25 A2 Ośla łączka
CiÄ…g dalszy z numeru 12/2000
Dwukolorowa dioda LED
Ćwiczenie 6
Przerzutnik bistabilny
Dioda dwukolorowa to
Układ z silnym dodatnim sprzężeniem po prostu dwie zwykłe
zwrotnym pozwala zbudować element pa- diody świecące umie-
miętający, mający dwa stany stabilne. Zbu- szczone w jednej obudo-
duj układ według rysunku 12 (fotografia 8). wie. Zazwyczaj połączo-
Ten sam schemat, narysowany inaczej ne są katodami (wspól-
na rysunku 12b wskazuje na wielkie na katoda) i majÄ… trzy
podobieństwo do rysunku 11 (dodaliśmy końcówki, jak pokazu-
dwa przyciski, usunęliśmy FR, R1, R2). je rysunek i fotogra-
Otrzymaliśmy... znany z podręczników fia obok. Dioda czer-
przerzutnik bistabilny, zwany także wono-zielona pozwala
przerzutnikiem RS (set  ustaw, reset  w prosty sposób uzy-
Fot. 8
F
o
t
.
8
Fot. 8
F
o
t
.
8
skasuj) Naciskaj przyciski S1 i S2 w do- skać trzeci kolor, zbli-
wolnej kolejności z obserwuj diody chwili przewodzi tylko jeden tranzy- żony do pomarańczo-
świecące. stor, drugi jest zatkany. Jestem prze- wego albo kolory po-
Układ zapamiętuje, który przycisk zo- konany, że potrafisz samodzielnie średnie  wystarczy
stał naciśnięty ostatnio. W danej zrozumieć działanie tego układu. zaświecić obie diody.
Uwaga! Diody
dwukolorowe, podob-
nie jak wszystkie zwy-
kłe diody LED wyma-
gają obwodów ogra-
niczajÄ…cych prÄ…d.
Najczęściej używane są
diody czerwono-zielone,
jednak dostępne są też inne
pary: czerwono-żółte i zie-
lono-żółte. Dostępne są też
typy, gdzie obie struktury świe-
Rys. 12
cące połączone są przeciwsob-
nie  wtedy dioda ma dwa wy-
prowadzenia, a kolor świecenia
zależy od biegunowości napię-
Ćwiczenie 7
Praktyczny wyłącznik
cia  patrz fotografia obok.
zmierzchowy
Spotyka się też czasem wyko-
nania zawierajÄ…ce czerwonÄ…
Przerzutnik Schmitta
diodÄ™ migajÄ…cÄ… (ostrzegawczÄ…)
Wróćmy do niedoskonałe- oraz zieloną zwykłą, świecącą
go przełącznika zmierz- światłem ciągłym.
chowego z rysunku 10. Obecnie dostępne są tak-
W ćwiczeniu 5 próbowali- że diody trzykolorowe, za-
śmy poprawić jego działa- wierające struktury świecą-
nie wprowadzajÄ…c dodat- ce w tak zwanych kolorach
nie sprzężenie zwrotne podstawowych: czerwonym, zielonym i nie-
przez rezystor R6. W zasa- bieskim (ang. RGB; Red, Green, Blue).
dzie się udało, jednak Przez odpowiedni dobór jasności poszcze-
układ z rysunku 11 ma gólnych strukturtakiej trzykolorowej diody
pewne niekorzystne cechy. można uzyskać dowolną barwę światła.
Fot. 9
F
o
t
.
9
Fot. 9
F
o
t
.
9
(Roz)Å‚adowanie kondensatora E = C*U2 / 2
Rys. N
W ćwiczeniu 2 przekonaliśmy się, że kondensator
może magazynować energię. Czym większa po- Koniecznie trzeba natomiast zrozumieć zależ-
jemność (i wyższe napięcie), tym więcej groma- ności czasowe w obwodzie RC, które badaliśmy
dzimy energii. Nie będzie Ci na razie niezbędny w ćwiczeniu 2 w układzie według rysunku 6.
wzór na energię gromadzoną w kondensatorze: W obwodach I i II płyną takie same prądy (porów-
Rys. O Rys. P
Elektronika dla Wszystkich
39
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
T
E
C
H
N
I
K
A
L
I
A
Ośla łączka A2 26
Koniecznie zbuduj układ z rysunku 13 pokazuje model zmontowany na uniwer-
 część wyróżniona kolorową ramką to salnej płytce drukowanej. Dodałem tu
Tranzystor mocy (bipolarny)
Na pierwszej klasyczny tranzystorowy przerzutnik element wykonawczy w postaci tranzy-
wyprawie po- Schmitta. Zapewnia on pewne i szybkie stora MOSFET. Dzięki niemu możesz
znaliśmy tranzy- przełączanie. Jego działanie omówione pracować z dużym obciążeniem, na przy-
story. Wykorzy- jest w części TECHNIKALIA. kład w postaci kilku żarówek samocho-
stywaliśmy ma- A po co dodaliśmy kondensator C1 na dowych o łącznej mocy do 50W. Oczy-
łe tranzystory wejściu? Tłumi on ewentualne  śmieci wiście, aby układ działał prawidłowo,
BC548 i BC558  zakłócenia, które z różnych powodów światło żarówki nie może padać wprost
w obudowie pojawiają się na wejściu. Na naszej po- na fotorezystor FR (najlepiej fotorezystor
oznaczanej symbolem TO-92. Nietrudno przedniej wyprawie miałeś do czynienia umieścić w rurce skierowanej w niebo).
zgadnąć, że tranzystory te nie mogły przewo- z takimi  śmieciami  dotykanie pal- Czułość możesz regulować w szero-
dzić zbyt dużych prądów, bo uległyby uszko- cem bazy tranzystora powodowało świe- kim zakresie zmieniając R1 - najpierw
dzeniu. Na fotografii 12 widzisz tranzystory, cenie diody LED, bo ciało ludzkie dzia- niech ma on 100k&! i w razie potrzeby
mogące pracować przy znacznie większych ła jak antena. Teraz dodając kondensator równolegle do niego dołączaj mniejsze.
prądach. Są to tranzystory mocy w obudowie pozbywamy się takich  śmieci , a przy- Uwaga! Przy żarówkach o dużej mo-
oznaczanej TO-220. Fotografia 13 pokazuje najmniej silnie je tłumimy. cy niezbędny będzie zasilacz o wydajno-
także inne tranzystory mocy w obudowach Z podobnych względów w układzie ści prądowej rzędu kilku amperów lub
TO-126 oraz w starych, metalowych TO-3 pojawiły się kondensatory C2 i C3. Nie akumulator samochodowy; tranzystor
i TO-66. Działają dokładnie tak, jak poznane wchodząc w szczegóły możesz je trakto- MOSFET może być podczas pracy gorą-
wcześniej małe tranzystory z serii BC i mają wać jako  pomocnicze baterie , które za- cy (możesz go chłodzić przykręcając ra-
ten sam symbol. Ponieważ przy dużych prą- pobiegają różnym przykrym niespodzian- diator w postaci kawałka blaszki).
dach będą się grzać, są nie tylko większe, ale kom. Choć wiele
mają inną obudowę  wyposażone są w meta- układów mogło-
lową wkładkę. Umożliwia ona przykręcenie by pracować bez
tranzystora do tak zwanego radiatora. Radiator takich kondensa-
to metalowy element, najczęściej aluminiowy, torów, warto je
którego jedynym zadaniem jest skutecznie stosować w każ-
dym układzie.
Układ z ry-
sunku 13 śmiało
można wykorzy-
stywać, ale Ty
zapewne ze-
chcesz zbudo-
Rys. 13
wać układ bar-
dziej przydatny
w praktyce.
Możliwości jest
Fot. 12
F
o
t
.
1
2
Fot. 12
F
o
t
.
1
2
wiele, ale w każ-
dym przypadku
ze względu na
 śmieci należy
też zastosować
pr zer zut ni k
Schmitta. Mo-
żesz wykorzy-
stać schemat
z rysunku 14.
Fot. 13
F
o
t
.
1
3
Fot. 13
F
o
t
.
1
3
Fotografia 9 Rys. 14
naj rysunek 7), ale napięcia Ux i Uy są zupełnie Tak! Obwód, jak na rysunku O jest nazywany według pewnych charakterystycznych krzywych
inne. Przebiegi prądu i napięcia wyglądają jak obwodem całkującym. Inna często spotykana na- (wykładniczych). Jeśli masz wątpliwości, czy tak
na rysunku N. zwa to obwód opóz
niający. Na razie nie musisz jest, uważnie zaobserwuj w ciemności świecenie
Czy po porównaniu przebiegów napięcia wiedzieć wszystkiego, wystarczy Ci informacja, że diod podczas ćwiczenia 2.
Uwe i UX zgodzisz się z wnioskiem, że obwód jest wykorzystywany do opóz
niania oraz likwido- Co ciekawe i ważne, w obwodzie RC czas,
R1C1 z rysunku 6 niejako opóz
nia zmiany wania  śmieci , czyli różnego rodzaju niepożąda- w którym napięcie oraz prąd zmienią się o 63,2%
napięcia? nych sygnałów. (wzrosną od zera do 0,632 wartości końcowej, al-
Natomiast obwód pokazany na rysunku P jest bo spadną od wartości maksymalnej do 0,368 tej
nazywany obwodem różniczkującym. Z porów- wartości) jest zawsze równy
nania przebiegów Uwe i UY wynika, że skraca on
T = R*C
przebieg wejściowy i w tej roli często jest wyko-
rzystywany. Oba obwody są też filtrami, ale to Jest to tak zwana stała czasowa obwodu RC.
zupełnie inna historia. Ilustruje to rysunek R. Nie będę Ci tłumaczył,
Zwróć uwagę, że napięcia i prąd w omawia- skąd wzięło się te 0,632 i 0,368, bo to wyższa
nych obwodach nie zmieniają się liniowo, tylko szkoła jazdy.
Rys. R
Elektronika dla Wszystkich
40
TECHNIKALIA
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
27 A2 Ośla łączka
odprowadzić ciepło do otoczenia i tym sa-
Ćwiczenie 8
Proste generatory
mym nie dopuścić do przegrzania i uszko-
dzenia elementu. Sam tranzystor może być
w czasie pracy bardzo gorący  może mieć
Poznany właśnie przerzutnik
Rys. 15
nawet +1500C, ale wzrost temperatury powy-
Schmitta pozwala też zbudować
żej +2000C doprowadzi do jego szybkiego
prosty generator. Zbudujmy go
uszkodzenia.
według rysunku 15, dodając do-
Oprócz  zwykłych tranzystorów mocy po-
datkowy tranzystor T3. Częstotli-
pularne są też  darlingtony mocy.
wość drgań zależy głównie od
wartości elementów R1 i C1.
Tranzystor polowy MOSFET
Zwróć uwagę, że wartości elemen-
Obok  zwy-
tów są inne niż na poprzednich
kłych , czyli bi-
schematach, a w przerzutniku za-
polarnych tranzy-
stosowano o jeden rezystor mniej.
storów popularne
Wypróbuj działanie z elementami
są też tak zwane
o różnych wartościach R1 w za-
tranzystory polo-
kresie 10k&!...220k&! oraz C1
we. Istnieje sześć
w zakresie 10nF...100µF.
głównych rodza-
Często w podręcznikach spotyka się in-
jów tranzystorów
ny układ generatora. Możesz zmontować
polowych. Dzia-
układ według rysunku 16 i sprawdzić jego
Å‚anie tranzy-
działanie z różnymi wartościami rezysto-
storów polo-
rów i kondensatorów. Jest to tak zwany
wych (nazy-
przerzutnik astabilny - zauważ podobień-
wanych też
stwo z rysunkiem 12. Pojemność C1 nie
unipolarny-
musi być równa pojemności C2. Tak samo
mi) jest zbli-
pary rezystorów R1, R2 oraz R3, R4 nie
żone do dzia-
muszą być jednakowe, byle rezystory w ob-
Rys. 16
Å‚ania tranzy-
wodach baz miały rezystancję kilkunasto-...
kilkudziesięciokrotnie większą niż rezystory w obwodach
kolektorów. Ja osobiście nie lubię takiego dwutranzystoro-
wego przerzutnika astabilnego i rzadko go stosujÄ™.
Ćwiczenie 9
Migacz dużej mocy
z czujnikiem światła
Mając już sporo wiedzy o układach, mo-
storów zwykłych, czyli bipolarnych. Jednak
żesz zbudować migacz
poszczególne elektrody mają odmienne na-
dużej mocy. Można dodać
zwy: bramka (G  gate) zamiast bazy, z
ródło
tranzystor MOSFET N do
(S  source) zamiast emitera i dren (D  dra-
układu z rysunku 16, do-
in) w miejsce kolektora. Zdecydowanie naj-
Å‚Ä…czajÄ…c bramkÄ™ do kolek-
popularniejsze sÄ… obecnie tranzystory okre-
tora T2 (albo T1  nie ma
ślane jako MOSFET N (działają podobnie do
różnicy). Można też dołą-
zwykłych NPN), a nieco mniej popularne są
czyć MOSFET-a do
tranzystory MOSFET P (podobne do PNP).
punktu A układu według
MOSFET to skrót Metal Oxide Semicon-
rysunku 15, podobnie,
ductor Field Effect Transistor.
jak pokazuje rysunek 14.
W zwykłym (bipolarnym) tranzystorze
Rysunek 17 i fotografia
pojawienie siÄ™ prÄ…du bazy otwiera tranzy-
10 pokazujÄ… automatyczny Rys. 17
stor, czyli powoduje pojawienie siÄ™ prÄ…du
PrzykÅ‚adowo dla pojemnoÅ›ci 4700µF i rezy- Dodatnie sprzężenie zwrotne
łanie układów przełączających, pamiętających
stancji 1k stała czasowa wyniesie i generatorów.
W ćwiczeniu 5 skierowaliśmy sygnał z wyjścia
Sprzężenie zwrotne może być ujemne. Wtedy nie-
wzmacniacza na jego wejście i pomogliśmy
T = 4700µF*1k&!=4,7s
jako osłabia działanie sygnału wejściowego, inaczej
w przełączaniu.
Co ciekawe, dla C=470µF i R=10k&! staÅ‚a cza- ObserwowaliÅ›my tak zwane dodatnie sprzęże- mówiÄ…c przeciwstawia siÄ™ dziaÅ‚aniu sygnaÅ‚u wejÅ›cio-
sowa też wyniesie 4,7s. Podobnie dla
nie zwrotne. Sprzężenie zwrotne to po prostu po- wego. Ujemne sprzężenie zwrotne wykorzystuje się
C=10µF i R=470k&! oraz C=100nF i R=47M&!. powszechnie na przykÅ‚ad we wzmacniaczach audio,
danie (części) sygnału wyjściowego na wejście
Oczywiście prąd będzie coraz mniejszy, jednak
wzmacniacza. Sprzężenie jest dodatnie, bo najpro- gdzie poprawia i stabilizuje parametry - na razie nie
czas, w którym prąd lub napięcie zmienią swą war- ściej biorąc, wspomaga działanie sygnału wejścio- będziemy się zajmować tymi szczegółami.
tość o 63,2% będzie zawsze taki sam. Ciąg dalszy w następnym numerze EdW
wego. Dodatnie sprzężenie zwrotne polepsza dzia-
Elektronika dla Wszystkich
85
E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z
TECHNI KALI A
Ośla łączka A2 28
kolektora. W MOSFET-ach prÄ…d dren-z
ródło migacz, włączający Fot. 10
F
o
t
.
1
0
Fot. 10
F
o
t
.
1
0
pojawia się, gdy między bramkę a z
ródło zo- się tylko w nocy. Próg
stanie podane napięcie. Zapamiętaj, że w ty- włączania (jasność
powych warunkach pracy w obwodzie bram- oświetlenia) ustawisz
ki MOSFET-a nie płynie żaden prąd. Stero- dobierając R1, nato-
G
wanie odbywa się na drodze napięciowej. miast częstotliwość
D
Rysunek z poprzedniej strony ilustruje błysków zależy od S
działanie MOSFET-a N. Przy napięciach wartości R2 i C1.
bramki ujemnych, przy napięciu U rów-
GS
nym zeru (oraz przy małych napięciach do-
datnich), tranzystor jest zatkany i w obwo-
Ćwiczenie 10
Elektroniczna tęcza
dzie dren-z
ródło nie płynie prąd. Przy pew-
nym dodatnim napięciu bramka-z
ródło (tak Jeśli do generatora z przerzutnikiem
Rys. 18
zwane napięcie progowe oznaczane U ) Schmitta z rysunku 15 dodasz prosty mo-
GSth
tranzystor zaczyna się otwierać. To napięcie nitor napięcia (tranzystor, opornik i diodę
otwierania (progowe) nie jest ściśle ustalo- LED) według rysunku 18 (fotografia
ne, dla typowych MOSFET-ów mocy wyno- 11) przekonasz się, jak zmienia się napię-
si 3...4V. W tym zakresie napięć U małe cie na kondensatorze. Napięcie to,
GS
zmiany napięcia bramki powodują duże a w konsekwencji jasność diody płynnie
zmiany prądu drenu. Gdy napięcie bramki zwiększa się i zmniejsza.
jest jeszcze większe, tranzystor zostaje cał- Jeśli zbudujesz dwa generatory, ta-
kowicie otwarty  dalszy wzrost napięcia już kie generatory z monitorami napięcia,
nic nie zmienia. W tym stanie całkowitego i dołączysz do nich dwukolorową dio-
otwarcia rezystancja MOSFET-a jest naj- dÄ™ LED, otrzymasz atrakcyjnÄ… elektro-
mniejsza (oznaczana R ).
DSon
Fot. 11
F
o
t
.
1
1
Fot. 11
F
o
t
.
1
1
Przekonałeś się, że działanie MOSFET-
ów jest podobne do działania zwykłych, niczna tęczę  kolor świecenia
czyli bipolarnych tranzystorów. Zwróć uwa- diody będzie się płynnie zmie-
gę, że najważniejszą różnicą jest sposób ste- niał, przyjmując odcienie czer-
rowania - MOSFET-y są sterowane napię- wonego, żółtego i zielonego.
ciem. W tranzystorze bipolarnym (zwy- W ciemności efekt świetlny jest
kłym) nie można zwiększyć napięcia U znakomity! Wszystkie kolory tę-
BE
czy otrzymałbyś, stosując trzy
takie układy i diodę trzykoloro-
wÄ… (R, G, B).
Piotr Górecki
Ciąg dalszy w następnym numerze EdW
G Informacje dotyczące zestawu EdW-A02 do  Oślej łączki znajdują się na stronie 120.
D
S
powyżej 0,8V, bo związane to byłoby rezystancja w stanie otwarcia (R ) oraz
DSon
z przepływem ogromnego prądu bazy, przy napięcie progowe (U ).
GSth
którym tranzystor uległby uszkodzeniu. Ina- Nawet jeśli wszystkiego nie rozumiesz,
czej jest z MOSFET-ami. Tu prąd bramki nie bój się MOSFET-ów! Są to bardzo poży-
nie płynie, a w zakresie napięć bramka- teczne elementy  polubisz je, gdy je poznasz
z
ródło ą15V nie trzeba się obawiać uszko- w praktyce.
dzenia tranzystora. Tranzystory MOSFET pracujÄ… zazwy-
Najważniejszymi parametrami MO- czaj w roli wyłączników sterowanych na-
SFET-a są: maksymalne napięcie drenu pięciem, jak pokazuje rysunek poniżej.
(U ), maksymalny prąd drenu (I ), Zdecydowanie najczęściej używane są MO-
DSmax Dmax
SFET-y N dużej mocy, w tak zwanych obu-
dowach TO-220. Niektóre, na przykład
BUZ10, BUZ11, IRF540 mogą pracować
przy prądach ponad 20A i napięciach drenu
do 50V. Inne mogą pracować przy napię-
ciach nawet 500V czy 600V. Górna fotogra-
fia pokazuje kilka najpopularniejszych
MOSFET-ów dużej mocy w obudowach
TO-220. Dolna fotografia pokazuje MO-
SFET-y w małych obudowach oznaczanych
TO-92.
Ciąg dalszy w następnym numerze EdW
Elektronika dla Wszystkich
86
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
G
D
S
S
D
G
S
D
G
G
D
S
DGS
D
G
S
DGS
D
G
S