10

Elektronika dla Wszystkich

1. Od dłuższego czasu głowię się nad możliwością bezprze-

wodowego połączenia komputerów na znaczne odległości

(pow. 1km) jak najmniejszym kosztem (ileż to takich jak ja

:) ). O ile dobrze mi się zdaje, modulacja ASK pozwala

osiągać większą przepustowość danych niż FSK, ale jest

bardziej zawodna. Zastanawia mnie więc, czy nie można

by przesyłać danych w nieco inny sposób. (...)

2. Poszukuję rozwiązania swojego problemu, tzn. zapew-

nienia łączności telefonicznej pomiędzy mieszkaniem

a miejscem pracy poprzez bezprzewodową słuchawkę. Po-

trzebny zasięg to ok. 1500m w terenie raczej zabudowa-

nym, z tym że istnieje możliwość zainstalowania np. ante-

ny stacjonarnej zarówno w mieszkaniu, jak i w pracy. Pro-

ponowane telefony wręcz porażają ceną - mnie po prostu

na nie nie stać. Zainstalowanie drugiego telefonu także

nie wchodzi w rachubę - „brak możliwości technicznych”,

a komórka jest niestety za droga nie tylko dla mnie, ale dla

dzwoniących do mnie. Czy jest w ogóle możliwe zwiększe-

nie zasięgu najprostszego telefonu bezprzewodowego, a je-

żeli tak, to ile miałaby taka usługa kosztować? A może ist-

nieją tego typu przystawki?

3. Piszę, aby zapytać, czy możliwa jest komunikacja dwóch

urządzeń posiadających port RS-232 za pomocą drogi ra-

diowej na odległość nie mniejszą niż 150 m. Jeśli tak, to

w jaki sposób można tego dokonać? Może w którymś nu-

merze EdW lub w Internecie istnieje rozwiązanie mojego

problemu?

4. Dzień dobry. Mam garaż oddalony od domu o 1km, po-

szukuję urządzenia, które by powiadamiało mnie o otwar-

ciu drzwi garażowych sygnałem brzęczyka albo diodą

świecącą, albo innym systemem.

Tego typu pytań nadchodzi do Redakcji wiele. Rzeczywiście,
ogromna liczba osób chciałaby zrealizować w prosty i tani sposób
łącze umożliwiające komunikację na odległości rzędu kilkuset me-
trów czy kilku kilometrów. Szczególnie chodzi o cyfrowe łącza ra-
diowe, pozwalające na połączenie co najmniej dwóch komputerów
w sieć. Niestety, obecnie jest to bardzo trudne, zwykle zupełnie nie-
opłacalne, a często po prostu niemożliwe. Transmisja między kom-
puterami musi być dwukierunkowa, a co najważniejsze - niezawod-
na, a to oznacza skuteczne rozwiązanie wielu poważnych proble-
mów związanych zwłaszcza z zakłóceniami. Nad problemami tymi

pracują nie tylko hobbyści, ale też zawodowi konstruktorzy wielu
firm. I to nie tylko pojedynczy konstruktorzy, lecz zespoły specjali-
stów z różnych dziedzin. Jeśliby zadanie było względnie łatwe, na
rynku mielibyśmy gotowe, niedrogie urządzenia do takiej komuni-
kacji. Ich brak pokazuje, że realizacja użytecznego łącza cyfrowego
o zasięgu rzędu kilkuset metrów przez niezbyt doświadczonego hob-
bystę jest praktycznie niemożliwa. Redakcja EdW, podobnie jak re-
dakcje wielu innych czasopism elektronicznych, nie chce obiecywać
Czytelnikom „gruszek na wierzbie”, dlatego dotychczas nie pojawi-
ły się opisy takich łączy.

W żadnym razie początkujący nie powinni podejmować prób kon-

struowania takich systemów. Tylko bardzo doświadczeni hobbyści
potrafią zrealizować użyteczny system łączności, i to po uwzględnie-
niu lokalnych warunków i możliwości. W przypadku wszelkich łączy
radiowych ogromnie dużo zależy od poziomu zakłóceń. Ten sam ze-
staw będzie miał dużo lepszy zasięg na wsi, z dala od wszelkich
źródeł zakłóceń elektromagnetycznych, a mniejszy w wielkim mie-
ście. Jak wskazują relacje osób, które przeprowadziły próby lub wy-
konały podobne systemy, najwięcej problemów dotyczy właśnie nie-
zawodności i tu leży główna przyczyna niepowodzeń.

Generalnie w warunkach amatorskich można zrealizować jedynie

proste systemy łączności. Np. Autorom pytań nr 2 i 4 można pora-
dzić, by zainteresowali się radiem CB i spróbowali wykorzystać uży-
wany, niedrogi sprzęt. Do typowego radiotelefonu CB trzeba dodać
albo fabryczny system selektywnego wywołania DTMF, albo same-
mu wykonać podobne układy zapewniające reakcję na odpowiednio
zakodowany sygnał.

Do przesyłania pojedynczych sygnałów można też spróbować wy-

korzystać moduły radiowe z antenami, ale efekty są niepewne. Dopu-
szczalne prawnie są też nadajniki o mocy do 20mW na inne częstotli-
wości np. radiowe, ale przy takiej mocy zasięg może być zbyt mały.

Pragnę zwiększyć moc mojego zasilacza. Chwilowo wszyst-

ko działa w konfiguracji standardowej 10A jako zasilacz

transceivera. Lecz mój trafo może oddać 25 amperów, toteż

chciałbym, aby się nie marnował! Moje pytanie brzmi: czy

tranzystory Darlingtona można łączyć równolegle tak jak

zwykłe tranzystory mocy? Jak dobrać wartości rezystorów?

„Darlingtony” można łączyć równolegle, dokładnie tak samo jak
zwykłe tranzystory, czyli z zastosowaniem jednakowych rezysto-
rów wyrównawczych umieszczonych w obwodzie emiterów - patrz

Skrzynka

Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na pytania nade-
słane do Redakcji. Są to sprawy, które, naszym zdaniem,
zainteresują szersze grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie jest w stanie
odpowiedzieć na wszystkie nadesłane pytania, dotyczą-
ce różnych drobnych szczegółów.

rysunek A. Tak samo
można łączyć „modyfi-
kowane darlingtony”
z rysunku B. Rezystory
powinny mieć taką war-
tość, by spadek napięcia
na nich przy maksymal-
nym prądzie wynosił
0,3...1V,.

Teoretycznie, gdyby wszystkie połą-

czone równolegle tranzystory były iden-
tyczne, rezystory wyrównawcze nie były-
by potrzebne. W praktyce są niezbędne,
żeby nie uszkodzić tranzystorów, które
nigdy nie są idealnie jednakowe.

Gdy tranzystor bipolarny się grzeje, zmniejsza się jego napięcie

progowe (baza-emiter). Oznacza to, że rośnie jego prąd bazy, a tym
samym prąd kolektora i moc strat - tranzystor grzeje się jeszcze bar-
dziej. Gdyby nie było rezystorów wyrównawczych, to któryś z tran-
zystorów połączonych równolegle grzałby się nieco więcej niż pozo-
stałe (bo np. miałby trochę większe wzmocnienie). Wyższa tempera-
tura powodowałaby, że napięcie progowe malałoby i prąd kolektora
by wzrastał, co oznacza wzrost mocy strat i dalszy wzrost tempera-
tury. Wystąpiłoby dodatnie sprzężenie zwrotne - prąd i temperatura
tego tranzystora wzrastałyby aż do uszkodzenia tego tranzystora.
Gdyby tym uszkodzeniem było zwarcie, oznaczałoby to tylko ko-
nieczność naprawy urządzenia i utraty tego jednego tranzystora.

Gdyby jednak nadmierny wzrost temperatury doprowadził do prze-
palenia i rozwarcia wewnątrz tranzystora, to urządzenie działałoby
nadal, a rolę spalonego tranzystora przejąłby następny, który po krót-
kim czasie też by się przepalił. W ten sposób kolejno uległyby prze-
paleniu wszystkie tranzystory zestawu.

Rezystory wyrównawcze sztucznie zwiększają napięcie baza-

emiter tranzystorów i w dużym stopniu uniezależniają prąd kolekto-
ra i moc strat od temperatury. Czym większa wartość tych rezysto-
rów wyrównawczych i większy spadek napięcia na nich, tym lepsza
stabilność zestawu. Ale przy dużych prądach oznaczałoby to także
duże straty mocy w tych rezystorach, dlatego w praktyce dobiera się
wartość rezystorów zależnie od maksymalnego prądu, żeby spadek
napięcia był mniejszy od 1V. Dla zmniejszenia strat w tych rezysto-
rach warto łączyć równolegle jednakowe tranzystory z tej samej se-
rii produkcyjnej i wtedy można zaryzykować zastosowanie małych
rezystorów wyrównawczych, żeby spadek napięcia na nich wynosił
ok. 0,15...0,3V. Koniecznie należy sprawdzić po dłuższym czasie
pracy, przy największym prądzie, jak rozkładają się napięcia na po-
szczególnych rezystorach, co odzwierciedla prądy i moce poszcze-
gólnych tranzystorów. Prądy zapewne nie będą idealnie równe;
nie jest to konieczne - chodzi o to, by żaden tranzystor nie był prze-
ciążony.

W przypadku tranzystorów MOSFET zależność prądu drenu od

temperatury jest odwrotna, co teoretycznie jest korzystne, jednak
tranzystorów MOSFET nie można wprost łączyć równolegle ze
względu na duże różnice napięć progowych poszczególnych tranzy-
storów.

11

Skrzynka porad

Elektronika dla Wszystkich

Rys. A

Rys. B

12

Elektronika dla Wszystkich

Konkurs

Na rysunku przedstawiony jest dziwny układ, a właściwie fragmenty
układu z dwoma tranzystorami.

Jak zwykle zadanie konkursowe polega na rozszyfrowaniu

Jak działa i do czego służy taki układ?

Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopiskiem Jak3, należy nad-

syłać w terminie 45 dni od ukazania się tego numeru EdW. Nagroda-
mi w konkursie będą kity AVT lub książki.

Rozwiązanie zadania z EdW 11/2002

Z rysunku celowo usunięto
wartości elementów, by
utrudnić zadanie. Przedsta-
wiony układ z tranzysto-
rem i żarówką to stabiliza-
tor, utrzymujący nie-
zmienną jasność 100-wa-
towej żarówki. Oryginal-
ny układ przeznaczony był
do współpracy z żarówką

powiększalnika fotograficznego. Utrzymanie jednakowej jasności
lampy powiększalnika i, co bardzo ważne, także barwy światła, jest
wręcz konieczne w fotografii barwnej, gdzie stosowano specjalne,
tzw. przewoltowane żarówki, dające światło o, temperaturze barwo-
wej nieco wyższej od klasycznych żarówek. Przed dwudziestu laty
przy powszechnych wówczas wahaniach napięcia sieci, stosowanie
stabilizatora było konieczne. Zamiast ciężkiego, nieporęcznego
i wręcz niemożliwego do wykonania w warunkach amatorskich stabi-

lizatora magnetycznego, w jednym z zagranicznych czasopism zapro-
ponowano stabilizator elektroniczny.

Potrzebny zapas uzy-

skuje się przez wyprosto-
wanie napięcia sieci i wy-
gładzenie go za pomocą
kondensatora. Następnie to
napięcie stałe o wartości
równej napięciu szczyto-
wemu przebiegu sieci zasi-
la żarówkę, a nadmiar na-

pięcia odkłada się na rezystorach R3, R4 i na wysokonapięciowym
tranzystorze mocy. Zaletą jest prostota układu elektronicznego, nato-
miast dość istotną wadą są duże straty mocy. Rysunek obok pokazu-
je schemat z wartościami i obciążalnością rezystorów.

Układ zasila odbiornik (w tym przypadku żarówkę) napięciem sta-

łym, więc nie nadaje się do stabilizacji napięcia zasilającego popular-
ny sprzęt elektroniczny, zawierający transformatory sieciowe.

Zadanie okazało się trudne – duża liczba uczestników dała się

zmylić i stwierdziła, że jest to odmiana zasilacza. Żarówka miałaby
w nim pełnić albo rolę kontrolki, albo dodatkowego nieliniowego re-
zystora ograniczającego, co w sumie nie jest złym pomysłem.

A oto inne przypuszczenia:

- jest to układ płynnego włączania żarówki, zwiększający jej żywot-
ność (żarówki przepalają się przy włączaniu),
- jest to wskaźnik napięcia,
- w moim odczuciu jest to prosty układ wskazywania (albo raczej
niewskazywania) napięcia mieszczącego się w jakimś ustalonym za-
kresie. Jeżeli napięcie jest za wysokie lub za niskie, żarówka sygnali-
zuje to świeceniem, żarówka żarząca wskazuje poprawność, a zgaszo-
na uszkodzenie, względnie zadziałanie zabezpieczenia.

Jeden z uczestników konkursu napisał, że układ służy do rozłado-

wywania akumulatorów. Taki pomysł jest godny uwagi. Choć układ
nie służy do tego celu, może rzeczywiście warto byłoby zbudować
rozładowarkę do akumulatorów NiCd z żarówka kontrolną?

Nagrody za prawidłowe odpowiedzi otrzymują:

Henryk Szumski – Lelków, Tomek Nowak – Wołomin,
Marcin Waszczuk – Kraków.

A

B

C

13

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

W EdW 6/2002 ukazał się projekt pt. Labora-
toryjny generator impulsów. Ten prosty układ
oparty na jednym popularnym układzie scalo-
nym 74HC14 wzbudził duże zainteresowa-
nie. Jednocześnie znaczna liczba Czytelni-
ków zasygnalizowała potrzebę przedstawie-
nia podobnego projektu, ale o szerszych moż-
liwościach. Upominaliście się o przyrząd,
w którym można precyzyjnie ustawić często-
tliwość oraz czasy impulsu i przerwy, bez ko-
rzystania z miernika czasu i oscyloskopu.

Poniższy artykuł opisuje taki generator.

Wbrew pozorom układ nie jest skomplikowa-
ny, składa się z powtarzających się bloków,
a zastosowanie w nim popularnych układów
scalonych decyduje, że koszt elementów jest
zadziwiająco mały, natomiast możliwości –
zaskakująco duże. Przy prawidłowym zmon-
towaniu elementów pracuje od razu i nie wy-
maga żadnego uruchamiania czy kalibracji.

Opisywany układ jest generatorem prze-

biegów prostokątnych. Wytwarza przebiegi
wzorcowe o częstotliwościach 10MHz,
1MHz, 100kHz, ... 1Hz, co z zestawem dziel-
ników daje możliwość wytwarzania syme-
trycznego przebiegu prostokątnego o okresie
od 0,2 mikrosekund do ponad 53 minut. Nie-
zależne ustawianie czasów przerwy i impul-
su w niesamowicie szerokich granicach od
0,1

µs (100ns) do 1599 sekund, czyli ponad

26 minut pozwoli wytworzyć przebiegi o do-
wolnym, także skrajnie dużym lub skrajnie
małym wypełnieniu. Można na przykład bez
trudu wytworzyć króciutkie impulsy o czasie
poniżej 1 mikrosekundy, powtarzane co kilka
sekund, albo ujemne „szpilki” o czasie
100ns, powtarzane co 20 minut.

Takie niesymetryczne przebiegi często są

potrzebne podczas testów różnego rodzaju
aparatury.

Opis układu

Zasada pracy generatora pokazana jest na ry-
sunku 1. Przebieg wyjściowy wytwarzany
jest przez przerzutnik RS, którego stan jest
okresowo zmieniany przez dwa współpracu-

jące liczniki programowalne, zliczające
w dół. Liczniki te zliczają impulsy z genera-
tora wzorcowego i pracują na przemian. Gdy
jeden licznik odliczy zaprogramowaną liczbę
impulsów, zmieni stan przerzutnika i urucho-
mi drugi licznik, a sam zostanie zatrzymany.
Gdy drugi licznik odliczy „swoją” liczbę im-
pulsów, zmieni stan przerzutnika, uruchomi
pierwszy licznik, i tak dalej.

O zmianach stanu przerzutnika decydują

więc dwa dzielniki (liczniki) programowane,
oznaczone H, L – zmiana stanu przerzutnika
zawsze powoduje wyłączenie aktualnie
czynnego licznika i włączenie drugiego.
Oznaczenia H, L nie są przypadkowe – dziel-
niki te określają czas trwania impulsu (stan
logiczny wysoki H) i czas przerwy (stan ni-
ski – L). Zmieniając długość cyklu zliczania
tych liczników, można niezależnie regulować
czas impulsu i czas przerwy.

W zestawie dzielników programowalnych

wykorzystane są dziesiętne liczniki rewersyj-
ne ‘192 zliczające w dół. Na rysunku 1 poka-
zano dla uproszczenia tylko jedną taką kost-
kę w każdym z dwóch dzielników. Kostka
‘192 zlicza impulsy podawane na wejście
DOWN z generatora wzorcowego przez
bramkę NAND. Stan wyjść QD, QC, QB,
QA czynnego licznika z każdym kolejnym
taktem generatora wzorcowego zmienia się
od liczby wpisanej na wejścia DCBA do
zera. Dojście do liczby zero licznika ozna-
czonego H powoduje pojawienie się stanu
niskiego na wyjściu pożyczki (BO\), co
dzięki wejściu LD\ (Load) wpisuje do tego
licznika liczbę z jego wejść A...D, zmienia
stan przerzutnika, blokuje bramkę X,
a odblokowuje bramkę Y i uruchamia tym
drugi dzielnik oznaczony L. Gdy ten drugi
zliczy „swoją” liczbę impulsów i dojdzie
do zera, na jego wyjściu BO\ pojawi się
stan niski, który spowoduje kolejną zmia-
nę stanu przerzutnika i rozpoczęcie pracy
dzielnika H.

Pełny schemat ideowy generatora poka-

zany jest na rysunku 2. Generator może

być zasilany napięciem stałym lub zmiennym.
Napięcie na kondensatorze C2 powinno wy-
nosić co najmniej 6,5V. Wtedy zagwaranto-
wana będzie poprawna praca stabilizatora
U10, wytwarzającego napięcie 5V do zasila-
nia układu. Układ można też zasilać bezpośre-
dnio napięciem w granicach 4,5...5,5V i wte-
dy nie należy montować elementów U10, C2,
D1...D4.

W roli przerzutnika RS pracują bramki

U1A, U1B. Liczniki programowane H,
L zbudowane są z wykorzystaniem progra-
mowanych rewersyjnych liczników dziesięt-
nych ‘192 oznaczonych U2...U7. W każdym
dzielniku pracują trzy takie liczniki, zliczają-
ce w dół od wartości nastawionej przełączni-
kami DIP-switch do zera. Liczbę impulsów
można nastawiać w zakresie 1...999, a ściślej
1...1599, bo w najstarszym liczniku można
ustawiać liczbę w zakresie 0...15 (dwójkowo
0000...1111).

Generator przebiegów wzorcowych za-

wiera oscylator z inwerterami U8A, U8B,
taktowany rezonatorem kwarcowym Q1
o częstotliwości 10MHz. W typowych zasto-
sowaniach rezystor R15 należy zastąpić zwo-
rą. Zaawansowani elektronicy mogą dobrać
wartość R15, by pracując z mniejszą mocą

2

2

6

6

5

5

9

9

+

+

+

C

C

y

y

f

f

r

r

o

o

w

w

y

y

g

g

e

e

n

n

e

e

r

r

a

a

t

t

o

o

r

r

p

p

r

r

o

o

g

g

r

r

a

a

m

m

o

o

w

w

a

a

l

l

n

n

y

y

Rys. 1 Schemat blokowy

wzbudzania kwarcu nieco zwiększyć stabil-
ność częstotliwości oscylatora, jednak w ty-
powych zastosowaniach nie ma to sensu.

Dla zwiększenia zakresu czasu wytwarza-

nych impulsów, w generatorze przebiegów
wzorcowych wprowadzono dodatkowe dziel-
niki. Są to liczniki dziesiętne U9 (’90) oraz
U11...U13 (CMOS 4518). W pierwszym stop-
niu dzielnika trzeba zastosować licznik, który
może pracować z częstotliwością 10MHz, stąd
wykorzystanie popularnego od niepamiętnych
czasów i nieco archaicznego licznika ’90 z ro-
dziny TTL. W pozostałych stopniach można
zastosować liczniki wolniejsze, dlatego pracu-
ją tu trzy kostki 4518, zawierające po dwa licz-
niki BCD, które przy napięciu zasilania
5V z powodzeniem mogą pracować przy czę-
stotliwościach nie przekraczających 1MHz.
Siedem stopni podziału zapewnia osiem czę-
stotliwości wzorcowych 10MHz, 1MHz,
100kHz, 10kHz, 1kHz, 100Hz, 10Hz, 1Hz.

Dwa ośmiokrotne przełączniki DP7, DP8

pozwalają dowolnie wybrać częstotliwość
taktującą oddzielnie dla każdego z programo-
walnych dzielników H, L. Dzięki temu można
niezależnie ustawić czas przerwy i czas impul-
su w całym zakresie dostępnych czasów. Przy-
kładowo jeden z liczników może pracować
z częstotliwością 10MHz, a drugi 1Hz.

Rezystory R14, R16 nie są niezbędne.

Przewidziano je na wszelki wypadek, by wej-
ścia bramek CMOS U1B, U1D nie „wisiały
w powietrzu”, gdy wszystkie styki DP7 i DP8
byłyby rozwarte.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej, pokazanej na rysunku 3. Warto zacząć
od elementów najmniejszych (rezystory, dio-
dy a układy scalone włożyć do podstawek na
samym końcu. Zarówno przy lutowaniu pod-
stawek, jak i później przy wkładaniu ukła-
dów scalonych należy starannie sprawdzać
ich kierunek, by wycięcie w obudowie zga-
dzało się z wycięciem zaznaczonym na płyt-
ce. Montaż płytki jest w sumie bardzo łatwy
i nie powinien sprawić trudności. Dzięki wy-
korzystaniu płytki dwustronnej nie trzeba lu-
tować zwór z drutu. Należy tylko uważać, że-
by nie pomylić elementów, ponieważ wylu-
towanie końcówek z płytki dwustronnej nie
jest łatwe i może wiązać się z uszkodzeniem
ścieżek.

Rezystory R14, R16 nie są niezbędne,

a w miejsce R15 należy wlutować zworę.
W generatorze mogą pracować układy scalo-
ne różnych rodzin. Model pokazany na foto-
grafii zawiera część układów bipolarnych
z rodziny LS (LS192). Zamiast nich śmiało
można zastosować ścisłe odpowiedniki
CMOS z serii HC lub HCT (74HC192,
74HCT192). Podobnie w roli U1 może pra-
cować układ 74HC00, 74AC00, 74F00 czy
nawet stary 74S00 – taką kostkę miałem i jak
widać, ją właśnie wykorzystałem w modelu.

W przypadku wykorzystania w układów

CMOS typu 74HC192 lub 74HC192 warto-
ści rezystorów R1-R14, R16-R28 można
śmiało zwiększyć do 10k

Ω...100kΩ. Nato-

miast gdyby ktoś chciał wykorzystać przesta-

rzałe kostki serii standardowej 74192, musi
zmniejszyć wartość tych rezystorów poniżej
1k

Ω ze względu na duże prądy wejściowe

układów standardowych w stanie niskim.
Proponowana wartość 1,5k

Ω jest odpowie-

dnia zarówno dla układów LS192, jak
i HC192, HCT192.

Nie można natomiast zastosować w miej-

sce U8 kostki bipolarnej (74LS04, 74F04) ze
względu na duże wejściowe prądu polaryzu-
jące. W takim przypadku należałoby radykal-
nie zmniejszyć wartość R4.

Układ ma pełnić rolę przystawki, dlatego

nie przewidziano obudowy. Cztery otwory
w rogach płytki pozwolą łatwo dodać nóżki,
choćby w postaci śrub M3. Kto chce, może
zamontować kondensatory płasko na płytce
albo z jej drugiej strony, a potem dobrać obu-
dowę we własnym zakresie i umieścić płytkę
drukowaną tuż za płytą czołową obudowy.

Do zasilania można wykorzystać jakikol-

wiek zasilacz stabilizowany o napięciu
5V±0,5V. Przy zasilaniu z takiego zasilacza
nie należy montować elementów U10, C2,
D1-D4, a napięcie podać wprost na punkty
oznaczone P, O. Uwaga! Odwrotne podłą-
czenie zasilacza może spowodować uszko-
dzenie układów scalonych!

Układ można też zasilać napięciem sta-

łym lub zmiennym 7,5...15V, dołączonym do
punktów A, B, na przykład z zasilacza
wtyczkowego 9 lub 12V.

Pobór prądu nie przekroczy 200mA na-

wet w wersji z układami bipolarnymi. Model
z rezystorami 1,2k

Ω pobiera 188mA przy

14

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

Rys. 2 Schemat ideowy

15

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

zasilaniu 5V i włączeniu wszystkich styków
DP1...DP6. Z kostkami w wersji CMOS
(74HCxx, 74HCTxx) można śmiało zwięk-
szyć wartości rezystorów R1-R3, R5-R13,
R17-R28 nawet do 100k

Ω, co radykalnie

zmniejszy pobór prądu.

Wykorzystanie przyrządu

Obsługa przyrządu jest bardzo łatwa. Czas
impulsu w zakresie 1...1599 ustawia się prze-
łącznikami DIP-switch DP1...DP3 w kodzie
BCD, a przełącznikiem DP7 mnożnik w za-
kresie x0,1

µs ...x1s. Czas przerwy analogicz-

nie ustawia się przełącznikami DP4...DP6,
DP8. Na płytce dla ułatwienia umieszczono
stosowne napisy.

Uwaga! Tylko w przełącznikach DP1,

DP4 można ustawić liczbę większą niż 9
(0...15), ustawienie takiej liczby w przełączni-
kach DP2, PD3, DP5, DP6 nie uszkodzi ukła-
du, ale spowoduje błędne odmierzanie czasu.

W każdym z przełączników DP7, DP8 nie

należy jednocześnie zwierać więcej niż jed-
nego styku, ponieważ oznaczałoby to zwar-
cie ze sobą wyjść. Nie uszkodzi to wprawdzie
układów scalonych U9, U11-U13, ale unie-
możliwi poprawną pracę generatora.

Dla uzyskania dużej dokładności należy

w miarę możliwości wykorzystywać prze-
łączniki DP1, DP2, DP4, DP5. Jeśli przykła-
dowo trzeba ustawić czas impulsu równy
1ms, nie należy ustawiać liczby 1 na prze-
łączniku DP3 i mnożnika x1ms na przełącz-
niku DP7. Należy ustawić liczbę 1000, czyli
1000 na przełączniku DP1 i zer na przełącz-
nikach DP2, DP3 oraz mnożnik x1

µs na

DP7. Czas przerwy równy 2 sekundy należy
ustawić jako 200 na przełączniku DP4 i zer
na przełącznikach DP5, DP6 oraz mnożnika
x10ms na DP8.

Związane jest to ze sposobem pracy dziel-

ników przebiegu wzorcowego (U9, U11-
U13). Dla uproszczenia płytki nie przewi-
dziano zerowania tych dzielników przy każ-
dej zmianie stanu przerzutnika, wobec czego
dokładność odmierzania czasu wynosi ±1
impuls z tego dzielnika, co przy wykorzysta-
niu przełączników DP1, DP2 da dokładność
odmierzania czasu znacznie lepszą niż 1%.

Arkadiusz Bartold

Wykaz elementów

Rezystory

R1-R3, R5-R13,R17-R28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10MΩ
R14, R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .zwora

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/25V
C3-C8,C11,C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C9,C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30...33pF

Półprzewodniki

D1-D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
U1 . . . . . . . . . .74HC00 (74HCT, 74AC00, 74F00, 74S00)
U2-U7 . . . . . . . . . . . . . .74HC192 (74LS192, 74HCT192)
U8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74HC04 (74HCT04)
U9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74HC90 (74LS90, 74HCT90)
U10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805
U11-U13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4518

Inne

DP1-DP6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DipSwitch x 4
DP7,DP8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DipSwitch x 8
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator kwarcowy 10MHz
PPooddssttaawwkkii ppoodd uukkłłaaddyy ssccaalloonnee::
DIP16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 szt.
DIP14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 szt.
DIP8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 szt.

KKoom

mpplleett ppooddzzeessppoołłóóww zz ppłłyyttkkąą jjeesstt

ddoossttęęppnnyy ww ssiieeccii hhaannddlloowweejj AAVVTT

jjaakkoo kkiitt sszzkkoollnnyy AAVVTT-22665599..

Rys. 3 Schemat montażowy

16

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

U wielu z nas znajdują się stare, ale spraw-
ne, starsze modele popularnych napędów
CD-ROM, które można wykorzystać do bu-
dowy własnego odtwarzacza płyt CD.
Większość napędów już po zastosowaniu
zewnętrznego zasilacza gotowych jest do
użytku jako odtwarzacz CD. Mowa tu o na-
pędach, które na przedniej ściance mają do-
datkowy przycisk „start/następny utwór”.
Ale istnieją napędy, które mają tylko jeden
przycisk „Eject” i przez dołączenie jedynie
zewnętrznego zasilacza nie da się ich wyko-
rzystać. Rozwiązaniem tego problemu może
być dodatkowy sterownik, który poprzez
komunikację z napędem przez złącze IDE
może sterować potrzebnymi funkcjami do
prawidłowego odtwarzania płyt CD. Dzięki
zastosowaniu, dodatkowego sterownika
uzyskano bardzo wiele możliwości sterowa-

nia napędem zarówno z dwoma przyciska-
mi, jak i z jednym. Możliwe stało się wy-
świetlenie informacji o czasie trwania utwo-
ru, numerze odtwarzanej ścieżki itd. Prosto-
ta sterownika przyczyniła się do zmniejsze-
nia związanych z nim kosztów do mini-
mum, z których najdroższymi są mikrokon-
troler oraz wyświetlacz LCD 2*16 znaków.
Jako układ komunikujący się z napędem za-
stosowany został mikrokontroler AVR typu
AT90S8515, którego wielką zaletą jest moż-
liwość programowania w zamontowanym
już układzie docelowym. Wiele starszych
modeli napędów CD-ROM różniło się mię-
dzy sobą listą wykorzystywanych poleceń.
Aby sterownik pracował z większością na-
pędów, starałem się nie korzystać z poleceń
oznaczonych jako opcjonalne.

Przedstawiony sterownik realizuje nastę-

pujące funkcje odtwarzacza:

- Sterowanie odtwarzaczem możliwe jest na-
stępującymi przyciskami: poprzedni utwór,
start, pauza, stop, następny utwór, przewija-
nie do tyłu, przewijanie do przodu, czas oraz
tryb odtwarzania.
- Istnieje możliwość sterowania odtwarza-
czem za pośrednictwem pilota z kodem RC5.
- Zastosowanie alfanumerycznego wyświe-
tlacza LCD umożliwiło prezentację na nim
numeru odtwarzanej ścieżki, jej czasu trwa-
nia, trybu odtwarzania oraz informacji o sta-
nie odtwarzacza.
- Wyświetlany czas trwania utworu może być
pokazywany w czterech trybach: jako czas
od przodu trwania utworu, czas od tyłu trwa-
nia utworu oraz jako czas od przodu i czas od
tyłu trwania całej płyty CD.

OO

OO

dd

dd

tt

tt

w

w

w

w

aa

aa

rr

rr

zz

zz

aa

aa

cc

cc

zz

zz

CC

CC

DD

DD

++

++

++

Rys. 1 Schemat ideowy

2

2

6

6

6

6

0

0

- Odtwarzanie utworów możliwe jest
w trzech następujących trybach: odtwarzanie
jednorazowe całej płyty CD, odtwarzanie
w kółko płyty CD oraz odtwarzanie losowe
utworów CD.

Poniższy kontroler przyda się tym wszyst-

kim, którzy nie posiadają w domu odtwarza-
cza płyt CD, a chcą wykorzystać zakupiony
za niewielką sumę pieniędzy komputerowy
napęd CD-ROM. Kontroler powstał w na-
wiązaniu do zamieszczonego w EdW 9/2001
na stronie 30 artykułu „Co zrobić ze starym
napędem CD-ROM”, w którym zaprezento-
wany był wspomniany prosty sposób wyko-
rzystania napędów poprzez zastosowanie ze-
wnętrznego źródła zasilającego. Sygnał
z analogowego wyjścia napędu CD-ROM
jest dobrej jakości, ale jeżeli zależy nam na
niskich szumach wyjściowego sygnału, to
można wykorzystać cyfrowe wyjście, które-
go sygnał można zdekodować specjalnym
przetwornikiem np. przedstawionym w Elek-
tronice Praktycznej 2/2000 i 3/2000. Ponie-
waż temat sposobu komunikacji z napędem
CD-ROM jest rozległy, już na początku chcę
powiedzieć, że nie zostanie on dokładnie
omówiony. Zajęłoby to wiele miejsca, a prze-
cież artykuł ma dotyczyć głównego bohatera
- jakim jest kontroler sterujący pracą napędu
CD-ROM poprzez złącze IDE. Jeżeli będzie
duże zainteresowanie sposobem komunikacji
przez złącze IDE, to możliwe będzie przygo-
towanie osobnego artykułu przedstawiające-
go główne aspekty tejże komunikacji. Wów-
czas po dokładne dane będzie trzeba sięgnąć
do odpowiednich specyfikacji interfejsu IDE
lub jego odchyleń jak ATAPI, który używa
IDE jako fizycznego interfejsu, ale korzysta
z poleceń SCSI. ATAPI jest najczęściej uży-
wanym interfejsem czytników CD-ROM,
który pokrótce i w wielkim uproszczeniu
przedstawiam w dalszej części artykułu.

Jak to działa?

Schemat ideowy kontrolera znajduje się na
rysunku 1. Całość została zbudowana w bar-
dzo prosty sposób i z niewielką liczbą ukła-
dów scalonych. Do przesyłu danych między
mikrokontrolerem a napędem wykorzystano
dwa porty PA oraz PC. Dane z portu PA są
dodatkowo zatrzaskiwane w U3 wysokim
impulsem na wejściu C. Dane przesłane do
U3 służą do multipleksowania klawiatury
oraz do wyboru odpowiednich rejestrów na-
pędu CD-ROM. Zapisem oraz odczytem da-
nych z napędu sterują linie DIOW/ oraz
DIOR/. Wyjście INTRQ sygnalizuje zgłosze-
nie przerwania od napędu CD-ROM. Wyj-
ścia portu PB oprócz sterowania wyświetla-
czem odczytują stan klawiatury, która jest
multipleksowana, jak wspomniałem, poprzez
zatrzask U3. Linie portu PD0, PD1 oraz PD3
sterują przepływem danych przy komunika-
cji z napędem, natomiast linie PD6 oraz PD7
tworzą magistralę I

2

C, która będzie pomocna

przy rozszerzeniu kontrolera o np. dodatko-
wy cyfrowo sterowany przedwzmacniacz.
Odbiornik U7 odbiera nadawany z pilota kod
RC5, który po odfiltrowaniu nośnej podawa-
ny jest na wejście PD2. Układ U6 jest specja-
lizowanym układem, dbającym o prawidło-
wy przebieg zerowania napędu CD-ROM
oraz mikrokontrolera U1. Napęd CD-ROM
do swojej pracy potrzebuje dwóch stabilizo-
wanych napięć o wartościach +5V i +12V.
Zasilacz kontrolera i napędu CD-ROM został
zbudowany z TR1, B1, stabilizatorów i kon-
densatorów filtrujących otrzymane napięcia.

Program zapisany w U1 został napisany

w rewelacyjnym BASCOM AVR, przy czym
nie będę go tutaj przedstawiał ze względu na
wielkość, jaką on zajmuje (7,5kB). Program
jest trochę rozbudowany, a przedstawienie
tutaj którejś procedury zajęłoby sporo miej-
sca, gdyż wiele z nich jest powiązanych ze
sobą. Myślę, że przedstawianie dalej ogól-
nych informacji o sposobie komunikowania
się z napędem CD-ROM pozwoli na łatwiej-
sze samodzielne przeanalizowanie kodu
źródłowego programu. Za pomocą wspo-
mnianych linii CSx oraz DAx można wybrać
określone rejestry, jak np. rejestr statusu,
który przedstawia informacje o stanie napę-
du, rejestr danych służący do wprowadzania
i wysyłania danych, rejestr błędów, rejestr
cech czy rejestr wyboru dysku. Na przykład
zapis do określonego rejestru napędu będzie
polegał na odpowiednim ustawieniu linii CS
i DA, wpisaniu 16-bitowych danych do wy-
słania na linie danych D0 – D15, które zosta-
ną wysłane po ujemnym impulsie sygnału
DIOW/. Odczyt danych będzie podobny, bo
zmiana będzie dotyczyła jedynie sygnału na

wejściu sterującym DIOR/. Protokół trans-
portu ATAPI składa się z poleceń oraz pakie-
tów poleceń. Każde wysłanie pakietu musi
być poprzedzone wysłaniem polecenia
„ATAPI PACKET” o kodzie A0h. Wysłanie
polecenia ATAPI IDENTIFY DEVICE
(A1h) zwraca informacje o napędzie, jego
producencie, wersji oprogramowania firmo-
wego czy w jakiej długości mają być przesy-
łane pakiety poleceń, które mogą być długo-
ści 12 lub 16 bajtów. Polecenie to w opisywa-
nym układzie zostało wykorzystane do okre-
ślenia długości pakietu danych oraz do od-
czytu nazwy modelu CD-ROM. Przy wysy-
łaniu polecenia należy podać długość danych
do odbioru, wpisywanych do 16-bitowego
rejestru licznika bajtów. Dane o liczbie ście-
żek oraz miejsc początków ścieżek włożonej
płyty CD odczytywane są z tzw. tablicy za-
wartości TOC. Odczytane początki utworów
pobierane są w formacie MSF. Format MSF
polega na tym, że adres sektora podany jest
w minutach, sekundach oraz ramkach, mają-
cych długość 1/75 sekundy. Czas oraz numer
odtwarzanej ścieżki pobierany jest z podka-
nału danych (kod 42h), z którego można po-
brać czas relatywny odtwarzanej ścieżki oraz
absolutny odtwarzanej płyty CD. Na podsta-
wie tych danych można obliczyć różne for-
maty czasów przedstawiających czas odtwa-
rzanej ścieżki. Przy analizie programu bar-
dzo pomocna będzie specyfikacja interfejsu
ATAPI, w której dokładnie opisany jest ten
standard. Przyciski realizujące przewijanie
w tył i do przodu oraz następny utwór i po-
przedni zostały zrealizowane programowo.

17

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 i 3 Schematy montażowe

Zawarte w programie komunikaty w formie
rozkazów były używane przy testowaniu po-
prawności transmisji i działania niektórych
poleceń, dlatego też nie kasowałem ich, gdyż
mogą być pomocne przy zmianach oprogra-
mowania i jego późniejszym testowaniu.

Montaż i uruchomienie

Cały układ kontrolera należy zmontować na
dwóch płytkach drukowanych, z których
główna z mikrokontrolerem jest dwustronna.
Obie płytki przedstawione zostały na rysun-
ku 2 oraz rysunku 3. Montaż drugiej płytki
należy rozpocząć od wlutowania dwóch zwo-
rek, przechodząc dalej do elementów najwięk-
szych, przy czym odbiornik podczerwieni po-
winien być zamontowany na leżąco. Przy
montażu płytki sterownika należy zadbać
o poprawność montażu, gdyż późniejsze wy-
lutowanie elementów może być kłopotliwe
bez odpowiednich narzędzi, a nawet może do-
prowadzić do uszkodzenia płytki. Na płytce
kontrolera nie należy montować stabilizato-
rów, ponieważ zostaną one przykręcone do ra-
diatora, którym może być przykładowo obu-
dowa napędu CD-ROM, choć można zastoso-
wać osobny radiator o odpowiedniej wielko-
ści. Dla lepszego odprowadzania ciepła, stabi-
lizatory należy posmarować specjalną pastą
zwiększającą przewodność cieplną. Stabiliza-
tory trzeba połączyć z płytką przewodami
o odpowiedniej grubości, gdyż szczytowy po-
bór prądu może sięgać nawet 1,5A. W ukła-
dzie zastosowane zostały stabilizatory o więk-
szej wydajności prądowej niż zwykłe. Widać
to po dodatkowym oznaczeniu S w symbolu
stabilizatora. Do podłączenia napędu z kontro-
lerem będzie potrzebna 40-żyłowa taśma oraz
odpowiedni przewód zakończony wtyczką pa-
sującą do gniazda zasilającego napędu CD-
ROM. Ja takie gniazdo wziąłem ze starego ze-
psutego zasilacza komputerowego, ale myślę,
że jest możliwość zakupu takiego gniazda
w sklepie z częściami elektronicznymi. Aby
CD-ROM poprawnie komunikował się z kon-
trolerem, musi być ustawiony zworką na
„MASTER”. Bez takiego ustawienia CD-
ROM nie będzie pracował poprawnie. Po po-
prawnym zmontowaniu i podłączeniu całości,
kontroler powinien od razu poprawnie praco-
wać, zamieniając napęd CD-ROM w funkcjo-
nalny odtwarzacz płyt CD. Potencjometrem
P1 należy ustawić kontrast zastosowanego
wyświetlacza LCD 2*16 znaków. Jeżeli jest
on wyposażony w podświetlenie, można je
wykorzystać poprzez dolutowanie od tylniej
części wyświetlacza rezystora ograniczające-
go prąd diod, którego wartość w urządzeniu
modelowym wynosiła 100

Ω (od wartości tego

rezystora będzie zależała jasność podświetle-
nia). Dodatkowo należy zewrzeć odpowiednią
zworkę, różną dla różnych typów wyświetla-
czy. Samodzielnie należy sprawdzić mierni-
kiem, którą zworkę zewrzeć. Całość włącznie
z napędem CD-ROM można umieścić w obu-

dowie metalowej lub plastikowej z serii Z-xx.
Na rysunku we wkładce przedstawiony zo-
stał wygląd przykładowej płyty czołowej,
którą po przeniesieniu na papier samoprzylep-
ny należy nakleić na przód obudowy. Rysun-
kiem ściany przedniej obudowy można się po-
służyć do wyznaczenia otworów, które należy
wyciąć i wywiercić. Na przedniej płycie moż-
na umieścić wyłącznik zasilania, tak jak to
wykonano w egzemplarzu modelowym. Wy-
cięty otwór na odbiornik podczerwieni przed
przyklejeniem rysunku płyty czołowej można
zakryć np. kawałkiem naświetlonego filmu
lub odpowiednio wyciętym kawałkiem czer-
wonego plexi. Z umocowanie napędu CD-
ROM w obudowie raczej nie powinno być
problemu, gdyż posiada on wiele przeznaczo-
nych do tego otworów. Na tylnej ściance trze-
ba wyciąć otwór pod gniazdo bezpiecznikowe
oraz dwa na gniazda wyjścia sygnału, które
mogą być typu chinch. Należy je podłączyć do
gniazda audio z tyłu obudowy napędu, które
zazwyczaj służy do podłączenia karty dźwię-
kowej. Jak było wspomniane, można wyko-
rzystać wyjście cyfrowe, ale będzie się to wią-
zało z dodatkowym kosztem jakim jest prze-
twornik. Po wykonaniu całości i włączeniu na
wyświetlaczu powinna pojawić się nazwa
użytego napędu, oczywiście jeżeli producent
umieścił go w pamięci napędu. Jeżeli wystę-
puje komunikat „brak komunikacji”, to przy-
czyną może być złe ustawienie zworki napędu
CD-ROM, która jak wspominałem powinna
być ustawiana na „MASTER”. Jeżeli komuni-
kat nazwy napędu pojawił się, następnym po-
winien być napis „NO DISK”, jeżeli w napę-
dzie nie ma płyty CD. Po umieszczeniu płyty
w napędzie, przez chwilę pojawi się napis in-
formujący o liczbie ścieżek zawartych na CD
oraz całościowym czasie ich trwania. Po tych
komunikatach odtwarzacz jest gotowy do pra-
cy, którą można rozpocząć naciskając przy-
cisk „Play”. Ponieważ każdy napęd ma przy-
cisk „Eject”, nie było potrzebne umieszczać
takiego przycisku na płytce z przyciskami,
gdyż nie miałoby to większego przecież sen-
su. Po sprawdzeniu wszystkich przycisków
sterujących zostało do sprawdzenia jedynie
sterowanie pilotem z kodem RC5. Funkcje od-
twarzacza zostały przypisane jedynie do przy-
cisków pilota od 1 do 9, których znaczenie jest
następujące:
- przycisk 1: Play
- przycisk 2: Pause
- przycisk 3: Stop
- przycisk 4: Utwór poprzedni
- przycisk 5: Time (tryb pokazywania czasu
trwania płyty i ścieżki)
- przycisk 6: Utwór następny
- przycisk 7: Przewijanie do tyłu
- przycisk 8: Mode (tryb odtwarzania ścieżek)
- przycisk 9: Przewijanie do przodu

Działanie przycisku „Stop” jest podwójne,

gdyż np. przy odtwarzaniu ścieżki 12 i po
przyciśnięciu przycisku „Stop” zrealizuje on

swoją podstawową funkcję. Ale ponowne je-
go naciśnięcie spowoduje, że wybrana zosta-
nie automatycznie pierwsza ścieżka. Jest to
bardzo pomocne, gdyż przez podwójne naci-
śnięcie przycisku „Stop” można szybko po-
wrócić do początkowego utworu odtwarzanej
płyty CD. Należy pamiętać, że kontroler bę-
dzie poprawnie pracował z napędami, które są
sprawne, dlatego też przy zakupie starego na-
pędu CD-ROM warto się upewnić, czy jest on
sprawny i że powodem pozbycia się go nie
jest zużycie diody laserowej czy mechani-
zmów. Na samym początku artykułu wspo-
mniane było, że jest możliwość wykonania do
układu dodatkowego przedwzmacniacza, ale
ze względu na brak pamięci programu mikro-
kontrolera U1 dołączony przedwzmacniacz
będzie musiał mieć swój mikrokontroler,
który z kontrolerem CD-ROM może się ko-
munikować poprzez wyprowadzoną magistra-
lę I

2

C. Wyświetlacz LCD może być współ-

dzielony przez dwa układy przez odpowiednie
sterowanie dodatkowym multiplekserem czy
innym podobnym układem. Jeżeli będą proś-
by o taki przedwzmacniacz, to z chęcią go wy-
konam. Wydaje mi się że własnoręcznie wy-
konany niewielkim kosztem odtwarzacz płyt
CD przyczyni się do zadowolenia jego wyko-
nawców lub tych osób, dla których go wyko-
nano. A może postanowią dodatkowo zmody-
fikować lub rozszerzyć niektóre istniejące już
funkcje odtwarzacza CD.

Marcin Wiązania

18

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

RReezzyyssttoorryy
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
P1 . . . . . . . . . . . . . .Potencjometr montażowy leżący 1kΩ
Kondensatory
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27pF
C3,C5,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C4,C6,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/25V
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF
Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S8515
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Wyświetlacz LCD 2*16
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74HC573
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78S12
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78S05
U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DS1813
U7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TFMS5360
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Mostek 1,5A
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Kwarc 8MHz
Inne
S1 – S9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Przyciski typu mikrostyk
Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Złącze goldpin 2x20
GN1 . . . . . . . . . . . . .Gniazdo bezpiecznikowe przykręcane

do obudowy

GN2,GN3 . . .Gniazda typu chinch przykręcane do obudowy

Komplet ppodzespołów zz ppłytką

jest ddostępny ww sieci hhandlowej AAVT

jako kkit sszkolny AAVT-22660.

20

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Dla wielu osób płytka drukowana jest

charakterystycznym symbolem za-

równo piękna elektronicznego pro-

jektu, jak i przytłaczającego skompli-

kowania. Pod tajemniczo brzmiącym

rozszerzeniem plików - PCB - kryje

się bohaterka tego artykułu - płytka

obwodów drukowanych (ang. PCB:

Printed Circuit Board). Tak naprawdę

nie jest ją trudno wykonać w warun-

kach domowych, chyba że mamy na

myśli płytki wielowarstwowe, ale ty-

mi nie będę Cię straszył.

Zacznijmy od podstaw.

„Surowa” płytka płytka wykonana jest ze

sztywnego, izolującego materiału pokryta
miedzią z jednej lub dwóch stron (zgodnie
z obietnicą, nie będę Cię „torturował” płytka-
mi wielowarstwowymi). Przykładowe „suro-
we” płytki przedstawione są na fotografii 1.
Dawniej popularne były płytki wykonane na
bazie żywic fenylowych i papieru. Dziś z re-
guły wykorzystuje się płytki z żywic akrylo-
wych na bazie włókna szklanego, które po-
tocznie zwane są laminatem.

Proces wykonania płytki drukowanej pole-

ga na naniesieniu (za pomocą specjalnego pi-
saka, tuszu, lakieru i in.) ścieżek na laminat od
strony miedzi, a następnie na wytrawieniu jej
w specjalnym roztworze. Po wytrawieniu
miejsca, które były pokryte farbą lub tonerem,
pozostają nienaruszone. Pozostają więc ścież-
ki i punkty lutownicze, które zapewniają połą-
czenia elektryczne pomiędzy elementami za-
montowanymi na płytce. Ot, i cała filozofia.

Płytki wykonujemy na różne sposoby.

Główne metody nanoszenia ścieżek na lami-
nat w warunkach domowych to: ręczne malo-
wanie druku za pomocą specjalnych pisaków

lub farb, naświetlanie naniesionej na płytkę
emulsji światłoczułej, wycinanie i wydrapy-
wanie ścieżek, naklejanie specjalnych kształ-
tek samoprzylepnych, a także nanoszenie
druku za pomocą folii termo-transferowej
(np. TES200).

Każda metoda ma swoje zalety i wady,

które w dużym stopniu zależą od doświad-
czenia.

Przygotowania

Od czego zacząć?

Jest rzeczą oczywistą, że decydując się na
wykonanie płytki drukowanej, trzeba naj-
pierw mieć opracowany rysunek ścieżek na
kartce lub za pomocą programu komputero-
wego (Protel, Autotrax, TraxMaker, Eagle
i in.). Jednak jest to już „inna bajka” – odsy-
łam więc do Spotkań z Protelem (od marca
2002) oraz do kursu „EasyTrax - to napraw-
dę proste”, który pojawił się w EdW 1-11/96
(znajdziesz go także na płycie EdW CD/A).

Przyjmijmy, że rysunek ścieżek mamy już

gotowy. Znamy także wymiary płytki. Pora
więc przyciąć odpowiednio laminat.

Do cięcia laminatu używamy piłki do me-

talu, nożyc do blachy lub małej gilotyny. Ta
ostatnia jest najpraktyczniejsza i najwygo-
dniejsza, choć trzeba uważać na... paluszki.
Płytkę przycinamy zwykle trochę większą
niż obrys z wydruku.

Bardzo ważną rzeczą jest, aby przed na-

noszeniem ścieżek na laminat, odpowiednio
oczyścić powierzchnię miedzi. Czym można
ją odtłuścić? Używane są do tego: aceton,
zmywacz do paznokci, różne rozpuszczalniki,
gumki do usuwania tlenków i zanieczy-
szczeń, ale w zasadzie wystarczy zwykły pro-
szek do szorowania (CIF, AJAX). Można tak-
że oczyścić płytkę papierem ściernym (>100
), a następnie przemyć ją denaturatem.

Należy także dobrze umyć mydłem ręce,

aby nie zostawić na płytce tłustych odcisków
palców. Z doświadczenia wynika, że nieod-
tłuszczona lub pobrudzona płytka trawi się
o wiele gorzej i pojawiają się na niej błędy.

Nanoszenie szkicu na płytkę

Większość osób przykleja rysunek ścieżek
do płytki za pomocą taśmy samoprzylepnej
i punktuje, lub od razu wierci otwory, a po-
tem maluje ścieżki odręcznie na podstawie
rysunku mozaiki. Przy bardziej skompliko-
wanych projektach warto jednak zrobić na
miedzi lekki szkic ścieżek ołówkiem.

Inni stosują metodę z kalką. Na odtłu-

szczoną płytkę należy położyć kalkę maszy-
nową, na kalkę kartkę z rysunkiem ścieżek.
Spiąć, by nie było przesunięć i zaznaczyć do-
brze piszącym długopisem obrysy wszyst-
kich ścieżek. Widoczny ślad długopisu daje
pewność, że niczego się nie pominie. Mając
na płytce odbity przez kalkę obrys ścieżek,
można rozpocząć malowanie.

Inna metoda - ostrym punktakiem zazna-

czyć punkty wiercenia, następnie skalpelem
lub nożem do tapet zaznaczyć kontury ście-
żek. Zaletą tego rozwiązania jest to, że pod-
czas malowania farba lepiej trzyma się row-
ków (ścieżek).

Wiercenie

Więcej rzeczowych argumentów przema-

wia za wierceniem przed malowaniem.

Otwory najpierw należy napunktować,

a później wywiercić je od strony miedzi!
Znakomitą pomocą jest statyw do wiertarki,
ułatwiający pracę i zmniejszający ryzyko
złamania cienkiego wiertła, co się dość czę-
sto zdarza. Warto mieć kilka wierteł w za-
pasie.

Szczególnych starań trzeba dołożyć pod-

czas wiercenia otworów pod nietypowe ele-
menty lub pod układy scalone – jako szablo-
nu można użyć wzoru płytki uniwersalnej lub
wykonać odpowiednią matrycę. Nie ma nic
gorszego niż montować układ, którego nóżki
nie pasują do otworów.

Ręczne malowanie druku

Czym malować?

Na płytkę należy nanieść BARDZO DO-
KŁADNIE ścieżki piaskiem wodoodpornym
lub tuszem.

Na rynku jest obfitość różnego typu wo-

doodpornych flamastrów i mazaków, np. pi-
saki Paint Pen (olejne lub nitro), Dalo 33,
Dalo Marker i inne (fot. 2 i 3). Ich zaletą jest
to, że niemal bezpośrednio po rysowaniu
można wykonać trawienie (już po 2 minu-
tach). Wadą tych bardzo wygodnych pisaków
jest szybkie zasychanie ich końcówek. Po
wytrawieniu płytki, farbę można zmyć aceto-
nem lub rozpuszczalnikiem NITRO.

Wykonywanie płytek drukowanych

w warunkach domowych

Fot. 1

Fot. 2

Do malowania druku wykorzystuje się tak-

że różne mikstury, na przykład farbę Emolak,
wilbrę, kolorowe tusze kreślarskie (muszą być
o silnym kryciu i wodoodporne) czy też do-
wolny lakier spirytusowy. Lakier ten dobrze
się trzyma podłoża nawet przy bardzo cienkiej
warstwie i daje się potem łatwo zmywać.

Jako narzędzia do malowania można wy-

korzystać: grafion, pióro do tuszu, redisówkę,
stalówkę (lepiej rysuje, gdy jej końcówka zo-
stanie nieco spiłowana). Przy zastosowaniu
stalówek trzeba jednak stosować lakier, który
nie zasycha natychmiast. Odpowiednio przy-
cięty pędzelek pozwala na malowanie nawet
cienkich ścieżek lakierem do paznokci.

Warto jednak najpierw wywiercić otwory,

a dopiero potem malować mozaikę ścieżek.
Dzięki temu bardzo ładnie i łatwo można
namalować punkty lutownicze np. za pomo-
cą grubej igły krawieckiej. Trzeba zanurzyć
igłę w lakierze (farbie) i wkładać ją powoli
do otworu w płytce, aż do uzyskania odpo-
wiednio dużego punktu. Metoda ta pozwala
kontrolować wielkość punktu lutowniczego,
bez względu na to, ile lakieru jest na igle.

Dobrą metodą na wykonanie cienkich

ścieżek między nóżkami układu scalonego
jest zalanie farbą i wydrapanie przerw.

O jednym trzeba zawsze pamiętać - przed

rysowaniem ścieżek warstwa miedzi po-
winna być DOKŁADNIE oczyszczona!

Wycinanie i zdrapywanie

Po odtłuszczeniu płytki, do powierzchni mie-
dzi należy przykleić folię przylepną. Pisa-
kiem alkoholowym nanieść kształt ścieżek
i

punktów lutowni-

czych. Za pomocą meta-
lowej linijki i nożyka do
tapet wyciąć wzór ście-
żek w folii. Niepotrzeb-
ne fragmenty folii usu-
nąć i wytrawić płytkę
w roztworze chlorku ża-
lazowego lub w innym.

Przykład płytki,

która powstała w ten
sposób, przedstawiony
jest na fotografii 4.
Niestety metoda ta jest
dość pracochłonna i nie
nadaje się do bardziej
skomplikowanych pro-
jektów.

Niektórzy zamiast

folii używają okleiny do
mebli, z której wycinają
odpowiedniej długości
i szerokości paski i na-
klejają na płytkę.

Produkowane są także gotowe kalkomanie

(wyklejki), które pozwalają uzyskać profesjo-
nalny wygląd druku. Sposób to jednak praco-
chłonny i wymaga dużej staranności i czysto-
ści. Naklejki takie można kupić m.in. w ELFA.

Kolejną metodą, o której wspomnę tylko

jednym zdaniem, jest zdrapywanie zbędnej
warstwy miedzi – metoda zawodna przy bar-
dziej skomplikowanych płytkach.

Metoda fotochemiczna

Metoda fotochemiczna przynosi doskonałe re-
zultaty. Przykład druku wykonanego za jej po-
mocą można zobaczyć na fotografii 5.

Metodę tę stosuje znany ze Szkoły Kon-

struktorów (i nie tylko) Marcin Wiązania
z Buska Zdroju. Na moje pytanie – „Jak udaje
Ci się robić tak ładne płytki?”, odpowiedział:

Płytki wykonuję metodą fotochemiczną.

Najpierw drukuję projekt płytki na przezro-
czystej folii. Ponieważ mam drukarkę atra-
mentową, druk nie jest zbyt dobry, gdyż trochę
prześwituje. Gdyby druk był z drukarki lase-
rowej, moje płytki byłyby jeszcze ładniejsze.

Płytkę czyszczę specjalną gąbką ścierną,

po czym pokrywam ją emulsją „Positiv” i zo-
stawiam na cały dzień w ciemnym pudełku.
Nie opłaca się mechanicznie suszyć płytki
(np. suszarką), gdyż końcowe efekty są mar-
ne. Najlepiej jest zostawić płytkę na cały
dzień by emulsja całkowicie wyschła.

Jeżeli płytka jest gotowa, przykładam do

niej foliowy wydruk płytki. Całość przykry-
wam wyciętym kawałkiem pleksi.

Do naświetlania można wykorzystać kwar-

cówkę (zazwyczaj są one stosowane do lamp
miejskich) lub, jak ja to robię ostatnio, zaku-
pioną w „Conradzie” żarówkę. Naświetlam
3-4 minuty. Płytkę następnie wywołuję w roz-
tworze sody lub w specjalnym środku. Po wy-
wołaniu można pisakiem poprawić drobne
usterki ścieżek spowodowane kurzem lub nie-
równomiernym rozprowadzeniem emulsji.

Nigdy nie wycinam płytki na wymiar

przed pokryciem emulsją. Płytkę wycinam

zawsze większą, gdyż emulsja spływa do jej
krawędzi, tworząc grubą warstwę. Ciężko
jest to potem rozpuścić.

Po wytrawieniu w chlorku lub w innej

substancji, wycinam płytkę na wymiar, po
czym ją wiercę. Na koniec naklejam wydruk
warstwy elementów na papierze samoprzy-
lepnym. To tyle w wielkim skrócie. Metoda,
którą wykonuję płytki, jest bardzo szybka
i przynosi dobre rezultaty. Należy jednak pa-
miętać, że dużo zależy od jakości wydruku
ścieżek na folii.

Leszek Fatyga z Pińczowa także korzysta

z tej metody. Pomalowaną fotolakierem „Po-
sitiv20” (fot. 6) płytkę pozostawia na 24 go-
dziny w światłoszczelnym pudełku do wysch-
nięcia. Następnego dnia naświetla ją żarówką
MIX-F-160W przez 5 minut w odległości
20cm od płytki. Płytkę wywołuje w roztwo-
rze sody kaustycznej (20g na 0,5l wody)
przez 2-3 minuty, a wytrawia w środku tra-
wiącym B337. Efekt można zaobserwować
na fotografii 7.

Przy stosowaniu metody fotochemicznej

należy pamiętać, aby na folii przedstawiony
był druk lustrzany, czyli widok od strony
druku (jak we wkładce EdW), a nie od góry
płytki (strony elementów) i tak właśnie po-
winna być położona folia na warstwie miedzi
przed naświetlaniem.

Zbigniew Orłowski

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

21

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Fot. 3

Fot. 4

Fot. 5

Fot. 6

Fot. 7

22

Kurs Protela

Elektronika dla Wszystkich

S

S

p

p

o

o

t

t

k

k

a

a

n

n

i

i

a

a

z

z

P

P

r

r

o

o

t

t

e

e

l

l

e

e

m

m

9

9

9

9

S

S

E

E

Spotkanie 12

Na kolejnych spotkaniach projektujemy płytkę do przystawki uruchomieniowej i przy okazji znów się czegoś nauczymy. Omówimy
też sprawę wydruków. Komplet materiałów do opisanych ćwiczeń można znaleźć na naszej stronie internetowej w projekcie
Przystawka.ddb.

Ścieżki

szczególnej troski

Przed poprowadzeniem ścieżek możesz
upewnić się, czy skok kursora i siatka mają
wielkość 25mil, a potem czy elementy umie-
szczone są w oczkach siatki: T – I – G.

Zmień aktywną warstwę na BottomLayer

(np. prawym klawiszem +). Wykonaj polece-
nie P - T (Place, Interactive Routing) i klik-
nij na dolnym wyprowadzeniu rezystora R2.
Cienka „nitka” połączenia zamieni się w ela-
styczną „gumkę”. Zanim umieścisz na płytce
ścieżki, koniecznie naciśnij klawisz Tab
i w otwartym oknie zmień wartość Trace
Width z 40 na 70. Po zamknięciu okna popro-
wadź ścieżkę o szerokości 70mil u dołu płyt-
ki, łącząc R2, R1, R3, a potem w drugą stro-

nę R2 z punktem A. Nie zapomnij o klawiszu
spacji! Poprowadź też taką ścieżkę z drugie-
go wyprowadzenia C2 do podwójnego wy-
prowadzenia rezystora R4.

Następnie zacznij prowadzić ścieżkę

z „górnego” punktu „elektrolita” C3 do punk-
tu B. Naciskając klawisz Tab, zmień nie tylko
grubość ścieżki z 70 na 40, ale też średnicę
przelotki (Via Diameter) na 80 i średnicę
otworu na 32mil, jak pokazuje rysunek 69.

Być może pojawi się dodatkowe okno

z informacją, że podane wartości są poza do-
puszczalnym zakresem i że zostaną obcięte -
program nie przyjmie podanych war-
tości. Przyczyna jest wtedy oczywista
- masz źle ustawioną regułę dotyczą-
cą przelotek. Wykonaj polecenie D -
R (Design, Rules), nie musisz przy
tym wycofywać się z rysowania,
i w zakładce Routing ustaw regułę
Routing Via Style. Zmień ustawienia
na przykład według rysunku 70. Te-
raz po naciśnięciu klawisza Tab
wprowadzisz bez kłopotu parametry
według rysunku 69.

Zacznij rysować ścieżkę między

C3 a punktem B i „przeskocz” obszar,
gdzie za chwilę umieścisz szeroką
ścieżkę łączącą dren T1 z rezystorem
R4. Zaczniesz rysować w warstwie Bottom-
Layer i w trakcie rysowania zmień warstwę

na TopLayer (np. naciskając
prawy klawisz +). Program
automatycznie wstawi prze-
lotkę i poprowadzi dalej
ścieżkę w warstwie TopLay-
er. Po wstawieniu jednego
prostego odcinka powróć do
warstwy BottomLayer (np.
prawym klawiszem – ) i pro-
gram znów wstawi przelot-
kę.

Bez obaw! Nasza płytka

będzie jednostronna, a połą-

czenie w warstwie TopLayer to po prostu
zwora, którą wykonamy drutem.

Poprowadź jeszcze ścieżkę od drenu tran-

zystora T1. Zacznij ścieżką o szerokości 85
milsów (naciskając Tab), a po umieszczeniu
odcinka zwiększ szerokość ścieżki do 120mil
(klawisz Tab) i doprowadź taką ścieżkę do
wyprowadzenia R4. Połączenie między dru-
gim końcem R4 a punktem D wykonaj ścież-
ką o szerokości 150mil. Po takich operacjach
nasza płytka wygląda jak na rysunku 71 (ja
zmniejszyłem jeszcze szerokość „zwory”
z 40mil na 25mil).

Resztę roboty zlecimy automatowi.

Wcześniej jednak zacznij rysować jakąkol-
wiek ścieżkę i naciskając klawisz Tab, zmień
szerokość ścieżki na 40. Zrezygnuj z rysowa-
nia - to wystarczy, żeby reszta ścieżek miała
szerokość 40mil.

Automat w akcji

Wykonaj polecenie A - A (Auto Route, All),
upewnij się, że zaznaczone jest okienko Lock
All Pre-routes i kliknij przycisk Route All.

Ja byłem niezbyt zadowolony z pierwsze-

go rezultatu pracy autorutera. Usunąłem
ścieżki poleceniem T - U - A, wybierając No
w tabelce z pytaniem, czy usunąć też wcze-
śniej narysowane ścieżki. Ręcznie dorysowa-

Rys. 69

Rys. 70

Rys. 71

łem prosty odcinek ścieżki między środko-
wym wyprowadzeniem J1 a R6.

Kolejne próby automatu (A - A...) dawały

sensowne rezultaty, jednak automat z uporem
maniaka pomijał połączenie punktu 2 rezy-
stora R4 z punktem 1 przełącznika J1. Wyko-
nałem je ręcznie. Kolejne podejście dało
komplet połączeń. Dodałem jeszcze wypeł-
nienie w okolicach punktu B poleceniem P -
F (Place, Fill).

Po przełączeniu skoku na 5mil (Ctrl+G)

poustawiałem napisy w warstwie TopOver-
lay. Dodałem w tej warstwie linię i napis dla
oznaczenia zwory. Wyrzuciłem też wypełnie-
nia w warstwie KeepOutLayer - były one po-
trzebne wcześniej, by automat nie poprowa-
dził tam ścieżek.

Gotowa płytka pokazana jest na rysunku 72.

Sprawdzanie końcowe

Na koniec sprawdziłem płytkę: T - D,
zakładka Report z włączonymi regułami
według rysunku 73. Po kliknięciu przycisku
Run DRC na ekranie pojawił się raport. Pro-
gram zasygnalizował dwa błędy: złamanie
reguły Component Clearence Constraint
między elementami C, A oraz T1, B - patrz
rysunek 74. Wcześniej w regułach określili-
śmy, że minimalna odległość między ele-
mentami nie może być mniejsza niż 10mil.
Teraz Protel posłusznie zasygnalizował błąd,
choć tak naprawdę błędu nie ma, bo przecież
są to elementy połączone ze sobą i ich ze-
tknięcie, czy częściowe nałożenie, nic a nic
nie przeszkadza. Jeśli masz włączone wy-
świetlanie błędów (D - O, DRC Errors), pro-
gram podświetli te błędy na płytce.

Zwróć uwagę, że teraz program wyświetli

rezultaty przeprowadzonego właśnie spraw-
dzania. Wcześniej nie sygnalizował tych naru-

szeń reguł, bo miałeś wyłączone wyświetla-
nie niektórych błędów. Z omawianą regułą
wiąże się jeszcze inny problem. Jeśli po po-
leceniu T - D w zakładce On-line - zazna-
czysz te same okienka, co w zakładce Report
według rysunku 73, wtedy w pewnych wa-
runkach (ale nie zawsze) podczas pracy pro-
gram zasygnalizuje Ci jeszcze inne przykła-
dy złamania reguły Component Clearence
Constraint. Tych dodatkowych błędów
w rzeczywistości nie ma. Problem bierze się
stąd, że w odpowiedniej regule (D - R, za-
kładka Placement, reguła Component Clea-
rence Constraint) ustawiliśmy sposób sprawa-
dzania (Check Mode) Full Check. Full Check
oznacza, że do sprawdzania wykorzystywany
jest dokładny obrys elementu wyznaczony
przez wszystkie jego składniki. I wynik z ry-

sunku 74 to efekt takiego dokładnego
sprawdzania końcowego. Natomiast
przy sprawdzaniu bieżącym (On-line)
program nie potrafi wykorzystać spo-
sobu Full Check. Wykorzystuje upro-
szczony sposób (Quick Check), gdzie
do sprawdzania wykorzystuje się pro-
stokąty, obejmujące w całości po-
szczególne elementy. Na rysunku 75
masz odpowiedni rysunek. Właśnie ze
względu na taki „ramkowy” sposób
bieżącego sprawdzania, program mo-
że zasygnalizować nieistniejące błędy.

Co dalej?

Narysowanie schematu i zaprojektowanie
płytki drukowanej to nie koniec drogi prowa-

dzącej do stworzenia modelu. Aby powstał
model, trzeba płytkę fizycznie wykonać,
a potem zmontować na niej elementy.

Pakiet Protel 99 SE zawiera narzędzia,

pozwalające nie tylko wydrukować doku-
mentację, ale też wygenerować pliki służące
wprost do sterowania urządzeniami produk-
cyjnymi. Zawsze są to pliki dla automatów
wiertarskich, pliki do stworzenia klisz dla
poszczególnych warstw miedzi oraz wykazy
elementów. Nawet dużo prostsze programy
projektowe też wytwarzają te pliki. Protel
może dodatkowo wygenerować pliki z infor-
macją dla automatów montażowych, usta-
wiających elementy na płytkach (pick and
place) oraz pliki z informacjami o punktach
testowych (testpoints), które są wykorzysty-
wane do testowania zarówno samych płytek,
jak i zmontowanych modułów.

Hobbysta, wykonujący płytki w warun-

kach domowych, oczywiście nie korzysta

z takich możliwości pakietu. Wydrukuje
na drukarce schemat ideowy oraz kilka
wydruków płytki (ścieżki, punkty do
wiercenia, warstwę opisu jako naklejkę
na płytkę).

Wydrukowanie schematu ideowego

spod Protela nie stwarza żadnych pro-
blemów. Mając na ekranie schemat, wy-
starczy wykonać polecenie F – P, a le-
piej F – R (File, Setup Printer) i po usta-
wieniu parametrów kliknąć przycisk
Print. Podobnie łatwo można wygenero-
wać i wydrukować wykaz elementów
zawartych na schemacie (R – B).

Piotr Górecki

Ciąg dalszy

w następnym numerze EdW.

23

Kurs Protela

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 72

Rys. 73

Rys. 74

Rys. 75

24

Elektronika dla Wszystkich

Pomysł na zamieszczenie na łamach pisma
opisu wykonania filtrów pasmowych podsu-
nęło mi kilku krótkofalowców, którzy co
prawda dysponują sprzętem fabrycznym, ale
niestety uproszczonym, w którym brak jest
wejściowych filtrów pasmowych. W prakty-
ce okazuje się, że poprzez dołączenie do wej-
ścia takiego odbiornika dodatkowych filtrów
pasmowych, uzyskuje się lepsze parametry
dynamiczne.

Swoją drogą, redakcja często otrzymuje

także pytania, czy można zbudować odbior-
nik radiowy lub nadajnik radiowy bez cewek
albo dlaczego muszą być w nich obwody
i filtry LC?

Odpowiedzieć można: po to, aby urządze-

nie radiowe (odbiornik, nadajnik, transcei-
ver) mogło prawidłowo funkcjonować, musi
posiadać obwody rezonansowe (lub szeroko-
pasmowe), czyli cewki i kondensatory. Naj-
prościej mówiąc, obwód LC w odbiorniku
sprawia, że z dużej ilości fal elektromagne-
tycznych można wydzielić tę, którą chcemy
odbierać.

Duży wpływ na parametry obwodu LC

ma cewka. Podstawowym parametrem cew-
ki jest indukcyjność, a także „dobroć”. In-
dukcyjność cewki zależy od średnicy uzwo-
jenia, liczby zwojów, kształtu cewki (stosu-
nek średnicy do długości cewki), przenikal-
ności magnetycznej rdzenia oraz jego kształ-
tu. Z kolei „dobroć” jest współczynnikiem
określającym stosunek oporności biernej
cewki do oporności czynnej „Q”. Wartość
Q zależy od rodzaju i średnicy drutu nawo-
jowego, formy uzwojenia, kształtu cewki
oraz materiału, z jakiego jest wykonany kor-
pus cewki. Duży wpływ na parametry cewki
ma jej ekranowanie (umieszczenie cewki
w osłonie metalowej).

Do praktycznego wyliczania indukcyjno-

ści cewek jednowarstwowych (lub odwrotnie,
aby mając indukcyjność - dobrać parametry

mechaniczne cewki) można posłużyć się no-
mogramem zamieszczonym w EdW 2/03.

Zostały tam także podane praktyczne rady

odnoszące się do wyliczania obwodów fil-
trów dolno- i górnoprzepustowych.

Aby uzupełnić podane informacje, należy

także wspomnieć o filtrach pasmowoprzepu-
stowych, które w praktyce występują na wej-
ściu prawie każdego odbiornika czy transce-
ivera.

Dla zrozumienia działania takich filtrów

można przypomnieć sobie podstawowe wła-
ściwości i wzory dotyczące równoległego
obwodu rezonasowego.

Najprostszy filtr pasmowy (środkowo-

przepustowy) składa się z dwóch obwodów
równoległych, sprzężonych kondensatorem
(rysunek 1). Dobrze jest, jeżeli cewki w tym
układzie są ekranowane, a więc oddzielone
ekranami, a całość również umieszczona
w ekranie. Zasadniczym elementem, mają-
cym wpływ na charakterystykę przenoszenia
filtru, jest kondensator sprzęgający. Ma on
wpływ m.in. na wielkość sprzężenia. Często
wykorzystuje się tak zwane sprzężenie kry-
tyczne, czyli takie sprzężenie, przy którym
do obwodu wtórnego zostaje przeniesiona
maksymalna moc. Poprzez zmianę pojemno-
ści kondensatora sprzęgającego możemy
uzyskać wymagane charakterystyki przeno-
szenia filtru. Poprzez zmniejszanie pojemno-
ści uzyskujemy zawężenie pasma przenosze-
nia i większą stromość zboczy charakterysty-
ki, natomiast zwiększając pojemność - uzy-
skujemy szersze pasmo przenoszenia.
W praktyce nie można zmieniać tej pojemno-
ści w dowolnych granicach, ponieważ
w pewnym momencie pasmo przenoszenia
takiego filtru może wyglądać niezbyt cieka-
wie, w tym przypadku częstotliwością pracy
filtru będzie wartość, przy której obwody
wykazują rezonans prądów, a napięcie dla tej
częstotliwości ma największą wartość.

Aby zapewnić lepsze parametry filtrów

pasmowych, należy zwiększyć liczbę sprzę-
żonych obwodów LC. Z tego też względu na
schemacie pokazanym na rysunku 2 są za-
stosowane trójobwodowe filtry pasmowe.
Zapewniają one bardziej równomierne pa-
smo z większą stromością zboczy w stosun-
ku do filtrów dwuobwodowych.

Podanie gotowych wzorów na wyliczanie

takiego filtru jest bardzo trudne. Często mimo
precyzyjnych wyliczeń za pomocą progra-
mów komputerowych i tak trzeba zastosować
trymer, bo nie wszystko da się przewidzieć.

Na rysunku pokazano zespół filtrów na

wszystkie pasma amatorskie z zakresu fal
krótkich. Parametry obwodów LC zostały
dobrane w taki sposób, aby uzyskać dopaso-
wanie z obydwu stron do znormalizowanej
impedancji 50

Ω. Jest to bardzo korzystne,

bowiem filtry takie można włączyć bezpośre-
dnio w przewód koncentryczny, właśnie
50

Ω.

Podana konstrukcja filtrów na pasma

amatorskie KF może być z powodzeniem
wykorzystana we wszystkich transceiverach
KF, a więc w stopniach mieszaczy, wzmac-
niaczy w.cz. czy wspomnianych już obwo-
dach wejściowych.

W najprostszym wykonaniu jako cewki

mogą być stosowane gotowe fabryczne dła-
wiki, przypominające z wyglądu rezystory.

Lepiej jest jednak zadać sobie nieco trudu

i cewki nawinąć na ferrytowych rdzeniach
toroidalnych. Obwody takie posiadają lepsze
parametry, a dokładniej mówiąc, skupione
pole magnetyczne i dużą szerokopasmowość.

F

F

i

i

l

l

t

t

r

r

y

y

p

p

a

a

s

s

m

m

o

o

w

w

e

e

K

K

F

F

Rys. 1

Podstawy

Przy nawijaniu można wy-
korzystać posiadany drut
nawojowy, pamiętając, aby
podczas nawijania nie
uszkodzić izolacji przewo-
du o ostre krawędzie rdze-
nia.

W obwodach wyjścio-

wych nadajników (więk-
szej mocy) najlepiej spra-
wują się cewki powietrzne,
nawinięte na korpusach ce-
ramicznych, bowiem
w przypadku rezonansu
w obwodach tych występu-
ją wysokie napięcia (rdze-
nie toroidalne mogą się
zbyt mocno nagrzewać,
a wtedy tracą swe właści-
wości, a nawet się kruszą).

Do zmontowania filtrów

na wszystkie pasma KF
można użyć dziewięciu
identycznych płytek druko-
wanych pokazanych na ry-
sunku 3. Ze względu na
małą komplikację ścieżek
można je po prostu wyskro-
bać na płytce laminowanej.

Po zlutowaniu filtru po-

zostaje jeszcze jego zestro-
jenie. Najlepiej byłoby wy-
korzystać do tego wobula-
tor czy analizator widma,
ale nawet zestrojenie „na
słuch” poprzez ustawienie
trymerów na najsilniejszy
odbierany sygnał będzie
wystarczające. Oczywiście
należy trochę poekspery-
mentować w kilku punk-
tach zakresu.

Innym problemem,

który także należy rozwią-
zać we własnym zakresie,
jest wybranie sposobu
przełączania poszczegól-
nych filtrów. Najprost-
szym rozwiązaniem, a tak-
że najpewniejszym i chyba
najtańszym, jest zastoso-
wanie przełącznika wielo-
obrotowego (na wszystkie
pasma trzeba użyć 9-pozy-
cyjnego). Przełączniki ta-
kie można czasem odzy-
skać ze sprzętu demobi-
lowgo czy nabyć na gieł-
dach. Wygodniejszym roz-
wiązaniem jest użycie mi-
niaturowych przekaźni-
ków w.cz., ale maksymal-
nie trzeba wtedy aż 18
sztuk, co w wielu przypad-
kach sprawia, że koszty

25

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

Podstawy

takiego przełącznika kilkakrotnie przewyższają cenę
całego rozwiązania.

Innym sposobem przełączania jest wykorzystanie

diod polaryzowanych raz w kierunku przewodzenia (za-
łączony filtr), a drugi raz w kierunku zaporowym (wy-
łączony filtr). Wspomniany przełącznik diodowy, mimo
że nieco komplikuje układ, w pewnych przypadkach
może pogorszyć właściwości dynamiczne filtru, nie
mówiąc o wprowadzaniu niepożądanych szumów.
W każdym razie nie jest powszechnie polecany.

W zamieszczonej tabeli podano aktualnie obowiązu-

jący band plan pasma KF. Może on także być pomocny
przy strojeniu filtru w zależności od preferowanych wy-
magań operatora.

Andrzej Janeczek

26

Elektronika dla Wszystkich

ZAKRES

CZ˚STOTLIW O CI (kHz)

SZEROKO ˘

PASM A

TYP EM ISJI

Pasm o 160m :

1810

1838

200

cw

1838

1840

500

em i

sj

e cyfrowe z wyj

„tki

em packet, cw

1840

1842

2700

em i

sj

e cyfrowe z wyj

„tki

em packet, foni

a, cw

1842

2000

2700

foni

a, cw

Pasm o 80m :

3500 - 3510

200

‡

„czno ci

m i

Œdzykontynental

ne cw dx

3500 - 3560

200

cw, segm ent cw zal

ecany dl

a zawod w

3560 - 3580

500

cw

3580 - 3590

500

em i

sj

e cyfrowe, cw

3590 - 3600

500

em i

sj

e cyfrowe (zal

ecany packet), cw

3600 - 3620

2700

foni

a, em i

sj

e cyfrowe, cw

3600 - 3650

2700

foni

a, segm ent foni

czny zal

ecany dl

a zawod w, cw

3650 - 3775

2700

foni

a, cw

3700 - 3800

2700

foni

a, segm ent foni

czny zal

ecany dl

a zawod w, cw

3730 - 3740

2700

SSTV & FAX, foni

a, cw

3775 - 3800

2700

‡

„czno ci

m i

Œdzykontynental

ne foni

a dx

Pasm o 40m :

7000 - 7035

200

cw

7035 - 7040

500

em i

sj

e cyfrowe z wyj

„tki

em packet , SSTV & FAX, cw

7040 - 7045

2700

em i

sj

e cyfrowe z wyj

„tki

em packet , SSTV & FAX, foni

a, cw

7045 - 7100

2700

foni

a, cw

Pasm o 30m :

10100 - 10140

200

cw (*)

10140 - 10150

500

em i

sj

e cyfrowe z wyj

„tki

em packet, cw

Pasm o 20m :

14000 - 14070

200

Cw

14000 - 14060

200

cw, segm ent cw zal

ecany dl

a zawod w

14070 - 14089

200

em i

sj

e cyfrowe, cw

14089 - 14099

500

em i

sj

e cyfrowe (zal

ecany packet ni

e autom atyczny), cw

14099 - 14101

200

beacony (IBP)

14101 - 14112

2700

em i

sj

e cyfrowe (zal

ecany store-and-forward ), foni

a, cw

14112 - 14125

2700

foni

a, cw

14125 - 14300

2700

foni

a, segm ent foni

czny zal

ecany dl

a zawod w, cw

14230

2700

czŒstotl

i

wo wywo‡

awcza SSTV & FAX

14300 - 14350

2700

foni

a, cw

ZAKRES

CZ˚STOTLIW O CI (kHz)

SZEROKO ˘

PASM A

TYP EM ISJI

Pasm o 17m :

18068 - 18100

200

cw

18100 - 18109

500

em i

sj

e cyfrowe, cw

18109 - 18111

200

beacony (IBP)

18111 - 18168

2700

foni

a, cw

Pasm o 15m :

21000 - 21080

200

cw

21080 - 21100

500

em i

sj

e cyfrowe, cw

21100 - 21120

500

em i

sj

e cyfrowe (zal

ecany packet), cw

21120 - 21149

200

cw

21149 - 21151

200

beacony (IBP)

21151 - 21450

2700

foni

a, cw

21340

2700

czŒstotl

i

wo wywo‡

awcza SSTV & FAX

Pasm o 12m :

24890 - 24920

200

cw

24920 - 24929

500

em i

sj

e cyfrowe, cw

24929 - 24931

200

beacony (IBP)

24931 - 24990

2700

foni

a, cw

Pasm o 10m :

28000 - 28050

200

cw

28050 - 28120

500

em i

sj

e cyfrowe, cw

28120 - 28150

500

em i

sj

e cyfrowe (zal

ecany packet), cw

28150 - 28190

200

cw

28190 - 28199

200

beacony z regi

onal

nym podzi

a‡

em czasowym (IBP)

28199 - 28201

200

beacony z og l

no wi

atowym podzi

a‡

em czasowym (IBP

28201 - 28225

200

beacony z prac„ ci

„g‡

„ (IBP)

28225 - 29200

2700

foni

a, cw

28680

2700

czŒstotl

i

wo wywo‡

awcza SSTV & FAX

29200 - 29300

6000

em i

sj

e cyfrowe (packet NBFM ), foni

a, cw

29300 - 29510

6000

pasm o satel

i

tarne kosm os-Zi

em i

a

29510 - 29700

6000

foni

a, cw

BAND PLAN KF

Na wszystkich pasmach w segmentach fonicznych dozwolona jest praca
emisją A3A (AM)

Podstawy

28

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Inne czynniki

W obwodach, gdzie istotna jest kwestia har-
monicznych, na przykład w filtrach, koniecz-
nie trzeba brać pod uwagę, że rdzenie ferry-
towe z natury są elementami nieliniowymi.
Nieliniowość wynika choćby z charaktery-
styki magnesowania, która nie tylko jest
krzywa, ale też wykazuje histerezę. Aby
utrzymać zniekształcenia sygnału na zniko-
mym poziomie, trzeba pracować przy ma-
łych wartościach indukcji (poniżej 1mT).
Szczytową wartość indukcji można obliczyć
ze wzoru:
B = U x 10

9

/ (4,44fNAmin)

gdzie U to skuteczna wartość napięcia na
cewce, f - częstotliwość w hercach, N – licz-
ba zwojów, Amin – odczytany z katalogu mi-
nimalny przekrój rdzenia podany w milime-
trach kwadratowych.

Istnieje też wzór na obliczenie zawartości

trzeciej harmonicznej
E3/E1 = 0,6tan

δ

h

ale jest trudny do wykorzystania w praktyce
ze względu na skomplikowany sposób obli-
czania wartości tan

δ

h

(tan

δ

h

= µB

B

). W razie

wątpliwości, należy zmierzyć zniekształcenia.

W niektórych zastosowaniach trzeba

uwzględnić pojemność własną cewki, wyni-
kającą z pojemności między poszczególnymi
zwojami. Pojemność ta tworzy np. z induk-
cyjnością obwód rezonansowy. Generalnie
pojemność własna powinna być jak naj-
mniejsza. Dla jej zmniejszenia stosuje się np.
sekcjonowanie uzwojeń, do czego pomocne
są karkasy „z przegródkami”, które pokazano
na rysunku 10.

W zastosowaniach, gdzie cewka (dławik)

pracuje przy dużej częstotliwości i przenosi
znaczną moc, bardzo ważne jest, by nie prze-
kroczyć dopuszczalnej temperatury rdzenia.
Omawiane wcześniej straty w uzwojeniu
i w rdzeniu powodują wydzielanie się ciepła.
W takich cewkach dużej mocy stabilność in-

dukcyjności ma trzeciorzędne znaczenie, ale
należy pamiętać o tzw. punkcie Curie. Rysu-
nek 11 pokazuje zależność przenikalności
pewnego ferrytu od temperatury. Jak widać,
wzrost temperatury rdzenia powyżej 140

o

C

powoduje gwałtowny spadek przenikalności,
czyli po prostu materiał traci właściwości ma-
gnetyczne. Poszczególne źródła podają defini-
cje i sposoby określania tego parametru różnią-
ce się szczegółami, ale zasada jest jasna: jest to
tak zwany punkt Curie – ten punkt to tempe-
ratura, przy której materiał gwałtownie traci
właściwości magnetyczne.

W praktyce oznacza to, że próba obciąże-

nia rdzenia nadmierną mocą może się skoń-
czyć katastrofą: gdy temperatura wzrośnie

powyżej punktu Curie, gwałtownie spada in-
dukcyjność cewki, przez co w niekontrolo-
wany sposób rosną prądy i dochodzi do awa-
rii współpracujących obwodów.

Z drugiej strony utrata właściwości ma-

gnetycznych po przekroczeniu punktu Curie
jest wykorzystywana np. do stabilizacji tem-
peratury w lutownicach.

Obliczenia

W katalogach poszczególnych wiodących
firm podane są nieco inne przykłady i proce-
dury projektowe. Profesjonalny konstruktor
zazwyczaj ma dostęp do katalogów nie jed-
nej, tylko kilku firm. Może porównać i prze-
analizować przykłady oraz przeprowadzić
analogiczne obliczenia, a potem wykonać
i zbadać egzemplarze próbne. Hobbysta mu-
si się zadowolić niekompletnymi informacja-
mi katalogowymi i dostępnymi typami rdze-
ni. Nie znaczy to jednak, że nie jest w stanie
wykonać potrzebnej cewki.

Pierwszą sprawą jest odpowiedni materiał

rdzenia. Pomocą będą rysunki 1 i 2 oraz tabela
1. Wybór zwykle nie jest sprawą krytyczną,
chodzi tylko o to, żeby nie popełnić ewident-
nych błędów. Zawsze przy możliwości wybo-
ru bezpieczniej jest wykorzystać większy
rdzeń. Celem profesjonalnego konstruktora za-
wsze jest zaprojektowanie jak najmniejszej
cewki o założonych parametrach. Przy dużych
seriach koszty i wymiary urządzeń mają po-
ważne znaczenie. Hobbysta nie musi uzyskać
cewki jak najmniejszej - a zastosowanie więk-
szego rdzenia praktycznie zawsze jest korzyst-
ne. Często optymalne właściwości uzyskuje
się przy wartości AL rzędu 250...400. General-
nie, czym rdzeń ma większe rozmiary i masę,
tym lepsze parametry cewki można jednocze-
śnie uzyskać. Rdzeń o większych rozmiarach
zawsze daje też szerszy margines bezpie-
czeństwa przy nieoptymalnym materiale
rdzenia oraz średnicy drutu nawojowego.

Rys. 10

Rys. 11

część 3

R

R

d

d

z

z

e

e

n

n

i

i

e

e

f

f

e

e

r

r

r

r

y

y

t

t

o

o

w

w

e

e

w

w

p

p

r

r

a

a

k

k

t

t

y

y

c

c

e

e

Przy większym rdzeniu, jeśli zostanie
trochę miejsca na karkasie, nie będzie to
problemem, a nieco większa rezystancja
uzwojenia i tak będzie mniejsza niż
w przypadku małego rdzenia.

Jeśli trzeba stworzyć cewkę o danej

indukcyjności L, to znając AL posiada-
nego rdzenia, można łatwo obliczyć
potrzebną liczbę zwojów (N) ze
znanego wzoru:

N =

pamiętając, że indukcyjność trzeba podać
w nanohenrach (1uH=1000nH, 1mH =
1000000nH).

Mając liczbę zwojów, trzeba zmie-

rzyć posiadany karkas, konkretnie
przekrój przyszłego uzwojenia i okre-
ślić średnicę drutu. Na rysunku 12a pokaza-
ny jest przykładowy prosty karkas, na
którym będzie nawinięty drut. Początkujący
i niedoświadczeni elektronicy sądzą, że jeśli
na karkasie jest do dyspozycji K milimetrów
kwadratowych przekroju (a*b), a cewka ma
mieć N zwojów, to na jeden zwój przypada
dokładnie K/N milimetrów kwadratowych
i średnica drutu ma wynosić

mm

2

,

jak ilustrują to rysunki 12b i 12c. Takie ide-
alistyczne wyobrażenie jest błędne, dlatego
rysunki te są przekreślone.

W praktyce trzeba doliczyć grubość izola-

cji. Przykładowo drut DNE 0,2 to drut nawo-
jowy emaliowany o średnicy żyły miedzianej
0,2mm. Drut nawojowy zawsze ma pojedyn-
czą lub podwójną izolację (jedną lub dwie
warstwy lakieru lub oplotu), a w przypadku
nawijania ręcznego trzeba dodatkowo
uwzględnić nieprecyzyjne i niezbyt ścisłe
rozmieszczenie zwojów.

W najlepszym przypadku trzeba przyjąć,

że przekrój miedzi tak naprawdę zajmie tyl-
ko co najwyżej połowę przekroju karkasu.
Mówimy, że maksymalne możliwe do uzy-
skania w praktyce wypełnienie miedzią to
0,5 i oznaczamy f

Cu

=0,5. Przy ręcznym na-

wijaniu cienkim drutem współczynnik wy-
pełnienia miedzą może wynosić tylko 0,3.

W katalogach dobrych firm podane są ry-

sunki pozwalające określić maksymalną licz-
bę zwojów dla wszystkich produkowanych

rdzeni i ich karkasów. Rysunki 13 i 14
pokazują takie nomogramy dla rdzeni RM
i kubkowych, pochodzące z katalogów
koncernu Siemens. Rysunki te dotyczą na-
wijania maszynowego, więc przy nawija-
niu ręcznym trzeba liczyć się z gorszymi
wynikami. Przy nawijaniu ręcznym zwy-
kle nie udaje się ułożyć zwojów optymal-
nie, więc należy zastosować trochę cień-
szy drut, niż wynika z podanych rysun-
ków.

Dla ułatwienia, czerwonym kolorem

dodałem na rysunkach informacje o prze-
krojach niektórych karkasów (w milime-
trach kwadratowych), co dodatkowo
zwiększy użyteczność wykresów.

W tabeli 3 zawarte są dodatkowe in-

formacje: dla drutu o danej średnicy mie-
dzi w kolejnych kolumnach podane są:
spodziewana średnica zewnętrzna drutu
lakierowanego i w oplocie ze sztucznego
jedwabiu oraz rezystancja jednego metra
takiego drutu.

Rezystancję uzwojenia można obliczyć na

podstawie liczby zwojów, podanej w katalo-
gu średniej długości zwoju (dla konkretnego
karkasu), przekroju drutu i rezystywności
miedzi. Jest to metoda niezawodna, ale
żmudna. Warto nadmienić, że w katalogach
można znaleźć też współczynnik AR doty-
czący rezystancji, analogiczny jak AL doty-
czący indukcyjności. Współczynnik AR
określany jest dla konkretnego fabrycznego
karkasu, Mając wartość AR z katalogu i zna-

jąc obliczoną wcześniej liczbę zwojów cew-
ki N, można łatwo oszacować rezystancję
drutu ze wzoru: R = AR*N

2

o ile uzwojenie wypełni cały karkas. Podana
zależność jest może trudna do intuicyjnego
pojęcia i zaakceptowania, niemniej jest poży-
teczna i pozwala szybko oszacować przybli-
żoną rezystancję uzwojenia starannie nawi-
niętego na profesjonalnej nawijarce na karka-
sie określonej wielkości.

Piotr Górecki

29

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

średnica

miedzi

średnica zewnętrzna drutu

z izolacją

rezystancja

jednego

metra drutu

lakier

jedwab

mm

mm

mm

W

0,04

0,5-0,54

0,85-0,12

13,7

0,05

0,062-0,068 0,097-0,132 8,8

0,063

0,078-0,085 0,113-0,148 5,5

0,08

0,098-0,105 0,133-0,168 3,4

0,1

0,12-0,13

0,156-0,019 2,2

0,15

0,177-0,187 0,21-0,25

1

0,2

0,23-0,245

0,265-0,3

0,55

0,3

0,335-0,355 0,375-0,41

0,24

0,4

0,44-0,46

0,48-0,5

0,14

0,5

0,55-0,57

0,59-0,62

0,088

0,7

0,76-0,79

0,8-0,85

0,045

1,0

1,015-1,04

1,15-1,17

0,022

Rys. 12

Tabela 3

Rys. 13

Rys. 14

K
N

L

AL

30

Elektronika dla Wszystkich

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.

Model i schematy montażowe nie są wymagane, ale przysłanie działającego modelu

lub jego fotografii zwiększa szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane

jest podanie swego wieku.

Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnych

kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie

45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).

SS

SS

zz

zz

kk

kk

oo

oo

łł

łł

aa

aa

KK

KK

oo

oo

nn

nn

ss

ss

tt

tt

rr

rr

uu

uu

kk

kk

tt

tt

oo

oo

rr

rr

óó

óó

w

w

w

w

Na zadanie 85 złożyły się propozycje kilku
Kolegów. Radosław Szycko z Goleniowa
proponuje jako temat zadania Termometr sta-
cjonarny lub przenośny. Marek Opalczew-
ski z Mochowa podobnie proponuje Termo-
metr z sygnalizacją akustyczną.

Piotr Kosmecki z Poznania proponuje,

żeby zaprojektować urządzenie do pomiaru
temperatury podgrzewanych potraw (cieczy).
Chodzi o informowanie (głośne) faktu osią-
gnięcia przez daną ciecz pożądanej tempera-
tury. W szczególności dotyczy to podgrzewa-
nego mleka. (...) Według mnie przyrząd wi-
nien być zasilany z baterii, być poręczny i jak
najbardziej higieniczny (sama końcówka po-
miarowa powinna być łatwo zmywalna i do-
puszczona do kontaktu z jedzeniem).

Generalnie chodzi o zaprojektowanie ter-

mometru. Najpierw oficjalny temat zadania:

Zaprojektować termometr: klasycz-
ny, nietypowy lub specjalistyczny,
albo praktyczny układ czujnika tem-
peratury.

A teraz garść wskazówek. Dobrym roz-

wiązaniem zadania będzie zaprojektowanie
typowego domowego termometru. Może to
być przyrząd cyfrowy z kostką ICL7107 lub
ICL7106 albo analogowy z powracającym
do łask miernikiem wskazówkowym, albo
też pseudoanalogowy z linijką LED-ów.

Oczywiście można też wykorzystać mikro-
procesor.

Ale jeszcze lepszym rozwiązaniem będzie

zaprojektowanie czegoś niezwykłego. Prze-
cież zwykły cyfrowy termometr z wyświetla-
czem LCD można dziś kupić dosłownie za
kilkanaście złotych. Oczywiście własnoręczne
wykonanie termometru to powód do satysfak-
cji, a nawet dumy, ale jeśli już coś robić,
niech będzie to urządzenie niedostępne dla
zwykłych śmiertelników. Przykładowo ter-
mometr może mieć jakiś wyjątkowy wska-
źnik albo wyjątkowo oryginalną obudowę.
Jeśli termometr miałby pracować w domu,
warto mierzyć temperaturę w dwóch punk-
tach: w mieszkaniu i za oknem.

Termometr domowy to żelazny punkt re-

pertuaru każdego elektronika, niemniej w na-
szej Szkole Konstruktorów warto zastanowić
się nad rozmaitymi nietypowymi termome-
trami. Jak proponuje Piotr Kosmecki, warto
pomyśleć nad termometrem kontrolującym
temperaturę mleka czy innych płynów lub
potraw. W takim przypadku kluczowymi
problemami będzie zarówno sterylność czuj-
nika, mającego bezpośredni kontakt z żyw-
nością, jak i odporność przewodów i układu
na wysokie temperatury. Chodzi o to, że jeśli
czujnik umieszczony w garnku na kuchence
gazowej będzie dołączony przewodami,
przewody muszą być odporne na gorące po-
wietrze unoszące się przy ściankach garnka.
Takie przewody istnieją i są łatwo dostępne.
W każdym razie trzeba uwzględnić odpor-
ność na lokalnie występujące wysokie tem-

peratury oraz zastosować odpowiedni czuj-
nik, który można łatwo umyć.

Spróbujcie swoich sił i zaprojektujcie te-

go typu urządzenie. Nie musi ono mieć
wskaźnika – wystarczy układ czujnika z aku-
styczną sygnalizacją przekroczenia ustawio-
nej temperatury. W takim przypadku układ
byłby dość prosty, powinien być zasilany
z małych baterii (np. 2 litowe), więc może
mógłby być umieszczony na wierzchu garn-
ka: na pokrywce lub mógłby to być „pająk”
z trzema czy czterema długimi nogami, kła-
dziony wprost na wierzchu garnka. Taki sy-
gnalizator podgrzewania mleka miałby rację
bytu, tylko trzeba układ zabezpieczyć przed
wilgocią (parą wodną).

Gorąco zachęcam, żebyście zastanowili się

też nad zupełnie innymi rozwiązaniami – gdzie
potrzebne są jakiekolwiek czujniki czy mierni-
ki temperatury? Zastanówcie się najpierw nad
potrzebami, gdzie przydałyby się tego rodzaju
urządzenia, a potem zaproponujcie rozwiąza-
nie. W każdym razie zachęcam do zaprojekto-
wania czegoś niecodziennego: niezwykłego
termometru lub czujnika temperatury.

Jak zawsze zachęcam do wszelkich eks-

perymentów. Bardzo proszę też o sprawozda-
nia z nieudanych prób. Za opisy takich zupeł-
nie nieudanych prób też można otrzymać na-
grody i punkty. Jak zwykle, dobre idee i po-
mysły teoretyczne też zostaną nagrodzone.

Serdecznie więc zachęcam do udziału

i w tym zadaniu. Czekam też na propozycje
kolejnych tematów. Pomysłodawcy wykorzy-
stanych zadań otrzymują nagrody rzeczowe.

Zadanie nr 85

Temat zadania 81 brzmiał: Zaprojektuj urzą-
dzenie(-a) elektroniczne, przydatne w garażu.

Tomaszowi Fertakowi z Warszawy, który

jest pomysłodawcą zadania, zaproponowali-
ście przede wszystkim zautomatyzowanie
oświetlenia garażu. Chyba nie macie też zau-
fania do zdolności manewrowych Tomka, bo

znaczna liczba propozycji dotyczyła pomocy
przy parkowaniu. Z tego, co się zorientowa-
łem, Tomasz posiada prawo jazdy od wielu
lat, ale kupuje (już kupił?) nowy samochód,
więc może rzeczywiście przydałby się mu

Rozwiązanie zadania nr 81

31

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

dobry system naprowadzania, żeby precyzyj-
nie ustawić samochód w wąskim i krótkim
garażu. Taki system zapewne byłby też dla
kandydatów na kierowców pomocą lub tylko
testerem precyzji ćwiczeń na placu manew-
rowym.

Zaproponowaliście także rozmaite syste-

my alarmowe i sygnalizacyjne. Nadesłaliście
na przykład kilka prostych schematów bloko-
wych z propozycjami wykorzystania modu-
łów radiowych. Były też propozycje połącze-
nia przewodowego, zwłaszcza jeśli w garażu
jest warsztat – wtedy sygnalizacja z domu do
garażu i odwrotnie ma sens. Marcin Szy-
mański z Reczna chce wykorzystać opisy-
wany kiedyś w EdW podsłuch przewodowy,
żeby sprawdzić, czy w garażu coś się nie
dzieje? Natomiast Mateusz Więcek z Kato-
wic chciałby do tego celu wykorzystać małą
kamerę telewizyjną. Sebastian Sztobryn
z Miąsego proponuje zrealizować między do-
mem a garażem prosty domowy telefon: dwa
aparaty połączone równolegle: rezystor i za-
silacz z rezystorem na wyjściu. Tomasz
Knefel ze Skorocic przysłał schemat proste-
go regulatora napięcia na triaku do regulacji
oświetlenia lub prądu ładowania prostowni-
ka.

Bardzo obszerny list z propozycjami

przysłał Tomasz Gałkowski z Piaseczna.
Przedstawił wiele pomysłów i jeden schemat,
którego przydatność, jak twierdzi, sprawdził
w praktyce. Schemat i opis można znaleźć na
naszej stronie internetowej jako Galkow-
ski.gif. Tomek zaproponował między innymi
wykrywanie przeszkody umieszczonej przed
otwierającymi się wahadłowymi drzwiami
garażu, których dolna krawędź jednocześnie
podnosi się do góry i wychyla do przodu, np.
demolując lakier krążownika naszej teścio-
wej (...). Ciekawą propozycją jest garażowy
czujnik spalin lub/i czujnik ulatniania się ga-
zu w przypdku, gdy samochód przerobiony
został na paliwo gazowe. Gdy chodzi o stro-
my zjazd do garażu w piwnicy, pożyteczny
mógłby być czujnik oblodzenia wjazdu –
czujnik temperatury, ewentualnie współpra-
cujący z grzałką rozmrażającą. Ze względu
na ryzyko porażenia raczej nie powinny to
być grzałki sieciowe 230V, tylko ewentualnie
24V. Tomek proponuje nie tyle rozmrażanie
całego podjazdu, co raczej jedną długą grzał-
kę wzdłuż progu garażu, żeby automatycznie
otwierane drzwi nie przymarzły do progu.

Bardzo spodobał mi się pomysł gadżetu

garażowego – wiele drzwi garażowych stero-
wanych jest automatycznie. Siłownik podno-
si drzwi do góry. Tomek proponuje umie-
szczenie na dolnej krawędzi takich drzwi
rządka kilkunastu, kilkudziesięciu (dla fana-
tyków – kilkuset) LED-ów świecących ciągle
lub migających, włączanych na czas otwiera-
nia i zamykania drzwi. To byłby rzeczywi-
ście efektowny bajer – myślę, że znajdą się
osoby, które wykorzystają ten pomysł.

Tomasz zaproponował też układy kontro-

li parkowania i położenia samochodu w gara-
żu. Rzeczywiście, zabezpieczenie przed
próbą wyjechania z garażu samochodem
z otwartymi tylnymi prawymi drzwiami ma
sens. Wprawdzie kierowca powinien spoj-
rzeć w lusterka, ale...

Nie tylko Tomek twierdzi, że jego znajo-

my wyjechał z garażu z trojgiem zamkniętych
drzwi, bo ktoś z domowników, wyjmując coś
z samochodu, nie zamknął tylnych drzwi.

Choć Tomek nie nadesłał żadnego mode-

lu ani fotografii, za swe propozycje otrzymu-
je 5 punktów i nagrodę.

Spośród pozostałych prac teoretycznych

chciałbym najpierw wymienić Kolegów,
którzy proponują automatyzację światła
w garażu. Tomasz Jadasch z Kęt proponuje
automatyczny sterownik, włączający lampę
po przecięciu wiązki promieniowania pod-
czerwonego (Jadasch.gif). Piotr Podczarski
z Redecza Wlk. przysłał schemat sterownika,
uruchamianego światłami samochodu (Pod-
czarski.gif).

Mariusz Chilmon z Augustowa przysłał

schemat sterownika, pokazany na rysunku 1,
w którym oświetlenie fotorezystora R8 świa-
tłami samochodu lub otwarcie drzwi powodu-
je zaświecenie światła i zgaszenie go
z opóźnieniem wyznaczonym przez układ U2
(CMOS 4541). Jarosław Tarnawa z Godzi-
szki nadesłał dwa schematy. Rysunek 2 poka-
zuje propozycję układu sterowania światłem.
Fototranzystor FT1 jest tylko czujnikiem
oświetlenia zewnętrznego – blokuje działanie
w ciągu dnia. Gdy jest ciemno i gdy FT2 zo-

stanie oświetlony światłami samochodu, zo-
stanie włączone światło. Fotorezystor FT3 ma
być umieszczony w pobliżu żarówki, by po
jej zaświeceniu rozpocząć odmierzanie czasu.
Czas świecenia zależy od wartości R5, C1,
ale też od szerokości okna histerezy bramki
U1C. Nie można go przedłużyć, co nie jest
zaletą – układ czasowy powinien raczej za-
czynać odliczanie czasu po wyłączeniu świa-
teł samochodu. Niemniej warto przeanalizo-
wać działanie takiego niecodziennego układu.

Kilka osób zaproponowało wykonanie sy-

stemu naprowadzania ułatwiającego wjazd
do ciasnego garażu. Dwa pokrewne pomysły
przysłali Piotr Bechcicki z Sochaczewa
i Krzysztof Żmuda z Chrzanowa. Obaj chcą
zrealizować system pomocy w parkowaniu
z wykorzystaniem dwóch torów laserowych.
Rysunek 3 pokazuje ideę: na ramie drzwi ga-
rażowych, z obu stron na wysokości około
50...70cm, umieszczone są dwa wskaźniki la-
serowe. Na przeciwległej ścianie umieszczo-
ne są dwa odbiorniki, na tej samej wysoko-
ści, tylko w mniejszym odstępie. Przy prawi-
dłowym parkowaniu samochód nie przetnie
żadnej z wiązek światła. Gdy samochód
zbytnio skręci, przetnie jedną z wiązek, co
spowoduje zaświecenie jednej z dwóch strza-
łek, pokazujących konieczność skorygowa-
nia toru jazdy.

W razie potrze-

by nadajniki lase-
rowe mogą być
umieszczone nie na
ramie drzwi, tylko
na elastycznych

Rys. 4

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

32

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

wspornikach, co jeszcze bardziej zwiększy
wymaganą precyzję parkowania.

Choć propozycje Piotra i Krzysztofa

znacznie się różnią, gratuluję obydwóm po-
mysłu i przydzielam po trzy punkty. A ewen-
tualni chętni powinni zastosować modulację
promieniowania lasera przebiegiem prosto-
kątnym, co radykalnie zwiększy niezawod-
ność i odporność na zakłócenia.

Interesujący pomysł przedstawił 14-letni

Piotr Diaków z Krakowa, biorący udział

w Szkole dopiero drugi raz. Zaproponował
oryginalny czujnik wskazujący odległość od
ściany. Idea pokazana jest w uproszczeniu na
rysunku 4, a schemat na rysunku 5. Układ
pracuje tylko wtedy, gdy światła samochodu
są włączone i oświetlają fototranzystor FT1.
Wtedy generator na bramce A pracuje z czę-
stotliwością zależną od ustawienia potencjo-
metru P1. A położenie potencjometru zależy
od stanu linki sterującej. Wjeżdżający samo-
chód naciska na linkę, powoduje obrót poten-

cjometru i zwięk-
szanie częstotli-
wości generatora.

Za ten pomysł

Piotr otrzymuje
pięć punktów
i upominek.

Rozwiązania praktyczne

Na fotografii 1 pokazany jest wyłącznik cza-
sowy z kontaktronem, wykonany przez Ja-
kuba Świegota ze Środy Wlkp. Fotografia 2
przedstawia włącznik świetlny wykonany
przez 13-letniego Radosława Krawczyka
z Rudy Śląskiej. Przekaźnik wykonawczy zo-
staje włączony po oświetleniu fotorezystora
silnym światłem lamp samochodowych. Świa-
tło trzeba wyłączyć ręcznie, naciskając przy-
cisk. Drugi przekaźnik został wprowadzony

Rys. 5

Rys. 6

Fot. 3 Układ Dawida Lichosyta

Fot. 4 Model Jarosława Chudoby

Rys. 7

Fot. 1 Model Jakuba Świegota

Fot. 2 Włącznik Radosława Krawczyka

33

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

tylko dlatego, żeby jego bierne styki rozłą-
czyły obwód głównego przekaźnika po naci-
śnięciu przycisku.

Prosty, a interesujący układ wykonał Da-

wid Lichosyt z Gorenic. Model zmontowany
na kawałku płytki uniwersalnej pokazany jest
na fotografii 3, a schemat na rysunku 6a.
Światło można włączyć dowolnym pilotem
z nośną 36kHz, a na rysunku 6b pokazany
jest schemat prostego nadajnika do zbudowa-
nia we własnym zakresie.

Fotografia 4 pokazuje model Jarosława

Chudoby z Gorzowa Wlkp. Jest to połącze-
nie toru podczerwieni aktywnej z układem
czasowym. Schemat ideowy nadajnika
i odbiornika pokazany jest na rysunku 7.
Przecięcie wiązki światła przez wjeżdżający
samochód włączy światło. Przełącznikiem
P1 można światło włączyć na stałe.

Opóźniacz wyłączenia światła wykonał

też Michał Koziak z Sosnowca. Starannie wy-
konany układ pokazany jest na fotografii 5.
Michał wykonał także prosty interkom we-
dług rysunku 8. Zasilanie może być bateryj-
ne, a w czasie rozmowy zasilany powinien
być tylko jeden z układów. Dwie stacje inter-
komu pokazane są na fotografii 6.

13-letni Adrian Wojtaszewski z Łodzi

wykonał świetlny czujnik zbliżenia. Jest to
właściwie miernik oświetlenia i jego działa-
nie w przypadku reflektorów samochodo-
wych może nie być prawidłowe, i to z kilku
powodów. Niemniej młodziutkiego Autora
należy pochwalić za pomysł i jego realizację.
Niezbyt dobrej jakości fotografia 7, wyko-
nana przez Autora, przedstawia model.

Dwóch Kolegów wykonało modele ukła-

dów pomocnych podczas wjeżdżania do ga-
rażu. Dariusz Drelicharz z Przemyśla wy-
konał sygnalizator pokazany na fotografii 8.
Zasadę działania i schemat ideowy pokazują
rysunki 9 i 10. Autor założył, że w zamknię-
tym garazu jest ciemno. Otwarcie drzwi,
ewentualnie „mrugnięcie” światłami spowo-
duje reakcję fotorezystora R2 i uruchomie-
nie układu czasowego U2. Zostanie włączo-
ny moduł laserowy. Odbiornikiem światła
lasera jest fotodioda D2. Po przerwaniu ba-
riery zgaśnie dioda zielona i zaświeci się
czerwona. Niezawodny jak zwykle Marcin
Wiązania z Buska Zdroju przysłał dwa
modele: Fotografia 9 pokazuje garażowy

Fot. 9 Sygnalizator Marcina Wiązani

Fot. 10 Włącznik Marcina Wiązani

Fot. 5 Opóźniacz Michała Koziaka

Fot. 6 Interkom Michała Koziaka

Fot. 7 Prototyp

Adriana Wojtaszewskiego

Fot. 8 Układ Dariusza Drelicharza

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 10

34

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

sygnalizator parkowania, a fotografia 10 –
garażowy włącznik światła. Schemat nadaj-
nika i odbiornika toru podczerwieni pokaza-
ne są na rysunku 11. Przerwanie wiązki
światła spowoduje włączenie na około
5s lampki L1 brzęczyka. Schemat włącznika
światła pokazany jest na rysunku 12. Mar-
cin dodał dwie bramki U1B, U1C, żeby
światło było zaświecane tylko po zmianie
(wzroście) oświetlenia. Jak sam stwierdził,
ma to i zalety, i wady, bo codziennie o świ-
cie światło będzie włączane na te kilka mi-
nut. Można układ uprościć i jednocześnie
obniżyć czułość, żeby czujnik reagował wy-
łącznie na silne światła samochodu, a nie na
światło otoczenia.

Fotografia 11 pokazuje model nadesłany

przez Michała Stacha z Kamionki Małej.
Jest to model prostej, impulsowej ładowarki
akumulatorów. Kieruję układ do Pracowni
i prawdopodobnie zostanie on zaprezentowa-
ny w Forum Czytelników jako przykład
i źródło inspiracji.

Podsumowanie

Przede wszystkim chciałbym pogratulować
młodym, a zwłaszcza najmłodszym uczestni-
kom naszej Szkoły. Widzę duży postęp w pra-
cach Kolegów, zarówno jeśli chodzi o zwięzły,
staranny i przejrzysty opis, jak i o estetykę
i staranność wykonania ewentualnych modeli.
To naprawdę ważna kwestia, ważna także
w Waszym życiu i przyszłej pracy zawodowej.
Zachęcam więc do dalszych wysiłków w po-
lepszaniu staranności, estetyki prac i modeli.

Odnośnie zadania 81, stwierdzam, że

ogólnie jestem zadowolony z prac, zwłaszcza
młodych uczestników. Jednocześnie stwier-
dzam, że zabrakło mi propozycji gadżetów.
Tylko kilku uczestników wspomniało, że
można wykonać różne gadżety, które mogłyby

przyprawić sąsiada o obsesyjne zadawanie
pytań w stylu: a co to, a jak, a gdzie, a za ile...

Zgadzam się z opinią jasno wyrażoną

przez Dariusza Drelicharza, że w przypadku
wielu układów, które są dostępne na rynku,
nie warto wyważać otwartych drzwi i wyko-
nywać dużo gorszych „samoróbek”, które nie
są testowane w trudnych warunkach pracy.
Warto skoncentrować się na układach,
których nie można kupić.

Wiem, że po każdym rozwiązaniu zadania

Szkoły część uczestników jeszcze raz powra-
ca do tematu i projektuje kolejne konstruk-
cje. Warto skoncentrować się właśnie na
urządzeniach nietypowych, niedostępnych
w handlu.

Serdecznie gratuluję udziału w zadaniu

81. Nagrody otrzymują: Tomasz Gałkowski,
Marcin Wiązania, Dariusz Drelicharz
i Michał Stach. Upominki otrzymują: Piotr
Diaków, Dawid Lichosyt, Jarosław Chudo-
ba i Michał Koziak. Aktualna punktacja za-
warta jest w tabeli. Dodatkowo dwa punkty
dopisuję Piotrowi Jaworowskiemu z Augu-
stowa, którego rozwiązanie zadania 80 dotar-
ło do mnie z opóźnieniem, a który przepro-
wadził próby z licznikiem rowerowym.

Serdecznie zapraszam do udziału w roz-

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Marcin W

Wiązania Busko Zdrój . . . . . . . . . . . . . . . .131

Dariusz DDrelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
Mariusz CChilmon Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
Michał SStach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . . . . .67
Roman BBiadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . .46
Jarosław CChudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . .46
Marcin M

Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Jarosław TTarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Krzysztof KKraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Bartłomiej RRadzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . .37
Piotr RRomysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Piotr W

Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . .33

Michał KKoziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Dariusz KKnull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Filip RRus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Rafał SStępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Piotr DDereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Szymon JJanek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Dawid LLichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Radosław CCiosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Mariusz CCiołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jakub KKallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jacek KKonieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Michał PPasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Radosław KKoppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Piotr BBechcicki Sochaczew . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Łukasz CCyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Jakub JJagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Andrzej SSadowski Skarżysko-Kam. . . . . . . . . . . . . .16
Arkadiusz ZZieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . .16
Robert JJaworowski Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Maciej JJurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Ryszard M

Milewicz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Emil UUlanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Bartek CCzerwiec Mogilno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Artur FFilip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Aleksander DDrab Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . .13
Wojciech M

Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Jakub Świegot Środa Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Zbigniew M

Meus Dąbrowa Szlach. . . . . . . . . . . . . . .12

Paweł SSzwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Krzysztof Żmuda Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Sebastian M

Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Andrzej SSzymczak Środa Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . .11
Marcin DDyoniziak Brwinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Tomasz GGajda Wrząsawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Dawid KKozioł Elbląg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Piotr PPodczarski Redecz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Bartek SStróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

Punktacja
Szkoły Konstruktorów

Fot. 11 Prototyp Michała Stacha

Rys. 11

Rys. 12

35

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Rozwiązanie zadania 81

W EdW 11/2002 na stronie 35 zamieszczony
był schemat wyłącznika przechylnego do
nietypowego mikrofonu, nadesłany jako roz-
wiązanie zadania 74 naszej Szkoły. Czujni-
kiem przechyłu ma być przesłona współpra-
cująca z transoptorem szczelinowym. Sche-
mat pokazany jest na rysunku A (dodałem
literowe oznaczenia bramek). W spoczynku
„kółeczko z wycięciem” blokuje szczelinę
transoptora i na rezystorze R4 napięcie jest
równe zeru. Po pochyleniu mikrofonu do po-
łożenia roboczego wycięcie przepuszcza
światło diody transoptora do fototranzystora.
Na wejściu bramki A pojawiają się impulsy
prostokątne. Obwód R3C2 ma za zadanie je
odfiltrować, by na wyjsciu bramki C pojawił
się czysty stan wysoki, który otworzy dwa
klucze analogowe – jeden przepuści sygnał
z mikrofonu, drugi włączy diodę LED, która
będzie migać w takt generatora z bramką D.

Intencją Autora było zmniejszenie poboru

prądu przez zastosowanie pracy impulsowej
i wprowadzenie dwóch generatorów.

Taką oszczędność uczestnicy konkursu

uznali jednak za nadmierną. Niektórzy po pro-
stu stwierdzili, że jeśli pobór prądu ma być zni-
komy, należy po prostu usunąć kontrolkę LED,
która nie jest konieczna i pełni rolę zgoła trze-
ciorzędną. Dwie osoby napisały, że pomysło-
dawca „przedobrzył” układ i że nie widzą po-

trzeby takiej rozbudowy, tylko wprost prze-
ciwnie, proponują radykalnie uprościć układ.

Do układu z rysunku A uczestnicy kon-

kursu mieli następujące zastrzeżenia: Uznali,
że wartość R4 jest zbyt duża (15M

Ω). Rze-

czywiście, gdy prąd upływu fototranzystora
w transoptorze będzie większy niż 0,5µA,
napięcie na rezystorze R4 będzie traktowane
jako stan wysoki. Oznacza to, że konstrukcja
transoptora musiałaby być bardzo staranna,
żeby wykluczyć jakiekolwiek przenikanie
światła. Aby zmniejszyć czułość na obce
światło, należy po prostu zmniejszyć wartość
R4 do kilku...kilkunastu kiloomów (zależnie
od przekładni transoptora).

Następną najczęściej wskazywaną

usterką jest błędny obwód C2R3. Rze-
czywiście, w takim połączeniu rezy-
stor R3 jest zbędny i nie pełni żadnej
roli, a czasy opóźnienia są wyznaczone
przez pojemność oraz rezystancję (wy-
dajność prądową) wyjścia bramki B,
jak pokazuje w uproszczeniu rysunek
B. Przy wyższych napięciach zasila-
nia, gdy wartość Rwy będzie rzędu
50

Ω, stała czasowa Rwy*C2 wyniesie

co najwyżej 500µs. Tymczasem czas
impulsu generatora z bramką A, przy
podanych wartościach R6, C3, będzie porów-
nywalny lub większy od tego czasu opóźnie-
nia. Na przykład przy wartościach R6=10k

Ω,

C3=4,7µF okres prze-
biegu generatora
A

będzie wynosił

mniej więcej 47ms,
czyli czas impulsu
i przerwy będą wielo-
krotnie większe, niż
czas opóźnienia wno-
szony przez C2 i Rwy.
Będzie to oznaczać,
że na wyjściu bramki
C pojawi się przebieg
prostokątny. Ten prze-
bieg prostokątny nie
otworzy trwale kluczy
a n a l o g o w y c h ,

a dźwięk w torze mikrofonowym będzie klu-
czowany przebiegiem o częstotliwości wy-
znaczonej przez generator z bramką A. Za-
pewne mamy tu do czynienia z błędem Auto-
ra, który chciał zastosować obwód filtrujący
RC – w takim przypadku obwód powinien
wyglądać jak na rysunku C.

Kilka osób zwróciło uwagę na brak

znaczka histerezy w symbolach bramek. Nie
jest to błąd, bo bramki zostały wyraźnie opi-
sane jako 4093, które jak wiadomo są dwu-
wejściowymi bramkami NAND z histerezą.

Zwracaliście uwagę, że w urządzeniu,

gdzie zasilanie nie pochodzi z baterii, tylko
doprowadzane jest przez kabel, nie ma po-
trzeby walki o minimalny prąd zasilania.
Dlatego wśród propozycji pojawiał się skraj-
nie uproszczony układ jak na rysunku D.
Można i warto wypróbować takie proste roz-
wiązanie. Ja w jednym z opracowanych mo-
deli jeszcze bardziej uprościłem układ, stosu-
jąc zamiast klucza analogowego z bramki
4066 pojedynczy tranzystor MOSFET
BS170, który może pracować z sygnałami
o amplitudach do 0,5V ze względu na obe-
cność pasożytniczej diody między źródłem
a drenem. Kilka osób obawiając się o stany
przejściowe, zaproponowało dodanie obwo-
du filtrująco-opóźniającego i bramki Schmit-
ta według rysunku E. Aby nie dodawać ko-
lejnej kostki (4093 lub 40106), można też
wykorzystać wolne klucze analogowe na
przykład według rysunku F.

Cieszę się ze wszystkich nadesłanych prac

i gratuluję wszystkim uczestnikom, którzy
wykryli wspomniane usterki. Pozdrawiam
też pomysłodawcę układu, który miał słu-
szny pomysł, ale nie ustrzegł się błędu i za-
chęcam go do dalszych prób praktycznych.

Nagrody-upominki za najlepsze odpowie-

dzi otrzymują: Krzysztof Wysocki - Kozie-
nice, Rafał Mostowicz - Kunkowa, Paweł
Konopacki - Gliwice.

B

C

D

E

F

A

C

C

o

o

t

t

u

u

n

n

i

i

e

e

g

g

r

r

a

a

?

?

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

Zadanie 85

Na rysunku G pokazany jest układ bardzo
interesującego termostatu-termometru do
akwarium, fragment rozwiązania zadania 77
naszej Szkoły. Układ z bramką U1A co pe-

wien (długi) czas (wyznaczony przez C1,
R1) generuje dodatni impuls pojawiający się
w punkcie A. Czas tego impulsu wyznacza
C1 i R2. W punkcie B pojawi się wtedy do-
datni impuls o czasie trwania wyznaczonym

przez pojemność C2 i rezystancję termistora
Th1. Oznacza to, że generator na bramce
U1B zostanie uruchomiony na czas zależny
od rezystancji termistora, czyli od temperatu-
ry. Elementy C2, C3, R3, P1 mają być tak do-
brane, żeby w tym czasie zliczyć potrzebną
liczbę impulsów. Przycisk SW1 umożliwia
ręczny pomiar.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi. Czy

idea jest błędna, czy tylko chodzi o drobną
usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopi-
skiem NieGra85 i nadeślijcie w terminie 45
dni od ukazania się tego numeru EdW. Autorzy
najlepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

36

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

G

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

38

Wszystkie opisane ćwiczenia zostały przygo-
towane z wykorzystaniem płytki testowej
AVT-3500 i programu BASCOM AVR DE-
MO wersja 1.11.6.8. Płytka testowa, korzy-
stanie z programu BASCOM AVR, sposób
zasilania oraz przeprowadzania ćwiczeń zo-
stały wyczerpująco opisane w dwóch artyku-
łach zawartych w EdW 12/2002. Komputer
PC z zainstalowanym pakietem BASCOM
AVR DEMO musi być połączony z płytką te-
stową za pomocą kabla programującego.
Płytka testowa może być zasilana z zasilacza
wtyczkowego 4,5...5V 300mA albo wprost
z komputera przez kabel programujący na-
pięciem +5V pobieranym z portu joysticka.

Uwaga! Ze względu na ryzyko uszkodze-

nia pod wpływem ładunków statycznych
podłączanie płytki do komputera powinno
się odbywać przy wyłączonym komputerze
i zasilaczu płytki.

Mam też prośbę do wszystkich uczestni-

ków kursu. Staram się przedstawiać zaga-
dnienie w sposób jak najprostszy i jak najła-

twiejszy do zrozumienia. Niektórzy mogą są-
dzić nawet, że tempo jest za wolne, a rozwa-
żania – zbyt szczegółowe. Niemniej kurs ten
przeznaczony jest dla zupełnie początkują-
cych, którzy ani z procesorami, ani z progra-
mowaniem nie mieli nic do czynienia. Jeśli
wiec okazałoby się, że znaczna liczba uczest-
ników ma kłopoty ze zrozumieniem nie-
których ćwiczeń, nie nadąża i pozostaje w ty-
le, bardzo proszę o informacje.

Pierwsze

ćwiczenia przedstawione

w EdW 1 i 2/2003 dotyczyły konfiguracji
i sposobów wykorzystywania portów mikro-
procesora AT90S2313. Czy zauważyłeś, że
w tej pierwszej serii ćwiczeń wcale nie uży-
waliśmy zmiennych, znanych Ci z ćwiczeń
QBASIC-a? Przyczyna jest prosta – dopiero
teraz omówimy sprawę deklaracji i typów
zmiennych. Celowo zaplanowałem taką ko-
lejność, żeby Ci lepiej pokazać, czym tak na-
prawdę jest zmienna: przy okazji ćwiczeń
QBASIC-a stwierdziliśmy obrazowo, że
zmienna to jakby szufladka. Typowa zmien-

na to po prostu konkretne miejsce w pamięci
RAM, do którego podczas pisania programu
odwołujemy się przez nazwę. W poprzedniej
serii ćwiczeń odwoływaliśmy się do nie-
których takich miejsc – do rejestrów I/O,
które też w sumie przecież są komórkami pa-
mięci RAM, dzięki nazwom określonym
przez producenta procesora (PortB, PortD,
UDR). Teraz zaczniemy nadawać „szuflad-
kom” własne nazwy. Mamy do dyspozycji
128 bajtów pamięci RAM i możemy im
nadać dowolne nazwy.

Oczywiście nazwy te mają znaczenie tyl-

ko dla człowieka – podczas kompilacji BAS-
COM zamieni nasze piękne nazwy na liczby
– adresy komórek RAM. Nie musimy się
martwić, które to będą komórki – BASCOM
sam poradzi sobie z taką zamianą, a w razie
kłopotów wyświetli komunikat o błędzie.

Drugą ważną sprawą, którą się zajmiemy

w najbliższych ćwiczeniach, są sposoby zli-
czania zdarzeń i odmierzania czasu. Nauczysz
się też wykorzystywać niektóre z przerwań.

37

Elektronika dla Wszystkich

Liczenie czasu i zdarzeń,

wykorzystanie zmiennych, przerwania

38

Elektronika dla Wszystkich

W ćwiczeniu 6 (EdW 2/2003 str. 40, 45, pro-
gramy C006x.bas) poznałeś sposób realizacji
prostego licznika i wyświetlania jego zawar-
tości. Wszystko pięknie, tylko tamte liczniki
zliczały w zakresie 0...9, a w praktyce po-
trzebne są liczniki o dużo większej pojemno-
ści. Chcemy teraz wykonać licznik liczący
w zakresie 0...99, który pokazywałby swą za-
wartość na dwóch prawych wyświetlaczach.

Choć jeden bajt może pomieścić liczbę

z zakresu 0...255, często do realizacji poje-

mniejszych liczników wykorzystujemy kil-
ka bajtów, z których każdy pełni rolę jednej
dekady – licznika dziesiętnego (0...9). Za-
wartość każdej dekady zostanie potem
w znany nam już sposób zobrazowana na
wyświetlaczu.

Pisząc program, musimy na początku za-

deklarować wszystkie używane zmienne za
pomocą dyrektywy DIM (DIM od dimension
– rozmiar, wielkość, wymiar). Jest to bardzo
proste, a dla ułatwienia nazwy zmiennych po-
winny wskazywać na ich rolę. W naszym
liczniku wykorzystamy dwie dekady –
zmienne o nazwach (bez typowo polskich li-
ter): Jednostki i Dziesiatki. Każda z tych de-
kad będzie zliczać w zakresie 0...9 (dwójko-
wo 0000...1001), więc do realizacji wystar-
czyłyby cztery bity. Jednak podstawową „jed-
nostką organizacyjną” w procesorze jest bajt
(ang. byte), dlatego nie bacząc na oszczęd-
ność, poświęcimy cały bajt - osiem bitów,
a nie tylko cztery. Nasze „szufladki” to dwa
bajty pamięci RAM, które będą pełnić role
liczników dziesiętnych (dekad). Na wyświe-
tlaczu płytki testowej w jednej chwili może-
my wyświetlić zawartość tylko jednej dekady,
a w tym ćwiczeniu wyko-
rzystamy dwa wyświetla-
cze. Musimy więc okre-
ślić, na którym z nich ma
się w danej chwili wy-
świetlić wynik. Będziemy
kolejno w bardzo szybkim
rytmie zaświecać po jed-
nym wyświetlaczu i tak
oszukamy oko, które ma
dość dużą bezwładność.
W każdym razie do takie-
go przemiennego zaświe-
cania wyświetlaczy po-
trzebna będzie dodatkowa
zmienna określająca, za-
wartość którego licznika
jest właśnie obrazowana.

Dla rozróżnienia dwóch liczników (i dwóch
wyświetlaczy) wystarczy jeden bit. Niech od-
powiednia zmienna bitowa nazywa się Ktory-
Wysw.

Oto sposób deklaracji trzech potrzebnych

zmiennych bajtowych:
DIM Jednostki As Byte

DIM Dziesiatki As Byte

DIM KtoryWysw As Bit

W praktyce raczej zapiszemy to prościej

z użyciem przecinków, a wielkość liter nie
ma znaczenia:

Niech zawartość licznika zwiększa się au-

tomatycznie co około 100ms. Program mógł-
by wyglądać jak na rysunku 39 (C008a.bas).

Przeanalizuj go starannie. Czy wszystko

się zgadza? A może widzisz jakiś błąd?

Jeśli nie widzisz błędów, załaduj program

do procesora...

Niestety, program zupełnie nie realizuje

swego zadania! Coś zlicza, ale wskazanie
jest bezsensowne. Jeszcze raz przeanalizuj li-
sting i spróbuj znaleźć przyczynę.

Przyczyn jest kilka. Po pierwsze, niebacz-

nie włączyliśmy na stałe oba wyświetlacze!
Przed wyświetlaniem wyniku należy wyga-
sić włączony wcześniej wyświetlacz, np. do-
dając linię według rysunku 40 (C008b.bas).
Popraw program, załaduj do procesora. Jest
znacznie lepiej, ale nadal źle. Zwróć uwagę,
że wyświetlacz pokazuje tylko liczby niepa-
rzyste... Czy widzisz już, dlaczego?

Po prostu licznik zwiększa swój stan i za-

świeca kolejny wyświetlacz co około 100ms,
czyli dziesięć razy na sekundę. W czasie,

M1

39

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Zmienna

Oto ważna sprawa, którą musisz dobrze rozu-
mieć: typowa zmienna to miejsce w pamięci
RAM, któremu nadajemy własną nazwę. Kom-
puter w czasie pracy programu znajdzie to okre-
ślone miejsce na podstawie adresu, czyli liczby,
i zapisze tam coś lub odczyta. My pisząc program
też moglibyśmy odwoływać się do tego miejsca,
podając adres (liczbę). Jednak nam, ludziom, dużo
łatwiej jest odwoływać się do tego miejsca, poda-
jąc swojsko brzmiącą nazwę, która na dodatek mo-
że dodatkowo przypominać o roli tej szufladki-
zmiennej. W sumie chodzi o to, żeby ułatwić sobie
życie: zamiast operować liczbami-adresami miejsc
w pamięci RAM, pisząc program, posługujemy
się nadanymi przez siebie nazwami zmiennych.

Nie ma w tym nic tajemniczego, a szufladki

możemy nazywać, jak nam się żywnie podoba.
Dla mikroprocesora nazwy te nie mają żadnego
znaczenia, ponieważ podczas kompilacji zostaną
zamienione na adresy-liczby.

Typowe zmienne umieszczone są w pamięci

RAM, więc są łatwo dostępne, ale ich zawartość
zginie po wyłączeniu zasilania. Zmienne mogą też
być umieszczone w pamięci EEPROM, wtedy są
wprawdzie nieco trudniej dostępne, ale zawartość
nie boi się zaniku napięcia zasilania. W większych
procesorach AVR zmienne można także umieścić
w dodatkowej, zewnętrznej pamięci RAM, zwa-
nej krótko XRAM („nasz” procesor ‘2313 nie
potrafi obsłużyć zewnętrznej pamięci RAM).

Deklaracje,

typy zmiennych

BASCOM różni się od QBASIC-a bardzo istotną
cechą: wymaga deklarowania zmiennych.
W QBASIC-u mogliśmy w programie wykorzy-
stywać zmienne, nie informując wcześniej, że
mamy taki zamiar. W BASCOM-ie jest inaczej.
Na początku programu obowiązkowo trzeba za-
deklarować wszystkie zmienne. Deklaracja to
poinformowanie BASCOM-a, że będziemy uży-
wać w programie zmiennych o podanych na-
zwach i typach. Obowiązkowe deklarowanie
zmiennych ma istotne zalety. Jeśli w QBASICU
pomylisz jedną literkę w nazwie zmiennej i na
przykład wpiszesz gdzieś liczmik zamiast licznik
– program najprawdopodobniej „pójdzie w krza-
ki”, a Ty długo będziesz szukał błędu. BASCOM
wymaga deklaracji, więc jeśli zadeklarujesz na
początku zmienną licznik, a potem w programie
wpiszesz liczmik, BASCOM potraktuje to jako
nową, nieznaną zmienną i zasygnalizuje błąd – że
zmienna nie została zadeklarowana. Tym samym
konieczność deklaracji zmiennych okazuje się
w sumie bardzo pożyteczna, a nie jest to żaden
kłopot.

Deklarując zmienną, obowiązkowo musisz

podać jej typ. Jak już wiesz, często zmienna mo-
że być jednobitowa. Jeśli trzeba zapamiętać np.
wynik porównania czy sprawdzenia, wystarczy
jeden jedyny bit. Wtedy zadeklarujemy zmienną
bitową o nazwie (bez polskich liter) na przykład
WynikPorownania:
DIM WynikPorownania as Bit

Jeśli w zmiennej mamy zapisać liczbę, nie-

zbyt dużą, z zakresu 0...255, która zmieści się
w jednym bajcie, zadeklarujemy zmienną bajto-
wą (8 bitów), na przykład:
DIM WynikZliczaniaImpulsow as Byte

Ćwiczenie 8

Licznik zdarzeń

Rys. 39

DIM Jednostki As Byte , Dziesiatki As Byte , KtoryWysw As Bit

39

Elektronika dla Wszystkich

gdy w liczniku jest licz-
ba parzysta, program
wyświetla właśnie za-
wartość licznika dzie-
siątek, a nie jednostek.

Musimy to popra-

wić, zwiększając czę-
stotliwość wyświetlania
kolejnych cyfr. Żeby
oko nie zauważało mi-
gania, częstotliwość mi-
gotania powinna być
większa od 50Hz, czyli
cały cykl nie może
trwać dłużej niż 20ms –
każdy wyświetlacz po-
winien świecić po
10ms. Tak, ale my nadal
chcemy, żeby zawartość
licznika zmieniała się co
100ms. Przemyśl problem – kłopot w tym, że
polecenie Waitms i pokrewne są bardzo zabor-
cze i przejmują kontrolę nad procesorem, nie
pozwalając mu na inne działania w przeciągu
odmierzanego czasu. Aby obejść problem, za-
stosujemy opóźnienie nie o 100ms, tylko
o 10ms i dodamy zmienną pomocniczą o na-
zwie Pomoc1, która przez zliczenie dziesięciu
takich 10-milisekundowych odcinków odmie-
rzy 100ms. Tak zmieniony program pokaza-
ny jest na rysunku 41 (C008c.bas). Wpro-
wadź zmiany i sprawdź, że wreszcie program
działa według oczekiwań. Możesz też wydłu-
żyć cykl pracy licznika Pomoc1 np. do 20,
żeby licznik zwiększał stan co około 200ms.

Może sobie myślisz, że oto jesteśmy na

dobrej drodze do stworzenia najprawdziw-
szego zegara czy stopera...

Niestety, muszę Ci tu wylać na głowę

wiadro lodowatej wody! Wprawdzie licznik
pracuje, ale... jego praktyczna przydatność
jest bardzo ograniczona. Pokazane sposoby
to ślepa uliczka i musimy szybko wycofać się
z tego ciemnego zaułka. Cały problem pole-
ga na obecności w programie polecenia Wa-
itms. Już się przekonałeś, że może ono prze-

szkadzać, a co gorsza, wcale nie gwarantuje
precyzyjnego odmierzenia zadanego czasu.
Nawet gdyby polecenia z grupy Wait precy-
zyjnie odmierzały czas, trzeba do tego doli-
czyć czas zużywany na wykonanie rozkazów
programu. Wprawdzie wykonanie typowego
rozkazu trwa tylko 0,25 mikrosekundy, ale
kilkadziesiąt czy kilkaset takich rozkazów
znacząco wydłuży czas realizacji jednej pętli.
Należałoby to uwzględnić, skrócić czas ocze-
kiwania, zamiast Waitms użyć dokładniejsze-
go polecenia Waitus i precyzyjnie określić
opóźnienie w mikrosekundach. Takie obli-
czenia bywają trudne, a czasem są wręcz nie-
możliwe do wykonania. Przykładowo wyko-
nanie polecenia IF...THEN może trwać dłużej
lub krócej, zależnie od spełnienia warunku.
Czy potrafisz precyzyjnie określić, ile czasu
potrwa wykonanie jednej pętli programu?

Dlatego już od początku Cię ostrzegam:

nie przyzwyczajaj się do poleceń z grupy Wa-
it. Czas trzeba odmierzać zupełnie inaczej –
zajmiemy się tym w kolejnych ćwiczeniach,
ale na razie pozostańmy przy „kulawych”
metodach z wykorzystaniem Waitms i zreali-
zujmy kilka interesujących zadań.

Czasem, gdy spodziewana liczba będzie

większa niż 255, a mniejsza niż 65535, deklaruje-
my jeszcze większą szufladkę – dwubajtową
zmienną typu Word (słowo). Oto dwa przykłady:
DIM SzufladkaNaDuzaLiczbe as Word

DIM Licznik2 as Word

Jeśli potrzebujemy „szufladki” na przechowy-

wanie tekstu, zadeklarujemy i wykorzystamy
zmienną tekstową, nazywaną po angielsku
STRING. Rezerwując miejsce na tekst, musimy
koniecznie podać, ile liter (znaków) może mieć
najdłuższy spodziewany napis, który znajdzie się
w zmiennej. Aby przykładowo zapisać tekst za-
wierający maksymalnie 10 liter (znaków), rezer-
wujemy zmienną (Napis) poleceniem:
DIM Napis as String * 10

Każdy znak (litera) zajmuje jeden bajt. Ciąg

znaków (string) zawsze zakończony jest znakiem
0. Tak więc tekst o długości 10 znaków zajmuje
11 bajtów.

Pamiętaj, że standardowo zmienne to „szu-

fladki” w pamięci RAM, ale można też umieścić
zmienną w nieulotnej pamięci EEPROM:
DIM StanPotencjometru as ERAM Byte

DIM DuzyNapis as ERAM String * 30

Uwaga! W pamięci EEPROM nie można

umieszczać zmiennych bitowych.

Jak wiesz, liczba cykli zapisu do pamięci EE-

PROM jest ograniczona do około 100000 razy,
więc w pamięci EEPROM na pewno nie należy
deklarować zmiennych, których zawartość będzie
często zmieniana. Trzeba też pamiętać, że zapis do
pamięci EEPROM zajmuje stosunkowo długi czas
– kilka milisekund, co może nawet uniemożliwić
prawidłowe korzystanie ze zmiennych umieszczo-
nych w pamięci nieulotnej. W praktyce bardzo
rzadko wykorzystuje się zmienne umieszczone
w pamięci EEPROM – umieszcza się tam raczej
dane stałe, które w czasie pracy programu nie
zmieniają się lub zmieniają bardzo rzadko.

Podczas kompilacji BASCOM sam decyduje,

w których komórkach pamięci RAM i EEPROM
umieścić poszczególne zmienne. Nie musimy się
o to martwić (tak samo kompilator sam zamieni
etykiety na adresy). Jeśli chcemy, możemy pod-
czas deklaracji podać lokalizację zmiennej w pa-
mięci RAM, np.:
DIM Licznik as Byte at 110
gdzie 110 to numer komórki pamięci (w postaci
liczby dziesiętnej), gdzie ma być umieszczona
zmienna Licznik.

Nie zapominaj, że deklarując jakąkolwiek

zmienną, rezerwujemy pewną ilość miejsca w pa-
mięci. Tej pamięci RAM i EEPROM w naszym
procesorze jest w sumie niewiele, dlatego zwła-
szcza w przypadku zmiennych tekstowych spra-
wa wymaga szczególnej uwagi. Kilka zadeklaro-
wanych długich zmiennych tekstowych może zu-
pełnie uniemożliwić realizację programu. Teore-
tycznie zmienne tekstowe (string) mogą mieć
długość do 254 bajtów; w praktyce ogranicze-
niem jest dostępny obszar pamięci RAM i EE-
PROM (po 128 bajtów).

W pierwszej serii ćwiczeń zmiennych teksto-

wych nie będziemy wykorzystywać, ale gdy za-
czniemy używać wyświetlacza LCD, poświęcimy
im więcej uwagi. Podobnie na razie nie będziemy
też wykorzystywać innych typów zmiennych.
BASCOM umożliwia zadeklarowanie i wykorzy-
stanie zmiennych typów zwanych Integer, Long,
Single dla liczb ujemnych i ułamkowych oraz tak
zwanych tablic (arrays).

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

40

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Rys. 41

Rys. 40

Ćwiczenie 9

Licznik czterocyfrowy

Teraz stwórzmy wielocyfrowe liczniki zda-
rzeń. Projektując licznik czterocyfrowy, po-
trzebujemy nie tylko czterech zmiennych baj-
towych dla czterech dekad licznika, ale też
wprowadzona wcześniej zmienna KtoryWysw
musi być licznikiem o czterech stanach, od-
powiadających zaświeceniu każdego z wy-
świetlaczy – będzie to też zmienna bajtowa.
Ponieważ teraz chcemy zliczać przyciśnięcia
przycisku S2, wykorzystamy znane już pole-

cenie Debounce, co wydaje się proste i oczy-
wiste. W naszym, tak zwanym wyświetlaczu
multipleksowym, w danym momencie może
świecić tylko jedna cyfra. Tym samym nadal
potrzebny jest „generator taktujący” do za-
świecania kolejnych wyświetlaczy. Aby wy-
świetlić wszystkie cztery cyfry, musimy za-
świecać wyświetlacze kolejno, na krótki
czas, by częstotliwość migotania wynosiła
50Hz lub więcej, przez co czas całego cyklu

40

Elektronika dla Wszystkich

nie powinien przekroczyć 20ms (może być
krótszy). Pamiętaj, że zbyt mała częstotli-
wość przemiatania, czyli odświeżania wy-
świetlacza, spowodowałaby zauważalne mi-
gotanie wyświetlanego wyniku. W naszym
przypadku oznacza to, że każdy z czterech
wyświetlaczy powinien być zaświecany na
5ms co 20ms. Zwróć uwagę, że dla mikro-
procesora 5ms to bardzo długi czas – jedną
instrukcję (czyli rozkaz, polecenie) wykonu-
je on w ciągu 0,25 mikrosekundy, więc
w ciągu 5 milisekund wykona około 20000
instrukcji.

Czy jednak częstotliwość odświeżania nie

mogłaby być dużo większa niż te 50Hz?
Owszem, moglibyśmy odświeżać wyświe-
tlacz z dużo większą częstotliwością, np. nie
co 20 milisekund, tylko co 20 mikrosekund
lub jeszcze częściej. Spróbujmy takiej drogi!

Rysunek 42 (C009a.bas) pokazuje pro-

gram, gdzie częstotliwość odświeżania jest

bardzo duża. Zwróć uwagę,
że czas wykonania rozka-
zów jednej pętli jest bardzo

krótki, rzędu 1 mikrosekundy, czyli tak czę-
sto zaświecane są kolejne wyświetlacze. Za-
ładuj program do procesora i sprawdź, że...
efekt jest fatalny.

Wprawdzie licznik

zlicza, ale czy wiesz,
dlaczego niepotrzebnie
zaświecane są dodatko-
we segmenty wyświe-
tlaczy? Czy już masz
w swym oku analizator
stanów, o którym pisa-
łem wcześniej?

Przeanalizuj samo-

dzielnie program i spró-
buj znaleźć powód
błędnego wyświetlania.

Znalazłeś?
Przyczyna jest dość

subtelna – zobacz rysu-
nek 43 – najpierw włą-
czamy któryś z tranzy-
storów i włączamy wy-
świetlacz, a dopiero po-
tem poleceniem Loo-
kup wpisujemy do po-
rtu B nową, właściwą
wartość. Przez czas
znacznie krótszy od 1

mikrosekundy świeżo włączony wyświe-
tlacz pokazuje więc zawartość poprzedniego
wyświetlacza. I to jest powód błędu wyświe-
tlania. Aby to sprawdzić, dodaj w pętli
opóźnienie choćby o 1ms według rysunku
44 (C009b.bas), a przekonasz się, że wyka-
zanie się poprawi. Ponieważ rzeczywiście
taka jest przyczyna błędu, usuń wprowadzo-
ne właśnie dodatkowe opóźnienie i po prostu
zamień kolejność poleceń według rysunku
45 (C009c.bas). Przekonasz się, że licznik
będzie pracował prawidłowo, ale... jasność
świecenia będzie obniżona. Dodaj znów
opóźnienie w pętli (1ms) i sprawdź, że ja-
sność wzrośnie. Nie wgłębiając się w szcze-
góły, mamy kolejny dowód, że praca z tak
dużymi częstotliwościami odświeżania nie
jest korzystna (dodatkowe argumenty prze-
ciw to większe zakłócenia elektromagne-
tyczne, gorsza praca wskaźników i ewentu-
alnych innych elementów). Ale zmiana ko-
lejności rozkazów i dodanie opóźnienia nie
rozwiązują sprawy do końca. W przypadku
naciśnięcia przycisku S2 wykonywanie pro-
gramu zostaje wstrzymane na około 25ms,
ponieważ w poleceniu Debounce zawarta
jest dodatkowa pętla z takim czasem

M1

41

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

CONST – Stała

Dość często podczas wykonywania programu
wykorzystujemy pewne stałe: liczby, które są
znane już w chwili pisania programu lub stałe te-
ksty. Niekiedy taka stała pojawia się w treści pro-
gramu kilkakrotnie i jest potem często wykorzy-
stywana w trakcie pracy programu. Ponieważ
w tym wypadku treść jest określona i nie będzie
się zmieniać w trakcie działania programu, nie
ma potrzeby rezerwować dla takich stałych pa-
mięci RAM lub EEPROM. Takie stałe można
i trzeba umieścić w pamięci programu FLASH
i stamtąd brać je i przetwarzać podczas działania
programu. O ile zmienne wyobrażamy sobie jako
szufladki w pamięci RAM (i EEPROM), o tyle
stałe to też szufladki, tyle że w pamięci FLASH,
więc ich zawartość jest ustalona podczas progra-
mowania i można je tylko odczytać.

BASCOM umożliwia łatwe definiowanie ta-

kich stałych. Podczas pisania programu nie trzeba
potem za każdym razem podawać tej (stałej) licz-
by lub tekstu – można się do niej odwoływać
przez nadaną nazwę. Stałe, podobnie jak zmien-
ne, mogą być liczbowe lub tekstowe, a deklaruje-
my je dyrektywą CONST:

Zwróć uwagę, że treść stałej tekstowej wy-

starczy po prostu wziąć w cudzysłów, a nie trze-
ba dodawać, że jest to STRING.

Na pewno warto zdefiniować stałą na począt-

ku programu wtedy, gdy będzie wykorzystywana
w programie częściej niż jeden raz. W praktyce
okazuje się, że nawet stałe wykorzystywane jeden
raz warto deklarować na początku, a nie umie-
szczać gdzieś w środku programu (ułatwi zada-
nie, gdyby za jakiś czas, podczas modyfikacji
programu, trzeba było zmienić wartość stałej).

Etykieta

Zarówno w ćwiczeniach QBASIC-a, jak i w po-
przednich ćwiczeniach BASCOM-a korzystali-
śmy z etykiet. Etykiety stosujemy, gdy dzielimy
program na „kawałki”. Przykładowo polecenie
GOSUB przerywa „normalne” działanie progra-
mu, program „skacze do etykiety”, wykonuje
fragment programu umieszczony między etykietą
a dyrektywą RETURN. Po dojściu do polecenia
RETURN program niejako wraca do miejsca,
stąd skoczył i wykonuje dalszą „normalną” pracę.

Czy dobrze rozumiesz, co to za potworek, ta

cała etykieta?

Otóż etykieta to wcale nie potworek, tylko

bardzo pożyteczne stworzonko. Etykieta to miej-
sce w pamięci programu (FLASH), konkretnie
adres, gdzie zaczyna się jakaś istotna część pro-
gramu. Bo przecież program to seria rozkazów,
zapisana w pamięci FLASH. W procesorze jest
tak zwany licznik programu, który decyduje,
spod jakiego adresu w pamięci FLASH ma być
wzięty kolejny rozkaz do wykonania. Przy nor-
malnym wykonywaniu programu rozkazy wyko-
nywane są kolejno według wzrastających adre-
sów. Licznik programu jest zwiększany o jeden
po wykonaniu rozkazu, by pobrać najbliższy ko-
lejny rozkaz. Są jednak specyficzne rozkazy,
które zmieniają zawartość licznika programu,
a tym samym pozwalają pobrać kolejny rozkaz
spod dowolnego adresu. Tym samym skok
do etykiety jest w rzeczywistości skokiem do

Rys. 42

Rys. 43

CONST WartoscPoczatkowa = 127 ‘stala liczbowa

CONST Wzorzec = &B011001100 ‘stala liczbowa

CONST Napisik = „Umax:” ‘stala tekstowa

45

Elektronika dla Wszystkich

opóźnienia – w tym cza-
sie jeden z wyświetlaczy
świeci dłużej niż pozo-
stałe. Przekonaj się, że
widać to bardzo wyra-
źnie we wszystkich pro-
gramach. To może nie
jest duży błąd, ale zna-
cząca niedoróbka i kolej-
ny argument, żeby zmie-
nić program.

Może Cię zaskoczę,

ale właśnie chcemy po-
żegnać się z tylko na po-
zór wspaniałym polece-
niem Debounce, a bez-
pośrednim powodem jest
to, że wstrzymuje ono
pracę programu na
25ms.

Zróbmy to najpierw

w najprostszy sposób:
chcemy każdy wyświe-
tlacz zaświecać na około
5ms, więc umieścimy
w

pętli polecenie

opóźnienia o te 5ms.
Nadal chcemy też unie-
zależnić się od drgań sty-
ków przycisku. Ponie-
waż przycisk zawsze jest
naciskany na czas dłuż-
szy niż 0,04s (40ms),
możemy wykorzystać
chytry sposób: badać
stan przycisku co 20ms –
tylko w chwilach, gdy
kończy się cykl wyświe-
tlania. Jeśli zawartość
licznika ma się zwięk-
szać dopiero po zwolnie-
niu przycisku, sprawa
jest prosta: wystarczy
prowadzić jedną pomoc-
niczą zmienną bitową

określonego adresu w pamięci FLASH, by
stamtąd pobrać kolejny rozkaz do wykonania.

Możemy wyobrazić sobie pamięć FLASH,

RAM i EEPROM jako trzy regały z szufladkami.
Zmienna to „szufladka” w pamięci RAM, a ści-
ślej zawartość szufladki o nadanej nazwie – moż-
na tam coś zapisać lub odczytać, stała to zawar-
tość szufladki w pamięci FLASH, skąd można
odczytać raz wpisaną wartość. Natomiast etykie-
ta to nie zawartość, tylko adres w pamięci
FLASH, gdzie zaczyna się jakaś szczególna część
programu.

Jak z tego widać, etykieta wykazuje pewne

niewielkie podobieństwo do zmiennej i stałej. We
wszystkich trzech przypadkach mamy do czynie-
nia z nazwami, które sami nadajemy, a nazwy te
potem wskazują konkretne adresy komórek pa-
mięci. W przypadku etykiety ważny jest tylko ad-
res, natomiast w przypadku stałych i zmiennych
nie adres jest najważniejszy, tylko zawartość ko-
mórki o danej nazwie (adresie).

Etykiet nie trzeba deklarować. Aby kompi-

lator wiedział, że to etykieta, jej nazwa musi
być zakończona dwukropkiem, inaczej zostanie
potraktowana jako (niezadeklarowana) zmienna.

Zmienne, stałe i etykiety znakomicie ułatwiają

człowiekowi pisanie i analizę programu, jeśli ich
nazwy związane są z wykonywanym zadaniem.

ALIAS

Jak się już zorientowałeś, cała zabawa ze zmien-
nymi, stałymi i etykietami ma na celu ułatwienie
życia programiście, czyli Tobie. Zamiast stoso-
wać w programie rozmaite liczby: adresy i warto-
ści, odwołujemy się do nich przez łatwą do zapa-
miętania nazwę. Dotyczy to poniekąd także po-
rtów wejścia/wyjścia, gdzie zamiast numeru reje-
stru podajemy nazwę (PortB, PortD), a w przy-
padku ich pojedynczych końcówek także numer
kolejny końcówki (np. PortD.2, PortB.0,
PortB.7). BASCOM oferuje tu dalsze udogodnie-
nie. Port lub pojedynczą końcówkę możemy
określić nazwą własną. Jeśli na przykład do koń-
cówki PD.2 dołączony będzie brzęczyk piezo,
możemy napisać:
Piezo Alias PortD.2
a potem włączać i wyłączać brzęczyk, używając
nowej nazwy:
Piezo = 1

Piezo = 0

W praktyce aliasy, czyli nazwy zastępcze,

pseudonimy, wykorzystujemy tylko w odniesie-
niu do końcówek portów we/wy, choć teoretycz-
nie można je stosować wobec nazw wszelkich
zmiennych (tym samym do zmiennej mogliby-
śmy się odwoływać przez dwie nazwy, a to nie
ma większego sensu).

Nazwy w BASCOM-ie

Pisząc program pod BASCOM-em, nie używa-
my polskich liter (nie dotyczy to komentarzy).
Nazwa zmiennej i etykiety może być dowolna,
może zawierać cyfry, ale musi zaczynać się od li-
tery. Oto prawidłowe nazwy zmiennych i stałych:
Czas2

Aw1

Obsluga

X2a

K127flaga

Zgodnie z tymi zasadami zmienna może też

nosić na przykład nazwy:

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

42

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Rys. 46

Rys. 45

Rys. 47

Rys. 44

Potrafisz już zrealizować najprawdziwszy
czterocyfrowy licznik dwukierunkowy. Po-
trafisz też sensownie zrealizować odkłócanie
przycisku bez użycia polecenia Debounce.
Ale przyznasz, że lepiej byłoby, gdyby przy-
cisk przy ciągłym naciskaniu przez czas
dłuższy niż np. sekundę powodował samo-
czynne zwiększanie stanu licznika np. co pół
sekundy. Tak działają przyciski w wielu urzą-
dzeniach. W niektórych jeszcze dłuższe
przyciskanie powoduje zwiększenie szybko-
ści zliczania.

Sposobów realizacji takiego zachowania

przycisku jest wiele. Prosty przykład pokaza-
ny jest na rysunku 48 (C010a.bas). Tym ra-
zem potrzebna jest dodatkowa zmienna baj-
towa (Przycisk2). W pętli zawarte jest pole-
cenie opóźnienia o 5ms. Gdy przycisk nie
jest naciśnięty, co 5ms zaświecany jest kolej-
ny wyświetlacz. Pełny cykl wyświetlania
wyznacza licznik ze zmieną KtoryWysw,
który zlicza w cyklu 0...3. Jeśli zostanie naci-
śnięty przycisk S2, co 5ms zwiększana jest
też zawartość zmiennej Przycisk2. Zawsze,
gdy stan licznika Przycisk2 zwiększy się do
100, zostanie on wyzerowany, a skok do pro-
cedury Zwieksz zapewni zwiększenie zawar-
tości licznika głównego i stanu wyświetla-
cza. Ponieważ na początku w zmiennej Przy-
cisk2 jest wartość 96, po dojściu do wartości
100 (96...100), czyli już po 20ms przyciska-
nia S2 zostanie zwiększony stan licznika
głównego i wyświetlacza. Jeśli przycisk S2

będzie nadal naciśnięty, licznik Przycisk2
będzie teraz liczył w cyklu 0...100, czyli co
około 500ms automatycznie będzie zwięk-
szana zawartość licznika głównego.

Przeanalizuj program i zwróć uwagę,

w jak prosty sposób, przez zmianę długości
cyklu zliczania licznika Przycisk2, dodali-
śmy pożyteczną funkcję przycisku.

Rysunek 49 (C010b.bas) pokazuje przy-

kład jeszcze bardziej inteligentnego przycisku.
Krótkie naciśnięcie zwiększa stan licznika o 1,
natomiast przy ciągłym naciskaniu zawartość
licznika jest zwiększana coraz szybciej.

Z reguły do zrealizowania bardziej złożo-

nych funkcji potrzeba zarówno więcej zmien-
nych, jak i więcej kodu. W przypadku pokaza-
nym na rysunku 49, dosłownie dla kaprysu,
bez specjalnego uzasadnienia, podwójnie wy-
korzystałem zmienną Uniwers – stąd jej na-
zwa. Jest ona licznikiem, decydującym o za-
świecaniu kolejnych wyświetlaczy, a jedno-
cześnie pełni rolę licznika pomocniczego dla
naszego inteligentnego przycisku. Jest to licz-
nik liczący w dół, taktowany co około 5ms.

W spoczynku, gdy S2 jest nieczynny, licznik

Uniwers zlicza cyklicznie w dół od 8 do 4.
W liczniku pojawiają się więc liczby 8, 7, 6, 5,
a stan 4 trwa bardzo krótko, bo po ułamku mi-
krosekundy do licznika wpisywana jest liczba 8.

Jeśli przycisk S2 zostanie wciśnięty, licz-

nik Uniwers nadal liczy w dół, do zera. Za-
leżnie od stanu licznika Uniwers nastąpi to
po czasie około 20...40ms. Dojście licznika

Uniwers do zera spowodu-
je wpisanie doń maksy-
malnej wartości ze zmien-
nej Maxi oraz zwiększenie
stanu licznika głównego
przez skok do procedury
Zwieksz. Co ważne, licz-
nik Uniwers będzie teraz
liczył w cyklu, wyznaczo-
nym przez zawartość
zmiennej Maxi – od Maxi
do zera. W poprzednim
programie długość cyklu
była stała. Teraz jest ina-
czej: wstępnie w zmiennej

46

Elektronika dla Wszystkich

S2A i zmodyfikować program według rysun-
ku 46 (C009d.bas).

Jeśli zawartość licznika ma się zwiększać

nie po zwolnieniu, tylko po naciśnięciu przy-
cisku, sprawa jest tylko odrobinę trudniejsza:
trzeba dodać drugą pomocniczą zmienną bi-
tową i zmienić program jak na rysunku 47
(C009e.bas).

A teraz zadanie domowe: zaprojektuj

czterocyfrowy licznik dwukierunkowy,
w którym naciśnięcie przycisku S2 będzie
zwiększać, a naciśnięcie S1 – zmniejszać
stan licznika o 1. Przykład realizacji znaj-
dziesz na naszej stronie internetowej w pliku
C009f.bas.

M1

43

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

B1000

B10101101

H18

HAE
co jako żywo przypomina zapis liczb w postaci
dwójkowej i szesnastkowej. Właśnie dlatego po-
dając liczbę w postaci dwójkowej i szesnastko-
wej, musimy poprzedzić ją znakiem &.

Nazwa zmiennej, etykiety lub procedury (tak-

że własnej funkcji) nie może też być nazwą za-
strzeżoną, czyli nazwą związaną z mikroproceso-
rem lub poleceniem języka BASCOM. Na przy-
kład nie można nazwać zmiennej COUNTER1
czy PORTB, bo są to zastrzeżone nazwy reje-
strów procesora. Inaczej mówiąc, są to zmienne,
które w procesorze „istnieją od urodzenia” Tak
samo zmienna nie może nazywać się MAX, MIN,
STOP, Config, Reset, bo są to polecenia języka.
Nie ma sensu, żebym podawał Ci tu wszystkie ta-
kie nazwy. Wykaz słów kluczowych (zastrzeżo-
nych) zawarty jest w pliku pomocy pod hasłem
RESERVED WORDS.

Nie będziesz miał problemu z nazwami

zmiennych i etykiet, jeśli przynajmniej na począt-
ku, będziesz używał nazw polskich (ale bez typo-
wo polskich liter). Jeśli jakaś zmienna ma pełnić
rolę licznika, nie nazywaj jej DecimalCounter,
tylko na przykład LicznikDziesietny albo Liczn-
Dzies czy LiczDzies.

Przy okazji dodatkowo zwiększy to ogromnie

czytelność programu, bo już na pierwszy rzut oka
wyraźnie odróżnisz zmienne, stałe i etykiety od
poleceń języka. Dlatego serdecznie Cię zachę-
cam, żebyś na początek nie snobował się na an-
gielskie nazwy. Angielskie nazwy mają swoje za-
lety, zwłaszcza gdy programy udostępniane były-
by w Internecie, ale na początku lepiej stosować
nazwy polskie.

Jeśli chodzi o wszelkie nazwy, nie musisz

oszczędzać – nazwa może mieć nawet 32 znaki.
Można i naprawdę warto stosować przemyślane
nazwy zmiennych, by wskazywały na pełnioną
rolę. Takie nazwy będą pełnić rolę pomocniczego
komentarza. Oto przykładowe dłuższe nazwy
zmiennych:
LicznikSekund, DrugaZmiennaPomocnicza, Licz-
nikMultipleksera3, PrzesuwanieSegmentuPiono-
wego, FlagaUstawianaCo5ms, itp.

Przykładowa długa etykieta:

ZwiększanieZawartościLicznikaSekund:

Jednak, szczerze mówiąc, bardzo długie na-

zwy nie są praktyczne. Należy stosować nazwy
w miarę krótkie, ale warto, żeby wskazywały na
pełnioną rolę. Zamiast podanych powyżej długich
nazw można zastosować krótsze, np.:
Sek, Pomoc2, Mux3, SegmPion, Flaga5ms;
SekZwieksz

Co ważne, BASCOM nie rozróżnia dużych

i małych liter. Dla niego nazwy:
Zmienna1, zmienna1, ZMIENNA1 i zMieNNa1 są
jednakowe. A edytor BASCOM-a przy domyśl-
nych ustawieniach zmienia wielkość liter
(Options, Environment, odznaczone okienko
Don’t change case).

Operatory logiczne

Wiesz, że nasz mikroprocesor wiele potrafi. Mię-
dzy innymi z łatwością realizuje operacje logicz-
ne. Także w BASCOM-ie mamy do dyspozycji
pożyteczne polecenia NOT, AND, OR, XOR, re-
alizujące funkcje logiczne o podanych nazwach.

Rys. 48

Ćwiczenie 10

Inteligentny przycisk

47

Elektronika dla Wszystkich

Maxi jest wartość 100, a każdy cykl licznika
Uniwers zmniejsza też zawartość zmiennej
Maxi o 8, więc kolejny cykl licznika Uniwers
jest krótszy od poprzedniego. Oznacza to, że
przy ciągłym naciskaniu S2 stan licznika
głównego i wyświetlaczy jest zwiększany co-
raz szybciej. Najkrótszy cykl licznika Uni-
wers przy ciągłym przyciskaniu nie może
jednak być krótszy od 8. Zwróć uwagę,
że przy zwolnionym przycisku S2 do zmien-
nej Maxi jest wpisywana wartość 100, co jest
potrzebne do prawidłowej pracy po naciśnię-
ciu S2.

Warto zauważyć, że w zmiennej Ktory-

Wysw, tak jak poprzednio, pojawiają się wy-
łącznie liczby 0, 1, 2, 3, mimo że cykl pracy
licznika Uniwers zmienia się. Zawsze wyko-
rzystywane są tylko dwa najmłodsze bity
licznika Uniwers – umożliwia to operator lo-
giczny AND. Zamiast pisać:

w programie zastosowałem zapis liczby 3
w postaci dziesiętnej. Operatory logiczne
(AND, OR, NOT, XOR) mogą działać nie
tylko na pojedynczych bitach, ale też na

wszystkich odpowiadających sobie bitach
dwóch bajtów. Więcej informacji znajdziesz
w ELEMENTarzu.

Dla wprawy przeanalizuj starannie, dla-

czego praca wyświetlacza jest prawidłowa,
mimo że przy zwolnionym przycisku S2
(w spoczynku), w liczniku Uniwers co około
5ms pojawiają się liczby 8, 7, 6, 5, 8, 7, 6,...

W przykładzie z rysunku 49 po każdym

cyklu licznika Uniwers stan zmiennej Maxi
jest zmniejszany o 8, a najniższą wartością
też jest 8. Dobrze jest, by te liczby były wie-
lokrotnościami 4 (4, 8, 12, 16). Wprawdzie
mogą to być dowolne inne liczby, np. 6, 7,
10, 11 czy 15, ale wtedy podczas naciskania
S2 da się zauważyć migotanie wyświetlaczy
- to drobiazg, ale spróbuj zmienić podane
liczby i przekonaj się, czy rzeczywiście ja-
kość wyświetlania pogorszy się.

Mam nadzieję, że na bazie omawianego

właśnie programu potrafisz zaprojek-
tować podobny licznik dwukierunko-

wy z dwoma inteligentnymi przyciskami. Po-
traktuj to jako zadanie domowe. W ramach
ćwiczeń zrealizuj też jeszcze inne liczniki
własnego pomysłu.

Działanie operatorów logicznych omówiliśmy
przy okazji poznawania QBASIC-a w EdW
10/2002. Natomiast w EdW 2/1997 str. 52 poda-
ne były elementarne informacje o wykorzystaniu
negacji oraz badaniu dwóch warunków za pomo-
cą operatorów logicznych AND oraz OR. Jak
wiesz, operator logiczny AND pozwala łatwo
sprawdzić, czy spełnione są oba warunki, a ope-
rator OR – czy spełniony jest choć jeden z dwóch
warunków. Podobnie działa operator XOR, za po-
mocą którego możemy sprawdzić, czy dwa bity
(warunki) mają jednakowe wartości (albo oba są
prawdziwe, albo oba są fałszywe).

Miej świadomość, że tak naprawdę podczas

badania warunków z użyciem operatorów logicz-
nych wykonuje się operacje na pojedynczych bi-
tach. Już w EdW 2/1997 str. 52 zasygnalizowa-
łem jednak, że operator NOT pozwala zmienić na
przeciwny stan wszystkich bitów bajtu, co jest
bardzo pożyteczne w praktyce. Podobnie operato-
ry AND, OR, XOR, które generalnie działają na
pojedynczych bitach, z powodzeniem mogą być
wykorzystane do operacji na wszystkich bitach
bajtów. Dlatego zapis typu:
BajtC = BajtA AND BajtB
nie tylko ma sens, ale też jest często wykorzy-
stywany. Przykładowo chcemy odczytać stan
trzech najmłodszych bitów portu B, które zosta-
ły skonfigurowane jako wejścia, natomiast nie
interesuje nas stan pozostałych bitów tego portu,
które na przykład pełnią rolę wyjść. Operator
AND znakomicie pomaga nam „wyłuskać” po-
trzebne bity:

BajtWynik = PinB AND &B00000111
Pięć starszych bitów zmiennej BajtWynik na

pewno będzie mieć stan 0, natomiast w trzech
najmłodszych bitach uzyskamy stany końcówek
PortB.0, PortB.1 i PortB.2.

Operator AND pozwala też łatwo zerować

nieinteresujące nas bity. Jeśli przykładowo chce-
my umieścić w zmiennej Wynik tylko cztery naj-
starsze bity zmiennej bajtowej Licznik, a młodsze
bity wyzerować, możemy zapisać:
Wynik = Licznik AND &B11110000
co oczywiście jest równoznaczne z:
Wynik = Licznik AND 240

Podobnie możemy bezpośrednio wyzerować

młodsze bity zmiennej licznik:
Licznik = Licznik AND &B11110000
albo:
Licznik = Licznik AND 240

Przykładowo, aby na płytce testowej zaświe-

cić punkt dziesiętny któregoś wyświetlacza, trze-
ba wyzerować bit PortB.7. Można najpierw wpi-
sać kod-liczbę do wyświetlania cyfry, a potem
wyzerować bit poleceniem
PortB.7=0

Można też wyzerować ten bit operatorem

AND:

Drugi bajt nazywa się często maską, a opera-

cję – maskowaniem. Jeśli dany bit maski ma
wartość 0, odpowiedni bit wyniku będzie na
pewno mieć wartość 0. Jeśli bit maski ma war-
tość 1, odpowiedni bit wyniku pozostanie bez
zmian.

Analogicznie operator OR pozwala ustawić

poszczególne bity bajtu, nie zmieniając stanu
innych. Ale tym razem jedynka gwarantuje
ustawienie danego bitu wyniku, natomiast 0

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

44

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Rys. 49

Ktorywysw = Uniwers And &B00000011

Ćwiczenie 11

Wyłącznik schodowy, klepsydra

Zrealizujmy teraz układ wyłącznika schodowe-
go pełniącego podwójną funkcję: układu czaso-
wego oraz przełącznika załącz/wyłącz. Prze-
łącznik załącz/wyłącz realizowaliśmy w jed-
nym z poprzednich ćwiczeń – to dziecinnie
prosta sprawa, bo wystarczy tylko zmieniać
stan jednego jedynego bitu. Gorzej z odmierze-
niem czasu rzędu kilkudziesięciu sekund. Do
tej pory nie potrafiliśmy zrealizować inteligent-
nego sterowania wyłącznika schodowego z wi-
ny polecenia Wait, które wstrzymuje normalną
działalność programu i uniemożliwia w tym
czasie sprawdzenie stanu przycisku(-ów).

Teraz wykorzystamy liczniki. Przykłado-

we rozwiązanie pokazane jest na rysunku 50
(C011a.bas). Jedno naciśnięcie
włącza światło (kropki na wy-
świetlaczu), następne wyłącza,
kolejne włącza, itd. Włączone światło zosta-
nie automatycznie wyłączone po liczbie se-
kund określonej w stałej Czas.

Wypróbuj działanie takiego wyłącznika

czasowego i przekonaj się, że przydałaby
się dodatkowo jakaś sygnalizacja upływu
czasu. Proponuję na początek wykorzystać
cztery kropki wyświetlacza – po włączeniu

JakasZmienna = LOOKUP (Licznik1 , Tabela)

PortB = JakasZmienna AND &B01111111

zaświecą wszystkie, a potem będą kolejno
gasnąć, pokazując upływ czasu. Czy potra-
fisz to zrealizować o własnych siłach?

Gorąco zachęcam: spróbuj samodzielnie

zrealizować takie zadanie.

Możliwości jest wiele. Wypróbuj działa-

nie swojego ulepszonego automatu.

Jeśli napotkasz trudności, możesz skorzy-

stać z rozwiązania pokazanego na rysunku
51 (C011b.bas). Zwróć uwagę, jak realizuje
się odmierzanie po 25% czasu dowolnie
określonego w stałej Czas. Zamiast zliczać
sekundy, liczone są odcinki po 0,25 sekundy,
a ostatecznie licznik liczący do 4 decyduje
o gaszeniu kolejnych kropek. Zwróć też uwa-
gę, w jaki sposób kończony jest cykl pracy.

Wersja z gasnącymi kropkami jest znacz-

nie lepsza, ale jeśli poszło Ci tak dobrze, to
dlaczego nie pokazywać pozostałego czasu
świecenia światła w postaci liczby na wy-
świetlaczu?

Wystarczy dodać licznik liczący w dół od

zadanej liczby do zera.
Takie zadanie też spróbuj
najpierw zrealizować
o własnych siłach.

Przykład realizacji masz

na

rysunku 52

(C011c.bas). Wypróbuj je-
go działanie. Zwróć uwagę,
że liczba 10, która pozosta-
je w licznikach dekado-
wych przez cały czas spo-
czynku, powoduje wyświe-
tlenie nietypowego znaku –
poziomej kreski. Naciśnię-

cie S1 rozpoczyna cykl pracy i wtedy wy-
świetlacz pokazuje liczbę sekund pozostałą
do końca cyklu.

Układ zachowuje się też jak klepsydra –

odmierza określoną liczbę sekund. Oczywi-
ście możesz w ten sposób zrealizować także
cyfrową klepsydrę o większej liczbie cyfr, na
przykład minutnik. Czy potrafiłbyś samo-
dzielnie zrealizować taki układ odmierzający
nie sekundy, tylko minuty, albo minuty i se-
kundy na czterech wyświetlaczach?

W każdym razie trzy podane przykłady

pomogą Ci zrealizować różne układy czaso-
we, pełniące rozmaite funkcje. Jeśli chcesz,
możesz dodać obwody sygnalizacji dźwięko-
wej (brzęczyk możesz dołączyć do wyjścia
Q2), ewentualnie wprowadzić dodatkowo
migotanie wskaźnika pod koniec odliczania
czasu. Wyjście Q2 możesz też śmiało wyko-
rzystać do sterowania 5-woltowego przeka-
źnika według rysunku 15 w EdW 2/2003
str. 37.

Posiadłeś sporą wiedzę, która pozwoli Ci

zrealizować wiele znakomitych urządzeń.
Wykorzystaj czas i spróbuj napisać własne
programy z użyciem sposobów podanych
w przykładach. Nie próbuj jednak realizować
precyzyjnych stoperów, zegarów i innych
układów, które mają precyzyjnie odmierzać
czas. Poznane dotychczas sposoby nie są do-
bre do tego celu. Do precyzyjnego odmierza-
nia czasu warto wykorzystywać dwa sprzęto-
we liczniki T/C0, T/C1, zawarte w naszym
procesorze ‘2313. Zajmiemy się tym za mie-
siąc.

Piotr Górecki

48

Elektronika dla Wszystkich

M1

45

Mikroprocesorowa Ośla łączka

„przepuszcza” oryginalną zawartość danego bitu.
Jeśli podobnie jak poprzednio chcemy umieścić
w zmiennej Wynik tylko cztery najstarsze bity
zmiennej bajtowej Licznik, a młodsze bity usta-
wić, napiszemy:
Wynik = Licznik OR &B00001111
co oczywiście jest równoznaczne z:
Wynik = Licznik OR 15
Ewentualnie bezpośrednio:
Licznik = Licznik OR &B00001111
albo:
Licznik = Licznik OR 15

Operator OR możemy też wykorzystać do

specyficznego łączenia danych, przypominające-
go dodawanie.

Natomiast operator XOR moglibyśmy wyko-

rzystać do sprawdzenia równości, ale zwykle
w BASCOM-ie robimy to prościej, za pomocą
operatorów porównania (=, >, <, >=, <=, <>)

W każdym razie zapamiętaj raz na zawsze, że

operatory AND i OR są często wykorzystywane
do operacji na poszczególnych bitach bajtów.

Rys. 50

Rys. 51

Rys. 52

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

51

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Akwariowy dozownik pokarmu nie jest tylko
przysłowiowym bajerem. Ale staje się tak
tylko wówczas, gdy część mechaniczna jest
niezawodna. Myślę, że udało mi się zapro-
jektować konstrukcję mogącą pracować dłu-
go i niezawodnie.

Zaproponowana koncepcja zawiera tylko

prosty układ sterujący silnikiem dozownika.
Nie pokusiłem się o zaprojektowanie układu
podającego pokarm o określonych godzi-
nach. Zrobiłem tak, ponieważ wiem, że każ-
dy inaczej go sobie wyobraża. Jedni preferu-
ją proste rozwiązania, bez wyświetlaczy
i rzędów nachalnie migających LED-ów. In-
ni kochają LED-y i nie wyobrażają sobie
układów bez nich. Jeszcze inni preferują roz-
wiązania z mikroprocesorem na pokładzie.
Dla jednych będzie to pojedynczy układ, dla
drugich część „kombajnu” sterującego całym
akwarium. Mój projekt charakteryzuje się
elastycznością pozwalającą na łatwą współ-
pracę z różnego typu układami.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony został na ry-
sunku 1. Dozownikiem pokarmu steruje się
poprzez wejście oznaczone na schemacie li-
terą S. Podanie na wejście impulsu dodatnie-
go spowoduje wydzielenie porcji pokarmu.
Impuls ten nie powinien być zbyt długi. Do-
brze by nie trwał dłużej niż 1 sekundę.

Po podaniu na wejście S dodatniego im-

pulsu, przerzutnik U1A zmieni stany na swo-
ich wyjściach na przeciwne. Zaowocuje to
włączeniem przekaźnika RL1 i włączeniem
silnika podłączonego do wyjść oznaczonych
na schemacie literą M. Do tej pory transoptor
szczelinowy zbudowany z diod D2 i D4 był
przesłonięty przez ruchomą platformę po-
rcjującą pokarm. Załączenie silnika powodu-
je przesunięcie platformy aż do momentu za-
słonięcia drugiego transoptora szczelinowe-

go zbudowanego na diodach D1 i D3. Będzie
to jednoznaczne z podaniem stanu wysokie-
go na wejście reset przerzutnika U1A i za-
trzymaniu pracy silnika.

Przez elementy R2, D5 i R5 ładowany jest

teraz kondensator C2. Gdy napięcie na nim
osiągnie wartość odpowiednią do zaakcepto-
wania przez wejście SET przerzutnika
U1B jako stan wysoki – włączy się przeka-
źnik RL2. Trwa to około 0,5 sekundy i ma

służyć zwiększeniu komfortu pracy silnika.
Silniki elektryczne bardzo bowiem nie lubią
szybkich zmian biegunowości zasilania. Po
tym krótkim wytchnieniu (również dla stabi-
lizatora U2) silnik zacznie pchać platformę
z powrotem. Platforma zatrzyma się, gdy
znów przesłoni transoptor zbudowany z diod
D2 i D4 – co zakończy pracę sterownika.

Z obiektywnych przyczyn układ zasilany

jest napięciem 12V. Jest to napięcie zdecydo-
wanie zbyt wysokie jak dla popularnych sil-

ników z zabawek zasila-
nych 3V. Dlatego też po-
stanowiłem, że napięcie
do silnika dostarczać bę-
dzie stabilizator. Dosko-
nale do tego celu nadaje
się popularny stabilizator
o dobieranym napięciu
wyjściowym LM317.
Można ustawić napięcie
odpowiednie dla posiada-
nego silniczka. W moim
modelu silnik zasilany jest
najniższym oferowanym
przez stabilizator napię-
ciem 1,25V.

Aby przesunąć platfor-

mę z jednego skrajnego
położenia w drugie, silni-
czek potrzebuje niecałej
sekundy. Następnie około
0,5 sekundy przerwy i ko-
lejna sekunda na powrót
do stanu spoczynku.
W czasie tej krótkiej
(z przerwą) pracy, silni-
czek pobiera około
700mA prądu.

Ciąg dalszy na stronie 61.

2

2

6

6

5

5

7

7

+

+

AA

AA

kk

kk

w

w

w

w

aa

aa

rr

rr

ii

ii

oo

oo

w

w

w

w

yy

yy

dd

dd

oo

oo

zz

zz

oo

oo

w

w

w

w

nn

nn

ii

ii

kk

kk

pp

pp

oo

oo

kk

kk

aa

aa

rr

rr

m

m

m

m

uu

uu

Rys. 1 Schemat ideowy

52

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Kradzieże samochodów są dziś zjawiskiem
codziennym. Złodzieje aut są inteligentniej-
si niż np. dziesięć lat temu. Jedynie począt-
kujących włamywaczy (na szczęście jest ich
nadal przeważająca większość) udaje się
zniechęcić seryjnie montowanymi zabezpie-
czeniami elektronicznymi. Jednak receptą
dającą przynajmniej cień szansy na uchro-
nienie samochodu przed uprowadzeniem
przez „zawodowców” jest wykonanie i za-
montowanie układu zabezpieczającego wła-
snego pomysłu, nawet jeśli układ nie będzie
obfitował w „wodotryski” i będzie się zali-
czał do najprostszych zabezpieczeń.
Omówiony w niniejszym artykule autoalarm
można zaliczyć do takich właśnie układów.
Zasada jego działania nie jest wprawdzie
nietypowa, ale główną zaletą jest niski sto-
pień upowszechnienia na rynku, na którym
dominują skomplikowane, czyli kosztowne
konstrukcje. Jednym z dowodów na skutecz-
ność rozwiązań „domowej roboty” jest cho-
ciażby wypowiedź osadzonego w więzieniu

byłego szefa gangu samochodowego w jed-
nym z reportaży telewizyjnych, oglądanych
przez autora niniejszego artykułu. Stwier-
dził, że najwięcej kłopotu sprawiało mu roz-
pracowanie amatorskich konstrukcji alar-
mów, gdyż nie miał do nich jakiegokolwiek
schematu.

Jak to działa?

Opisywany autoalarm został maksymalnie
uproszczony pod względem elektronicznym.
Składa się z zaledwie jednego układu scalo-
nego CMOS. Schemat opisywanego zabez-
pieczenia przedstawia rysunek 1.

Jednym z kluczowych elementów auto-

alarmu jest ukryty wyłącznik S1. Przed opu-
szczeniem pojazdu należy go włączyć - auto-
alarm „uzbroi się” automatycznie po czasie
ustalonym przez elementy R1, C5 (około pół
minuty dla podanych wartości). Prezentowa-
ny układ zabezpieczający współpracuje
z włącznikami drzwiowymi auta. Otwarcie
drzwi spowoduje podanie niskiego potencja-
łu na jedno z wejść bramki Schmitta

U1C i tym samym uruchomienie przerzutni-
ka zbudowanego na bramkach U1C-U1D.
Wyjście przerzutnika zmieni swój stan na
przeciwny po upływie czasu ustalonego
przez R4, C2. Jest to czas opóźnienia umoż-
liwiający właścicielowi auta odnalezienie
i wyłączenie S1 (w układzie modelowym
mamy na to 10 sekund). Jeśli to nie nastąpi,
zadziała drugi przerzutnik bramki U1A-U1B.
Przerzutnik ten otwiera tranzystor T1 na czas
ustalony przez R6, C4 (czas trwania alarmu
w modelu wynosi około minuty dla poda-
nych wartości). Otwarcie tranzystora powo-
duje włączenie przekaźników sterujących
klaksonem i światłami awaryjnymi samocho-
du. Przekaźniki są sterowane cyklicznie dzię-
ki zastosowaniu diody migającej LED D1
w obwodzie bazy tranzystora T1. Dioda ta
pozwoliła zrezygnować z dodatkowego ukła-
du scalonego czy tranzystorów z kondensato-
rami i rezystorami pełniących tę samą rolę,
co uprościło znacznie konstrukcję.

+

+

A

A

u

u

t

t

o

o

a

a

l

l

a

a

r

r

m

m

Rys. 1 Schemat ideowy

Montaż i uruchomienie

Ze względu na niewielką ilość podzespołów

zmontowanie wszystkich elementów na płyt-
ce drukowanej nie powinno zająć zbyt wiele
czasu. Widok płytki od strony elementów
przedstawia rysunek 2. Uzbrajanie płytki za-
czynamy od wlutowania wszystkich rezysto-
rów, dwóch zwór, kondensatorów, diody,
tranzystorów i przekaźników. Na samym
końcu w płytkę lutujemy układ scalony. Po-
nieważ autoalarm będzie pracował w samo-
chodowych warunkach, a te jak wszyscy
wiedzą są trudne (wstrząsy, wilgoć, wahania
temperatury) - nie należy stosować podsta-
wek pod układy scalone.

Z płytki wychodzi siedem przewodów:

„masa”, „plus” zasilania (do ukrytego włącz-
nika - patrz: schemat), „czujnik” (do włączni-
ków drzwiowych), „A”+”B” oraz „C”+”D”
(do obwodów: klaksonu i świateł awaryjnych
- najprościej podłączyć równolegle do włącz-
ników). Wszystkie podłączono w obwód in-
stalacji samochodowej za pośrednictwem ko-
stek elektrotechnicznych z tworzywa sztucz-
nego przykręconych do obudowy autoalarmu.

Jako obudowę najlepiej zastosować mo-

del o oznaczeniu handlowym KM-29, gdyż
umożliwia umocowanie (np. poprzez przy-
kręcenie) autoalarmu w pojeździe. Otwory,

przez które przechodzą przewody z płytki
drukowanej do kostki elektrotechnicznej,
warto uszczelnić jakimkolwiek „gumowym”
klejem (np. butaprenem) celem uniemożli-
wienia przedostawania się wilgoci do obudo-
wy. To samo dotyczy otworów mocujących
kostkę elektrotechniczną oraz miejsc styku
przykrywki zastosowanej obudowy (tuż
przed jej ostatecznym zamknięciem). Klej ta-
ki w razie ewentualnej awarii układu będzie
można potem dość łatwo oderwać.

Miejsce ukrycia autoalarmu powinno

być znane tylko prawowitym użytkowni-
kom auta a wszystkie połączenia starannie
ukryte i solidnie wykonane. „Uzbrojenie”
(tj. przygotowanie do działania) autoalarmu

polega na włączeniu S1 i szybkim (czas
ustalony przez wartości R1, C5) opu-
szczeniu pojazdu. Jeśli ktoś nie chce się
śpieszyć, może najpierw otworzyć drzwi,
przez które chce wysiąść, a następnie
włączyć S1. W tym ostatnim przypadku
autoalarm się nie włączy. Nastąpi to
z krótkim opóźnieniem (elementy: R4,
C2), dopiero po zamknięciu dotychczas
otwartych drzwi i ponownym, nawet
chwilowym, ich otwarciu. O ile alarm nie
zostanie szybko „rozbrojony”, będzie
trwał nadal do czasu automatycznego
wyłączenia się (czas trwania: R6, C4).

Nie trzeba chyba nikomu tłumaczyć,

jak ważna jest tutaj konieczność dobrego
ukrycia czy zamaskowania ukrytego
włącznika. W jego roli może wystąpić np.
przykręcane gniazdko „minijack mono”.
Wtedy „kluczem” zamykającym obwód
może być pasująca do tego gniazda wtycz-

ka (tj. minijack mono) o zwartych stykach. Po-
winna ona być noszona przy sobie. Rozbrojenie
alarmu będzie wtedy polegało na wyjęciu jej
z gniazda. Pomysłowy użytkownik wymyśli
zapewne lepsze odmiany ukrytego wyłącznika.

Autoalarm nie zawiera żadnych elementów

optycznych sygnalizujących jego obecność.
Nie powinno się także naklejać żadnych nakle-
jek obwieszczających o jego zainstalowaniu
w aucie. Niestety stosowane są one dość po-
wszechnie, co niepotrzebnie tylko informuje
planującego i tak ukraść samochód złodzieja.

Zmontowany ze sprawnych podzespołów

autoalarm powinien działać bezawaryjnie

bez żadnej regulacji. Niekiedy konieczne
okaże się dobranie innych wartości rezystan-
cji R8, R9 celem zapewnienia prawidłowego
kluczowania przekaźników podczas trwania
alarmu. Może (ale nie musi) się to okazać
niezbędne zwłaszcza przy zastosowaniu mi-
gającej LED D1 o innym kolorze, ewentual-
nie innego producenta.

Zastosowane przekaźniki mimo niewiel-

kich rozmiarów umożliwiają przełączanie
prądów o wartości do 15A/przekaźnik. Po-
zwoli to sterować klaksonem samochodo-
wym i światłami awaryjnymi auta. Można
zastosować przekaźniki innego producenta,
byle tylko zasilane były napięciem 12V, mia-
ły obciążalność styków min. 5A i taki sam
układ wyprowadzeń.

Dariusz Knull

Od Redakcji.
Ponieważ kondensatory C2 i C4 w spo-

czynku pozostają bez napiecia, warto by były
to kondensatory tantalowe.

53

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5MΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68kΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,9kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/16V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
Półprzewodniki
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 5mm migająca zielona
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548B
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
Pozostałe
REL1,REL2...JQC-3FG 012-ZST (12V/1x15A) lub podobny
S1- ukryty włącznik (patrz tekst)
Kostki elektrotechniczne
Obudowa plastikowa KM-29

Rys. 2 Schemat montażowy

54

Elektronika dla Wszystkich

Wielu z nas bardzo często czuje się zmęczo-
nymi, znużonymi i osłabionymi. Nikt jednak
nie zdaje sobie sprawy z tego, że powodem
tego stanu rzeczy może być nie najlepszy
skład powietrza, którym oddychamy. Braku-
je w nim jonów ujemnych lub liczba jonów
dodatnich przekracza liczbę jonów ujem-
nych. Dla porównania podam, że stężenie jo-
nów ujemnych w mieszkaniach niektórych
miast spada do 25 w 1cm

3

, natomiast

w górach w pobliżu wodospadów i rzek oraz
w dużych lasach powietrze zawiera od 700
do 3000 a nieraz do 15000 jonów ujemnych
w 1cm

3

. Miejscowości, w powietrzu których

stałą przewagę nad jonami dodatnimi mają
jony ujemne, bardzo często nazywane są
uzdrowiskami. To tam jedziemy, by zaczerp-
nąć świeżego powietrza i nabrać sił do dal-
szego miejskiego życia. Niestety nie zawsze
możemy wyjechać w takie miejsca, dlatego
proponuję urządzenie zwane jonizatorem po-
wietrza. Jonizator ten umożliwia nasycenie
powietrza jonami ujemnymi.

Dzięki dużej liczbie ujemnych jonów

w powietrzu poprawia się samopoczucie psy-
chofizyczne, polepsza się skład krwi, nastę-
puje uspokojenie przebiegu oddychania.
Ujemna jonizacja powietrza wskazana jest
dla osób ze schorzeniami płuc i dróg odde-
chowych, układu krążenia i serca oraz dla
osób pracujących pod ziemią. Sprzyja też go-
jeniu się ran i oparzeń. Działanie powietrza
zjonizowanego ujemnie jest zawsze korzyst-
ne i nie ma jakichkolwiek przeciwwskazań
co do jego stosowania. Systematyczne wdy-
chanie powietrza o stężeniu ujemnych jonów
od 1000 do 10000 w 1cm

3

zmniejsza znuże-

nie, skraca czas niezbędny na wypoczynek
oraz znacznie zwiększa koncentrację uwagi
i sprawność pracy. Bardzo wskazane jest sto-
sowanie takiego jonizatora np. w pracow-
niach komputerowych i naszych pokojach,
gdzie pracuje komputer lub telewizor. Moni-
tory komputerowe, podobnie jak odbiorniki
telewizyjne, zawierają podzespoły wytwa-
rzające wysokie napięcie niezbędne do po-
prawnej pracy tych urządzeń. Z czasem
wskutek wilgoci lub kurzu następują iskrze-

nia i upływności w obwodach wysokiego na-
pięcia. To powoduje jonizację powietrza ale
niestety jonami dodatnimi. Aby te niekorzy-
stne warunki zmienić, należy stosować opi-
sany niżej jonizator.

Podobno dobre wyniki daje również joni-

zowanie powietrza dla drobiu, królików,
świń i innych zwierząt hodowlanych. Zwięk-
sza się zawartość tłuszczu w mleku, następu-
je większy przyrost tuszy, zmniejsza się
śmiertelność i choroby.

Opis układu

Jonizator składa się z generatora a właściwie
przetwornicy napięcia (rysunek 1), powiela-
cza napięcia (rysunek 2) oraz ekranu z dużą
liczbą igieł (rysunek 3). To właśnie z tych
igieł – pod wpływem wysokiego, ujemnego

napięcia doprowadzonego z przetwornicy –
spływają elektrony, które jonizują powietrze.

Przetwornica zbudowana jest z generatora

na układzie scalonym IC1 typu NE555. Jego
częstotliwość zależy od rezystorów R1,R2
oraz pojemności kondensatora C2 i wynosi
ok. 27kHz. Generator steruje kluczem tran-
zystorowym T1, który włącza i wyłącza
uzwojenie pierwotne transformatora TR1.
Transformator użyty do budowy jonizatora to
typowy, produkowany i używany w przeno-
śnych odbiornikach TV typu JUNOST. Dzię-
ki temu unikamy tak nielubianego przez nie-
których początkujących elektroników mozol-
nego nawijania uzwojeń transformatora. Na
schemacie podaję oryginalne numery uzwo-
jeń transformatora wykorzystane do budowy
jonizatora. Pozostałe wyprowadzenia są nie-
podłączone. W uzwojeniu wtórnym indukuje

się wysokie napięcie ok.
1000V. Jonizatory z tak
małym napięciem nie
dają żadnego skutku.
Rzecz w tym, że do wła-
ściwego zjonizowania
powietrza i zapewnienia
jonom niezbędnej ży-
wotności konieczne jest
doprowadzenie do ekra-
nu znacznej mocy i na-

pięcia rzędu 20kV...25kV.
Dlatego, jak widać na
schemacie, do wyjścia

F

F

o

o

r

r

u

u

m

m

C

C

z

z

y

y

t

t

e

e

l

l

n

n

i

i

k

k

ó

ó

w

w

Rys. 1 Schemat ideowy przetwornicy napięcia

Rys. 2 Schemat ideowy powielacza napięcia

J

J

o

o

n

n

i

i

z

z

a

a

t

t

o

o

r

r

p

p

o

o

w

w

i

i

e

e

t

t

r

r

z

z

a

a

transformatora dołączony jest powielacz na-
pięcia, który podwyższa to napięcie do ponad
20000V. Dopiero tak duże napięcie doprowa-
dzone jest do ekranu z igłami. Ekran ten
podobny jest do nastroszonego jeża.

Działanie powielaczy było omawiane na

łamach EdW, przypomnę, że w powielaczu
napięcia kolejne kondensatory ładowane są
w takt zmian polaryzacji napięcia wejściowe-
go. Dzięki odpowiedniemu ich połączeniu
poprzez diody, napięcia z tych kondensato-
rów sumują się, dając na wyjściu napięcie ty-
le razy większe od wejściowego, ile jest tych
kondensatorów.

Jak zbudowany jest

ekran?

Ekran składa się z okręgu o średnicy 40cm, zro-
bionego z drutu miedzianego o przekroju
2,5mm

2

, do którego dolutowane są miedziane

druty o średnicy ok. 0,5 mm, które tworzą siat-
kę z oczkami o wymiarach ok. 3 x 3cm. Siatka
ta tworzy wypukłą część ekranu skierowaną
w dół. W miejscach skrzyżowania drutów przy-
lutowane są igły o średnicy 0,3...0,5mm i dłu-
gości ok. 35mm. Igły te powinny być jak naj-
bardziej ostre np. ze szpileczek krawieckich,
jednak każdą z nich trzeba wcześniej naostrzyć.

Do pierścienia doprowadza się trzy prze-

wody miedziane 0,8...1mm, rozstawione co

120

o

i zlutowane nad środkiem ekranu. Do

tego punktu doprowadzamy wysokie napię-
cie z powielacza.

Wszystkie punkty lutownicze powinny być

tak wykonane aby nie miały żadnych ostrych
zakończeń. Jedynymi ostrymi punktami joni-
zatora – ekranu mają być przylutowane igły.

Jak widać, budowa ekranu jest dość pra-

cochłonna i wymaga cierpliwości, ale od sta-
ranności wykonania tego elementu zależy
skuteczność pracy jonizatora.

Montaż i uruchomienie

Jonizator zmontowany został na dwóch płyt-
kach. Na jednej umieszczony jest generator,
klucz tranzystorowy i transformator wysokie-
go napięcia. Na drugiej znajduje się powie-
lacz napięcia. Opis montażu elementów na
pierwszej płytce nie wymaga większych
szczegółów. Pragnę jednak zwrócić uwagę na
sposób lutowania powielacza napięcia. Wszy-
stkie wyprowadzenia elementów obcinamy
bardzo blisko płytki. Ci, którzy potrafią, lutu-
ją tak, by w punktach lutowania nie było żad-
nych ostrych zakończeń z cyny oraz by nie
było widać ostrych wyprowadzeń elementów.
Jednak polecam, żeby wszystkie krótko ob-
cięte końcówki elementów zawinąć tak, by
przylegały do płytki i dopiero teraz je przylu-
tować. Po lutowaniu każdy punkt lutowniczy
powinien być gładki bez ostrych zakończeń.
Po sprawdzeniu poprawności montażu ko-
niecznie trzeba zwrócić uwagę na kierunki
diod w powielaczu. Płytkę drukowaną powie-
lacza

KONIECZNIE

należy zabezpieczyć powło-

ką izolacyjną np. Plastik 70 i to dwa razy.
Można też zabezpieczyć stronę elementów.

Obydwie płytki umieściłem w obudowie

typu KM85, tak by odległość między nimi
była jak największa. Dodatkowo należy
zwrócić uwagę, aby płytka powielacza od
strony wyjścia wysokiego napięcia była od-
dalona od obudowy i innych elementów moż-
liwie jak najbardziej. Minimalna odległość to
25-30mm. Dlatego płytka ta zamocowana
jest w połowie wysokości obudowy. Wyjście
powielacza z kolczastym ekranem łączymy
kablem w izolacji wysokonapięciowej. Prze-
wód taki można zdobyć, odcinając kawałek
od uszkodzonego powielacza z odbiornika
TV-kolor. Następnie przewód ten wypu-
szczamy przez otwór w spodzie obudowy na
odległość minimum 35mm. Na przewód
w miejscu przejścia przez obudowę można
założyć dodatkową izolację, wykonaną z od-
ciętej szyjki kapturka kończącego przewód
powielacza od TV. Dopiero tu do końca kabla
lutujemy ekran, uważając by miejsce lutowa-
nia było gładkie, bez ostrych zakończeń.

Powtórzę jeszcze raz bo to ważne,

W CA

-

ŁYM JONIZATORZE JEDYNYMI I BARDZO
OSTRYMI PUNKTAMI POWINNY BYĆ ZAKOŃ

-

CZENIA IGIE

Ł DOLUTOWANYCH DO EKRANU

.

P

OZOSTA

ŁE PUNKTY LUTOWNICZE POWINNY

BYĆ G

ŁADKIE

.

W górnej części obudowy montujemy

uchwyt, służący do powieszenia jonizatora.
Transformator użyty do budowy przetworni-
cy jest ciężki. Dlatego jonizator wisząc, tro-
chę się przechyla. By to zlikwidować należy
w przeciwnym rogu obudowy przymocować
przeciwwagę. Wieszamy go ok. 2m nad
podłogą, uważając, by przewód od zasilacza
był możliwie daleko od ekranu. Zasilanie
wynosi 12V. Równie dobrze pracuje przy za-
silaniu 13,8V (zasilacz od CB). Po włączeniu
zasilania powinniśmy usłyszeć ciche sycze-
nie dobiegające z ekranu, co świadczy
o działaniu jonizatora. Możemy też ostrożnie
zbliżyć rękę do ekranu na odległość
50...70mm, wtedy odczujemy chłód płynący
od niego. Jednak druga ręka nie powinna
wtedy niczego dotykać. Należy sprawdzić,
czy z powielacza nie występuje upływność
wysokiego napięcia do obudowy lub innych
elementów. Po wyłączeniu zasilania nie wol-
no od razu dotykać ekranu. Muszą się rozła-
dować kondensatory powielacza. Można je
rozładować szybciej, dotykając wyjścia po-
wielacza lub ekranu przewodem dołączonym
do masy. W dolnej części obudowy można
zamontować diodę świecącą, która będzie
nas informowała o pracy jonizatora.

Jak wcześniej wspomniałem, powietrze

tak zjonizowane jest zawsze korzystne i nie
ma żadnych przeciwwskazań co do jego sto-
sowania. Jonizator może być włączany okre-
sowo przez cały dzień, lub pracować non-
stop. Jednak minimalna, codzienna dawka jo-
nizacji dla przeciętnej wielkości mieszkania
wynosi około 60-90 minut.

Podczas jonizacji należy znajdować się

w odległości 1-1,5m od ekranu. Należy do-
dać, że do jonizacji nadaje się powietrze peł-
nowartościowe, tzn. o normalnym składzie.
Dlatego wentylacja mieszkań jest niezbędna.
Oczywiście, że przebywanie przez krótki
czas w takim zjonizowanym powietrzu nie
poprawi naszego samopoczucia od razu. Po-
prawa może nastąpić dopiero po dłuższym
czasie. Więc do dzieła.

Jeszcze jedna bardzo ważna sprawa,

UWA

-

GA NA BARDZO WYSOKIE NAPIĘCIE

!

Marian Jarek

55

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,4kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C6-C25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5nF/3kV
D1-D40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4007
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD911
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE555
Tr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TBC - 904

Rys. 3 Budowa ekranu

Fot. 1 Ekran

doprowadzone jest do ekranu z igłami. Ekran
ten podobny jest do nastroszonego jeża.

Działanie powielaczy było omawiane na

łamach EdW, przypomnę, że w powielaczu
napięcia kolejne kondensatory ładowane są
w takt zmian polaryzacji napięcia wejściowe-
go. Dzięki odpowiedniemu ich połączeniu
poprzez diody, napięcia z tych kondensato-
rów sumują się, dając na wyjściu napięcie ty-
le razy większe od wejściowego, ile jest tych
kondensatorów.

Jak zbudowany jest

ekran?

Ekran składa się z okręgu o średnicy 40cm, zro-
bionego z drutu miedzianego o przekroju
2,5mm

2

, do którego dolutowane są miedziane

druty o średnicy ok. 0,5 mm, które tworzą siat-
kę z oczkami o wymiarach ok. 3 x 3cm. Siatka
ta tworzy wypukłą część ekranu skierowaną
w dół. W miejscach skrzyżowania drutów przy-
lutowane są igły o średnicy 0,3...0,5mm i dłu-
gości ok. 35mm. Igły te powinny być jak naj-
bardziej ostre np. ze szpileczek krawieckich,
jednak każdą z nich trzeba wcześniej naostrzyć.

Do pierścienia doprowadza się trzy prze-

wody miedziane 0,8...1mm, rozstawione co
120

o

i zlutowane nad środkiem ekranu. Do

tego punktu doprowadzamy wysokie napię-
cie z powielacza.

Wszystkie punkty lutownicze powinny być

tak wykonane aby nie miały żadnych ostrych
zakończeń. Jedynymi ostrymi punktami joni-
zatora – ekranu mają być przylutowane igły.

Jak widać, budowa ekranu jest dość pra-

cochłonna i wymaga cierpliwości, ale od sta-
ranności wykonania tego elementu zależy
skuteczność pracy jonizatora.

Montaż i uruchomienie

Jonizator zmontowany został na dwóch płyt-
kach. Na jednej umieszczony jest generator,
klucz tranzystorowy i transformator wysokie-
go napięcia. Na drugiej znajduje się powie-
lacz napięcia. Opis montażu elementów na
pierwszej płytce nie wymaga większych
szczegółów. Pragnę jednak zwrócić uwagę na
sposób lutowania powielacza napięcia. Wszy-
stkie wyprowadzenia elementów obcinamy
bardzo blisko płytki. Ci, którzy potrafią, lutu-
ją tak, by w punktach lutowania nie było żad-
nych ostrych zakończeń z cyny oraz by nie
było widać ostrych wyprowadzeń elementów.
Jednak polecam, żeby wszystkie krótko ob-
cięte końcówki elementów zawinąć tak, by
przylegały do płytki i dopiero teraz je przylu-
tować. Po lutowaniu każdy punkt lutowniczy
powinien być gładki bez ostrych zakończeń.
Po sprawdzeniu poprawności montażu ko-
niecznie trzeba zwrócić uwagę na kierunki
diod w powielaczu. Płytkę drukowaną powie-
lacza

KONIECZNIE

należy zabezpieczyć powło-

ką izolacyjną np. Plastik 70 i to dwa razy.
Można też zabezpieczyć stronę elementów.

Obydwie płytki umieściłem w obudowie

typu KM85, tak by odległość między nimi
była jak największa. Dodatkowo należy
zwrócić uwagę, aby płytka powielacza od
strony wyjścia wysokiego napięcia była od-
dalona od obudowy i innych elementów
możliwie jak najbardziej. Minimalna odle-
głość to 25-30mm. Dlatego płytka ta zamo-
cowana jest w połowie wysokości obudowy.
Wyjście powielacza z kolczastym ekranem
łączymy kablem w izolacji wysokonapięcio-
wej. Przewód taki można zdobyć, odcinając
kawałek od uszkodzonego powielacza
z odbiornika TV-kolor. Następnie przewód
ten wypuszczamy przez otwór w spodzie
obudowy na odległość minimum 35mm. Na
przewód w miejscu przejścia przez obudowę
można założyć dodatkową izolację, wykona-
ną z odciętej szyjki kapturka kończącego
przewód powielacza od TV. Dopiero tu do
końca kabla lutujemy ekran, uważając by
miejsce lutowania było gładkie, bez ostrych
zakończeń.

Powtórzę jeszcze raz bo to ważne,

W CA

-

ŁYM JONIZATORZE JEDYNYMI I BARDZO
OSTRYMI PUNKTAMI POWINNY BYĆ ZAKOŃ

-

CZENIA IGIE

Ł DOLUTOWANYCH DO EKRANU

.

P

OZOSTA

ŁE PUNKTY LUTOWNICZE POWINNY

BYĆ G

ŁADKIE

.

W górnej części obudowy montujemy

uchwyt, służący do powieszenia jonizatora.
Transformator użyty do budowy przetworni-
cy jest ciężki. Dlatego jonizator wisząc, tro-
chę się przechyla. By to zlikwidować należy
w przeciwnym rogu obudowy przymocować
przeciwwagę. Wieszamy go ok. 2m nad
podłogą, uważając, by przewód od zasilacza
był możliwie daleko od ekranu. Zasilanie
wynosi 12V. Równie dobrze pracuje przy za-
silaniu 13,8V (zasilacz od CB). Po włączeniu
zasilania powinniśmy usłyszeć ciche sycze-
nie dobiegające z ekranu, co świadczy
o działaniu jonizatora. Możemy też ostrożnie
zbliżyć rękę do ekranu na odległość
50...70mm, wtedy odczujemy chłód płynący
od niego. Jednak druga ręka nie powinna
wtedy niczego dotykać. Należy sprawdzić,
czy z powielacza nie występuje upływność
wysokiego napięcia do obudowy lub innych
elementów. Po wyłączeniu zasilania nie wol-
no od razu dotykać ekranu. Muszą się rozła-
dować kondensatory powielacza. Można je
rozładować szybciej, dotykając wyjścia po-
wielacza lub ekranu przewodem dołączonym
do masy. W dolnej części obudowy można
zamontować diodę świecącą, która będzie
nas informowała o pracy jonizatora.

Jak wcześniej wspomniałem, powietrze

tak zjonizowane jest zawsze korzystne i nie
ma żadnych przeciwwskazań co do jego sto-
sowania. Jonizator może być włączany okre-
sowo przez cały dzień, lub pracować non-
stop. Jednak minimalna, codzienna dawka jo-
nizacji dla przeciętnej wielkości mieszkania
wynosi około 60-90 minut.

Podczas jonizacji należy znajdować się

w odległości 1-1,5m od ekranu. Należy do-
dać, że do jonizacji nadaje się powietrze peł-
nowartościowe, tzn. o normalnym składzie.
Dlatego wentylacja mieszkań jest niezbędna.
Oczywiście, że przebywanie przez krótki
czas w takim zjonizowanym powietrzu nie
poprawi naszego samopoczucia od razu. Po-
prawa może nastąpić dopiero po dłuższym
czasie. Więc do dzieła.

Jeszcze jedna bardzo ważna sprawa,

UWA

-

GA NA BARDZO WYSOKIE NAPIĘCIE

!

Marian Jarek

55

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,4kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C6-C25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5nF/3kV
D1-D40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4007
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD911
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE555
Tr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TBC - 904

Rys. 3 Budowa ekranu

Fot. 1 Ekran

Od zarania dziejów człowiek próbował uła-
twiać sobie życie. Już pierwsza maczuga po-
zwalała na efektywniejsze przełożenie siły
mięśni na ruch obrotowy, czyli inaczej
mówiąc mocniejsze walenie w mamuty. Taka
epoka kamienia łupanego w elektronice to la-
ta 70., gdy najuniwersalniejszym pilotem do
supertelewizora (TVC RUBIN) była podręcz-
na szczotka, ewentualnie młodsza siostra.
O ile szczotka nie wymagała zasilania, o tyle
rodzeństwo jest bardzo cukierkożerne.

Obecnie wszystkie telewizory mają pilo-

ta, ale czy w dziedzinie zdalnej obsługi kom-
putera nadal musimy uganiać się za mamuta-
mi? Na szczęście nie, bo jest jeszcze
AT89c2051 i pakiet BASCOM, w nim to bo-
wiem powstał opisany pilot.

Projekt to połączenie dostępnych w Inter-

necie pluginów z możliwościami Bascoma.

Charakterystyka kodu

RC5

Każde polecenie wysyłane przez pilota pra-
cującego w kodzie RC5 składa się z następu-
jących fragmentów:
- bitów startu 1.5bits (2*logiczna 1),
- bit kontroli,
- pięciu bitów kodujących numer rodziny
rozkazów,
- sześciu bitów określających numer rozkazu.

Ramka polecenia kodu RC5 przedstawio-

na została na rysunku 1.

Transmisja danych opiera się na kluczo-

waniu (100% modulacji) fali nośnej z czę-
stotliwością 36kHz. Najprostszy system
transmisji, opierający się wprost na wysyła-
niu serii 0,1, tak jak wskazuje składnia pole-
cenia, nie jest najlepszym rozwiązaniem.
W wielu sytuacjach powodowałoby to za-
kłócenia transmisji. Wystarczy sobie wyo-
brazić taką sytuację - gdy na chwilę pojawi
się przebieg odpowiadający bitowi startu,
a następnie zanika, powodowałoby to wyko-

nywanie nieustannie polecenia o adresie
i kodzie 0. Dlatego też przy transmisji kodu
RC5 stosowane jest kodowanie fazowe. Stan
logiczny jest interpretowany na podstawie
zmian sygnału w pojedynczych przedziałach
czasowych.

Zasady kodowania fazowe-

go przedstawia rysunek 2.

5-bitowe kodowanie nume-

ru rodziny poleceń i 6-bitowe
pole na numer polecenia umoż-
liwia, teoretycznie, wysłanie
2048 różnych rozkazów. W rze-
czywistości wykorzystywane
są tylko niektóre polecenia. Ich
zestawienie zawiera tabela 1.

W poszczególnej rodzinie

dostępne są wszystkie 64 po-
lecenia. Ich znaczenie przed-
stawia tabela 2.

Powyższa tabela zawiera zestawienie

podstawowych funkcji przypisanych na stałe
dość często poprzez graficzne oznaczenia na
klawiszach pilotów. Nie oznacza to, że nie
występują inne zastosowania poszczególnych
kodów. Przykładem jest nasz pilot w którym

Forum Czytelników

56

Elektronika dla Wszystkich

PP

PP

ii

ii

ll

ll

oo

oo

tt

tt

dd

dd

oo

oo

W

W

W

W

ii

ii

nn

nn

aa

aa

m

m

m

m

pp

pp

aa

aa

zz

zz

w

w

w

w

yy

yy

kk

kk

oo

oo

rr

rr

zz

zz

yy

yy

ss

ss

tt

tt

aa

aa

nn

nn

ii

ii

ee

ee

m

m

m

m

kk

kk

oo

oo

dd

dd

uu

uu

RR

RR

CC

CC

55

55

Numer

rodziny

Zastosowanie

0

TV

1

TV2 (descrambler tuner)

2

Teletext

3

TV1 or TV2

(commands 0-63 or 64-127)

5

Video recorder

6

Video recorder 2

7

Do celów eksperymentalnych

16

wzmacniacze

17

receiver/tuner

18

tape/cassette recorder

19

Do celów eksperymentalnych

23

DAT

Numer

Znaczenie

0-9

Kanały 0 - 9

12

standby

13

mute

14

presents

16

Głośność +

17

Głośność -

18

brightness +

19

brightness -

20

Nasycenie kolorów +

21

Nasycenie kolorów -

22

bass +

23

bass -

24

treble +

25

treble -

26

balance prawo

27

balance lewo

48

pauza

50

Szybkie przewijanie w tył

52

Szybkie przewijanie w tył

53

Play

54

stop

54

record

63

System select

Rys. 1

Rys. 2

Tabela 1

Tabela 2

można dynamicznie zdefiniować funkcje re-
alizowane poprzez poszczególne kody.

Schemat ideowy analizatora przedstawio-

ny został na rysunku 3, a płytka drukowana
na rysunku 4.

Opis programu

Program można ściągnąć ze strony interneto-
wej EdW www.edw.com.pl z działu FTP.

Jedną z najważniejszych części składo-

wych urządzeń mikroprocesorowych jest sam
program zawarty w pamięci kontrolera. Układ
89C2051 posiada 2kB pamięci programu typu
EEPROM. Dostępny obszar wystarczył do za

implementowania wszystkich przewidzianych
funkcji dla pilota tj.:
- analizy kodu RC5,
- obsługi wyświetlacza alfanumerycznego,

- transmisji szeregowej z komputerem
według standardu złącza RS232,
- analizy i przetwarzania danych otrzymywa-
nych z programu „Winamp”.

57

Elektronika dla Wszystkich

Forum Czytelników

Listing 1

‘

———————————————————————————————————————-

‘

‘

pilot winampa przez RS 232

‘

kość: 89C2051

‘

‘———————————————————————————————————————-

Config Lcd = 16 * 2

‘definicja typu wyświetlacza

Dim Kod As Byte

Dim Numer As Byte

‘deklaracja wymaganych zmiennych

Dim Flaga As Bit

Dim Wart As Byte

Dim Pom1 As Byte

Dim Liczba As Byte

On Int0 Odbierz

Dim Tekst As String * 1

Cls

Reset Tcon.0

Enable Interrupts

‘zezwolenie na przerwanie

Enable Int0

Reset Flaga

P3 = 255

‘wpisanie wartości początkowych

Cursor Off

‘do zmiennych

Cls

‘początek głównej pętli programu

Do

If Flaga = 1 Then

Reset Flaga

If Kod = 0 Then

Restore Tablica

For Pom1 = 0 To Numer

‘wyszukiwanie kodu w tablicy

Read Liczba

Next Pom1

Print Liczba

‘wysłanie polecenia

End If

End If

‘pętla analizy danych

Tekst = Inkey()

‘przychodzących z portu RS

Wart = Asc(tekst)

If Wart > 0 Then

If Wart = 64 Then

‘po znaku: @ przejdź do nowej linii

Lowerline

Elseif Wart = 35 Then

‘po znaku: # wyczyść wyświetlacz

Cls

Else

Lcd Tekst

‘jeśli zwykły tekst to wyświetl

End If

End If

Loop

‘koniec głównej pętli

End

‘podprogram analizy kodu

Odbierz:

Cls

Getrc5(kod , Numer)

Flaga = 1

‘tablica wrtości kodowych

Return

Tablica:

Data 0 , 1 , 2 , 3 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 4 , 0 , 9 , 0 , 5 , 6

Data 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 7 , 8 , 0 , 0

Data 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0

Rys. 3 Schemat ideowy

Rys. 4 Schemat montażowy

Rys. 5

Rys. 6

Program został napisany i skompilowany

w środowisku BASCOM.

Konfiguracja „plugina”

do programu „Winamp”

Plik o nazwie gen_serialcontrol.dll należy
umieścić w folderze plugins, w katalogu
głównym Winampa (rysunek 5).

Następnie należy skonfigurować podpro-

gram (rysunek 6). Dostęp do konfiguracji
jest możliwy z okna preferences uaktywnia-
nego lewym klawiszem myszy na aktywnym
Winampie. Nasz plugin nazywa się
SerialControl Plug-In v1.14 i powinien

pojawić się w oknie, jeżeli wszystko przebie-
gało do tej pory pomyślnie. Następnie zaz-
naczamy nazwę plugina i przechodzimy do
konfiguracji. Dostępne są 4 zakładki, konfi-
guracja pierwszej z nich przedstawiona jest
na rysunku 7.

Następna zakładka (rysunek 8) pozwala

na naukę podstawowych poleceń. Przebiega
to następująco:
- zaznaczamy funkcję której chcemy nauczyć
program np. play,
- naciskamy przycisk, który ma wywoływać
funkcję play,
- układ potwierdza poprawność nauki
poprzez umieszczenie „parafki” przy uczonej
funkcji,
- przechodzimy do kolejnego polecenia.

Następna zakładka (rysunek 9) jest istot-

na, jeżeli przewidujemy komunikację dwu-
kierunkową. Nasz pilot zapewnia taki trans-

fer, a więc należy tę zakładkę także skonfigu-
rować. Znaczenie poszczególnych pól:
- output on – zezwolenie na wysyłanie
danych,
- output interval – odstępy czasu wysyłania
danych (powinno być 1...2),
- output format – co właściwie ma być
wysyłane (do wyboru z poniższej tabeli),
- initialization – tekst wysyłany przy pier-
wszym uruchomieniu.

W tekście polecenia pojawiły się dwa

znaczki:
- „#” – jest to dodatkowe polecenie
czyszczenia wyświetlacza,
- „@” – polecenie przejścia do nowej linii.

Polecenia te stanowią swoisty język

rozpoznawany przez naszego pilota.

Całe urządzenie posiada jednak pewne

ograniczenia. Pierwsze z nich wynika z faktu
akceptowania przez plugina pojedynczego zna-
ku jako polecenia, a kod RC5 zakłada istnienie
poleceń dwucyfrowych (czytaj dwuznako-
wych). Aktualny plugin zinterpretuje taki kod
jako dwa polecenia. I tak np. Vol+ to kod 16, dla
plugina będzie to polecenie 1, a zaraz potem 6.

Dlatego potrzebna była umieszczona

w programie tablica do zamiany kodów.

Proponowane ustawienia przedstawia fo-

tografia zamieszczona (wraz z programem)
na naszej stronie internetowej.

Zasilanie można „wyciągnąć” z RS-a.

Zastosowałem jednak dodatkowy zasilacz,
ponieważ wyświetlacz jest podświetlany,
co zresztą widać na fotografii 1 i 2.

Michał Stach

58

Elektronika dla Wszystkich

Forum Czytelników

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω
P1 . . . . . . . . . . . . .10kΩ potencjometr montażowy
C1-C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/9V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/9V
C7,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89C2051
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TFMS5360
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MAX232
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator 11.059MHz
Z1 . . . . . . . . . . . . . . .złącze DB9 męskie do druku
Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikroswitch
DISP . . . . . . . . . . . . . .wyświetlacz alfanumeryczny

16*2 znaków

Fot. 1

Fot. 2

Rys. 9

Rys. 7

Rys. 8

59

Elektronika dla Wszystkich

Proponowany przyrząd służy do ustalenia czę-
stotliwości odchylania pionowego ekranu,
zwanego często częstotliwością ramki lub od-
świeżania ekranu. Wartość ta mówi nam, ile
razy na sekundę ekran jest odświeżany od
góry do dołu. Im większa jest to wartość, tym
mniejsze odczuwamy zmęczenie oczu i bóle
głowy. Spowodowane jest to tym, że oko ludz-
kie jako jeden ze zmysłów odbierający wraże-
nia świetlne nie toleruje gwałtownych zmian
intensywności oświetlenia. Dlatego najmniej
męczą oko obrazy statyczne lub takie, które
zmieniają się z częstotliwością dużo większą
od bezwładności oka ludzkiego (ok. 72Hz).
Pamiętajmy jednak, że istnieje wiele czyn-
ników, które wpływają jednocześnie na ja-
kość wyświetlanego obrazu i zmęczenie
oczu. Do najważniejszych z nich należą:
kolory, przeplot, częstotliwość odświeża-
nia, wielkość plamki i jaskrawość.

Dzięki rozszerzeniu zakresu pracy od

dołu proponowany wskaźnik może pełnić
dodatkową rolę jako tester szerokiej gamy
pilotów IRED.

Opis układu

Schemat ideowy wskaźnika przedstawiony
został na rysunku 1. Widzimy na nim upro-
szczony (zgodnie z założeniami) analogowy
miernik częstotliwości z wejściem optycz-
nym. Dlatego też pomiar będzie dokonywa-
ny poprzez zbliżenie miernika do jasno
oświetlonego pola na monitorze. Jest to je-
dyny warunek, który należy spełnić podczas
pomiaru. Czujnikiem układu jest fototranzy-

stor Q1 buforowany bramką U1C, którego
wzmocnienie jest uzależnione od rezystora R1.
Tak sformowane sygnały trafiają na detektor
zboczy opadających (C1, R2, U1D), który
kluczuje pracę multiwibratora (U1A, C2, R3).

Odseparowane przebiegi multiwibratora

przez bramkę U1B poddane zostają uśrednie-
niu za pomocą filtru RC, z którego trafiają na
ustrój magnetoelektryczny miernika. W przed-
stawionym modelu jako miernik zastosowa-
no wskaźnik poziomu nagrywania od magne-
tofonu, na który naniesiono liniową podział-
kę od 0 do 125Hz. Ostatnim blokiem układu
jest typowy stabilizator napięcia U2, zabez-

pieczony diodą D1 przed odwrotnym podłą-
czeniem zasilania.

Wykorzystanie tego samego układu jako

przystawki do multimetru analogowego lub
cyfrowego (zgodnie z rysunkiem 2) zapew-
ni czytelniejszy i znacznie szerszy pomiar
częstotliwości odświeżania ekranu. Próbę ta-
ką przeprowadziłem z miernikiem analogo-
wym DCV Rin.=10M, zakres 300mV i uzy-
skałem bardzo dobre odczyty aż do 290Hz,
gdzie na 1mV przypadał 1Hz.

Montaż i uruchomienie

Wszystkie elementy montujemy na płytce
drukowanej pokazanej na rysunku 3, która
została zaprojektowana tak, aby można było
przylutować do niej bezpośrednio miernik
magnetoelektryczny. Nie jest to jednak ko-
nieczne i można go zamontować w dowolny
inny sposób. Pamiętać jednak należy, aby po
zamontowaniu wszystkich elementów, na fo-
totranzystorze zamontować przysłonę ukie-
runkowującą wpadające światło tylko z jed-
nej strony. Jest to konieczne jedynie w przy-
padku braku obudowy całego miernika.

Do ostatniej czynności należy ustawienie

rezystora R6 tak, żeby wskazania „zegara”
pokrywały się z wartością sygnału podanego
na wejście optyczne miernika. Jako sygnał
wejściowy kalibracyjny możemy zastosować
diodę świecącą sterowaną generatorem funk-
cyjnym.

Roman Biadalski

W

W

s

s

k

k

a

a

ź

ź

n

n

i

i

k

k

c

c

z

z

ę

ę

s

s

t

t

o

o

t

t

l

l

i

i

w

w

o

o

ś

ś

c

c

i

i

o

o

d

d

ś

ś

w

w

i

i

e

e

ż

ż

a

a

n

n

i

i

a

a

e

e

k

k

r

r

a

a

n

n

u

u

Tester pilotów IRED

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2

Rys. 3 Schemat montażowy

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150kΩ
R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R4,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ
R7* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5kΩ
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C3,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C4,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4093
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LTR4206
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
WW1 . . . . . . . . . .ok.1-3k - wskaźnik wychyłowy od magnetofonu
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .włącznik PSM-1

Forum Czytelników

Telefon komórkowy to już niemalże podsta-
wowe narzędzie komunikowania się ludzi
(nie licząc osobistych rozmów). Nie wyobra-
żamy sobie bez niego życia, zwłaszcza gdy
oczekujemy na ważną rozmowę lub SMS-a.
Któż z nas jednak nie spotkał się z sytuacją,
w której bateria telefonu komórkowego „zde-
chła” w najmniej oczekiwanym momencie,
np. na plaży lub w podróży. I co wtedy?
Czarna rozpacz, gdzie tu włączyć ładowar-
kę? W piasek? Najlepiej naładować telefon
przed wyjściem na plażę, ale kto by o tym pa-
miętał, przecież jest tyle ciekawszych rzeczy
do zrobienia niż ładowanie telefonu.

Poniższy prosty układ rozwiąże ten pro-

blem. Jest to bezprzewodowa ładowarka do
telefonu Siemens.

Opis układu

Schemat ideowy przedstawiony jest na ry-
sunku 1. Tranzystor T1 włączony jest
w układ pomiaru prądu. Bocznikiem jest re-
zystor R1. Spadek napięcia na tym rezystorze
otwiera tranzystor. Przepływ prądu sygnali-
zowany jest przez niebieską diodę LED. Re-
zystor R2 ogranicza prąd ładowania, jest to
związane z tym, że rozładowany telefon bę-

dzie pobierał bardzo duży prąd, co może zni-
szczyć akumulatorek. Po naładowaniu telefo-
nu, kiedy zmaleje pobór prądu, zmaleje także
spadek napięcia na rezystorze R1. Dioda
LED zgaśnie. Rezystor R3 ogranicza prąd
diody LED. Jego wartość jest tak dobrana,
aby układ nie pobierał niepotrzebnie więk-
szego prądu. W końcu liczy się każdy mi-
liamper.

Montaż i uruchomienie

Do zmontowania ładowarki potrzebna będzie

wtyczka (złącze do te-
lefonu), gdzie umie-
ścimy nasz układ, nie-
bieska dioda LED
i kilka elementów
SMD. Montaż można
wykonać w „pająku”,
lecz praktyczniej by-
łoby zmontować układ
na płytce drukowanej pokazanej na rysunku
2. W sytuacjach ekstremalnych (bo w takich
układ będzie pracował) elementy połączone
w „pająku” mogą się uszkodzić. Poprawnie
zmontowana ładowarka nie wymaga urucho-
mienia.

Paweł Korejwo

60

Elektronika dla Wszystkich

B

B

e

e

z

z

p

p

r

r

z

z

e

e

w

w

o

o

d

d

o

o

w

w

a

a

ł

ł

a

a

d

d

o

o

w

w

a

a

r

r

k

k

a

a

d

d

o

o

t

t

e

e

l

l

e

e

f

f

o

o

n

n

u

u

S

S

i

i

e

e

m

m

e

e

n

n

s

s

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Ω SMD
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω SMD
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Ω
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED niebieska (3mm)
T1 . . . . . . . . . . . . . .dowolny tranzystor NPN SMD
Bateria alkaliczna 9V, np. 6LR61

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2 Schemat

montażowy

Forum Czytelników

Zasilanie

telefonu

+

-

Ciąg dalszy ze strony 51.

Stanowi to znaczne obciążenie dla stabili-

zatora, w którym przez tę krótką chwilę wy-
twarza się moc 7,5W [(12V – 1,25V)
* 700mA]. Jednak przez tak krótki czas pra-
cy stabilizator nawet bez żadnego radiatora
nie nagrzewa się do niebezpiecznej tempera-
tury.

Część mechaniczna

Budowę części mechanicznej obra-
zuje najlepiej sam model. Jeden rzut
oka na model mówi więcej niż tysiąc
słów opisu. Dlatego też skoncentruję
opis na najważniejszych szcze-
gółach.

Najbardziej krytyczną częścią

układów wykorzystujących silniki
elektryczne jest przeniesienie napę-
du. W domowych warunkach trudne
jest to do zrealizowania, szczególnie
jeśli potrzebne jest duże przełożenie
(jak w naszym przypadku). Przed
problemem tym stawałem już wcze-
śniej i opracowałem bardzo prosty
i niezawodny sposób. Duże przełoże-
nie i znaczną siłę uzyskać można sto-
sując śrubę i nakrętkę. Rozwiązanie
takie zawsze do tej pory zdawało eg-
zamin, a układy o nie oparte działają
bezawaryjnie (np. jako rygiel zamka
szyfrowego). Dlatego też i tym ra-
zem zastosowałem przełożenie
z długą śrubą M3 (40mm) i nakrętką.

Śruba z odciętym łebkiem zamo-

cowana jest do wirnika silnika (od
strony obcięcia). Aby dopasować średnicę
wirnika do średnicy śruby M3, na wirnik na-
łożona została koszulka termokurczliwa.
Śrubę i wirnik łączy plastikowa tulejka. Ca-
łość zalałem Distalem.

Nakrętka umieszczona jest pomiędzy

dwoma kawałkami laminatu. Laminat połą-
czony został dwoma odcinkami przylutowa-
nego do niego drutu. W całej konstrukcji po-
sługiwałem się drutem o średnicy 0,5mm
uzyskanego z gorącej żyły kabla koncen-
trycznego. Ja dysponowałem nakrętką z czę-
ścią okrągłą, którą mogłem umieścić na
wcisk w otworze zrobionym w laminacie.
W przypadku „zwykłej” nakrętki sześciokąt-
nej całość należy zalać Distalem, tak aby
unieruchomić nakrętkę pomiędzy kawałkami
laminatu (rysunek 2). Część ta będzie prze-
suwać platformę porcjującą pokarm.

Platforma wykonana jest z laminatu i sze-

ściu pętli z drutu. Cztery pętle służą do poru-
szania się po prowadnicach, a dwie pozosta-
łe przytrzymują część z nakrętką. Pojemnik
z pokarmem znajduje się nad platformą, jed-
nak jej nie dotyka. Samoistne wysypywanie
się pokarmu powstrzymywane jest więc
przez sam pokarm (rysunek 3). Przesunięcie
się platformy powoduje wysypywanie się po-

karmu z pojemnika do akwarium (rysunek
4). Powrót platformy zatrzymuje ten proces.

Silnik i prowadnice umieszczone są na ka-

wałku laminatu z otworem pod platformą do
przepuszczania pokarmu. Silnik przymocowa-
ny jest drutem. Prowadnice wykonane są z te-
go samego drutu, ale z niezdjętą izolacją. Do
platformy przylutowany jest kawałek lami-
natu przesłaniający transoptory (rysunek 5).

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce druko-
wanej pokazanej na rysunku 6. Montażu
części elektronicznej dokonujemy w trady-
cyjny sposób. Nie wymaga ona zabiegów
uruchomieniowych, jedynie ustawienia na
wyjściu stabilizatora napięcia jakim zasilany
powinien być silnik.

Układ jest odporny na wszelkiego rodzaju

„nienormalne” sytuacje (przerwy zasilania,
uszkodzenie elementów transoptorów, itp.).
Nie są one w stanie uszkodzić elementów
mechaniki czy spowodować przeciążenia
mogącego doprowadzić do spalenia elemen-
tów. Niebezpieczną sytuację może stworzyć
tylko zablokowanie się silnika „w połowie
drogi”. Zablokowany silnik będzie pobierał
znaczny prąd, co może doprowadzić do
uszkodzenia stabilizatora U2. Można takiej
sytuacji zapobiec, zasilając układ tylko na
czas karmienia. Można też całkiem zrezy-
gnować ze sterowania przez wejście S i ste-
rować układem dozownika poprzez włącza-
nie i wyłączanie zasilania. Wtedy jednak
trzeba między wejście S a plus zasilania
dodać kondensator, np. o wartości 100nF,
tak aby po podaniu zasilania układ sam
startował.

Gdyby czas odsłonięcia był zbyt krótki na

zaserwowanie odpowiednio dużej porcji po-
karmu, można odsuwać platformę kilka razy
z rzędu. Nie można jednak robić tego zbyt
wiele razy – raz za razem. Powoduje to bo-
wiem nadmierne nagrzewanie się stabilizato-
ra U2. Nic też nie zaszkodzi przykręcenie
małego radiatorka, np. takiego jak w modelu.

Dobrego zwymiarowania i precyzji przy

montażu wymaga część mechaniczna. Nie
podaję konkretnych wymiarów, gdyż zależą
one od długości zastosowanej śruby i wielko-
ści silnika. Samą śrubę dobrze jest nasmaro-
wać smarem do maszyn precyzyjnych.

Dariusz Drelicharz

[e-mail]

61

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560Ω
R2-R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680kΩ
R7,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k Ω
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270Ω
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ PR
Kondensatory
C1,C3,C4,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
Półprzewodniki
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda LED
D3,D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .fotodioda
D5-D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM317
Inne
REL1,REL2 . . . . . . . .HD1-M-DC12V firmy Matsushita

Płytka ddrukowana jjest ddostępna w sieci

handlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22657.

Rys. 6 Schemat montażowy

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5

B

B

e

e

z

z

k

k

o

o

m

m

p

p

r

r

o

o

m

m

i

i

s

s

o

o

w

w

a

a

j

j

a

a

k

k

o

o

ś

ś

ć

ć

a

a

u

u

d

d

i

i

o

o

,

,

czyli

d

d

r

r

o

o

g

g

a

a

d

d

o

o

D

D

i

i

r

r

e

e

c

c

t

t

D

D

i

i

g

g

i

i

t

t

a

a

l

l

C

C

h

h

a

a

i

i

n

n

Dlaczego przetwornik 1-bitowy jest lepszy od 16-bitowego

Kompresja stratna

Zanim przejdziemy do bardziej szczegóło-
wego omówienia specyficznego systemu
SACD, należy podkreślić, że zarówno w sy-
stemie CD, DVD-Audio, a w sumie też
SACD, dane cyfrowe zapisywane na płycie
są w pewnym sensie „surowe” – po prostu są
to kolejne próbki - liczby. Tymczasem już
znacznie wcześniej, długo przed pojawie-
niem się DVD-Audio i SACD, ujawnił się
drugi poważny kierunek rozwoju: od dawna
potrzebne były sposoby zmniejszania objęto-
ści plików, najlepiej bez utraty jakości. Cho-
dzi o inteligentne skompresowanie informa-
cji, żeby radykalnie zmniejszyć objętość
w porównaniu do płyty kompaktowej, tracąc
przy tym jak najmniej jakości dźwięku. Ge-
neralnie wszystkie systemy kompresji strat-
nej opierają się na dwóch zasadach:
1. maskowania słabych dźwięków przez sil-
ne. W praktyce oznacza to, że podczas anali-
zy niejako odrzucane i pomijane są słabsze

składniki, które są maskowane, czyli zagłu-
szane przez składniki silniejsze. Zapisywane
są tylko składniki najistotniejsze dla słucha-
cza.
2. jak najoszczędniejszego zapisania tych
najistotniejszych informacji. Tu wykorzystu-
je się różne kody i zadziwiająco sprytne spo-
soby „ściśnięcia” danych. W każdym razie
zamiast kolejnych liczb odpowiadających
amplitudzie poszczególnych próbek przeka-
zywane są inne liczby, które też niosą infor-
mację o sygnale, ale w znacznie bardziej
zwięzłej postaci. Przykładowo dziś stosowa-
ne są sposoby kompresji, zapewniajace zna-
komitą jakość dźwięku przy przepływności
10...20 razy mniejszej niż w klasycznym sy-
stemie PCM wykorzystanym w płycie CD.

Nad problemami kompresji i kodowania

pracowało i pracuje wiele różnych ośrodków
akademickich i komercyjnych. Z czasem
okazało się, że duże osiągnięcia ma niemiec-
ki Fraunhofer Institute (Fraunhofer IIS – In-

stitut Integrierte Schaltungen). Naukowcy
z Fraunhofer Institute opracowali system,
a właściwie kilka systemów kodowania. Sy-
stemy efektywnej kompresji opracowano też
w słynnej firmie Dolby Laboratories. Jednak
opracowanie dobrego systemu kodowania,
a uznanie go za międzynarodowy standard to
dwie zupełnie różne sprawy. Nawet jeśli ja-
kaś mało znana firma opracuje dobry system
kodowania, ma małe szanse na upowszech-
nienie go, na uznanie za standard, a potem na
uzyskanie opłat licencyjnych. Większe szan-
se mają potężne i uznane firmy i instytucje.
I oto spośród różnych propozycji ostatecznie
dziś na rynku mamy kilka systemów cyfro-
wej kompresji dźwięku, w tym:
- Dolby Digital (AC-3) ze słynnej firmy Do-
lby Laboratories,
- MPEG-audio, opierający się w dużej mie-
rze na opracowaniach Fraunhofer Institute
- DTS (Digital Theater System).

Ponieważ kwestia kompresji budzi szereg

64

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

dodatek

do

miesięcznika

P

o

z

n

a

ć

i

z

r

o

z

u

m

i

e

ć

s

p

r

z

ę

t

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

M

U

To warto wiedzieć

c

c

z

z

ę

ę

ś

ś

ćć

ćć

22

22

To warto wiedzieć

wątpliwości, warto podać parę słów wyja-
śnienia. Przed wielu laty, w epoce „analogo-
wej” też istniały systemy kompresji i reduk-
cji szumów, jak choćby dbx, Dolby B, Dolby
C, CNRS, itd. Stosowanie ich w sprzęcie
elektronicznym wymagało wnoszenia opłat
licencyjnych. W praktyce opłaty licencyjne
były wliczone w cenę specjalizowanych
układów scalonych, niezbędnych w tych sy-
stemach. W przypadku omawianych cyfro-
wych systemów kompresji jest inaczej. Ge-
neralnie nie ma specjalizowanych układów
scalonych, realizujących dany system kom-
presji cyfrowej. Ponieważ chodzi o obróbkę
sygnału cyfrowego, można ją zrealizować za
pomocą wielu rozmaitych mikroprocesorów,
zwłaszcza specjalizowanych, tzw. DSP.
Wszystkie te systemy opierają się w sumie na
przeprowadzeniu szeregu operacji matema-
tycznych na sygnale cyfrowym. Podstawą da-
nego systemu kompresji nie są więc specjali-
zowane układy scalone, tylko algorytmy, czy-
li zbiory reguł postępowania (obliczeń), dają-
ce potrzebny wynik. Tym samym w przypad-
ku cyfrowych systemów kompresji zastrze-
żone i wymagające opłat licencyjnych są nie
układy scalone, tylko właśnie algorytmy,
a biorąc rzecz w uproszczeniu – programy.
Tym samym dochodzimy do szeroko dysku-
towanego tematu ochrony własności intelek-
tualnej (IP - Intellectual Property).

Taka nieznana wcześniej sytuacja nie tylko

rodzi problemy, ale też otwiera dodatkowe
możliwości. W każdym ze wspomnianych sy-
stemów nie ma jednego sztywnego formatu.
Strumień danych cyfrowych może na przykład
zawierać tylko informacje z dwóch kanałów,
czyli być klasycznym sygnałem stereo. Może
zawierać sześć kanałów (5.1) – pięć o pełnym
paśmie i jeden dla subwoofera. Możliwe są
też inne zestawy kanałów, zwykle nie są jed-
nak wykorzystywane. W każdym razie stru-
mień danych cyfrowych wprowadzanych np.
z płyty do dekodera zawiera też informacje
o zastosowanym systemie kodowania, liczbie
kanałów i innych szczegółach. Stosownie do
tych informacji dekoder elastycznie dostoso-
wuje się do podanego nań sygnału, realizuje
potrzebne procedury, by prawidłowo odko-
dować (zdekompresować) sygnał.

Mało tego, jeden dekoder oparty na mi-

kroprocesorze może prawidłowo odkodować
sygnały cyfrowe różnych systemów (Dolby
Digital, MPEG, DTS). Wszystko zależy od
programu zawartego w procesorze dekodera.
Ponieważ we współczesnych procesorach
często program zapisany jest w reprogramo-
walnej pamięci FLASH, przynajmniej teore-
tycznie istnieje też możliwość wymiany pro-
gramu dekodującego na lepszy (upgrade).

Wracając do głównego wątku, trzeba

stwierdzić, że pewne systemy, w tym powsta-
łe we Fraunhofer Institute, zostały uznane za
światowy standard przez MPEG. MPEG
(skrót od Motion Picture Expert Group) to

światowa rada ekspertów zajmująca się fil-
mem. MPEG to nie firma komercyjna czy
narodowy komitet normalizacyjny jakiegoś
państwa, tylko właśnie zespół ekspertów
z całego świata. MPEG zajmuje się general-
nie filmem cyfrowym, zarówno obrazem, jak
i dźwiękiem, a ściślej jego sposobami kodo-
wania i zapisu. MPEG ustala standardy, które
potem mogą wykorzystać wszyscy produ-
cenci – umożliwia to ujednolicenie sprzętu
na całym świecie.

Najpierw ustalono standard MPEG-1, po-

tem ulepszony MPEG-2, dziś mówi się
o MPEG-4, MPEG-7. MPEG-1 jako system
kodowania obrazu nie zdążył się upowszech-
nić, wyparty przez znacznie lepszy MPEG-2.
System kodowania obrazu MPEG-2 wyko-
rzystywany jest dziś w DVD-Video oraz
w telewizji cyfrowej, satelitarnej i naziemnej
– patrz artykuły Cyfrowa telewizja naziemna
(DTT) w EdW 3/1999 str. 21 oraz Telewizja
cyfrowa... w EdW 2/2002 str. 60.

Gdy zespoły reprezentantów wielu koncer-

nów, firm i instytutów ustalały standard płyt
DVD-Video, przyjęto, że dźwięk na nich może
być zakodowany w systemach Dolby Digital,
MPEG oraz DTS (Digital Theater System).

Natomiast niebywałą popularność nie

tylko w Internecie zdobył niespodziewanie
sposób kodowania dźwięku określony
w MPEG-1. Ściślej biorąc, w systemie
MPEG-1 możliwe są różne sposoby kodowa-
nia dźwięku – popularność zdobył standard
MPEG-1 Layer 3, znany powszechnie jako
MP3. Więcej informacji można znaleźć
w EdW 5/2000 na stronie 85.

Jeszcze raz należy podkreślić, że MP3 to

standard kodowania dźwięku. Jest to standard
jak najzupełniej legalny, przyjęty i zalecany
przez MPEG, tymczasem w świadomości
wielu MP3 to synonim pirackiego kopiowania
muzyki. Należy tu wyraźnie oddzielić dwa
zagadnienia – format MP3 określa sposób ko-
dowania dźwięku i jako taki nie ma nic
wspólnego z piractwem. Oddzielnym zaga-
dnieniem jest to, że właśnie atrakcyjny format
MP3 umożliwił wymianę plików muzycz-
nych przez Internet, co zaowocowało falą nie-
kontrolowanej dystrybucji muzyki z wielką
szkodą dla firm fonograficznych, czerpiących
ogromne zyski ze sprzedaży płyt CD.

Sposób kodowania MP3, a także inne for-

maty, są tak sprytnie opracowane, że umożli-
wiają wybór między jakością a objętością
pliku (przepływnością informacji). Można
zakodować dźwięk z niską jakością i wtedy
wymagana przepływność informacji będzie
rzędu kilku kilobitów na sekundę, co da
w efekcie małą objętość pliku. W praktyce
uznaje się, że kodowanie z przepływnością
128kb/s (kilobitów na sekundę) daje jakość
bardzo dobrą, niewiele ustępującą jakości
klasycznego systemu stosowanego w płytach
kompaktowych (PCM 44kHz, 16 bitów,
przepływność ponad 1500kb/s).

Format MP3 można dziś uznać jako stary.

Z czasem Fraunhofer Institute we współpra-
cy z koncernem THOMSON opracował ulep-
szony sposób kodowania, nazwany MP3
PRO, który przy niezmienionej jakości daje
pliki dwukrotnie mniejsze niż klasyczny
MP3, i co bardzo ważne, system MP3 PRO
jest w pełni kompatybilny z MP3. Powstał
też nowszy system MPEG-2 AAC (Advan-
ced Audio Coding).

W każdym razie format MP3 i podobne,

przy zastosowaniu metod stratnych, gdzie
część zawartości jest przy kodowaniu bez-
powrotnie tracona, pozwalają co najmniej
kilkunastokrotnie zmniejszyć objętości pli-
ków przy znikomej utracie jakości dźwięku.
Przeciętny użytkownik korzystając z plików
MP3 o „standardowej” przepływności
128kbps, zwłaszcza na popularnym sprzęcie,
zupełnie nie zauważa jakichkolwiek artefak-
tów muzycznych i uznaje jakość za niena-
ganną, nieodbiegającą od jakości płyty kom-
paktowej. Stąd też wynika popularność
wszelkiego rodzaju odtwarzaczy MP3 i stąd
coraz więcej odtwarzaczy płyt CD i DVD ma
też możliwość odczytu i dekodowania pli-
ków MP3.

Fakt, że dziś własność intelektualna

(w tym sposoby kodowania) jest chroniona
patentami i wymaga płatnych licencji, skłonił
niektóre potężne firmy do promowania syste-
mów kodowania konkurencyjnych do MP3.
Komputerowy gigant Microsoft pozazdrościł
popularności MP3 i usiłuje wprowadzić wła-
sny format zwany WMA. Sony w swoich
wyrobach preferuje własny format, też różny
od MP3. Szczegóły nie są istotne dla główne-
go wątku artykułu. Głównym tematem jest
drugi kierunek rozwoju, mianowicie dążenie
do ideału i bezkompromisowej jakości. Aby
dobrze zrozumieć, dlaczego można tu mówić
o bezkompromisowej jakości, należy wrócić
do klasycznej płyty kompaktowej i mocno
podkreślić, że zarówno klasyczna CD, jak
i płyta DVD-Audio zawierają „surowy” zapis
w formacie zwanym PCM i ten „surowy”,
nieskompresowany zapis ma z konieczności
dużą objętość. Inaczej jest z dźwiękiem na
płytach DVD-Video i dźwiękiem w forma-
tach podobnych do MP3 – tu sygnał audio
(dwu- lub wielokanałowy) zostaje skompre-
sowany w sposób podobny jak MP3, czyli
z użyciem kompresji stratnej. Objętość pli-
ków audio na płycie DVD-Video jest rady-
kalnie zmniejszona, przepływność sześcioka-
nałowego sygnału (5.1) typowo wynosi tylko
384kb/s, ale przy odczycie nie sposób ideal-
nie wiernie odtworzyć oryginalnego przebie-
gu, z którego usunięto składowe, które zasto-
sowane algorytmy kompresji uznały za niei-
stotne.

Jak widać, system DVD-Audio przezna-

czony jest dla audiofilów, dla których naj-
ważniejszym kryterium jest wierność rekon-
strukcji sygnału przy odczycie. Zbliżone

65

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

możliwości bardzo wiernego odtworzenia
oryginału ma system SACD. Wbrew nazwie
Super Audio CD ma on niewiele wspólnego
z klasycznym CD. Nieco więcej informacji
na temat obu systemów można znaleźć
w EdW 12/2000 str. 105 w artykule SACD
i DVD-Audio, czyli lepsze jest wrogiem do-
brego. Warto bliżej zapoznać się ze sposo-
bem kodowania sygnału w systemie SACD,
także po to, by zrozumieć najnowsze kierun-
ki rozwoju w technice cyfrowej i pomysły na
całkowicie cyfrowy tor dźwiękowy. Żeby
zrozumieć tę koncepcję, koniecznie trzeba
wgłębić się w szczegóły techniczne, po-
wrócić do płyty CD i modulacji PCM, by
przez płytę SACD dojść do wzmacniaczy
klasy D i w pełni cyfrowego toru audio.

Przetworniki C/A

Od początku istnienia płyty CD, czyli od
przełomu lat 70./80., producenci odtwarza-
czy musieli zdecydować, jakie stosować
w nich przetworniki cyfrowo-analogowe.
Nawet jeśli zapis jest dokonany prawidłowo,
z wykorzystaniem pełnego zakresu dynami-
ki, to ostateczna jakość dźwięku zależna jest
też od przetwornika cyfrowo-analogowego
w odtwarzaczu. Narzuca się oczywisty wnio-
sek, że powinien to być przetwornik 16-bito-
wy. Powinien, ale nie zawsze stosowano ta-
kie przetworniki.

Powody były różne. Po pierwsze, trzeba

mieć świadomość, że pełnowartościowy
przetwornik 16-bitowy musi mieć w pełnym
zakresie dokładność, konkretnie liniowość,
lepszą niż 0,5 najmłodszego bitu – oznacza
to, że bezwzględna liniowość przetwornika
w całym zakresie powinna wynosić co naj-
mniej 0,5*(1/65536), czyli musi być lepsza
niż 0,01%. Wymagana liniowość przetworni-
ka, lepsza niż 0,01% wymaga więc stabilno-
ści i wąskich tolerancji elementów. Płyta CD
pojawiła się na przełomie lat 70./80.,
a w tamtych latach precyzyjne przetworniki
16-bitowe były jeszcze na tyle kosztowne, że
nie można ich było stosować w popularnym,
tanim sprzęcie. Użytkownicy sprzętu nie
wiedzieli i w większości nie wiedzą do dziś,
jakie przetworniki pracują w ich odtwarza-
czach.

Z czasem pojawiły się i upowszechniły

przetworniki 18-, 20-bitowe. Stosowano je
tylko w niektórych odtwarzaczach. Okazuje
się bowiem, że dokładność (liniowość) prze-
twornika to nie wszystko.

Drugim powodem, dla którego rzadko

stosowano i stosuje się przetworniki 16-, 18-
i 20-bitowe, były i są opisane wcześniej kło-
poty z filtrem antyaliasingowym, a głównie
z szumami kwantyzacji. Od początku istnie-
nia odtwarzaczy CD wykorzystywano różne
sposoby zmniejszania tych szumów. Jednym
z nich było dodanie do rekonstruowanego sy-
gnału... niewielkiego szumu. Choć może się
to wydać dziwne, ten niewielki, dodatkowy

szum powodował zmniejszenie ogólnego po-
ziomu szumów w sygnale audio.

Stosowano też i stosuje się skuteczniejsze

metody walki z szumami kwantyzacji. Nie-
które opierają się na sztucznym zwiększaniu
przy odczycie częstotliwości próbkowania z
jednoczesną (cyfrową) rekonstrukcją wartoś-
ci pośrednich próbek. Proces taki nazywa się
interpolacją, a układ interpolatorem. Ilustruje
to rysunek 8. Dopiero po takim przekształ-
ceniu i sztucznym „zagęszczeniu” sygnału
cyfrowego podaje się go na przetwornik cy-
frowo-analogowy.

Do rekonstrukcji wartości pośrednich (in-

terpolacji) stosuje się rozmaite metody cyfro-
we, których działanie oparte jest na kilku
równoległych, 16-bitowych rejestrach prze-
suwnych pełniących rolę pamięci czterech
kolejnych próbek. Wartości pośrednie uzy-
skuje się z przetworzenia, np. zsumowania
czterech próbek oryginalnych. Ilustruje to
rysunek 9. Wyjściowy sygnał cyfrowy bę-
dzie miał 18-bitową rozdzielczość. W podob-
nym układzie można cyfrowo zwiększyć tak-
że częstotliwość próbkowania. Jedną z kon-
cepcji (też w znacznym uproszczeniu) ilu-
struje rysunek 10. Zamiast przesuwać (prze-
pisywać) poszczególne próbki do kolejnych
komórek pamięci co 22,6757

µs tym samym

sygnałem zegarowym, należy przesuwać je
z niewielkim, w tym wypadku czte-
rokrotnie mniejszym opóźnieniem.
Bez dodatkowych zabiegów zwięk-
szy to 4-krotnie częstotliwość prób-
kowania 18-bitowego sygnału wyj-
ściowego.

Rysunki 9 i 10 pokazują tylko

ideę. W praktyce stosuje się bardziej
rozbudowane sposoby, gdzie na
przykład zamiast zwykłego sumo-
wania stosuje się sumowanie ze
współczynnikami wagowymi. Są to
systemy z tzw. kształtowaniem szu-
mu. Szczegóły nie są istotne, bo ten
opis ma tylko wyjaśnić, że przez
zwiększenie częstotliwości próbek
i wprowadzenie wartości pośre-
dnich szumy zostaną przesunięte
w zakres wyższych częstotliwości,
czyli poza pasmo akustyczne. Nie
znaczy to, że w taki sposób można
przesunąć wszystkie szumy kwanty-
zacji całkowicie poza pasmo aku-
styczne, ale już przesunięcie więk-
szości z nich da oczekiwany efekt.
Dlatego zawsze korzystne jest stoso-
wanie większej niż to konieczne czę-
stotliwości próbkowania (oversam-
pling) i wykorzystanie przetworni-
ków 18- i 20-bitowych. Warto też
przypomnieć, że celem oversamplin-
gu, nazywanego też po polsku
nadpróbkowaniem, jest nie tylko
przesunięcie szumów kwantowania
w wyższe regiony, powyżej pasma

akustycznego. Zwiększenie częstotliwości
próbkowania przesuwa też obce składniki,
więc pozwala zastosować filtr antyaliasingo-
wy o łagodniejszych zboczach, bo te dodat-
kowe składniki mają wtedy dużo większe
częstotliwości – porównaj rysunki 3, 4, 5.

Wyczerpujące omówienie zagadnienia

można znaleźć m.in. w książce Scalone prze-
tworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-ana-

66

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 10

logowe (autor Rudy van de Plasche, wydaw-
nictwo WKiŁ) oraz w licznych publikacjach
anglojęzycznych dostępnych w Internecie.

Przetwornik 1-bitowy

Dotychczasowe rozważania nie sygnalizują
pewnej dodatkowej możliwości, a nawet mo-
gą wprowadzić w błąd. Otóż rzeczywiście
można i warto zwiększać zarówno częstotli-
wość próbkowania, jak i rozdzielczość. Daje
to pewne efekty, jednak należy mieć świado-
mość, że rekonstrukcja wartości pośrednich
jest zabiegiem z gruntu sztucznym i tak na-
prawdę to przesuwa tylko szumy w wyższy
zakres częstotliwości, w procesie uśredniania
sygnału cyfrowego, natomiast ze swej natury
nie pozwala przywrócić idealnych wartości
oryginalnego sygnału. Nie pozwala, bo tych
informacji w 16-bitowym sygnale po prostu
nie ma. Dlatego ważna w praktyce jest nastę-
pująca zależność: jeśli dwukrotnie zwiększy-
my częstotliwość próbkowania, to możemy
dwukrotnie zmniejszyć rozdzielczość kwan-
towania – nie utracimy żadnej informacji,
a szumy kwantyzacji też zostaną przesunięte
w górę. Można łatwo odczytany z płyty CD
sygnał 44,1kHz/16bit przekształcić na dro-
dze cyfrowej na sygnał 88,2kHz/15bit, czy
352,8kHz/13bit i dopiero taki sygnał podać
na przetwornik cyfrowo-analogowy. Prze-
twornik taki musi być szybszy, ale może
mieć mniejszą rozdzielczość (dokładność).
Nadal zyskiem będzie przesunięcie szumów
w górę i możliwość zastosowania prostszego
filtru antyaliasingowego - czym wyższa czę-
stotliwość próbkowania, tym lepiej.

Uważni Czytelnicy już się zapewne zo-

rientowali dokąd zmierzamy i przypomnieli
sobie, że według materiałów reklamowych,
wiele współczesnych odtwarzaczy CD posia-
da przetwornik... 1-bitowy. Teoretycznie
można tak zwiększyć częstotliwość próbko-
wania, że wystarczyłby przetwornik 1-bito-
wy. Należałoby jednak częstotliwość próbko-
wania zwiększyć do niebotycznej wartości
2890MHz (2,89GHz). Praktyczną barierą jest
tu szybkość i cena współczesnych przetwor-
ników cyfrowo-analogowych. Niemniej idea
cyfrowego zmniejszania rozdzielczości
i zwiększenia częstotliwości próbkowania
jest pociągająca. Współczesne procesory ła-
two dają sobie radę nawet ze skomplikowaną
obróbką sygnału cyfrowego, a jedną z korzy-
ści jest możliwość zastosowania prostszego
lub nawet bardzo prostego przetwornika cy-
frowo-analogowego. Aby jednak wykorzy-
stać tę koncepcję, odczytany z płyty sygnał
należy poddać intensywnej cyfrowej obróbce.

Przykładowo w „1-bitowym” systemie

opracowanym przez Philipsa sygnał
44,1kHz/16bit najpierw zostaje przetworzo-
ny na sygnał o 4-krotnie większej częstotli-
wości próbkowania. W następnej kolejności
częstotliwość próbkowania zostaje zwięk-
szona 32-krotnie, potem jeszcze 2-krotnie,

a przy tym zostaje dodany niewielki szum
cyfrowy. Uzyskuje się sygnał PCM
11,2896MHz/17bit. Zostaje on następnie cy-
frowo przetworzony na sygnał 1-bitowy
z wykorzystaniem metody zwanej sigma-del-
ta. W efekcie uzyskuje się cyfrowy sygnał
zwany PDM (pulse-density modulation),
który zostaje przekształcony w sygnał analo-
gowy w stosunkowo prostym... filtrze dolno-
przepustowym. Przetwornikiem cyfrowo-
analogowym staje się właśnie filtr, zwyczaj-
ny filtr dolnoprzepustowy.

W popularnym w japońskim sprzęcie sy-

stemie MASH (Multi-stAge noise SHaping)
oryginalny sygnał 44,1/16bit zostaje naj-
pierw przetworzony cyfrowo na
176,4kHz/18bit. Potem następuje dalsze 8-
krotne zwiększenie częstotliwości próbko-
wania i zamiana 18-bitowego sygnału PCM
na 11-stopniowy sygnał cyfrowy PWM (pul-
se width modulation) przy częstotliwości
33,868MHz. Sygnał cyfrowy PWM zostaje
potem w prosty sposób zamieniony na sygnał
analogowy. Z uwagi na 11 stopni sygnału
PWM, można powiedzieć, że system MASH
jest systemem 3,5-bitowym.

Szczegóły dotyczące obróbki cyfrowej są

dość skomplikowane. Z podanego materiału
warto zapamiętać, że radykalne uproszczenie
przetwornika cyfrowo-analogowego możli-
we jest dzięki (cyfrowemu) przejściu z wie-
lobitowego formatu PCM na jeden z forma-
tów PDM lub PWM o znacznie większej czę-
stotliwości i mniejszej rozdzielczości. Daje
to lepszy efekt niż opisane wcześniej jedno-
czesne zwiększanie i częstotliwości, i roz-
dzielczości. Przyjrzyjmy się teraz, co to jest
PDM i PWM. Dotychczas zajmowaliśmy się
przetwornikami cyfrowo-analogowymi, teraz
przyjrzymy się specyficznym przetwornikom
analogowo-cyfrowym.

DPCM, DM, PWM

Podczas nagrywania płyt CD wykorzystują-
cych omawiany wcześniej system PCM, na
przetwornik analogowo-cyfrowy podawany
jest oryginalny sygnał analogowy, a uzyska-
na liczba określa jednoznacznie amplitudę
próbki (z dokładnością do 0,5 najmłodszego
bitu). Już w latach 40. XX wieku dla potrzeb
telefonii podjęto prace nad nieco inną kon-
cepcją przetwarzania analogowo-cyfrowego.
Najprościej mówiąc, na przetwornik A/C po-
daje się nie oryginalny sygnał, tylko różnicę
między poprzednią próbką a wartością aktu-
alną. Dlatego metoda ta nazywana jest
DPCM - (Differential pulse-code modula-
tion). Liczby otrzymane w wyniku takiej
konwersji informują nie o amplitudzie kolej-
nych próbek, tylko o różnicach między nimi,
czyli nachyleniu przebiegu. Działanie prze-
twornika DPCM przypomina pracę układu
różniczkującego oraz znane z matematyki
określanie pochodnej funkcji. Fachowcy
mówią tu o kwantowaniu nie amplitudy, tyl-
ko jej pochodnej. W niewielkim uproszcze-
niu można przyjąć, że gdy wejściowy prze-
bieg analogowy rośnie, przetwornik DPCM
daje wartości dodatnie. Gdy przebieg maleje
– ujemne, a gdy przebieg wejściowy ma sta-
łą wartość i nie zmienia się w czasie, prze-
twornik daje wartość zero. Rysunek 11 poka-
zuje porównanie efektów działania przetwor-
ników PCM i DPCM. W tabelce podane są
wartości liczbowe uzyskane na wyjściu tych
przetworników. Choć liczby te są różne,
nadal zawarta w nich jest pełna informacja
o tym samym przebiegu sinusoidalnym.
Opracowano różne rodzaje systemów i prze-
tworników DPCM, w tym adaptacyjne róż-
nicowe, oznaczane ADPCM, wykorzystywa-
ne do dziś.

W klasycznym przetworniku PCM roz-

dzielczość przetwornika musi być jak naj-
większa, by objąć cały zakres spodziewa-
nych amplitud, natomiast w przetworniku
DPCM można zmniejszyć rozdzielczość
przetwornika, ponieważ w praktyce dwie są-
siednie próbki z reguły będą różnić się nie-
wiele. Potwierdza to tabelka na rysunku 11:
dla przetwornika PCM zakres liczb w tabelce
obejmuje zakres –16...+16, natomiast dla
DPCM w zakresie –8...+8. Generalna zasada
jest tu prosta: czym większa częstotliwość

67

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

Rys. 11

Rys. 12

próbkowania, tym mniejsza jest wymagana
rozdzielczość przetwornika DPCM. Ilustruje
to rysunek 12, gdzie dwukrotnie większa
częstotliwość próbkowania powoduje
zmniejszenie zakresu wartości wyjściowych
do –4....+4. Nietrudno się domyślić, że dalsze
czterokrotne zwiększenie częstotliwości
ograniczy ten zakres do trzech wartości –1, 0,

+1. Nasuwa się wniosek, iż przy odpowie-
dnio dużej częstotliwości próbkowania cał-
kowicie wystarczy 1-bitowy przetwornik
A/C, czyli komparator, dajacy na wyjściu tyl-
ko stany 0, 1. Tu jednak pojawia się drobna
trudność: Czy w takim przypadku wartość 1
z przetwornika wskazuje, że następna próbka
jest większa od poprzedniej, 0 – że mniejsza?

Taki nasuwałby się oczywisty wniosek, ale
jak w takim razie zareaguje taki przetwornik
na przebieg o niezmiennej wartości?

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

68

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U