Revista de Electronica si Automatizari

Revista de Electronic i Automatiz ri

Nr. 1, mai 2006

Drobeta-Turnu-Severin

Grupul colar „Domnul Tudor”

VC

C

470nF

C2

231

84

A

LM358A

NC

I1A

3K3

R3

3K3

R5

VC

C

VEE

Vm

ic5 6

7B

84

LM358A

NC

I1B

3K3

R6

VC

C

VEE

6K8

R7

2K7

R8

1K2

R9

Ve

231

84

A

LM358A

NC

I2A

4K7

R14

VC

C

VEE

4K7

R11

1K2

R12

1K2

R10

5 67

B84

LM358A

NC

I2B

10KR

17

VC

C

VEE

10K

R15

470nF

C5

Vlinie

Vr1

4K7

R18

4K7

R21

470R

19

470R

20

VC

C

VEE

Q1

Q2

2.2R

22

2.2R

23

Dif

100K

R4

1nFC

3

M+

M-

D+

D-

T1 T2TM

Mic

250R

16K

100R

13

12

JP

Linie

1nF

C4

PM1000uFC

6

1000uFC

7

VC

C

VEE

1K R1

2K2

R2

100uFC

1

R

AE

Revist

semestrial

În ERA informa iei, ne-am decis s ne schimb m statutul din cel de consumatori în

cel de produc tori de informa ie. Drept vorbind, aveam nevoie ca de AER s reu im într-o

activitate, dup ce implicându-ne în diferite proiecte interna ionale (Join Multimedia 2006,

Euro-Scola 2006) nu am reu it s le ducem la bun sfâr it. Chiar dac uneori a fost vorba

despre unele dificult i tehnice obiective, ne-am dat seama c totu i vroiam prea mult de la

noi, încercam s ne implic m în proiecte care nu se potriveau abilit ilor noastre. Astfel s-a

n scut acest proiect, c ruia i-am spus simplu: Revista de Electronic i Automatiz ri.

Sper m c revista ARE ceea ce c uta i i c nu o ve i cataloga ca o revist REA.

Revista de Electronic i Automatiz ri, nr. 1, mai 2006 3

R

E A

CUVÂNT ÎNAINTE

De ce aceast revist ?

Pentru c în Grupul colar „Domnul Tudor” suntem mul i elevi pasiona i de electronic i care vrem sîmp rt im i altora experien a noastr în domeniu, scolabor m, s schimb m impresii i idei.

Pentru c la Grupul colar „Domnul Tudor” exist o baz material de excep ie, util atât pentru experimentarea diferitelor montaje cât i pentru realizareaunei revistei.

Pentru c pân în prezent, pasiona ii domeniului nu aveau o publica ie local (dup tiin a noastr !) în care s - i popularizeze ideile.

Când, cine i ce (se) va publica?

Dorim ca revista noastr s apar semestrial i satrag cât mai mul i pasiona i ai domeniului, care s se al ture ini iatorilor.

Vom publica în paginile revistei articole scrise deopotriv de elevi i profesori.

Principalele cerin e impuse unui articol pentru a fi publicat sunt:

Tema articolului s se încadreze în domeniul abordat de revist i explicitat prin numele acesteia.Articolele trebuie s nu mai fi fost publicate în nici o alt revist i trebuie s fie rezultatul muncii proprii a autorului/autorilor.Articolele referitoare la montaje electronice trebuie s con in pe lâng text, schema electric de principiu, desenul cablajului imprimat, desenul dispunerii componentelor pe cablaj i eventual o fotografie a montajului.

Acolo unde exist îndoieli cu privire la func ionareacorespunz toare a unei scheme propuse, aceasta va fi analizat i testat în laboratorul nostru, astfel încât ceicare realizeaz un montaj prezentat în revista noastr saib certitudinea reu itei.

De ce Revista de Electronic i Automatiz ri?

Pentru c dac ne mai contraziceam mult în privin anumelui revistei, aceasta ar fi avut ansa s debuteze anul viitor.

S-au ivit idei din cele mai n stru nice, cum ar fi CONTRAPIULI A. Cu toate c un astfel de titlu ascunde o sumedenie de sensuri ascunse, pân la urm ne-am hot rât s -i spunem simplu: Revista de Electronic i

Automatiz ri.

Invit m la o colaborare deschis pe to i doritorii.

SUMAR

Tester de audiofrecven

Receptor FM

Tester pentru cablu UTP

Sond logic

Platform de

experimentare pentru

registre de deplasare

Concursul profesional

pentru calific rile dobândite

prin anul de completare –

faza jude ean , martie

2006

R

4 Revista de Electronic i Automatiz ri, nr. 1, mai 2006

E A

Tester de audiofrecven (AF)

Breazu Ciprian-Dumitru, clasa a 11-a A ~1

Dr cil Robert-Alexandru, clasa a 11-a A ~

Mih escu Leontin, clasa a 11-a A ~

prof. Mihai Agape (îndrum tor)

Montajul prezentat este destinat test rii i depan riietajelor de audiofrecven din diferite echipamente(amplificatoare de audiofrecven , radiocasetofoane, receptoare TV, generatoare de ton, etc.), de unde idenumirea de Tester AF. Practic este vorba de unamplificator de audiofrecven cu ajutorul c ruia, prin audi ieîn casc sau difuzor, se poate detecta prezen a/lipsasemnalului AF, calitatea (distorsiunile) precum i nivelulacestuia în diferite puncte ale unei scheme.

Principalele caracteristici ale testerului sunt:

o Portabilitate, prin alimentare de la o baterie de 9V

o Reglarea în 3 trepte a amplific rii în tensiune precum iatenuarea continu a semnalului de intrare între 100% i 0%

o Posibilitatea audi iei semnalului atât în c ti cât i îndifuzor (impedan a 8 )

o U urin în utilizare, datorit formei i dimensiunilorpl cii cu circuitul integrat

o Cost mic al componentelor (aproximativ 10 RON)

Descrierea schemei electrice

Schema electric a montajului este prezentat în Figura 1. Dup cum se observ ,semnalul AF din punctul de test este transmis c tre poten iometrul R1, prin intermediulcondensatorului C1. Semnalul AF atenuat, prezent pe cursorul poten iometrului R1 este transmisla intrarea amplificatorului AF realizat cu circuitul integrat CI1. Semnalul de la ie ireaamplificatorului AF este transmis prin intermediul condensatorului C5 la traductorul electroacustic (difuzor, c ti).

În continuare, vom detalia rolul componentelor din schem .

Amplificatorul de audiofrecven este realizat cu circuitul integrat CI1 de tip LM 386. Acest circuit, produs de National Semiconductor este un amplificator AF de putere, proiectat pentru a putea fi alimentat într-o plaj larg de tensiuni i anume între 4V i 18V. Prin modificarea re elei de reac ie, amplificarea în tensiune poate avea valori cuprinse între 20 i 200.

1 Simbolul „~” (a.c. - alternativ curent) este utilizat în contextul dat cu în elesul „an de completare”

R


E A

Circuitul integrat se alimenteaz între pinii 6 (polul pozitiv) i pinul 4 (mas ). Semnalul AF de intrare este aplicat la pinul 3, iar semnalul de ie ire este prezent la pinul 5.

VS 6

GND4 GAIN 8

3

25

BYP7

GAIN1

LM386N-1

CI1

22KR1

10R3

10nFC3

220uF

C5GND

GND GND GNDGND10uFC2

10uFC4

GND

100nF

C1

10nFC69V

GND

100uFC7

GND GND

1k2R2

J1

123

JP

1KR4

LD1

GND

K1

Sond

S

Crocodil ro uCrR

Crocodil negru

CrN

In

Figura 1. Schema electric a testerului AF

Condensatorul C4 conectat la terminalul 7 (BYPASS) filtreaz tensiunea de alimentareaplicat circuitului de intrare din integrat, ceea ce este util pentru semnale mici de intrare.

Reglarea câ tigului amplificatorului se face prin conectarea între pinii 1 i 8 ai circuituluiintegrat a unor componente pasive. Prin utilizarea unui jumper, câ tigul se poate modifica în trepte dup cum urmeaz :

o Dac pinii 1, 2 i 3 ai JP sunt în gol, amplificarea în tensiune este A=20.

o Dac pinii 1 i 2 sunt scurtcircuita i (cu un jumper), amplificarea în tensiune este A=50, caurmare a conect rii între pinii 1 i 8 ai CI1 a grup rii serie R2, C2.

o Dac pinii 2 i 3 sunt scurtcircuita i, amplificarea este A=200, drept urmare a faptului cîntre pinii 1 i 8 ai CI1 este conectat condensatorul C2.

Evident, în locul celor 3 pini JP se poate utiliza un comutator cu 3 poli.

Tensiunea de ie ire se aplic sarcinii prin intermediul condensatorului C5. Sarcina(difuzorul sau casca) este conectat în montaj prin intermediul unui jack audio mono (J1).

Grupul serie R3, C3 conectat la ie irea CI1 are rolul de a compensa comportareainductiv a sarcinii la frecven e înalte.

Circuitul de intrare este format din C1 i R1. C1 are rolul de a bloca componenta de curent continuu i a permite trecerea semnalului AF. Cu ajutorul poten iometrului R1 se poate modifica nivelul semnalului aplicat amplificatorului. R1 este un poten iometru cu varia ielogaritmic .

Alimentarea montajului se face de la o baterie de 9 V conectat prin intermediul unuiconector montat pe circuitul imprimat. K1 este un comutator pornit/oprit. Când circuitul este alimentat, starea este semnalizat de c tre LED-ul LD1, conectat la tensiunea de alimentare prin intermediul rezistorului serie R4, care are rolul de a limita intensitatea curentului prin LED. Condensatoarele C5 i C6 filtreaz tensiunea de alimentare. Evident, func ionarea de baz a schemei nu este afectat dac se renun la LED i comutator.

R


E A

Realizarea montajului

Dup cum se observ din Figura 2, circuitul se realizeaz pe un laminat PCB monostratcu dimensiunile aproximative de 101mm x 22mm.

Figura 2. Dispunerea componentelor i circuitul imprimat prin transparen

Circuitul imprimat se va realiza conform desenului din Figura 3, reprezentat la scara 1:1.

Figura 3. Circuitul imprimat al testerului (vedere dinspre cablaj)

Montarea componentelor se va realiza conform desenului din Figura 4.

Figura 4. Dispunerea componentelor

Testarea montajului

Dac circuitul este realizat corect, conform documenta iei de execu ie de mai sus, va func iona cu siguran f r a fi necesare nici un fel de reglaje.

Mai întâi se conecteaz bateria de 9V i se alimenteaz montajul prin selectarea pozi iei„pornit” a comutatorului K1. Alimentarea montajului este semnalizat prin aprinderea LED-ului.

Apoi se conecteaz difuzorul prin intermediul unui jack tat , care se introduce în jack-ul mam J1 de pe circuitul imprimat. Se rote te axul poten iometrului R1 astfel s nu atenuezesemnalul de intrare i se injecteaz un semnal de audiofrecven de la cel mai îndemângenerator i anume propriul corp. Astfel, dac se atinge sonda testerului cu degetul, în traductorul electroacustic se va auzi un zgomot, care nu este altceva decât semnalul „injectat” denoi.

Prin conectarea unui jumper mai întâi între pinii 2 i 3, apoi între pinii 1 i 2 ai JP se va observa c nivelul semnalului din traductor va cre te ca urmare a cre terii amplific rii. De asemenea se va verifica faptul c nivelul semnalului electroacustic poate fi reglat continuu prin intermediul poten iometrului RV1.

Evident testarea poate fi realizat utilizând orice surs de semnal de AF ave i la dispozi ie.

Dac te-ai hot rât s construie ti acest montaj î i ur m succes! Dac întâmpini

probleme în realizare sau dac ai o alternativ la acest tester a tept m s ne contactezi.

R


E A

RECEPTOR FM

Bleoanc Gabriel, clasa a 11-a A ~

Popescu Bogdan, clasa a 11-a A ~

Sucil Emil-Florin, clasa a 11-a A ~

Îndrum tor: prof. Mihai Agape

Dup un montaj din domeniul audio, ne-am gândit s ridic m … frecven a, pân la domeniul radio. Cu toate c radioreceptorul prezentat în acest articol utilizeaz un circuit integrat (TDA 7000) care este la „sfâr itul carierei”, credem c poate oferi satisfac ii celor care înc nu au dexteritatea necesar realiz rii montajelor cu circuite integrate miniaturizate (SMD).

Montajul prezentat este un radioreceptor FM (utilizat în gama UUS – Unde Ultra Scurte)realizat în jurul circuitului TDA 7000, cu un minim de componente pasive. Montajul nu con ineamplificator de audiofrecven , în acest sens dovedindu-se foarte util testerul AF, prezentat în articolul anterior din aceast revist .

150nFC1

1,8nFC2

22nFC3

10nFC4

10nF

C5

27pF

C193,3nF

C7

180pFC8

56pF

C21

330pF

C103,3nFC11

150pFC12

220pFC14

100nFC15

330pFC17

220pFC18

20pF

C20

10KR1

22KR2

56nH

L1

1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718

TDA 7000CI1

GND

GND

GND

GNDGND

220pFC23

r

e

u

M

Antena

Ant

VCC

GNDGND

100nFC25

AF

K

Figura 1. Schema electric a radioreceptorului FM cu TDA 7000

Circuitul TDA 7000 prezint o particularitate interesant i anume aceea c utilizeaz o frecven intermediar de numai 70KHz (fa de 10,7MHz uzual), ceea ce permite utilizarea unor filtre RC, fa de „urâcioasele” filtre LC.

Schema nu constituie o noutate i nu este altceva decât una dintre aplica iile recomandatede produc tor. Aportul nostru a constat în proiectarea circuitului imprimat i experimentaremontajului realizat, rezultatele ob inute fiind dincolo de a tept rile noastre.

Pe scurt, receptorul func ioneaz dup cum urmeaz : semnalul electric cules de anteneste aplicat, prin intermediul condensatorului C23, la intrarea circuitului integrat TDA7000 (pinul 13); între pinii 5 i 6 este conectat circuitul de acord al oscilatorului local care con ine

R


E A

inductan a L1 precum i condensatorul variabil C20, cu ajutorul c ruia se realizeaz acordul radioreceptorului pe un anumit post în banda 88...108 MHz; de pe pinul 2 se culege semnalul deaudiofrecven care, dup dezaccentuarea realizat cu gruparea paralel R2 C2 se aplic la intrarea amplificatorului de audiofrecven extern.

Elementele componente pasive din schema bloc au urm toarele func iuni:

C1 – determin constanta de timp necesar pentru a asigura func ia muting;

C2 – împreun cu R2 determin constanta de timp pentru dezaccentuarea semnalului deaudiofrecven (R2C2=40us);

C3 – afecteaz nivelul de ie ire al generatorului de zgomot astfel: în intervalul de mutingnivelul de ie ire al generatorului de zgomot cre te atunci când valoarea lui C3 cre te; dac este necesar muting silen ios, C3 poate fi omis;

C4 – condesatorul pentru filtrul FLL; acesta elimin armonicile semnalului IF de la ie irea demodulatorului FM; de asemenea determin constanta de timp pentru calarea FLL iinfluen eaz r spunsul în frecven ;

C5 – condensator de decuplare a sursei de alimentare; trebuie conectat cât mai aproape de pinul 5 al circuitului integrat;

C7÷C12, C17, C18 – condensatoarele filtrului i demodulatorului; valorile din schemsunt pentru o frecven intermediar FI de 70KHz; pentru alte valori ale frecven ei intermediarevalorile capacit ilor trebuie schimbate invers propor ional cu modificarea FI;

C15 – decupleaz reac ia de curent continuu pentru limitatorul FI/amplificatorul LA1

C19, C21 – condensatoare de acord ale oscilatorului local; valorile lor depind de banda de frecven i de valoarea condensatorului de acord C20;

L1 – bobina de acord pentru oscilatorul local; valoarea dat este pentru banda de radiodifuziune european i american (87,5MHz - 108MHz); pentru recep ia posturilor FM japoneze (banda 76MHz - 91MHz), L1 trebuie crescut la 150nH; L1 este o bobin format din 6 spire CuEm de 0,85mm înf urate pe un dorn de 4mm, spir lâng spir ;

C23 – condensator de cuplare a antenei dac este necesar atenuarea semnalelor MA iTV din afara benzii se poate realiza un circuit de intrare selectiv prin ad ugarea unei bobine i aunui condensator;

R2 – este rezisten a de sarcin pentru ie irea sursei de curent de audiofrecven ; aceastrezisten determin nivelul tensiunii de audiofrecven ; valoarea acestei rezisten e nu trebui sdep easc 22K pentru VCC=4,5V sau 47K pentru VCC=9V;

Circuitul imprimat a fost proiectat pentru laminat PCB monostrat, f r trapuri (Figura 2).

Figura 2. Dispunerea componentelor i circuitul imprimat

R


E A

Dimensiunile circuitului sunt 41mmx39mm i pot fi mic orate cu minim 10% prin”înghesuirea” componentelor (!celor c rora dimensiunile cablajului li se par prea mari lerecomand m trecerea de urgen la SMD-uri).


Figura 3. Circuitul imprimat al receptorului FM


Figura 4. Dispunerea componentelor radioreceptorului

În leg tur cu realizarea montajului v recomand m urm toarele:

Mai întâi realiza i bobina L1 din conductor de cupru cu diametrul de 0,85mm, înf urând6 spire pe un dorn cu diametrul de 4mm (spirele sunt a ezate una lâng cealalt ). Pentru ocalitate mai bun a acesteia, pute i s cositori i conductorul din care este realizat pe toatsuprafa a acestuia, înainte de înf urarea pe dorn (evident, mai întâi îndep rta i emailul de peconductor, dac este cazul).

Componentele cu gabarit mare (condensatorul semivariabil, bobina) se vor conecta la sfâr it, pentru a nu îngreuna montarea componentelor al turate. Practic este de preferat urm toarea ordine: condensatoare rezistoare, circuit integrat, bobin i condensator semivariabil.Cu excep ia circuitului integrat nu exist componente polarizate ceea ce ne u ureaz munca.

Conecta i la pinul ANT o bucata de conductor de cupru (de preferat monofilar) cu lungimea de aproximativ 20 – 30 cm, aceasta fiind antena radioreceptorului.

Pentru a verifica dac a i realizat montajul corect proceda i astfel:

Alimenta i circuitul de la o surs de tensiune mai mic de 10V, de exemplu o baterie de 9V (montajul func ioneaz corect i la tensiuni mai mici!).

Conecta i intrarea testerului AF (sau a unui alt amplificator de audiofrecven ) la ie ireade audiofrecven a receptorului.

Ac iona i asupra semireglabilului C20 pân ob ine i efectul dorit (recep ionarea unui anumit post de radio FM).

În cazul recep iei unor posturi cu semnal mai „slab” conecta i jumperul K.

În num rul urm tor vom publica „perechea” acestui radioreceptor i anume un miniemi tor FM, astfel încât între cele 2 montaje s se poat realiza comunica ii pe distan escurte (20÷60m), ceea ce se poate dovedi util în cele mai diverse situa ii.

Electronic i Automatiz ri, nr. 1, mai 2006 10

R

E A

TESTER PENTRU CABLU UTP

Cotîr L cr mioara, clasa a XI-a D

Purc rin Marius-Nicu or, clasa a 11-a A ~

Ungureanu Irinel-Zenobiu, clasa a XII-a F


Cele mai multe probleme ale unei re ele de calculatoare apar din cauza cablurilor,performan ele re elei fiind strâns legate de cele ale cablurilor. Scopul prezentului articol esteprezentarea unui tester pentru cabluri UTP, util în activitatea de instalare i service în cablareastructurat . Cu acest tester se pot detecta întreruperi, scurtcircuite, rezisten e prea mari saumuf ri necorespunz toare.

Principalele caracteristici ale montajului prezentat sunt:

Asigurarea portabilit ii prin alimentare de la baterie.

Curentul consumat mai mic de 10 mA

Realizarea sub forma a dou unit i care s permit testarea cablului în cazul încare capetele cablului se afl în loca ii distincte.

Afi area st rii conductoarelor cu LED-uri.

Posibilitatea test rii în regim automat (baleierea conductoarelor cablului) imanual (selectarea secven ial a conductorului testat).

Utilizarea conectorilor RJ-45 mam pentru conectarea cablurilor supuse test rii.

Costul componentelor utilizate mai mic de 20 RON.

Schema bloc

Testerul este format din dou unit i distincte, emi torul i receptorul, ca în Figura 1.Fiecare unitate este prev zut cu câte un conector JR-45 mam , la care se conecteaz cablul detestat prin intermediul conectorilor RJ-45 tat de la capetele acestuia.

Revista de

1

2

3

4

5

6

7

8

Emi tor

1

2

3

4

5

6

7

8

Receptor

Figura 1. Schema-bloc a testerului

Emi torul este un circuit care aplic la un moment dat un semnal (o tensiune) la una din cele 8 ie iri (respectiv unui conductor al cablului UTP. Starea ie irilor emi torului va fisemnalizat cu ajutorul a 8 LED-uri. Baleierea tuturor ie irilor (respectiv conductoarelor cablului) se poate realiza manual sau automat.

Receptorul con ine tot 8 LED-uri, cu ajutorul c rora se va vizualiza starea conductoarelorcablului testat.

Emi torul va fi alimentat de la o baterie de 9V, iar receptorul va fi de tip pasiv, neavând surs de alimentare proprie.


R

E A

Emi torul

Schema electric a emi torului, prezentat în Figura 2, este realizat cu 2 circuiteintegrate, CD4093 i CD4022, 8 LED-uri i diverse componente pasive.

În continuare descriem pe scurt rolul elementelor din schem .

Circuitul CD4022 este un circuit integrat digital CMOS, num r tor cu 8 ie iridecodificate. La un moment dat doar una din cele 8 ie iri ale circuitului este activ (nivel detensiune ridicat), celelalte fiind inactive (nivel de tensiune coborât). În acest mod, prin intermediul conectorului J1 (RJ-45), doar unul din conductoarele cablului prime te semnal (o tensiune apropiat de tensiunea de alimentare) la un moment dat, celelalte fiind la un poten ialapropiat de cel al masei.

Se observ c în serie cu ie irile circuitului integrat sunt conectate rezistoarele Rs1÷Rs8,care protejeaz ie irile circuitului integrat în cazul existen ei unui scurtcircuit între conductoarele cablului testat.

Tot la ie irile circuitului CI2 sunt conectate LED-urile LD11÷LD18, prin intermediulrezistoarelor de limitare a curentului R11÷R18. Cu ajutorul LED-urilor este semnalizat ie ireaactiv a circuitului integrat. De exemplu, dac la un moment dat este activ ie irea 3 a circuituluiintegrat (pinul 7 al CI2) LD14 lumineaz , celelalte LED-uri fiind stinse.

Ie irea activat se modific prin aplicarea de impulsuri la intrarea CLK (pinul 14) al CI2. Impulsurile pot fi generate automat sau manual, selectarea realizându-se cu un jumper conectat fie între pinii 1 i 2, fie între pinii 2 i 3 ai JP1.

1

23

CD4093BCN

CI1A

5

64

CD4093BCN

CI1B

8

910

CD4093BCN

CI1C

12

1311

CD4093BCN

CI1D

54

1 10

2

23

65

7 10

37

GND8

4 11

CO12

RST15

CLK14

CKEN13

VDD 16

CD4022BCN

CI2

470K

R1

100KR2

10K

R3

2.2uFC1

470nFC2

100pFC4

9V

D1

10uFC3

VCC

234

1

5678

J1

1K8R11

1K8R12

1K8R13

1K8R14

1K8R15

1K8R16

1K8R17

1K8R18

LD11 LD12 LD13 LD14 LD15 LD16 LD17 LD18

VCC123

JP1

PB1

VCC

330

Rs1 ... Rs8

Figura 2. Schema electric a emi torului

Cele 2 por i NAND cu histerezis utilizate din circuitul CI1 de tip CD4093 sunt utilizate pentru generarea impulsurilor. Poarta CI1A este folosit într-o schem de astabil, la ie ireaacesteia fiind generate impulsuri cu frecven a de aproximativ 1Hz. Poarta CI1B este folositpentru eliminarea impulsurilor nedorite (datorate vibra iei contactelor PB1) în cazul în careimpulsurile sunt generate manual, prin ap sarea/eliberarea micro-switch-ului PB1.

Revista de


R

E A

La intrarea de tact a CI2 este furnizat semnalul de la astabil dac se conecteaz un jumperîntre pinii 2 i 3 ai JP1sau semnalul generat manual dac se conecteaz jumper-ul între pinii 1 i2 ai JP1.

Dup cum se observ alimentarea se realizeaz de la o baterie de 9V prin intermediuldiodei D1, care are rolul de a proteja montajul în cazul aliment rii cu polaritate gre it a acestuia. Condensatoarele C3 i C4 au rolul de a filtra tensiunea de alimentare.

Por ile neutilizate din CI1 (CI1C i CI1D) au intr rile conectate la mas , iar ie irile sunt l sate în gol.

Receptorul

Dup cu se observ din schema electric a receptorului din Figura 3, acesta nu este alimentat de la o surs de tensiune local .

Conectorul J2 (de tip RJ-45 mam ) permite conectarea cablului de testat la receptor.

Starea conductoarelor cablului este semnalizat prin intermediul LED-urilorLD21÷LD28, conectate la conductoarele cablului prin rezistoarele R21÷R28, care au rolul de a limita curentul prin LED-uri.

234

1

5678

J2

470R21

470R22

470R23

470R24

470R25

470R26

470R27

470R28

LD21 LD22 LD23 LD24 LD25 LD26 LD27 LD28

D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28

Figura 3. Schema electric a receptorului

Diodele D21÷D28 ofer o cale de întoarcere pentru semnal trimis într-un conductor al cablului.

Explicarea mai detaliat a func ion rii circuitului se va face în sec iunea TESTARE, cu ajutorul formelor de und generate prin simulare.

CABLAJUL IMPRIMAT

Atât pentru emi tor cât i pentru receptor s-au proiectat cablaje imprimate monostrat is-a reu it interconectarea traseelor f r utilizarea trapurilor.

Emi torul

Cablajul pentru emi tor a fost proiectat pe o plac dreptunghiular cu dimensiunile111mm x 40mm, dup cum se observ în Figura 4.

Revista de

R


E A

Figura 4. Emi tor – Schema cablajului i dispunerea componentelor (scara 1:1)

Placa cu circuitul imprimat pentru emi tor va fi realizat conform desenului din Figura 5.

Figura 5. Schema cablajului emi torului

Modul de dispunere al componentelor emi torului pe placa cu circuitul imprimat este prezentat în Figura 6.

Figura 6. Amplasarea componentelor emi torului

Receptorul

Cablajul pentru emi tor a fost proiectat pe o plac dreptunghiular cu dimensiunile64mm x 31mm, dup cum se observ în Figura 7.

Figura 7. Receptor – Schema cablajului i dispunerea componentelor

Placa cu circuitul imprimat al receptorului va fi realizat conform desenului din Figura 8.

Revista de


R

E A

Figura 8. Schema cablajului receptorului

Modul de dispunere al componentelor pe placa cu circuitul imprimat al receptorului este prezentat în Figura 9.

Figura 9. Amplasarea componentelor receptorului

TESTARE

Testarea circuitului s-a realizat prin simulare precum i experimentarea montajelorrealizate pe dou pl ci de test.

SIMULARE

Simularea func ion rii testerului s-a realizat în urm toarele 3 cazuri: cablu bun,întreruperea unui conductor (rezisten mare) i scurtcircuit între 2 conductoare ale cablului.

În sec iunile urm toare sunt reprezentate formele de und ob inute în cele 3 cazuri.Pentru o mai bun în elegere a func ion rii, în cazul cablului bun s-au reprezentat mai multesemnale astfel încât s poat fi în eleas mai u or func ionarea testerului.

Cablu bun

În continuare vom explica formele de und ob inute la simularea cu cablu bun.

În

Figura 10 sunt reprezentate urm toarele semnale:

Semnalele de la ie irile num r torului, notate cu e1÷e8.

Semnalul de tact prezent la intrarea de clock a num r torului, notat cu t1.

Semnalele de la intr rile receptorului (pinii conectorului J2), notate cu r1÷r8.

Dup cum se observ , intr rile sunt activate secven ial, comutarea realizându-se pefrontul cresc tor al impulsului de tact t1. În cazul unui cablu bun semnalele de la intr rilereceptorului sunt similare cu semnalele corespunz toare de la ie irile num r torului.

Din Figura 12 se observ c tensiunea în cazul unei ie iri activate este aproximativ 5,5V iar tensiunea intr rii corespunz toare din receptor este aproximativ 4,5V.

Revista de


R

E A

Figura 10. Formele de und la ie irile num r torului i intr rile receptorului

Semnalizarea st rii circuitului i a cablului se face prin intermediul LED-urilor a c rorstare depinde de polarizare i implicit de curentul care le str bate. Formele de und ale curen ilorprin LED-uri (mai exact prin rezistoarele cu care aceste LED-uri sunt înseriate – r11(i)÷r18(i) curen ii prin LED-urile emi torului iar r21(i)÷r28(i) curen ii prin LED-urile receptorului) sunt reprezentate în Figura 11 (care este de fapt o continuare a formelor de und din

Figura 10).

Se observ c , în func ie de ie irea activat a num r torului, la un moment dat lumineazexact dou LED-uri i anume LED-urile corespunz toare respectivei ie iri, unul de la emi tor iunul de la receptor.

Din Figura 12 se observ c intensit ile curen ilor prin LED-urile din emi tor ireceptor au valoarea de aproximativ 3mA.

Acesta însemn c în acest caz curentul de alimentare al circuitului va fi mai mic de 7mA.

Revista de


R

E A

Figura 11. Formele de und ale curen ilor prin LED-uri

Figura 12. Valorile tensiunilor i ale curen ilor pentru un cablu bun

Revista de


R

E A

Cablu cu întrerupere

În cazul cablului cu întrerupere simularea s-a realizat pentru o rezisten între capeteleconductorului 1 al cablului egal cu 100K , restul conductoarelor cablului fiind bune.

Din Figura 13 se observ c intensitatea curentului prin LD11 cre te la aproximativ 4 mA, ceea ce era de a teptat, deoarece s-a mic orat curentul prin conductorul 1 al cablului caurmare a cre terii rezisten ei acestuia. Deci LED-ul din emi tor corespunz tor conductorului defect va lumina pu in mai tare.

Dac ne îndrept m aten ia asupra LED-ului LD21din receptor, corespunz torconductorului 1, observ m c intensitatea curentului care îl str bate a sc zut sub 50µA, putându-se afirma c în acest caz LED-ul este stins.

inând cont de cele de mai sus, tragem concluzia c atunci când un conductor este întrerupt, LED-ul corespunz tor din emi tor va lumina pu in mai tare, iar LED-ul corespunz tordin receptor va fi stins. Celelalte LED-uri nu sunt afectate.

Figura 13. Formele de und pentru cablu cu conductorul 1 întrerupt

Cablu cu scurtcircuit

În cazul cablului cu scurtcircuit simularea s-a realizat considerând c între conductoarele 1 i 2 ale cablului exist o rezisten cu valoarea de 10 .

Dup cum se observ din Figura 14, func ionarea LED-urilor LD11 i LD12 din emi tor,care corespund conductoarelor scurtcircuitate este foarte pu in afectat , prin sc derea a u oar a curentului prin acestea, în cazul în care sunt active ie irile corespunz toare ale num r torului.

Ca i în cazul întreruperii, scurtcircuitul dintre cele 2 fire este sesizat de c tre LED-urilecorespunz toare din receptor, respectiv LD21 i LD22. Formele de und din Figura 15 arat cambele LED-uri vor lumina atât pe durata test rii conductorului 1 cât i pe durata test riiconductorului 2, ele fiind str b tute de un curent a c rui intensitate este de aproximativ 0,6 mA.

Revista de

R


E A

Figura 14. Formele de und pentru un cablu cu scurtcircuit între conductoarele 1 i 2

Concluzia este c cele 2 LED-uri din receptor, corespunz toare conductoarelor scurtcircuitate, vor lumina simultan, intensitatea luminoas a acestora fiind mai slab decât a LED-urilor ce corespund conductoarelor bune.

Figura 15. Curen ii prin LED-uri în cazul unui scurtcircuit între conductoarele 1 i 2

EXPERIMENTARE

Pentru experimentarea testerului au fost realizate atât emi torul cât i receptorul pe doupl ci de încercare, cea pentru emi tor fiind prev zut cu 2 socluri pentru circuite integrate. A fost experimentat func ionarea în cazurile descrise la simulare, func ionarea fiind identic cu cea descris la simulare.

LED-urile emi torului se aprind succesiv i starea lor depinde de ie irea activ a num r torului i într-o foarte mic m sur de tipul defectului existent pe cablu.

LED-urile receptorului sunt cele care informeaz asupra st rii cablului func ionarea lor fiind dup cum urmeaz :

În cazul cablului bun LED-urile lumineaz succesiv.

În cazul cablului cu întreruperi nu se aprinde LED-ul corespunz tor conductorului întrerupt.

În cazul cablului cu scurtcircuit, LED-urile corespunz toare conductoarelorscurtcircuitate lumineaz simultan.

Revista de


R

E A

Sond logic

Gherghe Eduard-Alexander, clasa a 11-a A ~

Marica Marian-Augustin, clasa a 11-a A ~

Stoica Dumitru-Adrian, clasa a 11-a A ~


Sonda logic este un instrument utilizat pentru analiza func ion rii i depanarea circuitelor digitale. Montajul prezentat func ioneaz atât ca detector de nivel cât i ca detector de fronturi ceea în anumite cazuri (impulsuri singulare de durat foarte mic ) îl face indispensabil,chiar dac suntem în posesia unui osciloscop (evident f r memorie).

Sondele logice care exist pe pia au, în func ie de performan e, pre uri cuprinse între 25$ i 75$. Pre ul componentelor din schema propus în acest articol este în jur de 8 RON. Prin construirea acestui montaj, la faptul c realiza i o economie financiar important (evidentexcluzând munca voastr ) se adaug i un aspect care nu poate fi convertit în bani i anumepl cerea de a lucra cu o unealt construit de voi.

Principalele caracteristici ale testerului sunt:

o Alimentare din circuit supus test rii

o Vizualizarea st rii semnalului cu 3 LED-uri colorate: RO U pentru nivel HIGH, VERDEpentru nivel LOW i GALBEN pentru semnalizarea tranzi iilor

o Detector de nivel pentru circuite TTL i CMOS, selectabil prin comutator

o Dimensiunea circuitului imprimat 122mmx21mm

o Cost mic al componentelor (aproximativ 8 RON)

Parametri ai circuitelor logice

Pentru a u ura în elegerea celor ce urmeaz , am decis s introducem un scurt paragraf teoretic referitor la tensiunea de alimentare i nivelurile logice pentru familiile de circuiteintegrate TTL i CMOS.

În func ie de tehnologia utilizat la realizarea circuitelor integrate, terminalele de alimentare sunt marcate astfel: VCC i GND pentru circuite TTL; VDD i VSS pentru circuiteCMOS

Tensiunile de alimentare pentru familiile de circuite logice TTL i CMOS sunt:

Familia logic TTL CMOS

Tensiunea de alimentare

VCC = 5V VDD = 3÷18V

Revista de


R

E A

În foile de catalog sunt date valorile minime i maxime între care trebuie s se încadreze tensiunea de alimentare. De exemplu pentru circuitele TTL se specific faptul c valoarea minim a tensiunii de alimentare este VCCmin = 4,75 V iar valoarea maxim este VCCmax = 5,25 V

Nivelurile de tensiune

Cele 2 cifre binare 0 i 1 sunt reprezentate prin domenii de tensiune între care exist o zon interzis . În logica pozitiv se asociaz un nivel de tensiune relativ ridicat VH valorii 1 logic(HIGH), respectiv un nivel relativ coborât VL valorii 0 logic (LOW). Se poate opera i în logicanegativ în care aceste valori sunt inversate. Nivelurile asociate pentru 0 i 1 logic nu sunt fixe sau constante, ele g sindu-se într-un interval de valori garantat de produc tor (Figura 1).

Figura 1. Niveluri de tensiune în logica pozitiv i negativ

Dup cum se observ din Figura 2, nivelurile de tensiune garantate pentru circuitele TTL

sunt: UILmax = 0,8V; UOLmax = 0,4V; UIHmin = 2V; UOHmin = 2,4V.

Figura 2. Nivelurile de tensiune pentru familia TTL standard

Pentru circuitele integrate CMOS, nivelurile de tensiune garantate sunt: UILmax = 30%VDD; UOLmax = 0,05V; UIHmin = 70%VDD; UOHmin = VDD-0,05V.

Descrierea circuitului

Schema electric a sondei logice este prezentat în Figura 3. Pentru o în elegere maiu oar a circuitului vom împ r i schema în 3 blocuri func ionale: circuitul de protec ie,detectorul de nivel i circuitul de semnalizare a tranzi iilor.

Circuitul de protec ie

Circuitul de protec ie are rolul de a proteja componentele din montaj în dou cazuri ianume atunci când tensiunea de intrarea are polaritatea gre it sau atunci când tensiunea are polaritatea corect , dar tensiunea dep e te nivelul de 18V (tensiunea maxim la care pot fi alimentate circuitele integrate CMOS din montaj).

Circuitul este format din urm toarele componente: C1, R2, R3; D1, LD4 i LD5. Acestecomponente au urm torul rol:

Revista de


R

E A

LD5 semnalizeaz faptul c polaritate tensiunii de alimentare este gre it . În acest caz trebuie s deconect m cât mai repede conectorii de alimentare, deoarece protec ia, în func ie de valoarea tensiunii de alimentare, este util doar un timp limitat, pân ladistrugerea termic a rezistorului R3.

LD4 i dioda Zener D1 formeaz o referin de tensiune de 18V. În cazul în care tensiuneade alimentare dep e te aceast valoare, LD4 începe s se aprind .

R3 limiteaz curentul prin cele 3 diode de mai sus.

Grupul R2, C1 formeaz un filtru de la ie irea c ruia se ob ine tensiunea de alimentare amontajului.

100pF

C21

100pF

C22

330nF

C23

Galben

LD3

1000KR24

470

R25

GND

GND

GND

VDD

VDD

D23

D21

D22

1000KR23

GND

10KR21

10KR22

VDD

33KR11

27KR12

27KR13

33KR14

1000K

R17

470

R18

470

R19

2

31

84

A

LM358ANCI1A

5

67

B

84

LM358ANCI1B

Ro u

LD1

Verde

LD2

GND

VDD

GND

GND

GND

GND

In

Out_H

Out_L

GND

VDD

39KR15

150KR16 100nF

C1

K1

Sond

S

Crocodil ro u

CrR

Crocodil negru

CrN

100

R2

1N4745AD1

Ro u

LD4Ro uLD5

220

R3

P1

P2

P3

P4

Revista de

10K

R1

In/

In//1 2

HCF4069UBEY

CI2A

3 4

HCF4069UBEY

CI2B

1213

HCF4069UBEY

CI2F

1011

HCF4069UBEY

CI2E

89

HCF4069UBEY

CI2D

5 6

HCF4069UBEY

CI2C

GND

Figura 3. Schema electric a sondei logice

Detectorul de nivel

Detectorul de nivel are rolul de a semnaliza prin intermediul LED-urilor LD1 i LD2 nivelul logic al semnalului din punctul testat i este format din: circuitul integrat CI1 care con ine2 amplificatoare opera ionale utilizate ca i comparatoare; re eaua divizoare (R11÷R16) pentru stabilirea nivelurilor de tensiune, selectabil cu comutatorul K1 pentru circuite CMOS sau circuite TTL; LED-urile LD1 i LD2 pentru semnalizarea st rii logice împreun cu rezistoarelede limitare a curentului R18 i R19.

Func ionarea circuitului este foarte simpl (vezi formele de und din Figura 4). Astfel, LED-ul LD1 de culoare ro ie se aprinde atunci când nivelul tensiunii testate i aplicate la borna neinversoare a circuitului CI1A este mai mare decât tensiunea UIHmin aplicat la intrarea inversoare a aceluia i circuit, semnalizând astfel starea logic SUS. LED-ul LD1 de culoare verde se aprinde atunci când nivelul tensiunii testate i aplicate la borna inversoare a circuituluiCI1B este mai mic decât tensiunea UILmax aplicat la intrarea inversoare a aceluia i circuit,semnalizând astfel starea logic JOS. Dac tensiunea din punctul de test se afl în zona interzis(între cele 2 niveluri de tensiune de mai sus) nici unul dintre LED-uri nu va lumina. Dac la intrarea sondei exist un semnal logic cu o frecven de pân la 100KHz, ambele LED-uri vor lumina.


R

E A

Figura 4. Tensiunile de la ie irile comparatoarelor (CI1A sus i CI1B jos) în func ie de tensiunea de ie ire

pentru circuite TTL (formele de und din stânga) respectiv circuite CMOS (în dreapta)

Circuitul de semnalizare a tranzi iilor

Circuitul de semnalizare a tranzi iilor are rolul de a semnaliza tranzi ia semnalului de intrare din starea JOS în starea SUS sau invers, prin intermediul LED-ului LD3 de culoaregalben , LED care st aprins aproximativ 0,25s din momentul în care are loc o tranzi ie. Pentru în elegerea func ion rii circuitului sunt utile formele de und din Figura 5.

Figura 5. Formele de und pentru circuitul de semnalizare a tranzi iilor

Semnalul de la intrare este aplicat prin intermediul inversoarelor CI2A i CI2B la doucircuite de derivare formate din C21, R21 respectiv C22, R22. Impulsurile pozitive de la ie irileacestora sunt transmise la intrarea unui monostabil prin intermediul diodelor D21 i D22. Elementele de mai sus formeaz un circuit de detectare a fronturilor.

Monostabilul este de tip neretriggerabil i este realizat cu por ile CI2E i CI2F. Durata impulsului de ie ire este de aproximativ 0,25s. Dup revenirea în starea stabil , monostabilul poate fi activat dup cca. 0,25 s, timp necesar desc rc rii condensatorului C23.

Starea instabil a monostabilului este semnalizat cu LED-ul galben LD3, care estealimentat prin intermediul inversorului CI2D.

Revista de


R

E A

Realizarea montajului

Circuitul se realizeaz pe un laminat PCB monostrat cu dimensiunile de 122mm x 21mm. Dup cum se observ din Figura 6, sunt utilizate 2 trapuri figurate cu culoarea ro ie.

Figura 6. Dispunerea componentelor i circuitul imprimat (v zut prin transparen )


Figura 7. Circuitul imprimat al testerului (vedere dinspre cablaj)


Figura 8. Dispunerea componentelor

Testarea montajului

Odat realizat montajul, este timpul s -l testa i dup cum v recomand m în continuare.

Pentru o testare rapid alimenta i montajul la o tensiune cuprins între 5V i 18V (de exemplu de la o baterie de 9V) prin intermediul celor doi crocodili (!crocodilul ro u la + icrocodilul negru la -). Dac vârful sondei este în gol nici un LED nu trebuie s fie aprins. Prin atingerea vârfului sondei logice cu degetul se vor atinge toate cele 3 LED-uri ca urmare asemnalului parazit transmis de mâna noastr i a impedan ei mari a sondei. Dac atinge i cu vârful sondei terminalul + va lumina LED-ul RO U iar LED-ul GALBEN va emite un flash. Dac se atinge terminalul – va lumina LED-ul VERDE iar LED-ul GALBEN va lumina pentru aproximativ 0,25s.

Dac circuitul a trecut testul de mai sus po i trece la utilizarea lui într-un montaj cu circuite digitale. Pentru aceasta va trebui mai întâi s identifici punctele din care vei lua tensiunea de alimentare (!aten ie la polaritate) i s conectezi crocodilii firelor de alimentarecorect. Apoi setezi comutatorul pe pozi ia CMOS sau TTL i atingi cu vârful sondei punctul al c rui semnal vrei s -l testezi (!trebuie s fii atent pentru a nu produce scurtcircuite în montajultestat cu sonda). În func ie de modul în care se aprind LED-urile vei putea interpreta ceea ce se întâmpl în montaj.

Dac montajul nu func ioneaz î i recomand m s examinezi lipiturile, cauza cea maifrecven a unei func ion ri defectuoase (s sper m c nu va fi nevoie!).

Revista de


R

E A

Platform de experimentare pentru registre de deplasare

Revista de

Lucrarea a fost realizat în anul 2004, la cercul de Electronic de la Clubul Copiilor Or ova, sub îndrumarea d-ui prof. Mihai Agape.

Pe atunci autorii erau în clasa a X-a i au ob inut cu aceast lucrare locul I la concursul de „Creativitate tehnico- tiin ific ” din cadrul Festivalului „Perla Dun rii”.

Moac Mihai, Grupul colar Industrial de Marin Or ova, clasa a XII-a D

Neagu Adrian, Liceul Teoretic „Traian Lalescu” Or ova, clasa a XII-a D

Obiectul prezentei lucr ri este o platform de experimentare, util elevilor care studiaz Electronica, pentru testareafunc ion rii registrelor de deplasare. Astfel, cu ajutorul acesteia se poate experimentafunc ionarea unui registru de 4 bi i realizat cubistabili J-K (CDB473) cât i func ionarea în diverse moduri a circuitului integrat CDB 495.

Platforma a fost proiectat astfel încât s satisfac urm toarele cerin e:

S necesite un minim de materiale i aparatur auxiliar pentru realizareaexperimentelor

S permit realizarea mai multor experimente cu acela i circuit

S fie minimizate num rul situa iilor în care s-ar putea produce defec iuni ca urmare aunor gre eli de utilizare, iar remedierea defec iunilor s fie facil

S se realizeze cu costuri reduse

În vederea satisfacerii acestor cerin e am optat pentru:

Includerea în montaj a: sursei de stabilizare de 5V, necesar pentru alimentareacircuitelor; comutatoarelor pentru stabilirea nivelurilor logice necesare la intr rilecircuitelor; LED-urilor necesare indic rii nivelurilor logice

Utilizarea cablurilor i nu a jumper-ilor pentru realizarea conexiunilor, ceea ce duce la o versatilitate mai mare a platformei experimentale

Utilizarea unei diode de protec ie pe linia de alimentare a stabilizatorului precum iutilizarea soclurilor pentru montarea circuitelor integrate

Realizarea elementelor de conectic (pini de conectare pe plac i cabluri de conectare) cu ajutorul unor pini recupera i din socluri de pe PCB-uri „inutile”

Datorit componentelor utilizate i a modului de dispunere a acestora pe placa cu circuitul imprimat, s-a ob inut o oarecare miniaturizare a montajului (o miniaturizare excesiv nu ar fi fost benefic scopului, f când dificil utilizarea platformei) care determin familiarizareaelevului cu PCB-urile din aparatura electronic .


R

E A

Descrierea platformei experimentale

În Figura 1 sunt reprezentate blocurile func ionale ale platformei. Identificarea acestorblocuri pe schema electric din Figura 2 este foarte u oar .

Registru de deplasare de 4 bi i cu bistabili J-K

Registru de deplasareintegrat

(tip CDB473) CDB495

Stabilizator +5V

Circuit pentru generarea nivelurilor logice pentru

intr ri

Circuit cu LED-uripentru indicarea nivelurilor logice

Figura 1 Schema bloc a platformei de experimentare

Stabilizatorul este realizat cu circuitul integrat CI4 de tip 7805 care stabilizeaz tensiuneaaplicat la intrarea acestuia (8 – 15V) la valoarea necesar aliment rii circuitelor integrate dinfamilia TTL i anume 5V. Dioda D1 protejeaz circuitul integrat la inversarea polarit ii firelorde alimentare. Condensatoarele C2 i respectiv C3 filtreaz tensiunile de la intrarea i respectivie irea circuitului integrat.

Cei 4 bistabili J-K din circuitele integrate CI1 i CI2 sunt conecta i astfel încât s se poatob ine un registru de 4 bi i cu introducere serie a datelor (câte un bit la fiecare impuls de tact) icitire paralel (sunt disponibile ie irile tuturor bistabililor, citirea putându-se face simultan),deplasarea datelor f cându-se de la stânga la dreapta.

Circuitul integrat CI3 (CDB495) are conecta i în circuit doar pinii de alimentare, to iceilal i pini fiind accesibili prin intermediul pinilor de conectare corespunz tori.

Pentru generarea nivelurilor logice, ce se vor aplica pe intr rile circuitelor, se utilizeazcele 6 micro-întrerup toare ale componentei SW1. Astfel, pe pinii I1÷I6 se ob in nivele logice(HIGH/LOW) corespunz toare pozi iilor micro-întrerup toarelor 1÷6 (OFF/ON). Dac de exemplu micro-întrerup torul 1 este deschis (OFF), atunci pinul I1 se afl la nivel logic HIGH, deoarece este conectat la +5V prin intermediul rezistorului R10. Când micro-întrerup torul 1 esteînchis (ON), pinul I1 se afl la nivel logic LOW, fiind conectat la mas prin micro-întrerup tor.Se observ c prin utilizarea inversorului CI5A se ob ine la pinul I6N, inversul semnalului I6.

Cu ajutorul butonului S1 i a inversorului CI5B se ob in la pinul CLK impulsuri de tact singulare necesare pentru comanda intr rilor de tact ale registrelor. R1 i C1 formeaz un filtru trece jos care înl tur impulsurile parazite produse la ac ionarea comutatorului. Datorit utiliz riiinversorului, la ie irea CLK se ob in fronturi pozitive (tranzi ie LOW-HIGH) atunci când S1 este ap sat (la eliberarea butonului S1 se ob in fronturi negative).

Pentru a nu înc rca excesiv ie irile circuitelor analizate, LED-urile LED1÷LED4 sunt conectate prin intermediul inversoarelor CI5C÷CI5F, limitarea curentului pin LED-urirealizându-se prin intermediul rezistoarelor R1÷R4.

Revista de


R

E A

Figura 2 Schema electric a platformei de experimentare

Revista de


R

E A

Montajul este realizat pe un laminat PCB mono placat. Cablajul montajului i amplasareacomponentelor sunt reprezentate în Figura 3. Cu culoarea ro ie sunt figurate trapurile care suntconectate pe partea cu componentele.

Figura 3 Cablajul montajului i amplasarea componentelor

Deoarece nu s-a reu it inscrip ionarea pl cii imprimate pe partea cu componentele (firmadin România care furnizeaz consumabilele necesare nu a putut onora comanda), pentruorientarea elevului în momentul realiz rii experimentului va fi utilizat Figura 4, în care esteprezentat dispunerea componentelor.

Figura 4 Amplasarea componentelor montajului

Dup cum se poate cu u urin observa, modul de dispunere a componentelor asigurdistinc ia între blocurile func ionale ale montajului.

Exemple de experimente

În continuare vor fi prezentate câteva din experimentele care se pot realiza cu aceastplatform experimental .

În afara platformei nu sunt necesare alte aparate, evident, cu excep ia unei surse de tensiune continu care s furnizeze o tensiune cuprins între 8 i 15V. Se poate utiliza cu succes o baterie de 9V care se poate conecta la montaj prin intermediul unui suport de baterie corespunz tor. Borna „+” a sursei se conecteaz la pinul „VCC” iar borna „—„ la pinul „GND”.

Revista de

Electronic i Automatiz ri, nr. 1, mai 2006 28 Revista de

R

E A

E1 Verificarea circuitelor de comand i control

De i nu are direct leg tur cu registrele de deplasare, acest prim experiment familiarizeaz elevul cu modul de lucru specific platformei, ajutându-l s în eleag atât semnifica ia indica iilor LED-urilor cât i coresponden a dintre pozi iile comutatoarelor inivelele logice de la ie irile corespunz toare. În termeni sportivi ne putem referi la aceast etapca la o „înc lzire”.

Obiective:

În elegerea func ion rii circuitelor de comand i control

Verificarea func ion rii corecte a circuitelor de comand i control

Sarcini de lucru

E1-1 Circuite de control (sonde logice)

Conecteaz pinul „LD1” succesiv la mas (pinul „0V”) i la pinul „5V”, observ starea corespunz toare a LED-ului „LED1” (aprins/stins) i noteaz aceast coresponden .

I1 Asocia i starea logic a pinului „LD1” din coloana I cu starea corespunz toare a „LED1” din coloana a II-a.

Starea logic a pinului „LD1”

Starea „LED1”

LOW AprinsHIGH Iluminare intermitent

Stins

Observa i starea „LED1” când intrarea „LD1” este neconectat .

I2 Analizând schema electric explica i de ce „LED1” este aprins atunci când „LD1” este în gol.

Verifica i func ionarea corect a LED-urilor LED1÷LED4 (când una din intr rile LD1÷LD4 are valoarea LOW atunci LED-ul corespunz tor LED1÷LED4 este stins, iar când una din intr rile LD1÷LD4 are valoarea HIGH atunci LED-ul corespunz tor LED1÷LED4 este aprins).

E1-2 Circuite pentru generarea nivelelor logice

Conecta i pinul „I1” la pinul „LD1” pentru a analiza cu ajutorul „LED1” starea logic a „I1” în func ie de pozi ia micro-întrerup torului 1 a „SW1”.

I3 Stabili i valoarea de adev r (A/F) a propozi iei:

„LED1” este aprins când micro-întrerup torul 1 a „SW1” este în pozi ia „ON” (în sus).

Verifica i faptul c ie irile I1÷I6 sunt în starea logic LOW atunci când micro-întrerup toarele corespunz toare 1÷6 ale SW1 sunt în pozi ia „ON”.

Conecta i „I6” la „LD1” i „I6N” la „LD2” i observa i starea LED-urilor corespunz toare („LED1” i „LED2”) în momentul în care ac iona i asupra micro-întrerup torului 6 a „SW1”.

I4 Analizând schema electric explica i de ce „LED1” i „LED2” au st ricomplementare.

E1-3 Generatorul de tact

Conecta i „CLK” la „LD1” i observa i modificarea st rii „LED1” când se ac ioneazasupra butonului „S1”.

Electronic i Automatiz ri, nr. 1, mai 2006 29Revista de

R

E A

I5 Stabili i valoarea de adev r (A/F) a propozi iei:

La ie irea „CLK”se ob ine o tranzi ie LOW-HIGH la ap sarea butonului „S1”.

E2 Registru de deplasare la dreapta cu bistabili J-K

Obiective:

În elegerea i verificarea modului în care are loc transferul informa iei într-un registru serie-paralel

Verificarea ac iunii semnalului de RESET asupra func ion rii registrului

Sarcini de lucru

Realizeaz urm toarele conexiuni: I6 – J0, I6N – K0, KLC – CK, Q1 – LD1, Q2 – LD2, Q3 – LD3 i Q4 – LD4 pentru testarea registrului de deplasare.

Stabili i J0 la valoarea LOW (6 din SW1 în pozi ia OFF) i ac iona i de câteva ori S1 astfel încât toate LED-urile sunt stinse. Comuta i 6-SW1 în OFF i ac iona i o dat S1, astfel încât s se aprind LED11.

I6 Stabili i valorile de adev r (A/F) ale propozi iilor:

LED1 se aprinde ca urmare a eliber rii butonului „S1”.

Intrarea de tact a registrului este activ pe tranzi ia cresc toare.

Ac iona i S1 de înc 2 ori.

I7 În acest moment starea registrului (Q1 Q2 Q3 Q4) este:

a. 1001 b. 0010 c. 1110 d. 1111

Cu 1-SW1 OFF conecta i I1 la R i apoi comuta i 1-SW1 (ON).

I8 În acest moment starea registrului (Q1 Q2 Q3 Q4) este:

a. 1001 b. 0010 c. 1110 d. 0000

Din cele de mai sus s-a observat c intrarea de resetare a registrului este activ pe nivelul LOW.

Comuta i 1-SW1 OFF (intrarea de resetare inactiv ). Introduce i la intrarea serie urm toarea secven de date: 10110. Observa i modificarea st rii bistabililor la fiecare ac ionarea S1.

I9 Reprezenta i diagramele urm toarelor semnale J0, CK, Q0, Q1, Q2, Q3, Q4 iscrie i evolu ia st rii registrului (Q0 Q1 Q2 Q3 Q4).

Comanda i intr rile registrului i urm ri i func ionarea acestora pentru a testa diferite ipoteze.

E3 Registrul de deplasare CDB495

Deoarece doar pinii de alimentare ai circuitului CDB495 sunt conecta i în circuite, platforma permite o experimentare complet a acestui tip de registru cu condi ia de a nu fi necesare alte circuite auxiliare în afara celor existente pe plac .

1 Prin ac ionarea o singur dat a lui „S1” se în elege ap sarea urmat de eliberarea butonului, astfel încât s se ob in un impuls, deci ambele tranzi ii

30 Electronic i Automatiz ri, nr. 1, mai 2006

R

E A

Concursul profesional pentru calific rile dobândite prin anul de completare – faza jude ean , martie 2006

prof. Mihai Agape

La începutul lunii martie a acestui an, s-a desf urat la Grupul colar „Domnul Tudor” faza jude ean a Concursului profesional pentru calific rile dobândite prin anul de completare,calificarea Electronist re ele de telecomunica ii. Elevii clasei a XI-a A an de completa re, fiindsingurii din jude cu o astfel de calificare, s-au „luptat” între ei pentru mult râvnitul loc I.

Elevii s-au preg tit suplimentar timp de câteva s pt mâni

În urma rezultatelor ob inute la proba practic i cea teoretic , clasamentul final a fost:

1. Locul I – Marica Marian-Augustin

2. Locul II – Breazu Ciprian-Dumitru

3. Locul III – Mih escu Leontin

4. Locul IV – Stoica Dumitru-Adrian

Pentru ocupantul locului I, elevul Marica Marian-Augustin, a urmat o perioad cu multeore de preg tire suplimentar , pentru a reprezenta cu cinste coala în care înva la faza na ional .

Din nefericire, datorit unor probleme personale, elevul nu a putut participa la etapa na ional a Concursului.

În continuare voi prezenta subiectele de la proba scris i cea practic , primite de elevi la etapa jude ean .

Revista de


R

E A

Concursul profesional pentru calific rile dobândite prin anul de completare

Faza jude ean – Drobeta-Turnu-Severin, martie 2006

Proba scris

Domeniul: Electronic i automatiz riCalificarea: Electronist re ele de telecomunica iiClasa: a XI-a an de completare

Toate subiectele sunt obligatorii. Se acord 10 puncte din oficiu.

Timpul efectiv de lucru este de 3 ore.

Subiectul I TOTAL: 14 puncte (7x2p)

Scrie i pe foaia de concurs litera corespunz toare r spunsului corect.

1. Simbolul „A” utilizat pentru marcarea cablurilor ALPET are urm toarea semnifica ie:a) armat b) aerian c) autopurtat d) cu gel

2. Nota ia „2 x 1 Be” utilizat în planul re elei de canaliza ie are urm toarea semnifica ie:a) o conduct de beton cu dou g urib) o conduct de beton instalat între dou camere de tragere c) dou conducte de beton cu o gaurd) o conduct de beton lung de 2 m

3. Sistemele de transmisiuni cu multiplexare în frecven folosesc: a) modula ia în frecvenb) modula ia în fazc) modula ia în amplitudine d) modula ia impulsurilor in cod (PCM)

4. Transmiterea informa iei de numerotare spre centrala telefonic , la aparatele telefonice cu disc de apel, se face prin:

a) semnalizare DTMF - transmiterea a dou semnale de frecven e standardizateb) impulsuri lips de curent continuu cu frecven a de 10 Hz ±2 c) semnalizare DTMF - transmiterea a trei semnale de frecven e standardizate d) impulsuri lips de curent continuu cu frecven a de 20 Hz ±2

5. Aparatele fax analogice, folosite în prezent, fac parte din: a) Grupa 1b) Grupa 2c) Grupa 3d) Grupa 4

A B F0 0 00 1 11 0 11 1 0

6. Tabelul de adev r al turat corespunde func iei logice:a) Ib) SAU c) SAU-EXCLUSIVd) SAU-NU

7. Func ionarea tranzistorului cu ambele jonc iuni polarizate invers corespunde regimului: a) activ normalb) de satura iec) de blocared) activ inversat

Subiectul II TOTAL: 10 puncte (5x2p)

Transcrie i, pe foaia de concurs, litera corespunz toare fiec rui enun i nota i în dreptul ei literaA dac aprecia i c enun ul este adev rat i litera F dac aprecia i c enun ul e fals.

Revista de


R

E A

1. Tragerea cablurilor subterane se face pe baza unui document care se nume te foaie de tragere.

2. Într-o re ea poligonal , între oricare 2 noduri exist o rut de rezerv .

3. Efectul local este un fenomen care are loc în liniile re elei locale.

4. Cele trei terminale ale unui tranzistor cu efect de câmp sunt: poarta, grila i drena.

5. Într-o diagram V-K variabilele sunt dispuse astfel încât combina iile corespunz toare la 2 p trate adiacente difer printr-o singur variabil

Subiectul III TOTAL: 6 puncte (3x2p)

Scrie i pe foaia de concurs asocierile dintre cifrele corespunz toare abrevierilor din primacoloan i literele corespunz toare semnifica iilor acestora, referitoare la tipuri de re ele.

1 PSTN a Re ea inteligent

2 N-ISDN b Re ea telefonic public cu comutare

3 PLMN c Re ea digital cu integrarea serviciilor de band îngust

d Re ea mobil public

e Re ea digital cu integrarea serviciilor de band larg

Subiectul IV TOTAL: 26 puncte

1. Defini i no iunea de torsadare a conductoarelor unui cablu i preciza i rolul ei.6p (3x2p)

2. În figura de mai jos este reprezentat schema unui aparat telefonic BC cu disc de apel.

Specifica i denumirea i rolul urm toarelor elemente din schem : C, M, R, V, TR, CI,

CS. 14 p (7x2p)

3. Interpreta i marcajul pentru cablul T U 2Y fs F L2Y. 6p (6x1p)

Subiectul V TOTAL: 34 puncte

1. Pentru circuitul din figura urm toare se cunosc: VBB = 1,7 V; RB = 100 k ; VBE = 0,7 V;

= 100; VCC = 10 V; RC = 5 k . 20 p (5x4p)

(a) Calcula i c derea de tensiune pe rezistorul RB (VB) i curentul de baz (IB).

(b) Calcula i curentul de colector (IC) considerând ICEO = 0 mA.

(c) Calcula i c derea de tensiune pe rezistorul RC (VC) i tensiunea colector-emitor (VCE).

Revista de

R


E A

2. Data de ast zi poate fi scris în urm torul format: 04.03.2006. Se define te func ia de

3 variabile A, B i C astfel: ia valoarea 1 în liniile pentru care cifra corespunz toare liniei

se reg se te în dat i 0 în caz contrar. 14 p (4p+2x5p)

f

f

(a) Completa i, pe foaia de concurs, tabelul de adev r al func iei .f

(b) Minimiza i func ia folosind diagrama V-K.

(c) Reprezenta i schema logic a func iei minimizate.

Num rul liniei A B C f

0 0 0 01 0 0 12 0 1 03 0 1 14 1 0 05 1 0 16 1 1 07 1 1 1

Barem de corectare i notare

Toate subiectele sunt obligatorii. Se acord 10 puncte din oficiu.

Subiectul. I. TOTAL: 14 puncte

1. - c (2p)

2. – c (2p)

3. - c (2p)

4. - b (2p)

5. - c (2p)

6. - c (2p)

7. - c (2p)

Pentru r spuns incorect sau lipsa acestuia se acord 0 puncte.

Subiectul. II. TOTAL: 10 puncte

1. - A (2p)

2. - A (2p)

3. - F (2p)

4. – F (2p)

5. - A (2p)


Subiectul III TOTAL: 6 puncte

1. - b (2p) 2. - c (2p) 3. - d (2p)


Subiectul IV TOTAL: 26 puncte

1. Torsadarea reprezint r sucirea conductoarelor cablului în diverse moduri, (2p)pentru mic orarea induc iei mutuale în circuitele cablului i (2p)

Revista de


R

E A

reducerea perturba iilor datorate surselor exterioare de energie electromagnetic . (2p)

2. C – condensator: întrerupe bucla de curent continuu spre central în starea de repaus a aparatului telefonic (2p)M – microfon telefonic: converte te semnalul electric în semnal electric (2p)R – receptor telefonic: converte te semnalul electric în semnal vocal (2p)V – varistor: limiteaz semnalul electric la bornele receptorului telefonic, asigurând protec ie la supracuren i i supratensiuni accidentale în linie (2p)TR – transformator diferen ial: elimin efectul local (2p)CI – contact de impulsuri: întrerupe bucla de curent continuu pe durata transmisiei cifrei (2p)CS – contact de untare a circuitului de convorbire: evit distorsionarea impulsurilor datoritimpedan ei complexe a dispozitivului de convorbire i elimin zgomotele care ar ap rea în receptor, provocate de întreruperea buclei de curent continuu (2p)

Pentru fiecare din cele 7 elemente se acord 2 puncte astfel: 1 punct pentru denumire corecti 1 punct pentru precizarea corect a rolului elementului.

3. Cablu urban (1) de telecomunica ii (2) cu izola ie de polietilen (3) celular (4) i manta exterioar ALPET (5), umplut cu gel (6). (6p)Se acord 1 punct pentru fiecare interpretare corect a fiec rui simbol din marcaj. Subiectul V TOTAL: 34 puncte

1. 20 puncte (a) C derea de tensiune pe rezistorul RB este VB=VBB-VBE=1,7V-0,7V=1V (4p)

Curentul de baz este IB=VB/RB=1V/100k =0,01mA. (4p)(b) Curentul de colector este IC= ·IB=100·0,01mA=1mA (4p)(c) C derea de tensiune pe rezistorul RC este VC=RC·IC=5k ·1mA=5V (4p)

Tensiunea colector-emitor este VCE=VCC-VC=10V-5V=5V (4p)În fiecare din cazurile de mai sus se acord 2 puncte pentru formula corect de calcul, 1 punctpentru rezultatul final al calculului i 1 punct pentru men ionarea unit ii de m sur .

2. 14 puncte

(a) Se acord 0,5 puncte pentru fiecare valoare corect a func iei . (4p)f

Num rulliniei

A B C f

0 0 0 0 11 0 0 1 02 0 1 0 13 0 1 1 14 1 0 0 15 1 0 1 06 1 1 0 17 1 1 1 0

(b) Diagrama V-K a func iei . (2p)f

ABC

00 01 11 10

0 1 1 1 1

1 0 1 0 0

Expresia func iei minimizate este BACf . (3p)

(c) Schema logic a func iei minimizate. (5p)

Se puncteaz orice schem , indiferent de por ile logice utilizate, cu condi ia de a fi complet icorect . Dac schema con ine cel pu in o gre eal se acord 0 puncte.

Revista de


R

E A

Proba practic

Toate cerin ele sunt obligatorii. Se acord 10 puncte din oficiu. Timpul efectiv de lucru este de 3 ore.

Echipamente i materiale disponibile:

Nr.crt.

Echipamente i materiale disponibile Cantitate Observa ii

1. Platform de testare 1

2. Multimetru digital 1

3. Osciloscop cu 2 spoturi 1

4. Sond pentru osciloscop 2

5. Stripper 1

6. urubelni 1

7. Circuit integrat CDB 400 (echivalent cu CII 30) 1

8. Tranzistor npn 2 tipuri diferite

9. LED 2 un LED ro u i unul galben

10. Rezistoare 4 de valori diferite

11. Conductoare de leg tur de diferite culori 25

Desf urarea lucr rii

1. M soar factorul de amplificare hFE pentru cele 2 tranzistoare. Noteaz pe foaia de concurs tipul tranzistorului cu factorul de amplificare mai mare, precum i valoarea acestuia (hFE). (5 p)

Obs.: Tranzistorul cu factorul de amplificare mai mare va fi utilizat în experimentul ce va urma.

2. M soar tensiunea de deschidere pentru cele 2 LED-uri. Scrie pe foaia de concurs culoarea LED-ului cu tensiune de deschidere mai mic , precum i valoarea acesteia(UD). (5 p)

Obs.: LED-ul cu tensiunea de deschidere mai mic va fi utilizat în experimentul ce va urma.

3. Realizeaz pe platforma de testare circuitul a c rei schem electric este reprezentatîn figura urm toare. (30 p)

CI1 – CDB 400(circuit integrat TTLcu 4 por i NAND)

R1=47kR2=1k

Vcc=5V

4. Folose te 2 din comutatoarele de pe platforma de test, pentru a stabili valorile intr rilor A i B. Fii atent la pozi ia comutatorului care stabile te nivelul înalt al semnalului logic i

care trebuie pozi ionat pe „+5V”, în caz contrar circuitul integrat putându-se distruge!

Experimenteaz func ionarea circuitului pentru toate combina iile intr rilor i scrie pefoaia de concurs tabelul de adev r pentru func iile F1(A,B) i F2(A,B). (10 p)

5. Scrie expresia analitic a func iei F1= F1(A, B) i rela ia existent între F2 i F1.(10 p)

Revista de


R

E A

6. M soar tensiunea UCE când LED-ul este aprins i când LED-ul este stins. Scrie valoarea tensiunii pentru fiecare caz, precum i regimul în care func ioneaz tranzistorul.

(12 p)

7. Seteaz A=0 i B=0. Deconecteaz intrarea A de la comutatorul corespunz tor. Descrie ce se întâmpl i explic de ce. (8 p)

8. Seteaz B=1 i aplic în A un semnal TTL cu frecven a de aproximativ 1 Hz. Descrie ce se întâmpl cu LED-ul. (3 p)

9. Modific frecven a semnalului aplicat în A la 1kHz i vizualizeaz cu osciloscopulsemnalele din A i F1. Noteaz rela ia dintre cele dou semnale vizualizate. Explic de ce LED-ul apare aprins tot timpul. (7 p)

BAREM DE NOTARE

Nr.

crt.CRITERII DE EVALUARE

Punctajacordat

Punctajob inut

1.Tipul tranzistorului: BC 548C (npn)

hFE 490

2

3

2.LED-ul ro u

UD 1,65 V

2

3

3.

Selectarea corect a rezistoarelor R1 i R2

Realizarea corect i integral a circuitului

Estetica montajului

5

20

5

4.

A B F1 F2

0 0 0 1

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

10

5.BAF1 sau rela ie echivalent

12 FF

5

5

6.LED-ul stins: UCE 3,6 V; Q1 blocat

LED-ul aprins: UCE 0,1V V; Q1 saturat

3+3

3+3

7.LED-ul se aprinde

Intrarea A este în gol, ceea ce pentru o poart TTL însemn „1”

2

6

8. LED-ul se aprinde i se stinge cu frecven a de aproximativ 1 Hz 3

9.Semnalele A i F1 sunt în opozi ie de faz

LED-ul se aprinde i se stinge cu frecven a de 1kHz, dar acest fapt nu poate fi sesizat de ochiul uman

4

3

OFICIU 10 10

TOTAL 100

Revista de

COLECTIVUL DE REDAC IE

Bleoanc Gabriel, clasa a 11-a A ~

Breazu Ciprian-Dumitru, clasa a 11-a A ~

Cotîr L cr mioara, clasa a XI-a D

Dr cil Robert-Alexandru, clasa a 11-a A ~

Gherghe Eduard-Alexander, clasa a 11-a A ~

Marica Marian-Augustin, clasa a 11-a A ~

Mih escu Leontin, clasa a 11-a A ~

Popescu Bogdan, clasa a 11-a A ~

Sucil Emil-Florin, clasa a 11-a A ~

Ungureanu Irinel-Zenobiu, clasa a XII-a F

ÎNDRUM TORUL NUM RULUI

Prof. Mihai Agape

Pentru c am dorit ca aceast publica ie s fie tip rit pân la „Zilele Liceului”, multearticole interesante, cum ar fi cel referitor la faza na ional a Olimpiadei InterdisciplinareTehnice - domeniul Electronic i Automatiz ri - scris de reprezentan ii colii noastre la acestconcurs, L cr mioara i Irinel (vezi colectivul de redac ie), nu au putut fi tehnoredactate înainte de termenul limit .

Promitem s ne revan m prin publicarea acestora în urm torul num r al revistei, lacare v invit m s colabora i.


Drobeta-Turnu-Severin


Drobeta-Turnu-Severin, jud. Mehedin i

str. I.C. Br tianu, nr.7, CP 220054

tel.: 0252-314429, tel/fax: 0252-313745

Revista de Electronica si Automatizari

Documents

Transcript of Revista de Electronica si Automatizari