn parita, jeden stopbit - stejn jako MIDI sbrnice), mushardwarov konvertor dat provdt tytofunkce:1. Pevdt napov rovn RS232Cresp. RS422A na rovn TTL a naopak -pro zpracovn dat procesorem,2. zpracovvat signly pro hardwarovzen toku dat RTS / CTS (RS232C) resp.HSKi / HSKo (RS422A) pop. i DTR / DSR(RS232C),

3. mnit rychlost toku dat - vtinouz 38400 Bd na 31250 Bd a naopak,4. pevdt rovn TTL na MIDI proudo-vou smyku a naopak.

Pevod rovn RS232C, RS422A /TTL lze jednodue eit specializovan-mi obvody typu MAX232 apod., jejichvhodou je jen jedno napjec napt+5V a to, e maj dv vyslac a dv pij-mac cesty jedin obvod me kromdatovch signl RD, TD zpracovvat i

dc signly RTS, CTS. Pevod rovnTTL/proudov MIDI smyka obstarajjednoduch ji mnohokrt uveden z-kladn vstupn a vstupn MIDI obvody.Zmnu komunikan rychlosti a zpraco-vn dcch signl mus zajistit mik-roprocesor s vhodnm programem.A zde se objevuje problm. Jak ji vme,komunikan rychlost MIDI je 31250 Bd,COM porty ale pouvaj (mimo jin)standardn rychlosti 9600, 19200,38400, 57600 Bd. Z principu sriovkomunikace vyplv nemonost vyui-t pln kapacity rychlej sbrnice pi

zmn rychlosti komunikace. Je-li tedyrychlost COM portu vce ne 31250 Bd,me dochzet ke ztrtm dat pi pe-nosu z PC do MIDI, pi rychlosti COMportu men ne 31250 Bd pak pi pe-nosu z MIDI do PC. Tento problm ne-lze nikdy pln odstranit, ale lze jej do

jist mry eliminovat pouitm vyrovn-vacho buferu, jen zachyt nakumulo-van shluky dat z rychlej sbrnicea ta pak vyle v okamiku mezery mezidaty. Na velikosti vyrovnvacho bufe-ru pak zle, jak velk shluk dat budezachycen beze ztrty. Teoreticky tedy

lze zvtovnm vyrovnvacho buferuproblm oddalovat donekonena, alev tu chvli se objev dal komplikace:MIDI data obsahuj informace a povelyplatn v relnm ase, kter jsou pou-itm vyrovnvacho buferu posunuty(zpodny). Zvtovn buferu pakvede pouze k jet vt degradaci datrelnho asu a k jejich pln nepou-itelnosti. To se tk nejen SysEx dat(MTC, MSC, MMC ) ale i nejobyej-njch povel Note On, Note Off.Proto nezbv, ne zvolit vhodn kom-promis.

Pro pevodnky tohoto typu jsou ide-ln procesory, kter maj velkou inter-n pam RAM pro vyrovnvac bufera dle maj jako intern periferie zabu-dovna dv nezvisl rozhran UARTpro obsluhu COM portu a MIDI sbrnic.Takov procesory sice existuj (nap.SAB80C517A, kter m dva nezvislUARTy a vnitn RAM by dovolila veli-kost vyrovnvacho bufferu pes 2000byte nebo DS80C320 rovn s dvmainternmi UARTy), ale kvli vy cen

jsou pro jednoduchou amatrskou kon-

strukci nevhodn. Pouijeme-li bnprocesor s jednm UARTem, musmek nmu pipojit dal extern obvodUART (nap. I82C51A ten um zpra-

covat i dc signly RTS / CTS, DTR /DSR). Pokud nm posta pouze jed-nosmrn pevod dat, je vhodn pou-t procesor z ady xC52, kter dovolu-

je nastavit odlin rychlost i vyslna pjmu UART. Cenov nejvhodnj

je realizace jednosmrnho pevodn-

ku s bnm procesorem s jednm UAR-Tem, ze kterho je vyuita pouze pij-mac st a vysln je eeno softwarov.Toto een je pouito ve stavebniciKTE544.

17.3. Ostatn monostipropojen

Existuj samozejm i dal monos-ti jsou MIDI pevodnky pro paralelnport standardu Centronics, pro USBport, i zcela speciln pevodnky proIR port apod. Vechny pak (podobn

jako pevodnky pro COM port) mn

formt sriovch dat (resp. pevdjparaleln data na sriov) a zpracov-vaj urit dc signly. Amatrsk stav-ba tchto typ pevodnk je samozej-m tak mon, ale nedoporuuji ji.Hardwarov zapojen vychz relativ-n jednoduch, ale problm je na stra-n PC. Jak ji bylo uvedeno, kad druhportu PC vyaduje pro svou obsluhuvhodn softwarov MIDI driver. Na roz-dl od driver COM portu, kter jsouk dispozici jako freeware, se u driverpro ostatn typy port vtinou jedno software chrnn autorskmi prvya dodvan pouze jako nedln sou-st finlnch vrobk. Nkolik driver,kter jsou voln dostupn, m imple-mentovanou inicializan sekvenci, b-hem kter si s pevodnkem vzjemnvymn nkolik byt dat (v podstatheslo) a pokud nco nesouhlas, dri-ver ukon innost. Zjistit heslo zna-men disasemblovat strojov kd dri-veru a tm pdem poruovat zkony.

18. ZvrTouto st seril teoretickch ln-

k o MIDI komunikaci kon. V nm uve-den zkladn zsady a postehy Vm,doufme, pomohou snadnji pochopitinnost a ppadn upravovat podle Va-ich poteb funkce jednoduchch MIDIzazen, jejich konstrukce a stavebni-ce budou nepravideln uveejovnyi nadle. Pokud se o MIDI problematikuzajmte hloubji, jist naleznete zdro-

je informac o konkrtnm pedmtu Va-eho zjmu v odborn literatue neboi na internetu. Standardy MIDI komuni-kace se stejn jako vtina jinch tech-nickch obor stle rozrstaj do ky

a podrobn uvdn vekerch mo-nost a zpsob MIDI komunikace prak-ticky nen mon. Dkujeme vem te-nm za pozornost vnovanou serilu.

7/26/2019 KTE 2002-01

15/37

vybrali jsme pro Vs

1/2002 17

Symbol Min. Max. JednotkaVyslac strana (LED)

Ztrtov vkon (TA=25C) PLED 160 mWPokles PLEDs teplotou 2,13 mW/CProud v propustnm smru IF 60 mAMax. pikov proud (t < 10s) Ipk 250 mAZvrn napt UR 5 VTepeln odpor Rthja 470 k/WTeplota pechodu TJ 100 C

Pijmac strana (detektor)Ztrtov vkon (T

A=25C) P

DET 50 mA

Pokles PDETs teplotou - 0,65 mW/CZvrn napt UR 50 VTepeln odpor Rthja 1500 K/WTeplota pechodu TJ 100 C

OptolenCelkov ztrtov vkon PT 210 mWPokles PTs teplotou 2,8 mW/CPracovn teplota TOP -55 100 CEfektivn izolan napt UIO 5300 VIzolan odporUIO=500 V, TA= 25 C 10

12 UIO=500 V, TA= 100 C

RIO 1011

Tab. 1 - Mezn hodnoty optolenu IL300

Popis a zkladn vlastnostiOV

Jak bylo ji naznaeno, sestv OVna primrn, vstupn stran z vyslaeoptickho zen s vlnovmi dlkami vt-inou od erven do infraerven stispektra, vazebnho mdia a na sekun-drn, vstupn stran jeho detektorem.Izolan mezeru mezi vyslaem a pij-maem vyplnnou vazebnm mdiem

pekonv signl ve form optickhozen. Na obr. 1 jsou uvedeny schema-tick znaky nkterch typ OV. Jako naz obrzku i v praxi je tm vdy zdrojemzen svtiv dioda (LED), vtinou nabzi GaAs. Vt rozdly nalezneme mezifotocitlivmi prvky na pijmac stran. Nej-astji jsou to fototranzistory bez i s vyve-denou bz nebo fotodiody, bvaj to alei fotoodpory, fototyristory nebo fototriaky.Protoe penos ze vstupu na vstup pro-bh prostednictvm svtla i vtinou in-fraervenho zen, ovlivuje vlastnostiOV tak pouit vazebn mdium, kte-rm bv vtinou syntetick pryskyice.Penen me bt signl stdav s -kou psma a MHz i stejnosmrn.

Zajmav integrovan obvody

v katalogu GM Electronic31. Optoelektrick vazebn leny - st 1.

V praxi dochz asto k situaci, kdy je teba penst elektrick signl mezi dvma vzdlenmi obvody i systmynapjenmi z rznch zdroj, piem je nelze nebo nen vhodn spojit pmo. Dvodem k tomu me nap. bt, e jejichzem maj nkdy i znan odlin potencily a po spojen tekou vyrovnvac proudy, indukce ruivho napt do zemnsmyky nebo poadavek na zven umov imunity, ppadn bezpenost pacient pi pouvn pstroj lkaskelektroniky. Me toti dojt nejen ke zkreslen signlu, ale nkdy i k pokozen techniky a bohuel tak k ohroen osob.K takovm elm se uvaj nap. tak rel, izolan transformtory, nkdy me bt vyuita i vazba kapacitn. Ji deldobu jsou vak k stejnmu elu stle vce vyuvny kombinace dvou fotoelektrickch soustek v jednom pouzde -optoelektronick vazebn leny (OV), nazvan ale tak optoleny, optoizoltory, optrony. Setkme se i s dalmi termny,prakticky vymizel kdysi v norm uveden transoptor. esk nzvy ostatn odrej obdobnou nejednotnost v terminologiianglick. V katalogu GM Electronic 2001 [1] jsou tyto soustky pomrn hojn zastoupeny a i kdy se tomuto tmatunebudeme vnovat v Rdioplus poprv (viz nap. [2], [3]), pokusme se tentokrt vedle shrnut problematiky zamit vce

na oblasti zde zatm prezentovan mn, toti na optoleny uren pro penos analogovch signl. Nejprve vak uvede-me zkladn informace k tto problematice.

Vhody uit optolen- vysok spolehlivost a dlouh ivotnost- rychlost- neexistuje zptn psoben z vstupu

na vstup- zanedbateln vliv elektrickch a magne-

tickch ruivch pol- nzk cena- snadn pouit- mal rozmry- vysok bezpenost

Oblasti pouitOptoleny jsou rozshle vyuvny pro

ve naznaen ely v telekomunika-nch systmech, prmyslovch dicch

systmech, automobilov elektronice, p-strojch lkask, kancelsk a spoteb-n elektroniky.

Zkladn parametry optolen

Nejastji se setkme s provedenm, kdypijmac stranu OV tvo fototranzistor. Pro-to uvedeme parametry, kter charakterizujprv je. Pro vyslac stranu to jsou:- Proud v propustnm smru IFpi vstup-

nm napt UF- Proud v zvrnm smru IRpi vstupnm-

napt URNa stran pijmac pro ppad fotot-

ranzistoru:- Napt kolektoru proti emitoru UCE

Obr. 1 - Zkladn typy optoelektronickchvazebnch len.

7/26/2019 KTE 2002-01

16/37

vybrali jsme pro Vs

18 1/2002

- Proud kolektoru IC- Ztrtov vkon kolek-toru PC

Nejdleitjmi cha-rakteristikami jsou vakizolan napt vstup - v-stup UIO, ppadn izola-

n odpor RIOa penoso-v pomr CTR = IC/IF(Current Transfer Ratio),kter se asto udv ponsoben 100 v procen-tech. Jde o jakousi ana-

logii proudovho zesilovacho initele bipolrnho tranzistoru. Men tohotoparametru se obvykle provd pi IF =10 mA a UCE= 5 V v jednoduchm zapo-

jen na obr. 2. CTR zvis na svtivosti (z-ivosti) diody, innosti optickho peno-su a citlivosti a zeslen fototranzistorua tedy tak na vstupnm i vstupnm prou-

du a na teplot. Dlouhodob lze pozoro-vat pokles CTR vlivem strnut svtiv di-ody projevujc se rychleji pi trvale vychproudech a pracovnch teplotch.

Vtinou se tak setkme i s parame-try, kter jsou rozhodujc zvlt pi pe-nosu digitlnho signlu, jako zejmnanapt na vstupu v nasycen UCESa dobynbhu tra dobhu tfvstupnho signlupi impulsnm vstupu. Pracuje-li fototran-zistor v nasycen, kdy UCE< 0,4 V, doba trse prodluuje a znamen men rychlostpenosu dat.

Linern aplikace optolenJak bylo eeno vodem, sousted-

me se nejprve na aplikaci optolenv analogovch obvodech. Ani pro liner-n aplikace nen vyloueno pouit opto-len s jednm zdrojem zen (svtiv di-oda, ale i rovka) a jednm pijmaem(fotodioda, fototranzistor, fotoodpor) u-vanch pedevm pro penos digitlnchsignl. Mon zapojen vyslac stranys takovm optolenem tvoenm svtivoudiodou a fototranzistorem pochzejcz [6] je na Obr.3. Pro zajitn linearity pe-nosu vstupnho signlu pivdnho nadiferenciln zesilova z tranzistor T1, T2

je teba za-jistit, aby sv-tivou diodouna vstupuo p t o l e n uO1 tekl i bezv s t u p n h osignlu z-kladn proudIBmezi 5 mAa 20 mA, co

je kolem

rezistoru RB.Vstupn na-pt lze zs-kat nap. po-

moc operanho zesilovae v zapojenpevodnku proud/napt podle obr.4, pro

jeho vstupn napt plat UOUT= -RIC.

Linern optolenyDle se zamme na optoleny, kte-

r jsou ji intern navreny tak, aby vhod-

nm zapojenm bylo mono doclit leplinearitu, ne s jednoduchm optolenemtvoenm jednou diodou a fototranzisto-rem. Tyto optoleny, kter jsou oznao-vny jako linern, jsou eeny tak, emaj na vstupu svtivou diodu, jej ze-n je rozvtveno a dopad nikoli pouzena jednu, jako tomu je u klasickch (digi-tlnch) optolen, ale na dv fotodiody,co umon doshnout vhodnm zapo-

jenm vysokou linearitu penosu signlu.Jedna z diod je soust vstupnho ob-vodu, druh je vyuita jako zptnovazeb-n. I takov optoleny nalezneme v aktu-

lnm katalogu GM Electronic [1]. Nejprvepopeme typ IL300 od firmy InfineonTechnologies (http://www.infineon.com).

Linern optolen IL300IL300 je vhodn pro penos stejno-

smrnho i stdavho signlu se koupsma pes 200 kHz pi linearit peno-su a 0,01 %. Funkce je stabiln i z hle-diska teploty, kdy jeho teplotn souini-tel je jen 0,05%/C. Efektivn hodnotaisolanho napt, kterou IL300 vydr pizkuebn dob 1 s, je 5300 V. Vyslac,vstupn stranu tvo svtiv dioda AlGaAs.

Pracovn proud me bt mezi 0,5 mA a40 mA, nejlep linearita je pi 5 mA. Napijmac a zptnovazebn stran jsoukemkov fotodiody pracujc pi oze-n jako zdroje proudu. Optick penosprobh na vlnov dlce 890 nm.

Z monch aplikac IL300 lze uvst nap.galvanick oddlen signl senzor u-vanch pi men v lkask elektronice iprmyslu, pi penosu akustickch signl,v komunikanch i napjecch obvodech prozajitn kvality penosu a bezpenosti.

Typick aplikan zapojen

IL300Po uveden zkladnch vlastnost,

meznch hodnot a charakteristickch pa-rametr tohoto optolenu popeme jehofunkci v pro nj typickm aplikanm za-pojen na obr.5(kde je tak zejmzapojen vvodpouzdra DIL-8 vpohledu shora). Nazptnovazebn ke-mkovou fotodioduzapojenou mezi

vvody 3 a 4 dopa-d st infraerve-nho zen ze sv-tiv diody AlGaAs

a nsledkem je proud IP1, kter prosted-nictvm operanho zesilovae OZ1 za-

jiuje, e pro napt na jeho vstupechplat Ua= Ub. Proto je proud svtivou dio-dou IF pmo mrn vstupnmu naptUIN. Plat toti, e:

Pro velikost proudu IP1ale tak plat:

(2)

kde K1 je zptnovazebn initel a IFjeproud svtivou diodou optolenu. Lzetedy tak pst:

(3)

Proud vstupn fotodiody IP2 je po-moc rezistoru R2 peveden na napt,kter je vstupnm pro sledova vytvoe-n z OZ2, kter zajist nezvislost na ex-ternm zaten vstupu. Pro vstupn

napt plat:(4)

kde K2 = IP2/IFje initel dopednhopenosu. Z rovnic (3) a (4) zskme na-pov penos zapojen z obr.5:

(5)

I kdy oba proudy IP1a IP2jsou mr-n proudu svtivou diodou IF, jejich po-mr na nm zvis jen mlo. To tedy dle

K3 je penosov initel zapojen s IL300na obr. 5, kter lze vyjdit tak vztahem:

(6)

Obr. 4 - Vstupn proud optolenu lzepevst na napt pomoc operanho

zesilovae

Obr. 2 -

Zapojen promeninitelepenosu

(CTR)

Obr. 3 - Mon zapojenvstupn sti digitlnhooptolenu pro linern

aplikaciObr. 5 - Typick aplikan zapojen linernho

optolenu IL300

7/26/2019 KTE 2002-01

17/37

vybrali jsme pro Vs

191/2002

znamen, e penos tohoto obvodu dle(5), kter je vedle K3 dn ji jen externmirezistory, je prakticky nezvisl na prou-

du vstupn fotodiody IF, nelinearit jej cha-rakteristiky a souasn je kompenzovn ivliv teploty a strnut na svtivost diody.Jak je na obr. 5 naznaeno, m-li btvstup a vstup signlu galvanicky od-dlen, je tak teba, aby vstupn a v-stupn sti obvodu spojen optolenembyly napjeny z oddlench napjecch

zdroj provedench tak, aby to odpov-dalo rozdlu potencil mst mezi nimi

je signl penen.

Prameny:[1] Soustky pro elektroniku 2001. Ka-talog GM Electronic spol. s r.o.[2] H. Stelka: Optick oddlen datovchsignl. Rdioplus .11/1997, s. 21 - 23.[3] D. Kalivoda: Optoelektronick vazeb-n leny. Rdioplus .1/1999, s. 36 - 37.

[4] D. Eichenberg: Understanding Ana-log Optoisolator/Couplers. PopularElectronic, prosinec 1997, s. 44 - 48.

[5] Linear Optocoupler IL300. Katalogo-v list Infineon Technologies Corp,(www.infineon.com/opto).[6] Applications of Optocouplers. App-note 2. Infineon Technologies Corp.[7] Penos analogovho signlu opto-elektronickm vazebnm lenem. Amatr-sk radio ada B 3/84, s. 91 - 94

pokraovn

Symbol Min. Typ. Max. Jedn. Podmnky zkouky

Vyslac strana (LED)

Napt v propustnm smru UF 1,25 1,50 V IF= 10 mATeplotn koeficient UF UF/T -2,2 mV/C Proud v zvrnm smru IR 1 10 mA UR= 5 VKapacita pechodu CJ 15 pF UF= 0 V; f = 1 MHzDynamick odpor UF/IF 6 IF= 10 mA

Spnac doby tr 1tf

1

s IF=2 mA, IFQ=10 mA

Pijmac strana(detektor)

Proud za tmy ID 1 25 nA UDET=-15 V; IF= 0Napt naprzdno UD 500 mV IF= 10 mA Proud nakrtko ISC 70 A IF= 10 mAKapacita pechodu CJ 12 pF UF= 0 V; f = 1 MHz Ekvivalentn umov vkon NEP 41014 W/Hz UDET=-15 V

Vlastnosti optolenu(viz obr. 5)

Penos IP1/IF K1 0,005 0,007 0,011 IF= 10 mA, UDET=-15 VProud diodou D1 IP1 70 A IF= 10 mA, UDET=-15 VPenos IP2/IF K2 0,0036 0,007 0,011 IF= 10 mA, UDET=-15 VProud diodou D2 IP2 70 A IF= 10 mA, UDET=-15 V

Penos K2/K1 K3 0,56 1 1,65 IF= 10 mA, UDET=-15 VLinearita penosu K3 K3 0,25 % IF = 1 mA a 10 mA, TA= 25 CLinearita penosu K3 K3 0,5 % IF = 1 mA a 10 mA, TA= 0C a 75 C ka psma (-3 dB) BW 200 kHz IFQ=10 mA, IF=4 mA, RL= 50Doba nbhu tr 1,75 s Doba dobhu tf 1,75 s Kapacita vstup/vstup CIOPotlaen souhlasnho signlu CMR 130 dB f=60 Hz, RL=2,2 k

Tab. 2 - Charakteristick parametry

Reklamn plocha

7/26/2019 KTE 2002-01

18/37

pedstavujeme

20 1/2002

Microchip Technology novinkyIng. Ji Kopelent

Mikrokontrolry PIC18F010a PIC18F020

Firma se, po nkolika odloench ter-mnech (lto 2001, podzim 2001 a konecroku 2001) uveden ve zmiovanchdvou nejmench mikrokontrolr rodinyPIC18F, rozhodla pozastavit jejich uve-

den na trh. Oficilnm dvodem jsou vy-sok nklady na vrobu tak sloitch ip,jakmi PIC18F10/020 opravdu jsou, a n-sledn vysok prodejn cena. Dle mno-ha rozbor firmy by tyto mikrokontrolrypak nemly anci se masov rozit. Coz toho plyne? Microchip bude pravdpo-dobn vykvat, jak poptvka po tchtoprocesorech poroste (hlavn u velkch pr-myslovch zkaznk) a jak postupujcmtechnickm pokrokem budou nklady navrobu klesat.

Dle mho nzoru je ve uveden po-stup neastn, protoe i takto mal mik-

rokontrolry s vkonnm jdrem majsvoje msto na trhu, nebo, sledujeme-lipozorn vvoj, pesouv se mal, ale v-znamn st operac souvisejc se zpra-covnm signl ze senzor pmok tmto senzorm. Ve uveden postupm svoji velkou vhodu v tom, e lze v-stupn signl z tchto inteligentnch sen-zor lehko unifikovat (kalibrovat), takesenzory jsou potom jednodue zmnn(uivatel pi vmn vadnho senzoru zanov nemus dt pstroj kalibrovat, co bvvtinou velmi finann nron). Jakvelk st pedzpracovn signlu ze sen-

zor se d ponechat pmo na inteligenci

V tomto sle mlo bt jen dal pokraovn o novch obvodech dsPIC30F, ale tsn ped redakn uzvrkou dorazilanepjemn zprva o osudu nejmench zstupc nov rodiny PIC18F010 a PIC18F020. Jeliko je to zprva zvan, dovoliljsem si ji uveejnit ped vlastnm pokraovnm o dsPIC obvodech, nebo mnoho konstruktr ekalo na tyto nov mikro-kontrolry.

toho kterho senzoru, zvis na vkonnos-ti mikrokontrolru u senzoru. To, e mikro-

kontrolr mus bt vkonn a pi tom mal,

je jasn. A prv proto si myslm, e zmio-van nejmen zstupci vkonn ady

PIC18F mly anci na spch, nebo ze-

Tab. 1 - Pklady as vykonn nsoben

rfPIC12C509AG/AF

7/26/2019 KTE 2002-01

19/37

211/2002

pedstavujeme

jmna dky hardwarov nsobice mlianci provdt mnohem dokonalej ped-

zpracovn signl (slicov filtrace,)ne nap. mikrokontrolry PIC12C508/509,kter hardwarovou nsobiku nemaj. Vhle-dem k tomu, e dv zkladn operace pidigitlnm zpracovn signl jsou stna nsoben, je absence hardwarov nso-biky velkm handicapem. Pro pedstavuuvdm v Tab.1 doby vykonn instrukc n-soben pro ob varianty.

Vezmeme-li daje pro posledn ppad, tj.nsoben 16 x 16 bit se znamnkem, uvid-me, e mikrokontrolr bez hw nsobiky je 7krt pomalej. Pipoteme-li k tomu nimaximln hodinovou frekvenci (PIC12F629a PIC12F675 maj fmax=20MHz, co je jednapolovina PIC18F010/020 ), dojdemek zvru, e tyto kontrolry maj, zjednodu-en eeno, monost zpracovat pouze 14krt jednodu lohy ne PIC18F010/020.Toto bude patrn nap. za situace, kdy dobavpotu s PIC18F010/020 by byla 50ms a200ms, tj. 20krt a 5krt za sekundu.V ppad PIC12F629/675 se odhadnutdoba pohybuje mezi 700ms a 2800ms, tj.

jen 1,4krt a 0,3 krt za sekundu, co je promnoho aplikac nepijateln.

Spolu s informac o pozastaven uvede-

n na trh ve zmiovanch obvod mi bylaposkytnuta informace, e vhodnou nhra-dou za PIC18F010/020 by mohly bt novmikrokontrolry PIC12F629 a PIC12F675.

I kdy tyto dva mikrokontrolry pedsta-vuj znan pokrok, alespo v porovnn

s adou PIC12, nemaj v ad situac,kterou by PIC18F010/020 zvldly, an-ci na spch i pes to, e jejich maxi-mln hodinov kmitoet je 20MHz. Nadruhou stranu je zejm, e jejich cenaby mla bt ni ne u PIC18F010/020.Zmrn pi by mla, nebo informaco tchto novch mikrokontrolrech jeminimum a nkdy si informace dokon-ce protie. Z toho, e u tchto obvodnen hotov ani jejich pln datasheet(k dispozici je v podstat pouze titulnstrana souhrnnch informac o obvodu)a ani nen znma jejich cena, soudm, etermn jejich uveden na trh je v nedohlednu.V tomto bod budu rd, kdy se budu m-lit. V momentu, kdy budou k dispozicipodrobn datasheety tchto obvod,bude jim vnovno jedno z pokraovntohoto serilu, nebo i tyto mikrokontro-lry budou bezesporu pro konstruktryzajmav.

MikrokontrolryrfPIC12C509AG/AF

Doufm, e nsledujc informace ale-spo trochu kompenzuje patnou zpr-

vu tkajc PIC18F010/020. Tou zprvou jeinformace o dvou novch obvodech ozna-ench rfPIC12C509AG a rfPIC12C509AF. Za podivnm oznaenm se skrv

kombinace osvdenho mikrokontrol-ru PIC12C509A a vysokofrekvenn s-ti slouc k bezdrtovmu vf vysln in-formace z mikrokontrolru. Zatmco typrfPIC12C509AG je uren pro amplitudo-vou modulaci vf signlu (ASK = AmplitudeShift Keying), umouje rfPIC12C509AF

daleko odolnj frekvenn modulaci(FSK = Frequency Shift Keying).Oba ob-vody jsou schopny pracovat v psmu310 a 480MHz, co umouje bezpro-blmov nasazen v u ns povolenmkmitotovm psmu 430MHz. Uvedenoukombinac dvou obvod, mikrokontrol-ru a vf vyslac sti, se vznamnm zp-sobem zjednoduila konstrukce rz-nch dlkovch ovlada, jako jsou nap.ovladae pro otevrn vjezdovch vrata mnoha dalch. Vhoda oproti stan-dardnmu een spov jednakv spoe prostoru na DPS, jednak

v monosti zabezpeen pedvan in-formace pomoc algoritm implemento-vanch v mikroprocesorov sti.

Jeliko psmo 433MHz je ji bez-nadjn zaplnno, zvauje vrobceuveden varianty pro dal psmo, a to866MHz, kter je u ns mon t vyu-vat.

Mikrokontrolry dsPICNyn se vak obrame k novm mikro-

kontrolrm dsPIC, jejich strun popisbyl uveden v minulm dle (KTE12/2001).Jeliko zatm nejsou zdaleka znmy

vechny podrobnosti o jednotlivch pi-pravovanch typech, popime si tyto mi-krokontrolry z programtorskho hle-diska, tj. tak, jak je vnm uivatel pcprogramy. Programtorsk model me-me vidt na obr.3

Odlinost, kter je patrn na prvnpohled a znamenajc odklon od dosa-vadn filozofie (struktury) mikrokontrol-r PIC, je nov implementace zsobn-ku nvratovch adres. Tento zsobnk

je ji implementovn v datov pamti.Jeho adresaci zajiuje jeden z pracovnchregistr, a to konkrtn registr W15. Uve-

den implementace zajiuje snadnja efektivnj pedvn parametr mezihlavnm programem a podprogramem,nebo tento registr je pstupn jakokad jin. Lze t snadno vytvetv podprogramech lokln promnn dkyimplementaci instrukc LNK a ULNK. Proadresovn loklnch promnnch je pakmono vyut registr W14. S novou im-plementac zsobnku nvratovch ad-res souvis nutnost kontroly peteen to-hoto zsobnku. Proto byl implementovnSPLIM neboli Stack Pointer Limit Re-

gister. Ve uveden implementace vy-hovuje t pekladam z vych pro-gramovacch jazyk, zejmna pak

jazyku C, kter pak mohou generovat

Obr. 2 - Blokov schma UHF sti rfPIC12C509AF

7/26/2019 KTE 2002-01

20/37

pedstavujeme

22 1/2002

podstatn rychlej a spornj vslednkd.

Z uvedenho programtorskhomodelu na obr.3 je t zejm, do jakmry jsou ob sti, st univerzlnhomikrokontrolru a signlovho proce-soru, navzjem svzny. Provzanost

obou struktur je takov, e ob sdlejstejn registry. Na jednu stranu je totovelmi pjemn, na druhou stranu nenmon, aby ob sti pracovaly najed-nou.

Jak ji bylo v minulm dle eeno,snaili se konstrukti o dosaen conejvyho vpoetnho vkonu. S tmsouvisej i dal 4 nov registry, RCOUNT,DCOUNT, DOSTART a DOEND. Dky im-plementaci tchto registr doke mikro-kontrolr vykonvat smyky typu FOR-NEXT bez ztrty rychlosti vykonvninstrukc (zero overhead).

Zmn doznal i stavov registr mikro-kontrolru. Ten je 16ti bitov, piem vy- byte nese informace o stavech DSP s-ti mikrokontrolru, zatmco ni byte neseinformace o stavu sti univerzlnho mi-krokontrolru. Podvejme se na tuto sttrochu pozornji. Krom standardnch 5stavovch bit C, DC, Z, OV a N zde na-

jdeme hned ti nov. Dva z nich maj vztahk novm registrm RCOUNT, DCOUNT,DOSTART a DOEND a signalizuj, zda mi-krokontrolr nevykonv opakovan in-strukci (RA- Repeat Active), nebo se ne-nachz ve smyce (DA- Do loop Active).

Poslednm pidanm stavovm bitem jebit SZ, vrobcem nazvanm Sticky Zero.Tento bit urychluje matematick operaceADDC a SUBB, kter jsou pouvny pimatematickch operacch na datechs kou vt ne 16 bit. Strun eeno,tento bit nese informaci, zda njak vsle-dek z po sob jdoucch instrukc ADDCnebo SUBB byl nenulov. V tomto momen-tu je tento bit vynulovn a zstv vynulo-vn bez ohledu na vsledek nsledujcchoperac ADDC nebo SUBB. Tmto jedno-duchm zpsobem je umonna jedno-duch kontrola nulovho vsledku ope-

rac na slech delch 16 bit. Proplnost uvdm, e ostatn operace ovliv-ujc bit Z synchronizuj stav bitu SZs bitem Z. Mohlo by se zdt, e uvedenvlastnost nen pli vznamn, ale pesoperace ADDC respektive SUBB se as-to provd operace porovnn dvou -sel, kter se v programech vyskytuje vel-mi asto. Zde si nemohu odpustit jednupoznmku ohledn bitu SZ. Zd se, envrhi mikrokontrolru dsPIC se ne-chali inspirovat architekturou mikrokon-

trolr AVR firmy ATMEL, nebo situacese stavovm bitem Z je znma ji od po-tku devadestch let, kdy norsk skupi-na inenr navrhovala novou adu mik-rokontrolr AVR a pouila prv tentotrik ke zrychlen matematickch operacs vt kou ne 8bit. Jeliko mikrokon-trolr dsPIC m vak ku slova 16bit,nen vznam triku se stavovm bitem Z(respektive SZ) takov jako u mikrokon-trolr s kou slova 8 bit.

Zvr

kolem lnku nebylo uvst po-drobn popis novch perspektivnch mi-krokontrolr dsPIC, nebo ten zabrcca 700 stran A4, co je nad monostiasopisu, ale pouze upozornit, e ten-to nov typ mikrokontrolr firmy Micro-chip znamen opravdu novou kvalitua nen pouhou variac stvajcch mik-rokontrolr PIC.

www www www www www.r.r.r.r.raaaaadididididioplus.cz oplus.cz oplus.cz oplus.cz oplus.cz

7/26/2019 KTE 2002-01

21/37

inzerce

231/2002

Reklamn plocha

7/26/2019 KTE 2002-01

22/37

vybrali jsme pro Vs

24 1/2002

Integrovan obvod Linear TechnologyLTC 1799 je osciltor, jeho kmitoet lzepesn nastavit jedinm rezistoremv rozmez 100kHz a 30MHz. Osciltorm navc dli kmitotu, kter se trojmzapojenm programovacho vstupu nasta-vuje na dlc pomr N = 1,10 a 100. Taklze doshnout kmitotu vstupnho sign-lu v irokm rozmez 1kHz a 30MHz. V-stupn napt je obdlnk stdy 11. Kmi-toet osciltoru fo je linern zvisl na

velikosti rezistoru RSETpodle vztahufo= 10MHz ( 10k/ N.RSET).

Dlc pomr N uruje zapojen vvo-du DIV podle tab. 1.

myslov pouit ( I = In-drustrial) m zaruova-nou pesnost kmitotu 2,5% v rozmez tep-lot od 40C do+85C. Tak nzkou citli-vost kmitotu oscilto-ru na napjec napta teplotu doshnemeu jinho typu osciltoru jen zt. Nahraze-nm rezistoru RSETpotenciometrem zsk-

me plynule nastaviteln kmitoet osciltoru.Startovac doba osciltoru s obvodem LTC1799 je pouze 1ms 1% v rozmez kmitot5kHz a 30MHz. U vtiny osciltor jinchtyp se tato doba pohybuje okolo 10ms.Osciltory s kmitotem pod 100kHz mo-hou mt dobu startu a 1 sekundu. Oscil-tor s obvodem LTC 1799 je tak odolnproti vibracm, co nelze prohlsit o krysta-lovch osciltorech. Jeho odbr je typicky1mA, maximln je 2,4mA pi napjecmnapt +5V a kmitotu 10MHz.

Zpsob nvrhu

Vnj rezistor uruje kmitoet vlast-nho osciltoru v rozmez 100kHz a30MHz. Trojm zapojenm vvodu 4, DIVzvolme, zda je signl osciltoru vyvedenpmo na vstup, nebo je nejprve vydlen10 nebo 100. V prvnm kroku nvrhu zvo-lme podle poadovanho kmitotu osci-ltoru fo zapojen dlie podle tab. 2.

Z nalezenho dlcho pomru N sta-novme v druhm kroku velikost rezisto-ru RSETpodle vrazu (2), kter jsme zs-kali pravou vztahu (1):

RSET= 10k (10MHz)

vak meme vyut v ad jinch aplika-c. Na obr. 2 je to jednoduch mni teplo-

ta kmitoet, kter zskme prostou n-hradou rezistoru RSET termistorem.V aplikaci je pouit termistor 100kse z-pornm teplotnm koeficientem typu YSI44011. Pi teplot 70C m termistor od-por 16,3k, pi 25C 100k a pi 0C333k.Na obr. 3 je zvislost kmitotu m-nie na teplot okol.

Dlc pomr N Zapojen vvodu DIVl ZEMl0 NEZAPOJENl00 + U

Tab. 1- Zapojen vvodu DIV

Jedin rezistor nastavuje kmitoet

osciltoru 1kHz a 30MHz

Ing. Ladislav Havlk, CSc.

Rezistor RSETje zapojen mezi napje-c napt +U a vvod SET (viz obr. 1, kde

je za po je n os ci l to ru s km ito tem

10MHz). Osciltor vyaduje jen dv vnjsoustky: rezistor na nastaven kmito-tu RSETa blokovac kondenztor 0,1F.

Integrovan obvod LTC 1799 jev pouzde SOT23 s pti vvody. Nevel-k rozmr integrovanho obdobu a pou-h dv vnj soustky znamenaj zna-nou sporu msta na titnm obvodu.To se projev zejmna ve srovnns pouitm obvodu 555 nebo zapojenmosciltoru s krystalovm rezontorem. Pitom vak za vraznou miniaturizaci ne-platme da v podob zhorench vlast-nost osciltoru. Pesnost kmitotu ob-vodu LTC 1799 je 1,5% (typick je0,5%) pi bn teplot okol. Napje-c napt se me pohybovat od +2,7 do+5,5V. Vliv napjecho napt na kmito-et je 0,05%/V. Teplotn nestabilita je0,004 % /stC a maximln zmna kmi-totu je 2% v rozmez teplot od 0stCdo +70C. Obvod LTC 1799 pro pr-

Obr. 1 - Osciltor s kmitotem 10MHz Obr. 2 - Mni teploty - kmitoet

ZvrIntegrovan obvod Linear Technolo-

gy, LTC 1799 se uplatn vude, kde po-tebujeme zskat stabiln obdlnkovsignl s kmitotem od 1kHz do 30MHzkde dme co nejjednodu zapoje-n, kter spotebuje minimum prostorui energie. Obvod LTC 1799 navc spl-uje poadavek jednoduchho a bez-problmovho nvrhu zapojen oscil-toru.

Literatura

Crofts A.: SOT23 1kHz to 30MHz Oscillatorwith Single Frequeney Set Linear TechnologyDesign Note 262, 2001. www. lineartech.com/go/dnLTC1799.

Dlc pomr N Zapojen vvodu 4, DIV Kmitotov rozsahl na vvod 2, ZEM > 500kHz *l0 nezapojen 50kHz a 1MHzl00 na vvod 1, +U < 100kHz

Tab. 2 - Kmitotov rozsah a zapojen dlie

*Pi kmitotech vtch ne 10MHz, kdy rezistor RSET je men ne 10ka pi napjecm napt menm ne 4V me dojt ke snen pesnostinastaven kmitotu.

Chyby nastaven kmitotu vlivem to-lerance rezistoru RSETomezme volbouu tolerance, nejlpe 0,1%, nejvce 1%.

Mni teplota kmitoetObvod LTC 1799 je uren pedevm

jako zdroj obdlnkovho signlu pevn-ho kmitotu. Zvislost vstupnho kmito-tu na velikosti jedinho rezistoru RSET

N fo

Obr. 3 - Zvislost kmitotu osciltoruna teplot okol

7/26/2019 KTE 2002-01

23/37

vybrali jsme pro Vs

251/2002

Piezokeramick mnie jsou vynikaj-c soustky pro nastavovn polohyv nano a mikrometrov oblasti. Uplatujse v mnoha aplikacch, vyadujcch vy-sokou pesnost. Piezokeramick mniese vyrbj v rozlinch tvarech jako des-tiky, disky nebo trubiky. K mechanickmdlm (napklad k zrctkm), ktermichceme pohnout, se obvykle lep. Velkounevhodou piezokeramiky je, e maximl-nho prodlouen (typicky 0,1% rozmru

soustky) dosahuje pi elektrickch po-lch dov 20kV/cm. Proto vtina piezo-keramickch mni pracuje s naptmokolo 1kV a vyaduje pomrn drah vy-sokonapov zesilovae (nkolik set K/kus). Proto nkte z vrobc piezokeramic-kch mni problm obchzej pomocna sebe navrench sloupc pilulek pie-zokeramiky (do srie), kter jsou ale na-pjeny paraleln. To vede k dovmu sn-en pracovnho napt, bohuel alek velkmu zven ceny piezomni. Po-uit jednoduchch piezomni, kterpracuj s vysokm naptm umouje po-

mrn levn zesilova, kter pouvnzkoumov operan zesilova a tivysokonapov tranzistory MOSFET,obrzek 1. Pro vysvtlen innosti jehozapojen pedpokldejme, e piezo-elektrick mni se chov jako konden-ztor s kapacitou nkolik destek nano-farad. Mni buzen signlem velkhonapt tedy vyaduje velk proud, abyse nabil i vybil.

Pedpokldejme nejprve, e tranzis-tor Q3 nen v zapojen a msto diody D1

je zkrat. Tranzistor Q1 je pmo buzen

operanm zesi-lovaem a cho-v se jako spo-tebi proudu,kter je omezenpouze velikostodporu R1. Tran-zistor Q2 s dev-ti-voltovou bate-ri a odporem R2pracuje jako pev-

n nastavenzdroj proudu,kter pipoj ko-lektor tranzistoruQ1 k napjen.Bze (gate) tran-zistoru Q2 z po-mocn baterieneodebr dnproud a me proto v zapojen pracovat n-kolik let. Je ale teba potat s tm, e baterie

je na stejnm vysokm napt jako vstupzesilovae. V okamiku, kdy zesilova vybjpiezomni, je operan zesilova sepnut

a vybjec proud, omezen jen odporem R1,prochz pes tranzistor Q1 do zem. Rych-lost nabjen piezomnie je nastavenazdrojem proudu tranzistorem Q2 a od-porem R2. Nabjec proud je souasn kli-dovm proudem zesilovae a mus protobt dostaten nzk, abychom uchladilitranzistor Q1. Pi proudu 1mA a napt 1kV

je rozptlen vkon na tranzistoru Q2, 1W.To omezuje rychlost pebhu zesilovaedo kladnho napt. Pro piezomnis kapacitou 10nF je pi proudu zesilova-e 1mA rychlost pebhu 0,1V/s.

Tranzistor Q3 sloujako oddlovac stupepro kapacitu piezokera-mickho mnie pi jejmnabjen a zajiuje vtrychlost pebhu pi ma-lch klidovch proudech.Dioda D1 pipojuje pie-zomni na vybjec ob-vod tranzistor Q1 a re-zistor R1.

Kladn zeslen zesilo-vae je nastaveno odporyR3 a R4 na hodnotu 100.

Musme si uvdomit, e od-por R3 (3330k = 990k)a kondenztor C1 mussnst napt 1kV. Proto je od-

Kilovoltov piezoelektrick

zesilova

Ing. Ladislav Havlk, CSc.

por R3 sestaven ze t sriov zapoje-nch rezistor po 330k.

Odpor R5 izoluje kapacitn zt odzesilovae a zabrauje jeho rozkmitn.Vstupn dli R6, R7 slou k vydlen

sti vstupnho napt (na 1/100 vstup-nho signlu) pro monitorovn. Vstupnodpor zesilovae zvis na zvolenmzdroji buzen. Zmen rychlost pebhupi pouit piezokeramick trubikys kapacitou 26nF a pi klidovm proudu1,5mA byla 10V/s a pi klidovm proudu3,.5mA 20V/s. Rychlost pebhu nahoru(kladnou) a dol lze nastavit nezvisle nasob rezistory R2 a R1.

Spektrln hustota umu na vstupuzesilovae je na obrzku 2. Na vychkmitotech je omezena Johnsonovmumem zptnovazebnho odporu10kOhm. (Volme co nejni hodnotu).Na kmitotu 50Hz se uplatuje zvlnn na-pjecho zdroje a um dosahuje 5mV me-zivrcholov hodnoty viz vrazn pikana prbhu umu. Zvlnn lze snit zlep-enm filtrace vysokonapovho zdroje.

Zdroj vysokho napt pouv trans-formtor se sekundrem 710V a mstko-v usmrova se 42 diodami 1N4007v srii. Filtr je srie 4 kondenztor470 F/250V pemostnch rezi