22 - Benvenuti nel sito di Domenico Pannullo

22 - Benvenuti nel sito di Domenico Pannullo
SOMMARIO
ELETTRONICA IN
Rivista mensile, anno III n. 22
SETTEMBRE 1997
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Elettronica In:
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Elettronica In - settembre ’97
9
MULTISIRENA SINGLE-CHIP
Avvisatore acustico realizzato con l’integrato UM3561 in grado di
generare tre diversi suoni di sirena: quella dell’auto della polizia,
dell’ambulanza e dei pompieri.
14 EQUALIZZATORE DIGITALE A DIECI BANDE
Dispositivo stereofonico adatto per riproduzioni hi-fi e
amplificazione professionale. Realizzato con un nuovo integrato
SGS-Thomson interfacciato ad un Personal Computer.
29 CHIAVE DTMF BIDIREZIONALE
Controllo a distanza che consente di attivare tre carichi differenti
e di leggere lo stato di due ingressi. Può funzionare sia via radio
che tramite linea telefonica commutata. Seconda parte.
37 TEMPORIZZATORE PER LUCI AUTOMATICO
Semplice e pratico temporizzatore per luci controllato da un
sensore infrarosso PIR che rileva lo spostamento di persone.
43 CORSO DI PROGRAMMAZIONE PER PIC
Impariamo a programmare con la famiglia di microcontrollori PIC
della Microchip caratterizzata da una grande flessibilità d’uso e
da una estrema semplicità di impiego. Seconda puntata.
50 TRASPONDER CON PORTA SERIALE
Identificatore per trasponder passivi Temic, dotato di porta
seriale standard RS232-C per il collegamento ad un PC.
Utilissimo in applicazioni di controllo accessi e sicurezza.
61 ANTIFURTO A INFRASUONI
Allarme portatile che segnala l’intrusione di persone nel locale
protetto grazie ad un sensore che rileva gli spostamenti d’aria.
69 PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE: I2C-BUS
Come funzionano e come utilizzare i nuovi integrati e le memorie
che scambiano dati con l’esterno tramite lo standard I2C.
75 UN TESTER PER LE STILO
Verifica lo stato di carica delle batterie NiCd e NiMH, e lo
visualizza con un LED tricolore.
Mensile associato
all’USPI, Unione Stampa
Periodica Italiana
Iscrizione al Registro Nazionale della
Stampa n. 5136 Vol. 52 Foglio
281 del 7-5-1996.
1
MULTIUSO
TRE SIRENE
... E UN MITRA
No! ...non è il titolo di un nuovo film di gangster e di malavita, ma
semplicemente la cosa più immediata per presentare un avvisatore acustico
adatto a mille usi e realizzato con un circuito integrato UMC che genera
appunto tre diversi suoni di sirena; inoltre può anche produrre il suono
sintetizzato di tante armi dei film di fantascienza, adatto per colonne
sonore, videogames, ecc.
di Paolo Gaspari
I
nostri anni di tecnologia e di progresso galoppante
(per fortuna almeno l’inflazione ha smesso di galoppare...) si distinguono per auto sempre più veloci e voli
più frequenti, reti telefoniche sempre più prestanti,
tante luci soprattutto nelle discoteche, dove non sappiamo se si
usano più watt per
psichedeliche
e
stroboscopiche, o
per la musica da
ballo che torna a
“battere” nella testa
fino al sorgere del
sole, e tante sirene,
deboli o dal suono
lancinante, vicine e
lontane, che suonano
nel bel mezzo
della notte o
di
giorno,
nella totale
indifferenza,
quasi fossero
lì per niente. La società moderna
ci ha portato, in silenzio, (sembra un controsenso) tante
e forse troppe sirene, soprattutto nelle grandi città nelle
quali, ad ogni ora sfreccia un’ambulanza, un’auto della
Polizia (eh ma poi ci sono anche i Vigili Urbani, i
Carabinieri, la Guardia di Finanza...) un’autopompa dei
Elettronica In - settembre ‘97
Vigili del Fuoco, la scorta del Magistrato o del pentito
di turno, quella del Sindaco e dell’Onorevole, del
Giudice e del Presidente ed altro ancora. E poi ci sono
loro, allarmi e sistemi antifurto di ogni genere, figli
della tecnologia, fatti per
proteggerci da ben
altri ...figli di...!
Sono montati
dovunque,
su
milioni di
auto parcheggiate,
in ogni negozio, in
banca, nelle ville e
negli appartamenti,
insomma dappertutto. Se si prendesse sul
serio quanto detto si
arriverebbe a pensare che
la nostra società è davvero messa
male, ma fortunatamente
non tutte le sirene suonano
per comunicare danni e sventure, perché
spesso vengono usate a sproposito o scattano per errore: non è raro che i mezzi di pubblica sicurezza si muovano con la sirena in funzione anche quando non è
strettamente necessario, ed è ancor meno raro sentire
un’auto che suona perché il proprietario apre la porta
9
schema elettrico
scordando di togliere l’antifurto, perché
le passa vicino un camion, per un guasto, o perché resta aperto un finestrino,
senza parlare dell’allarme della casa o
del negozio che scatta sempre quando
siamo in vacanza, o perché invece di
spegnerlo lo accendiamo. Tante sono le
sirene, che sembrerebbe quasi un controsenso pubblicare ora un nuovo progetto del genere: tuttavia la continua
richiesta di sistemi d’allarme porta
anche alla necessità di nuovi avvisatori,
ottici ma soprattutto acustici. Ecco
quindi che in queste pagine proponiamo un nuovo circuito basato su un inte-
grato tuttofare, l’UM3561 della UMC:
si tratta di un sintetizzatore audio capace di produrre tre diversi suoni, ed un
effetto acustico aggiuntivo ideale per
videogiochi, effetti e colonne sonore.
L’integrato, attorno al quale è sviluppato il circuito, è nato principalmente per
realizzare giochi di vario tipo, dato che
produce i suoni tipici delle sirene delle
auto della Polizia (quella americana...)
delle ambulanze e dei pompieri; il quarto suono è invece quello di una sorta di
mitra, di arma quasi spaziale, tipico dei
cartoni animati e di molti film. Pur
essendo relativamente giocoso il dispo-
in pratica
R4: 1 Mohm
C1: 100 µF 16VL elettrolitico
C2: 220 µF 16VL elettrolitico
C3: 100 nF multistrato
D1: diodo 1N5404
DZ1: Zener 3,3V 1/2W
U1: UM3561
S1: Deviatore a levetta
con pos. centrale
P1: Pulsante NA
T1: Transistor BD911B
AP: Altoparlante 8 Ohm
COMPONENTI
R1: 120 Kohm
R2: 470 Ohm
R3: 1,5 Kohm
10
Varie:
- zoccolo 4 + 4;
- dissipatore per TO220;
- stampato cod. H044.
sitivo è comunque adatto ad equipaggiare sistemi di allarme di ogni genere,
dato che accoppiato ad un altoparlante
ad alta resa può generare un suono
molto intenso ed avvertibile anche a
distanza in ambienti relativamente
rumorosi.
Seguendo lo schema elettrico riportato
in questa pagina possiamo vedere in
cosa consiste la nostra sirena: notate
che praticamente viene gestito tutto
dall’integrato U1 (l’UM3561, appunto)
che, a seconda dell’impostazione dei
suoi piedini di comando, sintetizza i
suoni e ne rende disponibile il relativo
segnale BF al piedino 3, con il quale si
pilota un transistor che funziona da
amplificatore di potenza; quest’ultimo
alimenta l’altoparlante, dandogli la
corrente necessaria ad ottenere una
riproduzione forte e penetrante.
LE CARATTERISTICHE
DELL’UM3561
Per capire il circuito conviene prima
dare uno sguardo all’interno del chip
UMC, così da comprendere come funziona, in che modo si comanda e si
interfaccia con l’esterno.
Cominciamo con il dire che all’interno
di questo integrato si trova un oscillatore che produce le note di base, la cui
frequenza è determinata sostanzialmente dalla resistenza collegata tra i
piedini 7 ed 8: precisamente, maggiore
è la resistenza e minore è la frequenza,
e viceversa. C’è quindi un blocco di
controllo che provvede a modulare il
segnale, ovvero ad alternare le note in
modo da ottenere i suoni voluti; la logica di selezione comanda il blocco di
controllo a seconda dell’impostazione
dei propri piedini, ovvero l’1 ed il 6.
Completa il tutto una ROM da 256 byte
che controlla il funzionamento del
generatore di suoni.
Mediante il piedino 6 è possibile selezionare i tre modi di funzionamento
principali, cioè i suoni delle tre sirene:
collegandolo al positivo di alimentazione del chip (piedino 5) viene prodotto il
suono della sirena dei pompieri, mentre
lasciandolo sconnesso (aperto) l’integrato produce un suono simile a quello
delle sirene della polizia; infine, connettendo il piedino di controllo a massa
otteniamo il suono della sirena delle
autoambulanze. Indipendentemente
Elettronica In - settembre ‘97
dalla condizione del piedino 6, connettendo al positivo di alimentazione il pin
1 viene forzata l’emissione del suono
del mitragliatore, che sostituisce quello
selezionato fino a quando lo stesso piedino 1 non viene scollegato dal positivo: questa funzione è particolarmente
utile se si desidera creare effetti sonori
o se si impiega il componente nei
videogiochi. La tensione di alimentazione dell’integrato si applica tra i piedini 5 (positivo) e 2 (negativo) e deve
essere compresa tra 2,4 e 3,6 volt; l’assorbimento di corrente è limitatissimo:
pochi microampère a riposo, e poco più
di 1 milliampère nel normale funzionamento. Insomma, funziona con poco e
la relativa tensione può essere ricavata
con un diodo Zener ed una resistenzazavorra di valore relativamente alto:
come è stato fatto nel nostro circuito.
Osservando lo schema elettrico, vediamo che l’integrato ha R1 come elemento di regolazione della frequenza di
base dell’oscillatore, P1 per introdurre
il suono del “mitra” (ammesso che lo si
voglia) ed S1 per impostare la condizione del piedino 6 e decidere quindi
quale delle tre sirene far suonare.
La tensione di alimentazione del circuito, si applica ai punti + e - V, e giunge
tramite il diodo D1 (che protegge il circuito dall’inversione di polarità) al
transistor amplificatore di uscita T1. La
stessa, alimenta anche l’integrato U1, il
quale riceve una tensione stabilizzata
dal diodo Zener DZ1, che ricava 3,3
volt, con l’ausilio della resistenza di
caduta R2 e del condensatore elettrolitico C1.
E con questo è presto conclusa la
descrizione di un circuito che, come
annunciato, è davvero semplice; ancor
più facile, vedrete, sarà costruirlo e
metterlo in funzione, seguendo le
poche note scritte qui di seguito.
REALIZZAZIONE
PRATICA
Bene, al solito abbiamo disegnato un
circuito stampato, del quale trovate la
traccia in queste pagine (in scala 1:1),
che potete realizzare con il metodo che
preferite: fotoincisione o manuale; lo
stampato è semplicissimo e basta un
minimo d’attenzione per prepararlo. In
alternativa potete montare i pochi componenti direttamente su un pezzo di
Elettronica In - settembre ‘97
schema a blocchi
e pin-out
dell’integrato
UM3561
della UMC
basetta millefori, realizzando le connessioni con i terminali. Ad ogni modo,
qualunque sia il sistema utilizzato,
montate per prime le resistenze, quindi
il diodo Zener e il D1 (attenzione alla
fascetta colorata) e di seguito lo zoccolo per l’UM3561 (possibilmente con il
riferimento disposto come nel piano di
cablaggio).
Inserite e saldate i condensatori, badando di rispettare la polarità indicata dallo
schema elettrico, e poi montate il transistor T1 (che va con il lato metallico
rivolto all’esterno della basetta). Il
deviatore S1 a 3 posizioni verrà colle-
gato alla basetta mediante spezzoni di
filo; oppure potete prevedere lo stampato per accoglierlo direttamente su di
esso, saldandolo con gli altri componenti. Il pulsante va invece collegato al
circuito mediante due fili; se dovete
usare il circuito come sirena di un sistema d’allarme non montate P1 perché vi
bastano solo i tre suoni principali, e non
quello del mitra, utile invece se destinerete il dispositivo a giochi o alla creazione di effetti sonori. Per agevolare le
connessioni con l’altoparlante e quelle
per l’alimentazione conviene montare
sullo stampato apposite morsettiere a
il nostro
prototipo a
montaggio
ultimato
11
PER IL MATERIALE
Tutti i componenti utilizzati in questo progetto sono
facilmente
reperibili.
L’integrato UM3561 costa
6.000 lire e può essere
richiesto
a:
Futura
Elettronica, V.le Kennedy
96, 20027 Rescaldina (MI),
tel. 0331-576139, fax 0331578200.
passo 5,08 mm; fatto ciò si può inserire l’UM3561 nel proprio zoccolo avendo cura di far coincidere la sua tacca di
riferimento con quella dello zoccolo
stesso, verificando però che sia comunque orientata come si vede nella disposizione componenti illustrata in queste
pagine.
Il transistor T1 richiede un dissipatore
avente resistenza termica non maggiore
di 10 °C/W, il quale va fissato con una
vite 3MA e un dado, dopo aver inter-
posto (tra metallo del T1 e il dissipatore) il solito strato di pasta al silicone.
Dopo un’attenta verifica e corretti
eventuali errori, potete utilizzare il circuito, dato che non richiede alcuna
regolazione. Lo dovete alimentare con
una batteria o un alimentatore in grado
di fornire una tensione continua di
valore compreso tra 5 e 9 volt, ed una
corrente di circa 800 mA; volendo
maggior potenza si può aumentare fino
a 12 o 13 volt la tensione di alimentazione: la corrente in questo caso
ammonta a oltre 1 A, con altoparlante
da 8 ohm e 2,5 ampère con un altoparlante da 4 ohm. Sempre in tema di altoparlante, con alimentazione fino a 9
volt va bene un trasduttore per sirene o
un altoparlante generico da 8 ohm e 5
watt di potenza, oppure 4 ohm da 10
W. Con alimentazione di 12 volt l’altoparlante deve essere da 8 ohm, 10 watt,
oppure 4 ohm e 20 watt. Per fare una
rapida prova, dopo aver collegato l’altoparlante (il + va verso il positivo di
alimentazione), appena collegherete
l’alimentatore, o la batteria del caso
(attenzione alla polarità del collegamento: + sul positivo e - sul negativo),
traccia rame in
dimensioni reali
il circuito genererà un tono di sirena.
Provate ora a spostare il commutatore
nelle diverse posizioni, in modo da sentire le altre due diverse sirene, quindi
premete il pulsante (se l’avete montato)
verificando che si interrompa il suono
della sirena e si senta il suono del
mitra.
A questo punto il collaudo è finito ed il
circuito è pronto ad operare nella
maniera in cui vi suggerisce la vostra
fantasia.
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circuito, altoparlante compreso, è racchiuso in un piccolo contenitore plastico munito di spina per accendisigari. Il microfono
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Elettronica In - settembre ‘97
ALTA FEDELTÀ
EQUALIZZATORE
DIGITALE
A DIECI BANDE
di Dario Marini e Alessandro Furlan
N
ella riproduzione del suono,
soprattutto ad alta fedeltà, la
linearità della banda passante è un
fattore determinante per ottenere
buoni risultati: un amplificatore, ad
esempio, deve amplificare tutte le
frequenze entro la sua banda passante più o meno nella stessa misura, e comunque il margine (la differenza), non deve superare un paio di
dB in più o in meno. Nei dispositivi
classificati “HI-FI” normalmente
questa esigenza è ampiamente soddisfatta, cioè preamplificatori e
amplificatori hanno una banda passante piatta entro i margini, tipicamente tra 20 e 30.000 Hz. Tuttavia
per quanto buoni possano essere i
dispositivi hi-fi non sempre la riproduzione di un brano musicale è sod-
disfacente, e non per le carenze dell’impianto vero e proprio, quanto
perché, ad esempio, si ascolta una
registrazione fatta con un apparecchio di scarsa qualità, e quindi è
priva di toni bassi o alti, oppure eseguita dal vivo amplificando male
alcuni strumenti. Non solo, magari
si ascolta la musica con casse acustiche povere di bassi (perché sono
La scheda implementa due nuovissimi integrati della SGS-Thomson che controllano totalmente il nostro
equalizzatore digitale stereofonico a 10 bande. Le frequenze di intervento sono state calcolate con formule
che abbiamo reso disponibili all’interno dell’articolo; nel caso necessiti, sono personalizzabili
a piacimento in base alle diverse esigenze di utilizzo.
14
Elettronica In - settembre ‘97
Dispositivo stereofonico
adatto per riproduzioni
hi-fi e amplificazione
professionale: agisce su
10 frequenze per ciascun
canale e consente la
compensazione ottimale
della banda passante di
una catena di
riproduzione sonora.
Realizzato con un nuovo
integrato SGS-Thomson
interfacciato al
Personal-Computer.
troppo piccole e il woofer è modesto) o carenti di toni medi (succede
con quelle a 2 vie...) o di alti; infine,
può capitare che l’ambiente d’ascolto per la propria struttura crei
rimbombi, risonanze, o assorba
certe frequenze più di altre. In tutti
questi casi bisogna rimediare “compensando” la curva di risposta in
frequenza di tutto l’impianto hi-fi,
ovvero amplificando maggiormente
le frequenze che si sentono poco e
attenuando quelle la cui ampiezza
eccede il limite desiderato. Negli
amplificatori e preamplificatori per
alta-fedeltà la compensazione può
essere effettuata agendo sui controlli di tono, tuttavia poiché essi sono
solitamente due soli, il loro intervento coinvolge intere e vaste
gamme di frequenza, cosicché per
amplificare, ad esempio, i toni alti,
si finisce con il “caricare” eccessivamente anche le note medio-alte,
ottenendo quindi da un lato un
beneficio e dall’altro un peggioramento del suono. Insomma, in tanti
casi è preferibile non agire sui controlli di tono, in quanto la somma
del beneficio e del difetto che gene-
Il controllo dell’attenuazione o dell’amplificazione delle varie bande di frequenza gestite dal dispositivo è affidato ad
un intuitivo programma per PC in grado di funzionare in ambiente Windows 3.x o Windows 95. Il programma,
denominato WinEq e realizzato in Visual Basic, consente anche di memorizzare le impostazioni delle frequenze, con
i tasti funzione oppure mediante scrittura di file, e di richiamarle al momento del bisogno.
Elettronica In - settembre ‘97
15
schema
elettrico
rano, riporta ancora ad avere un’acustica tutt’altro che perfetta. E’ questo il
vero motivo per il quale molti costruttori di impianti hi-fi di qualità non mettono i controlli di tono sui propri
preamplificatori ed amplificatori, limitandosi ad aggiungere il loudness ed un
esaltatore dei superbassi. Il miglior
modo per correggere una riproduzione
sonora è quello di disporre di un apparecchio che possa compensare la banda
passante (ad esempio dell’amplificatore di potenza) agendo su tanti e ristretti gruppi di frequenze: l’ideale sarebbe
poter agire singolarmente su ciascuna
frequenza, ma ciò non è solo impossibile (per la struttura dei dispositivi elettronici) ma è poco pratico; già, perché
ritoccando una frequenza alla volta non
si riuscirebbe ad apprezzare l’azione
del dispositivo di compensazione.
Perciò si usa solitamente intervenire su
gruppi di frequenze egualmente distanti, in numero da 8 a 10. Questo è quanto viene svolto dall’equalizzatore,
quell’apparecchio che si inserisce solitamente tra il preamplificatore ed il
finale hi-fi e che consente di amplificare o attenuare, in una certa misura, un
determinato numero di strette bande di
frequenza: l’equalizzatore consente
così di rinforzare le frequenze che si
sentono meno, e di attenuare quelle che
caratteristiche tecniche audio
Tensione d’alimentazione.............................12 V c.c.
Corrente assorbita.........................................50 mA
Impedenza di ingresso..................................30 Kohm
Impedenza di uscita......................................10 ohm
Sensibilità di ingresso...................................2,5 Veff.
Guadagno a riposo (controlli a zero)...........1
Attenuatore (controlli a zero).......................0÷-35 dB
Separazione tra i canali................................100 dB
Rapporto S/N (1 Veff. all’ingresso)..............100 dB
16
Distorsione armonica......................................0,05 %
Gamme di frequenza:..............40, 120, 250, 500 Hz,
1, 2, 4, 8, 10, 16 KHz
Esaltazione max..............................................+14 dB
Attenuazione max............................................-14 dB
Tutte le caratteristiche di sensibilità, impedenza,
guadagno, ecc. sono riferite ad 1 canale e
sono valide per entrambi.
Elettronica In - settembre ‘97
appaiono troppo dominanti. Esistono
attualmente due famiglie di equalizzatori: quelli grafici e quelli parametrici:
i primi hanno un numero di bande fisse,
mentre i secondi permettono di spostare leggermente le singole bande di frequenza di intervento rispetto ai valori
di base, oltre che di modificare il fattore di merito dei singoli filtri, il che consente l’allargamento o il restringimento
di ogni banda. In queste pagine vogliamo proporre un equalizzatore per
impianti hi-fi; un dispositivo stereo a
10 bande per ogni canale, dotato di
grandi prestazioni e di un particolare,
forse unico, che è quello di essere completamente digitale; infatti, non solo è
realizzato con due soli circuiti integrati, ma viene controllato non con i soliti
potenziometri, manopole e slider, ma
mediante un pannello virtuale tramite il
comune Personal Computer IBM-compatibile ed un programma che abbiamo
realizzato appositamente per questa
applicazione. Il nostro equalizzatore è
in un certo senso “figlio” della più
moderna tecnologia microelettronica,
infatti impiega integrati SGS-Thomson
fatti appositamente per realizzare equalizzatori di buona qualità, senza richiedere altro che qualche resistenza e condensatore esterni per impostare le frequenze dei singoli filtri. L’integrato utilizzato è il TDA7317, un recente prodotto che incorpora un equalizzatore
stereofonico a 5 bande per canale,
comandabile serialmente tramite 3 soli
piedini; impiegando due integrati e
dimensionando opportunamente i filtri
siamo riusciti ad ottenere 10 bande di
frequenza per ciascuno dei canali,
senza la minima difficoltà e realizzando il tutto su una basetta di dimensioni
ridotte considerando quello che il circuito può fare. Ovviamente questo
splendido equalizzatore funziona solo
se abbinato al PC, ma considerato che
ormai sono in tanti ad avere in casa un
386, un 486 o un Pentium, non ci sembra una grossa limitazione: per metterlo in funzione basterà collegarlo alla
porta parallela del computer, quindi
caricare e lanciare il programma di
gestione (acquistabile presso la Futura
Elettronica di Rescaldina, tel.
0331/576139). Per realizzarlo, invece,
bisogna prima di tutto conoscerlo, e
sapere soprattutto come è fatto e come
funziona il TDA7317; perciò vediamo
subito di fare una panoramica su questo
componente riferendoci alla documentazione riportata nel corso di questo
articolo. Dunque, questo integrato,
l’abbiamo già detto, è di per sè un doppio equalizzatore grafico, cioè un equalizzatore predisposto a funzionare in
stereofonia: ha quindi due distinti canali per l’audio, cioè due ingressi e le due
rispettive uscite. Ogni canale dispone
di 5 filtri attivi la cui frequenza di centro-banda si imposta tramite altrettanti
circuiti dalla configurazione simile ad
un pi-greco, applicati ai piedini di temporizzazione. Tutto l’integrato viene
gestito tramite tre soli piedini di controllo: questi sono SCL, SDA, ADDR,
ovvero il 16, il 17 e il 18; tramite il
controllo esterno, che avviene secondo
un preciso protocollo seriale dettato
dalle specifiche del costruttore, è possi-
pin-out dell’integrato TDA7317
della SGS-Thomson
bile amplificare o attenuare ciascuna
frequenza o banda di ±14 dB, con
passo di 2 dB per volta (ovvero 0, ±2,
±4 dB, ecc.) e comandare il livello
“master” del segnale di uscita per
entrambi i canali con passo di 0,375
dB. Insomma, davvero niente male,
considerato che il tutto è in un circuito
integrato monolitico a passo stretto da
15 piedini per lato. Per ottenere un
equalizzatore con più di 5 bande abbiamo impiegato due TDA7317, collegan-
doli in cascata per quanto riguarda il
segnale audio: in pratica il segnale
uscente dal primo (U1) giunge all’ingresso del secondo (U2) per ciascun
canale o sezione che dir si voglia; il
controllo digitale è invece parallelo,
cioè i due chip ricevono i comandi dal
computer in parallelo, poiché (come si
vede dallo schema elettrico) i piedini
16 dei due chip sono uniti, come anche
per i piedini 17. Il collegamento in
cascata è l’unico che permetta di moltiplicare il numero di bande regolabili, e
può essere fatto nel nostro caso con
non più di due integrati: ciò perché utilizzando lo stesso canale dati occorre
che i componenti si identifichino, e per
l’identificazione viene usato un livello
logico sul piedino ADDR; poiché la
logica è binaria ci sono soltanto due
possibili livelli: 1 e 0. Se guardate lo
schema elettrico di queste pagine potete notare come il primo integrato (U1)
abbia il piedino ADDR (il 18) scollegato, mentre per U2 è invece a massa: per
il primo il relativo livello logico è 1,
dato che il chip prevede una resistenza
di pull-up interna; per il secondo è
invece 0, assicurato dal collegamento a
massa (0 volt). Va notato che ogni
TDA7317 può attenuare il segnale fino
ad un massimo di 17,625 dB, tuttavia,
come funziona il TDA7317
18
Elettronica In - settembre ‘97
proprio per aver collegato due chip in
cascata, possiamo contare su un’attenuazione massima di 35 dB, ovvero il
doppio realizzabile da un solo componente. Questo vale naturalmente per la
funzione di controllo elettronico del
volume d’ascolto, perché per le bande
dell’equalizzatore, attenuazione e guadagno, rimangono inalterate, ovviamente a patto che tutte le bande abbiano frequenze differenti. Questo è il
nostro caso, dato che le 10 bande sono
centrate tutte a frequenze sufficientemente distanti. A proposito di bande,
quelle che abbiamo impostato sono le
seguenti: 40 Hz, 120 Hz, 250 Hz, 500
Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8 KHz, 10
KHz e 16 KHz; abbiamo quindi ripartito al meglio lo spettro audio, garantendo la regolazione nei punti migliori
dell’intera gamma musicale. Del resto
sotto i 40 Hz e sopra i 16 KHz sono ben
pochi gli strumenti musicali che fanno
sentire il loro suono in modo gradevole. I valori di frequenza elencati sono
quelli centrali di ogni singola banda,
poiché, è ovvio, l’equalizzatore non
agisce esaltando o attenuando una singola frequenza, ma una banda più o
meno ampia attorno ad essa. Con il
TDA7317 è possibile scegliere, oltre
alle frequenze di centro-banda, anche il
fattore di merito e quindi la larghezza
delle bande stesse: infatti tale fattore,
chiamato Q, è legato alla frequenza di
centro banda (fo) e alla larghezza di
banda (BW=fmax-fmin) dalla seguente
relazione:
Q = fo/BW
Per il nostro equalizzatore, oltre ai
parametri già descritti, abbiamo impostato una larghezza di ±30% circa per
ognuna delle 10 bande, il che significa
ad esempio che agendo su quella relativa ad 1 KHz in realtà si modifica il
livello del campo di frequenza compreso tra 700 e 1300 Hz circa; questo spiega perché c’è una certa distanza tra le
bande che, se notate, hanno frequenze
centrali distanti tra loro di oltre 30% in
più o in meno. Bene, per realizzare il
nostro equalizzatore abbiamo disposto
i due TDA7317 nel modo illustrato
dallo schema elettrico di queste pagine,
impiegando 20 celle tutte uguali, ciascuna per una banda di un canale; va
osservato anche che le celle fatte con
gruppi di condensatori in parallelo,
sono sostanzialmente uguali a quelle
tradizionali, e usano due condensatori
invece di uno soltanto per la necessità
di ottenere valori altrimenti introvabili
in un condensatore tradizionale. E’ ad
esempio il caso di C36 e C37, o di C39
e C40. I segnali dei canali stereo giungono ai punti IN L ed R (Left, sinistro
e Right, destro) e da essi passano ai
piedini di ingresso 1 e 30 dell’integrato
U1, tramite i condensatori di disaccoppiamento C65 e C66; i segnali di uscita sono disponibili ai piedini 12 e 19: il
12 è l’uscita dell’1, mentre il 19 è quella del 30. Tramite i condensatori C67 e
C68 i segnali di uscita dell’U1 raggiun-
Il “cuore” del nostro dispositivo
è rappresentato dall’integrato
TDA7317 della SGS-Thomson che
incorpora un equalizzatore
stereofonico a 5 bande per canale
comandabile serialmente tramite
tre piedini denominati SCL, SDL e
ADDR; il protocollo utilizzato dal
chip è l’I2C BUS. Per variare il
volume, ovvero per attenuare il
segnale a passi di 0,375 dB o di 3
dB, occorre inviare al TDA7317,
attraverso i pin SCL (clock) e SDL
(dato), una parola il cui significato
dei vari bit è quello espresso dalla
tabella in alto a destra; per agire
invece sull’equalizzazione occorre
attenersi alla tabella riportata a
destra in basso.
Elettronica In - settembre ‘97
19
gono gli ingressi dell’U2, dai cui piedini 12 e 19 preleviamo i segnali di uscita da inviare all’amplificatore stereo. In
definitiva, il segnale applicato al piedino 1, del primo integrato, esce dal 12
del secondo, e quello del 30 esce invece dal 19 dello stesso. C69 e C70 disaccoppiano l’integrato U2 dagli ingressi
del circuito che verrà pilotato dall’equalizzatore. Il tutto funziona a 9 volt
stabilizzati dal regolatore di tensione
U3, il solito LM7809 in TO-220 che
viene alimentato dalla tensione applicata ai punti +V e massa del circuito;
l’assorbimento complessivo è limitato
a poche decine di milliampère, ed è
del pannello di comando e quindi del
programma; vediamo dunque questi
ultimi aspetti, prima di passare alla realizzazione dell’insieme. Allora, la
scheda dell’equalizzatore stereo si collega alla porta parallela (centronics) del
computer, ovvero a quella normalmente destinata alla stampante (printer,
lpt1, ecc.) tramite un comune cavo di
prolunga per parallela, a 25 poli, ovvero ad un cavo per stampante terminante con due connettori maschi D-SUB. Il
programma di gestione si chiama
WinEq, e “gira” sotto Windows 3.1 o
superiore (quindi Windows NT, Win
32,
Windows
‘95,
Windows
(rettangolino grigio) in corrispondenza
di ognuna delle frequenze di centro
banda 40 Hz, 120 Hz, 250 Hz, 500 Hz,
1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8 KHz, 10 KHz
e 16 KHz. I cursori inizialmente si trovano tutti a metà, ovvero a 0 dB, il che
significa che l’equalizzatore funziona
in modo lineare e lascia passare tutti i
segnali della banda audio (20 Hz÷20
KHz) senza attenuazioni o esaltazioni.
Ponendo il puntatore del mouse su uno
di questi cursori, tramite il pulsante di
sinistra si può trascinarli in alto o in
basso: nel primo caso ci si sposta nella
zona con il segno +, ed è possibile esaltare le relative frequenze, mentre nel
l’equalizzatore da studio
Il nostro WinEq può essere usato non solo in ambito domestico,
ma anche e soprattutto per la realizzazione di brani musicali
master, per la riproduzione in sale da ballo, per l’amplificazione
professionale, eccetera. In tali applicazioni il collegamento diventa assai semplice, in quanto basta inserire il circuito
tra l’uscita del mixer e l’ingresso dell’amplificatore o del preamplificatore; i
livelli e le impedenze in gioco sono più
che compatibili, e non ci saranno problemi. L’unica cosa da controllare è il tipo
di linea: in pratica il nostro equalizzatore ha ingresso ed uscita sbilanciati, quindi può essere collegato soltanto a mixer e amplificatori con uscita ed ingresso sbilanciati. Per l’uso con sistemi bilanciati occorre realizzare un adeguato adattatore; in questo caso occorre
interessante notare che ogni TDA7317
ricava internamente i 5 volt per alimentare la propria interfaccia I2C-Bus.
L’intero equalizzatore si può alimentare con una tensione continua di valore
compreso fra 12 e 15 volt. La comunicazione con il computer avviene
mediante le linee che partono dai piedini 16 e 17 (SCL ed SDA) collegate a
due piedini di un connettore 25 poli DSUB femmina per circuito stampato: le
due linee-dati sono chiamate D0 e D1,
perché corrispondono ai bit D0 e D1
del Data-Bus della porta Centronics del
PC; la massa del circuito è ovviamente
in comune con quella del computer, e
allo scopo è stata collegata ad un terzo
piedino del connettore di interfaccia.
Quanto detto finora riguarda il circuito
elettronico vero e proprio, ma quello
che più interessa per utilizzare il mixer
è senza dubbio l’interfaccia con il
Personal Computer, nonché l’utilizzo
20
anche controllare la lunghezza dei collegamenti, altrimenti è facile andare ad introdurre rumori di fondo inaccettabili per le forti
amplificazioni e le diffusioni in grosse discoteche. In ambito professionale il nostro dispositivo si difende
molto bene, anche se diviene estremamente importante una buona schermatura dell’insieme, nonché un alimentatore
fatto a regola d’arte: consigliamo di utilizzarne uno di quelli da parete (da almeno 500 mA) dotato di plug, quindi di prevedere una presa di uguale tipo su un
pannello della scatola del circuito, inserendo un’induttanza da 1 mH (di quelle
ad alto Q) in serie a ciascuno dei due fili, e due condensatori da
2200 µF l’uno sull’alimentazione, subito dopo le induttanze, collegati ovviamente con il + sul filo positivo ed il - sul negativo.
Workgroup, Windows 3.11) e controlla
i due primi dati della parallela come
uscite per impartire i comandi al
TDA7317 utilizzando appunto il protocollo di trasmissione a due fili denominato I2C-Bus. Per istallare il programma occorre inserire il primo disco di
WinEq nel PC e lanciare il comando
“A:SETUP” da File Manager. Una
volta installato il programma si avvia
da Windows semplicemente cliccando
2 volte sulla relativa icona del Program
Manager. A questo punto, appare una
schermata introduttiva con un pulsante
di OK, sul quale si deve cliccare con il
mouse per iniziare ad usare il tutto.
Dopo la conferma appare la schermata
che si presenta con due pulsanti in
basso e, sempre in basso ma a destra,
una casella inizialmente vuota e riservata ai preset; la parte centrale contiene
una sorta di pannello virtuale a slider,
graduato in dB e dotato di un cursore
caso opposto si attenua. Va notato che
ogni tacca corrisponde all’attenuazione
indicata, e che il nostro equalizzatore
avanza a passi di 2 decibel alla volta;
pertanto fermando il cursore nella zona
fra due tacche (linee) e lasciando il pulsante del mouse il cursore torna a posizionarsi in corrispondenza del valore
immediatamente inferiore. E’ possibile
salvare, ovvero memorizzare durante
l’uso del programma, una certa impostazione di frequenze, in modo da mantenere una determinata equalizzazione
per uno o più brani musicali senza
dover tutte le volte spostare i cursori, o
riprovare fino a trovare la combinazione giusta; la memorizzazione si ottiene
semplicemente premendo (sulla tastiera del computer) il tasto della lettera M,
quindi nella casella gialla in basso a
destra dello schermo appare la dicitura
“premi F1-F12 per assegnare preset”.
A questo punto si preme uno dei tastiElettronica In - settembre ‘97
Sopra, la videata del programma WinEq che si presenta con due pulsanti in basso e,
sempre in basso ma a destra, una casella inizialmente vuota e riservata ai preset; la
parte centrale contiene un pannello di slider virtuali, graduato in dB e dotato di un
cursore (rettangolino grigio) in corrispondenza di ognuna delle frequenze di centro
banda 40 Hz, 120 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8 KHz, 10 KHz e 16 KHz.
Ponendo il puntatore del mouse su uno di questi cursori, tramite il pulsante di sinistra si
può trascinarli in alto o in basso: nel primo caso ci si sposta nella zona con il segno +,
ed è possibile esaltare le relative frequenze, mentre nel caso opposto si attenua. Il
programma consente di salvare un massimo di 12 curve di equalizzazione utilizzando i
pulsanti funzione e un numero infinito di curve sull’hard-disk del PC o su un floppy
mediante il comando “Salva file impostazioni”. A destra, lo slider virtuale di
attenuazione che compare cliccando sul pulsante siglato appunto Attenuatore.
funzione e si memorizza la condizione
attuale delle regolazioni effettuate, con
il numero corrispondente al tasto pigiato. Avendo a disposizione 12 tasti-funzione nella tastiera del PC è possibile
memorizzare fino a 12 impostazioni
differenti. Una volta premuto il tasto
funzione l’impostazione viene memorizzata e scompare la dicitura nella
casella gialla dello schermo. Per richiamare un’impostazione basta ripremere
il tasto funzione con il quale è stata
memorizzata: ad esempio se salviamo
un’impostazione con il tasto F1 possiamo richiamarla in qualunque momento
con F1; in tal caso sullo schermo appare la situazione memorizzata e l’equalizzatore funziona secondo i parametri
richiamati dalla memoria. Tuttavia va
notato che una volta richiamata un’impostazione, essa resta sullo schermo e
comanda il funzionamento della scheda equalizzatrice stereo; l’impostazioElettronica In - settembre ‘97
ne presente prima del richiamo va perduta. Chiaramente è possibile modificare la situazione agendo come al solito sui cursori, manualmente e con
l’aiuto del mouse. Bisogna infine
osservare che le impostazioni salvate
con “M” più il tasto-funzione rimangono in memoria fino a che non si esce
dal programma: uscendovi e riavviandolo, vanno perdute e non è più possibile richiamarle. Il programma consente anche di salvare le curve di equalizzazione in modalità “non volatile”,
ovvero in un file che può essere memorizzato sull’hard-disk del PC o su un
floppy mediante il comando “Salva file
impostazioni” disponibile nel menù
File (nella videata di WinEq in alto a
destra). Per richiamare una curva di
equalizzazione è sufficiente attivare il
comando “Apri file impostazioni”, spostarsi nella directory o nella cartella
desiderata (unità A, C, D, ecc.) e clic-
care sul file voluto. Uscendo dal programma o spegnendo il computer il
nostro dispositivo rimane nella condizione di equalizzazione impostata
prima dello spegnimento del PC. Il funzionamento del dispositivo è evidentemente semplice ed immediato, come
manovrare un qualunque equalizzatore
per hi-fi; è ancor più semplificato dalla
funzione Flat, attivabile con il pulsante
posto in basso nello schermo: cliccando su di esso tutti i cursori vengono
rimessi in posizione centrale e l’equalizzatore viene forzato a funzionare in
modo normale, ovvero diviene lineare
nei confronti della frequenza. La funzione Flat è utilissima per evitare di
spostare a mano (anzi, a mouse...) tutti
i 10 cursori: un clic sul bottone e tutti
tornano a riposo, in qualunque momento. Il comando va quindi benissimo per
annullare all’istante il richiamo di un
preset (impostazione memorizzata).
21
piano di cablaggio e ...
COMPONENTI
R1: 5,6 Kohm
R2: 3,9 Kohm
R3: 5,6 Kohm
R4: 4,7 Kohm
R5: 5,6 Kohm
R6: 4,7 Kohm
R7: 3,9 Kohm
R8: 3,9 Kohm
R9: 4,7 Kohm
R10: 3,9 Kohm
R11: 5,6 Kohm
R12: 3,9 Kohm
R13: 5,6 Kohm
R14: 4,7 Kohm
R15: 5,6 Kohm
R16: 4,7 Kohm
R17: 3,9 Kohm
R18: 3,9 Kohm
R19: 4,7 Kohm
R20: 3,9 Kohm
R21: 47 Kohm
R22: 33 Kohm
R23: 47 Kohm
R24: 39 Kohm
R25: 56 Kohm
R26: 39 Kohm
Naturalmente nel pannello di controllo
non poteva mancare il comando del
volume, anche se si tratta in sostanza di
un attenuatore a passi: per regolare il
livello di uscita dell’equalizzatore
basta portare il puntatore del mouse
sopra il pulsante “Attenuatore” quindi
cliccare; subito appare sullo schermo
(sovrapposta al pannello dei cursori)
una finestra contenente una “slitta” virtuale posizionata verso l’alto, cioè a 0
dB. La regolazione del livello si opera
cliccando su uno dei pulsanti agli estremi: quello riportante la freccia in alto si
aumenta, mentre agendo su quello in
basso il segnale viene gradualmente
diminuito; oppure è possibile trascinare il pulsante centrale con il mouse
come se fosse un potenziometro slide.
Poiché la variazione è logaritmica l’effetto si avverte maggiormente intorno
22
R27: 33 Kohm
R28: 33 Kohm
R29: 39 Kohm
R30: 33 Kohm
R31: 47 Kohm
R32: 33 Kohm
R33: 47 Kohm
R34: 39 Kohm
R35: 56 Kohm
R36: 39 Kohm
R37: 33 Kohm
R38: 33 Kohm
R39: 39 Kohm
R40: 33 Kohm
C1: 220 nF poliest.
C2: 220 nF poliest.
C3: 22 nF
C4: 100 nF
C5: 100 nF
C6: 33 nF
C7: 10 nF
C8: 33 nF
C9: 10 nF
C10: 18 nF
C11: 10 nF
C12: 10 nF
C13: 10 nF
C14: 8,2 nF
alla metà della scala. Per uscire dalla
finestra dell’attenuatore basta al solito
cliccare sul bottone in alto a sinistra
della finestra stessa (o su quello con la
X nel caso stiate usando Windows 95)
con il mouse: la finestra scompare e si
torna a vedere interamente il pannello
dei cursori dell’equalizzatore. Per chiudere la sessione di lavoro e uscire dal
programma WinEq bisogna selezionare
il comando “Esci da WinEq” dal menu
File.
REALIZZAZIONE
PRATICA
Visto anche il funzionamento e l’uso
del programma di controllo, non ci
resta che spiegare come costruire l’equalizzatore e come metterlo in funzione: il montaggio della scheda è vera-
C15: 3,3 nF
C16: 3,3 nF
C17: 3,3 nF
C18: 1,8 nF
C19: 1,8 nF
C20: 1,8 nF
C21: 1,5 nF
C22: 1,5 nF
C23: 1,8 nF
C24: 1,5 nF
C25: 1 nF
C26: 220 pF
C27: 1 nF
C28: 1 nF
mente semplice, dato che si tratta di un
circuito stampato monofaccia realizzato con componenti tradizionali; l’unica
difficoltà sta nel saldare i due integrati
TDA7317, poiché i loro piedini sono a
passo stretto (circa 1,8 mm invece dei
2,54 tradizionali) e vanno stagnati con
attenzione, per evitare cortocircuiti tra
piazzole adiacenti che potrebbero mettere fuori uso tutto l’equalizzatore.
Anche la preparazione dello stampato
va fatta con un po’ d’attenzione, ricorrendo preferibilmente alla fotoincisione; allo scopo in queste pagine abbiamo pubblicato la traccia lato rame della
basetta in scala 1:1. Una volta inciso e
forato (i fori dei TDA7317 vanno fatti
da 0,8 mm) lo stampato, verificate che
non vi siano contatti indesiderati tra le
piazzole degli integrati, quindi infilate
e saldate nell’ordine le resistenze, il
Elettronica In - settembre ‘97
... prototipo a montaggio ultimato
C29: 470 pF
C30: 330 pF
C31: 220 nF poliest.
C32: 220 nF poliest.
C33: 100 nF
C34: 22 nF
C35: 100 nF
C36: 33 nF
C37: 10 nF
C38: 33 nF
C39: 10 nF
C40: 18 nF
C41: 10 nF
C42: 10 nF
C43: 10 nF
C44: 8,2 nF
C45: 3,3 nF
C46: 3,3 nF
C47: 3,3 nF
C48: 1,8 nF
C49: 1,8 nF
C50: 1,8 nF
C51: 1,5 nF
C52: 1,5 nF
C53: 1,8 nF
C54: 1,5 nF
C55: 1 nF
C56: 220 pF
diodo D1 (per il quale va rispettato l’orientamento indicato) e i due integrati
equalizzatori: nell’infilarli nei loro fori
fate in modo che le tacche di riferimento di entrambi siano posizionate come
illustrato nella disposizione componenti di queste pagine, cioè U2 deve avere
la tacca rivolta ad U1, e quest’ultimo
deve invece averla nella stessa direzione, ma verso i punti di ingresso. Per
saldare gli integrati usate un saldatore a
punta fine, da non più di 30 watt,
tenendolo su ciascun piedino per non
più di 5 secondi, cercando di fondere
su ogni piazzola soltanto lo stagno che
serve, e non troppo: altrimenti è facile
creare cortocircuiti; inoltre consigliamo di saldare un piedino di un chip ed
uno dell’altro, in modo da lasciar raffreddare ogni componente senza perdere troppo tempo. Sistemati i due TDA
Elettronica In - settembre ‘97
C57: 1 nF
C58: 1 nF
C59: 470 pF
C60: 330 pF
C61: 100 nF
C62: 470 µF 16Vl
elettrolitico
C63: 100 nF
C64: 470 µF 16Vl
elettrolitico
C65: 1 µF poliestere
passo 10 mm
C66: 1 µF poliestere
passo 10 mm
C67: 1 µF poliestere
passo 10 mm
C68: 1 µF poliestere
passo 10 mm
C69: 1 µF poliestere
passo 10 mm
C70: 1 µF poliestere
passo 10 mm
D1: 1N4002
U1: TDA7317
U2: TDA7317
U3: LM7809
Le resistenze sono da
montate tutti i condensatori, avendo
cura di rispettare la polarità indicata
per quelli elettrolitici, quindi inserite
(tenendone il lato metallico rivolto a
C72) il regolatore integrato e saldatelo;
il montaggio termina inserendo il connettore femmina a vaschetta (per c.s.
con terminali a 90°) e saldandolo, quindi facendo lo stesso per le morsettiere
da c.s. a 3 posti (per ingressi e uscite) e
2 posti (per l’alimentazione) che agevoleranno le connessioni della basetta.
Finito il circuito e verificato che sia
tutto ok siete pronti per usarlo: allo
scopo alimentate la basetta con un alimentatore capace di fornire 12 volt c.c.
ed una corrente di circa 60 mA, badando di connetterne il positivo al punto
+V del circuito, ed il negativo al -V,
ovvero alla pista di massa. Per il controllo dell’equalizzatore basta collegare
1/4 di watt, con tolleranza del 5%. I condensatori, salvo quelli per cui è specificato diversamente, sono
ceramici o poliestere,
a passo 5.
Varie:
- connettore Cannon
femm. 25 poli da c.s.
con terminali a 90°;
- circuito stampato
cod. H036.
la porta parallela del PC con un cavo di
prolunga direttamente con il DB-25
posto sulla scheda. Fatto ciò si accende
il computer, si avvia Windows
(Windows 95 e Windows NT si avviano da soli...) e si installa il programma
WinEq, che viene fornito dalla Futura
Elettronica su due dischetti formato
MS-DOS ad alta densità. Per l’installazione si opera da Program Manager,
ovvero si clicca su File e nel menu si
seleziona Esegui, quindi si digita nella
riga di comando: “A:SETUP.EXE”; ci
si sposta con il mouse sul pulsante OK
e si clicca su di esso. Quanto detto vale
per Windows 3.x, mentre per Windows
95 si può andare su “Risorse del sistema”, selezionare disk A, quindi cliccare su SETUP.EXE. Durante tutte le
procedure il programma comunicherà
eventuali messaggi di errore e indi23
per qualche modifica...
Abbiamo calcolato i componenti dell’equalizzatore per diffondere le frequenze di centro delle singole bande il più uniformemente possibile entro la gamma audio (20÷20000 Hz); tuttavia se
qualcuno volesse bande diverse e desiderasse quindi variare i
parametri di una o più di esse mutandone la larghezza o il valore di centro, riportiamo le principali formule per i necessari calcoli. Tutte le formule di seguito esposte sono riferite allo schemabase della figura qui riportata. Innanzitutto la frequenza di centro di ciascuna banda è data dall’equazione:
fo/BW =
(R1 · C1 · R2 · C2)
(R2 · C1) + (R2 · C2)
Per il calcolo dei valori delle resistenze e dei condensatori la
Casa costruttrice consiglia di usare le seguenti formule:
1
fo =
Procedendo alla rovescia, eguagliando la prima formula scritta
per determinare il Q e la seconda (Q = fo/BW) una volta imposte la frequenza (fo) di centro e la larghezza della banda desiderata si possono determinare i valori di R1 ed R2 ad esempio
imponendo C1 e C2 uguali:
2π · (R1 · R2 · C1 · C2)
La larghezza di ciascuna banda intesa entro ± 3 dB ed avente
centro alla frequenza fo si ricava con la formula che dà il fattore di merito Q di ogni filtro:
C2 =
Q²
· C1
Av - 1 - Q²
1
R2 =
(R1 · C1 · R2 · C2)
Q=
(R2 · C1) + (R2 · C2)
2π · C1 · fo ·
(Av - 1) · Q
(Av - 1 - Q²)
Una volta determinato il fattore di merito si sfrutta la formula:
(Av - 1)²
R1 =
Q = fo/BW
che lega il Q alla larghezza di ogni banda (BW) per ricavare
appunto quest’ultima con la relazione:
BW = fo/BW
Av - 1 - Q²
· R2
In queste ultime per AV si intende il massimo guadagno o esaltazione del segnale alla frequenza di centro (fo) che ammonta
circa a 14 dB.
I valori di R1, C1, R2 e C2 sono
indicativi di una determinata
banda, nel nostro circuito ne sono
state implementate 10,
corrispondenti alle frequenze controllabili. Dato che il
dispositivo è stereofonico ed il
controllo di ogni banda è in comune e non diviso, occorre che i
valori calcolati di ogni singola
banda corrispondano per
entrambi i canali.
cherà quando togliere il primo disco
per inserire il secondo. Completata
l’installazione conviene dare l’OK,
quindi riavviare Windows; per
Windows 95 andare su “Chiudi sessione”, quando apparirà la scritta “ora è
possibile spegnere il computer” si può
dare un reset. Riavviato windows potete cliccare sull’icona creata (WinEq) e
una volta entrati nella relativa finestra
cliccate due volte sul simbolo dell’orecchio per avviare il programma.
Quanto a Windows 95, cliccate una
volta su Programmi, quindi spostatevi
24
sulla voce WinEq e cliccate sul relativo
comando che apparirà a breve.
I COLLEGAMENTI
Per utilizzare l’equalizzatore bisogna
collegarlo alla linea del segnale: consigliamo di inserire il dispositivo come
un normale apparecchio hi-fi, tra il
preamplificatore ed il finale, connettendo i cavetti (usate connettori RCA standard, femmine, per la scheda, e cavetti
con spinotti RCA per le connessioni)
d’uscita del preamplificatore agli
ingressi L-R, e le uscite L-R della scheda ai rispettivi ingressi del finale stereo. Se avete un amplificatore integrato
avete due possibilità: aprirlo, interrompere i collegamenti del preamplificatore con gli ingressi della sezione finale,
portare fuori il segnale preamplificato e
riportare quello di uscita dell’equalizzatore al finale; il tutto va fatto esclusivamente con cavetti schermati, collegando la calza a massa e unendo ovviamente le masse dei dispositivi. Tale
operazione è comunque consigliabile
per i più esperti. In alternativa bisogna
Elettronica In - settembre ‘97
traccia rame in scala 1:1
mettere nello stesso contenitore dell’equalizzatore un commutatore a più vie,
con i centrali collegati agli ingressi; gli
estremi vanno invece ad altrettante
prese che dovrete porre sul pannello
posteriore e alle quali inserirete i connettori dei vari apparecchi collegati
all’amplificatore hi-fi, dal quale chiaramente dovrete staccarli. Insomma, se
avete un sintonizzatore, un lettore CD
to, ovvero il giradischi analogico: infatti il segnale di questo è debolissimo
(pochi millivolt) e va compensato in
frequenza (secondo l’equalizzazione
standard R.I.A.A.) pertanto non è pensabile di applicarlo direttamente all’ingresso del nostro equalizzatore, dato
che ne uscirebbe un segnale privo di
toni bassi, e soprattutto troppo debole
per essere collegato all’ingresso AUX,
OUT, oppure Pre-OUT (Out-Pre, ecc.)
con un cavetto stereo agli ingressi dell’equalizzatore, quindi con un altro
cavetto simile fate il collegamento tra
le uscite L-R di quest’ultimo e gli RCA
rimasti liberi (IN, In finale, ecc.). In tal
modo l’equalizzatore si troverà inserito
tra preamplificatore e finale, e potrà
espletare al meglio le proprie funzioni.
Qualunque sia la configurazione adot-
PER LA SCATOLA DI MONTAGGIO
L’equalizzatore grafico digitale è disponibile in scatola di montaggio (cod. FT193K) al prezzo
di 145.000 lire. Il kit comprende tutti i componenti, la basetta forata e serigrafata, il software
di controllo, il cavo di collegamento al PC e tutte le minuterie. L’integrato TDA7317 è disponibile anche separatamente al prezzo di 32.000 lire. Anche il software WINEQ (cod. FT193SW) è
disponibile separatamente a 40.000 lire. Il materiale va richiesto a: Futura Elettronica, V.le
Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200.
ed una piastra a cassette, dovrete predisporre 6 boccole RCA (due per ogni
apparecchio) e collegarle ad un doppio
commutatore da 2 vie, 6 posizioni,
tenendo separati i canali. Le uscite
della scheda dell’equalizzatore andranno poi ad altre due boccole che collegherete con un tipico cavetto per hi-fi
all’ingresso AUX dell’amplificatore;
per l’ascolto non dovrete fare altro che
accendere l’equalizzatore, l’amplificatore, e portare il selettore di quest’ultimo su AUX. La soluzione appena
descritta non va bene se avete un piatElettronica In - settembre ‘97
che normalmente presenta una sensibilità di 250÷300 mVeff.
Ad ogni modo se avete un amplificatore integrato non perdetevi d’animo:
prendete il manuale di istruzioni e
guardate il pannello posteriore, perché
molti ampli moderni hanno un doppio
ponticello che unisce dei connettori
RCA e che serve appunto per staccare,
all’occorrenza, il segnale audio dalle
uscite del preamplificatore prima che
giunga al finale; se ci sono questi ponticelli rimuoveteli (ad amplificatore
spento!) e collegate gli RCA marcati
tata il circuito andrà racchiuso in un
contenitore di metallo (meglio se di
ferro dolce) collegando la massa in un
solo punto, e isolando i connettori
RCA che dovranno avere i contatti di
massa collegati solo alla basetta, non al
contenitore.
Ora avete tutte le informazioni per
costruirvi il vostro equalizzatore hi-fi
professionale e tramite il vostro PC
potete ascoltare la musica in maniera
differente da come lo avete fatto fino ad
ora, divertendovi a manipolare il suono
per renderlo adatto al vostro ambiente.
25
TELECONTROLLI
CHIAVE DTMF
BIDIREZIONALE
Comando a distanza in grado di gestire fino a tre canali distinti,
con attivazione a toni DTMF, da linea telefonica o connessione diretta via
radio. I comandi di uscita prevedono una risposta di stato, come anche per i
due ingressi dove è possibile la supervisione di sistemi di allarme,
carichi elettrici, ecc. Seconda parte.
di Carlo Vignati
N
ella prima parte dell’articolo, apparso nello scorso
fascicolo della rivista, abbiamo analizzato il funzionamento della chiave DTMF e il relativo schema
elettrico; completiamo in queste pagine la descrizione
del nostro telecontrollo riprendendo in esame l’ultimo
comando disponibile, corrispondente al tasto 0, che
determina l’accesso al sottomenu di programmazione dei parametri.
Il comando generato,
permette di personalizzare la
chiave in ogni
momento. Una
volta entrati nel
sottomenu vanno
introdotti, usando i
soliti tasti della tastiera
DTMF del telefono o
dell’apparato radio, nell’ordine i seguenti parametri: le cinque cifre del
codice di accesso, il numero
di squilli (vale solo per l’impiego in linea telefonica) dopo
i quali la chiave deve rispondere
e prendere la linea, e la cifra che
permette di esercitare l’opzione di protezione. Le 5
cifre del codice possono essere scelte a piacimento tra
1 e 9, e lo stesso dicasi per il numero di squilli che va
impostato tra 1 e 9 (i toni 0, A, B, C, D, asterisco e cancelletto non vengono riconosciuti come codici validi);
Elettronica In - settembre ‘97
l’opzione di protezione si abilita con 1 e si disabilita
con 0. Quest’ultima permette di bloccare l’accesso al
sottomenu di programmazione, finora descritto, e serve
per impedire che si possano ritoccare i codici e i ring
(squilli) a distanza; scegliendo 1 si
attiva la protezione e per modificare
i parametri bisogna operare
manualmente, chiudendo per un
istante S4: ciò determina inevitabilmente il reset delle uscite, quindi l’operazione va
eseguita quando i carichi
possono essere disattivati. Chiudendo e riaprendo S4 la chiave
emette sette beep e
il microcontrollore
carica i codici di
default, ovvero
il codice di
accesso
diventa
uguale a 00000, i ring sono 3, e
la protezione è disattivata: da questo
momento si può riprendere l’uso normale della
chiave, quindi si possono reimpostare i valori personalizzati. E’ chiaro che localmente o a banco è possibile
comandare e programmare la chiave con un combinatore DTMF dotato di uscita BF, quale ad esempio quello pubblicato nel fascicolo numero 12. Concludiamo la
descrizione della procedura di programmazione rammentando che quando si accede al sottomenu, inviando
29
piano di cablaggio e ...
COMPONENTI
R1: 1 Kohm
R2: 1 Kohm
R3: 33 Kohm
R4: 100 Ohm
R5: 390 Kohm
R6: 4,7 Kohm
R7: 1 Kohm
R8: 1 Kohm
R9: 47 Kohm trimmer
miniatura
R10: 100 Kohm
R11: 100 Kohm
R12: 100 Kohm
R13: 4,7 Kohm
il tono 0, il microcontrollore esige l’introduzione di sette cifre: occorre digitare in sequenza le 5 cifre del codice, una
cifra da 1 a 9 che esprime il numero di
squilli desiderato, e un’ultima cifra (1
oppure 0) per selezionare l’opzione di
protezione. Quindi se ad esempio volete solamente modificare il codice di
accesso, dovete in ogni caso inviare
alla chiave i sette toni richiesti, cifra
per cifra, anche se alcuni parametri
possono non risultare modificati. Se si
digita il tono cancelletto (#) senza aver
introdotto tutti i parametri anche quelli
modificati non verranno presi in considerazione. Per fare un esempio, se
abbiamo un codice di accesso uguale a
12345, un numero di ring pari a 4 e la
30
R14: 330 Kohm
R15: 15 Kohm
R16: 15 Kohm
R17: 150 Ohm
R18: 150 Ohm
R19: 4,7 Kohm
trimmer miniatura
R20: 150 Kohm
protezione disinserita, volendo cambiare il numero di ring portandolo a 3 dobbiamo procedere così: dopo aver
instaurato il collegamento (radio o
pin-out del microcontrollore ST6265
R21: 150 Kohm
R22: 4,7 Kohm
R23: 33 Kohm
R24: 47 Kohm
R25: 15 Kohm
R26: 15 Kohm
R27: 1 Kohm
R28: 1 Kohm
R29: 1 Kohm
R30: 1 Kohm
R31: 1 Kohm
R32: 10 Kohm
R33: 8,2 Kohm
R34: 150 Kohm
R35: 150 Kohm
R36: 15 Kohm
R37: 15 Kohm
R38: 15 Kohm
R39: 15 Kohm
R40: 15 Kohm
R41: 15 Kohm
R42: 15 Kohm
C1: 220 nF 250VL
poliestere
C2: 220 nF 250VL
poliestere
C3: 100 nF multistrato
C4: 100 nF multistrato
C5: 100 nF multistrato
C6: 1 µF 25VL elettr.
C7: 100 nF multistrato
C8: 220 nF 100VL
poliestere
C9: 220 nF 250VL
poliestere
telefonico) si batte 12345, quindi ottenuto l’accesso (si deve ricevere il gruppo di 7 beep) si batte 0 e si entra in programmazione; a questo punto si batte
12345 per confermare il codice, quindi
3 (per impostare 3 squilli) e 0 (per confermare che non si desidera la protezione). Dopo l’introduzione della settima
cifra DTMF il microcontrollore esce
automaticamente dal modo di comando, come avverrebbe battendo # nel
normale funzionamento, trasferendo i
dati in EEPROM, i quali saranno usati
fino alla successiva modifica.
Ovviamente, tutti i comandi impartiti
alla chiave sotto forma di bitoni DTMF
vengono convertiti in combinazioni
logiche a 4 bit dall’U2, che è un ricoElettronica In - settembre ‘97
... prototipo a montaggio ultimato
C10: 100 nF multistrato
C11: 22 pF ceramico
C12: 22 pF ceramico
C13: 1 µF 25VL
elettrolitico
C14: 470 µF 25VL
elettrolitico
C15: 470 µF 25VL
elettrolitico
C16: 100 nF multistrato
D1: 1N4007
D2: 1N4007
D3: 1N4148
D4: 1N4007
D5: 1N4007
D6: 1N4007
DZ1: Zener 5,1V 1/2W
DZ2: Zener 12V 1/2W
DZ3: Zener 4,7V 1/2W
U1: Fotoaccoppiatore
4N25
U2: MT8870
U3: ST62T65 (MF106)
U4: Regolatore 7805
U5: Fotoaccoppiatore
4N25
U6: Fotoaccoppiatore
4N25
T1: BC547B trans. NPN
T2: BC547B trans. NPN
T3: MPSA42 trans. NPN
T4: BC547B trans. NPN
T5: BC557B trans. PNP
T6: BC547B trans. NPN
T7: BC547B trans. NPN
T8: BC547B trans. NPN
LD1: LED rosso 5 mm
LD2: LED rosso 5 mm
LD3: LED rosso 5 mm
LD4: LED verde 5 mm
LD5: LED giallo 5 mm
PT1: Ponte diodi 1A
RL1: Relè 12V miniatura
noscitore DTMF standard il cui ingresso di BF risulta collegato sia alla parte
radio (IN BF) che a quella telefonica.
Ad ogni bitono ricevuto, l’8870 (questa
è la sigla dell’U2) ne esegue la traduzione in forma binaria presentando il
numero corrispondente al tono sui piedini Q1, Q2, Q3 e Q4, rispettivamente
piedini 11, 12, 13, 14. Nel contempo, il
piedino 15 (STD) viene posto a livello
alto per tutta la durata del bitono.
RL2: Relè 12V miniatura
RL3: Relè 12V miniatura
RL4: Relè 12V miniatura
Q1: Quarzo 3.58 Mhz
Q2: Quarzo 6 Mhz
S1: Pulsante NA da CS.
S2: Pulsante NA da CS.
S3: Pulsante NA da CS.
ramente il funzionamento. La modalità
di ripristino si seleziona chiudendo
(portando in posizione ON) il terzo dip
del DS1, e si esclude lasciandolo aper-
LA FUNZIONE
DI RIPRISTINO
Abbiamo già detto che la nostra chiave
implementa la funzione di ripristino dei
canali, vediamo ora di spiegarne chiaElettronica In - settembre ‘97
pin-out dell’integrato G8870
S4: Dip 1 polo
DS1: Dip switch 4 poli
Varie:
- zoccolo 9+9 pin;
- zoccolo 3+3 pin (3 pz.);
- zoccolo 14+14 pin;
- stampato cod. H040.
to (OFF). In pratica selezionando la
funzione, gli stati dei relè vengono
memorizzati in EEPROM, ed aggiornati ogni volta che vengono cambiati con
i comandi 1, 2, 3; se si spegne la scheda per mancanza di corrente o si resetta il microcontrollore, alla successiva
accensione, nel giro di qualche istante
(ovvero dopo l’inizializzazione degli
I/O), le uscite tornano come erano
prima, senza bisogno di interventi
esterni quindi in modo del tutto automatico. La funzione è utilissima ad
esempio per comandare degli impianti
di riscaldamento o di condizionamento,
oppure altri apparati che dopo un
black-out possono essere riavviati
senza particolari procedure o senza che
31
l’impostazione degli switch
La scheda della chiave DTMF dispone di una serie di tre dip-switch più un
quarto per comandare manualmente i modi di funzionamento delle uscite,
nonché la ricezione dei codici e l’azzeramento della memoria non-volatile;
vediamoli insieme:
- S4 = reset memoria e operazioni; chiudendolo per un istante il microcontrollore cancella la EEPROM, quindi si riavvia e carica in essa i parametri di
default. La cancellazione della EEPROM determina l’azzeramento delle uscite (i loro stati stanno normalmente in tale memoria) che vengono tutte messe
a riposo. La fase è evidenziata dall’emissione di 7 beep in sequenza udibili in
linea o nell’altoparlante dell’RTX radio usato per telecomandare.
- dip 1 del DS1 = canale di ricezione; se chiuso, il microcontrollore riceve i
bitoni senza attendere l’alternata di chiamata, ovvero ignorando quanto
avviene al piedino 25. Invece, aperto imposta il funzionamento telefonico e il
microcontrollore ignora ogni bitono arrivato prima della ricezione dei treni di
impulsi di chiamata, ovvero prima di aver contato i ring impostati in fase di
programmazione (di partenza sono 3).
- dip 2 del DS1 = modo uscite; aperto fa funzionare i canali in modo monostabile (ad impulso) ovvero ciascun comando dato a distanza tramite bitoni o
localmente tramite S1, S2, S3, determina l’eccitazione del rispettivo relè, che
ricade al rilascio del comando stesso. Chiuso determina invece il funzionamento bistabile, cioè ogni comando inverte lo stato precedentemente assunto
dal relè.
vediamo come avviene il funzionamento della chiave con la linea telefonica,
con la premessa che tale modalità di
funzionamento si seleziona lasciando
aperto il dip 1 del dip-switch S1. In
questo caso, il microcontrollore gestisce l’arrivo dei bitoni DTMF nello stesso modo visto finora, però solo dopo
aver ricevuto una chiamata; diversamente resta in attesa. In pratica, il circuito rileva l’arrivo dell’alternata, presente in linea quando il telefono riceve
una chiamata, raddrizzandola con il
ponte PT1 e convertendola quindi in
impulsi che polarizzano il fotoaccoppiatore U1, mandando in conduzione
l’elemento di uscita, cosicché il piedino 4 commuta da zero ad 1 logico ed
attiva l’ingresso di ring dell’U3.
Quando il microcontrollore rileva gli
impulsi sul proprio piedino 25 (PC3)
attiva l’uscita PC4 (piedino 24) e
manda in saturazione T3, il quale carica l’uscita del ponte con la resistenza
R17: tale operazione non altera tanto il
- dip 3 del DS1 = ripristino; chiuso consente di mantenere in memoria la condizione delle 3 uscite anche in mancanza della tensione di alimentazione: in
pratica se la scheda viene spenta, riaccendendola i relè tornano nelle condizioni precedenti la mancanza dell’alimentazione. Lasciandolo aperto, una
volta spenta la scheda o in caso di black-out lo stato dei canali viene azzerato; alla successiva accensione i tre relè sono a riposo comunque.
si verifichino inconvenienti. Altro dettaglio importante è il gestore di reset
del microcontrollore, inserito nel circuito per evitare che con tensioni di alimentazione troppo basse l’ST6265
lavori scorrettamente e determini cancellazioni indesiderate della memoria
non volatile in fase di disalimentazione
del circuito. Se la tensione scende al
disotto dei 4 volt il transistor T5 va in
conduzione e dà un impulso al pin 22
(RESET) dell’U3, tenendolo bloccato
finché non si torna sopra tale tensione.
La rete permette altresì il solito impulso di reset all’accensione della scheda.
Per terminare l’analisi del circuito,
PER LA SCATOLA DI MONTAGGIO
La chiave DTMF bidirezionale descritta in queste pagine è disponibile in scatola di montaggio. Il kit della chiave (cod. FT191K)
costa 115.000 e comprende tutti i componenti, la basetta forata e
serigrafata, il micro già programmato e tutte le minuterie. Lo stesso circuito in versione montata e collaudata (cod. FT191M) costa
140.000 lire. Il micro utilizzato nel kit è disponibile anche separatamente al prezzo di lire 45.000 (cod. MF106). Il materiale va
richiesto a: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina
(MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200.
32
segnale ma fa assorbire dalla linea una
corrente abbastanza elevata da determinare la condizione di sgancio, riconosciuta dalla centrale telefonica che
sospende l’alternata. A questo punto il
microcontrollore è pronto per accettare
i comandi secondo le stesse modalità
viste in precedenza. Va notato che il
numero di squilli viene contato considerando non i passaggi 0/1 logico sul
piedino 4 dell’U1, bensì le pause maggiori di 100 millisecondi nelle transizioni del segnale; ciò perché in chiamata l’alternata determina impulsi alla
frequenza di circa 25 Hz, spaziati al
massimo di qualche decina di millisecondi, e considerando solo le transizioni si confonderebbero gli squilli. Tra
gli impulsi di uno squillo e quelli del
successivo c’è in media una pausa di 4
secondi, ed è questa che viene considerata. Dopo l’impegno della linea è posElettronica In - settembre ‘97
sibile accedere ai comandi con il solito
codice; per uscire si batte #, allorché il
piedino 24 del microcontrollore torna a
riposo (zero logico) e il transistor T3 si
apre scollegando così la linea: ora la
comunicazione viene sospesa e il
dispositivo è di nuovo pronto ad accettare un’altra chiamata. Vediamo adesso
di si montano i LED, i transistor (attenzione al verso di orientamento) e quindi il ponte a diodi; anche per quest’ultimo va rispettata la polarità indicata
nel piano di cablaggio riportato in queste pagine. E’ poi la volta del regolatore L7805, che va montato nei propri
fori tenendone la parte metallica rivol-
inserire e saldare i relè miniatura
(Taiko-NX) e innestare tutti gli integrati nei rispettivi zoccoli, badando di far
coincidere la tacca di riferimento di
ciascuno con quella del rispettivo zoccolo. Ovviamente il microcontrollore
U3 deve essere stato preventivamente
programmato (reperibile presso la ditta
ta al T4. Per completare l’opera si montano i tre pulsanti da stampato S1, S2 e
S3, quindi i quarzi per il decoder
DTMF U2 e per il microcontrollore,
badando di inserirli ciascuno al posto
giusto: il quarzo da 6 MHz lavora con
il micro, quello da 3,58 MHz con il
decoder DTMF. Infine, si possono
Futura Elettronica, tel. 0331/576139
indicando il codice MF106). Per agevolare le connessioni con l’esterno
della scheda, consigliamo di montare
sullo stampato delle apposite morsettiere a passo 5,08 mm. Occorre ora procurarsi un qualsiasi alimentatore capace di erogare da 12 a 15 volt c.c. ed una
In questo box trovate
la traccia lato rame (in
scala 1:1) appositamente
realizzata per ospitare,
nel minor spazio
possibile, tutti i
componenti implementati
nella nostra chiave
DTMF. Per costruire la
basetta consigliamo di
fotocopiare la traccia su
carta semitrasparente
e di utilizzare
quest’ultima per
impressionare, ricorrendo
ad un bromografo, una
piastra ramata ricoperta
di photoresist.
la parte pratica del progetto partendo
dal circuito stampato che ospita tutti i
componenti: in questa pagina trovate la
traccia lato rame (in scala 1:1) che
dovete seguire per prepararlo. Notate le
ridotte dimensioni consentite dal fatto
che il telecontrollo implementa solo
due integrati per svolgere tutte le funzioni logiche. Inciso e forato lo stampato montate su di esso resistenze e
diodi al silicio, avendo cura di rispettare la polarità di questi ultimi; procedete inserendo gli zoccoli (possibilmente
con i riferimenti disposti come riportato nel piano di cablaggio) e il dip-switch a 4 vie DS1: questo va necessariamente inserito con il dip 1 rivolto ad
R41, ovvero collegato al piedino 10
dello zoccolo del microcontrollore.
Procedendo si inseriscono e si saldano
i condensatori, prestando attenzione
alla polarità di quelli elettrolitici, quinElettronica In - settembre ‘97
LA RESISTENZA DI INGRESSO
In tabella riportiamo il valore della resistenza da collegare in serie al
circuito del fotoaccoppiatore in funzione della tensione di ingresso.
TENSIONE DI INGRESSO
220 Volt
110 Volt
50 Volt
24 Volt
12 Volt
5 Volt
VALORE DI R34-R35
150 Kohm
68 Kohm
33 Kohm
15 Kohm
6,8 Kohm
2,2 Kohm
33
le procedure di comando
L’unità ricevente per telecomando descritta in queste pagine può svolgere una serie di funzioni alle quali si accede
inviando un codice composto da una sequenza di 5 cifre DTMF che deve combaciare con quella memorizzata in
EEPROM. Per eseguire qualunque operazione bisogna quindi inviare la sequenza esatta, allorché la scheda risponde
con 8 beep in sequenza: da tale momento e fino a quando non si preme il tasto # (comando di uscita dalle operazioni)
si può dare qualsiasi comando. I tasti (bitoni DTMF) 1, 2, 3, costituiscono i comandi di attivazione/rilascio dei rispettivi canali, secondo le modalità selezionate con il dip 2 del DS1 (vedi tabella); con 4, 5, 6 è possibile conoscere gli stati
rispettivamente dell’uscita 1, 2, 3, comunicati da note acustiche le quali si presentano: continue in caso di uscita attiva
(relè eccitato); modulate (3 beep) se la rispettiva uscita è disattivata (relè a riposo). Con i tasti (bitoni) 7 e 8 è possibile
richiedere alla chiave lo stato dei due ingressi di telecontrollo, e precisamente: inviando il bitono del tasto 7 la chiave
produce la risposta di stato dell’IN1, e con l’8 comunica invece la condizione dell’IN2; anche stavolta la nota continua
indica che il relativo ingresso è attivo (sotto tensione, ovvero il relativo fotoaccoppiatore è in conduzione) ovvero polarizzato con una tensione sufficiente, mentre 3 beep in sequenza dicono che all’ingresso richiesto manca tensione (ovvero il relativo optoisolatore è interdetto). Il tasto 0 determina invece l’attivazione della procedura di programmazione
dei parametri, cioè la modifica del codice d’accesso, il numero di squilli dopo i quali la chiave, in funzionamento
telefonico, deve rispondere impegnando la linea, e l’opzione di protezione. Dopo essere entrati in programmazione,
confermata dall’emissione di 7 beep, bisogna introdurre le 5 cifre del codice, la cifra (tra 1 e 9) corrispondente al
numero di squilli desiderato, e 1 o 0 a seconda che si voglia proteggere o meno il sottomenu. La fase di programmazione termina all’introduzione della 7ª cifra, allorché il micro emette una serie di beep ed esce sia dalla procedura che dal
modo di comando; quindi per accedere a tutte le varie operazioni bisogna rientrare con il codice d’accesso. Va notato
che impostando la protezione (settima cifra ad 1) non è possibile accedere alla programmazione a distanza, ovvero
dopo aver introdotto il codice d’accesso è possibile compiere le operazioni dei canali e degli ingressi ma lo 0 (programmazione) viene ignorato. Per poter entrare di nuovo in programmazione occorre chiudere un istante S4,
azzerando i parametri, che vanno perciò reintrodotti tutti (codice, numero squilli, protezione).
corrente di almeno 300 mA; l’alimentazione va applicata ai punti marcati +
e - V, badando di rispettare la polarità
segnata. Niente paura comunque, perché anche invertendo i fili il circuito
non si danneggia grazie alla presenza
di un diodo posizionato sull’alimentazione positiva. Per l’uso con la linea
telefonica bisogna connettere i punti
“TEL” della basetta ai due fili della
linea, realizzando il collegamento sulla
presa o sui morsetti di arrivo del doppino Telecom, magari senza passare da
un contatto derivato; in tal caso i morsetti “IN” e “OUT BF” vanno lasciati
scollegati. Per l’uso con apparati RTX
34
radio, il morsetto “OUT BF” della
scheda va collegato all’ingresso audio
(microfono) e “IN BF” va connesso
all’uscita per altoparlante esterno; i
contatti C ed NC del relè RL4 vanno
invece ad attivare il PTT dell’apparato
collegato alla scheda. Per inviare i
comandi alla scheda dovremo utilizzare un altro apparato radio che dovrà
disporre di un tastierino in grado di
generare i bitoni DTMF. Qualora la
radio utilizzata ne sia sprovvista,
dovremo procurarci un piccolo combinatore multifrequenza, per intenderci
uno dei classici telecomandi delle
segreterie telefoniche. Occorre ora ese-
guire qualche prova per regolare il
livello dei toni della scheda, agendo sul
trimmer R19 che inizialmente suggeriamo di tenere con il cursore a metà
corsa.
Analogamente, per l’uso telefonico i
comandi potranno essere dati agevolmente dalla tastiera di un apparecchio
operante in multifrequenza (nel Sirio
Sip o Telecom spostare il deviatore
DC/MF in posizione MF); disponendo
di un telefono che può fare i numeri
solo ad impulsi o chiamando da un
cabina, conviene utilizzare il solito
combinatore DTMF per le segreterie
telefoniche.
Elettronica In - settembre ‘97
IN CASA
TEMPORIZZATORE
LUCI AUTOMATICO
Permette di comandare l’accensione di una o più lampade in modo del
tutto automatico, impiegando un sensore ad infrarossi passivi che rileva lo
spostamento di persone o veicoli: una volta accese le luci si spengono
trascorso un certo tempo impostabile liberamente tra
circa 10 secondi e 3/4 minuti.
di Francesco Doni
I
temporizzatori per l’illuminazione sono praticamente indispensabili in tutti i locali e negli ambienti,
anche esterni, che devono essere illuminati elettricamente ad una certa ora, o semplicemente quando passano persone o automezzi. Nelle abitazioni e comunque all’interno degli edifici, si accendono le
luci di scale, androni e corridoi solitamente
con interruttori che comandano dei timer
opportunamente dimensionati. In pratica,
gli interruttori
di comando
delle luci
non
le
aliment a n o
direttamente,
come in un
circuito semplice, ma vanno
ad innescare dispositivi a tempo che le tengono accese quanto basta, ad esempio per salire le
scale ed aprire la porta di casa o dell’ufficio, per
percorrere un corridoio, ecc. Il classico esempio è
quello che viene chiamato temporizzatore per luci
delle scale, un dispositivo impiegato proprio per controllare l’illuminazione delle scale negli edifici e che
solitamente si comanda con semplici pulsanti da incasso. Una variante di tale circuito è il timer automatico,
Elettronica In - settembre ‘97
cioè ancora un apparecchio che comanda l’accensione
delle lampade lasciandole spegnere trascorso un certo
tempo, però privo dei pulsanti o di altri dispositivi di
comando manuale; questa volta il comando proviene da
sensori che rilevano le condizioni o comunque la
necessità di illuminare la zona interessata.
In queste pagine proponiamo esattamente un dispositivo del genere,
ovvero un comando automatico per
accendere a tempo determinato le
luci di scale, corridoi, giardini, cortili, ecc. Si
tratta in
pratica di
un interruttore
temporizzato
che viene
attivato da
un sensore
ad
infrarossi passivi (P.I.R.) standard per antifurto, quando lo stesso rileva lo spostamento
di una persona o di un oggetto di dimensioni
consistenti quale un’automobile, una moto, ed altro
veicolo. Installato adeguatamente il dispositivo può
provvedere all’illuminazione di ogni tipo di ambiente
senza far rimpiangere il tradizionale timer, anzi... Nel
37
schema elettrico
caso di una scala, quando una persona
si avvicina all’ingresso viene rilevata
dal sensore P.I.R. che quindi comanda
l’accensione delle luci; analogamente,
nel giardino di una villa o nel cortile di
un condominio il dispositivo può rilevare l’avvicinamento di persone o di automobili al cancello, provvedendo a
comandare il timer in modo da accendere le luci che illuminano il percorso
ai parcheggi o ai garages. E poi ci sono
tanti altri esempi che possono rendere
chiaro l’uso e l’utilità del circuito, ma
non ci prolunghiamo, perché siamo
certi che avete già capito bene quali
vantaggi offre il nostro automatismo
rispetto al tradizionale temporizzatore a
pulsante. Senza perdere altro tempo
passiamo quindi a scoprire come è fatto
il dispositivo, analizzandone lo schema
elettrico ed il relativo funzionamento.
SCHEMA
ELETTRICO
Il circuito è abbastanza semplice,
essendo in sostanza un multivibratore
monostabile completo di alimentatore
da rete e di un relè di uscita: la parte che
provvede all’alimentazione è composta
dal trasformatore TF1, che partendo
dalla tensione di rete (applicata al suo
primario) ricava 15 volt disponibili ai
capi del suo secondario ed applicati al
ponte a diodo PT1 per essere raddrizzati; tra i terminali + e - del ponte preleviamo impulsi a 100 Hz che caricano il
C1 determinando circa 20 volt continui,
ridotti poi a 12V dal regolatore di tensione integrato U1, un comune 7812.
Con i 12 volt viene alimentata la logica
e la parte rimanente del circuito. Ai
punti +/- 12V e N.C. si collega il sensore ad infrarossi passivi che provvede a
rilevare il passaggio delle persone. Dai
in pratica
COMPONENTI
R1: 22 Kohm
R2: 1 Mohm
R3: 1 Mohm trimmer
miniatura
R4: 47 Kohm
R5: 12 Kohm
C1: 470 µF 25VL
elettrolitico
C2: 100 nF multistrato
C3: 470 µF 25VL
elettrolitico
C4: 10 nF ceramico
C5: 100 nF multistrato
C6: 220 µF 25VL
elettrolitico
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C7: 100 nF multistrato
C8: 10 nF 100Vl
poliestere
D1: 1N4148
D2: 1N4002
U1: L7812
U2: CD4093
T1: BC547B trans. NPN
PT1: Ponte diodi 1A
RL1: Relè 12Vl
1 scambio 5 A
TF1: Trasformatore
TF2VA
Varie:
- zoccolo 7+7 pin;
- stampato cod. H042.
Elettronica In - settembre ‘97
l’installazione
Il nostro circuito può essere installato come la gran parte degli apparecchi per impianti a 220V: lo stampato può essere
montato in una cassetta per interruttori e prese ad incasso (Vimar, Magic BTicino, ecc.) o in una per derivazioni,
purché di dimensioni adeguate. Durante la realizzazione dell’impianto bisogna avere cura di far arrivare i due fili
sottoposti ai 220 volt alla cassetta, in modo da connetterli (dopo aver staccato l’interruttore generale della linea!!!) ai
punti “RETE” dello stampato; dalla stessa cassetta potranno partire i fili verso le lampade, che andranno collegati ai
punti di uscita del circuito chiudendo il ponticello JP1 e prelevando la tensione dai contatti A e C, oppure facendo passare un filo della rete o della linea delle lampade dal punto B e prelevando l’altro contatto dal punto C (scambio del
relè). Il primo caso è consigliabile per lampade funzionanti direttamente a 220V, mentre se si utilizzano lampadine a
tensione diversa (magari a 12V o a 48V) è indispensabile usare lo scambio tra i punti B e C senza realizzare JP1; in tal
caso i due cavi di alimentazione delle lampade entreranno nella cassetta ed uno verrà interrotto per essere collegato
con un capo al morsetto B e con l’altro al C. Quanto al sensore ad infrarossi potete posizionarlo a piacere, anche
distante dallo stampato: in tal caso dovrete prevedere un cavetto a 4 poli che connetterà i punti di alimentazione e del
contatto dello stampato a quelli del sensore, che potrà essere collocato magari davanti ad un cancello, al portone,
all’ingresso di un atrio oppure ai piedi di una scala. Per la distanza non ci sono grossi problemi: il cavo
potrà essere lungo anche più di 10 metri; anche se il cavo non sarà schermato difficilmente i vari disturbi (anche
quello della rete a 50 Hz) potranno influenzare il circuito.
punti + e - si preleva la tensione continua per far funzionare il sensore (12 V
c.c., massimo 100 mA), mentre ai morsetti N.C. si collega il contatto del relè
(normalmente chiuso) del sensore; in
questo modo, quando quest’ultimo rileva un movimento di persone o cose,
apre i contatti del relè interno determinando il livello logico alto ai capi del
condensatore C4 della scheda. Nel normale funzionamento, la NAND U2a
trova il piedino 5 a zero logico (a ciò
provvede il contatto N.C.), esaurito il
transitorio d’accensione, C5 è carico
per effetto del livello logico alto dato
dall’uscita della U2c, giacché il monostabile è inizialmente a riposo. Quando
si attiva il sensore P.I.R. abbiamo
entrambi gli ingressi della U2a con l’1
logico, perciò il piedino 4 commuta dal
livello alto a zero logico, eccitando l’ingresso del monostabile formato appunto da U2b e U2c: lo zero al piedino 8
forza a livello alto l’uscita della U2b, e
quindi gli ingressi della U2c, poiché il
condensatore C6 si suppone scarico (e
lo è quando il monostabile è a riposo);
il piedino 11 dell’U2 commuta assumendo il livello logico basso e portandolo contemporaneamente al 9, al 2 e al
3. Adesso possiamo notare tre particolari: innanzitutto che l’uscita della U2b
si mantiene a livello alto anche se il piedino 8 torna ad assumere l’1 logico, ad
esempio perché il sensore non rileva
più nulla e chiude il proprio contatto a
massa; U2b rimane bloccata fino a che
C6 non si carica quanto basta per riportare i piedini 12 e 13 a zero logico,
allorché il monostabile si ripristina e
l’uscita della U2c torna ad assumere l’1
logico. Per tutto il tempo che rimane a
zero l’ingresso della U2d, troviamo in
uscita un livello alto che determina
l’entrata in conduzione del transistor
Sopra, il nostro prototipo al termine del montaggio.
A destra, la traccia rame della basetta in dimensioni reali.
Elettronica In - settembre ‘97
39
quale sensore utilizzare
In commercio esistono svariati tipi di sensori ad infrarossi passivi (P.I.R.) che si distinguono tra loro per dimensioni, prestazioni e prezzo. Tra i vari modelli vi segnaliamo
quello distribuito dalla Futura Elettronica di
Rescaldina (tel. 0331/576139) che è caratterizzato da un buon rapporto
prezzo/prestazioni e che è stato utilizzato per realizzare il nostro prototipo.
Vediamo nei dettagli le caratteristiche di questo sensore identificato con
il codice FR79: portata massima di
14 metri con angolo di copertura
massimo di 180°; doppio elemento
PIR per ottenere un elevato grado di
sicurezza ed un’altissima immunità ai
falsi allarmi; realizzato interamente con
componenti SMD; approvato dai controlli di
qualità UL in relazione ai disturbi RFI e EMS;
dotato di compensazione automatica delle variazioni di
temperatura; tensione di alimentazione compresa tra 9 e
16 volt; assorbimento massimo 20 mA; completo di quat-
T1, il quale alimenta il relè RL1 che
chiude il proprio scambio mettendo in
cortocircuito i punti A e B. Terza ed
ultima cosa da notare è il funzionamento della U2a che serve per garantire il
ripristino del monostabile anche se il
sensore P.I.R. continua a rilevare uno
spostamento e tiene chiuso il proprio
contatto quando si esaurisce il tempo
del monostabile stesso. Il tutto si comprende considerando che una volta
caricatosi C6 quanto basta a portare a
zero logico i piedini 12 e 13 della U2c,
il piedino 9 della U2b si riporta a 1
logico e il monostabile si blocca, tornando a riposo; tuttavia per poter essere pronto ad azionarsi un’altra volta il
condensatore deve scaricarsi completamente. Se allo scadere del tempo il piedino 8 della U2b si trova ancora a zero
logico il 10 non può assumere il livello
basso, quindi C6 non può essere scaricato. Inserendo U2a l’inconveniente si
supera perché qualche istante dopo l’azionamento, il monostabile R2 scarica
C5 e il piedino 4 assume l’1 logico forzando a livello alto anche l’8; quando
scade il tempo e il piedino 11 dell’U2c
si riporta ad 1 logico, passa un certo
tempo prima che C5 si ricarichi (sempre tramite R2) fino a portare il pin 6
della U2a al livello alto: perciò anche
se il sensore ha il contatto chiuso il
40
tro lenti intercambiabili per adattare il sensore ad ogni esigenza di copertura volumetrica (20°, 110° o 180°) con
altezze di montaggio variabili tra 1 e 2,5 metri; consente il
montaggio a centro parete, agli angoli e al soffitto; relè di allarme normalmente chiuso con
portata dei contatti di 0,5 ampère; sensibilità regolabile tra 5 e 14 metri con lente
standard; portata massima di 21 metri
con lente “long distance” a 20°; temperatura di funzionamento compresa
tra 0 e 40°C. Tra le altre caratteristiche di questo sensore P.I.R. occorre
ricordare l’alta immunità ai disturbi,
ovvero ai segnali con un inferiore livello di energia come, ad esempio, quelli
generati da piccoli animali (insetti e simili),
dai condizionatori, dai caloriferi, dalla luce,
eccetera. Quest’ultima caratteristica rende il sensore FR79 particolarmente adatto ad essere utilizzato in
impianti antifurto professionali e in tutte le applicazioni
che richiedono una alta affidabilità di funzionamento.
monostabile può ripristinarsi perché il
piedino 4 della U2a rimane per un po’
di tempo a livello alto, permettendo
all’uscita della U2b di assumere lo zero
logico e far scaricare C6 tramite il
diodo D1. Questo è in breve il funzionamento del temporizzatore automatico. Prima di lasciare la spiegazione del
circuito rammentiamo che il tempo di
eccitazione del relè, dopo ogni intervento del rilevatore P.I.R., è regolabile
tra circa 10 e 210 secondi (3 minuti e
mezzo) tramite il trimmer R3. Notate
anche che lo scambio del relè è collegato ai punti B e C che si chiudono
PER IL MATERIALE
Tutti i componenti utilizzati in questo progetto sono
facilmente reperibili. Il
sensore ad infrarossi passivi (cod. FR79) è disponibile a 54.000 lire e può
essere richiesto a: Futura
Elettronica, V.le Kennedy
96, 20027 Rescaldina (MI),
tel. 0331-576139, fax 0331578200.
quando si eccita: abbiamo quindi a
disposizione un interruttore singolo
adatto per comandare circuiti di illuminazione funzionanti a qualsiasi tensione purché non superiore a 250 Vac.
Chiudendo il ponticello JP1 è possibile
pilotare la linea di alimentazione delle
lampade (se funzionano a 220V) direttamente dal temporizzatore, ovvero dai
punti A e C; il B va lasciato scollegato.
REALIZZAZIONE
PRATICA
Dopo aver visto come funziona il temporizzatore è giusto parlare adesso di
come lo si realizza e lo si mette in funzione. Bisogna innanzitutto preparare il
circuito stampato del quale trovate in
queste pagine la traccia del lato rame
illustrata a grandezza naturale: seguitela fedelmente indifferentemente dal
metodo di preparazione (fotoincisione
o tracciatura a mano) che userete.
Inciso e forato lo stampato montate su
di esso dapprima le resistenze e i diodi
(attenzione alla polarità di questi ultimi) quindi lo zoccolo per l’unico integrato (il CMOS che contiene le 4
NAND) ed il trimmer R3; successivamente inserite e saldate i condensatori,
dando la precedenza a quelli non polarizzati e prestando attenzione agli eletElettronica In - settembre ‘97
trolitici. Procedete con il transistor il
ponte a diodi ed il regolatore di tensione L7805, che vanno disposti come si
vede nel piano di cablaggio, quindi è la
volta del relè RL1: quest’ultimo deve
essere un singolo scambio con bobina a
12 volt. Per l’alimentazione occorre un
piccolo trasformatore da circuito stampato con primario a 220V/50Hz e
secondario da 12÷15 volt capace di
erogare almeno 100 mA. Terminato il
montaggio dei componenti, consigliamo di inserire e saldare delle morsettiere a passo 5 mm per circuito stampato
in corrispondenza dei contatti per il
sensore P.I.R. e per la rete, nonché
quelli per la linea di alimentazione
delle lampade. Inserite ora il CD4093
nel rispettivo zoccolo, avendo cura di
posizionarlo come illustrato nel disegno di montaggio visibile in queste
pagine.
Quanto al sensore ad infrarossi passivi
ricordiamo che ne occorre uno del tipo
adatto per gli impianti antifurto, quindi
un P.I.R. con uscita a contatto normalmente chiuso a relè (va bene anche uno
con uscita a transistor NPN riferita a
massa) ed alimentazione a 12 volt; per
l’installazione, i contatti di alimentazione vanno collegati ai punti + e - 12V
dello stampato, avendo cura di rispettare la polarità indicata. Il contatto del
sensore va collegato con due fili ai
punti N.C. della basetta senza rispettare alcuna polarità. Se si dispone di un
sensore con uscita a transistor normalmente a zero logico, che in allarme
assume il livello alto, è possibile ugualmente adattarlo: basta collegare al
punto di uscita del sensore il contatto
del morsetto N.C. che è collegato al
piedino 5 dell’integrato U2; la massa
farà da collegamento comune, almeno
se l’uscita del sensore sarà riferita a
massa; diversamente, collegate la
massa con un filo al morsetto N.C.
lasciato libero.
IL COLLAUDO
Finiti i collegamenti, per provare il
dispositivo basta alimentarlo con la
tensione di rete e collegare un carico ai
contatti di uscita: allo scopo prendete
un cordone di alimentazione terminante con una spina da rete e collegatene i
capi ai morsetti marcati “RETE”, quin-
di collegate un portalampada dotato di
lampadina a 220V ai contatti A e C, e
realizzate il ponticello JP1 usando uno
spezzone di filo di rame del diametro di
0,8 mm, oppure un avanzo di terminale
tagliato in fase di montaggio dai componenti. Dopo avere appoggiato lo
stampato su un piano isolante, verificate l’esattezza dei collegamenti, innestate la spina in una presa di rete e attendete qualche secondo senza muovervi
davanti al sensore P.I.R.: il relè deve
restare a riposo e la lampada deve rimanere spenta. Tuttavia è probabile che
nella fase di accensione il sensore
generi un impulso che chiuda il contatto; in questo caso, ruotate il cursore del
trimmer tutto verso R4 in modo da
impostare il tempo minore per il monostabile, cosicché il relè starà eccitato
soltanto per pochi secondi. Con il circuito a riposo provate a passare dinanzi al sensore e verificate che il relè scatti, facendo illuminare la lampadina collegata ai punti A e C.
Se tutto va come descritto il dispositivo
funziona bene: staccate la spina dalla
presa e pensate pure a come metterlo in
opera.
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Elettronica In - settembre ‘97
41
CORSO PER MICRO PIC
Corso di programmazione
per microcontrollori PIC
Impariamo a programmare con la famiglia di microcontrollori PIC della
Microchip, caratterizzata da una grande flessibilità d’uso e da un’estrema
semplicità di impiego grazie alla disponibilità di uno Starter Kit a basso
costo, di un ambiente di sviluppo software evoluto e di una vasta e completa
libreria di programmi collaudati e pronti all’uso. Seconda puntata.
di Roberto Nogarotto
N
ella prima puntata del Corso (fascicolo n. 21)
abbiamo analizzato sommariamente l’architettura dei microcontrollori PIC, illustrando anche le
differenze esistenti tra le varie famiglie che come
sappiamo sono la 16C5X, la 16CXX (62X, 6X, 7X,
84) e la 17CXX. In questa puntata, cerchiamo di
descrivere più a fondo la struttura interna dei micro
della Microchip indirizzandoci verso uno dei
modelli più diffusi, ovvero verso il PIC16C84. Il
perché di questa scelta è presto detto: il chip citato
dispone di una memoria programma, cioè quella
parte di memoria dove viene “scaricato” il proElettronica In - settembre ‘97
gramma che il micro dovrà eseguire, di tipo
EEPROM. Quest’ultima sigla identifica un tipo di
memoria non volatile caratterizzata dal fatto di
poter essere cancellata elettricamente e non, ad
esempio, tramite esposizione ai raggi UVC come
per la memoria EPROM. Tutto ciò vuol dire che il
dispositivo che utilizzeremo come riferimento in
questa e nelle prossime puntate del Corso può essere programmato e riprogrammato a piacere in tempi
brevissimi: la memoria che contiene il programma
non va infatti cancellata prima di procedere ad una
nuova programmazione. Inoltre, nelle prossime
43
Il PIC 16C84
Abbiamo già accennato al fatto che questo dispositivo
appartiene alla fascia di medie prestazioni dei PIC. Esso
dispone infatti di una memoria di programma (cioè la
memoria dove risiedono le istruzioni da eseguire) pari a
1 K parole, dove ciascuna parola è costituita non da un
byte, cioè 8 bit, ma da 14 bit; ha uno spazio di memoria
dati RAM di 36 byte ed uno spazio di memoria dati
EEPROM (che cioè viene mantenuta anche a dispositivo
non alimentato) pari a 64 byte. Non bisogna confondere
questa area di memoria EEPROM, che può essere utilizzata dal programma per memorizzare dei dati, dalla
memoria di programma, anch’essa di tipo EEPROM;
quest’ultima, infatti, può essere programmata solo attraverso un apposito programmatore. Il PIC16C84 presenta 13 linee con le quali comunicare col mondo esterno,
organizzate in una porta A (5 linee) ed una porta B (8
linee); queste 13 linee possono essere programmate
indipendentemente come ingressi o come uscite, ed
alcune di queste linee possono essere utilizzate per svolgere funzioni particolari. Questo micro dispone inoltre
di un timer integrato che analizzeremo dettagliatamente
più avanti.
LA MAPPA DI MEMORIA
DEL PIC16C84
Questo microcontrollore dispone di un registro Program
Counter, per intenderci quello a cui spetta il compito di
indirizzare la memoria, caratterizzato da 13 bit; questo
vuol dire che possono essere indirizzate fino a 2 alla tredici (8192) locazioni di memoria di programma.
Tuttavia, di queste locazioni indirizzabili, vengono utilizzate solo quelle il cui indirizzo è compreso tra il
numero esadecimale 0000 e il numero 03FF, per complessivamente 1 K di memoria. Il Program counter è
organizzato in due byte: PCL (Program Counter Low) e
44
Gestione di una subroutine
mediante le istruzioni
CALL e RET.
PCH (Program Counter High); PCL è un registro che
può essere scritto e letto direttamente, mentre PCH può
essere scritto solo attraverso il registro PCLATH. Il PIC
16C84 dispone di un’area di stack pari a 8 parole da 13
bit. L’area di stack è una particolare zona di memoria
dove vengono memorizzati gli indirizzi di ritorno quando viene effettuata una istruzione di CALL, cioè quando
il programma lascia il suo normale flusso di esecuzione
per andare ad eseguire una subroutine localizzata in una
differente zona di programma.
LA MEMORIA DATI
La memoria dati è quella parte di memoria dove vengono memorizzati temporaneamente dei dati; si tratta quindi una memoria di tipo RAM che mantiene i dati finché
permane la tensione di alimentazione e perde i dati (cancellazione) quando al micro viene tolta alimentazione.
Una parte di questa memoria è riservata ad alcuni registri di uso speciale, che spiegheremo dettagliatamente
più avanti, mentre altre locazioni vengono lasciate libere per i dati veri e propri. La memoria RAM, che viene
spesso denominata memoria dei file registri, è organizzata come un blocco di 128 locazioni di memoria da 8
bit (le locazioni vanno quindi da 00h a 7Fh); questo
blocco è “doppio”, nel senso che esistono due pagine, la
pagina 0 e la pagina 1, ciascuna costituita appunto dalle
128 locazioni. Per accedere all’una o all’altra pagina
occorre agire su alcuni bit di un registro particolare,
denominato STATUS REGISTER; è anche possibile
indirizzare direttamente le 128 locazioni per ogni pagina tenendo però presente che in realtà soltanto 48 di queste locazioni sono realmente implementate nel micro;
concludendo, è possibile accedere solo alle locazioni
che vanno da 00h a 2Fh (la notazione h indica che il
numero è espresso in esadecimale). Di queste 48 locazioni, le prime 12, cioè quelle con indirizzi che vanno da
00h a 0Bh sono occupate da registri dedicati, mentre le
36 locazioni da 0Ch a 2Fh sono registri di uso generale
liberamente utilizzabili per i dati. La seconda pagina
contiene nelle prime 12 locazioni (che quindi vanno da
80h a 8Bh) dei registri dedicati, mentre le successive
locazioni, quelle con indirizzo da 8Ch a AFh, corrispondono in pratica con le corrispondenti contenute nella
pagina 0. Tutto questo viene chiarito dallo schema riportato nella pagina a lato. Vediamo ora a grandi linee il
Elettronica In - settembre ‘97
CORSO PER MICRO PIC
puntate del Corso verrà presentato lo schema di un semplice programmatore, da collegare ad un Personal
Computer, appositamente realizzato per il PIC16C84.
Una volta in possesso di questo programmatore, diventerà molto semplice e veloce scrivere un programma,
assemblarlo e quindi scaricarlo nella memoria del micro
per poi utilizzarlo “sul campo” onde testare e verificare
il corretto funzionamento del programma realizzato
poco prima. Se occorrerà apportare qualche modifica, si
potrà riprogrammare il micro in pochi secondi, che sarà
quindi subito pronto per un nuovo test. Il PIC16C84
appartiene alla famiglia di micro PIC caratterizzata da
prestazioni “intermedie”, e tutto ciò che verrà illustrato
nel Corso, varrà anche per tutti gli altri componenti della
famiglia PIC16CXX. Una volta imparati i concetti fondamentali della struttura dei PIC e del loro linguaggio di
programmazione, sempre utilizzando come riferimento
il PIC16C84, passeremo ad esaminare in dettaglio anche
gli altri microcontrollori e periferiche prodotti dalla
Microchip.
CORSO PER MICRO PIC
significato dei registri dedicati, riservandoci di descriverli in dettaglio più avanti quando parleremo delle varie
periferiche integrate nel micro:
- FSR è il File Select Register e serve per selezionare e
accedere al file registri;
- PCL, come abbiamo già visto, costituisce la parte
bassa del Program Counter;
- PORTA e PORTB costituiscono le due porte del
micro: se le porte sono configurate come uscite, scrivendo un bit su questi due registri lo si ritrova in uscita alla
porta corrispondente; se le porte sono configurate come
ingressi, leggendo questi registri si acquisisce lo stato
logico disponibile sul piedino di I/O corrispondente;
- STATUS è un registro (contenente alcuni bit adatti alla
sola lettura e altri che possono essere sia letti che scritti)
che consente di controllare alcune modalità di funzionamento del micro, fra le quali l'indirizzamento della pagina nel File Registri, l’indicazione del riporto nelle operazioni matematiche e così via;
- TRISA e TRISB sono i registri di configurazione delle
porte A e B, e vengono utilizzati per determinare quali
bit delle relative porte devono funzionare come uscite e
quali come ingressi; un “1” configura il corrispondente
bit di PORTA o di PORTB come ingresso, mentre uno
“0” lo configura come uscita;
PIC16C84: mappa della
memoria dati di tipo RAM
- EEDATA, EEADR, EECON1 e EECON2 sono i
registri che permettono di lavorare con la memoria
EEPROM del micro;
- TMR0 e OPTION sono due registri che controllano il
funzionamento del timer integrato;
- PCLATH serve per gestire il Program Counter;
- INTCON è il registro di controllo degli interrupt, termine con cui indichiamo un evento esterno (ad esempio,
il passaggio su un piedino di ingresso da livello logico
alto a basso o viceversa) od interno (ad esempio, la fine
conteggio del timer integrato) che costringe il microcontrollore ad abbandonare l’esecuzione del normale programma per processare altre istruzioni posizionate in
una diversa area della memoria programma.
Ora che abbiamo compreso a grandi linee il significato
dei vari registri, dobbiamo imparare in quale modo,
compilando un programma, è possibile andare a scrivere o leggere il contenuto degli stessi. Il nostro micro,
prevede due differenti modalità, che prendono il nome di
indirizzamento diretto ed indirizzamento indiretto. Nella
prima modalità, l’indirizzo vero e proprio del registro
viene ottenuto dalla concatenazione di 7 bit che vengono forniti dall’istruzione che si sta eseguendo, e da due
bit coincidenti con i bit RP0 ed RP1 del registro di stato;
in pratica, i 7 bit individuano un indirizzo fra 0 e 127,
mentre le combinazioni dei due bit selezionano una delle
quattro possibili pagine (ricordiamo che comunque nel
PIC 16C84 sono implementate solo due di queste quattro pagine). Ad esempio, l’istruzione MOVWF, che
serve per copiare il contenuto del registro W (che è un
registro di lavoro utilizzato nelle operazioni matematiche e di trasferimento dati) in un registro generico, indicato con f, è così costruita:
00 0000 1FFF FFFF
L’istruzione è formata dunque da 14 bit, come abbiamo
già visto, di cui i primi 7 (00 0000 1) costituiscono il
codice operativo vero e proprio dell’istruzione, mentre i
restanti 7 bit vengono sostituiti dall’indirizzo del registro effettivo. Per completare la spiegazione con una
Elettronica In - settembre ‘97
45
MOVWF PORTA
goto
esso provvederà a trasformarla nella seguente stringa di
numeri binari:
00 0000 1000 0101
Anche in questo caso, gli ultimi 7 bit danno come indirizzo il numero 5, che è appunto l’indirizzo del registro
PORTA. L’altra modalità di indirizzamento prevede
invece l’utilizzo del registro INDF, che ha indirizzo 00h
nel file register (e che in realtà non è propriamente un
registro fisico), in unione col registro FSR. In pratica, la
locazione su cui viene eseguita una operazione viene
identificata da sette degli otto bit del registro FSR, l’ottavo bit, in unione al bit dato da IRP del registro di stato,
determina l’indirizzo della pagina. Vediamo con un
esempio, con una sequenza di istruzioni assembler, di
;registro FSR è uguale a 1, salta
;la prossima istruzione,
;altrimenti esegui la prossima
;istruzione
NEXT ;Torna a NEXT
Il programma riportato, azzera tutti i registri a partire
dalla locazione 20h fino alla locazione 2Fh; l’istruzione:
“clrf INDF” provvede infatti a cancellare il registro indirizzo da FSR. INDF viene poi utilizzato come un normale registro che viene per così dire sostituito dal registro indirizzato da FSR.
IL REGISTRO STATUS
Abbiamo più volte parlato del registro STATUS, localizzato all’indirizzo 03h, e composto da 8 bit ognuno dei
quali con un preciso significato ed una propria sigla
identificativa. I bit contenuti in STATUS sono denominati C, DC, Z, PD, RP0, RP1 e IRP; analizziamoli singolarmente.
Direct Addressing e Indirect Addressing:
i due metodi di indirizzamento della memoria disponibili nei microcontrollori PIC.
capire come ciò funziona:
movlw 0020 ;Carica nel registro di lavoro W,
;il numero 20
movf FSR ;Carica nel registro FSR il
;contenuto di W, cioè appunto 20
NEXT clrf INDF ;Azzera il registro INDF questa
;operazione azzera il registro
;puntato da FSR, cioè il registro
;di locazione 20
incf FSR ;Incrementa FSR, che quindi
;passa da 20 a 21
btfss FSR,4 ;Se il bit di posizione 4 del
46
- Bit di CARRY: con le istruzioni di addizione e sottrazione questo bit viene settato se l’operazione dà luogo
ad un riporto. Durante le operazioni di rotazione di un
registro, questo bit viene invece caricato con il valore del
bit più alto o più basso del registro.
- Bit di DIGIT CARRY: questo bit viene settato quando una istruzione di somma o di sottrazione dà un riporto sul quarto bit; questo bit viene utilizzato principalmente nelle conversioni da binario a BCD.
- Bit di ZERO: questo bit viene posto a 1 logico se il
risultato di una operazione matematica è uguale a zero.
Elettronica In - settembre ‘97
CORSO PER MICRO PIC
istruzione reale supponendo di inviare all’assemblatore
la seguente istruzione:
CORSO PER MICRO PIC
- Bit di POWER DOWN: quando il microcontrollore
viene posto nella condizione di SLEEP dalla relativa
istruzione, questo bit viene posto a zero. La condizione
di sleep corrisponde ad uno stato in cui il clock viene
spento e quindi il processore consuma una quantità
minima di corrente; viene posto ad 1 nella condizione
contraria.
microcontrollore PIC16C84 e le varie istruzioni che si
possono eseguire, diamo uno sguardo ad alcune caratteristiche fondamentali per comprendere a fondo il suo
funzionamento.
- Bit di TIME OUT: questo bit viene posto a 0 quando
il Watch dog dà appunto un time out; il WDT (Watch dog
timer) è un contatore che viene utilizzato come sistema
di sicurezza. Di esso parleremo diffusamente in seguito.
Il reset è una particolare condizione che costringe il
micro a ricominciare il programma da capo, ovvero ad
eseguire l’istruzione contenuta solitamente nella prima
locazione della memoria programma; questa operazione
si ottiene caricando nel Program Counter il numero
0000h. Vediamo in quali casi il micro è costretto ad eseguire l’istruzione iniziale, ovvero a gestire un reset:
- Bit RP0 e RP1: sono i due bit che selezionano una
delle quattro pagine del file registri.
- Bit IRP: è il bit che viene utilizzato per l'indirizzamento indiretto.
Prima di passare a descrivere in dettaglio il funzionamento delle varie periferiche disponibili all’interno del
FUNZIONI RELATIVE
AL RESET
- POR = Power On Reset: è la situazione in cui si viene
a trovare il micro quando gli viene data alimentazione;
viene generato automaticamente un impulso di POR
quando il micro rileva una tensione di alimentazione
compresa tra 1,2 e 1,8 volt.
Sigle e significato di ogni bit appartenente al registro di stato (Status Register) che viene controllato
direttamente dall’unità aritmetico logica (ALU) del microcontrollore.
Elettronica In - settembre ‘97
47
serve per l’appunto ad azzerare il contatore del Watch
dog.
- WATCH DOG: il watch dog è un contatore che ha proprio la funzione, se non ricaricato nei tempi stabiliti, di
resettare il micro in modo da evitare che rimanga, ad
esempio, indefinitamente in un loop di istruzioni non
previsto. Vediamo di analizzarne meglio il funzionamento.
Abbiamo più volte accennato a questa modalità operativa del micro, vediamo ora in pratica di cosa si tratta,
rammentando che nel modo di funzionamento SLEEP, il
dispositivo è caratterizzato da un assorbimento tipico di
corrente che può variare da 2 mA a solamente 20÷30 µA.
Il micro viene posto in modalità sleep dalla corrispondente istruzione SLEEP e quando ciò avviene vengono
effettuate automaticamente anche le seguenti operazioni:
IL WATCH DOG
Il Watch dog è costituito da un oscillatore interno al
micro che non necessita per il proprio funzionamento di
alcun componente esterno; questo oscillatore continua la
propria funzione anche se il chip viene posto in modalità
sleep (in questa modalità di funzionamento viene bloccato l’oscillatore che fa funzionare il micro).
Il WDT, sigla che identifica appunto il Watch dog, può
essere attivato o disabilitato permanentemente in fase di
programmazione, ciò significa che non tutte le applicazioni devono necessariamente richiedere l’utilizzo di
questa periferica.
Il ciclo del WDT ha una durata di circa 18 ms, ma possono essere raggiunti anche valori dell’ordine dei 2÷3
secondi, programmando opportunamente un prescaler
che consente di dividere il clock che pilota il contatore
del WDT per un fattore di divisione da 1 fino ad un massimo di 128. Durante il normale funzionamento del
micro, se sopraggiunge un impulso di fine conteggio da
parte del WDT (il registro oscillatore va in overflow)
viene effettuato un reset: il micro ricomincia il proprio
programma dall’inizio.
Se il micro si trovava invece in condizione di SLEEP, un
impulso di fine conteggio del WDT determinerà l’uscita
del micro dalla modalità SLEEP e la normale continuazione del programma. Se il WDT viene utilizzato, nel
normale funzionamento, deve essere azzerato prima che
possa generare il proprio impulso di reset. Questa operazione viene effettuata dall’istruzione CLEARWDT che
LA MODALITA’ SLEEP
- il timer del WDT viene azzerato;
- il bit PD del registro di stato (STATUS) viene azzerato,
- il bit TO dello stesso registro viene azzerato;
- viene spento l’oscillatore principale del micro.
E’ importante ricordare che tutte le porte mantengono
esattamente lo stato che avevano prima che il dispositivo
entrasse in modalità sleep.
Ora viene spontaneo chiedersi: come procedere per
“risvegliare” il PIC dal proprio sonno? Vi sono diversi
eventi che possono determinare l’uscita dalla modalità
sleep. Vediamo quali sono:
- Un reset esterno dal piedino MCLR; questo evento
però, oltre a determinare l’uscita dalla modalità Power
Down, determina anche il reset del micro: il programma
non prosegue dal punto in cui era stato bloccato dall’istruzione sleep, ma ricomincia dall’inizio;
- Un impulso di time out determinato dal WDT;
- Una interruzione (interrupt) esterna determinata dal
piedino RB0/INT o da un cambio sulla porta B (parleremo diffusamente degli interrupt esterni più avanti).
Appuntamento al prossimo numero della rivista in cui
approfondiremo alcuni argomenti relativi alla programmazione dei PIC.
DOVE ACQUISTARE LO STARTER KIT
Lo Starter Kit comprende, oltre al programmatore
vero e proprio, un CD con il software (MPLAB,
MPASM, MPLAB-SIM) e con tutta la documentazione tecnica necessaria (Microchip Databook,
Embedded Control Handbook, Application notes), un
cavo RS-232 per il collegamento al PC, un alimentatore da rete e un campione di microcontrollore PIC.
La confezione completa costa 390.000 lire IVA compresa. Il CD è disponibile anche separatamente al
prezzo di 25.000 lire. Il materiale può essere richiesto
a: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, 20027
Rescaldina (MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200.
48
Elettronica In - settembre ‘97
CORSO PER MICRO PIC
- MCLR: questo piedino del micro deve essere tenuto
normalmente a livello logico alto, se viene portato a
livello basso si provoca l’effetto di resettare il micro e
quindi il programma viene rieseguito da capo.
HI-TECH
TRASPONDER
CON PORTA
SERIALE
di Carlo Vignati
D
a qualche anno i trasponder sono una realtà consolidata nell’ambito dell’identificazione a distanza
di oggetti e persone, e rappresentano oggi il sistema
migliore per realizzare serrature elettroniche, sistemi di
sicurezza, controlli di accesso e tante altre applicazioni
riguardanti l’automazione industriale e l’identificazione di oggetti. Diciamo il sistema migliore perché,
rispetto alle tessere magnetiche e alle chipcard, i trasponder non richiedono il contatto fisico con il dispositivo di lettura e di riconoscimento, e non sfruttano sistemi di trasmissione radio. Infatti, i trasponder funziona-
no secondo il principio della reazione di indotto, ovvero quando si trovano “immersi” nel campo elettromagnetico prodotto dalla bobina del lettore, ricavano una
debole tensione con cui si autoalimentano e generano
un codice personale cortocircuitando ed aprendo i contatti della loro bobina in modo da determinare variazioni di flusso (sia pure lievi) e quindi di corrente nell’oscillatore del dispositivo di lettura. Quest’ultimo rileva
le variazioni di corrente come stati logici, in modo da
avere l’informazione numerica corrispondente al codice memorizzato nel trasponder che si trova nel suo
Il nostro dispositivo è stato appositamente realizzato per
rendere disponibile in un Personal Computer i dati contenuti
nella memoria di una chiave a trasponder. Il circuito
implementa solamentre tre integrati: un micro
ST6 programmato, un driver seriale
RS232, un decoder di trasponder
della Temic.
50
Elettronica In - settembre ‘97
Identificatore per
trasponder passivi Temic
dotato di porta seriale
standard RS232-C:
quando rileva la presenza
di un trasponder ne legge
i dati, ne verifica la
parità, quindi trasmette il
codice acquisito, via
RS232, ad un qualunque
PC che, tramite un
apposito programma, può
visualizzare i dati, elaborarli, ed eventualmente
abilitare serrature e
comandi di vario genere.
campo d’azione. Questa caratteristica rende il trasponder il dispositivo ideale per tutte le applicazioni dove è
impossibile, scomodo o pericoloso avvicinarsi ad un
elemento da identificare, e soprattutto nei casi in cui sia
impossibile provvedere all’alimentazione dell’elemento di identificazione. Ecco quindi che il sistema di identificazione senza contatto fisico (trasponder) trova
impiego nei controlli di accesso a zone riservate e per
varcare i tornelli delle aziende e degli uffici, nelle etichette antifurto applicate ai vestiti in vendita nei grandi
magazzini, nei collari dei capi di bestiame, negli immo-
bilizzatori per autoveicoli, ecc. Nel fascicolo 20 della
nostra rivista ci siamo occupati per la prima volta dei
trasponder spiegandone un po’ tutti gli aspetti, quindi
se volete saperne di più andate a ripescare il relativo
articolo (Serratura elettronica con trasponder) e troverete tutti i dettagli del caso. Adesso vogliamo invece
proporre un nuovo sistema a trasponder, basato sempre
sullo stesso principio di funzionamento, ma realizzato
specificamente per effettuare il controllo da Personal
Computer. Il dispositivo che proponiamo in queste
pagine è in pratica una semplice interfaccia costruita
Avvicinando alla bobina del nostro circuito una chiave a trasponder, il codice in essa
contenuto viene automaticamente letto, verificato, elaborato e inviato alla porta seriale
del PC come illustrato dallo schema a blocchi di questo box.
Elettronica In - settembre ‘97
51
schema elettrico
per leggere, da un PC IBM o compatibile, i dati memorizzati nei trasponder
che vengono rilevati nel raggio d’azione della bobina del lettore.
Il nostro circuito prevede dunque un
driver per porta seriale (standard
RS232-C) con il quale può connettersi
al computer ma anche ad altri dispositivi di controllo; ogni volta che rileva la
presenza di un trasponder ne legge i
codici e li invia sulla porta seriale. Le
applicazioni del nostro sistema sono
tantissime, prima tra tutte quella riguardante il controllo degli accessi del per-
sonale: il lettore rileva il passaggio di
ogni singolo trasponder e ne invia i
codici caratteristici al computer, il
quale provvede a registrarli (magari
annotando il momento del passaggio)
ed eventualmente ad inviare ad un’altra
scheda (connessa alla linea di ricezione
PER IL MATERIALE
Il lettore seriale di trasponder è disponibile in scatola di montaggio al prezzo di 86.000 (cod.
FT192K). Il kit comprende tutti i componenti, il micro programmato, la bobina già avvolta, il
cavo di collegamento al PC, la basetta forata e serigrafata e tutte le minuterie, non sono comprese le chiavi a trasponder. E’ disponibile anche la versione già montata e collaudata (cod.
FT192M) a 102.000 lire. Le chiavi a trasponder sono disponibili in tre versioni: portachiavi
(cod. TAG-1) a 21.000 lire, tessera ISO-CARD (cod. TAG-2) a lire 23.000 e ampolla di vetro
(cod. TAG-3) a 12.000 lire. Il microcontrollore utilizzato nel circuito (cod. MF108) è disponibile separatamente al prezzo di 38.000 lire. Il materiale va richiesto a: Futura Elettronica, V.le
Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel. 0331/576139, fax 0331/578200.
52
Elettronica In - settembre ‘97
speciale
radiocomand i
seriale del nostro circuito) dei dati allo
scopo di, ad esempio, aprire diverse
porte o tornelli a seconda del trasponder che si avvicina. In questa applicazione è quindi possibile controllare un
certo numero di porte facendone aprire,
ad esempio, la metà quando passano
Pin-out e
tabella della
verità dei vari
piedini
dell’integrato
U2270B della
Temic.
Elettronica In - settembre ‘97
determinati trasponder, e l’altra metà
solo con altri trasponder aventi determinati codici. Insomma, si può realizzare non solo l’acquisizione dei dati
(identificazione, giorno, ora, eccetera)
delle persone passate da un certo punto,
ma anche selezionare quali possono
Tutto sui sistemi via radio
utilizzati per il controllo a
distanza di antifurti, cancelli
automatici, impianti di sicurezza. Le tecniche di trasmissione, i sistemi di codifica e le frequenze impiegate
per inviare impulsi di controllo e segnali digitali. Lo
speciale comprende numerose realizzazioni in grado di
soddisfare qualsiasi esigenza
di controllo. Tutti i progetti,
oltre ad una dettagliata
descrizione teorica, sono
completi di master, piano di
cablaggio e di tutte le altre
informazioni necessarie per
una facile realizzazione. Per
ricevere a casa il numero
speciale è sufficiente effettuare un versamento di Lire
13.000 (10.000 + 3.000 s.p.)
sul C/C postale n. 34208207
intestato a Vispa snc, V.le
Kennedy 98, 20027
Rescaldina (MI) specificando
il motivo del versamento e
l’indirizzo completo.
53
entrare in certe zone di un edificio e
quali invece non vi possono accedere.
Le applicazioni, l’abbiamo già detto,
sono tante, poiché si unisce, con questo
progetto, la tecnologia innovativa del
trasponder alla potenza di elaborazione
e di memorizzazione di dati di un
Personal Computer.
SCHEMA
ELETTRICO
Vediamo ora di spiegare dettagliatamente come funziona questo nuovo
identificatore
di
trasponder.
Riferendoci allo schema elettrico
vediamo che il lettore vero e proprio è
praticamente quello usato nella serratura elettronica proposta nel fascicolo n.
20, e impiega il solito U2270B della
Diagramma di flusso del programma contenuto nel microcontrollore
ST6260: dopo aver inizializzato gli ingressi e le uscite, il micro attende il
codice di sincronismo che lo avvisa di una trasmissione in arrivo dal
trasponder, in seguito acquisisce i dati, attende il segnale di “fine
trasmissione” ed effettua una verifica della correttezza dei dati in suo
possesso prima di inviarli all’integrato di interfaccia con il PC.
54
Temic, l’unico integrato facilmente
reperibile e specializzato per questa
applicazione: l’U5 (così è siglato nel
circuito l’U2270B) genera il campo
elettromagnetico a 125 KHz e lo irradia
nell’ambiente circostante tramite la
bobina L1, quindi provvede a rilevare
le variazioni di flusso e di assorbimento dovute alla risposta dei trasponder
eventualmente introdotti (sempre uno
per volta...) nel suo campo d’azione.
Quando un trasponder riceve il segnale
R.F. e ne viene investito con sufficiente
intensità, si attiva e produce il proprio
codice di sincronismo (9 bit) quindi la
sequenza dei suoi dati (55 bit in tutto)
caratteristici; si tratta di impulsi digitali che determinano variazioni di corrente (per la nota reazione d’indotto, giacElettronica In - settembre ‘97
ché la bobina L1 e quella del trasponder formano i due avvolgimenti di un
ipotetico trasformatore elettrico...)
nella bobina L1 del circuito, quindi
variazioni di tensione direttamente proporzionali ai suoi capi. Queste variazioni danno origine ad un segnale
impulsivo che viene raddrizzato dal
rivelatore formato da D3, R11 e C17
(R12 ha il compito di scaricare quest’ultimo condensatore) e presentato in
forma unidirezionale al piedino 4 dell’integrato U5; a questo integrato fa
capo uno stadio amplificatore ad alto
guadagno, che eleva il livello del
segnale di quanto basta per mandarlo
ad un comparatore-squadratore: così si
ottengono impulsi ben definiti che ricostituiscono in tutto e per tutto quelli
generati localmente dal chip interno al
indicano l’inizio della sequenza di dati:
il microcontrollore si accorge di tale
condizione e si dispone ad immagazzinare i successivi 54 bit, che costituiscono la matrice dei dati (10 righe per 4
colonne, più le rispettive parità) e il bit
di stop. Dopo aver immagazzinato i
dati il micro attende che il trasponder
trasmetta nuovamente, ovvero aspetta
l’invio del successivo codice di sincronismo, che indica di fatto l’inizio di
una nuova sequenza di dati e quindi,
implicitamente, dà la certezza che il
precedente invio è terminato; a questo
punto è certo che sono stati memorizzati tutti i bit necessari all’identificazione del trasponder, perciò il micro va
a leggere la matrice dei dati e verifica
nell’ordine le parità di riga e di colonna, per accertarsi che nessuno dei bit
prio pin 2, polarizzando la base del T1
che quindi va in saturazione e alimenta
il cicalino BZ: quest’ultimo emette un
beep, confermando l’identificazione
del trasponder (viene controllata solo la
correttezza dei dati ricevuti: il nostro
dispositivo accetta tutti i trasponder
compatibili con il chip Unique a 64 bit)
e l’invio dei dati alla porta seriale. Va
notato che U2 produce bit a livelli logici TTL, quindi nel formato 0/5V, in
questo modo non possono essere inviati sulla porta seriale: per realizzare il
collegamento i livelli TTL devono
essere traslati in RS232-C, ovvero nella
forma -12/+12V; a ciò provvede l’integrato U1, un MAX232 (della Maxim)
che
funziona
da
convertitore
TTL/RS232-C e viceversa. Questo
componente viene alimentato a 5 volt e
A lato, il prototipo del lettore di trasponder con
uscita seriale al termine del montaggio. Sotto, la
pin-out del microcontrollore ST6260 della
SGS-Thomson e del MAX232 della Maxim; il
primo integrato contiene il programma che
gestisce l’interfaccia, il secondo si occupa della
comunicazione seriale con il computer.
trasponder. L’U2270B presenta questi
dati sul proprio piedino 2, dal quale
possono essere prelevati per le varie
applicazioni: nel nostro caso vengono
inviati al piedino 13 (uno degli I/O,
configurato come ingresso) dell’U2, un
microcontrollore ST6260 della SGSThomson programmato per gestire i
dati in arrivo dall’integrato U5, nonché
il dialogo sulla porta seriale.
LA LETTURA
DEL CODICE
In pratica, ogni volta che il lettore identifica un trasponder e riceve da esso il
codice di sincronismo (i primi 9 bit) sul
piedino 2 dell’U5 e sul 13 dell’U2,
otteniamo 9 bit tutti ad 1 logico, che
Elettronica In - settembre ‘97
sia andato perduto. Se esiste qualche
errore di parità, la memoria viene ripulita e l’ST6260 si dispone ad una nuova
lettura, mentre se i dati analizzati sono
giusti, vengono inviati serialmente dal
piedino 8 verso la porta RS232-C del
computer: in pratica il microcontrollore produce una temporizzazione standard, quindi invia uno dopo l’altro i bit
dei dati preceduti da un bit di start;
chiude la serie un bit di stop, che serve
al computer per determinare la fine
della stringa di dati. Dopo l’invio dei
dati sulla porta seriale il micro ST6260
pone a livello basso per un secondo il
proprio piedino 1, alimentando così il
LED LD1 e facendogli perciò emettere
un lampeggio di pari durata; per lo
stesso tempo pone a livello alto il pro-
grazie ad un proprio circuito convertitore DC/DC, ricava internamente le
tensioni +12V e -12V, necessarie ad
alimentare gli stadi di interfaccia.
All’interno del nostro circuito, il piedino 10 ed il 7 del MAX232 fanno capo
all’uscita dei dati (canale di trasmissione, ovvero RXD del computer) mentre
8 e 9 sono relativi all’ingresso dei dati
in arrivo dal PC (canale di ricezione,
ovvero TXD della porta seriale del
computer). Lo stato logico 1 al piedino
8 determina un livello di circa -11 volt
al 7, mentre lo zero forza +11 volt; analogamente, un livello di 11÷12 volt
negativi sul piedino 8 (ricezione) forza
l’1 logico al pin 9 e quindi al 5 del
microcontrollore, mentre la stessa tensione, però positiva, determina 0 logico
55
piano di cablaggio e ...
COMPONENTI
R1: 100 Kohm
R2: 1 Kohm
R3: 22 Kohm
R4: 22 Kohm
R5: 39 Kohm
R6: 47 Kohm trimmer
multigiri
R7: 68 Kohm
R8: 10 Kohm
R9: 330 ohm
R10: 220 ohm
R11: 4,7 Kohm
R12: 470 Kohm
C1: 220 µF 25Vl elettrolitico
C2: 100 nF ceramico
C3: 470 µF 16Vl elettrolitico
C4: 1 µF 50Vl elettrolitico
C5: 1 µF 16Vl elettrolitico
C6: 1 µF 16Vl elettrolitico
C7: 1 µF 16Vl elettrolitico
C8: 100 nF ceramico
C9: 1 µF 16Vl elettrolitico
C10: 47 µF 25Vl elettrolitico
C11: 220 µF 16Vl
elettrolitico
C12: 47 µF 25Vl
elettrolitico
C13: 22 pF a disco
C14: 22 pF a disco
C15: 4,7 nF poliestere
p. 5 mm
ai predetti piedini. Per la comunicazione con il Personal Computer o con
qualsiasi altro dispositivo seriale di
interfaccia o di controllo delle informazioni, viene usato un connettore standard a vaschetta (D-SUB) a 25 poli,
che nello schema elettrico è indicato
dalla dicitura SERIALE. A questo connettore è collegata anche la massa
comune del circuito, mentre i piedini 6,
8, 20, e 4, 5, sono collegati insieme per
unire alcuni segnali di controllo, ovvero per ottenere uno scambio di dati
semplice e senza la verifica o l’attesa di
criteri di controllo da entrambe le parti.
I pochi segnali di gestione della comunicazione risiedono nei dati stessi, e
sono in pratica, per le stringhe inviate
dal microcontrollore, il bit di start e
quello di stop. I dati eventualmente
56
inviati dall’apparecchiatura di controllo (computer o altro) possono essere
prelevati in formato TTL dai punti
OUT del circuito, ovvero essere elaborati da una scheda aggiuntiva con logica a microcontrollore o normale.
L’intero lettore funziona con una tensione alternata di valore compreso tra
12 e 15 volt, e assorbe una corrente dell’ordine di 150 milliampère; dispone di
un ponte a diodi (PT1) che raddrizza la
tensione di ingresso e ne ricava impulsi a 100 Hz con i quali carica l’elettrolitico C1 fino a determinare ai suoi capi
una differenza di potenziale continua di
valore compreso tra 16 e 20 volt. Il
regolatore integrato U3 infine ricava 5
volt ben stabilizzati con i quali alimenta il converter TTL/RS232 e il microcontrollore. Si noti la rete D1, R1, C9,
fatta per resettare l’ST6260 ogni volta
che si alimenta il circuito. Per l'alimentazione dell’U2270B e quindi del vero
e proprio lettore per trasponder, abbiamo inserito un altro regolatore integrato (U4) che provvede a ricavare 12 volt
ben stabilizzati.
REALIZZAZIONE
PRATICA
Bene, lasciamo adesso da parte il circuito elettrico e le sue implicazioni, e
vediamo invece la pratica, cioè la
costruzione del lettore seriale.
Abbiamo disegnato il circuito stampato, che potrete autocostruire ricorrendo
alla fotoincisione ed usando come pellicola una buona fotocopia, (anche su
acetato) della traccia lato rame illustraElettronica In - settembre ‘97
... traccia rame in scala 1:1
C16: 220 nF poliestere
C17: 1,5 nF ceramico
C18: 680 pF ceramico
C19: 220 nF
D1: 1N4148
D2: 1N4002
D3: 1N4148
LD1: LED rosso 5 mm
T1: BC547B transistor NPN
T2: MPSA13 transistor NPN
U1: MAX232
U2: ST6260 (programmato con
software MF108)
U3: L7805
U4: L7812
U5: U2270B
PT1: Ponte raddrizzatore 80V, 1A
BZ: Cicalino piezo 5V
L1: Vedi testo
Q1: Quarzo 8 Mhz
Val: Plug femmina da cs
ta in queste pagine a grandezza naturale. Dopo aver preparato e forato lo
stampato, procurati i necessari componenti (il microcontrollore si acquista
già programmato, con il software
MF108, presso la Futura Elettronica di
Rescaldina -MI-, tel 0331/576139) si
può iniziare il montaggio inserendo al
solito resistenze e diodi al silicio (D1,
D2, D3) e rammentando, per questi
ultimi, che il terminale di catodo sta
dalla parte della fascetta colorata
segnata sul loro corpo. Sistemati i diodi
conviene montare gli zoccoli per i due
integrati dual-in-line normali, avendo
cura di inserirli con le tacche di riferimento nelle posizioni indicate dalla
disposizione componenti: così facendo
al momento di inserire i rispettivi chip
avrete già il riferimento per il verso,
senza dover andare a guardare ancora il
disegno della serigrafia. Notate che
l’U2270B è invece un componente per
SMD (montaggio superficiale) pertanto
va saldato direttamente alle rispettive
piazzole dal lato ramato della basetta
stampata: per fare ciò consigliamo di
utilizzare un saldatore a punta fine da
non più di 30W, posizionare il chip
(rispettando la tacca di riferimento
indicata nel piano di cablaggio) in
modo che ciascuno dei suoi piedini stia
sulla propria piazzola di connessione,
quindi saldare con un filo di stagno uno
dei pin, in modo da fissarlo. Dopo
qualche istante, raffreddatosi lo stagno,
procedete alla saldatura degli altri piedini avendo cura di tenere su di essi la
punta del saldatore per non più di 5
secondi, e aspettando qualche istante
Elettronica In - settembre ‘97
Varie:
- zoccolo 10+10 pin;
- zoccolo 8+8 pin;
- circuito stampato cod. H043;
- connettore 25 poli
90° femmina;
- morsettiera 2 poli (2 pz.).
Le resistenze sono da 1/4 di watt
con tolleranza del 5%.
Sei un appassionato di elettronica e hai scoperto solo
ora la nostra rivista? Per ricevere i numeri arretrati è sufficiente effettuare un versamento sul CCP n. 34208207
intestato a VISPA snc, v.le
Kennedy 98, 20027 Rescaldina (MI). Gli arretrati sono
disponibili al doppio del prezzo di copertina (comprensivo
delle spese di spedizione).
57
Il lettore di trasponder
con uscita seriale è stato
appositamente progettato
per funzionare in
abbinamento ai modelli
di chiavi a trasponder
tipo Unique prodotti
dalla Sokymat; in figura
una panoramica dei tipi
disponibili che, come si
può notare, spaziano dal
minuscolo trasponder
cilindrico a quello
racchiuso in una card
ISO; è interessante
notare che vi sono anche
dei modelli flessibili
realizzati su supporto
adesivo a forma di
etichetta rettangolare o
rotonda.
dalla fine della saldatura di uno all’inizio dei successivi, in modo da lasciar
raffreddare il chip che diversamente
sarebbe troppo sollecitato dal calore.
Terminata la delicata operazione di saldatura dell’U2270B e verificato che
non vi siano gocce di stagno che creino
corto circuiti tra i piedini, continuate il
montaggio inserendo i condensatori,
prestando attenzione alla polarità di
quelli elettrolitici, quindi i transistor,
entrambi NPN, che vanno montati nel
verso indicato dalla solita disposizione
componenti. E’ poi la volta del LED,
che va disposto rammentando che il
REM
REM
REM
REM
suo terminale di catodo è quello dalla
parte della smussatura ben visibile sul
contenitore. Procedete inserendo nei
rispettivi fori il quarzo per il microcontrollore, il trimmer multigiri verticale
R6, i due regolatori di tensione (attenzione che U3 deve stare con la parte
metallica rivolta all’interno dello stampato, mentre, al contrario, U4 deve
avere il lato scritte rivolto all’interno e
quello metallico all’esterno dello stampato) badando di non scambiarli l’uno
con l’altro: U3 è il 7805, mentre U4 è il
7812. In seguito, potete inserire e saldare il ponte a diodi PT1, per il quale è
PROGRAMMA DEMO IN QBASIC
PER LETTORE DI TRASPONDER
CON USCITA SERIALE RS232C
(C) 1997 by FUTURA ELETTRONICA
Listato del
programma demo in
QBASIC per
collaudare il lettore
seriale di trasponder.
10 OPEN “com2:300,N,8,1” FOR RANDOM AS #1
Consente di leggere
20 C$ = INPUT$(7, #1)
una stringa di 7
30 CLS
caratteri dalla porta
40 LOCATE 14, 20: PRINT “LETTURA=”
seriale e di
50 LOCATE 14, 35: PRINT C$
visualizzarla sul
60 CLOSE #1
monitor.
70 END
58
indispensabile rispettare l’orientamento indicato nella disposizione componenti. Infine vanno montati il cicalino
piezo BZ (il cui terminale positivo deve
stare dalla parte del connettore) ed il
connettore DB-25: questo deve essere
del tipo per circuito stampato, con terminali a 90° femmina. Sistemati tutti i
componenti consigliamo di montare
una presa plug, per circuito stampato,
in corrispondenza dei punti marcati
“Val”, in modo da poter collegare al
circuito un alimentatore standard multitensione, sia con raddrizzatore che
senza. Per la bobina e per l’uscita ausiliaria OUT conviene montare morsettiere bipolari da c.s. a passo 5,08 mm,
ovviamente in corrispondenza dei
rispettivi fori. Fatto ciò completate il
dispositivo innestando uno ad uno i due
integrati, il microcontrollore ST6260 e
il MAX232 (l’U2270B dovreste averlo
già saldato allo stampato). Dopo aver
controllato e sistemato la basetta bisogna pensare a realizzare la bobina L1,
indispensabile per generare il campo
eccitatore per i trasponder. La L1 si
costruisce semplicemente avvolgendo
circa 200 spire di filo di rame smaltato
del diametro di 0,3÷0,5 mm su un rocElettronica In - settembre ‘97
chetto alto 5÷7 mm del diametro interno di 25÷30 mm; il verso dell’avvolgimento non ha alcuna importanza, basta
che tutte le spire siano avvolte dalla
stessa parte. Avvolte le 200 spire che
servono, bloccate il tutto con nastro
adesivo, colla termofusibile o smalto,
quindi tagliate il filo in eccesso e
raschiate i due terminali della bobina in
modo da togliere, per una lunghezza di
circa 5 mm, lo smalto isolante che ricopre il filo. Stagnate leggermente gli
estremi della bobina siffatta e serrateli
senza stringerli troppo nei morsetti L1;
se non avete montato la morsettiera saldate i capi della bobina direttamente
alle piazzole. Notate che la bobina può
essere anche di forma diversa rispetto a
quella usata da noi: nulla vieta ad
esempio di avvolgere le 200 spire su di
un supporto diverso, di diametro maggiore o a forma quadrata (tipo antenna
per le radio in OM); il circuito non si
danneggia di certo, al limite funziona
male e dovrete ritoccare le spire.
Insomma, potete sbizzarrirvi nella
ricerca di forme alternative, ricordando
sempre di usare supporti non metallici
e comunque fatti da materiale non ferromagnetico; vanno bene le plastiche
tradizionali, il legno, il cartone, ecc.
COLLAUDO
E TARATURA
Una volta terminato, il circuito del lettore richiede una taratura della sezione
R.F. in modo da ottenere la massima
portata del campo di eccitazione dei
trasponder; allo scopo si deve alimentare il tutto utilizzando un qualunque
alimentatore o un trasformatore con
primario a 220V/50Hz e secondario da
12÷15 volt, capace di erogare almeno
i codici in memoria
La chiave da noi utilizzata, ovvero il
modello Unique della Sokymat,
dispone di una memoria composta
da 64 bit, di cui i primi 9 (tutti
impostati ad 1 logico) sono fissi e
rappresentano il codice di sincronismo; seguono quindi i restanti 55
bit, di cui 40 sono organizzati a
matrice in 10 gruppi di 4 bit
(righe), 10 rappresentano la parità
di riga e 4 indicano la parità di
colonna; chiude la stringa di dati il
bit di Stop che è sempre a 0 logico.
150 milliampère. Qualunque sia l’alimentatore potete collegarne i due fili di
uscita ai capi del ponte a diodi senza
badare alla polarità: infatti il PT1 fornisce ai propri punti + e - una tensione la
cui polarità è sempre la stessa, indipendentemente dal verso di quella che
riceve agli ingressi. Se avete montato il
plug, e preferite un alimentatorino da
parete, magari uno di quelli universali
da 500 mA, che possa dare almeno 12
volt, innestate il suo spinotto plug nella
presa dello stampato senza curarvi,
anche in questo caso, di verificare la
polarità.
Ad ogni modo, alimentato il circuito,
avvicinate un trasponder alla bobina
(che dovrete poggiare su un piano non
metallico) e verificate che nel giro di
qualche istante lampeggi il LED del
circuito ed il cicalino emetta una nota
acustica. Se ciò non avviene prendete
un cacciavite piccolo a lama e ruotate il
cursore del trimmer R6, lentamente,
fino a sentir suonare il cicalino.
Allontanate quindi gradualmente il trasponder, attendendo sempre la conferma della lettura, ovvero il lampeggio
del LED e la nota del cicalino; la
distanza massima di intervento del trasponder è strettamente proporzionale al
tipo di bobina che avete costruito; con i
dati che vi abbiamo fornito, si ottiene
una distanza tipica di intervento attorno
ai 4÷5 cm. Raggiunta la massima
distanza di lettura, agendo con il solito
cacciavite sul cursore del trimmer R6,
avete tarato il vostro circuito; bloccate
pure il trimmer con una goccia di smalto in modo da fissare la regolazione.
Per il collegamento con la porta seriale
del computer o del dispositivo di supervisione ed interfaccia potete utilizzare
un cavo seriale terminante con due connettori a vaschetta da 25 poli, di cui
quello di un lato (computer) deve essere femmina, e quello dell’altro lato
maschio.
RM ELETTRONICA SAS
v e n d i t a
c o m p o n e n t i
e l e t t r o n i c i
rivenditore autorizzato:
Else Kit
Via Valsillaro, 38 - 00141 ROMA - tel. 06/8104753
Elettronica In - settembre ‘97
59
SICUREZZA
UN ANTIFURTO
A INFRASUONI
Allarme portatile ideale per abitazioni e, come avvisatore notturno
anti-intrusione, per camera da letto: posto ad esempio su un mobile o sul
comodino avvisa chi sta dormendo, tramite un buzzer, che qualcuno
si è introdotto in casa... Dotato di uscita per il collegamento ad
un altro antifurto o ad una sirena di potenza.
di Sandro Reis
I
furti notturni, anche nelle abitazioni, sono in continua crescita: i ladri disattivano l’impianto di allarme
sconnettendo la sirena o i
sensori esterni, si introducono nell’abitazione e narcotizzano nel sonno le persone
che vi trovano, facendo poi
piazza pulita di soldi e beni
preziosi senza il minimo
disturbo. Non è la cronaca di
Gotham City, dei mitici racconti a fumetti o su celluloide, di Batman e dei suoi
avversari
fantascientifici
(stiamo aspettando l’ultimo
della
serie
con
Schwarzenegger...), ma la
realtà di molti furti e aggressioni avvenuti soprattutto in
abitazioni e villette un po’
isolate delle nostre città e
della periferia. Molte persone usano, in casa o nella
villa, un antifurto a 2 zone
attivandolo anche di notte,
selezionando la zona notturna in modo da utilizzare solamente una parte dei sensori,
cioè quelli relativi agli accessi dall’esterno (cancelli, porte esterne, finestre) inibendo quelli interni così da
Elettronica In - settembre ‘97
potersi muovere liberamente senza far suonare sirene
ed altri avvisatori acustici. In questo modo, la protezione dell’antifurto è garantita e si
possono dormire sonni tranquilli, almeno in teoria: purtroppo ladri e malintenzionati
di ogni genere sanno spesso
come disattivare le normali
sirene da esterno, cosicché riescono ad introdursi in casa con
tranquillità e senza che il proprietario o i residenti se ne
accorgano in tempo per avvisare la Polizia. Tutto questo può
essere evitato disponendo di un
allarme ausiliario, o semplicemente di un avvisatore
come quello che proponiamo in queste pagine:
in sostanza un miniallarme da comodino,
per camera da letto,
che rileva l’intrusione
di persone sia limitatamente alla stanza, che per
tutto l’appartamento. In pratica, vi proponiamo un dispositivo a sensore volumetrico dotato di un avvisatore acustico che suona quando viene
aperta una porta o una finestra comunicante con
61
schema elettrico
l’esterno. Questo significa che per rilevare l’intrusione di qualcuno in una
stanza basta tenere chiuse porte e finestre dell’ambiente sotto controllo, mentre se si vuole controllare un intero
appartamento basta lasciare chiuse
porte e finestre esterne, lasciando invece aperte tutte quelle interne, in modo
62
che tutti i locali abbiano un volume d’aria in comune con quello in cui viene
alloggiato il sensore. Il nostro dispositivo genera un avviso acustico quando
rileva una intrusione, ovvero l’apertura
di una porta che mette in comunicazione il locale con gli altri o con l’esterno:
il suono è quello di un cicalino, quindi
abbastanza discreto ma sufficiente a far
svegliare chi dorme, naturalmente a
patto che l’apparecchio si trovi sul
comodino o comunque nei pressi del
letto. Il suono sarà sentito così praticamente solo nella stanza dove si trova il
sensore, quindi gli eventuali malintenzionati capiranno più tardi di essere
stati scoperti, lasciando il tempo a chi
si trova in casa di avvisare le Forze
dell’Ordine. Inoltre, il nostro dispositivo ha un’uscita supplementare che
serve a controllare un altro sistema di
allarme, in modo da usarlo praticamente come semplice sensore. Vediamo
dunque dettagliatamente questo progetto, iniziando col dire che si tratta di
un sistema con sensore ad infrasuoni:
in sostanza il nostro apparecchietto
“sente” con un sensibile orecchio elettronico le bassissime frequenze prodotte dall’apertura di una porta o di una
finestra; sappiamo, infatti, che lo spostamento d’aria produce onde acustiche a frequenza tale da non essere udite
dall’orecchio umano. Queste onde d’aria hanno frequenze minori di 20 Hz e
possono essere rilevate utilizzando
delle comuni capsule microfoniche, ad
esempio quelle electret preamplificate,
che sono le più usate per i dispositivi
Elettronica In - settembre ‘97
BF e costano pochissimo: insomma i
microfonini che usiamo spesso e volentieri per i circuiti vocali o per le luci
psichedeliche senza fili... Ed è proprio
una di queste capsule preamplificate, a
due fili, che fa da elemento sensore del
nostro circuito: basta infatti un’occhiata allo schema elettrico per vedere la
Il circuito dell'antifurto a infrasuoni e la relativa batteria possono essere racchiusi all’interno di
un contenitore plastico di adeguate
dimensioni, ricordando di effettuare una piccola apertura per la
capsula microfonica che deve poter
“sentire” le onde sonore prodotte
dagli spostamenti d’aria. A questo
punto, possiamo sistemare il dispositivo in camera da letto, su un
comodino o in una posizione vicina
a dove si dorme, sicuri che qualsiasi intrusione verrà automaticamente segnalata.
Elettronica In - settembre ‘97
capsula MIC polarizzata tramite il partitore R10/R11 (l’elettrolitico C4 ne filtra la tensione di alimentazione) e posta
all’ingresso di un amplificatore operazionale. Ogni volta che viene aperta
una porta o una finestra, con decisione,
le masse d’aria spostate producono
onde acustiche di bassa frequenza che
fanno vibrare la sensibile membrana
del microfono, determinando ai suoi
capi un segnale elettrico analogo alle
vibrazioni; tramite il condensatore di
disaccoppiamento C5 il segnale viene
filtrato dalla cella attiva realizzata con
l’operazionale U3a (uno dei quattro
contenuti in un comune LM324N) il
quale provvede anche a raddrizzarlo. Il
filtro serve per tagliare tutte le frequenze udibili, ovvero quelle al disopra dei
10÷15 Hz, in modo da rendere insensibile il circuito a tutti i suoni e rumori
normalmente prodotti in una casa o in
altri luoghi abitati: ad esempio urti,
spostamento di sedie, persone che russano o altro ancora... Insomma, il
segnale del microfono viene filtrato in
modo da prelevare solamente gli infrasuoni, altrimenti il dispositivo rischia
di generare falsi allarmi che, come
capita spesso, tendono a lasciare inutilizzato l’allarme a causa dei suoi difetti anziché per i suoi pregi. Dopo il
primo filtro, il segnale giunge all’U3b
tramite il condensatore di disaccoppiamento C8: l’operazionale, questa volta,
serve ad amplificare il segnale microfonico ad infrasuoni, tuttavia si realizza
ancora una specie di filtro. Infatti, il
condensatore C10 determina insieme
ad R19 una costante di tempo, che
impone una frequenza di taglio molto
bassa: in pratica C10 determina un’amplificazione del segnale tanto minore
quanto più alta è la frequenza. Inoltre
va notato che il segnale uscente
dall’U3a giunge all’U3b ulteriormente
filtrato dalla cella R/C passa-basso formata da R15 e C9. Alla fine troviamo
quindi un segnale amplificato e ancora
più ripulito dalle audiofrequenze,
cosicché ai capi del trimmer R21
abbiamo praticamente solo gli infrasuoni, cioè quello che più ci interessa.
Con il trimmer possiamo determinare il
livello del segnale infrasonico da inviare all’operazionale U3c, il quale funziona da amplificatore invertente ed
eleva ulteriormente il livello di tale
segnale prima di mandarlo al comparatore di tensione realizzato da U3d.
Quest’ultimo si trova all’ingresso
invertente il segnale BF e a quello noninvertente una tensione fissa pari a
circa metà di quella di alimentazione:
notate che lo stesso potenziale è applicato, quale riferimento, agli ingressi
non-invertenti di U3b e U3c, e serve
63
per consentire il funzionamento lineare
(ovvero l’amplificazione di segnali sia
positivi che negativi) degli stessi pur
essendo alimentati a tensione singola
invece che duale. All’uscita del comparatore U3d, si trovano impulsi di tensione a livello alto ogni volta che il
segnale infrasonico diventa minore (in
ampiezza) del riferimento applicato
tramite la R26, a riposo, ovvero in
assenza di infrasuoni, l’uscita dello
stesso è a livello logico basso; va notato che questa situazione si ottiene
anche grazie al fatto che l’ingresso
invertente dell’U3c viene accoppiato in
continua con l’uscita dell’U3b (posta a
metà del potenziale del piedino 4 dell’integrato) e che quindi riceve una tensione che, amplificata, determina al
comparatore commuta da zero al livello alto, la porta trova i due ingressi ad 1
logico e pone la propria uscita a zero,
eccitando il monostabile formato dalla
U2b e dalla U2c. Ora il piedino di uscita della U2b si pone a livello basso e
forza, in tale condizione, l’altro ingresso della U2c, cosicché quest’ultima
tiene la propria uscita a livello alto
indipendentemente da quello che accade alla U2d, quindi anche quando
smettono di arrivare gli impulsi prodotti dal rilevatore di infrasuoni. Per tutto
il tempo impiegato da C15 a caricarsi
(per effetto del livello logico alto all’uscita della U2c...) l’uscita della U2b si
trova a zero logico (perché viene tenuto a livello alto uno dei suoi ingressi) e
forza a 1 quella della U2a, cosicché T1
porta U2b assume subito l’1 logico,
spegnendo il buzzer BZ. Il tasto di reset
serve quindi per tacitare l’allarme
prima del tempo, e diviene particolarmente utile quando si impostano tempi
lunghi di attivazione del suono di allarme. Tutto il sistema è alimentato con
una tensione continua del valore di
13÷15 volt; a tale scopo, abbiamo previsto una presa plug da stampato adatta
a collegarsi ad un alimentatore standard da parete di quelli universali; la
tensione fornita al plug passa attraverso
il diodo D1, a meno che non venga
applicata con polarità inversa, nel qual
caso viene bloccata dallo stesso diodo
ad evitare danneggiamenti al circuito.
Quando il dispositivo è alimentato correttamente LD1 si accende indicando la
se lo usate come un sensore
Il nostro mini-allarme ad infrasuoni può essere impiegato
anche come semplice sensore volumetrico per antifurto,
dato che il suo principio costruttivo gli consente di coprire locali ed interi appartamenti anche piuttosto ampi: la
possibilità di regolarne la sensibilità consente di impiegarlo con successo sia in
piccoli locali che in grandi saloni, e persino in
intere palazzine o appartamenti, a patto che le
porte e le finestre comunicanti con l’esterno
siano chiuse. Insomma, il
sensore controlla le
entrate, ovvero rileva lo
spostamento di una
massa d’aria causato dall’apertura di una porta verso
l’interno. E’ quindi un rilevatore praticamente perfetto,
dato che non pone vincoli e può essere messo in qualunque punto del locale o della casa da controllare, senza
contare che ci si può muovere liberamente, camminare,
piedino invertente del comparatore
U3d un potenziale normalmente minore di quello dato dalla R26. Sarà quindi
necessario regolare il trimmer R21 con
il dispositivo a riposo, in modo da portare a livello basso l’uscita del comparatore. Tornando agli impulsi, filtrati ed
amplificati, vediamo che essi raggiungono uno degli ingressi della NAND
U2d: l’altro ingresso è normalmente ad
1 logico (vi viene tenuto dalla rete
R7/C17 dopo il periodo transitorio di
accensione), quindi appena l’uscita del
64
spostarsi e muovere oggetti senza determinare alcun allarme che, come già detto, scatta solo aprendo una porta o
una finestra, ovvero muovendo una certa massa d’aria.
Volendo abbinare il mini-allarme ad un antifurto più grande bisogna utilizzare i punti OUT, che funzionano come un
contatto
normalmente
aperto: vanno quindi collegati con due fili ad un
ingresso N.A. dell’antifurto, avendo cura di connettere in comune la massa
dei due apparecchi ed il
punto OUT (collettore del
T1) al contatto di allarme.
Ogni volta che il sensore
rileverà uno spostamento,
chiuderà il contatto OUT verso massa determinando l’eccitazione dell’ingresso N.A. dell’antifurto. L’uscita del
nostro dispositivo può anche essere usata per eccitare
combinatori telefonici o dispositivi di teleallarme radio,
che tuttavia dovranno avere un ingresso di comando nor-
va e resta in saturazione ed alimenta il
ronzatore BZ. Esaurito il tempo del
monostabile (qualche secondo) l’uscita
della U2b torna a livello alto, quella
della U2a torna ad assumere lo zero
logico, T1 va in interdizione e il buzzerino smette di suonare. Questo è in sintesi il funzionamento dell’allarme ad
infrasuoni. Va notato che abbiamo inserito un pulsante di reset utile per
azzerare il monostabile: premendo
quest’ultimo viene forzata la carica
immediata del C15, e l’uscita della
presenza della tensione principale.
Tramite R2 e D4 viene alimentata la
batteria-tampone da 12 volt (1,2 A/h di
capacità) marcata BATT, che consentirà il buon funzionamento del circuito
anche durante i black-out della rete, il
quale accade spesso in caso di furto
poiché i ladri staccano la corrente di
casa, soprattutto nei nuovi stabili dove
i
contatori
(per
disposizione
dell’ENEL) stanno ormai fuori dagli
appartamenti e in luoghi persino troppo
accessibili dagli estranei. Quando è
Elettronica In - settembre ‘97
in pratica
COMPONENTI
R1: 1 Kohm
R2: 100 Ohm 2W
R3: 22 Kohm
R4: 4,7 Kohm
R5: 470 Kohm
R6: 100 Kohm
R7: 470 Kohm
R8: 47 Kohm
R9: 470 Kohm
trimmer min. MO
R10: 1 Kohm
R11: 3,3 Kohm
R12: 470 Kohm
R13: 470 Kohm
R14: 1 Kohm
R15: 1,5 Kohm
R16: 22 Kohm
R17: 220 Kohm
presente la tensione della rete, ovvero
l’alimentazione principale in arrivo dal
plug, la corrente scorre attraverso il
diodo D2; in mancanza di quest’ultima,
cioè quando è la batteria a far funzionare il tutto, è D3 a portare corrente.
L’interruttore S1 permette di accendere
o spegnere l’allarme: aperto interrompe
l’alimentazione, mentre chiuso mette
sotto tensione il circuito; a questo proposito dobbiamo far notare che il sensore non è subito pronto, ma diviene
attivo solo dopo qualche istante. Ciò è
Elettronica In - settembre ‘97
R18: 22 Kohm
R19: 2,2 Mohm
R20: 470 Ohm
R21: 22 Kohm
potenz. lin.
R22: 18 Kohm
R23: 470 Kohm
R24: 100 Kohm
R25: 470 Kohm
R26: 100 Kohm
dovuto alle reti di ritardo composte da
R7 e C17, e da R5 e C14: la prima serve
a bloccare a 1 logico l’uscita della U2d
al momento dell’accensione del circuito (il condensatore si carica lentamente
tramite R7 e si scarica rapidamente,
aprendo S1, tramite D6 ed R6) mentre
la seconda provvede al reset del monostabile in modo da garantire che all’accensione, l’uscita della U2b si trovi a 1
logico e che C15 venga scaricato totalmente. Le reti di ritardo appena descritte servono ad evitare che l’allarme
C1: 470 µF 25VL elettrolitico
C2: 100 nF multistrato
C3: 470 µF 16VL elettrolitico
C4: 10 µF 63VL elettrolitico
C5: 22 µF 50VL elettrolitico
C6: 100 nF multistrato
C7: 100 nF multistrato
C8: 10 µF 63VL elettrolitico
C9: 100 nF multistrato
C10: 100 nF multistrato
C11: 47 µF 25VL elettrolitico
C12: 100 µF 25VL elettrolitico
C13: 100 nF multistrato
C14: 22 µF 50VL elettrolitico
C15: 47 µF 25VL elettrolitico
C16: 100 nF multistrato
C17: 22 µF 50VL elettrolitico
D1: 1N4004
D2: 1N4004
D3: 1N4004
D4: 1N4004
D5: 1N4148
D6: 1N4148
LD1: LED verde 5 mm
LD2: LED rosso 5 mm
U1: 7809
U2: HEF4093B
U3: LM324
S1: Interruttore a pulsante
T1: Transistor BD137
MIC: Capsula microfonica
preamplificata
BZ: Buzzer da CS con elettr.
BATT: Batteria 12V 1,3Ah
Varie:
- morsetto 3 poli p. 5 mm;
- morsetto 2 poli p. 5 mm (4 pz.);
- zoccolo 7+7 pin (2 pz.);
- plug di alimentazione da CS;
- stampato cod. H046.
venga eccitato subito all’accensione,
dato che il sensore ad infrasuoni, per la
presenza di condensatori di disaccoppiamento di valore elevato, tende a stabilizzarsi dopo qualche secondo, determinando in questo arco di tempo oscillazioni del livello all’uscita dell’U3c e
impulsi all’ingresso del comparatore.
Notate infine il LED LD2, che si accende quando si alimenta il sensore, quindi
ci dice se l’allarme è stato attivato.
Terminiamo questa parte descrittiva
con l’uscita di comando: tra il punto
65
OUT e massa è possibile collegare l’ingresso di una linea di allarme di un
antifurto più complesso, di un combinatore telefonico o di un altro sistema
di teleallarme atto a chiamare aiuto o a
produrre altri tipi di azioni, locali e non
(sirene, luci, ecc.) che disponga di
ingresso di allarme normalmente aperto: infatti il transistor T1 si comporta
come un contatto elettrico aperto a
riposo, e chiuso a massa in caso di
allarme.
REALIZZAZIONE
PRATICA
Bene, adesso che sappiamo come funziona l’allarme ad infrasuoni, vediamo
brevemente come costruirlo: per prima
cosa bisogna pensare al circuito stampato, del quale trovate in queste pagine
la traccia del lato rame a grandezza
naturale (scala 1:1); con questa traccia
potete ricavare la basetta utilizzando il
metodo della fotoincisione. Dopo aver
inciso e forato lo stampato montate su
di esso i componenti iniziando con le
resistenze e i diodi al silicio, badando
per questi ultimi di rispettare la polarità
indicata (il terminale vicino alla fascetta colorata è il catodo). Montate quindi
i trimmer, e poi gli zoccoli per
l’LM324 e per il 4093, entrambi dualin-line a 7+7 piedini; per essi consigliamo di posizionare le tacche di riferimento come indicato nella serigrafia
(disegno di montaggio) in modo da
avere i versi di inserimento corretti per
quando innesterete i rispettivi chip.
Passate quindi al montaggio dei condensatori, prestando attenzione alla
polarità degli elettrolitici, quindi inserite e saldate il transistor T1 e i due LED:
per questi ultimi il catodo è il terminale che sta dalla parte smussata del contenitore; quanto al transistor, posizionatelo come indicato nel piano di montaggio, cioè con la parte metallica direzionata verso R4. Il cicalino BZ può
essere del tipo piezo (da 9 o 12 volt)
oppure più semplicemente un ronzatore da 12 volt; entrambi potranno essere
fissati allo stampato, oppure collegati
con dei fili e sistemati altrove. Per
completare il montaggio inserite e saldate il regolatore integrato U1, avendo
cura di posizionarlo come indicato nel
disegno visibile in queste pagine (lato
metallico verso BZ), quindi la capsula
66
Per realizzare il circuito stampato dell’antifurto consigliamo di utilizzare la
traccia rame riportata in scala 1:1 in questo box: potete ricavare la basetta
per fotoincisione o, se preferite, tracciando manualmente le piste.
microfonica a due fili (attenzione alla
polarità: l’elettrodo collegato alla sua
carcassa metallica va a massa, l’altro è
il positivo) e dei morsetti a passo 5,08
per circuito stampato, utili a realizzare
le connessioni con l’interruttore di
accensione S1, con il pulsante di reset,
con la batteria, e quelle dell’uscita supplementare OUT. Fatte le dovute saldature inserite nei rispettivi zoccoli
l’LM324 e il 4093, badando di far coincidere le loro tacche di riferimento con
quelle degli zoccoli stessi, ovvero con i
segni visibili nella disposizione componenti; fatto ciò il circuito è pronto.
Potete montarlo in una scatola di plastica opportunamente forata (bastano tre o
quattro fori da 15÷18 mm di diametro)
per lasciar passare l’aria che oltre a raffreddare le poche parti del circuito che
scaldano serve a trasmettere gli infrasuoni alla capsula microfonica.
Ovviamente non serve forare se posi-
zionate la capsula MIC affacciata all’esterno del contenitore, bloccandola con
del silicone o con un anello di gomma
e collegandola allo stampato tramite
cortissimi spezzoni di filo. All’esterno
della scatola dovranno comparire l’interruttore S1, i LED di presenza rete
(LD1) e di allarme inserito (LD2) il
cicalino o ronzatore (che potrà anche
stare all’interno) ed il connettore plug
per l’alimentazione; a tal proposito facciamo notare che se avete montato la
presa su stampato vi basta forare la scatola in prossimità di essa, quindi posizionare e fissare il circuito in modo da
far coincidere il foro (del diametro di
circa 7 mm) con l’accesso alla presa,
avendo cura di mettere quest’ultima,
dal lato interno, contro la parete.
Sempre dentro la scatola, dovrete alloggiare la batteria da 12V-1,2A/h, che
potrà essere un elemento al piombogel, oppure una serie di 10 stilo al
PER LA SCATOLA DI MONTAGGIO
L’antifurto ad infrasuoni è disponibile in scatola di montaggio (cod. FT194K) al prezzo di 48.000 lire. La scatola di montaggio comprende tutti i componenti, la basetta forata e serigrafata e le minuterie. Non sono compresi nel kit il contenitore plastico, l’alimentatore da rete e la batteria a 12 volt.
Quest’ultima è disponibile separatamente (cod. NP1.2-12) al
prezzo di 30.000 lire. Il materiale va richiesto a: Futura
Elettronica, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel.
0331-576139, fax 0331-578200.
Elettronica In - settembre ‘97
Nichel-Metal-Idrato da 1,1 A/h montate in un apposito portapile stilo; di qualunque tipo l’abbiate scelta, la batteria
va collegata con il negativo a massa ed
il positivo al punto + BATT, usando
due spezzoni di filo (il diametro non ha
molta importanza) che potrete saldare o
stringere negli eventuali morsetti. Per
l’assemblaggio del tutto date un’occhiata alle foto del nostro prototipo
illustrate in queste pagine: il “nostro” è
stato realizzato impiegando un contenitore Teko P/4, in plastica con coperchio
in metallo (alluminio).
IL COLLAUDO
Finito l’assemblaggio possiamo pensare a mettere in funzione e a regolare
l’allarme ad infrasuoni: per prima cosa
bisogna procurarsi un alimentatore di
quelli a parete, anche uno universale,
che possa comunque erogare 13÷15
volt ed una corrente di almeno 200 milliampère. L’alimentatore deve disporre
di un cavetto terminante con un plug
adatto alla presa da voi messa sullo
stampato (scegliete quest’ultima dopo
aver preso l’alimentatore, altrimenti
dovrete cambiare lo spinotto...) ovvero
con il + interno ed il negativo sul contatto esterno coassiale.
Collegate alla rete l’alimentatore, e
innestate lo spinotto plug nella presa
del circuito, quindi verificate che si
accenda LD1; chiudete l’interruttore di
accensione (S1), attendete qualche
secondo e verificate che non suoni il
cicalino, controllando che LD2 sia illuminato. Se il cicalino inizia a suonare e
non sono presenti cause di allarme,
ovvero nessuno sta aprendo porte e
finestre, ruotate il cursore del trimmer
R9 verso R8 in modo da inserire la
Il nostro circuito e la batteria
tampone alloggiati in un
contenitore plastico.
minima resistenza e ridurre al minimo
il tempo del monostabile (così ad ogni
allarme il ronzatore suonerà per circa
un paio di secondi); quindi agite su
R21 (sensibilità) ruotandone il cursore
con un cacciavite verso R22 fino a far
smettere il suono; ovviamente ogni
volta che ritoccate quest’ultimo trimmer attendete qualche istante in modo
tale che il monostabile torni a riposo, in
modo da verificare se viene rieccitato.
Provate a chiudere la porta e le eventuali finestre del locale dove vi trovate,
e successivamente riaprite la porta
come fareste normalmente: il cicalino
deve suonare; se non suona agite sul
cursore del trimmer R21 avvicinandolo
a R29, quindi richiudete la porta e ripetete la prova fino a che non sentirete
suonare l’avvisatore acustico. A questo
punto avete trovato la sensibilità adatta
al locale dove si trova l’allarme.
Qualunque sia il luogo dove impieghe-
rete il dispositivo, ripetete sempre questa prova per adattarne la sensibilità
alle dimensioni, ovvero alla cubatura
della zona in cui dovrà operare. Notate
quindi che la sensibilità aumenta portando il cursore del trimmer R21 verso
la R20, e diminuisce, viceversa, avvicinandolo ad R22. Sempre in tema di
regolazioni, con R9 è possibile regolare a piacimento il tempo per cui dovrà
suonare il buzzer a seguito di ogni
allarme: portando il cursore verso la
resistenza R8 si aumenterà tale tempo,
che verrà invece ridotto spostandolo
verso la pista di massa.
Notate altresì che il tempo di attivazione del buzzer condiziona la chiusura
dell’uscita supplementare: in pratica i
punti OUT rimarranno chiusi per lo
stesso tempo in cui suonerà il buzzer;
tenetene conto se vorrete collegare l’allarme ad infrasuoni per utilizzarlo
come sensore di un altro antifurto.
Sappiate comunque che il tempo del
monostabile si può regolare tra circa 2
e 25 secondi.
Ultima cosa: per l’alimentazione non è
indispensabile usare il plug e l’alimentatore a parete, basta qualunque alimentatore formato da un trasformatore
con primario 220V/50Hz e secondario
da 10÷12 volt (200 mA) e raddrizzatore a ponte di diodi; al livellamento
provvede già il C1 del circuito, al quale
potrà eventualmente essere posto in
parallelo un condensatore da 470 µF e
16 volt, collegato con il - a massa ed il
+ al catodo del D1. Non vi resta
nient’altro da fare che trovare la sistemazione ideale per il vostro allarme ad
infrasuoni all’interno dell’abitazione e
vantarvi del fatto che avete migliorato
la vostra sicurezza personale da eventuali visite indesiderate.
E. B. Ca v. ENZO BEZZI
E L E T T RO N I C A P R E M O N TATA E I N K I T
rivenditore autorizzato per la provincia di Rimini:
Via L. Lando, 21 - 47037 RIMINI - tel. 0541/52357 - fax 51397
Elettronica In - settembre ‘97
67
DIDATTICA
I PROTOCOLLI DI
COMUNICAZIONE:
L’I²C-BUS
Impariamo a comprendere il metodo utilizzato dai dispositivi per lo
scambio dei dati tramite lo standard I²C-BUS in modo seriale, che viene
sempre più spesso utilizzato in molti integrati di tipo audio e video e
nella comunicazione con le memorie EEPROM di tipo seriale.
di Roberto Nogarotto
I
n questo fascicolo abbiamo proposto per la prima
volta un progetto che impiega un integrato operante
con lo standard “Bus I²C”: si tratta dello splendido
equalizzatore assistito da Personal Computer realizzato
con il TDA7317, un integrato specifico per tale applicazione che viene comandato appunto tramite un
canale dati di tipo I²C. Ma
che cos’è questo Bus?
Come funziona lo standard
in
questione?
Riteniamo giusto dare
qualche chiarimento e le
cognizioni necessarie per
poter utilizzare in pratica
questo sistema di comunicazione dati tanto usato
ormai in apparecchi audio
hi-fi, nelle autoradio, e nei
TV più moderni, implementato in molti chip
Philips, ITT e SGSThomson. Il bus I²C è un sistema che permette lo scambio di dati tra vari dispositivi, in modo seriale/parallelo: in sostanza, i dati vengono scambiati serialmente tra
due soli integrati, tuttavia al canale di trasmissione (al
bus) possono collegarsi tanti dispositivi, che risultano
Elettronica In - settembre ‘97
perciò in “parallelo” tra loro. Per la comunicazione il
sistema utilizza due linee: la Serial Data Line (SDA)
per lo scambio dei dati, e la Serial Clock Line (SCL)
per il clock, ovvero per scandire lo scambio dei dati
stessi. Ogni chip connesso al bus dispone di un proprio
indirizzo, unico per ciascuno, impostato solitamente
all’interno o tramite piedini di settaggio: l’indirizzo
contraddistingue il dispositivo collegato all’I²C-Bus
ed è solitamente espresso
in forma binaria. Inoltre,
ogni integrato connesso al
bus può funzionare sia
come trasmettitore che
come ricevitore, a seconda
delle varie necessità di
comunicazione. I dispositivi collegati all’I²C-Bus si
distinguono in Master e
Slave, come rappresentato
dalla figura nella pagina seguente: un Master (principale) è colui che inizia, controlla e termina un trasferimento di dati, mentre è definito Slave (sottoposto, servitore) uno qualunque dei dispositivi con i quali colloquia il Master. Entrambe le linee SDA e SCL sono
69
L’I²C-Bus è un protocollo di comunicazione che utilizza solo due linee: la Serial Data Line (SDA)
per lo scambio dei dati, e la Serial Clock Line (SCL) per il clock, ovvero per scandire lo scambio
dei dati stessi. I dispositivi collegati alle due linee si distinguono in Master e Slave, e possono
comunicare in entrambe le direzioni comportandosi come trasmettitori o come ricevitori di dati.
bidirezionali, ovvero i dati possono
viaggiare, spostarsi, da e verso un
master o uno slave, e vanno collegate
attraverso un resistore di pull-up alla
linea di alimentazione positiva dei circuiti (tipicamente +5 volt). I dati vengono scambiati a gruppi (word) di 8 bit
per volta, e la comunicazione può raggiungere una velocità di trasferimento
di 100 Kbs (100.000 bit al secondo) in
modalità standard e fino a 400 Kbs in
modalità fast (veloce). Si parla evidentemente del canale SDA (Serial Data...)
ovvero della linea portante i dati veri e
propri, ovviamente, il clock deve essere di velocità adeguata. Il trasferimento
dei dati viene controllato da due condizioni particolari che sono generate
sempre dal dispositivo Master: come
per tutte le comunicazioni seriali, queste condizioni sono lo START e lo
STOP; la prima precede l’invio dei
dati, mentre la seconda indica che i dati
stessi sono terminati. Queste due condizioni rappresentano i messaggi che
avvisano il dispositivo slave dell’inizio
o del termine di un treno di dati: alla
ricezione dello start lo slave si dispone
ad immagazzinare i dati, (solitamente
in un latch) mentre dopo l’arrivo del
codice di stop, ferma la ricezione, carica i dati in memori e li elabora. Una
condizione di START (inizio dell’invio
di un blocco di dati) è realizzata dal
Master tenendo la linea SCL a livello
logico alto e fornendo un fronte di
discesa (transizione 1/0 logico) sulla
linea SDA. Una condizione di STOP
(fine invio dei dati) viene invece realizzata mantenendo a livello alto la linea
SCL, ma determinando un fronte di
salita (transizione 0/1 logico) sulla
linea SDA. Durante il trasferimento dei
dati, invece, il dato presente su SDA
deve rimanere stabile mentre si ha un
livello logico alto sulla linea SCL:
ogni dato viene accompagnato da un
impulso positivo di clock, e per tutta la
durata di quest’ultimo deve rimanere a
livello costante. Per fare un esempio,
volendo inviare il dato “1 logico” bisogna dapprima generare il bit di start
(creare un fronte di discesa con SDA
mantenendo SCL alto), porre alta la
linea SDA dopo aver fatto commutare
da 0 ad 1 logico la linea di clock (SCL)
quindi riporre a 0 la stessa linea dati, e
solo dopo fare terminare l’impulso di
clock; per inviare un dato a zero logico
si deve ancora mettere a livello alto il
clock, quindi riporlo a zero lasciando a
livello basso la linea dati SDA, infine,
per concludere la trasmissione, occorre
generare il dato di stop, ponendo alto la
linea SCL e fornendo un fronte di salita alla linea SDA.
L’ACKNOWLEDGE
L’acknowledge
(riconoscimento),
abbreviato in ack, è una convenzione
software utilizzata per indicare che il
trasferimento dei dati tra due unità è
stato effettuato correttamente. Il dispositivo che sta trasmettendo dei dati,
dopo aver inviato 8 bit, deve “rilasciare” la linea del bus: durante il nono
ciclo di clock, il dispositivo che ha
ricevuto i dati dovrà porre la linea SDA
a livello logico basso per far sapere al
trasmettitore che ha ricevuto correttamente gli 8 bit trasmessi. Diversamente
vuol dire che i dati non sono stati ricevuti in modo appropriato.
L’acknowledge consiste proprio in questo, ed è un messaggio di diagnostica
tipico dell’I²C-Bus. Prendiamo in considerazione
ora
il
discorso
dell’Address: abbiamo detto che ogni
dispositivo che lavora sul bus I²C è
identificato da un indirizzo; questo
serve per poter inviare dati e comandi a
più unità poste in parallelo sul bus. In
tal modo si usano solamente 2 fili ma
con la possibilità di scambiare dati tra
più di due dispositivi, semplicemente
inserendo nella comunicazione il codice dell’unità a cui è destinato il gruppo
di dati; gli altri dispositivi resteranno
così insensibili a dati e comandi che
Il trasferimento dei dati da un dispositivo Master a uno Slave, viene preceduto e terminato da due condizioni
particolari: il bit di start e il bit di stop, generati tramite la combinazione dei segnali SCL e SDA.
Durante il trasferimento dei dati, ogni singolo bit viene accompagnato da un impulso positivo di clock che per
tutta la durata del dato deve rimanere a livello costante.
70
Elettronica In - settembre ‘97
Il protocollo di scrittura di un byte è composto da diverse operazioni
che il dispositivo Master deve effettuare una di seguito all’altra; in
risposta, l’integrato Slave genera gli ACK.
transitano in linea. Il dispositivo
Master, dopo aver fornito una condizione di start, nel modo che abbiamo
visto, deve inviare l’indirizzo del
dispositivo col quale vuole comunicare: questo indirizzo è costituito da 7 bit,
mentre l’ottavo bit viene utilizzato per
comunicare se il master vuole trasmettere (livello logico 0) oppure ricevere
(livello logico 1). Dopo aver inviato la
condizione di START e l’indirizzo
dello slave, e dopo che questo ha inviato il proprio segnale di acknowledge,
avviene lo scambio fra Master e Slave.
Terminato tale scambio, il Master provvede ad inviare una condizione di
STOP, indicando appunto la fine dello
scambio dati.
LE MEMORIE
EEPROM SERIALI
Le EEPROM (spesso anche indicate
come E²PROM) sono delle memorie
che permettono di ritenere i dati anche
quando viene tolta la tensione di alimentazione. A differenza delle tradizionali memorie EPROM, per essere
cancellate non necessitano l’esposizione ai raggi ultravioletti, in quanto la
programmazione e la cancellazione
vengono effettuate per via elettrica
(infatti EEPROM sta per Elettrically
Ereasable PROM, cioè PROM cancellabili elettricamente). Le memorie
EEPROM seriali utilizzano per la
comunicazione esterna un protocollo
seriale; ad esempio, la serie 24CXX
della XICOR prevede l’utilizzo proprio
del bus I²C come sistema di trasferimento dati. Vediamo adesso in dettaglio come vengono scritti e letti i dati
da una memoria seriale, partendo dal
presupposto che la memoria funge da
unità slave, e il microprocessore o
microcontrollore che la usa è il master.
OPERAZIONI DI SCRITTURA
Sono previste due possibili modalità di
scrittura dati in una memoria: scrittura
di un byte e scrittura di una pagina. La
prima modalità permette di scrivere un
byte in una qualunque locazione di
memoria. Analizziamone la sequenza:
- Il dispositivo Master (ad esempio un
microcontrollore) invia una condizione di START;
- Il dispositivo Master invia l’indirizzo
della memoria (7 bit) ed il bit di scrittura;
- La memoria, che agisce quindi da
SLAVE, risponde con un ack;
- Il dispositivo Master invia l’indirizzo
della locazione dove deve essere
scritto il dato;
- La memoria risponde con un ack;
- Il master invia il byte da scrivere;
- La memoria risponde con un ack;
- Il master invia la condizione di STOP,
a indicare il termine della comunicazione.
Poiché alcune EEPROM della serie
24CXX hanno più di 256 celle di
memoria, non è sufficiente un byte per
definire completamente l’indirizzo; per
questo, possono essere utilizzati alcuni
bit dell’indirizzo del dispositivo.La
seconda modalità di scrittura prevede
invece l’invio, dopo l’indirizzo di
memoria ed il bit di scrittura, non di un
solo byte ma di 8 o 16 byte, a seconda
del tipo di memoria utilizzata; la
memoria provvede automaticamente ad
incrementare l’indirizzo ad ogni invio
di un byte da parte del dispositivo
master (vedi figura a piè di pagina).
OPERAZIONI DI LETTURA
Vi sono tre diverse possibilità di lettura
di un dato scritto in memoria:
- lettura all’ indirizzo corrente;
- lettura ad un indirizzo qualunque;
- lettura sequenziale.
LETTURA ALL’INDIRIZZO
CORRENTE
Questa modalità di lettura, non prevede
l’invio dell’indirizzo della cella di
memoria da leggere. Infatti, viene utilizzato, come indirizzo della cella, l’ultimo indirizzo usato incrementato di
uno. Se ad esempio l’ultima cella letta
era la cella 80, effettuando una lettura
di questo tipo, la memoria fornirà il
contenuto della cella 81. La sequenza
di operazioni per questo tipo di lettura
è la seguente:
- Il master invia la condizione di
START;
La modalità di scrittura definita a “trasmissione di parole” prevede l’invio da parte del Master di gruppi di byte
di dati. Il dispositivo Slave provvede automaticamente ad incrementare l’indirizzo di memorizzazione dei dati.
Elettronica In - settembre ‘97
71
lettura all’indirizzo corrente
lettura ad un indirizzo qualunque
lettura
sequenziale
- Il master invia l’indirizzo del dispositivo con il bit di lettura;
- La memoria risponde con un ack;
- La memoria invia quindi il byte;
- Il master non invia un segnale di ack
e una condizione di STOP;
l’indirizzo della cella; dopo questa
prima fase il dispositivo master deve
inviare di nuovo una condizione di
START e quindi l’indirizzo del dispositivo; a questo punto, la memoria invia il
byte della cella indirizzata.
LETTURA AD UN
INDIRIZZO QUALUNQUE
LETTURA SEQUENZIALE
Questa modalità è un po’ più complessa delle precedenti in quanto necessita
di un ciclo di scrittura fittizio, ottenuto
inviando l’indirizzo del dispositivo e
In quest’ultima modalità, le operazioni
di lettura avvengono mediante uno dei
due modi di accesso visti prima; la differenza consiste nel fatto che dopo il
primo byte inviato dalla memoria il
master risponde con un ack, indicando
così la richiesta dell’invio di nuovi dati
da parte della memoria stessa.
Ad ogni segnale di ack la EEPROM
incrementa l’indirizzo della cella da
leggere: in questo modo può essere
letta tutta la memoria in un’unica operazione. E’ il dispositivo master che
decide quando terminare l’invio di dati,
non inviando al termine di un byte il
segnale di ack. Ovviamente, deve sempre essere il master ad inviare il segnale di STOP per terminare le operazioni
di lettura.
SCRITTE SCORREVOLI
CON OR OLOGIO
Sistema
modulare (1 scheda di controllo e 3 schede visualizzatrici) a matrice di LED che permette di visualizzare scritte scorrevoli programmabili (della lunghezza massima di 60 caratteri) su un display ben visibile: il tutto è gestito da
un microcontrollore Zilog programmato in modo da visualizzare anche l’ora e i minuti. Il messaggio che appare e scorre sul
display è contenuto nella memoria di programma del microcontrollore e viene caricato durante la fase di programmazione
del componente. La frase da visualizzare va specificata unitamente all’ordine e verrà inserita nel micro, quest’ultimo è fornibile anche separatamente.
FT159K (sezione di controllo in kit) L. 72.000
FT160K (singola scheda visualizzatrice in kit) L 90.000
MF83 (microcontrollore programmato) L. 45.000
Vendita per corrispondenza in tutta Italia con spese postali a carico del destinatario. Per ordini o informazioni
scrivi o telefona a: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel. 0331/576139 r.a.
72
Elettronica In - settembre ‘97
STRUMENTI
UN TESTER PER
LE STILO
Non sapete se le vostre batterie ricaricabili sono cariche al punto giusto? Non
aspettate a montarle per rendervene conto: in pochi istanti potete verificare
in che condizioni sono grazie ad un piccolo tester che indicherà, con una luce
verde oppure rossa, se sono a posto oppure richiedono un “giretto” nel
caricabatterie. Adatto anche per le normali stilo alcaline o zinco-carbone.
di Sandro Reis
L
e batterie ricaricabili sono utili, anzi indispensabili
al giorno d’oggi, perché servono ad alimentare le
più svariate apparecchiature portatili: telefoni cellulari,
cordless, telecamere, strumenti di misura, senza parlare
degli apparecchi radiocomandati (radiomodelli) dei
flash fotografici supplementari, ecc. Insomma ci sono
un po’ ovunque batterie ricaricabili, dalle stilo di vecchio tipo (NiCd) alle nuove nichel-metal-idrato che
consentono capacità maggiori a parità di volume occupato, e che non soffrono
dell’effetto memoria. Tutte le batterie ricaricabili richiedono
appositi dispositivi
caricatori, tra i
quali i più
diffusi sono
quelli per le
stilo standard (formato AA)
che sono appunto le più richieste. In
commercio si trovano diversi tipi di
caricabatterie, e anche noi abbiamo
recentemente pubblicato il progetto di
un caricatore universale a microcontrollore (nel fascicolo n. 18) davvero eccezionale.
Caricabatterie a parte, adesso vogliamo proporvi qualcosa che non carica e non scarica le batterie, ma permette di verificarne lo stato, cioè consente di sapere
immediatamente se una batteria è abbastanza carica da
poter essere usata a lungo, oppure è a media carica o,
ancora, è scarica o si scaricherà a breve. Si tratta perciò
Elettronica In - settembre ‘97
di un piccolo e pratico tester adatto a tutte le stilo NiCd
e NiMH, cioè quelle a singola cella da 1,2 volt. Il circuito di queste pagine, si può utilizzare anche per testare le stilo normali da 1,5 V e le alcaline, ma non va bene
per gli altri tipi di pila o batteria che superino 1,5 volt,
cioè i pack di stilo, e le pile a secco da 4,5 e 9 volt. Il
nostro tester per batterie è semplicissimo da realizzare
ed è basato su un rilevatore di tensione che pone sotto
carico la pila in modo da verificare il
reale potenziale: è quindi molto più
affidabile del
normale
tester o di un
semplice
misuratore di tensione, perché questi dispositivi si
limitano a leggere il valore di
tensione a vuoto; quest’ultimo è,
sia nelle pile a secco che nelle
stilo NiCd, più o meno il medesimo, sia quando sono pienamente cariche sia quando, viceversa, sono scariche; soltanto applicando un carico
si vede la loro reale capacità, allorché pile e batterie
vedono crollare la tensione ai loro capi. Insomma, se
volete sapere in che stato sono le vostre stilo ricaricabili non potete limitarvi a misurarne la tensione con un
normale tester, ma bisogna anche metterle sotto carico
durante la misura; questa procedura obbliga a collegare
resistenze qua e là, e la cosa diviene effettivamente un
75
schema elettrico
COMPONENTI
R1: 22 Ohm
R2: 4,7 Ohm
R3: 39 Kohm
R4: 22 Kohm trimmer min. M.O.
R5: 47 Kohm
R6: 56 Kohm
R7: 22 Kohm trimmer min. M.O.
R8: 27 Kohm
R9: 1,5 Kohm
R10: 220 Ohm
R11: 220 Ohm
C1: 100 µF 25VL elettrolitico rad.
DZ1: Zener 2,7V 1/2W
U1: LM358
S1: Deviatore a levetta
LD1: LED tricolore
P1: Pulsante NA
Varie:
- zoccolo 4+4 pin;
- morsetto 2 poli p. 5 mm (4 pz.)
- stampato cod. H045.
po’ scomoda. Il nostro tester non
richiede collegamenti strani e troppi fili
in giro, ma con due semplici cavetti vi
dice in un istante la situazione.
Pertanto, se trafficate con le stilo fateci
un pensierino: seguite questo articolo e
vedete insieme a noi come funziona e
come si costruisce il tester, tanto più
che è cosa da poco, anche per quanto
riguarda il costo di realizzazione.
Allora, schema elettrico alla mano possiamo subito notare che il circuito è
semplicemente un doppio comparatore
di tensione, ovvero un comparatore a
due soglie (a finestra) realizzato con un
integrato operazionale doppio di uso
comune e di basso costo: l’LM358
della
National
Semiconductors.
Abbiamo preferito l’LM358 agli altri
operazionali quali il TL082 perché funziona bene anche a tensione singola e
riesce a dare un potenziale d’uscita
nullo (cosa impossibile per la gran
parte degli operazionali, che lasciano
sempre un residuo di qualche volt). I
due amplificatori operazionali sono
collegati in modo da avere un ingresso
in comune e l’altro polarizzato con una
tensione di riferimento diversa: nello
specifico, U1a funziona da comparatore invertente e U1b da non-invertente,
poiché il primo riceve la tensione di
ingresso sul piedino invertente (2) e il
secondo su quello non-invertente (5).
76
Con il partitore in cui si trova R4 viene
polarizzato l’ingresso non-invertente
dell’U1a, mentre il piedino 6 (ingresso
invertente) dell’U1b ha come tensione
di riferimento quella prelevata dal cursore del trimmer R7, inserito nel partitore con R6 ed R8. Per testare le stilo
NiCd e NiMH R4 viene regolato in
modo da ottenere circa 1,35 volt sul
cursore, ovvero sul piedino 3
dell’LM358; R7 viene invece registrato
per ottenere 1,05 volt sul piedino 6
dell’U1b. Con questi valori, e considerando di applicare la pila ai punti marcati “BATT.” possiamo avere le tre
seguenti possibilità: l’elemento presen-
ta la normale carica, quindi alimentando R1 dà una tensione che comunque si
mantiene intorno agli 1,2 volt (valore
normale) quindi U1a si trova l’ingresso
invertente a potenziale minore di quello del piedino 3 e pone la propria uscita a livello alto (circa 5,5 volt) mentre
per U1b il potenziale del piedino 5 è
maggiore di quello del 6, quindi
anch’esso ha l’uscita a livello alto.
Perciò se la batteria è sufficientemente
carica, ovvero presenta una tensione
compresa tra 1,05 e 1,3 volt, il LED
bicolore LD1 appare giallo perché sono
illuminati entrambi i suoi componenti
rosso e verde, che sommati danno
in pratica
Elettronica In - settembre ‘97
come funziona
Per verificare lo stato di carica di una pila o di una batteria ricaricabile non basta misurarne la tensione e
controllare che coincida con il valore nominale, perché ciò che distingue un elemento carico da uno scarico
non è tanto la differenza di potenziale ai suoi capi, quanto piuttosto la corrente che riesce a fornire. In
sostanza una batteria stilo NiCd, che ha come tensione tipica 1,2 volt, riesce a tenere tale valore anche
quando è un po’ scarica (a meno che non sia proprio a terra...) e con una semplice misura a vuoto non è
possibile capirne lo stato; al contrario, applicando un carico ai suoi capi si vede invece quanto è realmente
carica. Ogni pila o batteria è assimilabile ad un generatore di tensione avente una resistenza in serie: la
tensione è quella nominale, cioè 1,2V per le stilo NiCd o NiMH, e 1,5V per le pile a secco, mentre la resistenza serie è tanto più grande quanto meno l’elemento è carico. Una batteria scarica ha una resistenza ipotetica molto grande, di conseguenza un piccolo assorbimento di corrente riduce fortemente la tensione prelevabile dai contatti; al contrario, un elemento ben carico ha una minima resistenza serie, quindi anche alla
massima corrente erogabile la differenza di potenziale tra i suoi estremi si mantiene abbastanza prossima al
valore nominale, ovvero a quello rilevabile a vuoto. Per rilevare lo stato di carica di una batteria bisogna
quindi fare una misura della sua tensione sotto carico, ovvero assorbendo da essa una corrente significativa:
in media 1/3÷1/5 del valore della sua capacità; ad esempio, per una stilo ricaricabile da 500 mA/h la corrente di prova deve essere compresa tra 50 e 150 mA. Il nostro circuito fa esattamente questo: preleva della
corrente dalla batteria misurandone contemporaneamente la tensione, e indicandoci visivamente come reagisce; tramite tre colori ci dice se è scarica (rosso) normalmente carica (giallo) oppure a piena carica (verde).
appunto il giallo. Il secondo caso verificabile è che la batteria sia scarica
quindi, erogando la poca corrente che
le resta alla R1, presenta una tensione
più bassa del valore minimo, ovvero
sotto 1,05 volt: in questo caso U1a si
trova ancora l’ingresso invertente ad un
potenziale minore di quello non-invertente e pone a livello alto la propria
uscita, accendendo la parte rossa del
LED bicolore; il piedino 5 è ad un
potenziale minore di quello di riferimento dato da R7 al pin 6, quindi l’uscita di U1b si trova stavolta a livello
basso, e la parte verde dell’LD1 rimane
spenta; perciò se la nostra stilo è scari-
Elettronica In - settembre ‘97
ca il LED bicolore ci apparirà rosso.
Infine, terzo ed ultimo caso, se la batteria è a piena carica può fornire tutta la
corrente, assorbita da R1, senza abbassare apprezzabilmente la tensione ai
propri capi, erogando quindi più di 1,3
volt: U1a si trova il piedino 2 ad un
potenziale maggiore di quello di riferimento superiore applicato all’ingresso
non-invertente, quindi pone la propria
uscita a livello basso; quanto all’U1b, il
suo ingresso non-invertente ha un
potenziale maggiore di quello invertente, quindi l’uscita (piedino 7) si trova a
livello alto e fa accendere la parte verde
del LED. La parte rossa rimane spenta,
quindi LD1 diventa verde, indicando
che la batteria è pienamente carica.
Questo è il test normale adatto alle batterie di piccola capacità fino a 500
mA/h; per verificare le stilo da 1,1 A/h
bisogna chiaramente richiedere maggior corrente, altrimenti la prova è un
po’ inaffidabile, perché queste stilo
devono spesso alimentare dispositivi
che consumano abbastanza. Senza
stare a cambiare di volta in volta il
valore della R1 è possibile procedere al
test premendo il pulsante P1 per un
istante: così facendo si inserisce in
parallelo una resistenza di valore molto
basso (R2, da 5,6 ohm) che assorbe un
supplemento di corrente tale da mettere a dura prova la stilo. Diciamo che in
linea di massima il pulsante può essere
usato anche per le batterie più piccole
(500 mA/h) in modo da verificare
quanto sia consistente la carica, ovvero
se l’accensione del LED verde sia
dovuta solo ad una lieve carica o se
anche sforzando l’elemento la tensione
non accenna a calare. Il circuito normale assorbe, da una batteria stilo NiCd o
NiMH con tensione nominale di 1,2
volt, poco più di 50 mA, mentre premendo il pulsante di sovraccarico (P1)
la richiesta di corrente ammonta a circa
250 mA. Facciamo infine notare che
per verificare le pile stilo tradizionali,
alcaline o zinco-carbone, bisogna
77
modificare il valore della resistenza R3
portandolo a 27 Kohm: in tal modo è
possibile regolare la soglia di commutazione dell’U1a (comparatore del
valore superiore, ovvero di batteria
carica) oltre gli 1,5 volt tipici della pila.
Per essere più precisi, bisogna regolare
R4 per ottenere tra il piedino 3 dell’integrato e massa circa 1,6 volt, e l’altro
trimmer (R7) fino ad impostare 1,25
volt fra il piedino 6 dello stesso LM358
e la massa. Tutto il circuito può essere
alimentato a pile o con qualunque alimentatore in grado di fornire 6 volt:
l’assorbimento di corrente è irrisorio,
circa 20 milliampère. L’alimentazione
si applica ai punti marcati + e - V, e
l’interruttore S1 è comodo, soprattutto
nel caso del funzionamento a pile, per
accendere il dispositivo soltanto quando serve. Il diodo zener DZ1 è stato
inserito per stabilizzare la tensione
applicata ai partitori, così da avere
potenziali di riferimento per gli operazionali estremamente stabili e costanti
anche al variare della tensione d’alimentazione.
REALIZZAZIONE
PRATICA
Bene, dopo aver visto il funzionamento
del piccolo tester passiamo ad esaminare la fase di costruzione: al solito, per il
montaggio abbiamo previsto un circuito stampato sul quale prenderanno
posto tutti i componenti; la traccia lato
rame, per realizzarlo, si trova illustrata
in questa pagina a grandezza naturale.
Una volta inciso e forato lo stampato si
possono montare su di esso dapprima
le resistenze e i due trimmer, quindi lo
zoccolo per ospitare l’integrato.
Montate poi l’unico diodo, ovvero lo
traccia rame
in dimensioni reali
zener DZ1, per il quale bisogna rispettare la polarità indicata (la fascetta ne
indica il catodo), quindi pensate all’unico condensatore, un elettrolitico che
va posizionato rispettandone la polarità
secondo quanto mostrato dal piano di
montaggio. Inserite ora LD1, cioè il
LED bicolore, rammentando che la
parte smussata del contenitore deve
essere rivolta all’interno dello stampato, ovvero allo zoccolo; da notare che
nei LED di questo tipo il catodo (terminale comune ai due diodi interni) sta
sempre in mezzo e ai lati si trovano i
terminali degli anodi delle giunzioni
rossa e verde: bene, l’anodo del rosso è
quello che sta dalla parte smussata,
mentre quello dalla parte opposta è evidentemente quello del verde. Sistemato
LD1 si collegano allo stampato l’interruttore unipolare S1 e il pulsante P1,
usando brevi spezzoni di filo. Per l’alimentazione, se ricorrete a delle pile,
usate 4 stilo in serie montate in un
apposito portapile. Per il test delle pile
collegate ai punti “+” e “- BATT.” due
cavetti terminanti con pinzette o clip, in
modo da poter agevolmente effettuare i
collegamenti agli elementi che di volta
in volta andrete a testare. In alternativa
potete prendere un portastilo a 2 posti e
collegarne allo stampato uno soltanto,
dopo aver identificato i rispettivi contatti (la molla è sempre il negativo).
Finite le saldature innestate l’LM358
nel proprio zoccolo avendo cura di far
coincidere la sua tacca di riferimento
con quella di quest’ultimo. Il circuito è
quindi pronto: per usarlo non dovete
fare altro che registrare i due trimmer,
alimentando il circuito e misurando le
tensioni con un tester avente a massa il
puntale negativo, e disposto alla misura
di tensioni continue con fondo-scala di
10 o 20 volt. Più precisamente, toccate
il piedino 3 dell’integrato con il puntale positivo e con un piccolo cacciavite,
ruotate il cursore di R4 fino a leggere
1,3 V sullo strumento, quindi portate il
puntale sul pin 6 e agite su R7 fino a
leggere 1,05÷1,1 volt. Nel caso vogliate testare le normali pile stilo ricordate
di montare per R3 una 27 Kohm (in
luogo della 39 Kohm prevista) e di
regolare R4 per avere 1,6 volt e R7 per
un valore di 1,25÷1,3 volt. Fatte le
regolazioni riponete pure il tester perché il circuito è pronto all’uso.
Rammentiamo solo che il nostro circuito funziona correttamente con tensioni
di alimentazione comprese fra 6 e 9
volt, quindi con una o più pile di qualunque tipo o con un piccolo alimentatore capace di dare tale tensione e circa
20 mA di corrente. Raccogliete ora
tutte le batterie stilo e testatele con il
nuovo circuito da voi realizzato e laddove troverete alcune batterie scariche,
ricordatevi di ricaricarle magari con il
progetto che abbiamo proposto sul
numero di Aprile.
L. E. D. s.r.l
Componenti Elettronici
per Hobbisti
CONCESSIONARIO KIT
Viale Petrarca, 48/50
Tel. 0773 / 697719 - Fax 663384
78
04100 LATINA
Elettronica In - settembre ‘97
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