Bezstarosťák se mi občas pošklebuje a ukazuje mě lidem - "to je ten člověk co 3 roky dělal H-můstek pro roboty". On mě totiž považuje za fušera, který tak závažné věci věnoval jenom 3 roky a neví, že já rozhodně nejsem milovník uspěchaných rešení a H-můstek jsem dělal 6 let než jsem dokonale pochopil "vo co go". Takže tam kde jsem byl v roce 2009 s můstky jsem dneska s Trávoměrem - ač ještě neexistuje ani v náznaku definitivního řešení - už si vysloužilo pověst "legendárního čidla" pro roboty.
Takže H-Můstek než dosáhl dokonalosti měl 35 prototypů a drobných bastlů na kterých se ověřovalo kde, co. Trávoměr - ten je zatím ve stavu kdy jsem postavil asi jenom 7-8 komplexnějších prototypů . Protože nejsem ten typ co nejprve půl roku bádá nad přesnými specifikacemi, aby pak zjistil, že jsou technicky nereálné, tak paralelně s jednotlivými prototypy se mění i "globální architektura" tohoto čidla. jedna z verzí byla, že přijímač měl být stacionární a "širokoúhlý" a kolem dokola robota by bylo minimálně kolem 200 ledek různých barev mířících různýmí směry, které by nahradily rotující optiku laserových dálkoměrů typu SICK.
Když vidlák chce rozblikat 200 ledek - musí to být prakticky za hubičku. Pokud je chce rozblikat relativně vysokými proudy na frekvenci 10.7 MHz - je to "za hubičku" problém. Když se navíc jedná o to že tranzistor spínající LEDku na 10.7 MHz se v principu nijak neliší od koncového stupně radiových vysílačů "ve třídě C". To znamená že krom světla LEDky stejně ochotně vyzařují VF energii. Protože Trávoměr (a většina ostatních čidel) používá směšování na "nulovou mezifrekvenci" - tedy všechny oscilátory v celém zapojení - vysílač, přijímací filtry, oscilátor pro směšovače - všechno jede na stejné frekvenci - je trochu problém když mikrovoltový signál z fotodiody je rušen milivoltovým naindukovaným rušením, které šlo přímo z drátů k LEDce elektromagnetickou indukcí k drátům pro fotodiodu.
Tomu se dá bránit na přijímací straně "diferenciálním zapojením" předzesilovače pro LED - viz obrázek - rušení v zemním drátě, nebo v napánejí nebo rušení ve vodičích "nad" i "pod" fotodiodou se v zesilovacím stupni odečte. Je však otázka zda se vzniku rušení nedá bránit i na straně "blikače". Přemýšlel jsem přemýšlel a vzniklo něco jako "diferenciální" zapojení blikače LEDkami. Než se pustíme do "diferenciálního zapojení" probereme otázku spínání LED diod.
Naprostý základ je na obrázku - má problém v tom, že Q2 se musí vybudit až do přesycení - a tak si piště, že na 10.7 MHz vám s obyč tranzistorem za 1,10 kč blikat nebude.
Pak je možné zapojit zátěž do emitoru -to už blikat bude - ale to má pro neznalé mnoho úskalí, takže se ani nedivím, že ve svém skvělém článku to Bezstarosťák prostě zakázal a hotovo.
Z pedagogických důvodů si teď ukážeme jaké rušení do napájení produkují spínače výše uvedeného typu. Je to logické - když je LEDka vypnutá - na napájení je nominálních 12 voltů z baterie, když se LEDka zapne - proud stoupne - tím napětí poněkud poklesne - rušení v napájení tedy vypadá jako pravoúhlý signál s překmity - vidíte to taky tak ?
No a tradá - tady je Kubáčův superspínač - spotřebič - LED - je v kolektoru (jak chce Bezstarosťák) ale odpor, který řídí proud je v emitoru. Smysl celé věci je v tom, že pokud do bází tranzistorů jde maximálně 5 voltů ze CMOS hradel - funguje celé zapojení jako periodicky zapínaný zdroj konstatního proudu. Navíc odpor v emitoru působí jako velmi silná negativní zpětná vazba, která tranzistor honí tak, že i pomalý (a laciný) BC337 je schopen blikotat na 10.7 MHz. Navíc odpor v emitoru zvyšuje vnitřní odpor tranzistoru a tím umožňuje vynechat ochranný odpor do báze. Navíc, LEDky nemají blikat všechny najednou - proto mají společný odpor v emitoru, ale pokud k tomu chybou softwaru dojde - jejich SPOLEČNÝ proud bude řízen odporem R1, takže se nepřetíží obvody kolem. Lze od takto "sofisitikovaně primitivního" ;-))) zapojení žádat více ?
Všimněte si že kromě 4 větví s LEDkami je tam ještě divná pátá větev bez LEDky - navíc zapojená přes invertor. Ta pouští proud v době kdy LEDka nesvítí - to je zjevné plýtvání proudem, ale má to veliký smysl - protože když se podíváme na to jak vypadá rušení, které toto zapojení produkuje do napájení - vidíme že to jsou jenom ty překmity při přepínání tranzistorů- bez původního obdélníkového signálu (spotřeba proudu je stejná i když žádná LEDka nesvítí). Navíc kromě původních překmitů souvisejících se spíníním LEDek se nám tam dostala ještě druhá sada překmitů spojená se spínáním Q5, která je díky invertoru o polovinu periody posunutá.
To se nezdá jako velký úspěch ale je to absolutně zásadní, protože to znamená že se nám vlastně efektivní frekvence rušení zvýšila z původních 10.7 MHz kde prošla vstupními filtry na dvojnásobných 21.4 MHz, kde si z nich elektronika zbytku trávoměru nic nedělá. Stojí to za těch 20mA nebo ne ?
Takže abych uzavřel - blikat na 10 MHz ale rušení produkovat na 20MHz - to vyžaduje čas a mnoho - mnoho - mnoho ranních kadění na záchodě - než vás něco takového napadne. To je věc, do které se Bezstarosťák jako profesionál v oboru, kterému "stojí faktury" nemůže příliš pouštět. To je oblast, kde my amatéři můžeme posunout vývoj kupředu. Samožřejmě si nemyslím, že přidání 1 tranzistoru k blikátku je nějaké "posouvání vývoje kupředu", ale jako zajímavý přístup k tomu co bratři anglosassové nazývají "noise shaping" se to myslím hodí.
Dneska už zbývá jenom rada paní Kubáčové novomanželkám - když párkrát řeknete "miláčku, koupila jsem nám novou kabelku" očekávejte časem reakci " drahá , já jsem nám zase koupil nový osciloskop".....
To zapojení je pěkný.
Ale, jsem to asi úplně nepochopil, k čemu že ty diody musí blikat na 10,7 MHz? Nebo ještě jinak....proč ty diody jako mají blikat?