potencjometr elektroniczny

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Uniwersalny
potencjometr
elektroniczny
2399
Do czego to służy?
Oprócz archaicznych potencjometrów
obrotowych i suwakowych, od wielu lat znane
i stosowane są analogowe, tranzystorowe po−
tencjometry, zbudowane na bazie symetrycz−
nych par różnicowych. Poziom sygnału regu−
lowany jest tam napięciem stałym. Od kilku
lat coraz większą popularność zdobywają po−
tencjometry cyfrowe. Zawierają one drabinkę
rezystorów, zespół przełączników i układ ste−
rujący. Obecnie najbardziej znane są potencjo−
metry cyfrowe firm Dallas i Xicor. Potencjo−
metry pierwszej z nich były już przedstawione
na łamach EdW. Potencjometry drugiej firmy
maja tę istotną zaletę, że wszystkie wyposażo−
ne są w pamięć nieulotną EEPROM, dzięki
czemu potencjometr po wyłączeniu zasilania
nie „zapomina” położenia suwaka.
Zaprezentowany uniwersalny moduł znaj−
dzie wiele różnorodnych zastosowań, zarówno
w konstrukcjach projektowanych od podstaw,
jak i przy modernizacji starszego sprzętu.
Model wyposażony w „logarytmiczną”
kostkę X9314 przeznaczony jest do regulacji
głośności sygnałów audio. Układ z inną kost−
ką z tej samej rodziny, może być zastosowa−
ny do liniowej regulacji sygnałów zmiennych
i stałych. Szczegóły podane są w końcowej
części artykułu.
ści, by uzyskać charakterystykę regulacji, po−
trzebną do regulacji głośności. Nieskompli−
kowany zewnętrzny układ sterujący pozwoli
ustawiać potencjometr za pomocą dwóch
przycisków, a ustawienia są zapamiętywane.
Po wyłączeniu i włączeniu zasilania suwak
powraca do ostatnio zapamiętanej pozycji.
Schemat ideowy modułu pokazany jest na
rysunku 2
. Obwód zasilania ze stabilizato−
rem U3, diodą D3 i kondensatorem C8 umoż−
liwia zasilanie modułu dowolnym napięciem
stałym z zakresu 7...25V lub zmiennym
innymi zakłóceń, których źródłem jest we−
wnętrzna przetwornica kostki U1.
Ze względu na niewielką pojemność kon−
densatora wyjściowego C4, rezystancja ob−
ciążenia dołączona do punktów B, O1, nie
powinna być mniejsza niż 47kΩ. Gdyby by−
ła mniejsza (10kΩ, 22kΩ), pojemność C4 na−
leży zwiększyć odpowiednio do 1µF, 470nF.
W żadnym wypadku rezystancja obciążenia
nie powinna być mniejsza niż 10kΩ.
Układ sterujący zbudowany jest w opar−
ciu o układ U2 − CMOS 4093. Gdy wejście
\CS (n. 7) jest w stanie niskim, umożliwiają−
cym pracę, każde opadające zbocze na wej−
ściu INC (n. 1) powoduje przesunięcie suwa−
ka w kierunku zależnym od stanu wejścia
U/D (n. 2). Przy stanie wysokim na nóżce 2
suwak jest przesuwany w górę, czyli sygnał
wyjściowy wzrasta.
W stanie spoczynku na wejściach bramki
U2A występują stany wysokie, a na jej wyj−
ściu stan niski. Generator z bramką U2C nie
pracuje. Na wyjściu bramki U2B panuje stan
wysoki.
Naciśnięcie któregokolwiek z przycisków
S1, S2 powoduje pojawienie się stanu wyso−
kiego na wyjściu bramki U2A. W pierwszej
kolejności przez diodę D1 szybko naładuje
się C1, bramka U2B zmieni stan i stan niski
na wejściu \CS (n.7) zezwoli na pracę kostki
U1. Po chwili wyznaczonej przez R4C2 zo−
stanie uruchomiony generator U2C. Już
pierwsze, krótkie naciśnięcie któregoś przy−
cisku spowoduje pojawienie się ujemnego
zbocza na wejściu INC (n. 1 U1) i skok su−
waka o jedną pozycję. Gdy przycisk będzie
naciskany długo, pracujący generator
U2C będzie przesuwał suwak, aż ten dojdzie
do jednej z pozycji skrajnych i tam się „za−
trzyma”. Szybkość przesuwu suwaka przy
ciągłym naciskaniu można dobrać dowolnie,
Rys. 1 Schemat blokowy
6...18V. Gdy w układzie dostępne jest napię−
cie 5V, można nie montować stabilizatora
i zasilać układ bezpośrednio przez punkt P1.
Wejściowy sygnał zmienny podawany
jest przez kondensator C5 na „górną” koń−
cówkę potencjometru, czyli nóżkę 3 układu.
Aby uniknąć kłopotów z ewentualnymi na−
pięciami stałymi na wejściu (punkcie A), za−
stosowano kondensator stały. Pojemność 1µF
z rezystancją potencjometru równą
10kΩ tworzy filtr o dolnej częstotliwości
granicznej 16Hz, co całkowicie wystarczy do
wszelkich zastosowań audio.
Sygnał z suwaka potencjometru (nóżka 5
U1) jest podany na filtr dolnoprzepustowy
R6C3, który tłumi zakłócenia o częstotliwo−
ściach powyżej 20kHz. Dotyczy to między
Jak to działa?
Rysunek 1
przedstawia uproszczony
schemat blokowy wnętrza potencjometru
X9314 z interfejsem „3 wire”. Potencjometr
w istocie składa się z zespołu wielu rezysto−
rów i przełączników CMOS, sterowanych za
pomocą licznika z pamięcią nieulotną i deko−
dera. W potencjometrach liniowych wszyst−
kie rezystory składowe są jednakowe. W po−
tencjometrach logarytmicznych rezystory nie
są jednakowe, tylko mają tak dobrane warto−
74
Marzec 2000
Elektronika dla Wszystkich
zmieniając wartość R5 w zakresie
10kΩ...2,2MΩ.
Po zwolnieniu przycisku na wyjściu
bramki U2A pojawi się stan niski. Kondensa−
tor C2 szybko rozładuje się przez diodę
i unieruchomi generator U2C, wymuszając
na jego wyjściu i nóżce1 U1 stan wysoki. Po
krótkim czasie opóźnienia, wyznaczonym
przez R3C1, wyjście bramki powróci do sta−
nu wysokiego. Wydawać by się mogło, że
obwód z bramką U2B nie jest potrzebny,
a wejście \CS (n. 7 U1) mogłoby być na sta−
łe dołączone do masy. W rzeczywistości ob−
wód z bramką U2B jest wręcz niezbędny.
Zmiana stanu na \CS z L na H w chwili, gdy
wejście INC jest w stanie H powoduje zapa−
miętanie położenia suwaka w wewnętrznej,
nieulotnej pamięci EEPROM. Oznacza to, że
w tym prostym systemie zapis do pamięci
wykonywany jest po każdym naciśnięciu
i zwolnieniu przycisku sterującego.
wartość R5.
Testy modelu wykazały, że na wyjściu nie
pojawiają się zauważalne zakłócenia, związa−
ne z pracą wewnętrznej przetwornicy, ale na
wszelki wypadek warto pozostawić R6, C3.
Moduł w wersji podstawowej może być
dowolnie wykorzystany jako cyfrowy poten−
cjometr dla wszelkich sygnałów audio. Kto
chciałby wykorzystać go do regulacji napięć
stałych lub zawierających składową stałą, mo−
że zewrzeć kondensatory C5, C4. W wersji
podstawowej „dolny” koniec potencjometru
(nóżka 6 U1) jest dołączony do masy. W razie
potrzeby można go dołączyć do dowolnego
innego punktu układu, byle tylko napięcie na
wszystkich wyprowadzeniach potencjometru
(nóżki 3, 5, 6) zawierało się w zakresie ±5V.
Należy pamiętać, że w opisywanym ukła−
dzie zastosowano kostkę X9314 z potencjo−
metrem o charakterystyce logarytmicznej,
odpowiedniej do regulacji głośności. W opi−
Rys. 3 Schemat montażowy
sterowania analogowym procesorem audio,
np. LM1036 czy TDA1524, który jest zasi−
lany pojedynczym napięciem +12V, powi−
nien wykorzystać liniowy potencjometr
X9312, który przy zasilaniu pojedynczym
napięciem +5V ma dopuszczany zakres na−
pięć na końcówkach 3, 5, 6 równy 0....+15V,
a nie ±5V, jak wszystkie wcześniej wymie−
nione. Wtedy na nóżkę 3 cyfrowego poten−
cjometru, zamiast sygnału audio trzeba po−
dać stałe napięcie zasilające procesor
dźwięku. Napięcie stałe z suwaka (nóżka 5)
będzie podane na jedno z czterech wejść ste−
rujących procesora dźwięku.
Opisany moduł po adaptacji może też
służyć do wielu innych celów. Więcej infor−
macji na temat potencjometrów Xicor i spo−
sobów ich sterowania będzie można znaleźć
w jednym z następnych numerów EdW
w dziale Najsłynniejsze aplikacje.
Piotr Górecki
Zbigniew Orłowski
Wykaz elementów
Rys. 2 Schemat elektryczny
sanym uniwersalnym module można zastoso−
wać podobne układy z tej rodziny. Zresztą
obecnie układ X9314 nie jest już produkowa−
ny, bo został zastąpiony układem X9C303.
Ulepszony układ X9C303 ma identyczny
układ wyprowadzeń i funkcje, różni się tylko
ilością kroków (100 zamiast 32) oraz rezy−
stancją (30kΩ zamiast 10kΩ).
Do innych zastosowań bardziej odpowie−
dni będzie potencjometr o charakterystyce li−
niowej, czyli kostka X9313 (32 stopnie) lub
nowsze 100−stopniowe X9C102, 103, 104,
503 (odpowiednio 1kΩ, 10kΩ, 100kΩ,
50kΩ).
Gdyby jednak ktoś chciał wykorzystać
układ, a właściwie cztery takie układy do
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
Ω
R3,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27k
Ω
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220k
Ω
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k
Ω
C1−C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF stały
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/25V
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100µF/16V
D1−D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .X9314 lub X9C303
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
S1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikroswitch
podstawki
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na płytce poka−
zanej na
rysunku 3
. Montaż nie sprawi trud−
ności. Pod układy scalone U1, U2 można dać
podstawki i włożyć je na samym końcu.
Układ zmontowany ze sprawnych ele−
mentów nie wymaga uruchomiania i od ra−
zu będzie pracował poprawnie. Zamiast
przycisków na płytce, można zastosować
dowolne inne, dołączone (niezbyt długimi)
przewodami.
Jeśli ktoś chce, może jedynie dostosować
szybkość przesuwania suwaka, zmieniając
Komplet podzespołów z płytką jest
dostępny w sieci handlowej AVT jako
kit szkolny AVT−2399
Elektronika dla Wszystkich
Marzec 2000
75
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

fotocafe.xlx.pl