W urządzeniu występują wysokie na−
pięcia, groźne dla życia i zdrowia. Oso−
by niepełnoletnie mogą wykonać i uru−
chomić układ wyłącznie pod opieką
wykwalifikowanych opiekunów.

Ku zaskoczeniu starszych wiekiem elek−

troników, ostatnio wyraźnie wzrasta zaintere−
sowanie lampami elektronowymi. Można
śmiało powiedzieć, iż lampy elektronowe
przeżywają dziś drugą młodość we wzmac−
niaczach mocy audio. Świecące ciepłym bla−
skiem włókna żarzenia lamp wytwarzają spe−
cyficzny nastrój, który często robi większe
wrażenie niż dźwięk lampowego wzmacnia−
cza. Przed laty znacznie większy udział
w wytwarzaniu specyficznego nastroju pod−
czas słuchania radia miały lampy wskaźniko−
we. Każdy stary odbiornik radiowy lepszej
klasy miał taką lampę, potocznie zwaną „ma−
gicznym okiem”. Lampa taka pełniła funkcję
wskaźnika dostrojenia. Już w przedwojen−
nych odbiornikach lampowych stosowane by−
ły takie wskaźniki. Pierwsze wersje miały
świecący ekran u góry bańki. Potem pojawi−
ły się wersje z elementem świecącym umie−
szczonym z boku. W czasach, gdy o telewizji
nie można było nawet marzyć, zielone lub
niebieskozielone światło wskaźników o roz−
maitym kształcie rzeczywiście robiło niesa−
mowite wrażenie. Każdy, kto choć raz wi−
dział z bliska tak pracującą lampę rozumie,
dlaczego nazywa się ją magicznym okiem.
Nawet dziś, w epoce niesamowitych osią−
gnięć technicznych, tajemnicze światło „ma−
gicznego oka” robi duże wrażenie nie tylko
na młodych elektronikach. Wielu młodszych
Czytelników chciałoby praktycznie wyko−
rzystać te interesujące elementy, niemniej du−
ża część z nich uważa lampy za elementy co
najmniej tajemnicze, które z kilku względów

trudno wykorzystać. Prezentowany projekt
pokazuje, że wcale tak nie jest i że wcale nie
trzeba być ekspertem, żeby z powodzeniem
wykorzystać lampy.

Prezentowany układ to swego rodzaju ilu−

minofonia. Tańczące paski magicznego oka
zmieniają się w takt sygnału dźwiękowego
odbieranego przez wbudowany mikrofon –
nie jest więc wymagane dołączenie do źródła
dźwięku. Co bardzo ważne, do zasilania wca−
le nie jest potrzebny transformator sieciowy
z wysokonapięciowym uzwojeniem anodo−
wym i uzwojeniem żarzenia. Cały układ za−
silany jest z jakiegokolwiek zasilacza o na−
pięciu około 12V i prądzie 0,4A.

Przy budowie urządzeń lampowych jed−

nym z kluczowych problemów jest zapew−
nienie odpowiednich napięć zasilania. Lam−
pa elektronowa do prawidłowej pracy wyma−
ga wysokiego napięcia stałego o wartości
+150...+400V oraz stałego lub zmiennego
napięcia żarzenia o wartości 6,3V. Zwykle
wykorzystuje się do tego dedykowany trans−
formator z co najmniej dwoma uzwojeniami.
Obecnie o taki transformator jest bardzo
trudno i wykorzystuje się na przykład dwa
transformatory, jeden do żarzenia lampy i za−
silania ewentualnej części niskonapięciowej,
drugi do wytworzenia napięcia anodowego.
Ja w prezentowanym urządzeniu zdecydowa−
łem się na zupełnie inne, niestandardowe roz−
wiązanie. Założyłem, że urządzenie ma być
przeznaczone dla mniej doświadczonych
Czytelników, dlatego musi być maksymalnie
bezpieczne. Definitywnie zrezygnowałem
z transformatora sieciowego i postanowiłem
wykorzystać zwyczajny zasilacz wtyczkowy.
W rezultacie ten najprawdziwszy lampowy
układ zasilany jest wyłącznie z 12−woltowe−
go zasilacza wtyczkowego, a potrzebne „nie−
typowe” napięcia uzyskiwane są za pomocą
przetwornicy, a właściwie dwóch przetwor−
nic. Dzięki obecności przetwornic, choć

w urządzeniu występuje wysokie napięcie
przekraczające 200V, nie jest to napięcie sie−
ci energetycznej, napięcie to nie występuje
między ziemią i układem, tylko między ele−
mentami urządzenia, więc układ jest bardziej
bezpieczny niż odpowiednik zasilany z sieci.
Oczywiście nie znaczy to, że nie istnieje ry−
zyko porażenia – tuż po włączeniu zasilania
w układzie może pojawić się napięcie rzędu
500V, które w czasie normalnej pracy spada
do 200...250V. Co prawda wydajność prze−
twornicy wysokonapięciowej jest niewielka,
niemniej takie napięcia mogą wywołać silny
szok, a w skrajnym przypadku nawet śmierć
(dotyczy zwłaszcza osób z rozrusznikiem
serca). Dlatego przy regulacji i użytkowaniu
układu należy zachować daleko posuniętą
ostrożność.

Wszystkie informacje potrzebne do wy−

konania urządzenia zawarte są w artykule.
Stopień trudności określony przez dwie
gwiazdki wynika przede wszystkim z obe−
cności w układzie wysokiego napięcia, a nie
z kłopotów z wykonaniem i uruchomieniem.
Informacje zawarte po śródtytułach Opis
układu oraz Montaż i uruchomienie w zupeł−
ności wystarczą do zbudowania i uruchomie−
nia urządzenia. Kto chciałby zagłębić się
w szczegóły, znajdzie dodatkowe wiadomo−
ści po śródtytule Dla dociekliwych i zaawan−
sowanych.

Pomysł na taki układ iluminofoniczny po−

jawił się już dawno: kilka lat na półce mojego
biurka komputerowego leżały dwie lampy:
EM1 i EM84. Od dawna obiecywałem sobie,
że zrobię układ, żeby pokazać ich „magiczne”
działanie. Ale dopiero przez trzema miesiąca−
mi, po konsultacjach ze swoim synem, przy−
stąpiłem do rysowania schematu. Kluczowym
elementem urządzenia jest lampa elektrono−
wa typu EM84. Lampa EM84 jest przedsta−
wicielką „nowocześniejszych” lamp wskaźni−
kowych i można ją stosunkowo łatwo zdobyć.

13

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

2

2

2

2

6

6

6

6

7

7

7

7

5

5

5

5

II

II

ll

ll

u

u

u

u

m

m

m

m

ii

ii

n

n

n

n

o

o

o

o

ff

ff

o

o

o

o

n

n

n

n

ii

ii

c

c

c

c

zz

zz

n

n

n

n

e

e

e

e

m

m

m

m

a

a

a

a

g

g

g

g

ii

ii

c

c

c

c

zz

zz

n

n

n

n

e

e

e

e

o

o

o

o

k

k

k

k

o

o

o

o

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:29 PM Page 13

Była stosowana jeszcze w latach siedemdzie−
siątych, między innymi w magnetofonach
ZK120 i ZK140 produkcji warszawskich Za−
kładów Radiowych im. Kasprzaka (ZRK).
Elementem wskaźnikowym w tej lampie są
dwa świecące paski, zmieniające swą długość
pod wpływem napięcia sterującego. W ukła−
dzie zamiast lampy EM84 można śmiało sto−
sować lampy EM87 oraz EM85. Po niewiel−
kiej modyfikacji płytki drukowanej można też
wykorzystać lampy EM80 oraz EM81 –
wskazówki na ten temat zawarte są w końco−
wej części artykułu.

Opis układu

Schemat ideowy iluminofonicznego układu
z „magicznym okiem” pokazany jest na ry−
sunku 1. Jak widać, urządzenie zasilane jest
pojedynczym napięciem 12V. Napięcie to
bezpośrednio zasila układ scalony U2. Jest to
popularny układ CMOS 4049 zawierający
sześć negatorów o zwiększonym prądzie
wyjściowym. Negatory U2E i U2D tworzą
klasyczny dwubramkowy generator CMOS.
Elementy L1, T1, D8, C1 tworzą prostą, kla−
syczną indukcyjną przetwornicę podwyższa−
jącą. Na schemacie kondensator C1 zazna−
czono jako elektrolityczny. Z uwagi na mały
prąd i dużą częstotliwość pracy wystarczają−
co dobrą filtrację można uzyskać już przy za−
skakująco małej pojemności 10nF. Oznacza
to, że można tu śmiało zastosować kondensa−
tor stały. Częstotliwość drgań generatora ste−
rującego wyznaczona jest przez elementy
C9, R13, R12 i D4. Obecność diody D4 i re−
zystora R12 powoduje, że przebieg na bram−
ce tranzystora T1 ma wypełnienie zdecydo−
wanie różne od 50% (czas impulsu wynosi
około 25µs, czas przerwy około 1,5µs). Taki
przebieg powoduje, że gdy przez te
25µs tranzystor T1 jest otwarty, na cewkę po−
dane jest napięcie zasilania 12V i prąd
w cewce L1 narasta przez ten stosunkowo
długi czas – ilustruje to rysunek 2a. W cew−
ce gromadzi się energia. Gdy tranzystor T1
zostanie na krótko zatkany, prąd na pewno

przestanie płynąć przez tranzystor, jednak
zgodnie z zasadą, że „cewka nie lubi zmian
prądu”, na cewce momentalnie zaindukuje
się takie napięcie, żeby podtrzymać przepływ
prądu. Aby podtrzymać przepływ prądu, mu−
si to być wysokie napięcie. Tak wysokie, że−
by spowodować przepływ prądu przez cewkę
L1, diodę D8 oraz kondensator C1 i obciąże−
nie, na których panuje wysokie napięcie. Ilu−
struje to rysunek 2b.

Wątpliwości może budzić obecność rezy−

stora R4, który „marnuje” energię przetworni−
cy. Rezystor ten jest absolutnie niezbędny.
Rzecz w tym, że bez rezystora R4 w sytuacji,
gdy lampa nie pobiera prądu, napięcie na kon−
densatorze C1 wzrosłoby do wartości prze−
kraczającej 500V, grożąc uszkodzeniem nie
tylko C1, ale i innych elementów, w tym T1,
L1 i R4, a nawet samej lampy elektronowej.
Wspomniana groźna sytuacja ma miejsce nie
tylko po wyjęciu lampy z podstawki. Po każ−
dym włączeniu zasilania przetwornica zaczy−
na pracować od razu, a lampa jeszcze nie pra−
cuje przez co najmniej kilka sekund, dopóki
nie rozgrzeje się jej włókno żarzenia. I wła−
śnie wtedy ważną rolę odgrywa rezystor R4.
Wstępnie obciąża on przetwornicę na tyle, że
napięcie na C1 nie wzrasta powyżej 500V.
Gdy po kilku... kilkunastu se−
kundach lampa zaczyna nor−
malną pracę, prąd lampy do−
datkowo obciąża przetwornicę
i napięcie na C1 spada do war−
tości około 200V.

Negatory U2B, U2C pracu−

ją w obwodzie drugiej prze−
twornicy – pojemnościowej.
Potrzebna jest ona do wytwo−
rzenia ujemnego względem
masy napięcia zasilania. To
ujemne napięcie o wartości
około 10V razem z napięciem
zasilacza 12V gwarantują, że
napięcie zasilające wzmac−
niacz operacyjny U1 jest rzędu
22V. A właśnie takie napięcie

jest potrzebne do wysterowania wejścia (siat−
ki) lampy wskaźnikowej EM84. Jak pokazu−
je rysunek 3a, gdy na wyjściu bramki panu−
je stan wysoki, kondensator C8 szybko się ła−
duje. Prąd ładowania płynie z wyjścia bram−
ki przez kondensator i dalej przez diodę D2
do masy. Gdy po chwili na wyjściu bramki
pojawi się stan niski, „górna”, dodatnia
okładka naładowanego kondensatora C8 zo−
stanie dołączona do masy – rysunek 3b. Na
„dolnej” ujemnej elektrodzie tak gwałtownie
„ściągniętego w dół” naładowanego konden−
satora pojawi się napięcie ujemne względem
masy. Kondensator
C8 staje się źródłem energii – podczas nor−
malnej pracy część ładunku C8 zostaje prze−
kazana przez diodę D2 do kondensatora
C7 i obciążenia. Kondensator C8 jest okreso−
wo ładowany i rozładowywany i w rezultacie
na kondensatorze C7 uzyskuje się ujemne na−
pięcie. Nie jest ono równe 12V − jest niższe
od 12V o spadek napięcia na diodach D2,
D3 oraz na rezystancji wyjściowej bramek
U2B, U2C.

Lampa EM84 sterowana jest w sposób po−

kazany w uproszczeniu na rysunku 4. W tym
uproszczonym układzie katoda lampy dołą−
czona jest do plusa napięcia z zasilacza 12V.

14

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Rys. 2 Działanie przetwornicy

Rys. 1 Schemat ideowy

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:29 PM Page 14

Anoda lampy i wyprowadzenie zwane ekra−
nem zasilane są wysokim napięciem z prze−
twornicy indukcyjnej. Lampa EM84, jak
większość lamp, jest żarzona pośrednio.
Oznacza to, że włókno żarzenia jest odizolo−
wane galwanicznie od katody – włókno ża−
rzenia można więc zasilać w dowolny sposób
napięciem zmiennym lub stałym o wartości
6,3V. Prąd nominalny żarzenia wynosi
210mA. Elektroda wejściowa lampy – siatka,
sterowana jest napięciem ujemnym wzglę−
dem katody (0...–20V). W uproszczonym
schemacie z rysunku 4 jest to napięcie z su−
waka potencjometru. W zależności od warto−
ści napięcia siatki zmienia się długość „cie−
nia”, czy inaczej przerwy między świecący−
mi paskami. Gdy napięcie siatka−katoda jest
równe zeru (zwarcie siatki
do katody), długość „cie−
nia” między fosforyzujący−
mi paskami jest największa.
Przy ujemnym napięciu
siatki wynoszącym około
–22V

długość cienia

zmniejsza się do zera, co
oznacza, że świecące „ma−
gicznym światłem” paski
schodzą się ze sobą. Ilustru−
je to rysunek 5.

W rzeczywistym ukła−

dzie występują dodatkowe
diody D6, D7, przez które
płynie prąd żarzenia i kato−
da dołączona jest do napię−
cia o około 1,2V niższego od dodatniego na−
pięcia zasilania. Pomaga to uzyskać większą
maksymalną długość cienia−przerwy.
W układzie podstawowym elementy PR3
i D5 nie są montowane. Przewidziano je do
ewentualnych eksperymentów i nietypowych
zastosowań – lampa typu „magiczne oko”
może znaleźć szereg różnorodnych aplikacji.

Prąd żarzenia ograniczony jest przez rezy−

stor R15. Przy wartości 18...22

Ω na włóknie

żarzenia lampy EM84 powinno wystąpić na−
pięcie około 6,3V. Obecność tego rezystora
ogranicza także impuls prądu żarzenia
w chwili włączenia zasilania, związany z fak−
tem, że zimne włókno ma rezystancję kilka
razy mniejszą niż po rozgrzaniu. Praktyka po−
kazuje, że wartość tego rezystora można
zwiększyć nawet do 36

Ω. Niewielkie zmniej−

szenie jasności świecenia lampy nie ma zna−
czenia, a zmniejszenie napięcia i prądu żarze−
nia będzie miało pozytywny wpływ na trwa−
łość lampy.

Zgodnie z danymi katalogowymi zerową

długość cienia, czyli zetknięcie dwóch świe−
cących pasków następuje przy napięciu siat−
ki wynoszącym –22V. W prezentowanym
układzie całkowite napięcie zasilania
wzmacniacza operacyjnego wynosi około
22V. Uwzględniając wyjściowe napięcia na−
sycenia tego wzmacniacza, oznacza to, że na
wyjściu uzyskuje się zakres zmian napięcia

nieco mniejszy niż 22V. Tym samym w pro−
ponowanym układzie zakres zmian długości
cienia jest nieco mniejszy od maksymalnego
dla tej lampy – w praktyce nie ma to żadne−
go znaczenia. Po prostu świecące paski nie
schodzą się ze sobą, a największa długość
cienia jest nieco mniejsza od maksymalnej.

W układzie długość świecących pasków

zmienia się w zależności od głośności dźwię−
ku odbieranego przez mikrofon elektretowy
M1. Obwód polaryzacji tego mikrofonu
z elementami R3, C6, R5 jest klasyczny. Sy−
gnał z mikrofonu ma amplitudę rzędu poje−
dynczych miliwoltów, a na siatce lampy La1
zmiany napięcia muszą wynosić 20V. Nie−
zbędne wzmocnienie zapewniają dwa

wzmacniacze operacyjne z kostki TL082
(TL072). Wzmacniacze te zasilane są napię−
ciem bipolarnym (+12, –10V). Układ
U1B pracujący jako wzmacniacz odwracają−
cy ma wzmocnienie regulowane potencjome−
trem PR2, dzięki czemu można dobrać czu−
łość do potrzeb, a konkretnie do głośności
dźwięku w pomieszczeniu.

Potencjometr ten można skręcić do zera,

ale nie oznacza to, że wzmacniacz pracował
będzie z maksymalnym możliwym wzmoc−
nieniem − wzmocnienie będzie wtedy wyzna−
czone przez stosunek rezystancji R8 do rezy−
stancji wewnętrznej mikrofonu, która będzie
nieco mniejsza niż wartość R5.

15

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Rys. 4

Rys. 5

Rys. 3

Wykaz elementów uniwersalnego modułu
zapłonowego (patrz rysunek 4)

Rezystory

R

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

Ω

R

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

Ω

R

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

Ω

R

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

M

Ω

Ω

R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222

Ω

Ω//55W

W

R

R33,,R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

Ω

R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22M

M

Ω

Ω

R

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

Ω

R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..66,,88kk

Ω

Ω

R

R88,,R

R1100,,R

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700kk

Ω

Ω

R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..115500kk

Ω

Ω

P

PR

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

Ω PPRR m

miinniiaattuurroow

wyy

P

PR

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

Ω PPRR m

miinniiaattuurroow

wyy

P

PR

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

Ω PPRR m

miinniiaattuurroow

wyy

Kondensatory

C

C11 .. .. .. .. .. .. .. ..ssttaałłyy1100nnFF//663300V

V lluubb „„eelleekkttrroolliitt”” 11......22,,22

µµFF//440000VV

C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000

µµFF//1166VV

C

C33,,C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. M

MK

KTT 11

µµFF

C

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700nnFF

C

C66,,C

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

µµFF//1166VV

C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµFF//1166VV

C

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF

C

C1100,,C

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222ppFF

Półprzewodniki

D

D11−−D

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BA

ATT8855

D

D55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D

D66,,D

D77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

D

D88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BA

A115599

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..IIR

RFF884400

U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

CM

MO

OS

S 44004499

Pozostałe

LL11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77m

mH

H

LLaa11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..llaam

mppaa EEM

M8844

M

M11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miikkrrooffoonn eelleekkttrreettoow

wyy

P

Pooddssttaaw

wkkaa ppoodd llaam

mppęę N

NO

OV

VA

ALL

O

Obbuuddoow

waa K

KM

M−−4422

S

Srreebbrrzzaannkkaa 00,,88......11m

mm

m −− 3300 ccm

m

Płytka drukowana jest dostępna w sieci

handlowej AVT jako kit szkolny AVT−2675

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:29 PM Page 15

Napięcie stałe na wszystkich końcówkach

wzmacniacza U1B, także na wyjściu, to po−
tencjał masy (pomijając napięcie niezrówno−
ważenia wynoszące kilka miliwoltów).
Inaczej jest z wyjściem wzmacniacza U1A.
Na jego wejściach panuje wprawdzie napię−
cie równe zeru, jednak dzięki obecności po−
tencjometru PR1 i rezystora R9 spoczynko−
we napięcie wyjściowe można zmieniać
w szerokich granicach. Jest to konieczne, by
w spoczynku uzyskać na wyjściu wzmacnia−
cza potrzebne stałe napięcie spoczynkowe.

W czasie pracy wskaźnik jest sterowany

napięciem tętniącym, występującym na ele−
mentach R14, C5. W praktyce montowany
jest tylko jeden z rezystorów R14a, R14b,
zależnie od kierunku włączenia diody D1 –
dalsze wskazówki podane są w części Mon−
taż i uruchomienie. Wartość C5 można zmie−
niać w szerokim zakresie, uzyskując dłuższą
lub krótszą stałą czasową filtru (C5 może
być kondensatorem elektrolitycznym o na−
pięciu 25V).

W układzie występuje dodatkowy rezy−

stor R1, który pozwala na sterowanie lampą
za pomocą zewnętrznego napięcia stałego,
podawanego na punkty A1, O1.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa−
nej, pokazanej na rysunku 6. Montaż nie po−
winien sprawić większych kłopotów. Pomocą
będą też fotografie modeli (modele zostały
zmontowane na płytkach wcześniejszej wersji,
różniącej się szczegółami od tej z rysunku 6).

W układzie podstawowym nie należy

montować elementów D5, PR3, a R2 można
śmiało zastąpić zworą (elementy R2, D5 są
przewidziane do zupełnie nietypowych za−
stosowań, w których mógłby się pojawić
prąd siatki). Przypominam, że w mikrofonie
elektretowym elektroda połączona z obudo−
wą to końcówka ujemna.

Jak widać na fotografiach, podstawka lam−

py ma być umieszczona od strony elementów,
jak wszystkie pozostałe elementy. Płytka ma
wymiary pozwalające umieścić ją w popular−
nej obudowie KM−42. Podstawkę należy wlu−
tować za pomocą drutów o takiej długości, że−
by znalazła się tuż pod górną pokrywką obu−
dowy, w której trzeba wyciąć otwór na lampę.
Osoby zupełnie nieznające lamp elektrono−
wych muszą wiedzieć, że pod lampę EM84
koniecznie należy zastosować podstawkę.
W żadnym wypadku nie należy próbować do−
lutować przewodów do metalowych nóżek
lampy. Takie próby mogą łatwo skończyć się
mikropęknięciami szkła oraz rozhermetyzo−
waniem bańki, a więc nieodwracalnym
uszkodzeniem lampy.

Osoby, które same będą kompletować ele−

menty układu, należy przestrzec, iż do prze−
twornicy nie nadają się miniaturowe dła−
wiki o wielkości ćwierćwatowego rezystora
– mają za mały prąd maksymalny i za du−

żą rezystancję.
Oczywiście nie mo−
że to też być dławik
o jakiejkolwiek in−
dukcyjności. Zbyt
mała indukcyjność
s p o w o d u j e
nadmierny wzrost
prądu cewki, nasy−
cenie rdzenia i mo−
że spowodować
przegrzanie i wręcz
spalenie uzwojenia.
Minimalna induk−
cyjność to 3,3mH,
lepiej 4,7...10mH.
Druga istotna spra−
wa to rezystancja
uzwojenia – minia−
turowe dławiki
o rozmiarach małe−
go rezystora o in−
dukcyjności 4,7mH
mają zbyt mały ma−
ksymalny prąd
i zbyt dużą rezy−
stancję. Działanie
modeli zostało z po−
wodzeniem wypróbowane
z trzema gotowymi fabryczny−
mi cewkami o indukcyjności
3,3...10mH, oznaczonymi na
fotografii 1 numerami 1...3.

Pracę samej przetwornicy

wysokonapięciowej łatwo
sprawdzić w gotowym układzie,
wyjmując z podstawek lampę
oraz wzmacniacz operacyjny
U1. Wtedy nie płynie prąd ża−
rzenia, przetwornica napięcia
ujemnego jest obciążona w zni−
komym stopniu przez PR1
i praktycznie cały prąd jest po−
bierany przez przetwornicę wy−
sokonapięciową.

W tabeli 1 pokazane są wartości prądu za−

silania oraz napięć na kondensatorze C1 dla
różnych cewek z fotografii 1.

Tabela 1

W układzie z miniaturową cewką 1mH

(cewka numer 5) prąd zasilania narastał od
około 90mA do ponad 300mA, a cewka i tran−
zystor silnie się rozgrzały w ciągu kilku se−
kund. Przy pozostałych (prawidłowo dobra−
nych) cewka i tranzystor pozostawały chłodne.

W warunkach normalnej pracy (z lampą)

prąd zasilania przetwornicy będzie nieco

16

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Rys. 6

Fot. 1

prąd

zasilania

napięcie

na C1

numer

cewki

indukcyjność

cewki

mA

V

1

4,7mH

16,8

301

2

10mH

26,2

333

3

3,3mH

14,8

311

4

100mH

32,4

309

5

1mH

>100

510

Rys. 7

Rys. 8

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:29 PM Page 16

większy, niż podaje tabela, ale tranzystor T1
cały czas powinien pozostawać chłodny, co
najwyżej lekko ciepły – nie radzę tego
sprawdzać podczas pracy, bo można doznać
silnego wstrząsu elektrycznego. W każdym
razie tranzystor T1 na pewno nie wymaga ra−
diatora.

Przez odpowiednie włączenie elementów

D1, R14 i stosowne ustawienie PR1 można ła−
two uzyskać dwa różne sposoby działania
układu. Warto wypróbować działanie obu we−
rsji i ostatecznie wybrać jedną z nich.

Wersja „dodatnia”. W tej standardowej

wersji dioda D1 ma być wlutowana, jak na
schemacie ideowym (rysunek 1), rezystor
R14 wlutować w miejsce oznaczone R14a,
czyli do minusa zasilania, a potencjometrem
PR1 trzeba ustawić na wyjściu wzmacniacza
U1A napięcie około –7...–8V, bliskie ujem−
nego napięcia nasycenia wzmacniacza opera−
cyjnego. Ilustruje to też rysunek 7. Na wyj−
ściu wzmacniacza U1A będą więc występo−
wać tylko dodatnie połówki wzmocnionego
sygnału. Będą one przechodzić przez diodę
D1 i zostaną uśrednione w filtrze R14, C5.
W takim układzie w spoczynku szerokość
przerwy będzie najmniejsza – świecące „ma−
giczne” paski będą najdłuższe. Dźwięki będą
zwiększać szerokość przerwy, czyli będą roz−
suwać paski.

Wersja „ujemna”. Należy włączyć diodę

D1 odwrotnie niż na rysunku 1, R14 wluto−
wać w miejsce R14b, czyli do plusa zasila−
nia, a potencjometrem PR1 ustawić na wyj−
ściu U1A napięcie spoczynkowe bliskie do−
datniemu napięciu nasycenia wzmacniacza –
patrz rysunek 8. Wtedy na wyjściu będą po−
jawiać się tylko ujemne połówki sygnału.
Działanie „magicznego oka” będzie odwrot−

ne – w spoczynku paski będą bardzo krótkie,
rozsunięte, a dźwięki będą powodować ich
wydłużanie i schodzenie się.

W każdej z wersji na początek potencjo−

metry PR1, PR2 warto ustawić w położe−
niach środkowych. Po zmontowaniu ze
sprawnych elementów układ powinien za−
działać – głośniejsze dźwięki powinny wyra−
źnie zmieniać długość świecących pasków.
Po takim wstępnym uruchomieniu trzeba je−
szcze ustawić spoczynkowy stan magicznych
pasków za pomocą PR1, a potrzebną czułość
na dźwięki potencjometrem PR2. Potencjo−
metrem PR1 można łatwo wprowadzić wyj−
ście wzmacniacza U1A w stan nasycenia –
w takim stanie układ będzie miał dramatycz−
nie małą czułość. Aby uzyskać dużą czułość,
należy dobrać położenie potencjometru PR1,
by wzmacniacz w spoczynku był tuż przed
progiem nasycenia.

Uwaga! W układzie występuje wysokie na−

pięcie. Osoby niepełnoletnie mogą wykonać
i uruchomić układ wyłącznie pod opieką wy−
kwalifikowanych opiekunów (nauczycieli).

Wszelkie manipulacje w układzie powin−

ny być wykonywane po wyłączeniu napięcia
zasilania.

Dla dociekliwych
i zaawansowanych

Układ w wersji podstawowej reaguje na
dźwięki odbierane przez mikrofon M1. Ale
ten lampowy wskaźnik można też sterować
zewnętrznym napięciem stałym o dowolnej

17

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Rys. 13

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:30 PM Page 17

biegunowości. Można w tym celu wykorzy−
stać punkty A1, O1 według rysunku 9. Po−
nieważ układ będzie zasilany z niezależnego
źródła (zasilacza), by uzyskać odwrotny kie−
runek zmian, można po prostu odwrócić ko−
lejność dołączenia końcówek A1, O1 i diody
D1 według rysunku 10. W przypadku stero−
wania napięciem stałym według rysunków 9,
10 można też zewrzeć diodę D1.

W każdym przypadku potencjometrem

PR1 należy wtedy tak ustawić napięcie spo−
czynkowe, by uzyskać potrzebny zakres
zmian. Wartości rezystorów R10 oraz R1
i ewentualnie R7, R8, PR2 należy dobrać
w zależności od wielkości tego zewnętrznego
napięcia sterującego.

Można zwiększyć napięcie zasilania do

15V, co umożliwi uzyskanie na wyjściu
wzmacniacza U1A zmian napięcia większych
niż 22V, a tym samym regulację długości cie−
nia lampy EM84 w pełnym zakresie. Zwięk−
szając napięcie zasilania należy zadbać, by
tuż po włączeniu, gdy lampa jeszcze nie pra−
cuje, napięcie na kondensatorze C1 nie prze−
kroczyło 500V (o wartości tego maksymalne−
go napięcia decyduje m.in. wartość R12,
którą można wtedy zwiększyć). W wersji
podstawowej jako filtrujący kondensator C1
przewidziano kondensator stały 10nF o napię−
ciu pracy 630V. Można też zastosować kon−
densator elektrolityczny 0,22...2,2µF/630V.
W każdym przypadku napięcie maksymalne
na elektrodach 6, 7, 9 lampy tuż po włączeniu
nie powinno przekraczać 500V – granicznej
wartości napięcia drenu tranzystora T1 (dopu−
szczalne napięcie podawane na „zimną” lam−
pę nie powinno przekraczać 550V). Robocze
napięcie zasilania na kondensatorze C1 pod−
czas normalnej pracy lampy będzie niższe
i nie przekroczy 300V.

Osoby, które są zainteresowane parame−

trami lampy EM84, na rysunku 11 znajdą
charakterystykę sterowania. Wartość b na osi
pionowej to szerokość przerwy między świe−
cącymi paskami wyrażona w milimetrach.
Całkowity pobór prądu ze źródła napięcia
anodowego (250V) jest więc niewielki i nie
przekracza 2mA. Oznacza to, że całkowita
moc pobierana ze źródła napięcia anodowe−
go nie jest większa niż 0,5W. Właśnie dzięki
temu możliwe jest zasilanie za
pomocą małej, prościutkiej prze−
twornicy.

Lampa wskaźnikowa EM84

i podobne lampy tak naprawdę
obok właściwej struktury wska−
źnika optycznego zawierają
dodatkową triodę, która pracuje
jako wzmacniacz. Widać to wyra−
źnie na rysunku 12. Na rysunku
13 pokazane są podstawowe pa−
rametry lampy EM84 oraz układ
wyprowadzeń. Katoda jest
wspólna dla obu części. Wypro−
wadzeniami triody wzmacniają−

cej są nóżki 1 (siatka) i 9 (anoda). Sam wska−
źnik optyczny zasilany jest napięciem
170...300V podanym na nóżkę 6 (ekran). Na−
tomiast nóżka 7 to właściwe wejście sterujące
wskaźnika. Tu warto dodać, że numeracja
nóżek w lampach jest prosta: należy odwrócić
lampę „do góry nóżkami” i liczyć je w kie−
runku ruchu wskazówek zegara, począwszy
od przerwy między nimi. Dodatkowym uła−
twieniem w razie wątpliwości jest fakt, że
wyprowadzeniami żarzenia są nóżki 4 i 5.

Przy normalnej pracy wejście to jest dołą−

czone do anody triody wzmacniającej i osta−
teczny typowy układ pracy jest taki, jak na
rysunku 14a. Jak widać na tym rysunku,
w typowym układzie pracy lampy anoda do−
łączona jest do dodatniego napięcia zasilania
przez rezystor o dużej wartości (470k

Ω), na−

tomiast elektroda zwana ekranem dołączona
jest do tego napięcia bezpośrednio. Kto
chciałby przeprowadzić eksperymenty, może
włączyć w obwód ekranu rezystor o wartości
kilkudziesięciu kiloomów (według rysunku
14b), co może nieco zwiększyć czułość
wskaźnika.

Podany układ wyprowadzeń i układ pracy

dotyczy też lampy EM87, która ma taki sam
wygląd wskaźnika jak EM84 (dwa świecące
paski), tylko jest czulsza. O ile, zgodnie z ry−
sunkiem 11, lampa EM84 wymaga napięć ste−
rujących na nóżce 1 w zakresie –22V...0V,
o tyle dla lampy EM87 wystarczy napięcie
sterujące w zakresie –10V...0V. Lampa EM87
w układzie według rysunku 14a powinna pra−
cować z rezystorem Ra o wartości 100k

Ω,

a w układzie z rysunku 14b z rezystorami
Ra=100k

Ω i Rl=33kΩ; zakres zmian szero−

kości przerwy od zera do wartości maksymal−
nej wynosi –7V...0V. Dla napięć niższych
(bardziej ujemnych) niż podane zakresy, oba
świecące paski będą na siebie zachodzić.

Identyczny rozkład wyprowadzeń i układ

pracy ma także lampa EM85, która ma wska−
źnik nie w postaci linijki, tylko „rozchylają−
cego się kielicha”. EM85 pracuje w układzie
według rysunku 1 z rezystorem Ra o warto−
ści 470k

Ω i wymaga napięć sterujących

w zakresie –18V...0V (przy zasilaniu napię−

ciem 250V). Oznacza to, że lampy EM84,
EM87 i EM85 można stosować wymiennie.

Bardzo podobnie działają lampy EM80

i EM81, które mają nieco inny układ wy−
prowadzeń. Pokazany on jest na rysunku 15.
Jak widać, numeracja nóżek jest nieco inna,

18

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 16

Rys. 17

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:30 PM Page 18

a anoda triody wzmacniającej jest wewnętrz−
nie połączona z elektrodą sterującą wskaźnika.
Lampy EM80, EM81, podobnie jak EM85,
także mają wskaźnik w postaci „kielicha”.

Opisywany wcześniej układ według ry−

sunku 1 i płytkę według rysunku 6 można
z powodzeniem wykorzystać także do stero−
wania lampami EM80 i EM81 (jeden z wy−
konanych modeli zawiera lampę EM81).
W tym celu wystarczy na płytce przeciąć nie−
które ścieżki i zworkami z drutu wykonać
nowe połączenia. Uwaga, niewykorzystane
końcówki lampy EM80/81 (nóżki 3, 6, 7) po−
winny pozostać niepodłączone, ponieważ
niektóre mogą mieć wewnętrzne połączenia
z innymi nóżkami. W użytej w modelu lam−
pie EM81 nóżka 6 była wewnętrznie połą−
czona z nóżką 4, co nie jest jasno stwierdzo−
ne w katalogu – w niektórych katalogach wy−
stępuje mało precyzyjny opis takiej nóżki
w postaci i.c., co oznacza internal connec−
tion, czyli wewnętrzne połączenie.

Uwaga! Wszystkie wymienione lampy

mają napięcie żarzenia 6,3V±10%. W lam−
pie EM84 prąd żarzenia wynosi 210mA, we
wszystkich pozostałych wynosi 300mA – in−
formacja ta jest istotna, ponieważ w opisywa−
nym układzie według rysunku 1 prąd żarzenia
wyznaczony jest przez szeregowy rezystor
R15. W wersji z lampą EM84 rezystor R15
może mieć wartość 18...22

Ω, natomiast

z lampami EM80, EM81, EM85, EM87 –
12...15

Ω. Wartość napięcia i prądu żarzenia

nie jest krytyczna. Co prawda w katalogu po−
daje się zalecenie, żeby napięcie żarzenia wy−
nosiło 5,7...6,9V (6,3±10%), jednak praktyka
pokazuje, iż lampa będzie dobrze pracować
także przy mniejszym napięciu – tu dają o so−
bie znać korzystne właściwości włókna żarze−
nia (duży dodatni współczynnik cieplny).

Pozostałe wymienione wcześniej lampy

mają podobne te podstawowe parametry. Ry−
sunek 16 pokazuje charakterystykę lampy
EM85 (charakterystyki i efekt wizualny lamp
EM80 i EM81 są podobne do EM85).

Praktyka pokazuje, że do typowych zasto−

sowań nie jest potrzebne wgłębianie się
w szczegóły. Kto chciałby gruntownie po−
znać właściwości tych lamp, może przepro−
wadzić dodatkowe próby. W lampach EM84,
EM85 i EM87 dostępna jest elektroda steru−
jąca samego wskaźnika – nóżka 7. Można
zbadać wpływ napięcia na tej elektrodzie na
wygląd świecących pasków. Rysunek 17 po−
kazuje zależność kąta świecenia lampy
EM85 od napięcia na nóżce 7. W takim za−
stosowaniu sekcja triodowa nie jest wykorzy−
stywana (i przynajmniej teoretycznie można
ją wykorzystać do innych celów. Porównanie
rysunków 16 i 17 pokazuje, na ile ta trioda
zwiększa czułość sterowania.

Osoby zainteresowane dalszymi szcze−

gółami znajdą w Internecie pełne karty kata−
logowe wymienionych lamp. Dość obszerne
archiwum kart katalogowych lamp EM moż−

na znaleźć pod krajowym adresem:
http://www.mif.pg.
gda.pl/homepages/
frank/ sheetsE2.html

Wiele dodatkowych informacji można

znaleźć w sieci, wpisując w wyszukiwarkę
typ lampy i słowa kluczowe typu tube, tuning
indicator, itp.

Piotr Górecki

19

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Magiczne.QXD 7/26/2004 1:30 PM Page 19