Table Of Content

EE CC LLEEKKTTRROONNIICCAA && OOMMPPUUTTEERRTTEECCHHNNIIEEKK NNNRRR... 444111111 JJJAAANNNUUUAAARRRIII 111999999888 ƒƒƒ 111111,,,555000///BBBfffrrrsss...222333888 BBBIII MMM TTTSSS OOODDD OOO EEE VVVEEERRR MMMTTTEEE DDDEEE CCCHHH TTTEEE NNNIII LLL EEE EEEFFFOOOOOOKKKEEENNN NNN LLLIII JJJ NNN SSS UUU SSS RRR CCCUUU LLLEEE AAA TTT GGGIII LLL--- DDDIII AAAAAA NNN GGG GGG NNN SSSIII KKKIII RRR EEE WWW EEE BBB PPPOOOCCCKKKEEETTT AAAUUUDDDIIIOOO--- AAANNNAAALLLYYYSSSEEERRR SSSTTTTEEEERRRREEEEOOOO PPPCCC--- MMMIIIKKKRRROOOFFFOOOOOONNNIIINNNGGGAAANNNGGG 01 8 710966 082904 INHOUD Januari 1998 nr. 411 ppoocckkeett µµPP--wweeddssttrriijjdd:: ddee wwiinnnneennddee pprroojjeecctteenn aauuddiioo-- iinn hheett hhaarrtt vvaann ddeezzee uuiittggaavvee aannaallyysseerr INFORMATIEF 14 elektronica actueel Met onder andere: Microgolfschake- 2222 lingen afgekoeld - Voorvervormen verbetert luidsprekers - Derde gene- ratie DRAM. 21 Elektuur-contactdag 1997 Met veel standhouders en bezoekers. 26 cursus digitale signaalverwerking deel 1: inleiding en eerste experimenten. 41 elektronica online virtuele bibliotheken voor de elektronicus. 42 moderne modemtechnieken sneller over de digitale snelweg. 58 applicator De DS5000-microcontroller. BOUWPROJECTEN 22 pocket audio-analyser ccuurrssuuss:: 2266 (cid:2)(cid:2) mini-geluidsdrukmeter met LED’s. 30 afstandsbedieningsverlenger (cid:2) ddiiggiittaallee Voor RC5-afstandsbedieningen. 34 intelligente (cid:2)(cid:2) ssiiggnnaaaallvveerrwweerrkkiinngg chipkaart-lezer/schrijver - deel 2 De beschrijving van de software. 36 noodvoeding (cid:2) voor draadloze telefoons Vangt lichtnetonderbrekingen op. 48 stereo PC-microfooningang (cid:2)(cid:2) Uitbreiding voor de geluidskaart. 52 LED-dobbelsteen (cid:2) Met knoopcel-voeding. 54 Handyman - deel 2 (cid:2)(cid:2) Het inwendige van de AVR-controller. 62 niveau-indicator voor vloeistoffen (cid:2)(cid:2) Met computer-interface. 4488 RUBRIEKEN 29 Spinsels 39 datakaart: AT90S1200 microcontroller sstteerreeoo PPCC-- 47 Postbus 121 65 EMC 66 Elektuur Product Service mmiiccrrooffoooonniinnggaanngg 70 adverteerdersindex 74 colofon pocket audio-analyser miniatuur geluidsdrukmeter met LED-indicatie Slechts weinig audio- liefhebbers beschikken over de appara- tuur die nodig is voor een serieuze meting van een luidspreker of van de akoestiek van een bepaalde ruimte. Met deze schakeling kunnen zij dit tekort in hun meet- instrumentarium aan- vullen. De hier beschreven pocket- analyser heeft welis- waar niet de nauwkeurigheid van een professioneel meet- instrument, maar maakt in combinatie met een test-CD niet- Het meten van spanningen en stro- horen we dan juist ook van díe zijde temin een zeer bruik- men en het kritisch bekijken van de vraag of er niet een eenvoudig en bare akoestische fre- geproduceerde elektrische signalen goedkoop meetinstrumentje te met behulp van een functiegenerator bedenken valt, waarmee thuis en "op quentiemeting moge- en een oscilloscoop – dat zijn zaken locatie" een globale maar bruikbare waarin de faciliteiten van een gemid- meting van het gedrag van een luid- lijk. Het vestzakfor- deld "thuislab" vaak nog wel voorzien. sprekerbox in een bepaalde ruimte maat geeft het appa- Maar voor zoiets als het opmeten van mogelijk is. een frequentiekarakteristiek van een Een dergelijk apparaatje presenteren raatje bovendien een luidspreker is doorgaans geen appara- we dus hier. Het gaat hierbij om een ongeëvenaarde hand- tuur voorhanden. Want daarvoor is eenvoudig zelf te bouwen geluids- een compleet meetsysteem vereist, of drukmeter, uitgerust met een uit 20 zaamheid in het in elk geval een wobbelgenerator en LED's bestaand display en een reso- een meetmicrofoon. lutie van 1,5dB. In combinatie met gebruik. Dit tekort in de meetuitrusting is iets een geschikte test-CD met meetsigna- waar vooral de grote schare luid- len beschikt men daarmee over een sprekerzelfbouwers op onprettige uiterst compacte en zeer betaalbare wijze tegenaan loopt. En heel vaak miniatuur "audio-analyser". 22 Elektuur 1/98 1 SPL + 15 dB + 10 dB + 5 dB 0 dB + 5 dB – 10 dB – 15 dB 20Hz 40 80 160 315 630 1,25 2,5 5 10 20kHz 25 50 100 200 400 800 1,6 3,15 6,3 12,5 31,5 63 125 250 500 1kHz 2 4 8 16 f 970085 - 11 Figuur 1. Als u de achtereenvolgens gemeten niveaus in deze tertsgra- fiek invult, hebt u een bruikbare fre- resolutie en verdere uitvoe- niet uit gewone sinussignalen, maar quentiekarakteristiek. ring bewust simpel gehou- uit gewobbelde sinussignalen of terts- den is, gaat de aanschaf van ruisen. Bij gewobbelde signalen is de een dergelijke generator in frequentie niet constant, maar zwaait TERTSSIGNALEN dit geval wat te ver. Een meer voor de deze voortdurend heen en weer tus- Bijgaande schakeling kan dus hand liggende en aanzienlijke goed- sen twee waarden die bijvoorbeeld beschouwd worden als een redelijk kopere signaalbron vormt een speciale een terts (1/3 octaaf) uit elkaar liggen. nauwkeurige niveaumeter voor audio- meet-CD. Bij tertsruisen wordt gebruik gemaakt signalen. Om misverstanden te voor- Veel van die CD's bevatten een test- van zodanig gefilterde rose ruis dat er komen: de meter is bedoeld voor rela- signaal van 20Hz tot 20kHz, opge- alleen nog de frequenties in aanwezig tieve metingen. Absolute niveaus zijn deeld in 30 afzonderlijke tertssignalen. zijn van een bepaalde tertsband. voor het opnemen van een frequen- Als men van al die 30 signalen een Het gebruik van gewobbelde signalen tiecurve in feite niet interessant; waar voor een het niveau opmeet en het of tertsruisen heeft als doel kamerin- het om gaat is hoe de sterkte van de resultaat vervolgens noteert in een vloeden zoveel mogelijk te elimineren. ene signaalfrequentie zich verhoudt grafiek als afgebeeld in figuur 1, dan Doordat er verschillende frequenties tot de andere – dat is dus een puur beschikt men over een ietwat ruwe, tegelijk of bijna tegelijk worden weer- relatieve meting. maar toch alleszins bruikbare frequen- gegeven, registreert de meetmicrofoon Bij professionele geluidsdrukmeters tiekarakteristiek van de luidsprekerbox een soort gemiddelde waarde daarvan, wordt als signaalbron doorgaans een in kwestie. met als resultaat dat kamerresonanties zogeheten wobbelgenerator gebruikt. Overigens bestaan die 30 tertssignalen of reflecties eveneens worden uitge- Maar omdat onze meter qua middeld en dus minder storend zijn. Figuur 2. De schakeling bestaat uit een voorversterker, een gelijkrichter 9V 9V en een LED-uitleesgedeelte. Als 2 9V microfoon wordt een kleine elek- C7 D1 R2 treet-capsule gebruikt. 100n D2 W220 3 D3 L10 10 R1 9 MODE L9 11 D4 22k 100m C102V P1 RR6720k0 567 SRHIGI IC2 LLL876 111432 D5 50k 1D02k10 R9 R11 12k REFLOMUT3915LL54 1165 D6 C1 3 100k 8 REFADJ L3 17 D7 100n 2 IC1a 1 R105k0 6 IC1b 7 D22 R810k0 9 4 RLO LL12 118 D8 MIC1 R31M R41k 5 2x BAT85 10 IC1c 8100kR10 2 DD190 C3 9V 100m 10V C4 C8 D11 IC1 = TL074 10m 63V 100n D12 3 9V 9V D13 L10 10 R14 9 MODE L9 11 D14 M 5 IC3 L8 12 B9TV1 C9 IC41 C6 1 1132 IC1d 14 R12 12k 67 RSRHIEGFILOMUT3915LLLL7654 11116543 DD1156 22250Vm 11 100n C2250n1MR15 R13W820 84 RRLEOFADJ LLL312 11178 DD1178 P2 2 D19 1k D20 970085 - 12 Elektuur 1/98 23 3 970085-1 tnemgeS )C(1-580079 970085-1(C) Segment D10D20D9 D19 D8 D18 D7 D17 D6 D16 D5 D15 D4 D14 D3 D13 D2 D12D1D11 H3 H1 P1 C3 4 C2 R IC2 1415 C7 RR R1R2 R3D21R5 IC1 C5 IC3 R11 3 MICC1 R9 C8 C4 R12 R1 T 1 22 R6 C6 R10 P2 D R8 H4 R7 C9 + 0 H2 Figuur 3. De print is Onderdelenlijst maar een "low-budget- zeer compact. Met deze opsplitsing wordt versie" van een name de LED-balk ver- de meetnauwkeurig- Weerstanden: geluidsdrukmeter. Als eist een zorgvuldige heid bij hoge frequen- R1 = 1 ·22 k de microfoon niet montage. ties dus vergroot. Met R2 = 1 ·220 W redelijk lineair is, heeft het oog op een stabiele R3,R14,R15 = 3 ·1 M de schakeling immers uitlezing wordt het R4 = 1 ·1 k R5,R6,R8 = 3 ·10k0 1% weinig nut. Microfooncapsules van gelijkgerichte signaal voorts met een R7 = 1 ·20k0 1% onbekende herkomst en met al even tamelijk grote RC-tijd door R10/C4 uit- R9,R10 = 2 ·100 k onbekende eigenschappen zijn hier gemiddeld alvorens het aan de LED- R11,R12 = 2 ·12 k dus niet bruikbaar. Aan de andere indicatie toe te voeren. R13 = 1 ·820 W kant gaat een echte meetmicrofoon Voor de uitlezing hebben we onze toe- P1 = 1 ·50 k instel voor een schakeling van dit kaliber vlucht genomen tot een oude P2 = 1 ·1 k instel weer wat ver. De elektreet-micro- bekende, namelijk display-driver fooncapsule MCE2000 van Condensatoren: C1,C6,C7,C8 = 4 ·100 n Monacor vormt een com- C2,C3 = 2 ·100 m/10 V radiaal promis tussen deze twee 4 C4 = 1 ·10 m/63 V radiaal uitersten. Genoemde cap- C5 = 1 ·220 n sule bezit een frequentie- C9 = 1 ·220 m/25 V radiaal curve die recht loopt binnen – 2dB, kost ongeveer een Halfgeleiders: tientje en heeft daarmee een D1...D20 = 20 ·high-efficiency-LED nauwelijks te overtreffen (3 mm) D21,D22 = 2 ·BAT85 prijs/prestatieverhouding. IC1 = 1 ·TL074CN De ingebouwde versterker- IC2,IC3 = 2 ·LM3915N trap van elektreetmicrofoon MIC1 wordt met R1 op onge- Diversen: veer de halve voedingsspan- MIC1 = 1 ·MCE2000 incl. rubber ning ingesteld. R2 en C2 zor- bevestiging (Monacor) gen voor de benodigde ont- BT1 = 1 ·9-V-batterij plus clip koppeling. Het enkelpolige aan/uit-schakelaar behuizing: bijv. HEDDIC Profi- microfoonsignaal wordt via Gehäuse 222 C1 vervolgens naar de rond 1 print EPS 970085-1 (zie Service- IC1a opgebouwde voorver- pagina's) sterker geleid. De kantelpun- ten van R3/C1 en R4/C3 zijn zodanig laag gekozen dat de totale meetfout bij 20Hz SIMPELE ELEKTRONICA minder is dan 0,1dB. Met P1 Een schakeling die geluiden oppikt en kan de versterking van IC1a het niveau daarvan met redelijke en daarmee de gevoeligheid nauwkeurigheid zichtbaar maakt, is in van de microfoon worden feite niet zo moeilijk te maken. Dat ingesteld. illustreert het schema van figuur 2. De voorversterker wordt Het geheel bestaat uit drie delen, te gevolgd door een standaard weten een microfoonvoorversterker dubbelfasige gelijkrichter, (IC1a), een dubbelfasige gelijkrichter opgebouwd rond de opamps (IC1b en IC1c) en de LED-indicatie IC1b en IC1c. Om de geluids- (IC2, IC3 en D1...D20). In het schema drukmeter een voldoende houden we dan alleen opamp IC1d gevoeligheid te geven, zon- over, en deze is gebruikt om een vir- der dat dit ten koste gaat van tuele massa op de halve voedings- de bandbreedte, is niet alle spanning te creëren. versterking in IC1a gecentra- Aan de microfoon worden in deze liseerd, maar is er voor geko- toepassing natuurlijk toch wel eisen zen om ook IC1c een factor gesteld, ook al betreft het hier dan vijf te laten versterken. Door 24 Elektuur 1/98 LM3915. Voor veel lezers zal dit IC renties van de comparatoren in Figuur 5. Voorbeeld 5 nauwelijks nadere introductie behoe- IC2 en IC3 zijn naar deze virtu- van een bruikbare ven. Een LM3915 bevat een span- ele massa verlegd. schaalverdeling. Het ningsreferentiebron, een nauwkeurige totale bereik bedraagt D11 13.5 weerstandsdeler en tien comparatoren BOUW EN 30dB, verdeeld over D1 12 die elk rechtstreeks een LED kunnen AFREGELING 20 LED's. D12 10.5 D2 9 sturen. Het niveau van de aangeboden Figuur 3toont de print die voor D13 7.5 ingangsspanning wordt via het LED- de schakeling werd ontworpen. D3 6 array in tien stappen van 3dB weer- De lengte daarvan werd in feite voor de eerderge- D14 4.5 gegeven. Nu zijn stappen van 3dB bepaald door het uit 20 LED's noemde 1,5dB ver- D4 3 wat te grof voor onze doeleinden en bestaande display. De breedte is afge- schuiving van de refe- D15 1.5 daarom hebben we naar een manier stemd op een doorzichtige behuizing rentie van IC3. Daar- D5 0 gezocht om de resolutie te verhogen. van HEDDIC. De print is al met al voor is alleen een D16 1.5 De meest eenvoudige oplossing bleek behoorlijk compact, zodat zorgvuldig nauwkeurige digitale D6 3 om de hulp van een tweede LM3915 solderen bij deze schakeling toch wel voltmeter (multimeter) D17 4.5 D7 6 (IC3) in te roepen en de referentie een vereiste is. vereist. Men meet eerst D18 7.5 daarvan 1,5dB te verschuiven. Dat is Even een paar opmerkingen over de de spanning tussen de D8 9 gemakkelijk mogelijk door de span- print. Aangezien het ontwerptechnisch pennen 7 en 4 van IC2. D19 10.5 ning op de REFADJ-ingang van IC3 beter uitkwam, is P1 bewust "verkeerd- Vervolgens meet men D9 12 (pen 8) een factor 1,1885 hoger in te om" gezet; hij moet dus rechtsom wor- dezelfde spanning bij D20 13.5 stellen dan die van IC2. LED D11 den gedraaid om de versterking te ver- IC3 en stelt deze met D10 wordt daarmee de top van de LED- minderen. Verder zijn, zoals in het P2 exact een factor schaal. Dan volgt D1, dan D12, dan schema te zien, voor R5...R8 E96-typen 1,1885 hoger in. 970085 - 13 D2, dan D13, enzovoort. De LED's van toegepast. E24-typen zijn echter ook IC2 en IC3 worden dus in elkaar prima; als waarde kan men dan het GEBRUIK "gevlochten" tot één schaal. beste 11k resp. 22k aanhouden. Over de meetsignalen hebben we het Deze werkwijze heeft maar één nadeel We komen nog even terug op de al gehad. We hebben ook al verteld dat en dat is dat er tijdens het meten steeds behuizing. Ons proefmodel (zie figuur door de niveaus van de tertstoontjes in twee LED's tegelijk oplichten, waarbij 4) hebben wij dus ondergebracht in een grafiek als afgebeeld in figuur 1 te de waarheid eigenlijk in het midden een doorzichtig kunststof kastje. Het noteren, een eenvoudige frequentie- ligt. Deze manier van uitle- typenummer daarvan is in de onder- karakteristiek van de luidsprekerbox in zing went echter snel. delenlijst te vinden. Een dergelijke kwestie wordt verkregen. behuizing biedt het voordeel dat er Bruikbare testsignalen zijn onder VOEDING geen opening in hoeft te worden uit- andere te vinden op de CD "The test" Omdat we er van uitgegaan gezaagd om de LED's van buiten van Stax (nr. AXCD 92001), "Compact zijn dat dit een portable ins- zichtbaar te maken. Bovendien maakt Test" van Pierre Verany (nr. PV.784031), trumentje moest worden, de schuifconstructie van het kastje dat "HiFiCheck" van Stereoplay en "CD- waarmee op elke plaats het gemakkelijk op elke gewenste 2Check" van Monacor (nr. 30.0180). even snel een meting kan lengte kan worden afgezaagd. Bij het opnemen van een frequentie- worden uitgevoerd, hebben Het spreekt echter vanzelf dat iedereen curve van een luidsprekerbox, kan we uiteraard gekozen voor vrij is in de keuze van een geschikte deze het beste zo vrij mogelijk wor- batterijvoeding. En omdat behuizing. Zolang print en batterij er den opgesteld, dus op enige afstand we het stroomverbruik maar goed in passen, is elk onderko- van reflecterende wanden. De beste beperkt hebben weten te men bruikbaar. Voor de montage van microfoonafstand bedraagt ongeveer houden tot maximaal zo'n de microfoon in de kast verdient het 1meter. Draai de volumeregelaar van 19mA, zal de hier toege- ten zeerste aanbeveling om gebruik te de geluidsinstallatie zo ver open dat paste 9-V-batterij het op zijn maken van de bijgeleverde rubber de testsignalen duidelijk boven de minst 100 uur uithouden. omhulling. Dat dempt trillingen en de altijd aanwezige omgevingsruis uit- Om te zorgen dat de microfoon heeft dan bovendien min- komen. Heeft men eenmaal een opamps IC1a...IC1c zo lang der last van reflecties van het kastje. acceptabel weergeefniveau gevonden, mogelijk binnen hun com- Vergeet niet om in het kastje nog een stel dan P1 zo in dat bij bijvoorbeeld mon-mode-bereik blijven, uitsparing te maken voor de aan/uit- 1kHz het LED-display een uitslag van zijn ze alle drie op de halve schakelaar die in serie met de batterij 0dB laat zien. voedingsspanning inge- wordt opgenomen. Houd er rekening mee dat bij fre- steld. Dit gebeurt met Natuurlijk dient de 20-voudige LED- quenties onder ca. 200Hz kamerin- behulp van de vierde balk ook nog van een passende schaal- vloeden zich zo sterk doen gelden dat opamp IC1d, in combinatie verdeling te worden voorzien. Het de geregistreerde niveaus nauwelijks met de spanningsdeler totale bereik bedraagt 30dB – dus iets zeggen over het gedrag van de R14/R15 en ontkoppelcon- 1,5dB per LED. Het gemakkelijkst luidspreker in kwestie. Dat kunt u densator C5. Ook de refe- werkt een schaalverdeling met in het controleren door ter vergelijking nog midden een nulniveau. Men kan bij eens een meting te doen met de het markeren van de schaal uitgaan microfoon vlak voor de conus van de Figuur 4. Inkijkje in van de bovenste van de twee oplich- woofer; u zult zien dat een boel ver- het proefmodel. tende LED's, maar logischer is het om meende pieken en dips nu ineens ver- Omdat we dit een de markeringen juist te plaatsen bij de dwenen zijn. handzaam formaat overgangen tussen twee opeenvol- Om een idee te krijgen van de akoes- vonden, hebben we gende LED's. Men krijgt dan een tiek van de luisterruimte, kunt u na de geen gebruik schaal die loopt van +13,5dB meting op 1 meter afstand, ook nog gemaakt van de tot –13,5dB – figuur 5geeft daarvan eens een karakteristiek opnemen op mogelijkheid om de een voorbeeld. bijvoorbeeld 3 of 4 meter. Rechte fre- kast in te korten. Dan de afregeling. Over instelpot P1 quentiecurves zijn er dan niet meer bij! hebben we het zodadelijk. P2 dient (970085) Elektuur 1/98 25 s u s r u c digitale signaalverwerking deel 1: inleiding en eerste experimenten Het idee om een cursus over signaalverwerking te publiceren, dateert al van geruime tijd geleden. Maar destijds ont- brak daarvoor nog de geschikte hardware waar tegenwoordig de bescmhleiekezkseetrnes, Ewnlaeèmkl touevluiejrkr- Hlalileg vohorbleielgdenh ditresct uitvoer- zDwijeon r)cd ueenrns uegesen vk ogalengl duo.i pdH smkeate aeerertn.dveoreu dniigvsetaeu iss dkea aPrCt emne Ct Dge-RluOidMs-- llpvberaoeaglr rwaamvme-abbeisbtlaiontdheene kv ovooor ra ntaalrlyijskee nvopmoeante urd. euDenr aal,i tcjz khios t oneermdelnieg rd gm eee onnegidxgepeel ie tjmhrkihemooeeeridiinte.et teE etnee bn ude sgiottr aeitpnje- vdolroiijvkre io.e mdDea zrte icmehna zamoknot dgheeer-t llbPtgoaraeatscpmchaam-sflsi-albie’nsrsgo oevnponc oodrde ce Cosm Dvp-aRlneO xMael leex pperori-- vvbkAiieaanjrnbngde s epvhluraro iongrtge eahnnraeatddt m de pk merbao enlages- rzcshaeohimrjur idmdrjcvaiaeeinn - w acgzoaieelnd nlbf e desdsge iegre i hnnjwpaa enedanrdle--. wsapree cmiaelet hDeSt Po-nhdaredr-- lgmeeennte enxtra hardware nodig vehieigjr ewonoe krid kneinoeggës ntpr rraeocaghlrtiaesemnr emonma. ’ sTd esenc hhslrioeijtrvt eev nok oaernn- gestelde werkwijzen en programma’s werp “digitale sig- over te brengen op een “echte” signaalverwerking” bezig De bedoeling van deze cursus is om de naalprocessor. Dit laatste is echter voor- lezer de belangrijkste beginselen van behouden aan de meer ervaren pro- te houden. de digitale signaalverwerking bij te grammeurs, want hierbij stoot men op brengen, en wel in de vorm van een- veel onverwachte problemen die niet voudige voorbeelden en experimen- in de cursus aan bod komen, omdat ze ten. Daarbij wordt geen gebruik niet specifiek met signaalverwerking te gemaakt van speciale hardware; het maken hebben. Zij die dit desondanks enige dat vereist is, is een normale PC graag willen proberen, zullen hiervoor (die niet eens bijzonder snel hoeft te dus wel aanvullende literatuur moeten 26 Elektuur 1/98 raadplegen. Geplande cursusthema’s In tabel 1zijn de onderwerpen van de cursus weergegeven. Veel signaalver- 3Wave-bestanden, 3sampling van signalen, werkingssystemen berusten op wis- 3bemonsteringstheorema, 3aliasing, kundige concepten, die wij echter 3downsampling, 3recursieve laagdoorlaat- en bandfilters, zoveel mogelijk zullen trachten te ver- 3filteranalyse met frequentie-sweep,3signaalgeneratoren, mijden. Soms komen we er echter niet 3spectrum-analyser, 3discrete Fouriertransformatie, omheen. Degenen die deze stof te gecompliceerd vinden, kunnen de des- 3FFT, 3pulsweergave en frequentieverloop van filters, betreffende hoofdstukken simpelweg 3 echo-opwekking, 3FIR-filters, filterontwerp, overslaan. 3ruissignalen, 3filteranalyse met ruis, 3periodieke signalen, 3Fouriersynthese, DE SOFTWARE 3amplitudemodulatie en -demodulatie, Programma’s 3frequentiemodulatie, 3fasemodulatie, In deze cursus worden diverse pro- 3quadratuursysteem, 3telexverkeer, gramma’s ter verwerking van signalen 3RDS-modulatie. toegepast. Alle noodzakelijke programma’s zijn als .EXE-bestanden beschikbaar op een cursus-CD die via de Elektuur-Service verkrijgbaar is gecreëerd om alles te besturen, name- bestanden af die voor een gegeven (EPS 986004-1). Met deze programma’s lijk de... experiment nodig zijn. Daarna kunnen kan de gebruiker een groot aantal de experimenten simpelweg op afroep opdrachten uitvoeren, alsmede eigen Simple PreProcessor SPP worden uitgevoerd. data analyseren en weergeven. Tabel Met behulp van het preprocessor-pro- Om het in bestand TEST3.SPP 2 geeft een opsomming van de programma SPP kan men het complete beschreven experiment uit te voeren, gramma’s. verloop van een experiment eenvou- volstaat het om dig in een bestand vastleggen. SPP DO TEST3.SPP <return> Installatie leidt uit dit bestand op grond van in te geven. Probeert u dit om te begin- De software wordt geïnstalleerd zoals bepaalde commando’s verschillende nen maar eens uit! Het resultaat is in beschreven in het bestand INSTALL.DOC op de cursus-CD. In feite worden alle programma’s simpelweg gekopieerd naar een eigen Programma’s op de cursus-CD werkmap op de harde schijf, terwijl (onder voorbehoud) voor enkele cursusdelen de lange WAV-bestanden zonodig worden toe- signaalgeneratoren gevoegd. Op de CD staan ook nog een SIN0 generator voor sinusvormige signalen paar tips om u sneller vertrouwd te SIN1 generator voor sinusvormige signalen maken met de software. PULSE1 generator voor dirac-puls STEP1 stapvorm-generator Broncodes NOISE1 witte-ruis-generator De meeste programma’s zijn geschre- FMSWEEP1 sweep-generator ven in Turbo-Pascal 5.0. De broncode MUSICG1 toonladder-generator is op de CD aanwezig, zodat de lezer de programma’s zelf kan uitbreiden of filters aanpassen. Vaak wordt in de cursus SINFIL1 eenvoudige banddoorlaat aan de hand van de broncode de wer- BANDP1 eenvoudige banddoorlaat king van de programma’s verklaard, BUTTER1 digitaal Butterworth-filter teneinde de besproken concepten te LP1 eenvoudige laagdoorlaat concretiseren. Door het gebruik van ECHO1 echo-generator een bibliotheek voor de signaalver- FIRFIL1 universeel FIR-filter werking kunnen deze programma’s SPECFIL1FIR filter-syntheseprogramma zeer kort en eenvoudig blijven, zodat de lezer zich op het wezenlijke kan modulatie, demodulatie, wiskunde concentreren. DWNSMPL1 downsampling SUM1 gewogen som van twee signalen Experiment-bestanden MUL1 product van signalen (mengfunctie etc.) Veel experimenten houden in dat er AMGEN1 amplitudemodulatie, synchrone demodulatie, mixer FMGEN1 frequentiemodulator een reeks programma’s op een SCHMITT1 Schmitt-trigger-functie bepaalde manier achtereen wordt uit- SHORT1 signaalfragment separeren gevoerd. Allereerst worden bijvoor- RTTYRX1 seriële telex-data decoderen beeld signalen opgewekt, vervolgens worden deze (met behulp van diverse analysatoren filters) veranderd en daarna uitgele- INFO1 algemene info, gemiddelde waarde, energie van signalen zen. Zo kan onder andere het com- SCOPE1 meerkanaals oscilloscoop plete gedrag van een SSB-zender gesi- SPEC1 meerkanaals spectrum-analyser muleerd worden. Daar bij een experiment vaak een groot aantal bestanden diversen betrokken is (volgorde experiment; fil- SHELP help-functie voor Pascal/EXE-programma’s ter-definities; voor-instelling van oscil- SPP preprocessor voor experiment-bestanden loscoop en spectrum-analyser), hebben wij een eenvoudige mogelijkheid Elektuur 1/98 27 1 Figuur 1. De geproduceerde signaalvormen worden op sampling rate 44100 of 22050 of dezelfde manier als bij een digde bestanden op de cursus-CD aan- 11025 samples/s oscilloscoop weergegeven. wezig zijn. Desondanks is het nuttig bits/sample 16 om zich deze techniek eigen te maken, formaat ongecomprimeerd aangezien men dan veel meettaken aantal kanalen MONO figuur 1 weergegeven. Op dezelfde met het cursusprogramma kan uit- wijze worden ook andere simulaties voeren en aldus het toepassingsgebied gestart. Weergeven van de PC behoorlijk kan uitbreiden. SHELP-functie Wil men de experimenten uit de cur- Belangrijk is dat de opnameparame- Bij veel programma’s kan men met sus ook met eigen oren volgen en niet ters zo worden ingesteld dat de pro- SHELP programmanaam <return> louter in de vorm van op het scherm gramma’s de bestanden kunnen ver- ter ondersteuning een lijst met de afgebeelde golfvormen, dan dient men werken. belangrijkste programma-parameters over de mogelijkheid te beschikken oproepen. om wave-bestanden af te spelen. Daar- EERSTE SHELP SIN1.PAS <return> resp. voor bestaan vele programma’s, die EXPERIMENTEN SHELP SPP.PAS <return> vaak met een geluidskaart worden Een digitale sinusgenerator geeft informatie over sinusgenerator meegeleverd of als share- danwel free- Om te demonstreren hoe we bij deze SIN1 resp. over SPP. ware (o.a. via het Internet) verkrijgbaar cursus te werk gaan, meteen maar een zijn. De voorkeur geniet een onder praktisch voorbeeld. Op de CD BRONMATERIAAL DOS draaiend programma. bevindt zich het programma SIN1.EXE Wanneer men de verschillende onder- Wanneer een dergelijk programma is om een wave-bestand te maken met delen van het signaalverwerkings- geactiveerd, dan moet u om te begin- een sinussignaal. Dat programma kan procédé zo concreet mogelijk wil door- nen eens proberen om het van de CD worden gestart met lopen, dan heeft men signaalmateriaal gekopieerde bestand SPEECH1.WAV af SIN1 <return> nodig dat bewerkt kan worden. Op de te spelen. Als het goed is, moet er De default-parameters zorgen ervoor cursus-CD is een uitgebreide verza- Engelse tekst met muziek te horen zijn. dat er een sinussignaal van 1000Hz meling audiomateriaal aanwezig om wordt opgewekt dat twee seconden alle experimenten ook daadwerkelijk Opnemen lang aanhoudt (44100 samples bij uit te voeren. Er kunnen echter ook Wanneer men eigen signalen wil 22050 samples per seconde). De ampli- zelf opgenomen signalen verwerkt opnemen (bijvoorbeeld van een ont- tude is 10000 (topwaarde). Het signaal worden. Alle signalen worden in de vanger of van een elektronische scha- wordt in het bestand SIN1.WAV opge- vorm van wave-bestanden (.WAV) ver- keling), dan dient er een programma slagen. Dit bestand kunnen we nu werkt. In onze cursus vormen wave- geactiveerd te worden om met behulp afspelen. Daarmee beschikken we dus bestanden het centrale middel voor de van de geluidskaart opnamen te al over een sinussignaal dat voor test- uitwisseling van data (signalen) tussen maken en om te zetten in wave- doeleinden kan worden gebruikt. programma’s en de buitenwereld. In bestanden. Ook dit soort programma’s Door wijziging van de programma- de kop (header) van het wave-bestand wordt vaak meegeleverd met de parameters kunnen er ook andere worden verscheidene parameters van geluidskaart of is als shareware sinussignalen worden opgewekt. Om de data opgeslagen. Er wordt voorna- beschikbaar. In de cursus is het zelf bijvoorbeeld een sinussignaal te krij- melijk gewerkt met wave-bestanden opnemen van wave-bestanden niet gen van 500Hz met 100.000 samples, met de volgende parameters: per se noodzakelijk, omdat alle beno- een sampling-rate van 11025 samples/s 28 Elektuur 1/98 en een amplitude van 5000, roept men aan met x zullen aanduiden. Als regel k het programma als volgt op (opslaan is de afstand tussen twee opeenvol- van de data gebeurt in bestand gende monsters gelijk. Het aantal SIN2.WAV): keren per seconde dat het signaal SIN1 \scale=5000 \f0=500 \n=100000 wordt afgetast, noemen we de samp- \fs=11025 \out=sin2.wav <return> ling-frequentie. Het continue signaal Als dit gelukt is, kan men proberen om x(t) is daarmee herleid tot een discreet nog eens wat andere sinussignalen te signaal, dat weergegeven kan worden produceren en te beluisteren. Hoe het in de vorm van een aantal cijfers. De programma werkt, wordt later uit de temperatuurmetingen van het KNMI doeken gedaan. vormen een goed voorbeeld. Die temperatuur heeft uiteraard op elk EERSTE THEORIE moment een bepaalde waarde, maar Nu een klein stukje theorie over digi- het KNMI deelt de temperatuur tale signaalverwerking. We gaan eens slechts op een aantal tijdstippen mee. bekijken wat er gebeurt bij de A/D- In het volgende deel zullen wij verder omzetting van analoge signalen. In de ingaan op de effecten die optreden bij analoge techniek hebben we te maken bemonstering oftewel sampling van met een signaal x (bijvoorbeeld een signalen. We zetten dan ook al een spanning in een schakeling) dat op elk bescheiden stap in de digitale filter- tijdstip t een bepaalde waarde heeft. techniek. De functie van de spanning wordt (980015) aangeduid met x(t) (zie figuur 2). Om berekeningen met een signaal te kunnen uitvoeren, dient het signaal eerst te worden gedigitaliseerd. Daar- Figuur 2. Bij het “samp- toe neemt men op de tijdstippen t len” van analoge signa- k monsters (samples) van van het des- len worden er op regel- betreffende signaal. Het signaal bezit matige tijdstippen mon- dan de waarde x(t ), die we van nu af sters (samples) van de k momentele waarde genomen. 2 x(t) x t1 t2 t3 tn t x x 1 x x 2 n x 3 t 980015 - 12 Elektuur 1/98 29