Ośla łączka

A6

121

W wielu przypadkach potrzebny jest
przebieg o dokładnie określonej często−
tliwości. Jeśli dopuszczalne są odchyłki
częstotliwości do ±2%, śmiało można
wykorzystać generator z układem 4047.

Fotografia 10 pokazuje model zawie−

rający dwa podobne generatory, zbudo−
wane według rysunku 22. Fragmenty
podstawek umożliwiają łatwą wymianę
wszystkich elementów R, C (4,7kΩ
...10MΩ, 100pF...1uF), co pozwala
uzyskać

potrzebne

właściwości.

Dzięki odpowiedniemu
połączeniu, w roli R1,
R3 można stosować
szeregowe połączenie
dwóch rezystorów albo
rezystora i potencjome−
tru montażowego, co
pozwala dokładnie do−
brać potrzebne czasy.
Generator U1 pracuje
stale. Układ U2 pracuje
tylko wtedy, jeśli na je−
go nóżce 5 jest stan
wysoki. Zwora zw po−
zwala włączyć go na stałe, natomiast ele−
menty R2, C2 na krótki czas, w takt im−
pulsów generatora U1. Celowo naryso−
wałem schematy na dwa sposoby, żeby
łatwiej Ci było zrealizować te układy.

Często wykorzystuję prezentowany

model do różnych eksperymentów,
zwłaszcza do zdalnego sterowania pod−
czerwienią, gdzie potrzebny jest sygnał
nośny o częstotliwości 36kHz (U2), mo−

dulowany wolniejszym przebiegiem z
drugiego generatora (U1). Ty również
zbuduj sobie taki uniwersalny moduł ge−
neratorów − z pewnością przyda Ci się
do różnych eksperymentów.

Schemat schematowi

nierówny

Od początku niniejszego kursu korzystasz ze schema−
tów ideowych, czy jak mówią inni – schematów elek−
trycznych. Schemat pokazuje sposób połączenia ele−
mentów. Normy poszczególnych państw określają
wygląd symboli podstawowych elementów elektro−
nicznych. Nie ma natomiast ścisłych przepisów, doty−
czących rysowania schematów. Są tylko ogólnie
przyjęte zasady i wytyczne. Warto je poznać i prze−
strzegać, bo naprawdę ułatwiają analizę układu. Przy−
kład znajdziesz na rysunkach E i F.

Są to różnie narysowane dwa schematy tego sa−

mego układu Migacza dużej mocy z czujnikiem świa−

tła

z ćwiczenia 9 wyprawy 2 (EdW 1/2001 str. 85).

Połączenia są identyczne.

Który schemat uznasz za lepszy?
To oczywiste! Ten z rysunku E. Tu dodatnia szy−

na zasilania narysowana jest na górze, ujemna na
dole. Można powiedzieć, że na schemacie, zgodnie z
intuicją, prądy płyną „z góry do dołu”. Pokazuje to
też z grubsza, jakie będą napięcia stałe w poszcze−
gólnych częściach układu.

Po drugie, sygnał użyteczny niejako przepływa z

lewej strony do prawej, podobnie jak wzrok przebiega
czytany tekst, co także jest zgodne z intuicją. Kierunek
przepływu sygnału wiąże przyczynę ze skutkiem. W
omawianym układzie przyczyną jest stan fotoelemen−
tu – działanie zależy od stanu oświetlenia czujnika.

Skutkiem jest zachowanie żarówki.

Te dwie zdrowe zasady zilustrowałem na ry−

sunku G.

39

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

Sierpień 2002

E

Ćwiczenie 10

Układ 4047. Precyzyjne generatory

Rys. 22

F

F

o

o

t

t

.

.

1

1

0

0

Informacje dotyczące zestawu EdW−A06 do „Oślej łączki” znajdują się na stronie z Ofertą AVT.

F

G

T

E

C

H

N

IK

A

L

IA
T

E

C

H

N

IK

A

L

IA
T

E

C

H

N

IK

A

L

IA

A6

122

Ośla łączka

Na rysunku 23a znajdziesz schemat
uniwersalnego generatora z kostką
4541. Dobierając wartości R1, C1 oraz
stopień podziału dzielnika można uzy−
skać przebieg prostokątny o znikomo
małej częstotliwości, czyli impulsy o
bardzo długich czasach. Oscylator pra−
cuje z częstotliwością około:
fosc = 0,43 / (R1*C1), czyli okres prze−
biegu oscylatora wynosi mniej więcej
T = 2,3 * R1*C1

Zwory Z1, Z2 pozwalają ustawić sto−

pień podziału dzielnika czasu według
poniższej tabeli, gdzie 0 oznacza brak
połączenia, a 1 oznacza zwarcie zwory:

Przy maksymalnym stopniu podziału

(65536) i wartości elementów R1=1MΩ,
C1=1µF, częstotliwość sygnału wyniesie
około 6 mikroherca, czyli okres około
150000 sekund, co daje prawie 42 go−
dzin. Przez 21 godzin na wyjściu będzie
stan niski, potem przez 21 godzin – stan
wysoki, potem znów przez 21 godzin ni−
ski, itd.

Nieco inny układ według rysun−

ku 23b jest uniwibratorem, czyli wytwa−
rza pojedyncze impulsy. Zawsze wytwa−
rza impuls po włączeniu zasilania. Cykl
pracy można też zapoczątkować podając
na wejście A narastające zbocze sygnału
logicznego. Impuls można dowolnie
przedłużać, podając na wejście A kolej−
ne impulsy wyzwalające. Właściwości
układu ilustruje rysunek 23c.

Czas impulsu T zależy od wartości

R1, C1 oraz od stopnia podziału dzielni−
ka, jak podaje kolejna tabela.

Dla ułatwienia obliczeń, wartość rezy−

stora R1 można podać w megaomach, a
pojemności C1 w mikrofaradach. Ze

względu na rozrzut parametrów
układu 4541 i tolerancję elemen−
tów RC podane czasy należy
traktować jako orientacyjne.
Można je ustawić dokładniej,
stosując potencjometr w miejsce
rezystora R1. Przy zmianach
temperatury i napięcia zasilania
w zakresie ±10%, zmiany czę−
stotliwości nie powinny być
większe niż 2%.

Na fotografii 11 pokazany jest uni−

wersalny moduł zbudowany na kawa−
łeczku płytki uniwersalnej według ry−
sunku 24. Dzięki dodatkowym zworom
przy nóżkach 5, 9, 10 może on pracować
zarówno jako generator, jak i uniwibra−
tor i pozwala wykorzystać wszystkie
możliwości układu scalonego 4541.
Wyjście może bezpośrednio wysterować
bramkę MOSFET−a mocy albo przeka−
źnik za pomocą dodatkowego tranzysto−
ra. Ponieważ nóżki 4 i 11 nie są podłą−
czone wewnątrz układu scalonego, mo−
głem zrealizować układ połączeń nóżek
3 i 5 w sposób nietypowy, zapewniający
dobre upakowanie elementów.

40

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

Sierpień 2002

F

F

o

o

t

t

.

.

1

1

1

1

Rys. 23

Rys. 24

Przypuszczam, że zechcesz niekiedy wy−
korzystać pożyteczną kostkę CMOS 4538,
która zawiera dwa uniwibratory. Na bazie
układu 4538 według rysunku 25 możesz
zbudować najprawdziwszą centralkę alar−
mową, na przykład do domku letniskowe−
go, własnego pokoju czy nawet domu.

Ma ona dwie linie dozorowe oznaczo−

ne L1 i L2. Nie przestrasz się tylko okre−

ślenia „linia dozorowa” – w prostych sy−
stemach może to być po prostu pętla cie−
niutkiego drutu rozciągniętego nisko nad
podłogą (ziemią). Włamywacz nie wie−
dząc nic o druciku, nie zauważy go, prze−
rwie nogą i spowoduje alarm. W praw−
dziwych systemach alarmowych zamiast
takich jednorazowych czujników „druci−
kowych” w obwodzie linii dozorowej

włączane są typowe czujniki, np. magnes
i kontaktron montowane na drzwiach –
otwarcie drzwi oddala magnes od kon−
taktronu, rozwiera styki i wywołuje
alarm (takie czujniki dostępne są w ofer−
cie AVT). W obwodzie pętli dozorowej
może też pracować inny popularny ele−
ment – czujka podczerwieni pasywnej.
Gdy „zobaczy” ona poruszający się

Z1 Z2 Czas impulsu (około)

0

0

9420*R1*C1

0

1

1180*R1*C1

1

0

294*R1*C1

1

1

75400*R1*C1

Z1 Z2 podział (fosc/fout)

0

0

8192

0

1

1024

1

0

256

1

1

65536

Ćwiczenie 11

Uniwersalny układ (długo)czasowy

Ćwiczenie 12

Kostka 4538. Centralka alarmowa

Ośla łączka

A6

123

Zapoznaj się z wyjątkowo interesującym
układem scalonym 4046, a właściwie z
jego częścią. Proponuję, żebyś najpierw
zestawił układ testowy z potencjome−
trem według rysunku 26. Nóżki 12 nie
podłączaj – pozostaw ją „wiszącą w po−
wietrzu”. Zmieniając położenie poten−
cjometru zmieniasz napięcie na nóżce 9.
Jest to wejście generatora przestrajanego
napięciem – VCO Voltage Controlled
Oscillator)). Zmiana tego napięcia powo−
duje zmianę częstotliwości generatora od
zera do wartości maksymalnej, wyzna−
czonej przez R1, C1. Na fotografii 13
możesz zobaczyć model z układem sca−

lonym 4046 wyprodukowanym ponad
dwadzieścia lat temu przez krajowego
producenta (CEMI).

Pobaw się pokazanym bardzo poży−

tecznym generatorem przestrajanym i wy−
próbuj jego działanie z fotorezystorem
(lub fototranzystorem). Możesz śmiało
zmieniać wartość C1 (kondensator stały
1nF...1µF) i R1 (10kΩ...1MΩ). Dodaj re−
zystor R2 między nóżkę 12 a masę. Niech
na początek ma on wartość 100kΩ. Teraz
nawet przy zmianie napięcia na wejściu
VCOin w zakresie od zera do napięcia za−
silania zmiany częstotliwości będą mniej−
sze. Sprawdź, jak zmienia się zakres prze−

strajania, gdy rezystor R2 ma wartość
w zakresie 10kΩ...1MΩ − wyciągnij
wnioski, zapamiętaj. Jestem przekonany,

obiekt, rozwiera styki swego przekaźnika
i włącza alarm. Jednak taka czujka ko−
sztuje kilkadziesiąt do ponad stu złotych.

Najczęściej linia dozorowa pracuje z

tak zwanymi czujnikami NC (normally
closed – normalnie zwarte). Przerwanie
linii choć na chwilę powoduje reakcję
centralki. Linia L1 powoduje natychmia−
stową reakcję – włącza tranzystor T1 i

syrenę alarmową na czas wyznaczony
przez elementy R8, C4.

Linia L2 jest linią zwłoczną – po jej

przerwaniu syrena zostaje włączona z
opóźnieniem wyznaczonym przez ele−
menty R6, C3.

Przełącznik S1 włącza i wyłącza alarm.

Po zwarciu styku S1 system alarmowy zo−
staje włączony nie od razu, tylko po czasie
określonym przez R5, C1. Takie działanie
pozwala na umieszczenie wyłącznika S1
w obrębie strefy chronionej. Jeśli chcesz
zbudować prosty system ochrony pokoju
czy domku letniskowego, zamontuj ma−
gnes na drzwiach wejściowych, a kontak−
tron na futrynie. Kontaktron podłącz jako
linię L2. W linii natychmiastowej L1 mo−
żesz połączyć w szereg kilka kontaktro−
nów umieszczonych w oknach (nawet gdy

złodziej wybije szybę, nie będzie wchodził
przez wybitą dziurę, tylko otworzy okno).
Po zwarciu wyłącznika S1, czyli po włą−
czeniu centralki w stan czuwania, będziesz
miał około dziesięciu sekund czasu na
wyjście. W tym czasie centralka nie zarea−
guje na naruszenie którejkolwiek linii. Po−
tem, w stanie czuwania otwarcie którego−
kolwiek okna natychmiast wywoła alarm
na czas wyznaczony przez R8, C4. Ty
wchodząc do strefy chronionej możesz
bezkarnie naruszyć czujnik kontaktrono−
wy w drzwiach wejściowych i będziesz
miał około dziesięciu sekund na wyłącze−
nie alarmu. Ewentualny złodziej również
będzie miał tylko tyle czasu na znalezienie
wyłącznika, ale fakt naruszenia linii L2 nie
jest w naszej centralce niczym sygnalizo−
wany, więc zapewne nie będzie nawet

próbował. Jeśli to nie nastąpi, po
tych dziesięciu sekundach zosta−
nie włączony alarm.

Na fotografii 12 widzisz mo−

del centralki zmontowany na
płytce stykowej. Ten próbny
model nie zawiera tranzystora
wykonawczego MOSFET

–

stan wyjścia pokazuje dioda
LED. W dziale E−2000 w jed−
nym z następnych numerów
EdW znajdziesz szerszy opis ta−
kiej centralki i dalsze wskazów−
ki dotyczące jej wykorzystania.

Oczywiście, zwłaszcza w przypadku skompliko−

wanych układów, nie zawsze jest możliwe dokładne
zrealizowanie podanych zaleceń. Spośród prost−
szych układów dotyczy to głównie zasilaczy i obwo−
dów zasilania, które często z konieczności rysowane
są z prawej strony schematu. Należy jednak zawsze
do tego dążyć. Znakomicie pomaga to w zrozumie−
niu działania układu, w poszukiwaniu usterek i przy
ewentualnych naprawach. Natomiast pokrętny sche−

mat z rysunku F zaciemnia obraz sprawy i utrudnia
analizę. Naprawdę trudno dociec, jak ma działać ta−
ki układ.

Podane przykłady nie są tylko czczą ciekawostką.

Prace nadsyłane do redakcji naszego czasopisma w
związku z licznymi konkursami niedwuznacznie
wskazują, że wielu Czytelników, i to nie tylko począt−
kujących, nie potrafi przejrzyście narysować schema−
tu. Co ważne sprzyja to popełnianiu błędów, utrudnia

życie im samym, nie mówiąc o osobach, które muszą
analizować takie zawikłane schematy.

Przypominam jeszcze raz, że na schematach ideo−

wych z reguły nie zaznacza się końcówek zasilania
układów cyfrowych. One istnieją i zawsze muszą być
podłączone, ale nie widać tego na schemacie ideo−
wym. Początkujący często popełniają błędy, gdy
próbują zrealizować taki schemat, bo pomijają nie
zaznaczone na schemacie końcówki zasilające.

45

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

Sierpień 2002

T

E

C

H

N

IK

A

L

IA

Rys. 25

F

F

o

o

t

t

.

.

1

1

2

2

Rys. 26

Ćwiczenie 13

Układ 4046. „Przeraźliwa”

syrena alarmowa

A6

124

Ośla łączka

0że już polubiłeś kostkę 4046, a zwła−
szcza zawarty w niej generator przestra−
jany napięciem!

A teraz kolejna rewelacja! Znów nie−

samowicie głośna. Zbuduj układ według
rysunku 27, zawierający tylko dziesięć
elementów.

Inwertery U1D, U1C z kostki 4049

pracują w układzie klasycznego dwu−
bramkowego generatora o częstotliwości
około 2Hz. „Połamany” przebieg z punk−
tu A (porównaj EdW 10/2001 str. 48, ry−
sunek 12a, 13a) jest doprowadzony do
nóżki 9 − wejścia sterującego generato−
rem VCO kostki 4046 i powoduje płynne
zmiany częstotliwości. Właśnie te płynne
zmiany częstotliwości dają dodatkowy,
piorunujący efekt akustyczny. W urzą−
dzeniu dodatkowo wykorzystujemy
bramkę XOR, zawartą w kostce 4046,
przewidzianą do pracy jako tak zwany
detektor fazy – u nas dzięki dołączeniu
jednego z wejść (nóżki 14) do plusa zasi−
lania pracuje ona jako zwykły inwerter.
Natomiast po dwa połączone równolegle
inwertery U1A, U1B

oraz U1E,

U1F z kostki 4049 wysterowują mem−
branę piezo PCA−100
w układzie mostkowym.
Celowo zastosowałem tu
zamiast układu 4069 ko−
stkę 4049 o zwiększonej
wydajności

prądowej

wyjść, bo w bardzo pro−
sty sposób zapewnia to
dużą głośność dźwięku.
Potencjometr PR1 po−
zwala dostroić się do
częstotliwości rezonan−
sowej membrany i uzy−
skać wręcz piorunujący

efekt akustyczny. Fotografia 14 pokazu−
je gotowy model zmontowany na płytce
stykowej według rysunku 27. Taka syre−
na doskonale nadaje się do współpracy
z centralką alarmową z ćwiczenia 12.
Napięcie zasilania może wynosić
6...18V, czym więcej tym lepiej (gło−
śniej). Model przy napięciu 12V pobiera
około 180mA prądu. W jednym z następ−
nych numerów EdW syrena będzie opi−
sana jako projekt E−2000.

Gorąco zachęcam Cię do wypróbo−

wania tego układu. Warto zmieniać war−
tości elementów, by uzyskać specyficz−
ny i jak najbardziej przeraźliwy dźwięk.
Możliwości masz dużo. Przede wszyst−
kim możesz zmieniać częstotliwość ge−
neratora modulującego. Ja stwierdziłem,

że przy pojemności C1 wynoszą−
cej 47nF, 100nF, 220nF, 470nF i
1µF, za każdym razem wrażenie
jest zupełnie inne. Przekonaj się o
tym osobiście.

Rezystor R3 wyznacza wartość

częstotliwości minimalnej. Ko−
niecznie posłuchaj, jak brzmi sy−
rena przy wartościach R3 rów−
nych 220kΩ, 470kΩ i 1M. Trzeba
też sprawdzić, jak wpłynie zmiana
pojemności C2 z 10nF na 4,7nF.

Aby się przekonać, jaki jest najszerszy

zakres przestrajania zastosuj C1=1uF (a
jeśli masz, to 2x1uF równolegle) i usuń
R3. Wtedy częstotliwość będzie się poma−
łu, w specyficzny sposób zmieniać od ze−
ra do częstotliwości maksymalnej, wyzna−
czonej przez C2, PR1. Ponieważ membra−

na piezo najlepiej przenosi częstotliwości
około 3,5kHz, a słabo radzi sobie z często−
tliwościami małymi, warto odpowiednio
wyregulować PR1 i dobrać R3, by ogra−
niczyć zakres zmian do zakresu, na przy−
kład 1kHz...4,5kHz. Aby sprawdzić, jak
jest częstotliwość maksymalna, odłącz
nóżkę 9 kostki U2 od nóżki 9 U1 i do−
łącz ją do plusa zasilania. Analogicznie
częstotliwość minimalną uzyskasz łą−
cząc nóżkę 9 U2 do masy.

Jeszcze większe możliwości układ po−

każe przy współpracy z głośnikiem tubo−
wym. Do współpracy z głośnikiem trzeba
zmodyfikować układ według rysun−
ku 28a. Zalecany zakres napięć zasilania
wynosi 12...18V. Ponieważ głośnik prze−
nosi szersze pasmo częstotliwości, można
i warto poszerzyć zakres przestrajania ge−
neratora VCO usuwając R3. Tranzystory
zapewnią potrzebną wydajność prądową.
T1, T2 oraz T3, T4 od biedy mogą być
popularnymi BC548/558, ale lepiej było−
by zastosować trochę mocniejsze
BC337/BC327. T5...T8 muszą być tran−
zystorami mocy, np. BD243/BD244 lub
BD281/282 – porównaj zestawienie tran−
zystorów w EdW 2/2001 str. 87. Zamiast
ośmiu pojedynczych tranzystorów można
wykorzystać cztery „darlingtony” mocy

(np. BD649/ 650) według ry−
sunku 28b.

Uwaga! Ze względu na

obecność przebiegu prosto−
kątnego, syrena może uszko−
dzić głośniki wysokotonowe
w kolumnach od domowego
zestawu audio. W żadnym
wypadku nie dołączaj do ge−
neratora swoich kolumn!

Głośniki tubowe są stoso−

wane w niektórych syrenach
alarmowych. Jeśli nie masz
głośnika tubowego, wykorzy−

staj samochodowy głośnik 4−omowy o
mocy co najmniej 20W lub jakikolwiek
8−omowy o mocy co najmniej 5W. Gło−
śnik tubowy da jednak dużo głośniejszy
dźwięk.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

46

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

Sierpień 2002

Rys. 27

Rys. 28

F

F

o

o

t

t

.

.

1

1

3

3

F

F

o

o

t

t

.

.

1

1

4

4