1. No category

Cena 0,00 €
Revija o elektroniki in računalništvu
7
ISSN 1855-6868
elektronik.si
Februar 2010
Uvoz iz
tujine
RS232 Vmesnik
Utripajoče
srce
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
UART izolator za napajalnik
Vezave 3FAM motorja
Čiščenje avtomobilskih žarometov
društvo elektronikov Slovenije
www.elektronik.si
Društvo in aktivnosti
Društvo elektronikov Slovenije
Poljanska cesta 20/a, 1000 Ljubljana
Web: www.društvo-elektronikov.si
Matična številka:4014987
Davčna številka: SI96410540
TRR:03171-1000914013 pri SKB d.d.
Začetne težave ob startu delovanja društva so že skoraj
mimo in čas dopušča, da izdamo novo številko revije. Kot
vidite je oblika nekoliko prenovljena. Ne samo društvo,
tudi revija torej dobiva zrelejšo obliko.
Tokratna številka je mogoče nekoliko bolj akademsko obarvana, a verjemite, da so pričujoči izračuni še kako koristni
tudi v praksi. No to bomo v prihodnje tudi preizkusili.
Da pa nebi bili preveč turobno matematični, Vam
priporočam, da se takoj lotite dela in vašo Drago za Valentinovo razveselite z utripajočim srcem.
V društvu pa se bomo medtem potrudili, da Vas Vaša Draelektronik.si
ga ne bo vzela povsem stalno in vedno. Potrudili se bomo,
da bo vsak mesec na sporedu kak dogodek.
Z veseljem Vam najavljam predavanja, ki bodo 6.marca
2010 v SŠC Novo Mesto. Še bolj vesel sem, ker lahko kot
predavatelja najavim dr. Matjaž Vidmarja.
Urednik
◊ Revija o elektroniki in računalništvu
je občasnik Društva elektronikov Slovenije.
Kazalo po reviji:
◊ Glavni in odgovorni urednik: Darko
Volk.
Utripajoče srce
◊ Lektor: Aljaž Ogrin
◊ Uredniški odbor: moderatorski team
foruma www.elektronik.si
◊ Revija je v elektronski obliki, praviloma v pdf formatu. Sestavni deli revije
so lahko tudi druge datoteke, ki predstavljajo source programske opreme
objavljene v reviji.
◊ Vsi sestavni deli revije so zapakirani
v ZIP format.◊ Revija objavljena na internetu je dostopna vsem uporabnikom
www.elektronik.si, ki je javni forum.
Cena revije je 0 eur.
◊ Avtorstvo člankov objavljenih v tej
reviji je izključna last avtorjev.
◊ Revija si ne jemlje nikakršne pravice glede objavljanja člankov v drugih
medijih, če je le naveden vir in avtor.
◊ Izdelava projektov objavljenih v reviji je dovoljena zgolj za lastno uporabo.
◊ Uredniški odbor ne odgovarja za
morebitno škodo nastalo pri in zaradi
izdelave v reviji objavljenih projektov
oziroma zaradi nestrokovne uporabe
le teh.
Marko Murovec
Zabavna elektronika
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Gašper Jeriček
Analogna elektronika
RS232 – MCU vmesnik
Kmet Branko
Digitalije
UART izolator za napajalnik
Tibor Gerenčer
Digitalije
Vezave 3fAM motorjev
Gregor Nikolič
Uvoz iz tujine - carinjenje
Gregor Maček
Energetika
Triki in nasveti
Čiščenje avtomobilskih žarometov z lečo
Aljaž Ogrin
Triki in nasveti
ISSN 1855-6868
elektronik februar 2010 / 7
2
powr
marko.murovec@gmail.com
Utripajoče srce
Marko Murovec
Pred dobrim letom sem izdelal svetlobni modul z Atmelovim ATtiny13, ki utripa
približno tako, kot bije srce. Med razmišljanjem, kaj podariti najdražji za valentinovo, sem prišel na idejo, da bi iz tega modulčka naredil nek okrasek, in tako je
nastalo utripajoče srce.
Ideja je bila enostransko vezje, na eni strani elektronika, na drugi pa diode in stikalo.
Sprva sem imel namen uporabiti ATmega48 in matrično vezavo ledic, vendar se je
kmalu izkazalo, da takšno vezje ne more biti enostransko. Zato sem ledice združil v
štiri skupine in uporabil ATtiny13, ker ima ravno pravo število pinov, namesto vij sem
si pa pomagal z 0R0 mostički v 1206 ohišjih.
Električni načrt vezja.
Ker za okrasek ni ravno primerno, da je z žico privezan na zid, sem se odločil za baterijsko napajanje. Ker so 9 V baterije v kombinaciji z linearnim regulatorjem 7805
zaradi slabe avtonomije bolj slaba izbira, sem uporabil L6920D step-up pretvornik, ki
je napajan z dvema AA baterijama. Vezje lahko napajamo tudi direktno s 5 V in sicer
prek prvih dveh pinov letvice za programiranje (Vdd in GND).
elektronik februar 2010 / 7
3
Marko Murovec
Utripajoče srce
-
Vezje je narisano v programu Eagle.
Vije niso namenjene vrtanju, ampak
nanje prilotamo 0R0 upore. Luknje za
letvico sem sicer izvrtal, letvici sem
pa pred lotanjem skrajšal pine, tako
da ne gledajo ven na sprednji strani ploščice. Pinout za programiranje
je (gledano z zadnje strani ploščice
od leve proti desni): 1-Vdd , 2-GND,
3-RST, 4-MOSI, 5-SCK in 6-MISO.
Ker se šele učim programiranja mikrokontrolerjev, je program neke
vrste "peš napisano" PWM utripanje,
kjer se s parimi števci spreminjajo
vrednosti dveh zakasnitev. Program
je napisan tako, da po pritisku tipke
srce 10-krat utripne in potem čaka
na naslednji pritisk tipke. Ker je poraba vezja z ugasnjenimi led diodami
dokaj majhna, nisem dodal stikala za
izklop vezja. Tipka ima še funkcijo
stalnega utripanja, če srce napajamo
z zunanjim virom (na primer s telefonskim polnilcem, ki imajo napetost
ponavadi okrog 5V). Če držimo tipko
pritisnjeno, ko priključimo napajanje,
potem srce utripa ves čas, ugasnemo
ga šele ko naslednjič pritisnemo tipko.
+
powr
www.elektronik.si
+
-
r w op
is.kinortkele.www
elektronik februar 2010 / 7
V to srce sem imel namen vstaviti fotografijo, zato sem jo najprej
kaširal (prilepil na karton) in vanjo
zvrtal luknje za ledice. Seveda sem
pred izdelavo slike nanjo označil
mesta za vrtanje. Ledice, ki sem jih
prilotal skozi sliko, na ta način držijo
tudi sliko na vezju.
Da bo tako srce bilo še bolj podobno
okvirju za fotografije potrebuje, le
še podstavek. Tega sem izdelal tako,
da sem v kos lesa porezkal utor, v
katerega sem potem zataknil vezje.
Izdelava ni nič posebnega, utor sem
zrezkal s preciznim vrtalnikom (biZrcalno in pravo tiskano vezje za utripajoče srce
4
Utripajoče srce
100nF
4k7
DC
axom) in pri tem sem si pomagal z vodilno
letvijo, ki jo imam na podstavku za vrtanje
lukenj. Tako porezkano letvico sem zaradi
lepšega še pobrusil na tračnem brusilniku
in polakiral.
TINY13
Marko Murovec
82ohm
10k
10k
10k
10k
82ohm
100nF
82ohm
10uH
82ohm
-
+
100uF
100uF
1uF
powr
www.elektronik.si
Končano utripajoče srce
Kosovnica:
1x
ATTINY13
IC2
1x
L6920
4x
BC847
T1, T2,
T3, T4
1x
10uH
L1
x
4k7
R37
4x
82ohmR1, R2,
R3, R4
4x
10k
R5, R6,
R7, R8
6x
0R0
vije
1x
1uF C2
2x
100nF C3, C41206
2x 100uF C1,C5 tantal
32x LED rdeče
1x
Tipka
1x
Držalo za baterije
SOIC8
SOT23
1206
1206
1206
1206
1206
5mm
elektronik februar 2010 / 7
Source: \srce\
Razpored elementov (zgoraj) in način pritrditve
okraska (spodaj)
Θ
5
JamesQ
jagged.jimmi@gmail.com
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Gašper Jeriček
Uvod
Že kot študent elektrotehnike se tako veliko srečujem z raznimi meritvami. Približno
merjenje električnih veličin mi kot hobi elektroniku zadostuje, a se vedno sprašujem,
kolikšno dejansko vrednost ima izbrani element. Vsak inženir stremi k optimizaciji na
tak ali drugačen način in tudi sam imam že sedaj tekom študija elektronike potrebe
po vedenju dejanske vrednosti elementov.
V naslednjih nekaj straneh bom opisal ne samo merjenje kapacitivnosti ampak tudi
principe delovanja raznih mostičev, ki se uporabljajo za merjenje električnih veličin s
poudarkom na kapacitivosti.
Merilni mostiči
Merilni mostiči so medsebojno povezani elementi, ki tvorijo mostično vezje. Pomen
mostičev je skrit v dejstvu, da z njimi lahko dosežemo veliko točnost pri merjenju
električnih veličin, kot so upornost, kapacitivnost, induktivnost, itd.
Nam neznano veličino primerjamo z znano, pomagamo pa si z ničelnim indikatorjem, s katerim ugotavljamo ravnovesno stanje v vezju. Pomembno je le, da imamo
indikator zadosti občutljiv, da zazna ravnovesje ter točnost uporabljenih elemetov v
vezju, saj le-to vpliva dejansko na merilno točnost. V primeru prevelike občutljivosti
lahko že najmanjša sprememba spremenljivega elementa povzroči kazanje ničelnega
indikatorja iz negativne vrednosti y1v pozitivno y1. Če se nam to dogaja ugotavljamo
vrednost spremenljivega elementa R, pri katerem je vzpostavljeno ravnovesno stanje, z linearno interpolacijo:
(1)
Ko se soočamo s premajhno občutljivostjo, je mostič
v ravnovesju za vse vrednosti
spremenljivega
elementa med R1 in R2. Odstopanja so premajhna, da bi
jih z ničelnim indikatorjem
razločili. Zato je R1-R2 kar
ločljivost mostiča-(dR)q. Ker
predpostavljamo enakomerno porazdelitev med in uporabimo dodaten prispevek k
standardni negotovosti merilnega rezultata:
Slika 1: Prevelika občutljivost
elektronik februar 2010 / 7
6
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
(2)
V merilni tehniki želimo doseči, da je
negotovost ločljivosti izredno majhna,
tako da je ni potrebno upoštevati. PoSlika 2: Premajhna občutljivost
navadi uporabljamo standardno negotovost uC(RX), kar pomeni, da mora biti negotovost zaradi ločljivosti vsaj petkrat
manjša od od standardne negotovosti.
V naslednjem poglavju se bom osredotočil na Wheatstonov mostič, ker je njegovo
osnovno razumevanje potrebno za uporabo pri mostičnem merjenju kapacitivnosti.
Wheatstonov mostič
Wheatstonov mostič je sestavljen iz štirih uporov, ki so zaporedno vezani v zanko. V
eno diagonalo imamo priključen enosmerni napetostni vir, v drugi pa ničelni indikator.
Ko v diagonali A-B ne teče več tok, pravimo, da je mostič v
ravnovesju.
(3)
Takrat velja:
(4)
ter
Slika 3: Wheatstonov mostič
(5)
(6)
Pri teh pogojih dobimo ravnovesno enačbo:
,
ki jo zapišemo tudi:
(7)
(8)
Iz enačbe (8) je takoj razvidno, da je lahko ena od štirih upornosti merjena veličina.
Recimo, da bi v našem primeru bila to R1, izrazimo pa jo lahko takole:
,
(9)
pri čemer moramo poznati (nastavljivo) upornost R2 in (stalno) razmerje upornosti
R3 in R4 ; ni potrebno poznati njunih dejanskih vrednosti.
Naslednji lastnosti sta precej zanimivi. Če je mostič na sliki 3 v ravnovesju, je v
ravnovesju tudi mostič, kateremu smo zamenjali napetostni vir ter ničelni indikator
med sabo. Druga lastnost pa je, da vrednost U0 napetostnega vira ter notranja upornost R0 napetostnega vira ne vplivata na ravnovesje.
Omeniti je potrebno tudi odklonski Wheatstonov mostič, ki ga ne uravnovešamo, je
elektronik februar 2010 / 7
7
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
pa zato odklon indikatorja sorazmeren merjeni veličini. Uporablja se predvsem za
kontinuirano merjenje uporov; npr. uporovni lističi za merjenje sile, uporovni termometri in podobno.
Poznamo štiri tipe odklonskega mostiča: četrtinski, dvočetrtinski, polovični ter polni
mostič.
Četrtinskemu spreminjamo upornost ene veje. Pri dvočetrtinskem se spreminja upornost dveh nasprotni vej, pri čemer mora biti sprememba upornosti ene veje enaka
spremebi upornosti druge veje. Podobno kot pri dvočetrtinskem se pri polovičnem
mostiču spreminja upornost dveh sosednjih vej, vendar tako, da je vsota upornosti
stalna. V primeru polnega mostiča se upornosti R1 in R4 povečata natančno za toliko,
kolikor se upornosti R2 in R3 zmanjšata in obratno.
Ker je upornost voltmetra zelo visoka, je izhodna napetost
diagonale A-B enaka:
(10)
Ko uredimo enačbo dobimo naslednje:
Slika 4: četrtinski odklonski
Wheatstonov mostič
(11)
Ponavadi pa je odklonski Wheatstonov mostič zgrajen tako, da ima vse štiri upornosti
pred spremembo enake. Zato je izhodna napetost četrtinskega mostiča:
(12)
Po ponovni ureditvi dobimo:
(13)
Če upoštevamo, da relativne spremembe niso prevelike:
(14)
potem je izhodna napetost četrtinskega mostiča:
(15)
Na podoben način bi dobili tudi izraz za polovični mostič:
(16)
Tu se nam pokaže linearen odnos med izhodno napetostjo in spremembo ne glede na
velikost spremembe. Pri sami izpeljavi smo predspostavili, da imamo stalno napetost
U0, vendar pa se večkrat uporablja za napajanje tokovni vir tako, da je tok mostiča
I0 stalen ter neodvisen od upornosti posameznih vej mostišča, saj se izkaže, da je
linearnost četrtinskega mostiča v tem primeru boljša.
elektronik februar 2010 / 7
8
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Ločljivost mostiča
Že prej je bil omenjen pomen občutljivosti ali ločljivosti za
negotovost merilnega rezultata. Zato si bomo v tem razdelku
pobliže pogledali ločljivost mostiča ter negotovost.
Najprej bomo izračunali tok I5 ničelnega indikatorja.
Pomagamo si z nadomestnim vezjem za mostič, ki ga v te
namene poenostavimo tako, da priključimo na mostič ide-
Slika 5: Polovični odklonski
Wheatstonov mostič
alni napetostni vir.
Izrazimo UA in UB :
(17)
ter upornosti RA in RB :
. Tok ničelnega indikatorja z upornostjo
(18)
Slika 6: Nadomestno
vezje za mostič z
idealnim napetostnim
virom.
je :
(19)
V enačbo (19) vstavimo UA,UB,RA ter RB dobimo naslednji izraz:
(20)
Ker nas zanima občutljivost mostiča oz
sprememba toka le okoli ravnovesne lege,
kjer ima merjena upornost vrednost dobljeno iz zgornje enačbe:
(21)
Slika 7: Tok ničelnega indikatorja v odvisnosti
upornosti R1
elektronik februar 2010 / 7
Iz tega sledi, da je sprememba toka:
(22)
9
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Po zamenjavi infinitezimalnih sprememb s končnimi z upoštevanjem :
,
(23)
dobimo naslednji izraz:
(24)
Iz izraza (24) je razvidno, da je občutljivost odvisna ne
samo od napetosti mostiča U0, temveč tudi od vseh upornosti mostiča, vključno z upornostjo ničelnega indikatorja. Pri tej ugotovitvi pa nas zanima tudi, kolikšna
je relativna sprememba upornosti
, ki spremeni tok
ničelnega indikatorja za ∆I5. Izhajamo iz enačbe (24)
in dobimo:
Slika 8: Ločljivost ničelnega indikatorja
(25)
Če vstavimo za ∆I5 kar ločljivost ničelnega indikatorja (∆I5)q dobimo relativno ločljivost
Wheatstonovega mostiča:
,
, (26)
ki je pravtako kot občutljivost mostiča odvisna od napetosti U0 ter vseh upornosti
mostiča vključno z upornostjo ničelnega indikatorja.
Prispevek ločljivosti mostiča k relativni negotovosti je :
(27)
Do sedaj smo predpostavili, da je tok skozi ničelni indikator nič. Ampak realno vedno
teče nek majhen tok, ki je lahko tako majhen, da ga z uporabljenim ničelnim indikatorjem ne razločimo, ker leži v območju ±I5min .
Torej upoštevajmo končno ločljivost indikatorja (∆I5)q
ter izračunajmo R1 iz enačbe za tok I5:
elektronik februar 2010 / 7
10
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
(28)
(29)
Izraz
je možen samo v idealnih razmerah, ki se jim lahko zelo približamo,
ker ločljivost ničelnega indikatorja (∆I5)q ni nikoli nič. To ima za posledico, da tudi
absolutna ločljivost mostiča (∆R1)q ni nič. Zato zmeraj vzpostavimo samo približno
ravnovesje mostiča.
Namesto napetosti mostiča, ki nastopa v enačbi za ločljivost mostiča, lahko uporabimo tudi na primer celotni tok skozi mostič, dopustno obremenitev merjenjca in
tako dalje. To storimo tako, da napetost mostiča U0 izrazimo z zahtevanimi pogoji.
Da nastopajoče upornosti izrazimo relativno, zelo pogosto izraz preoblikujemo glede
na merjeno upornost:
(30)
Tako je potem z mostičnimi razmerji a, b, ab in c izražena ločljivost mostiča:
(31)
Pri izbiri elementov mostiča moramo biti pozorni na velikost merjene upornosti, če
želimo doseči zadosti majhno oziroma zanemarljivo negotovost zaradi ločljivosti upornosti. Postopku izbiranja ustreznih elementov mostiča za dane pogoje, pri katerih
bo ločljivost mostiča najmanjša, pravimo dimenzioniranje mostiča.
Merilno območje
Merilno območje Wheatstonovega mostiča se nahaja med 0,1Ω pa vse do 10MΩ, pri
čemer lahko z uporabo elektronskih ničelnih indikatorjev, ki imajo veliko ojačanje in
pa visoko ločljivost, dvignemo zgornjo mejo merilnega območja tudi do 1GΩ, vendar so to že posebne izvedenke. Spodnja meja pa je odvisna predvsem od upornosti
veznih žic in prehodnih upornosti, ki povzročajo večje pogreške, ko merimo nižje
upornosti.
Slika 9 nam prikazuje, kako lahko premaknemo spodnjo mejo na 0,01Ω , če uporabimo tokovne in napetostne sponke uporov.
elektronik februar 2010 / 7
11
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Slika 9: Na spodnji meji merilnega območja.
Ravnovesje v mostiču je takrat , ko je:
(32)
Da bi izločili upornost veznih žic in prehodnih upornosti R, D, E, F, G moramo izbrati
parametre na naslednji način:
(33)
Te pogoje za RX3 in RX4 ni težko izpolniti, saj pri vrednostih reda 100Ω parazitne upornosti, ki so reda 10mΩ, nimajo več vpliva. Za RX2 ne smemo izbrati tako velikih
vrednosti, ker mostič nebi bil več zadosti občutljiv, ampak moramo izbrati vrednost
RX2≈ RX3.
Da bi izločili tudi vpliv parazitne upornosti R, pa bi morali priključiti ničelni indikator
tako, da bi parazitno upornost razdelili na R1 in R2 v razmerju RX2/RX3.
Zato ravnovesna enačba zgleda takole:
(34)
ki pa po preoblikovanju izgleda naslednje:
(35)
Razdelitev dosežemo na poseben način z dvojnim mostičem, ki se imenuje Thomsonov ali Kelvinov mostič.
Do tu smo si pogledali osnovne značilnosti Wheatstonovega mostiča in s tem tudi
osnovne značilnosti merjenja z motiči. V naslednjem poglavju pa si bomo pogledali
izmenični Wheatstonov mostič, ki je nadgradnja do sedaj obravnavanega motiča in
je potreben za dejansko meritev kapacitivnosti.
elektronik februar 2010 / 7
12
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Izmenični Wheatstonov mostič
To je po topologiji vezja podobno vezje kot Wheatstonov mostič, samo namesto enosmernega vira napetosti ima priključen sinusni napetostni vir ter izmenični ničelni
indikator. Ker sta v ustaljenem stanju tok in napetost sinusna uporabljamo kompleksne veličine, kar nam v ravnovesju da:
(36)
Zato se glasi ravnovesna enačba:
oz. (37)
Lahko pa namesto impedanc uporabimo tudi admintance in zapišemo:
(38)
Slika 10:Izmenični Wheatstonov
mostič
So pa nekateri tipi mostičev takšni, da je lažje za določene veje uporabljati admitance, za druge pa impedance, zato je dopustna tudi naslednja oblika ravnovesne
enačbe:
(39)
Ker pa lahko impedance izrazimo z realnimi in imaginarnimi komponentami, dobi
ravnovesna enačba naslednjo obliko:
(40)
Od tod sledita dva neodvisna pogoja za ravnovesje:
- izenačitev realne komponente:
- izenačitev imaginarne komponente: (41)
.
(42)
Seveda lahko impedance izrazimo v eksponentni obliki in s tem imamo naslednjo
obliko enačbe:
(42a)
To pa nam da naslednji ravnovesni enačbi:
ter (43)
Da bo mostič v ravnovesju morata biti izpolnjena oba neodvisna pogoja, zato potrebujemo v vezju dva spremenljiva elementa. Tu vidimo, da se izmenični mostič razlikuje
od enosmernega, kjer s spreminjanjem enega elementa dosežemo ravnovesje. Pri
izmeničnem mostiču v ravnovesnih enačbah nastopa osem veličin, ampak ker imamo
dve enačbi pomeni, da moramo šest veličin poznati, čeprav so lahko nekatere enake
nič. Pri nekaterih tipih mostičev moramo poznati tudi frekvenco.
elektronik februar 2010 / 7
13
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Kadar želimo z enim spremenljivim elementom uravnovešati
samo realni del merjene impedance jR1, z drugim pa le imaginarnega jX1, morata oba elementa biti v isti veji mostiča.
Tako dosežemo medsebojno neodvisno uravnovešanje.
Poznamo dva tipa mostičev: mostiče razmerja (Ownov in
Maxwellov mostič) ter mostiče produkta (Maxwellov-Wienov
mostič).
Za Ownovov mostič velja:
,
(44)
Slika 11: Ownov mostiček
Kot vidimo, je pri tem mostiču razmerje impedanc, ki se ne spreminjata imaginarno.
Zato s spreminjanjem R2 uravnovesimo le imaginarni del impedance Z1, s spreminjanjem C2 pa realni le realni del Z1.
Pri Maxwellovem mostiču pa velja:
(45)
Tu pa opazimo, da je razmerje impedanc, ki se ne spreminja, realno.
Zato s spreminjanjem R3 uravnovešamo samo realni
del impedance Z1, s spreminjanjem L3 po imagenarnem
delu. Pogoj za medsebojno neodvisno uravnovešanje
pravi, da mora pri mostičih razmerja vedno biti razmerje
nespremenljivih impedanc ali realno ali imaginarno, nikakor pa ne kompleksno. V tem primeru medsebojnega
uravnovešanja ni možno doseči.
Slika 12: Maxwellov mostiček
Mostič, ki ga vidimo na sliki 13, se imenuje MaxwellWienov mostič za katerega velja:
Slika 13: Maxwell-Wienov mostič ali
mostič produkta
(46)
Imenujemo ga tudi mostič produkta. Produkt impedanc, ki se ne spreminjajo, je stalen ter realen. S spreminjanjem R4 vplivamo le na realni del levega dela
mostiča, s spreminjanjem C4 pa le na imaginarni del.
Tudi tu velja pogoj, da mora biti produkt ali realen ali
imaginaren, nikakor pa ne kompleksen, sicer medsebojno neodvisno uravnovešanje ni možno. K neodvisnemu uravnovešanju stremimo zaradi tega, ker je
uravnovešanje takih mostičev hitreje in točneje.
elektronik februar 2010 / 7
14
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Tako kot pri enosmernem mostiču dobimo tu za ločljivost izmeničnega mostiča podoben izraz, le upornosti zamenjamo z impedancami:
(47)
Ponavadi uporabljamo za ničelne indikatorje elektronske inštrumente, kot so na
primer elektronski voltmeter, elektronski osciloskop, ki majo visoko impedanco glede
na ostale impedance mostiča. Zato lahko zgornji izraz poenostavimo:
(48)
V merilni praksi nas zanima predvsem absolutna vrednost ločljivosti, ki nam pove, za
koliko odstotkov oz. promilov se mora impedanca Z1 minimalno spremeniti, da se to
spremembo da z ničelnim indikatorjem še zaznati.
Pri izmeničnem Wheatstonoven mostiču lahko nastanejo dodatni pogreški zaradi nezadostne izoliranosti med posameznimi elementimi mostiča, na primer parazitnih kapacitivnosti ali medsebojnih induktivnosti. Pri visokih frekvencah je posebej kritičen
vpliv stresanih kapacitivnosti. Zaradi prisotnosti šestih elementov v mostiču ter zemlje, število teh stresanih kapacitivnosti zraste na kar deset. S pomočjo oklopitve elementov, lahko te stresane kapacitivnosti natančno določimo, tako glede na lego v
mostiču kot glede na velikost. Izkaže se, da zadošča, če se lotimo izločevanja vpliva
stresanih kapacitivnosti vseh štirih oglišč mostiča proti zemlji, pomagamo pa si z
Wagnerjevim mostičem.
Na sliki 14 vidimo impedanci ZA in ZB,
ki sta pomožni nizkoohmski impedanci ter sta podobni Z1 in Z2. Preklopnik
najprej prestavimo v položaj 2 in
uravnovesimo mostiček z impedancami ZA, ZB, Z3, Z4 s spreminjanjem impedance ZB, nato pa prestavimo preklopnik na položaj 1 ter uravnovesimo
pomožni mostiček z impedancami Z1,
Z2, Z3, Z4 s spreminjanjem impedance
Z2. Tako zagotovimo, da je ničelni indikator, ne glede na položaj preklopnika,
vedno brez odklona. Ker imata ogljišči
C in D potencial zemlje, čez kapacitivnosti CC in CD ne teče tok in tako
je njun vpliv izločen. Kapacitivnosti in
pa ne vplivata na ravnovesje glavnega
mostiča z elementi Z1, Z2, Z3, Z4 ker
sta vezana vzporedno k ZA ter ZB, ki
sta povezana z zemljo.
Slika 14: Wagnerjev mostiček
elektronik februar 2010 / 7
Tudi izmenični Wheastonov mostič
je lahko odklonski. Tako na primer
15
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
za merjenje dolžine velikorat uporabljamo diferencialno dušilko za izvedbo polovičnega odklonskega Wheatstonovega mostiča.
Predpostavimo, da je sinusni napetostni del idealen ter da
je impedanca voltmetra mnogo večja od ostalih impedanc
vezja. Tako je napetost voltmetra:
(49)
Slika 15: Polovični odklonski
Wheatstonov mostič.
Ko je feromagnetno jedro diferencialne dušilke v
simetričnem položaju glede na svoji tuljavici, sta impedanci Z1ter Z2 enaki. Običajno
imamo za impedanci Z3 in Z4 kar dva enaka ohmska upora, zato voltmeter nima odklona. Ko pa premaknemo jedro iz nevtralnega položaja pa velja:
Napetost voltmetra je sedaj:
(50)
(51)
(52)
Pogosto se pokaže, da v praksi velja , zato izgleda napetost voltmetra naslednje:
(53)
Sedaj ko smo spoznali osnove uporabe in lastnosti mostičev si bomo pobliže pogledali tudi merjenje kapacitivnosti.
Merjenje kapacitivnosti
Kapacitivnost idealnega kondenzatorja je razmerje med tokom in časovnim odvodom
napetosti:
(54)
Zaradi tega se kapacitivnosti z enosmerno / stalno napetostjo ne da ugotoviti, saj med
elektrodama teče tok zaradi nepopolne izolacije. Tako meritve izvajamo pri sinusni
napetosti ali pa izkoriščamo polnjenje oz. praznjenje kondenzatorja. Poenostavljeno
nadomestno vezje realnega kondenzatorja je sestavljeno iz idealnega kondenzatorja
in upora, ki ponazarja izgube v dielektriku, in ju lahko vežemo serijsko ali paralelno.
Pri serijskem nadomestnem vezju lahko ponazorimo izgube s tangensom izgubnega
kota δ, ki pa je enak razmerju padcev napetosti na uporu in kondenzatorju, seveda
pri sinusni napetosi in sinusnem toku:
(55)
Pri paralelnem nadomestnem vezju pa je tangens izgubnega kota enak razmerju
tokov skozi upor in kondenzator:
elektronik februar 2010 / 7
16
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
(56)
Ker v splošnem napetost in tok nista sinusna, zato izrazimo izgube s faktorjem izgub
d, ki ga imenujemo tudi faktor disipacije. Izrazimo ga pa posredno preko delovne in
navidezne komponente moči:
(57)
Zadnji izraz je bolj splošne narave, velja pa tudi za sinusno napetost kot za sinusni
tok.
Ko ne potrebujemo velike točnosti uporabljamo v nizkofrekvenčnem območju UI
metodo za merjenje kapacitivnosti.
Če zanemarimo izgube, je
razmerje med napetostjo in tokom enako jalovi upornosti:
Slika 16: UI metoda merjenja kapacitivnosti.
(58)
Iskana kapacitivnost je nato:
(59)
Sedaj pa si bomo podrobneje ogledali mostično merjenje kapacitivnosti. Najprej si
poglejmo paralelni kapacitivni mostič:
Kondenzator z izgubami nadomestimo z vzporedno
vezavo idealnega kondenzatorja in upora.
Imitance vej mostiča so tako:
(60)
Tako ima lahko ravnovesna enačba izmeničnega
mostiča naslednjo obliko:
elektronik februar 2010 / 7
Slika 17: Paralelni kapacitivni mostič.
(61)
17
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Kar pa za naš primer pomeni:
(62)
Od tod pa dobimo vrednosti iskane kapacitivnosti CX, upornost RX in izgubni faktor dX:
(63)
Omeniti je potrebno, da se paralelni kapacitivni mostič uporablja predvsem za merjenje kondezatorjev, ki imajo velik izgubni faktor. Mostič je frekvenčno neodvisen,
kar pomeni, da se kljub spremembi frekvence napetostnega vira, rezultati meritev
ne bodo spremenili.
Serijski kapacitivni mostič je sila podoben paralelnemu.
Razlika je v tem, da se pri serijskem mostiču uporablja
serijsko nadomestno vezje. Tako dobimo impedance
mostiča:
Slika 18: Serijski kapacitivni mostič
(64)
ravnovesna enačba pa se glasi:
(65)
Iz zgornjega izraza pa podobno kot pri paralelnem mostiču dobimo izraze za iskano
kapacitivnosti CX , upornost RX in izgubni faktor dX :
(66)
Tudi serijski kapacitivni mostič je tako kot paralelni frekvenčno neodvisen. Oba
mostiča uvrščamo med mostiče razmerja.
V primeru, da bi radi merili tudi elektrolitske kondenzatorje, moramo zaporedno s
sinusnim virom vključiti še enosmerni vir, vendar za merilne namene efektivna vrednost izmenične napetosti ne sem preseči 10% vrednosti enosmerne. Pri paralelnem
mostiču lahko enosmerni vir vključimo tudi paralelno z ničelnim indikatorjem.
Ko želimo meriti dielektrične izgube pri visokih napetostih in visokofrekvečnem
področju, se izkaže, da je zelo uporaben Scheringov mostič:
elektronik februar 2010 / 7
18
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Iz slike 19 je razvidno, da ima ravnovesna enačba
naslednjo obliko:
(67)
iz nje pa nato dobimo izraze za iskano kapacitivnosti CX , upornost RX in izgubni faktor dX :
(68)
Scheringov mostič uvrščamo med mostiče produkta (Z1 Z2 = const.), ki je tako imagenaren kot tudi frekvenčno neodvisen. Pri ugotavljanju faktorja izgub ima R4 stalno vrednost, sam mostič pa uravnovesimo s spreminjanjem C4 ter R2. S tem uravnovešanje ni več medsebojno neodvisno, vendar pa
lahko kondenzator C4 umerimo za neposredno odčitavanje faktorja izgub.
Slika 19: Scheringov mostič
Pri visokih napetostih izberemo elemente mostiča tako, da je v 2. in 4. veji le majhen
del napetosti ( R2<<Z1, Z4<< 1/ωC3), mostič pa v spodnjem vozljišču ozemljimo. Na
ta način postane rokovanje z njim varno. Ker je izgubni kot odvisen od napetosti,
potekajo pogosto meritve pri različnih napetostih.
V visokofrekvenčnem področju je za merjenje kapacitivnosti zelo primerna resonančna
metoda:
Slika 20: Resonančna metoda
Da bo resonanca izrazitejša, mora imeti voltmeter visoko upornost. Najprej pri odprtem stikalu S poiščemo resonanco s spreminjanjem kapacitivnosti, kar se pokaže
v največjem odklonu voltmetra. Naj bo kapacitivnost etalonskega kondenzatorja v
resonanci C1. Nato stikalo S zapremo in tako priključimo vzporedno k etalonu kondenzator z neznano kapacitivnostjo. Da bo paralelni nihajni krog spet v resonanci,
moramo zmanjšati kapacitivnost etalona na C2. Tako je neznana kapacitivnost enaka
razliki obeh vrednosti:
(69)
Zelo primerna je v visokofrekvečnem področju, ker je vpliv parazitnih kapacitivnosti
mnogo manjši kot pri mostičnih metodah. Merilno negotovost tudi v tem primeru
zmanjšamo tako, da uporabimo zamenjalno metodo.
elektronik februar 2010 / 7
19
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Z naslednjo metodo lahko relativno dobro izmerimo kapacitvnost neznanega kondenzatorja, seveda mišljeno na elektronski element, uporabljan v elektroniki.
Slika 21: Merilno Vezje
Generator nastavimo na pravokotne impulze 8 Vpp s frekvenco f ≈100 Hz, ki jo po
potrebi prilagodimo vrednosti CX, da bo napetost na kondenzatorju približno taka,
kot na sliki 22.
Kapacitivnost merimo z meritvijo časa praznenja kondenzatorja prek znane upornosti. Kondenzator nabijemo prek diode s funkcijskim generatorjem na pozitivno
napetost ≈ 3 V.
Slika 22: Napetost Ug in UC
elektronik februar 2010 / 7
Ko postane napetost na
generatorju negativna, se
dioda zapre in kondenzator se prazni prek znane
upornosti 1 kΩ. Z osciloskopom izmerimo časovno
konstanto eksponentnega
upadanja napetosti. Zaradi lastnosti eksponentne
funkcije
je
popolnoma
vseeno, v katerem času
merimo. Osciloskop nastavimo tako, da na zaslonu
dobimo naslednji potek:
20
Gašper Jeriček
Slika 23: Ustrezna slika na osciloskopu
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Časovno konstanto izmerimo kot čas, v
katerem upade napetost na zaslonu osciloskopa z 8 raz na 8/e raz. Pred meritvijo nastavimo položaj referenčnega
nivoja (GND) na dno zaslona. Proženje
osciloskopa nastavimo na napetost, ki
ustreza približno sedmim razdelkom
(nagib slope mora biti upadajoč). Z nastavitvijo časovne baze raztegnemo sliko
in odčitamo ustrezni čas. Ta čas je dejansko.
(70)
Ko imamo poznana dva parametra pa enačbo obrnemo in z dobljenim izrazom
izračunamo približno vrednost kapaciticnosti danega kondenzatorja:
(71)
Merjenje relativne dielektričnosti
Do tu smo osvojili znanje za merjenje kapacitivnosti. Včasih nas tudi zanima kakšne
so električne lastnosti materiala, ki ga želimo uporabiti, kot je na primer relativna
dielektričnost materiala. To nas pogosto zanima v razvoju in raziskavah na področju
fizike.
Dielektričnost (oznaka ε) je snovna konstanta, ki opisuje obnašanje dielektričnega
materiala v električnem polju. V rabi sta dve definiciji. Po prvi je dielektričnost definirana kot razmerje gostote električnega polja D in jakosti električnega polja E v snovi,
ki izpolnjuje ves prostor, kjer je električno polje:
(72)
Tako definirana dielektričnost ima enako enoto kot dielektrična konstanta: AsV-1m-1.
Izkaže se, da velja za dielektričnost naslednja relacija:
(73)
pri čemer je ε0 oznaka dielektričnosti vakuuma in εr relativna dielektričnost.
Relativna dielektričnost pa je brezdimenzijska količina, definirana kot razmerje
med gostoto električnega polja v snovi, ki izpolnjuje ves prostor, kjer je električno
polje, in gostoto električnega polja v praznem prostoru, če dielektrik odstranimo iz
električnega polja:
elektronik februar 2010 / 7
(74)
21
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Tako definirana dielektričnost je brezdimenzijsko realno število, večje ali enako od 1,
vrednosti za nekatere elemente lahko vidimo v tabeli 1.
Sama ideja o ugotavljanju vrednosti relativne
dielektričnosti je enostavna. Izhajamo iz razmerja
neznane in znane kapacitivnosti. Prikazal bom enostaven primer, kajti s kompleksnejšimi strukturami
se lahko zgubimo v zelo zapletenih geometrijskih
izračunih.
Na sliki 24 vidimo shemo merilnega sistema. Sponko
višjega potenciala (H) priključimo na zgornji merilni disk, sponko nižjega potenciala pa na spodnji
disk, ki je ozemljen. Sponka oklopa (G), ki je na
identičnem potencialu kot sponka višjega potenciala (H), povežemo na prstan okoli merilnega diska.
Tako omejimo nastanek parazitnih kapacitivnosti.
Paziti moramo, da sta sponki višjega in nižjega
potenciala izolirana od oklopa ter da je oklop dobro izoliran od ohišja merilnega inštrumenta, ki je
ozemljeno. Med sponkama (H in L) ima inštrument
upornost, ki jo definiramo kot razmerje priključene
napetosti in toka skozi
vhodni sponki (H in L):
Tabela 1: Relativna dielektričnost nekaterih
materialov
(75)
Slika 24: Shema laboratorijskega merjenja dialektričnosti.
elektronik februar 2010 / 7
22
Gašper Jeriček
Merilni mostiči in merjenje kapacitivnosti
Enačba kapacitivnosti med dvema paralelnima ploščama je definirana:
(76)
pri čemer je k=A/d in sta A površina plošč (v m2) in d razdalje med ploščama (v m).
Najprej pomerimo kapacitivnost C1 med dvema ploščama brez dielektrika (
),
nato pa vstavimo dielektrik in pomerimo kapacitivnost C2. Pri tem moramo paziti, da
sta površini paralelnih plošč in razdalja med njima pri obeh meritvah enaki. Sedaj
obe kapacitivnosti primerjamo:
(77)
Tako smo prišli do ugotovitve, da je iskana relativna dielektričnost kar razmerje
med obema izmerjenima kapacitivnostima. Moramo se zavedati, da je uporabljena
primerjalna metoda, kar pomeni, da ne moremo dobiti absolutne vrednosti ampak le
relativno vrednost dielektričnosti.
Viri:
– knjiga Franc Bergelj: Meritve 2. del
– All About Circuits: http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_12/5.html
– ECELab: http://www.ecelab.com/maxwell-bridge.htm
– Epanorama: http://www.epanorama.net/
– Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Wheatstone_bridge
– Ian R. Sinclair: Sensors and Transuducers
– Kenyon College-Department of Physics: http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Electrical_Measurements/
Wheatstone_Bridge/Wheatstone_Bridge.html
– Laboratorijske vaje iz predmeta Elektronske komponete za študijsko leto 2007/08
Θ
elektronik februar 2010 / 7
23
lojzek
branko.kmet@telesat.si
RS232 – MCU vmesnik
Kmet Branko
Velikokrat sem se že srečal s težavami pri povezovanju mikrokontrolerja na PC, še
posebno, če sem imel elemente še na testni ploščici. Med kablom in ploščo so se
izgubljali stiki, nikoli nisem točno vedel, kam gre Rx in kam Tx,… in sem se velikokrat
več časa ubadal s samo izvedbo povezave kot s tistim, zaradi česar sem povezavo
sploh potreboval. Zato sem si izdelal majhen vmesnik za povezavo PC-ja in mikrokontrolerja, ki je namenjen predvsem za pomoč pri razvoju mikrokontrolerske
naprave. Ker ni v SMD izvedbi, bo izdelava lažja tudi za tiste, ki se še niso ukvarjali
s SMD elementi.
Potreboval sem:
● MAX 232 ali ekvivalent (DIL izvedba)
● Kondenzator 1 µF (klasični
elektrolit z rastrom priključkov
2,5mm) – 5 kosov
● 9 polni ženski COM vtič s kablom
● 4 cca 25cm dolge mehke žičke
● Moško letvico (dva konca s po
dvema kontaktoma)
● Kinder jajce kot ohišje napravice.
Načrt RS232 - MCU vmesnika.
Sama izdelava je zelo preprosta. TIV se izdela po shemi iz priloge z laminatorjem (ali
po foto postopku), zvrta luknje in zaspajka elemente. V pomoč je shema razmestitve
elementov. Paziti je potrebno na pravilno polariteto kondenzatorjev.
V kinder jajce se na eni strani zvrta luknjo, tako veliko, kot je debel kabel do PC-ja.
Ta del jajca se nato natakne na kabel.
Na drugi strani jajca se zvrta manjšo luknjo. Skozi njo bosta šla dva para žičk, namenjena za povezavo naprave z mikrokontrolerjem oz. testno ploščo.
Nato je potrebno določiti prave priključke
na COM kablu in vtikaču. Tu si pomagamo s
sliko COM vtiča in načrtom naprave. Potrebni
priključki so: št. 5: COM/GND; št. 2: Rx; št.
3: Tx. Ko to vemo, te tri žičke zaspajkamo
na TIV.
DB9 konektor. Lepo je viden razpored pinov.
elektronik februar 2010 / 7
24
Kmet Branko
RS232 – MCU vmesnik
Tiskano vezje: levo zrcalno, desno normalno
Po dve mehki žički iz kosovnice se
preplete v dva para. En par bo namenjen napajanju s 5V (ki jih ponavadi dobimo s testne plošče), drugi par
pa povezavi z RxD in TxD priključki na
mikrokontrolerju. Oba para žičk sta
zaspajkana na ustrezno mesto na TIV.
Nato se povleče žičke skozi luknjo na
Razporeditev elementov
drugi strani kinder jajca. Jajce se sestavi in napravica je dokončana.
Za zaključek se na drugo stran žičk prispajka še dve moški letvici, ki omogočata
hitrejšo povezavo s testno ploščo.
Preizkus delovanja napravice se izvede popolnoma enostavno. Priključimo jo v serijski port računalnika, priključimo napajanje (5V), izhodna priključka Rx in Tx pa
povežemo skupaj (tako imenovani Loopback test). S terminalnim programom na
PCju potem nekaj odtipkamo in odziv mora biti ponovno viden na PCju.
Slika končanega vmesnika.
elektronik februar 2010 / 7
Θ
25
Gumby
tibi@siol.net
UART izolator za napajalnik
Tibor Gerenčer
To vezje je dodatek za napajalnik, opisan v prejšnji številki revije.
Pri povezavi napajalnika z računalnikom preko USB pride do problema, in sicer
povezave mase napajalnika na ozemljitev. Ohišje računalnika je ozemljeno, s tem pa
tudi masa (GND) računalnika. Preko USB kabla se zaradi tega na ozemljitev sklene
usmernik 1
tudi masa napajalnika. To načeloma ni problem,
+
če se tega zavedamo.
PC
GND
Stvar se zakomplicira, če želimo uporabiti dva
napajalnika hkrati (recimo za vezje, ki potrebuje
usmernik 2
simetrično napajanje). V tem primeru sta obe
+
masi preko računalnika vezani na ozemljitev
(slika 1). Za simetrično napetost bi morali povezGND
ati + prvega napajalnika na - drugega, s tem pa
kratko sklenemo izhod napajalnika 2 (slika 2).
Slika 1:Priključitev dveh napajalnikov na osebni računalnik.
Kratkostični tok bo seveda tekel preko USB kabla, kar bi znalo povzročiti dimne efekte, v kolikor
je tokovna limita napajalnika dovolj visoko nastavljena.
Do podobnega problema pride pri napajanju
vezja, katerega masa ni na potencialu 0V proti
zemlji. Razlika bo prav tako stekla preko USB
kabla. Vezje, ki ni ločeno od omrežne napetosti, je še posebej nevarno - v tem primeru bo
počilo...
usmernik 1
+
-
+
0
PC
GND
usmernik 2
+
-
-
GND
Slika 2: Kratki stik napajalnika preko USB
kabla in osebnega računalnika.
usmernik 1
+
-
+
0
PC
izolator
GND
Rešitev predstavlja ločitev mase napajalnika
od mase računalnika (slika 3). Ena od možnih
rešitev je USB izolator, ampak je precej drag.
Druga, bolj enostavna in cenejša rešitev, je izolacija med FT232 in ATMEGA.
usmernik 2
+
-
Slika 3: Izolatorji v USB povezavi napajalnik
- osebni računalnik.
Prva rešitev je bila uporaba optične ločitve, ki
se je izkazala za problematično. Komunikacija
poteka na 115 kbps (dolžina bita je torej 9us),
hitrosti navadnih optocouplerjev (rise time) so
pa tipično 3-6us. Izhodni signal se torej komaj
dvigne, ko je že na vrsti naslednji bit. Na test-
elektronik februar 2010 / 7
1
GND
izolator
Tibor Gerenčer
UART izolator za napajalnik
nem vezju je hitrost 57.600 baud za silo delovala, pri 115 kbaud so pa bile same
napake. Potreben je torej hitrejši optocoupler, recimo 6N137 (rise time 50 ns). Težave
so tudi z izhodom FT232, ki tokovno ni najbolj primeren za direktno priključitev na
optocoupler. Dodatni elementi bi vezje tako po nepotrebnem še zakomplicirali.
Zaradi tega sem se raje odločil za namenski izolator ADuM1201 proizvajalca Analog
Devices.
ADuM1201 je dvokanalni digitalni izolator, ki namesto optične ločitve uporablja inADUM1201
CON1
1
2
3
4
5
6
7
8
FTDI_GND
FTDI_RXD
FTDI_TXD
FTDI_VCC
GND2 GND1
OUTB INB
INA
OUTA
VDD2 VDD1
C1
FTDI
100n
U1
duktivno (integrirana tuljava/transformator). Vezje
je precej enostavno (slika
4), saj izolator potrebuje
ATMEGA samo blokirni kondenzator na napajalni napetosti. Na obeh pravzaprav,
CON2
4
3
2
1
ATMEGA_GND
ATMEGA_TXD
ATMEGA_RXD
ATMEGA_VCC
C2
100n
Slika 4: ADuM1201
1
2
3
4
saj ima vsaka stran ločeno napajanje. Hitrost izolatoja tudi ni problem, ker je že
najpočasnejša verzija (ADuM1201A) namenjena za 1 Mbps. Verzije B in C so še
hitrejše, 10 in 25 Mbps.
CON2
ATMEGA
C2
100n
ADUM1201
U1
C1
100n
CON1
FTDI
Slika 6: Tiskano vezje običajno in zrcalno
Tiskano vezje (slika 5) je malce čudne oblike, ker je
prilagojeno za montažo in priključitev direktno na USB
Slika 5: Razporeditev elementov.
vezje v napajalniku. Luknja za vijak in konektor CON1
sta postavljena tako, da se prilegata na spodnje tiskano vezje. Za priključitev je
najbolje uporabiti letvice z rastrom 2,54 mm (100 mils) (slika 6). Tiskano vezje je
enostransko, torej domača izdelava ne bo problem.
Slika 7: Fotografija končanega UART izolatorja
elektronik februar 2010 / 7
Θ
2
GregorN
gigielectronic@gmail.com
Vezave 3fAM motorjev
Gregor Nikolič
Nekaj o vezavah
Daljinske vezave prikazujemo z razvito vezavo ali vezavo delovanja, krmilno vezavo,
tripolno močnostno vezavo ali enopolno močnostno vezavo. Iz razvite so razvidni
vsi daljinski elementi z varovalkami in močnim stikalom. Razvita vezava je torej
združena z močnostno krmilno vezavo, zato je viden tudi porabnik (3fAM). Krmilna
vezava prikazuje samo pomožne elemente daljinske vezave, kot so:
●
Krmilna varovalka
●
Bimetalni kontakt
●
Vklopilne – izklopilne tipke
●
Tuljavice kontaktorskih stikal ali pomožnih relejev, itd.
Iz tripolne vezave ali enopolne je razviden vklop željenega ali izklop porabnika s
pomočjo močnostnih varovalk, bimetalov, bimetalnega releja in močnostnih kontaktov kontaktorskega stikala.
Navadna daljinska vezava 3fAM – vklop iz enega mesta
Delovanje:
Vklop 3fAM dosežemo če z vklopilno tipko S1 vklopimo kontaktorsko stikalo K1M.
V navedenem trenutku se v tuljavici z jedrom ustvari elektromagnetno polje, zato
lahko sprostimo S1. V naslednjem
trenutku je krmilni tokokrog sklenjen
skozi krmilno varovalko, bimetalni
kontakt, S0 in skozi K1M, zapiralni
do tuljavice in skozi njo K1M. Zato so
močnostni kontakti kontaktorskega
stikala in motor 3fAM obratuje. Izklop krmilnega tokokroga dosežemo
če delujemo na tipko S0. Uporablja
se pri manjših strojih z motorjem in
drugo.
Krmilna vezava ali vezava delovanja
elektronik februar 2010 / 7
3
Gregor Nikolič
Vezave 3fAM motorjev
Navadna daljinska vezava – vklop/izklop iz dveh mest
Delovanje:
Če delujemo na tipko S1 ali S3 se tokokrog skozi tuljavico sklene. Kontaktni
most kontaktorskega stikala se premakne in sklene kontakte kontaktorskega stikala in vklopi se 3fAM. Če sprostimo tipkala S1, S3 je krmilni tokokrog
sklenjen do tuljavice in skozi varovalko
F3F, bimetalni kontakt F2F, do tuljavice
ter skozi njo Če delujemo na tipko S0
se prekine tokokrog skozi S1, S3, K1M,
S2 ter tuljavico.. Vezava se uporablja za
večje naprave ali stroje.
Navadna daljinska vezava
Tipkanje ali trajni pogon 3fAM
Delovanje:
Če delujemo na tipko S1, ter jo držimo bo
3fAM motor obratoval. Ko prenehgamo delovati na tipko S1 se motor izključi. Če delujemo na tipko S2 se motor 3fAM vključi
in je v obratovanju dokler ne prekinemo
obratovanja z delovanjem na tipko S0. Če
delujemo na tipko S1 je tokokrog sklenjen
skozi bimetalni kontakt F2F, skozi tipko
S0, skozi tipko S1 ter skozi kontaktorsko
stikalo K1M. Če delujuemo na tipko S2 se
tokokrog sklene skozi bimetalni kontakt,
skozi tipko S0, sklozi tipko S2 do tuljavice
in skoznjo. Nato je tokokrog sklenjen ter
stalen, prekinemo ga lahko le če delujemo
na tipko S0.
Priklop 3fAM – smermenjalno vezje
elektronik februar 2010 / 7
Θ
4
mucek
gregor.macek@gmail.com
Uvoz iz tujine - carinjenje
Gregor Maček
Uvod
Naročanje različnih stvari preko Ebay-a ali drugih spletnih trgovin nam je odprlo oči,
da smo opazili nezanemarljive marže naših "ljubih" trgovcev in posledično iskanje in
nakup takšnih in drugačnih stvari iz tujine.
Dokler nakupujemo znotraj EU, si s carino in uvozom ne rabimo beliti las – pazimo
le, da pred nakupom obvezno preverimo stroške pošiljanja v Slovenijo, ki jo žal
nekateri prodajalci še vedno iščejo na zemljevidu. V kolikor (npr. na ebay-u) cena
pošiljanja za Slovenijo ni določena, se (še pred nakupom!) obrnemo na prodajalca in
ga povprašamo o ceni pošiljanja (zraven pa velja še mimogrede omeniti, da smo v
EU). Stopnja DDV se praviloma obračuna po stopnji države, kjer artikel kupimo (npr.
če kupimo nekaj v Angliji, se znesek DDV obračuna po njihovi stopnji DDV), čeprav
(po mojih izkušnjah) to vedno ne drži.
Stvari pa se precej spremenijo, ko se odločimo za nakup izven evropske skupnosti.
Ob uvozu moramo, če znesek nakupa presega določeno mejo, plačati DDV (20%) in
carinsko dajatev, katere delež je odvisen od tega, kaj uvažamo. Na hitro povedano
velja naslednje:
- DDV (20%) moramo plačati, če vrednost blaga presega 22 EUR.
- Carino moramo plačati, če vrednost blaga presega 150 EUR.
Pomembno je povedati, da se strošek poštnine (in morebitnega zavarovanja pošiljke,
ipd.) šteje v ta znesek (kar pomeni, da bomo DDV skoraj gotovo morali plačati).
Nekateri "poševnooki" trgovci ponujajo, da kot znesek nakupa na embalažo napišejo
nižji znesek od dejanskega ali oznako "gift" (darilo), vendar to naše carine ne prepriča
najbolj.
Po mojih dosedanjih izkušnjah je velikost in teža paketa tista, ki šteje: če je pošiljka
majhna (kuverta z mehurčki), jo spustijo naprej (tudi če so notri kakšni zelo dragi
ICji), če pa je pošiljka večja (paket), pa jo pregledajo (npr. prazne škatlice za SMD
elemente) in to seveda tudi zaračunajo.
V primeru nakupa (kakršnihkoli) električnih naprav je potrebno omeniti še nekaj:
naprava mora biti obvezno opremljena s t.i. CE nalepko. Dejansko na carini pogledajo samo to; lahko da je naprava narejena vrhunsko, ima dejansko vse CE certifikate (lahko tudi priložene v papirni obliki), pa ji manjka le nalepka na napravi.
Takšno pošiljko bodo (mogoče) zavrnili.
Lahko pa je v pošiljki še tak kitajski "klump", pa je nalepka CE ("China Export" Θ)
nalepljena in bo šlo skozi brez problemov. Torej – obvezno prodajalca opomnite, naj
na napravo prilepi "magično" CE nalepko – le ta je tista, ki pri pregledu šteje. Še
posebej so problematične razne naprave, za katere se že od daleč vidi, da so oddajniki (telefoni, modelarski oddajniki,...). Na takšne naprave so še posebej občutljivi
in bodo lahko na carini, kljub nalepki, zahtevali še papirnato obliko CE certifikata
(brez nalepke pa bodo pošiljko kar takoj zavrnili).
Ravno tako ni dovoljen uvoz ponarejenih izdelkov, ki so prav tako zavrnjeni (npr.
kopije telefonov).
Ponavadi imamo možnost izbirati pošiljanje preko standardne pošte (Air mail) ali pa
EMS. Izkušnje kažejo, da je EMS sicer nekoliko hitrejši, vendar pri uvozu bolj komplicirajo (pa tudi dražji so), zato se sam poslužujem "navadne" air mail pošte, s katero dosedaj nisem imel problemov.
elektronik februar 2010 / 7
5
Gregor Maček
Uvoz: Nakupi preko spleta - carinjenje
Stroški uvoza
Poleg že omenjenih stroškov carine in davka na dodano vrednost je potrebno stroškom
uvoza dodati še strošek carinskega pregleda, ki pri Pošti Slovenije znaša 4,25 EUR za
pošiljko (3,00 EUR za obravnavo pošiljke in 1,25 EUR za pošiljanje obvestila).
Ta strošek je pri pošiljkah z nizko vrednostjo relativno velik, obračuna pa se tudi, če
carina "misli", da je carinjenje potrebno pa se potem pošiljka zaradi (pre)nizkega
zneska nato ne carini (prej omenjene škatlice za SMD elemente).
Postopek uvoza – praktično
Preko e-baya smo kupili neko napravo, recimo da iz Hongkonga, in je na poti k nam.
Seveda smo prodajalca ob nakupu opomnili, da naj na izdelek pred pošiljanjem nalepi CE nalepko. Pošiljka navadno do nas potuje 2 do 3 tedne. V kolikor gre za kaj
manjšega (in na carini precenijo, da ni za carinjenje), dobimo pošiljko v poštni nabiralnik brez nadaljnih procedur, ali pa nas pričaka obvestilo o prispeli pošiljki, ki ga
dvignemo na pošti.
Mi seveda te sreče nimamo, zato nas doma pričaka priporočeno pismo s Carinske
pošte, naj jim pošljemo izpisek ebay dražbe ali povezavo na spletno stran izdelka, ki
smo ga kupili, in kjer je razvidna cena izdelka. Zadostuje tudi izpisek plačila s Paypala.
Sam ponavadi naredim screenshot zaključene ebay dražbe ali paypal plačila in jim ga
pošljem na email, naveden v obvestilu. V mail obvezno napišite tudi številko pošiljke,
ki je navedena v pismu s carine. Če je v pošiljki več stvari, moramo v mail napisati linke do vseh artiklov ter (to se je v praksi izkazalo kot najboljše) tabelo v stilu
"izdelek – količina – cena za kos" ter skupna cena. Po približno dveh delovnih dnevih
za tem, ko smo poslali potrebne podatke, je pošiljka pri nas (paket prinese poštar)
in veselje se lahko začne!
Povzetek
- Pomembna zneska sta 22 EUR (nad tem plačamo DDV) in 150 EUR (plačamo DDV
in carino). V vsakem primeru, če je pošiljka obravnavana na carinski pošti, plačamo
tudi stroške obravnave: 4,25 EUR.
- Stroški pošiljanja in morebitnega zavarovanja pošiljke se štejejo v osnovo za carinjenje.
- Obvezno prodajalca opomnite, da na napravo nalepi CE nalepko.
- Ker so cene na spletu v večini primerov v dolarjih, si sam pomagam pri preračunu
v EUR z dajatvami tako, da $ preprosto spremenim v EUR. V večini primerov je
preračun pri trenutnem razmerju Euro - USD (približno 1.4 USD za 1 Eur) kar točen.
- Znesek na pošiljki za carino ni merodajen, šteje velikost in teža pošiljke.
- V kolikor je prodajalec pripravljen stvari poslati v več paketih, je to smotrno le, če
so to kuverte. Če bodo (majhni) paketki, si bomo le povečali stroške (zaradi cene
obravnave 4,25 EUR na paket).
Uporabne povezave:
Uvoz preko pošte: Pogosta vprašanja: Carinske stopnje: Preračun valut: http://www.carina.gov.si/index.php?id=9192&no_cache=1
http://www.carina.gov.si/index.php?id=1790&no_cache=1
http://taric-curs.gov.si/itaric/.
http://www.bsi.si/podatki/tec-bs.asp
Θ
elektronik februar 2010 / 7
6
aly
aljaz.ogrin@inbox.com
Čiščenje avtomobilskih žarometov z lečo
Aljaž Ogrin
Avtomobil. Stvar, brez katere si življenja skoraj ne moremo več predstavljati. Ob vedno večjem številu le teh, imamo vedno manj časa za redno temeljito vzdrževanje.
Žarometi, en od najbolj
pomembnih
delov
opreme, so narejeni, da brez
vzdrževanja zdržijo celotno
življensko dobo avtomobila. Vsaj naj bi zdržali...
V praksi pa se izkaže, da
"vodotesni" žarometi vseeno niso vodotesni, kljub
vsem mogočim tesnilom. V
spodnjem kotu se pri marsikaterem modelu najde
luknjica ali cevka, skozi katero žaromet "diha" - izenačevati je potrebno tlak, ki
nastaja zaradi segrevanja žarnic in atmosferskih temperatur. Ob tem "dihanju" v
žaromet pridejo zelo fine nečistoče, ki se odlagajo na vse površine, vključno s parabolo, lečo in sprednjim steklom.
Najbolj se to pozna pri novejših
žarometih, ki imajo vgrajeno lečo.
elektronik februar 2010 / 7
7
Aljaž Ogrin
Čiščenje avtomobilskih žarometov z lečo
Skozi lečo je svetlobni tok zelo visok, in se
pozna vsaka nečistoča. Na sliki je razstavljen žaromet 5 let starega avtomobila srednjega razreda. S prstom obrisana packarija
z leče se lepo pozna.
Plasti oblog se naberejo na sprednjem steklu
od znotraj, na leči in tudi znotraj parabole, še
posebno nad žarnico. Čiščenje kovinske pokromane parabole ni težavno - s cunjo in etilnim
alkoholom. Če je parabola slučajno plastična
(kar naj ne bi bila zaradi majhnih razdalj in visokih temperatur), je potrebno biti bolj previden pri izbiri čistilnega sredstva. Po čiščenju se
lepo vidi packarija, ki ostane na krpicah.
Pri razstavljanju in sestavljanju je potrebno biti
pozoren, da se s prsti ne dotikamo žarnice, ne
glede na to ali je halogenka ali xenon.
elektronik februar 2010 / 7
8
Aljaž Ogrin
Čiščenje avtomobilskih žarometov z lečo
Nekateri žarometi imajo notri tudi vzvod
za preklop med vožnjo po levem ali desnem delu cestišča (na primer, če gremo v
Anglijo) oziroma med EU in USA standardom. Na sliki je natisnjena oznaka RV. Zapomniti si moramo, da ga pustimo v enakem položajo kot je bil prej.
Elektromagnet na sliki ja za preklop med zasenčenimi in dolgimi lučmi - odmakne
fizično blokado snopa.
Za konec še primerjava prej - potem. V praksi se je osvetlitev cestišča opazno
izboljšala. Ocenil bi, da je izboljšanje okrog 50%.
Θ
elektronik februar 2010 / 7
9