W urządzeniu występują wysokie napię-
cia, groźne dla życia i zdrowia. Osoby
niepełnoletnie mogą wykonać i urucho-
mić układ wyłącznie pod opieką wykwa-
lifikowanych opiekunów.

Ku zaskoczeniu starszych wiekiem elektroni-
ków, ostatnio wyraźnie wzrasta zaintereso-
wanie lampami elektronowymi. Można śmia-
ło powiedzieć, iż lampy elektronowe przeży-
wają dziś drugą młodość we wzmacniaczach
mocy audio. Świecące ciepłym blaskiem
włókna żarzenia lamp wytwarzają specyficz-
ny nastrój, który często robi większe wraże-
nie niż dźwięk lampowego wzmacniacza.
Przed laty znacznie większy udział w wytwa-
rzaniu specyficznego nastroju podczas słu-
chania radia miały lampy wskaźnikowe. Każ-
dy stary odbiornik radiowy lepszej klasy miał
taką lampę, potocznie zwaną „magicznym
okiem”. Lampa taka pełniła funkcję wskaźni-
ka dostrojenia. Już w przedwojennych
odbiornikach lampowych stosowane były ta-
kie wskaźniki. Pierwsze wersje miały świecą-
cy ekran u góry bańki. Potem pojawiły się
wersje z elementem świecącym umieszczo-
nym z boku. W czasach, gdy o telewizji nie
można było nawet marzyć, zielone lub nie-
bieskozielone światło wskaźników o rozmai-
tym kształcie rzeczywiście robiło niesamo-
wite wrażenie. Każdy, kto choć raz widział
z bliska tak pracującą lampę rozumie, dlacze-
go nazywa się ją magicznym okiem. Nawet
dziś, w epoce niesamowitych osiągnięć tech-
nicznych, tajemnicze światło „magicznego
oka” robi duże wrażenie nie tylko na mło-
dych elektronikach. Wielu młodszych Czy-
telników chciałoby praktycznie wykorzystać
te interesujące elementy, niemniej duża część
z nich uważa lampy za elementy co najmniej
tajemnicze, które z kilku względów trudno

wykorzystać. Prezentowany projekt pokazu-
je, że wcale tak nie jest i że wcale nie trzeba
być ekspertem, żeby z powodzeniem wyko-
rzystać 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
rozwiązanie. 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. Kluczo-
wym elementem urządzenia jest lampa elek-
tronowa typu EM84. Lampa EM84 jest
przedstawicielką „nowocześniejszych” lamp
wskaźnikowych i można ją stosunkowo łatwo

13

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

++

++

++

2

2

6

6

7

7

5

5

II

II

ll

ll

uu

uu

m

m

m

m

ii

ii

nn

nn

oo

oo

ff

ff

oo

oo

nn

nn

ii

ii

cc

cc

zz

zz

nn

nn

ee

ee

m

m

m

m

aa

aa

gg

gg

ii

ii

cc

cc

zz

zz

nn

nn

ee

ee

oo

oo

kk

kk

oo

oo

zdobyć. Była stosowana jeszcze w latach sie-
demdziesiątych, między innymi w magneto-
fonach ZK120 i ZK140 produkcji warszaw-
skich Zakładów Radiowych im. Kasprzaka
(ZRK). Elementem wskaźnikowym w tej
lampie są dwa świecące paski, zmieniające
swą długość pod wpływem napięcia sterują-
cego. W układzie zamiast lampy EM84 moż-
na śmiało stosować lampy EM87 oraz EM85.
Po niewielkiej modyfikacji płytki drukowanej
można też wykorzystać lampy EM80 oraz
EM81 – wskazówki na ten temat zawarte są
w końcowej 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 przetwor-
nicy. Rezystor ten jest absolutnie niezbędny.
Rzecz w tym, że bez rezystora R4 w sytuacji,
gdy lampa nie pobiera prądu, napięcie na
kondensatorze C1 wzrosłoby do wartości
przekraczającej 500V, grożąc uszkodzeniem
nie tylko C1, ale i innych elementów, w tym
T1, L1 i R4, a nawet samej lampy elektrono-
wej. Wspomniana groźna sytuacja ma miej-
sce nie tylko po wyjęciu lampy z podstawki.
Po każdym włączeniu zasilania przetwornica
zaczyna pracować od razu, a lampa jeszcze
nie pracuje przez co najmniej kilka sekund,
dopóki nie rozgrzeje się jej włókno żarzenia.
I właśnie wtedy ważną rolę odgrywa rezystor
R4. Wstępnie obciąża on przetwornicę na ty-
le, że napięcie na C1 nie wzrasta powyżej
500V. Gdy po kilku... kilkuna-
stu sekundach lampa zaczyna
normalną pracę, prąd lampy
dodatkowo obciąża przetwor-
nicę i napięcie na C1 spada do
wartości 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

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Działanie przetwornicy

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 4

Rys. 5

Rys. 3

Wykaz elementów uniwersalnego modułu

zapłonowego (patrz rysunek 4)

Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Ω/5W
R3,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2MΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8kΩ
R8,R10,R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150kΩ
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ PR miniaturowy
PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ PR miniaturowy
PR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ PR miniaturowy

Kondensatory
C1 . . . . . . .stały10nF/630V lub „elektrolit” 1...2,2µF/400V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/16V
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MKT 1µF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C10,C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22pF

Półprzewodniki
D1-D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BAT85
D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D6,D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BA159
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IRF840
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL082
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4049

Pozostałe
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7mH
La1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .lampa EM84
M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikrofon elektretowy
Podstawka pod lampę NOVAL
Obudowa KM-42
Srebrzanka 0,8...1mm - 30 cm

Płytka ddrukowana jjest ddostępna ww sieci

handlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22675

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

zasilania 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

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 6

Fot. 1

pr„d

zasilania

napiŒcie

na C 1

num er

cew ki

indukcyjno

cew ki

m A

V

1

4,7m H

16,8

301

2

10m H

26,2

333

3

3,3m H

14,8

311

4

100m H

32,4

309

5

1m H

>100

510

Rys. 7

Rys. 8

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

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 13

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

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 więk-
szych niż 22V, a tym samym regulację długo-
ści cienia lampy EM84 w pełnym zakresie.
Zwiększając napięcie zasilania należy za-
dbać, by tuż po włączeniu, gdy lampa jeszcze
nie pracuje, napięcie na kondensatorze C1
nie przekroczyło 500V (o wartości tego ma-
ksymalnego napięcia decyduje m.in. wartość
R12, którą można wtedy zwiększyć). W we-
rsji podstawowej jako filtrujący kondensator
C1 przewidziano kondensator stały 10nF
o napięciu pracy 630V. Można też zastosować
kondensator elektrolityczny 0,22...2,2µF/630V.
W każdym przypadku napięcie maksymalne
na elektrodach 6, 7, 9 lampy tuż po włącze-
niu nie powinno przekraczać 500V – granicz-
nej wartości napięcia drenu tranzystora T1
(dopuszczalne napięcie podawane na „zim-
ną” lampę nie powinno przekraczać 550V).
Robocze napięcie zasilania na kondensatorze
C1 podczas 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
sterujących 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 in-

18

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 16

Rys. 17

na, a anoda triody wzmacniającej jest we-
wnętrznie 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 ża-
rzenia (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 wyko-
rzystywana (i przynajmniej teoretycznie
można ją wykorzystać do innych celów. Po-
równanie 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

Elektronika dla Wszystkich