18_01.pdf

Projekty AVT

Generator funkcji, część 2

2114

Montaż i uruchomienie

Model opisywanego urządzenia pokaza−

no na fotografiach. Układ z rysunku 3 moż−

na zmontować na płytce drukowanej, prze−

stawionej na rysunku 7. Montaż jest kla−

syczny, nie wymaga komentarza.

W wersji standardowej nie montuje

się rezystora R15.

Części można zdobyć we własnym za−

kresie. W praktyce najwięcej kłopotów

sprawia zdobycie wielopozycyjnego prze−

łącznika obrotowego. Zestaw AVT−2114

zawiera także komplet elementów mon−

towanych na płycie czołowej, w tym 12−

pozycyjny przełącznik obrotowy.

Osoby, które nie zdecydują się na za−

kup zestawu AVT−2114 i zechcą skomple−

tować części samodzielnie, powinny

zwrócić uwagę na wartości elementów

R7...R10, które powinny mieć tolerancję

1...2%. Warto uzyskać podane wartości

(stosując połączenie dwóch lub więcej

elementów), bowiem przy zastosowaniu

elementów o tolerancji 10%, lub co gor−

sza 20%, zniekształcenia przebiegu sinu−

soidalnego mogą sięgnąć 5%.

Dla zmniejszenia zakłóceń, część płyt−

ki zawierającą transformator (lub też sam

transformator wyposażony w nóżki) moż−

na zamontować z dala od pozostałej

części układu.

W modelu z małym transformatorem

TS2/037 nie stwierdzono negatywnego

wpływu (pola rozproszenia) transforama−

tora na pracę układu.

Na płytce przewidziano otwory pod

różne typy transformatorów sieciowych.

Niekoniecznie musi to transformator

z dzielonym uzwojeniem – można wyko−

rzystać jakikolwiek transformator o napię−

ciu wyjściowym (zmiennym) w zakresie

11...15V i prostownik jednopołówkowy

(w tzw. układzie podwajacza).

Przy wykorzystaniu transformatora

TS2/037 należy wykonać zwory zazna−

czone na rysunku 7. Trzeba zwrócić uwa−

gę na sposób wlutowania transformato−

ra, aby nie pomylić uzwojeń (coś takiego

zdarzyło się przy montażu modelu).

Montaż elementów na płytce jest ty−

powy. Tym razem można zastosować

podstawki. Choć autor jest zadeklarowa−

nym przeciwnikiem tanich podstawek,

tym razem dopuszcza taką możliwość,

a to ze względu na możliwość późniejszej

wymiany wzmacniaczy operacyjnych.

Na płycie czołowej należy zamocować

wszystkie elementy, które na rysun−

ku 3 znajdują się poza zaznaczonym obry−

Rys. 7. Schemat montażowy.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Projekty AVT

sem. Należy po prostu zastosować mon−

taż przestrzenny.

Model został umieszczony w taniej,

plastikowej obudowie. W trakcie prób

stwierdzono, że wszystkie metalowe ele−

menty umieszczone na płycie czołowej

powinny być połączone z masą – w prze−

ciwnym wypadku w skrajnym lewym po−

łożeniu potencjometru płynnej regulacji

częstotliwości, dotknięcie ręką metalo−

wych części przełączników powodowało

szkodliwą modulację częstotliwością sie−

ci energetycznej. W praktyce należy po

prostu tylną stronę płyty czołowej (jesz−

cze przez zamontowaniem potencjomet−

rów i przełączników) wykleić kuchenną

folią aluminiową lub po prostu folią z tab−

liczki czekolady. Folia ta musi być połą−

czona z masą układu.

Innym dobrym rozwiązaniem jest wy−

korzystanie metalowej obudowy typu T−

82 (również dostępna w ofercie AVT).

Na rysunku 8 pokazano projekt opisu

płyty czołowej dla plastikowej obudowy

Kradex o wymiarach 188×197×70mm, na−

tomiast na wkładce umieszczono rysunek

płyty czołowej dla metalowej obudowy T−

82. W każdym przypadku trzeba rysunek

skserować na papierze samoprzylepnym.

Nie przewidziano szczegółowego opisu

płyty czołowej, ponieważ aby opis zgadzał

się z rzeczywistością, należałoby zastoso−

wać elementy o bardzo wąskiej tolerancji,

co jest bardzo trudne, zwłaszcza jesli chodzi

o kondensatory stałe C2...C12. Użytkownik

może nanieść orientacyjne wartości częs−

totliwości, napięć i wypełnienia po urucho−

mieniu układu i sprawdzeniu poszczegól−

nych zakresów regulacji (a przed polakiero−

waniem lub zafoliowaniem płyty czołowej).

Połączenia przewodowe należy wyko−

nać na podstawie schematu ideowego (ry−

sunek 3), pomocą będą fotografie modelu.

Urządzenie, zbudowane ze sprawnych

elementów nie wymaga uruchomiania

i od razu powinno pracować poprawnie.

W każdym razie należy sprawdzić, do−

łączając oscyloskop do wyjścia, czy gene−

rator rzeczywiście dostarcza przebiegi

o właściwym kształcie (i współczynniku

wypełnienia).

W praktyce, przy znacznej ilości ele−

mentów i połączeń przewodowych łatwo

o pomyłkę, dlatego w przypadku braku na

wyjściu sygnałów należy najpierw dokład−

nie sprawdzić poprawność montażu. Naj−

częstszą przyczyną niesprawności są właś−

nie błędy w montażu: zamiana elementów,

niewłaściwe łączenie przewodów. Niepo−

równanie rzadziej powodem są uszko−

dzenia elementów – przy obecnym

poziomie technologii są to zda−

rzenia naprawdę rzadkie. Na−

leży się natomiast liczyć

z możliwością pomyłek,

jeśli chodzi o wartoś−

ci elementów, łatwo

pomylić paski rezysto−

rów, a czasem zdarza się, że

element ma inną wartość, niż

wynika z nadruku.

Jeśli połączenia i elementy są

właściwe, należy po kolei sprawdzić os−

cyloskopem sygnały w poszczególnych

punktach układu. Jeśli generator nie pra−

cuje, przede wszystkim należy sprawdzić,

czy występują prawidłowe napięcia zasila−

jące (±12V). Następnie trzeba sprawdzić

z pomocą oscyloskopu, czy w punktach

G i H występują odpowiednio przebieg

trójkątny i prostokątny. Jeśli nie, należy

oscyloskopem lub woltomierzem zmie−

rzyć napięcia w poszczególnych punktach

układu i na podstawie podanego wcześ−

niej opisu i rysunku 2 określić przyczynę

niesprawności.

W dalszej kolejności trzeba sprawdzić

pracę przetwornika trójkąt/sinus, oraz bu−

fora wyjściowego U4B. W sumie układ

nie jest wcale skomplikowany i nie po−

winno być kłopotów z odszukaniem

ewentualnej pomyłki. W razie kłopotów

warto poprosić o pomoc kogoś, kto

„świeżym okiem” spojrzy na problem,

i łatwiej odnajdzie pomyłkę.

Z podanych względów osoby, które nie

czują się mocne w elektronice, mogą przez

zmontowaniem, sprawdzić z pomocą mier−

nika uniwersalnego rzeczywiste wartości

rezystorów i ewentualnie kondensatorów.

Przy umieszczaniu układu w obudowie

należy zwrócić uwagę na kwestie bez−

pieczeństwa. Na płytce przewidzia−

no miejsce na bezpiecznik sie−

ciowy. Zastosowany trans−

formator nie wymaga

w zasadzie takiego

bezpiecznika, dlate−

go w wykazie

elementów został

on pominięty. Prze−

wody sznura sieciowe−

go będą wtedy przylutowa−

ne do płytki od strony druku.

Jeśli ktoś chce, może zastosować

bezpiecznik zwłoczny (WTAT) o jak

najmniejszym prądzie: 35...100mA.

Wtedy należałoby jednak zabezpieczyć ob−

wód bezpiecznika przez przypadkowym

dotknięciem (przy zdjętej górnej pokrywie).

Opis regulatorów i obsługa

przyrządu

Jak wszystkie urządzenia z tej serii, ge−

nerator nie ma wyłącznika sieciowego –

będzie zasilany ze wspólnej listwy siecio−

wej. Włączenie do sieci sygnalizuje dioda

LED umieszczona na płycie czołowej.

Rys. 8. Projekt opisu płyty czołowej.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Uwaga!

W urządzeniu

występują napięcia

mogące stanowić śmiertel−

ne zagrożenie dla życia! Osoby

niepełnoletnie mogą wykonać i uru−

chomić opisany układ tylko

pod opieką wykwalifi−

kowanych osób

dorosłych.

Projekty AVT

Na rysunku 8 pokazano projekt płyty

czołowej, wyróżnione są na niej grupy re−

gulatorów.

Przełącznik i potencjometr opisane

FREQUENCY służą do ustawienia po−

trzebnej częstotliwości.

Wielkość sygnału wyjściowego mozna

dokładnie ustawić z pomocą regulatorów

z grupy AMPLITUDE. W dolnym położeniu

przełączników tej grupy sygnał jest najwięk−

szy (x1). Z pomocą przełączników można

go stłumić dziesięcio−, sto− i tysiąckrotnie.

Grupa DUTY (CYCLE) pozwala zmie−

niać wypełnienie generowanych przebie−

gów. W większości przypadków wyko−

rzystywany będą przebiegi o wypełnieniu

50%, dlatego typowo przełącznik powi−

nien być ustawiony w górnym położeniu

(50%). W tym położeniu przełącznika usta−

wienie potencjometru nie ma znaczenia.

Dwa przełączniki umieszczone pod

diodą LED umożliwiają wybór kształtu

przebiegu. W dolnym położeniu obu prze−

łaczników, na wyjściu pojawi się przebieg

sinusoidalny (sine). Dla uzyskania prze−

biegu trójkątnego (triangle) lub prostokąt−

nego (square) należy przestawić w górne

położenie jeden z przełączników.

Zazwyczaj potrzebny jest przebieg

zmienny bez składowej stałej. Dlatego

potencjometr DC SHIFT powinien być

ustawiony w środkowym położeniu. Do−

kładnie można ustawić ten potencjometr

na zero woltów, dołączając do wyjścia

woltomierz napięcia stałego, ustawiając

potencjometr amplitudy na zero (wskrę−

cony w lewo) i wyłączając tłumiki (x1).

Jak widać z podanego opisu, najczęś−

ciej wykorzystywane będą regulatory

częstotliwości i amplitudy.

Wykaz elementów

Rezystory

R1: 1,5k Ω

R2, R3: 15...22k Ω

R4, R24: 1k

C13, C14: 470µF/40V

C15, C16: 100µ/16V

C17: nie stosować

Półprzewodniki

D1 ... D4: 1N4001...7

D5...D30: 1N4148

D31: LED 5mm ziel. lub czerw.

U1: LM7812

U2: LM7912

U3: TL082 (072)

U4: NE5532

TS 2/037

Pozostałe

S1: przełącznik obrotowy 12−pozy−

cyjny

S2...S4: przełącznik dwupozycyjny

jednoobwodowy

S5, S6: przełącznik dwupozycyjny

dwuobwodowy

pokrętła do potencjometrów

i przełącznika S1

płytka drukowana

naklejka na płytę czołową

obudowa plastikowa KRADEX

188×197×70mm

przewód sieciowy

R6, R18: 100k

R7: 9,09k Ω

R9: 40,2 k Ω

R10: 24,3 k

Ω

R13: 5,6k

Ω

R14, R20, R22: 590 Ω

R15: nie stosować (patrz tekst)

R16, R17: 1,2k

R19: 130

(120...150

)

R21: 5,9k

R23: 59k Ω

P1, P3, P4: 10k Ω

liniowy

Kondensatory

C1, C12: 220nF foliowe MKT

C2: 82pF

C3: 1nF foliowy

C4: 10nF foliowy

C5: 100nF foliowy

C6, C11: 1µF foliowy

C7...C10: 2,2µF foliowy

umożliwi bardziej doświadczonym elek−

tronikom wprowadzić pewne zmiany.

Na pewno generator można uprościć,

usuwając elementy służące do zmiany

współczynnika wypełnienia przebiegu,

oraz do regulacji składowej stałej. Wtedy

generator można umieścić w mniejszej

obudowie (i być może zasilać z dwóch

baterii 9V). W przypadku zasilania bateryj−

nego warto dla zmniejszenia poboru prą−

du zastosować obie kostki typu TL082

lub TL072.

Z drugiej strony, zaawansowani elekt−

ronicy mogą spróbować zwiększyć mak−

symalną częstotliwość generatora.

W opisanym układzie została ona ograni−

czona do około 20kHz. Przeprowadzone

próby wykazały, że z tego typu wzmac−

niaczami operacyjnymi można uzyskać

przyzwoite kształty przebiegów przy

częstotliwościach do 50kHz. Ogranicze−

niem jest tu szybkość zastosowanych

wzmacniaczy operacyjnych. Szybkość

narastania napięcia wyjściowego (SR)

wynosi dla kostek NE5532 – 9V/µs, a dla

TL082(072) – 13V/µs. Możliwe jest wyko−

rzystanie innych, szybszych podwójnych

wzmacniaczy operacyjnych i wtedy moż−

na próbować uzyskać zakres częstotliwś−

ci do 100kHz lub 200kHz. W takim wy−

padku nie należy zmniejszać pojemności

C2 poniżej 82pF, trzeba raczej zmniejszać

rezystancję R18.

Przewidując możliwość takiej zmiany

kostek, warto zastosować podstawki.

Jeśli wykonawca opisywanego gene−

ratora ma dostęp do miernika zniekształ−

ceń nieliniowych, powinien zmniejszyć

zniekształcenia do poziomu 0,4...0,5%

przez dokładniejsze dobranie R7 oraz za−

stosowanie R15. Rezystor R15 pozwala

wyeliminować wpływ napięcia niezrów−

noważenia wzmacniacza U4A i rozrzut

parametrów zastosowanych diod. Dla

konkretnej kostki U4 należy dobrać war−

tość i punkt dołączenia tego rezystora –

zapewne będzie on miał wartość rzędu

megaomów.

Możliwości zmian

(dla zaawansowanych)

Przedstawiony przed miesiącem wy−

czerpujący opis działania generatora

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

Ω

R5, R8, R11: 10k

R12: 33k

P2: 220 k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: