Elektronika dla Wszystkich

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.

Proszę uprzejmie o informację na temat kodera BCD - jak

jest zbudowany i do czego służy?

Czytelnikowi chodzi o mechaniczny koder BCD. Kodery takie, nazy-
wane także nastawnikami, są prostymi elementami stykowymi - ro-
dzajem przełączników. Nie są to zwykłe przełączniki 10-pozycyjne,
mające jeden styk wspólny i dziesięć styków wyjściowych. Koder
BCD ma jeden styk wspólny i cztery wyjścia oznaczone D, C, B,
A (lub 8, 4, 2, 1). W zależności od położenia pokrętła, ze stykiem
wspólnym zwierane są odpowiednie styki, dając liczbę dwójkową
w zakresie 0....9 (dwójkowo 0000....1001). Dostępne są też kodery
szesnastkowe, pozwalające uzyskać wszystkie spośród 16 kombinacji

czterobitowych. Fotografia, pochodząca z katalogu firmy Elproma,
pokazuje kodery BCD i szesnastkowe.

Szukam jakiegoś prostego i taniego generatora RC, który

mógłby być przestrajany w zakresie 1kHz - 1MHz za po-

mocą potencjometru.

Do uzyskania przebiegu prostokątnego wystarczy zastosować genera-
tor przestrajany napięciem – VCO, na przykład z popularnego układu
4046 – to zdecydowanie najprostsze i najtańsze rozwiązanie. Można
też spróbować wykorzystać układ generatora przebiegów trójkątnego
i prostokątnego na dwóch odpowiednio szybkich wzmacniaczach
operacyjnych.

W przypadku sinusoidy bardzo taniego rozwiązania nie ma. Prze-

strajanie w tak szerokim zakresie i przy tak dużej częstotliwości ma-
ksymalnej wymaga dość rozbudowanego układu. Eleganckim roz-
wiązaniem jest wykorzystanie układu scalonego generatora funkcji
MAX038 firmy Maxim.

Mam pewien problem, którego nie potrafię rozwiązać (...).

Muszę zmniejszyć napięcie w instalacji samochodowej

z 24V (ciężarówka) do 12-15V do zasilenia radia. Użyłem

w tym celu stabilizatora 78T15. Zmontowałem prosty ukła-

dzik i przetestowałem - radio działało, ale przy podgłaszaniu

na prawie maksimum radio nagle się wyłącza. Proszę was

o jakąś radę lub sposób wyeliminowania tego zachowania.

Tego rodzaju pytania pojawiają się w Poczcie dość często. Prawie za-
wsze przyczyną jest zbyt mała wydajność prądowa stabilizatorów.
Radio samochodowe z typowym dziś wzmacniaczem 4x22W może w
szczytach pobierać do 10A prądu. Tymczasem pojedynczy stabiliza-
tor o podwyższonej mocy (78T15) ma prąd maksymalny 3A. Przy-
czyną wyłączenia może być więc albo wewnętrzne ograniczenie prą-
dowe w stabilizatorze, które spowoduje obniżenie napięcia wyjścio-
wego i wyłączenie radia, albo wzrost temperatury stabilizatora i za-
działanie zabezpieczenia termicznego. Nawet zastosowanie stabiliza-
tora o prądzie maksymalnym 10A (np. LM396, LT1038 z grupy sta-
bilizatorów regulowanych) nie rozwiąże problemu ze względu na
ogromną moc strat. Przykładowo przy średnim prądzie 7A, napięciu
akumulatora 28V, moc strat na stabilizatorze wyniesie 91W
[7A*(28V-15V)]. Tak dużej mocy praktycznie nie da się rozproszyć
w trudnych warunkach „motoryzacyjnych” nawet za pomocą naj-
lepszego radiatora. Można zredukować moc strat w stabilizatorze,
dodając na wejściu stabilizatora dobrany szeregowy rezystor o odpo-

Skrzynka porad

Elektronika dla Wszystkich

wiedniej mocy. Inną możliwością jest kombinacja kilku niezależnych
stabilizatorów 78T15 z takimi rezystorami połączonych „równole-
gle”, to znaczy pracujących na wspólne obciążenie, gdzie między
wyjściem każdego stabilizatora a obciążeniem umieszczona jest dio-
da (najlepiej Schottky’ego) o odpowiednim prądzie. W każdym przy-
padku wymagany jest skuteczny radiator.

Dręczy mnie pytanie na temat impendancji. Przez impen-

dancję rozumiem oporność odcinka o opornościach czyn-

nej i biernej indukcyjnej. Rozumiem, że impendancja jest

zmienna w zależności od częstotliwości prądu zmiennego

przepływającego przez odbiornik (tak jak zmienia się re-

aktancja indukcyjnej części obwodu). Jeżeli impendancja

jest zmienna, w zależności od częstotliwości, to dlaczego

na głośnikach podana jest stała wartość ich impendancji

np. 4

Ω

? Przecież przez cewkę głośnika płyną prądy o róż-

nych częstotliwościach.

Przede wszystkim należy zwrócić uwagę Czytelnikowi, że piszemy im-
pedancja, a nie impendancja. Rzeczywiście jest to wypadkowa oporność,
która zmienia się z częstotliwością. „Od zawsze” w katalogach głośni-
ków podaje się średnią wartość tej oporności – typowo 4

Ω lub 8Ω. Nie

jest to rezystancja cewki głośnika dla prądu stałego – ta jest o 20...30%
mniejsza od podanej wartości nominalnej. W katalogach nie podaje się
szczegółów dotyczących impedancji głośnika, a ta silnie zmienia się z
częstotliwością, i to nie tylko wzrasta z częstotliwością ze względu na
obecność składowej indukcyjnej. Na przykład w typowym głośniku
występuje rezonans mechaniczny o częstotliwościach rzędu kilku-
dziesięciu do kilkuset herców (zależy też od zastosowanej obudowy)

i w tym zakresie głośnik ma impedancję dużo większą od nominalnej.

W praktyce przeciętny użytkownik nie ma potrzeby wgłębiać się

w te szczegóły i wystarczy mu rozróżnienie, czy chodzi o zestaw 4-
czy 8-omowy. Szczegółami powinni się natomiast zainteresować
wszyscy, którzy chcą samodzielnie budować zestawy głośnikowe.

Chciałbym się dowiedzieć, co to jest magnes neodymowy.

Czym się różnią te magnesy od innych?

Właściwości magnesu zależą w ogromnej mierze od materiału, z ja-
kiego jest wykonany. Wykorzystanie pierwiastka neodymu pozwala
uzyskać wyjątkowo dobre parametry (potocznie: siłę przyciągania).

Chodzi mi o kit AVT-2050 „Najprostszy wzmacniacz aku-

styczny 3W” z numeru 1/96. Jego parametry i wykorzysta-

nie opisane są dla głośnika 16

Ω

.. Ja mam do dyspozycji

głośniki 4

Ω

. Czy można bez żadnych konsekwencji dołą-

czyć taki właśnie głośnik? Jeśli nie, to co należy zmienić w

układzie oraz jak przelicza się zależności mocy i zasilania?

Dołączenie głośnika 4-omowego spowodowałoby 4-krotny wzrost
mocy wyjściowej ze względu na większe prądy wyjściowe. W prak-
tyce ograniczeniem będzie maksymalny, szczytowy prąd wyjściowy
wzmacniacza, a jeszcze bardziej moc strat. Przy głośniku 4-omowym
wzmacniacz będzie się dużo bardziej grzał, co wymaga zastosowania
radiatora, a nawet może doprowadzić do uszkodzenia wzmacniacza.
Dołączenie głośnika 4-omowego jest możliwe, ale trzeba znacznie
obniżyć napięcie zasilające, np. do 4,5V. Można też spróbować dołą-
czyć głośnik nie w układzie mostkowym, tylko przez duży kondensa-
tor (2200µF) między masę a jedno z wyjść.

Wzmacniacze klasy D zyskują coraz większą
popularność. Ich podstawową zaletą jest wy-
soka sprawność, przekraczająca 80%, w pew-
nych warunkach sięgająca 95%. Oznacza to,
że na przykład przy mocy wyjściowej 100W,
w elementach wzmacniacza jest tracone co
najwyżej 25W mocy, a to oznacza, że można
zastosować zaskakująco mały radiator.
Otwiera to też drogę do dalszej miniaturyza-
cji, ale miniaturyzacja nie jest zagadnieniem
najważniejszym. Według licznych doniesień,
parametry odsłuchowe takich wzmacniaczy
są znakomite. W każdym razie trend zastępo-
wania klasycznych wzmacniaczy mocy
wzmacniaczami impulsowymi jest coraz sil-
niejszy i nie jest to jedynie przelotna moda.
Bacznie śledzimy, co dzieje się w tej dziedzi-
nie i poświęcamy tematowi sporo miejsca
w naszym czasopiśmie. Wiele informacji
o wzmacniaczach mocy audio można znaleźć
w dwuczęściowym artykule Klasa T, czyli
nowe i najnowsze wzmacniacze mocy w EdW
9, 10/2000. A w EdW 6/1998 str. 21 zapre-
zentowany był Wzmacniacz mocy klasy D
TDA7482. W Redakcji powstał też model
wzmacniacza z kostką TDA7482, pokazany
na fotografii 1. Nie został szczegółowo opi-
sany w EdW, ponieważ w siostrzanej Elektro-
nice Praktycznej w tym czasie zaprezentowa-
no podobny projekt na tej kostce.

Na rynku pojawiają się kolejne układy

scalone wzmacniaczy klasy D. Tylko wzmac-
niacze o mocach do kilku watów są wykony-
wane jako pojedyncze układy scalone. W
przypadku wzmacniaczy większej mocy na
razie standardem jest dzielenie na dwa układy
scalone: część sterującą i stopień mocy. Ma to
prozaiczną przyczynę – wzmacniacz klasy D
z założenia jest urządzeniem skomplikowa-
nym. Występuje w nim sygnał prostokątny o
częstotliwości ponad 100kHz i wielkiej am-
plitudzie i wynikające stąd impulsy prądowe
o dużej wartości i bardzo stromych zboczach.
Niezbędnym elementem jest wyjściowy filtr
wygładzający, zawierający cewki pracujące
przy dużych prądach, które w skrajnym przy-
padku muszą być ekranowane. Kwestia pro-
wadzenia masy nabiera wyjątkowo ważnego
znaczenia. Wszystko to wskazuje, że taki
układ może być źródłem bardzo silnych za-
kłóceń elektromagnetycznych i aby je zmini-
malizować, potrzeba dużo wiedzy z różnych
dziedzin. Drugim ważnym problemem jest
stabilność takiego niecodziennego wzmacnia-
cza: skłonność do samowzbudzenia, a nawet
samouszkodzenia.

Wykorzystanie wzmacniaczy klasy D tyl-

ko na pozór wydaje się proste. W rzeczywi-
stości w projekcie trzeba uwzględnić szereg
czynników, nieznanych konstruktorom kla-
sycznych wzmacniaczy mocy. Na przykład
niektóre układy scalone takich wzmacniaczy
są wyjątkowo wrażliwe na subtelne właści-
wości współpracujących elementów bier-
nych. Przykładowo znana firma National Se-
miconductor wypuściła zestaw kostek
LM4651/LM4652 przeznaczonych do budo-
wy wzmacniacza klasy D o mocy 170W do
subwoofera. Według karty katalogowej do
odsprzęgania kilku gałęzi zasilania trzeba po-
łączyć równolegle trzy kondensatory o ściśle
określonych parametrach i starannie dobra-
nym rozmieszczeniu na płytce. Kostki takie

zostały sprowadzone i przetestowane – dwie
płytki pokazane są na fotografii 2. Próby
przeprowadzone w redakcji wykazały jednak,
iż występują duże kłopoty, w tym wielka
wrażliwość na przebieg ścieżek. Nawet w
układzie aplikacyjnym zalecanym przez pro-
ducenta o działaniu czy niedziałaniu wzmac-
niacza decydują subtelne różnice we właści-
wościach kondensatorów odsprzęgających.

Wzmacniacz taki okazał się wyjątkowo ka-
pryśny. Ewentualni naśladowcy natrafiliby na
poważne kłopoty, dlatego nie zdecydowałem
się przedstawić tej konstrukcji jako projektu
AVT. Za jakiś czas natknąłem się na informa-
cję, że Philips wypuścił podobny zestaw po-
zwalający uzyskać moc ponad 100W i to w
pełnym paśmie akustycznym, a nie w roli
wzmacniacza do subwoofera. Mając w pa-
mięci perypetie z kostkami LM465x, z
podobnymi obawami podszedłem do kostek
TDA8927/TDA8929. Powstała płytka próbna
ściśle wzorowana na przykładzie z karty kata-
logowej, gdzie większość elementów to
SMD. W pierwszym modelu nie siliłem się na
szukanie wszystkich elementów według zale-
ceń z firmowego wykazu. Jeśli nie miałem

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

+++

akurat pod ręką elementu SMD, wlutowałem
zwykły, przewlekany, niekiedy o nieco innej
wartości.

Bardzo przyjemnym zaskoczeniem było

to, że wzmacniacz wystartował od razu, bez
najmniejszych kłopotów. Musiałem tylko do-
brać cewki do filtrów wyjściowych i wzmac-
niacz nadawał się do wykorzystania.

Dwie kostki TDA8929/TDA8927 tworzą

dwukanałowy wzmacniacz klasy D, pozwala-
jący uzyskać moc wyjściową do 2x80W albo
w mostku do 1x150W

Według informacji firmowych Philipsa

przy mniejszych mocach stopień mocy może
pracować bez radiatora. Wstępne próby labo-
ratoryjne potwierdziły parametry elektryczne
układu. Później przeprowadziłem subiektyw-
ne próby odsłuchowe. Na wzmacniacz poda-
ny był sygnał z wysokiej jakości odtwarzacza
CD i współpracował z profesjonalnymi ko-
lumnami odsłuchowymi firmy STUDER.
Wrażenie było zaskakująco dobre, zwłaszcza
że brzmienie można było porównać na miej-
scu z kilkoma wzmacniaczami klasycznymi
dobrej klasy.

Szybko oddałem ten atrakcyjny układ do

sprawdzenia w Pracowni AVT i do publikacji.
Chcę jednak wyraźnie podkreślić, że nie jest
to układ dla początkujących, bo aby z zapre-
zentowanego modułu zrobić użyteczny
wzmacniacz, trzeba dodać dobry zasilacz
i w przemyślany sposób poprowadzić obwo-
dy masy. Dlatego projekt oznaczony jest trze-
ma gwiazdkami. Te trzy gwiazdki nie wska-
zują na trudności przy budowie modułu, tylko
na konieczność uwzględnienia dodatkowych
czynników, jak choćby wspomniane prowa-
dzenie mas oraz istotną w tym wypadku spra-
wę ewentualnych zakłóceń elektromagne-
tycznych (EMI). Ze względu na specyfikę
projektu, nie przewidziano typowego zestawu
– kitu B. Zainteresowani mogą nabyć płytki
drukowane.

Podję liśmy starania by firma Philips udo-

stępniła Czytelnikom Elektroniki dla Wszystkich
pewną liczbę układów TDA8927/TDA8929.

Jeśli tylko takie próbki trafią do Redakcji

zostaną rozdane bezpłatnie Czytelnikom,
którzy nadeślą najlepiej uzasadnione listy
z prośbami o udostępnienie tych układów. Zgło-
szenia należy nadsyłać do końca kwietnia
2003.

Opis układu

Blokowy schemat dwuukładowego, dwuka-
nałowego wzmacniacza pokazany jest na ry-
sunku 1. Kostka TDA8929 zawiera komplet-
ny sterownik, wytwarzający sygnały sterujące
dla stopnia mocy – układu TDA8927. Warto
zauważyć, że scalony stopień mocy zawiera
obwody zabezpieczenia termicznego
(+150

C) i zwarciowego – sygnał z tych ob-

wodów wyłącza sterownik i tym samym tran-
zystory wyjściowe. Dwa kanały wzmacnia-
cza mogą pracować na jeden głośnik według

rysunku 2, i wtedy w konfigura-
cji BTL warto, by z punktu wi-
dzenia sygnału taktującego oba
tory pracowały w przeciwfazie,
co zapewni bardziej równomierne
obciążenie zasilacza (zasada ta
jest realizowana także we wzmac-
niaczu stereo z rysunku 1 – zwróć
uwagę na fazowanie głośników).

Podstawowe parametry układu według ry-

sunku 1 pokazuje tabela 1.

Tabela 1

Z danych dotyczących mocy wynika, że ze

względu na niezbyt duży maksymalny prąd
wyjściowy (7,5A), nie warto obciążać głośni-
kiem 4

Ω wzmacniacza mostkowego (BTL),

chyba że chodzi o wzmacniacz o małym napię-
ciu zasilania, np. ±14V do wzmacniacza samo-
chodowego, gdzie napięcie –14V otrzymuje
się za pomocą inwertera. Układ BTL na pew-
no warto obciążyć głośnikiem 8

Ω i wtedy przy

zasilaniu ±30V teoretycznie można uzyskać
moc do 140W i zniekształceniach 0,5% (przy
bardzo sztywnym zasilaczu). Także w układzie

stereo moc wyjściowa jest
nie do pogardzenia: przy
4

Ω do 2x60...70W, przy 8Ω

do 2x40W.

Warto zwrócić uwagę,

że wzmacniacze klasy D
w związku ze swą budową
generalnie słabiej tłumią tęt-
nienia zasilania. W katalogu
podana jest wartość SVRR
55dB, w praktyce można się
spodziewać tłumienia około
60dB, ale to i tak jest znacz-
nie mniej, w porównaniu
z klasycznymi wzmacnia-
czami, które mają współ-
czynnik SVRR powyżej
70dB. Przy tak dużych mo-
cach stosowanie zasilacza

stabilizowanego raczej nie wchodzi w grę. Na-
tomiast napięcie zasilające klasycznego zasila-
cza niestabilizowanego powinno być możliwie
dobrze filtrowane za pomocą kondensatorów o
dużej pojemności.

We wzmacniaczu klasy D częstotliwość

taktowania musi być co najmniej dwukrotnie
większa od górnej częstotliwości przenoszo-
nego pasma. Częstotliwość oscylatora jest
wyznaczona przez wartość rezystancji włą-
czonej między ujemny biegun zasilania a nóż-
kę 7 kostki TDA8929. Zwiększenie częstotli-
wości taktowania ułatwia oddzielenie prze-
biegu taktującego od użytecznego, ale też
zwiększa straty mocy i zmniejsza moc

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 1

Rys. 2

Napięcie zasilania: ±15...±30V
Prąd spoczynkowy TDA8929: typ. 20mA, max 30mA
Prąd w stanie STANDBY (MODE=0V): typ. 30µA, max 100µA
Prąd spoczynkowy TDA8927: typ. 35mA, max 45mA
Pasmo przenoszenia (-3dB): min. 20Hz...20kHz
Wzmocnienie: 30dB±1dB (BTL: 36dB)
Impedancja wejściowa: typ 68k

Ω, min 45kΩ

Tłumienie tętnień zasilania (SVRR) przy 100Hz: 55dB
Napięcie stałe na wyjściu: max 150mV
Napięcie wyprowadzenia MODE: 0...+5,5V
Roboczy zakres temperatur otoczenia: -40...+85

Zniekształcenia nieliniowe (THD 1kHz, 1W): typ. 0,01%, max 0,05%
Zniekształcenia nieliniowe (THD 10kHz, 1W): typ. 0,1%
Typowa częstotliwość oscylatora: 320kHz...360kHz
Zakres częstotliwości pracy oscylatora: 210kHz...600kHz
Maksymalny szczytowy prąd wyjściowy: 7,5A
Moc wyjściowa (±25V, 4

Ω, THD=10%): typ. 2x65W min 2x60W

Moc wyjściowa (±27V, 4

Ω, THD=10%): typ. 2x80W min 2x74W

Moc wyjściowa (±27V, 4

Ω, THD=0,5%): typ. 2x65W min 2x60W

Moc wyjściowa (BTL, ±17V, 4

Ω, THD=10%): typ. 1x110W min 1x90W

Moc wyjściowa (BTL, ±25V, 8

Ω, THD=10%): typ. 1x140W min 1x128W

Moc wyjściowa (BTL, ±25V, 8

Ω, THD=0,5%): typ. 1x112W min 1x100W

wyjściową. Z kolei obniżenie częstotliwości
oscylatora zwiększa wymagania na filtr wyj-
ściowy. Zalecana częstotliwość oscylatora
wynosi ponad 300kHz (przy rezystancji
27k

Ω), czyli kilkunastokrotnie więcej niż

górna granica pasma akustycznego. Często-
tliwość oscylatora można regulować w szero-
kim zakresie 200kHz...600kHz, zmieniając
wspomnianą rezystancję w zakresie
45k

Ω...15kΩ.

W przypadku wykorzystania dwóch

wzmacniaczy BTL częstotliwość taktowania
obydwu układów TDA8929 powinna być jed-
nakowa. W przeciwnym razie może być sły-
szalny stały ton o częstotliwości równej różni-
cy częstotliwości obu oscylatorów. W takim
przypadku końcówki OSC (n.7) obu układów
należy zewrzeć i podać na nie zewnętrzny sy-
gnał taktujący. Co ważne, rezystory dołączone
do ujemnego bieguna zasilania zostaną wtedy
usunięte, a sygnał ten (poziomy TTL) ma być
odniesiony do masy, a nie do ujemnego biegu-
na zasilania, jak pokazuje rysunek 3. Taka
różnica poziomu odniesienia automatycznie
wyłączy wewnętrzny oscylator i wykorzysta-
ny zostanie przebieg podany z zewnątrz.

Jak większość scalonych wzmacniaczy

mocy system ma możliwość napięciowego
wyłączenia wzmacniacza do stanu STAND-
BY oraz elektronicznego wyciszenia. O sta-
nie wzmacniacza decyduje wartość napięcia
na wejściu MODE (nóżka 6): przy napięciach
w zakresie 0 do około 1,5V wzmacniacz jest
wyłączony (STANBY) i pobiera poniżej
0,1mA prądu. Przy napięciach na wejściu
MODE w zakresie 2...3V wzmacniacz na

pewno jest w trybie MUTE – gotowy do pra-
cy, ale wyciszony. Wreszcie dla napięć steru-
jących 4...5,5V wzmacniacz pracuje. W więk-
szości przypadków stosuje się obwody za-
pewniające płynne narastanie napięcia na
nóżce MODE, co zapewnia łagodne, beztrza-
skowe włączenie.

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 5

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 6

Rys. 7

Warto dodać, że podczas włączania,

po przejściu do trybu MUTE, wewnę-
trzne układy testują, czy wyjścia nie są
zwarte do szyn zasilania. W razie wy-
krycia takiego zwarcia wzmacniacz
pozostaje w stanie wyłączonym aż do
usunięcia usterki. Procedura taka jest
wykonywana tylko podczas włącza-
nia. Jest to dodatkowe zabezpieczenie
obok czynnego stale typowego zabez-
pieczenia przeciwzwarciowego, które
na bieżąco sprawdza, czy nie jest
przekroczony maksymalny prąd wyj-
ściowy.

Układ TDA8929 ma wewnętrzny

stabilizator +13V względem masy
(+11...15V), z którego można pobrać do
10mA prądu dla ewentualnych zewnę-
trznych urządzeń dodatkowych. Wyj-
ściem tego stabilizatora jest nóżka 19.

Jak wskazuje rysunek 4, znie-

kształcenia harmoniczne są bardzo
małe, nie gorsze niż w klasycznych
wzmacniaczach klasy AB. Na rysun-
kach 5 i 6 można znaleźć cenne infor-
macje o mocy strat i sprawności ukła-
du. Wynika z nich, że przy większych
mocach układ TDA8927 musi być wy-
posażony w radiator. Kostka ta ma re-
zystancję termiczną Rthja równą
40K/W, więc bez radiatora może roz-
proszyć co najwyżej 3W mocy.

Schemat ideowy proponowanej we-

rsji pokazany jest na rysunku 7. Warto
zwrócić uwagę na prowadzenie obwo-
dów masy – obwody masy sygnałowej
(GND – oznaczenie czerwone) i masy
mocy (QGND – oznaczenie niebieskie).
Zarówno schemat ideowy, jak i płytka
drukowana są wzorowane na rozwiąza-
niu proponowanym w katalogu.

Zainteresowani szczegółami sięgną

do oryginalnych kart katalogowych:
http://www.semiconductors.philips.
com /acrobat/datasheets/TDA8929T_1.pdf
http://www.semiconductors.philips.
com /acrobat/datasheets/TDA8927_2.pdf

Montaż

i uruchomienie

Wzmacniacz można zmontować na płytce po-
kazanej na rysunku 8. Pomocą w montażu
będą fotografie modelu. Jak widać, część to
wykorzystane zastępczo zwykłe elementy
przewlekane. W modelu tylko ze względu na
lepszy wygląd cewki filtru wyjściowego L2,
L4 zostały wlutowane od strony opisu. Przy
większych mocach cewki te grzeją się i nie-
potrzebnie podgrzewałyby duże „elektrolity”
C34, C35, zmniejszając ich trwałość, dlatego
w użytecznym układzie roboczym cewki ko-
niecznie należy wlutować z przeciwnej strony
niż te „elektrolity”.

Cewki L5, L6, L7 to prosty kawałek drutu

z nałożonym ferrytowym koralikiem (perełką).

Dla niewprawionych istotną trudnością

jest wlutowanie maleńkich elementów SMD.
Należy też zwrócić uwagę, że także w ukła-
dzie modelowym Philipsa, pokazanym na fo-
tografii 5, duże „elektrolity” są wlutowane w
sposób poważnie utrudniający przykręcenie
radiatora. Dlatego w modelu redakcyjnym

wykorzystano śruby M3 z wyjątkowo
dużą główką, które łatwo można do-
kręcić z boku np. szczypcami płaski-
mi. W płytce z rysunku 8 kondensato-
ry te można przylutować z drugiej
strony płytki.

Uwaga! Wkładka radiatorowa ko-

stki TDA8927 jest wewnętrznie połą-
czona z ujemnym biegunem zasilania.

W konstrukcjach stacjonarnych

mały radiatorek będzie trzymał się na
wyprowadzeniach układu scalonego.
Jeśliby miał być większy, a urządze-
nie mobilne, narażone na wstrząsy,
np. w samochodzie, koniecznie trzeba
solidnie umocować radiator do płytki.

Jak wspomniałem, wartości ele-

mentów nie są krytyczne, co potwier-
dzają też fotografie modelu.

Pasmo użyteczne przekracza

20kHz, niemniej przy różnych warto-
ściach głośnika 4

Ω, 8Ω górna granica

pasma przenoszenia nieco się zmienia
ze względu na nieidealne dopasowanie
do filtru wyjściowego LC. Gdyby pa-
smo okazało się za małe, należy spraw-
dzić i w razie potrzeby skorygować in-
dukcyjność cewek filtru (L2, L4).

W wersji stereofonicznej zwory J1,

J2 muszą pozostać rozwarte. Gdyby
wzmacniacz miał pracować w ukła-
dzie mostkowym (BTL) jako wzmac-
niacz jednokanałowy, należy zewrzeć

zwory J1, J2, a nie montować elementów R6,
R7, C26, C27, a wejściem będzie gniazdo
IN1. Można też zewrzeć rezystor R4.

Tylko dla dociekliwych

Najbardziej dociekliwi zechcą za pomocą R1
zmienić częstotliwość przebiegu taktującego
(200kHz...600kHz) i sprawdzić, jak zmienia
to właściwości układu.

Układ można łatwo dostosować do zasila-

nia pojedynczym napięciem. Wystarczy rów-
nolegle do kondensatorów C32 i C33 dołą-
czyć rezystory (odpowiednio 10k

Ω, 9,1kΩ).

Jak wspomniałem, wartości elementów

układu nie są krytyczne. Zmiany wartości o
20...30% nie powinny w istotny sposób po-
gorszyć parametrów lub uniemożliwić działa-
nie układu. W układach impulsowych zaleca-
ne są „elektrolity” o zmniejszonej rezystancji

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 8

Fot. 3

Fot. 5

Fot. 4

wewnętrznej (LOW ESR). Ja w modelu za-
stosowałem pierwsze lepsze kondensatory,
jakie miałem pod ręką i wszystko w porząd-
ku. Lepsze kondensatory mogą mieć pewien
niewielki wpływ na właściwości dźwięku. W
przypadku braku specjalnych „elektrolitów”
typu LOW ESR, należy po prostu stosować
kondensatory o danej pojemności o jak naj-
większym napięciu pracy – z reguły mają one
mniejszą rezystancję ESR.

Tu muszę przyznać, że z cewkami sprawa

jest dziwna. Dostępne źródła podają, że prąd
maksymalny cewki filtru powinien być więk-
szy od szczytowej wartości prądu głośnika.

Według karty katalogowej w projekcie te-

stowym w filtrze wyjściowym mają praco-
wać cewki firmy Sumida o symbolu CDRH
127-330. Zadałem sobie trud i ściągnąłem
katalog tej firmy. Okazało się, że są to cewki
SMD o rozmiarach 12x12x8mm – patrz ry-
sunek 9. Jak wskazuje katalog Sumidy (ry-
sunek 10), cewka o indukcyjności 33µH ma
prąd maksymalny 3A, a rezystancja wynosi
typowo 48m

Ω (max 64,8mΩ). Tymczasem

wzmacniacz (TDA8927) ma prąd maksymal-
ny 7,5A, więc przy większych mocach pro-
ponowane cewki niechybnie nasycą się, co
pogorszy tłumienie częstotliwości nośnej.
Ponadto przy prądach wyjściowych rzędu 5A
wartości skutecznej, w cewkach tych wy-
dzieli się ponad 1,5 wata mocy strat, przez co
małe cewki będą się silnie grzały, co może
dodatkowo pogorszyć ich parametry.

Ja w modelu zastosowałem radykalnie

większe cewki toroidalne. W magazynie

AVT były tylko
cewki o indukcyj-
ności 68µH. Musia-
łem usunąć pod-
stawkę mocującą i
odwinąć część zwo-
jów. Potem po
sprawdzeniu pasma przenoszenia okazało
się, że trzeba odwinąć więcej zwojów, niż
wynikało z teoretycznych obliczeń.

Warto podkreślić, iż przedstawiony model

jest ściśle wzorowany na projekcie z karty
katalogowej. Osoby, które chciałyby same
zaprojektować płytkę drukowaną, muszą
wziąć pod uwagę, że oba układy scalone po-
winny być umieszczone jak najbliżej siebie,
że trzeba przeanalizować obwody prądowe,
starannie zaplanować przebieg obwodów
masy i zasilania części „cyfrowej” i „analo-
gowej” oraz starannie odsprzęgać szyny zasi-
lania. Warto zwrócić uwagę, jakie rozwiąza-
nia zaproponowali specjaliści Philipsa i po-
traktować je jako wzór, nie pomijając takich
„szczegółów”, jak dławiki z perełek ferryto-
wych w obwodach zasilania i dublowane
kondensatory odsprzęgające. Zaleca się
zwarty montaż i możliwie małe wymiary
płytki – preferowane są elementy SMD.

Podane na schemacie i w wykazie warto-

ści elementów filtru wyjściowego (L2, L3,
C14, C16) są rozsądnym kompromisem dają-
cym wystarczające efekty zarówno przy ob-
ciążeniu 4

Ω, jak i 8Ω. Jeśli ktoś chce, może

zmienić wartości tych elementów. Precyzyj-
ne obliczenie czy zasymulowanie filtru wyj-
ściowego jest bardzo trudne ze względu na
to, że głośnik nie jest obciążeniem czysto re-
zystancyjnym i jego impedancja znacząco
zmienia się w funkcji częstotliwości. W
praktyce obliczając elementy filtru, przyjmu-
je się, iż obciążenie jest czystą rezystancją (i
jest niezależne od częstotliwości). Dla pro-
stego filtru z rysunku 11 wartości elemen-
tów oblicz się z prostych wzorów:

ω = 2πf

gdzie f to częstotliwość graniczna filtru, za-
zwyczaj 24…30kHz
C = 1 / (1,41*RL*

ω)

L = 1,41*RL /

Dla układu z rysunku 12 wzory są nastę-

pujące:

ω = 2πf
C = 1,41 / (RL*

ω)

L = RL / (1,41*

ω)

Zamiast dwóch kondensatorów dołączo-

nych do masy, można zastosować jeden dołą-
czony równolegle do głośnika i dodatkowo
dwa mniejsze kondensatory o pojemności
około 0,1...02C zwierające przebieg taktują-
cy do masy według rysunku 13:

ω = 2πf
gdzie f to często-
tliwość granicz-
na filtru, zazwy-
czaj 24…30kHz
C = 1 /
(1,41*RL*

ω)

L = RL /
(1,41*

ω)

Zaleca się, by

kondensatory fil-
tru wyjściowego
miały napięcie no-
minalne 2 razy
większe niż napię-
cia spodziewane
w układzie (prze-
pięcia, stany przejściowe). Wystarczająco do-
bre są tu popularne kondensatory poliestrowe
MKT.

Cewki filtru wyjściowego powinny mieć

stabilne właściwości w funkcji temperatury
i częstotliwości. Dopuszczalne są cewki na
rdzeniach toroidalnych, ale w miarę możli-
wości zaleca się tu stabilniejsze rdzenie ze
szczeliną. Mają one większe pole rozprosze-
nia od „toroidów” i niekiedy trzeba je dodat-
kowo ekranować. Cewki powinny mieć jak
najmniejszą rezystancję szeregową, bo rezy-
stancja szeregowa pogarsza właściwości
filtrujące i zmniejsza sprawność (większe
straty w cewkach).

Piotr Górecki

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27kΩ SMD
R4-R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ SMD
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ SMD
R11,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6Ω SMD
R13,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6Ω SMD
R15,R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22...24Ω SMD
R19,R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33k...39kΩ SMD
R24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200k...220kΩ SMD
Kondensatory
C1-C7,C15,C17,C32,C33,C36-C39,C44 . . . . . . . .220nF SMD
C8,C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15nF...22nF SMD
C10-C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560pF SMD
C14,C16,C24-C27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C18-C21,C28-C31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF SMD
C22,C23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330pF SMD
C34,C35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1500…2200µF/35V
C40,C41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/40V
C43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180pF SMD
Półprzewodniki
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 5,6V
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 7,5V
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA8927J
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA8929T SMD
Pozostałe
IN1,IN2 . . . . . . . . . . . . . . .pojedyncze gniazda cinch do druku
J1,J2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper
L2,L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33µH patrz tekst
L5-L7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .koralik ferrytowy na przewodzie
OUT1,OUT2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik 3-pozycyjny
Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK3

Płytka ddrukowana jjest ddostępna ww sieci

handlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22661.

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 12

Rys. 13

Rys. 11

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Prezentowane urządzenie jest mikroproceso-
rowym zegarem z budzikiem, mającym jed-
nak cechę wyróżniającą go spośród licznych
rozwiązań – możliwość dokonywania dwu-
punktowego pomiaru temperatury przy po-
mocy czujników firmy Dallas DS1624 i, jak
się zaraz okaże, możliwość prezentacji wyni-
ków w dowolnym zestawieniu.

Jak to działa?

Na początku opisu należy się Czytelnikom
krótkie wyjaśnienie dlaczego wybrałem aku-
rat czujniki DS1624, a nie np. DS1920. Jak
wiadomo, te ostatnie sterowane są przez jed-
noprzewodową magistralę 1-Wire, natomiast
te zastosowane w projekcie komunikują się
z procesorem za pomocą magistrali I

C. Wy-

bór padł na układy 1624 z dwóch powodów:
- chęć opisania budowy termometru opartego
na innych układach niż te, często stosowane
przez autorów AVT,
- pokazanie ciekawego sposobu przetwarza-
nia danych pobranych z tego typu
czujników.

Schemat elektryczny zegara poka-

zany jest na rysunku 1. Od razu ude-
rza wyjątkowa prostota układowa. Ro-
lę portu I

C spełniają dwa najmłodsze

bity portu P1. Są to wejścia wewnętrz-
nego komparatora, dlatego też ko-
niecznym było podciągnięcie ich do
plusa zasilania poprzez rezystory. Do
magistrali dołączone są kolejno dwa
czujniki DS1624. W odróżnieniu od
układów 1-Wire, które to posiadają
swój unikatowy numer seryjny, układy
dołączane do magistrali I

C wybierane

są przez podanie adresu ustalonego
(w pewnym zakresie) przez użytkow-
nika, poprzez odpowiednie spolaryzo-
wanie wejść A0-A2. Tego typu rozwią-
zanie ogranicza użycie na jednej magi-
strali więcej niż ośmiu takich elemen-
tów. W opisywanym układzie czujnik,
umownie nazwany wewnętrznym,

ma adres bazowy 144, czujnik zewnętrzny
146. Jeśliby ustawić w obu czujnikach ten sam
adres, na pewno wystąpiłby konflikt, a wyni-
ki byłyby błędne, bądź ich odczytanie stało-
by się niemożliwe. Obwód rezonansowy pro-
cesora wykonany jest w standardowy i spraw-
dzony sposób. Z doświadczenia także wiado-
mo, że do poprawnego restartu procesora po
włączeniu napięcia zasilania wystarczy jedy-
nie kondensator 1µF włączony między plus
zasilania, a końcówkę RST. Linie P1.7 do
P1.2 służą komunikacji procesora z wyświe-
tlaczem LCD o organizacji 1*16. Dodatkowe
połączenia z wyświetlaczem to zasilanie i re-
gulacja kontrastu potencjometrem PR1. Przy-
ciski typu uswitch dołączone do wejść P3.2
P3.3 i P3.4 służą dokonywaniu nastaw. Buzzer
B1 generujący sygnał budzika sterowany jest
z końcówki P3.5. Zasilacz dla całego układu
oparty jest na stabilizatorze 7805 z diodą za-
bezpieczającą przed błędnym podłączeniem
napięcia zasilania, które powinno mieścić się
w przedziale 9-15V.

Generalnie program zbudowany jest tak,

że w zależności od aktualnego sposobu wy-
świetlania zbiera dane z czujników, liczy
czas, wyświetla wyniki i analizuje stan przy-
cisków (źródło w postaci pliku *.bas dostęp-
ne jest na internetowej stronie EdW). Sposób
programowej generacji podstawy czasu dla
zegarka przedstawiony jest na listingu 1. Wy-
korzystany procesor to AT89C4051 posiada-
jący w swym wnętrzu 4kB pamięci FLASH.
Taka pojemność okazała się potrzebna ze
względu na wykorzystanie dość skompliko-
wanych procedur przeliczeniowych.

Timer 1 pracuje z cyklicznym przepełnia-

niem wywołującym podprogram obsługi
przerwania, który po każdym piętnastym
przepełnieniu T1 zwiększa aktualny czas, do
wyświetlenia, o sekundę. Magiczna, ładowa-
na wartość 4150, zapewniająca „wzorcowe”
odmierzanie części sekundy, została już
wcześniej opisana przez Zbigniewa Raabe
w kilku numerach EdW.

Rys. 1

list 1

Config Timer0 = Timer ,
Gate = Internal , Mode = 1

Enable Timer0
On Timer0 Timer_0
Enable Interrupts
Counter0 = 4150
Start Timer0

Timer_0:
Counter0 = 4150
Start Timer0
Incr Czesc_sekundy
If Czesc_sekundy > 14 Then
Czesc_sekundy = 0
Incr Sekundy
If Sekundy > 59 Then
Sekundy = 0
Incr Minuty
If Minuty > 59 Then
Minuty = 0
Incr Godziny
If Godziny > 23 Then
Godziny = 0
End If
End If
End If
End If

Return

Elektronika dla Wszystkich

W podobnie prosty sposób odbywa się

pobieranie danych z czujników temperatury,
a ciekawostką jest to, że ramka danych jest
niestandardowa, bo 13 bitowa. Ponadto
temperatura kodowana jest w systemie licz-
bowym uzupełnień do dwóch, tzw U2. Obli-
czeniu poddaje się więc rzeczywistą 13 bi-
tową liczbę spośród danej 16 bitowej, obli-
cza się właściwą temperaturę (korzystając
ze współczynnika przetwarzania) i zaokrą-
gla wynik po przecinku. Listing 2 prezentu-
je cały ten proces. Zmienna Temp_1 prze-
chowuje początkowo wartość pełnych stop-
ni Celsjusza, Temp_2 zaś wartość po prze-
cinku. Na podstawie wartości zwróconej
podczas odczytu czujnika do Temp_1 wnio-
skuje się o znaku
(+/-). Jeśli liczba
w Temp_1 wyka-
zuje, że badana
temperatura jest
ujemna następuje
przeliczenie całej
temperatury. Zao-
krąglanie wykony-
wane jest w osob-
nym podprogramie
ze względu na
swoją „pamięcio-
żerność” przy ob-
słudze dwóch
czujników jedno-
cześnie.

Wszelkich nastaw dokonuje się z poziomu

trzyprzyciskowej klawiatury. Możliwe jest:
sprawdzenie nastawy budzika i jego aktywa-
cję/dezaktywację, dokonanie nastaw budzika
i zegara z rozdzielczością minuty, zmiana czuj-
nika, którego pomiar jest prezentowany, wybór
między wyświetlaniem zegara i wybranej tem-
peratury i dwiema temperaturami bez zegarka.

Procedura odczytu danych z czujników

DS1624 jest „standardowa” jak na układy
I

C i przedstawiona jest na listingu 3.

Na początku, jeszcze przed pobieraniem

informacji o temperaturze, należy zainicjo-
wać działanie wewnętrznego przetwornika
pomiarowego. Robi się to wydając komendę
Start Convert T (EEh). Jak widać dotyczy
to obu czujników. Dopiero po takiej inicjali-
zacji można korzystać z podprogramu

Odczyt_tempera-
tury, który zwraca
odpowiednie da-
ne do zmiennych
T e m p _ 1
i Temp_2. To,
z którego termo-
metru aktualnie
odczytywana jest
wartość mierzo-
na, zależy od
wartości zmien-
nej Termometr
i

odpowiednio

Termometr_2.

S t e r o w a n i e

odbywa się za po-
mocą 3-przyci-
skowej klawiatury. Każdy z przycisków jest
wielofunkcyjny, w zależności od tego jaką
funkcję aktualnie ustawia się. I tak:

Podczas normalnej pracy:
S1 – krótkie przyciśnięcie powoduje wyświe-
tlenie nastawy budzika i jego stanu (aktyw-
ny/nieaktywny); dłuższe wciśnięcie powodu-
je zmianę stanu budzika na przeciwny,
S2 – wciśnięcie powoduje wejście do podme-
nu nastaw budzika i zegara,
S3 – wciśnięcie powoduje wejście do podme-
nu wyboru sposobu prezentacji pomiarów.

Po wejściu do podmenu nastaw

budzika i zegara:
S1 – wciśnięcie powoduje wejście w tryb
ustawiania budzika (S1 i S2 powodują inkre-
mentację o jeden odpowiednio: godzin i mi-
nut; S3 kończy operację nastawiania),
S3 – wciśnięcie powoduje wejście w tryb
ustawiania zegara (S1 i S2 powodują inkre-
mentację o jeden odpowiednio: godzin i mi-
nut; S3 kończy operację nastawiania).

Po wejściu do podmenu wyboru

sposobu prezentacji pomiarów:
S1 – wciśnięcie powoduje wejście do podme-
nu wyboru czujnika, którego pomiary pre-
zentowane będą wraz z zegarem (S1 – czuj-
nik wewnętrzny, S3 – czujnik zewnętrzny),
S2 – wciśnięcie powoduje przejście w tryb
wyświetlania obu temperatur jednocześnie,
bez wyświetlania zegarka (z lewej strony
temperatura wewnętrzna, z prawej zaś ze-
wnętrzna).

Przy trybie wyświetlania jednej tempera-

tury organizacja wyświetlacza jest następują-
ca: GG:MM:SS_+/-TT.T

C. W przypadku

trybu prezentacji obu temperatur wygląda to
następująco: +/-TT.T

C__+/-TT.T

C (przy

czym +/- stanowi jedno pole i w przypadku
temperatur dodatnich pozostaje puste). Od-
świeżanie pozycji zawierających informacje
o

temperaturze realizowane jest co

4s (w przypadku obu pomiarów – naprze-
miennie co 2s).

W przypadku gdy zadziała budzik na wy-

świetlaczu pojawia się szlaczek, a z buzzera
rozlega się przerywany dźwięk. Wciśnięcie

któregokolwiek przycisku wyłącza budzik
i układ przechodzi do normalnej pracy.

Układ można zmontować na płytce uni-

wersalnej. Od razu działa poprawnie,
a krzaczki pojawiające się na pozycjach 14,
15 i 16, przez pierwsze 4s po włączeniu zasi-
lania, są naturalnym objawem. Zakres po-
miarowy termometrów DS1624 mieści się
w przedziale: [-55 do +125]

C. Po włączeniu

urządzenie przechodzi do odczytu tempera-
tury z układu o adresie bazowym 144.

Projekt ten dedykuję pamięci Zbigniewa Raabe.

Grzegorz Kaczmarek

flepauty@poczta.onet.pl

Rys. 2 Wyprowadzenia AT89C4051

list 2

Sub Przeliczenie
If Temp_1 >= 0 And
Temp_1 < 126 Then
Minus = 0
Temp_2 = Temp_2 / 8
Call Przelicz_single
Exit Sub
Else
Minus = 1
Temp_1 = 255 - Temp_1
Temp_2 = 255 - Temp_2
Temp_2 = Temp_2 + 1
Temp_2 = Temp_2 / 8
Call Przelicz_single
Exit Sub
End If
End Sub

Sub Przelicz_single
Temp = Temp_2 * 0.3125

list 3

I2cstart
I2cwbyte 144
I2cwbyte &HEE
'rozpoczęcie konwersji
I2cstop
Waitms 10
I2cstart
I2cwbyte 146
I2cwbyte &HEE
I2cstop

Sub Odczyt_temperatury
I2cstart
I2cwbyte Termometr
I2cwbyte &HAA
I2cstart
I2cwbyte Termometr_2
I2crbyte Temp_1 , Ack
I2crbyte Temp_2 , Nack
I2cstop
End Sub

Wykaz elementów:

Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,1kΩ
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ miniaturowy
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF MKT
Półprzewodniki
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C4051
IC2,IC4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DS1624
IC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805
Inne
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .piezo 5V
S1-S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswitch
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .kwarc 11,059MHz
Wyświetlacz

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Folia termo-transferowa

TES200

W ulotce reklamującej tę folię napisano:

„TES200 pozostawia daleko w tyle inne

metody wykonywania płytek drukowanych
w warunkach amatorskich. Upraszcza do
niezbędnego minimum wszelkie prace przy
płytkach prototypowych i małych partiach
produkcyjnych. Wystarczy wykonać bezpo-
średni wydruk z drukarki laserowej na
TES200 lub odbić gotowy projekt na kseroko-
piarce, a następnie przykleić ją do laminatu
i wytrawić, by uzyskać dosłownie w 10 minut
płytkę o niezwykle wysokiej jakości. Daje do-
kładność odwzorowania grubości ścieżek do
0,1mm, idealna dla technologii SMD oraz
druku dwustronnego. Sprawi, że Twoja praca
z nią będzie przyjemnością!”

Chciałem się przekonać, czy istotnie tak jest.
Istotnie, praca z folią jest wręcz przyjem-

nością. Za jej pomocą wytwarza się napraw-
dę bardzo ładne płytki, a co ważne - szybko.
Nie trzeba czekać 24 godzin, tak jak w wy-
padku metody fotochemicznej.

Gorąco polecam tę metodę! Na fotografii

8 przedstawiona jest płytka, która została wy-
konana za pomocą folii TES200. Bez wprawy
i doświadczenia, po prostu z marszu - ale chy-
ba nie najgorzej mi wyszła.

Folię TES200 (fot. 9) w opakowaniach po

5 i po 10 arkuszy A4 można kupić w sklepie
AVT www.sklep.avt.com.pl.

Jak „ugryźć” folię TES200?

Nadruk na folię jest niezwykle ważną spra-
wą. Posiadacze komputera i drukarki lasero-
wej mogą bezpośrednio wydrukować projekt
na folię TES200 w celu uzyskania płytki
o najwyższej jakości. Ci, którzy nie posiada-
ją komputera, mogą wykonać projekt w tuszu
na gładkim, białym papierze i za pomocą do-
wolnej kserokopiarki przenieść go na folię
TES200.

Wydruk na folii koniecznie musi być zro-

biony na drukarce laserowej lub odbity na
kserokopiarce pracującej z tzw. tonerem.
Nie nadają się wydruki z drukarek atramento-
wych ani z drukarek LED (np. firmy OKI),

gdyż posiadają one in-
ny rodzaj tonera.

Ważne jest, aby

nadruk nie był lu-
strzanym odbiciem
tak jak ma to miejsce
w metodzie fotoche-
micznej.

Trzeba więc wy-

drukować rysunek
ścieżek tak, jak gdyby

był widziany od góry płytki.

Wskazane jest, aby na jednej folii wydru-

kować kilka wzorów tej samej płytki, co jest
dobrym zabezpieczeniem, gdyby pierwsza
próba naniesienia tonera na płytkę się nie po-
wiodła. Warto wykonać płytkę próbną celem
zdobycia wprawy.

Po wydrukowaniu wzoru ścieżek na folii

należy zachować następującą kolejność
czynności:
• Przyciąć laminat o wymiarach nieco
większych względem właściwego projektu
(wymagany jest laminat tzw. „szklany” – nie
zniekształca się pod wpływem temperatury).
• Powierzchnię miedzi należy zmatowić de-
likatnym papierem ściernym oraz odtłuścić.
• Wyciąć projekt płytki z arkusza folii.
• Przymocować folię do płytki przynaj-
mniej w dwóch punktach za pomocą np.

papierowych naklejek samoprzylepnych, pa-
miętając oczywiście o tym, aby folia skiero-
wana była tonerem w stronę miedzi.
• Płytkę umieścić na rozgrzanej do tempera-
tury 135-155

C płycie grzejnika (kuchenki

elektrycznej lub odwróconego do „góry noga-
mi” żelazka), LUB tak ją położyć, aby folia
dotykała prostego blatu biurka (stolika) - przy-
ciskamy żelazko całą płaszczyzną do płytki
w każdym jej miejscu aż do momentu, gdy fo-
lia lekko się przyklei do płytki (można to
sprawdzić, delikatnie wkładając igłę pod
folię).

O tym trzeba koniecznie pamiętać - lami-

nat musi być nagrzany równomiernie od
dołu.

Najlepsze jakościowo płytki otrzymuje

się przy górnej maksymalnej granicy tempe-
ratury laminatu tj. około 160

C, przy której

folia nie ulega jeszcze deformacji (czasami
jest to więcej niż 160

C). Jeżeli temperatura

podczas przyklejania będzie za niska, wtedy
po ostudzeniu i oderwaniu na folii pozostanie
część nieprzyklejonego projektu.
• Po rozgrzaniu się laminatu do żądanej
temperatury folia staje się elastyczna, zaczy-
na przylegać do powierzchni płytki. Prowa-
dzimy fotograficzny wałek gumowy po po-
wierzchni folii w celu równego przeniesienia
tonera z folii na miedź. Wałek można zastą-
pić kawałkiem płótna, przy czym należy
zwrócić uwagę na dokładne przetarcie całej
powierzchni folii.

Można także posłużyć się żelazkiem,

„prasując” przez papier (w wypadku zbyt
wysokiej temperatury folia mogłaby przyklei
się do żelazka). Przesuwamy końcówkę że-
lazka po folii (papierze) dokładnie w każdym
jej miejscu do momentu, gdy ścieżki zaczną
się trochę „rozmywać”. Oznacza to, że miej-
sca te trzeba już zostawić w spokoju i zająć
się innymi. Nie wolno jednak przesadzić
z prasowaniem, gdyż grozi to rozpłaszcze-
niem ścieżek.
• Odłożyć płytkę do przestygnięcia (ostu-
dzoną do temperatury pokojowej zaleca się
włożyć na kilka minut do lodówki - zamra-
żalnika).
• Odciągnąć delikatnie folię od płytki, po-
zostanie na niej kwasoodporna mozaika ście-
żek z tonera. Gdyby zdarzyło się, że w nie-
licznych miejscach folia odejdzie razem
z tonerem, to braki tonera na płytce można
uzupełnić pisakiem do rysowania mozaiki

Wykonywanie płytek drukowanych

w warunkach domowych

Fot. 8

Fot. 9

część 2

obwodów drukowanych. Poprawiamy także
niektóre gorsze ścieżki – po nabraniu wpra-
wy zdarza się to jednak bardzo rzadko.
• Umieścić płytkę w dowolnym roztworze
trawiącym (ze względu na wysoką jakość tra-
wienia warto posługiwać się środkiem B327,
jednak w przypadku jego braku zadowalają-
cy efekt można uzyskać trawiąc w zwykłym
chlorku).
• Po wytrawieniu płytki pozostałości zmy-
wamy acetonem, rozpuszczalnikiem nitro lub
zwykłym zmywaczem do paznokci.
• Na deser – wiercenie, gradowanie i obo-
wiązkowo malowanie ścieżek roztworem ka-
lafonii w denaturacie.

Z niektórych doświadczeń wynika, ze

zwykła folia do drukarek laserowych zacho-
wuje się podobnie jak folia TES200. Warto
poeksperymentować.

Trawienie

Doskonale spisuje się w roli wytrawiacza
nadsiarczan sodu lub bardzo popularny chlo-
rek żelazowy. W świeżym kilkudziesięcio-

procentowym roztworze trawienie trwa oko-
ło pięciu minut, w zużytym do 15 minut. Je-
śli trawienie trwa zbyt długo, to jest to wyni-
kiem zbyt słabego roztworu.

Szczególnie godny polecenia jest drobno-

krystaliczny środek trawiący - B327 (fot.
10). Idealna alternatywa dla chlorku żelaza.
Środek jest wolny od amoniaku, rozpuszcza
się bardzo szybko i nie wykrystalizowuje
z roztworu. Trawi równomiernie, zapewnia-
jąc ostrość konturów i minimalizując podtra-
wienie.

Przy trawieniu laminatu ważne jest, aby

roztwór trawiący był cały czas w ruchu.
Można także poruszać płytką, ale nie doty-
kając strony ścieżek. W taki lub inny sposób,
roztwór trawiący winien mieć cały czas do-
stęp do powierzchni miedzi. Aby uniknąć
niedotrawienia pewnych fragmentów mie-
dzi, należy uważnie obserwować zjawiska
zachodzące na jej powierzchni i odpowie-
dnio reagować. Zwykły bąbel powietrza
mógłby sprawić, że mielibyśmy piękny
punkt lutowniczy w miejscu najmniej
spodziewanym.

Roztwór trawiący przy temperaturze

+30

C traci swoją aktywność. Dlatego

w miarę potrzeb powinien być podgrzewany.
Temperatura kąpieli trawiącej nie powinna
być wyższa niż 50

Resztki chlorku żelazowego możemy

przechowywać w zamkniętym pojemniku
i stosować do wytrawiania kolejnych płytek.
Roztworu środka trawiącego B327 nie wolno
przechowywać w hermetycznie zamkniętych
pojemnikach za względu na niebezpieczeń-
stwo powstania nadciśnienia i pęknięcia.

Zachowaj ostrożność!

Przy pracy z chemikaliami używaj rękawic
i okularów ochronnych.

Pamiętaj, że są to środki niebezpieczne

dla zdrowia po połknięciu, dlatego trzeba
chronić je przed dziećmi i trzymać w oddale-
niu od produktów spożywczych. W przypad-
ku skażenia oczu należy natychmiast prze-
myć je dużą ilością wody i skonsultować się
z lekarzem.

Podczas rozpuszczanie chlorku silnie

wzrasta temperatura, co może doprowadzić
do pęknięcia szklanego czy wykrzywienia
plastikowego naczynia.

Plamy z chlorku są praktycznie nie do

usunięcia.

Prace końcowe

Po procesie trawienia płytkę należy opłukać
wodą (aby pozbyć się resztek kwasu) i zmyć
farbę odpowiednim rozpuszczalnikiem, de-
naturatem lub... proszkiem do prania. Toner
świetnie usuwa się zmywaczem do paznokci.

Następnie przycinamy płytkę do właści-

wego rozmiaru, szlifujemy jej brzegi, wierci-
my i gradujemy otwory, jeśli tego nie zrobili-
śmy wcześniej.

Z biegiem czasu miedź się utlenia, dlate-

go całą płytkę należy zabezpieczyć przed
tym zjawiskiem. W sklepach elektronicznych
można kupić środki chemiczne, które zabez-
pieczą płytkę przed utlenianiem a jednocze-
śnie ułatwią lutowanie. Jednak o wiele tańszą
formą zabezpieczeń jest pomalowanie oczy-
szczonych ścieżek roztworem kalafonii roz-
puszczonej w denaturacie (spirytusie).

Niektórzy cynują ścieżki, nie jest to jed-

nak konieczne, a w układach w.cz. nawet
niepożądane.

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Otwórz zaprojektowaną w Protelu płyt-
kę (plik PCB). Następnie w górnym pa-
sku File wybierz Print/Preview. Otwo-
rzy się podgląd (plik z rozszerzeniem
PPC).

Za pomocą polecenia File – Setup

Printer ustaw odpowiednią drukarkę,
koniecznie musi być ustawiona skala 1.

Ponownie wybierz Edit, a następnie

polecenie Insert Printout. Na zakładce
Printout Proporties zaznacz kolor czar-
no-biały Black&White (nie Gray scale)!
Musisz teraz zdefiniować, które war-
stwy chcesz drukować.

W okienku Layers kliknij Add. Do-

myślnie ustawiona jest warstwa TopLa-
yer (górna warstwa miedzi). Jeśli wła-
śnie tę warstwę chcesz wydrukować, to
po kliknięciu Add koniecznie wybierz
jeszcze warstwy: MultiLayer (punkty
lutownicze) oraz warstwę obrysu płytki
(KeepOutLayer, Mechanical 4 lub inną,
w zależności od tego, jaką warstwę
obrałeś w projekcie).

Zmian warstw i innych ustawień do-

konasz, posługując się poleceniem Edit
/ Change.

Do wykonania płytek drukowanych

jednostronnych niepotrzebna jest war-
stwa TopLayer, trzeba wydrukować
warstwę BottomLayer (dolna warstwa
miedzi). Należy więc zaznaczyć war-

stwę TopLayer i kliknąć Remove. Po po-
zbyciu się jej kliknij ponownie Add i do
wybranych wcześniej warstw MultiLa-
yer, KeepOutLayer dodaj warstwę Bot-
tomLayer. Poleceniem Close zamknij
zakładkę Printout Proporties. Na pod-
glądzie pojawi się płytka w takiej posta-
ci, w jakiej chcesz ją wydrukować.

Pora na drukowanie - ponownie wy-

bierz File, a następnie Print Current.
Na kartce papieru lub folii do samo-
dzielnego wykonywania płytek druko-
wanych - TES200 - pojawi się tak ocze-
kiwany wydruk.

Uwaga!
Gdybyś potrzebował zrobić wydruk,

który służyłby jako wzorzec do rysowa-
nia płytek ręcznie lub do metody foto-
chemicznej, koniecznie musisz ustawić
lustrzane odbicie. Na zakładce Printout
Proporties ustaw Mirror Layers.

Jeśli chcesz, żeby na wydruku wi-

doczne były otwory zaznacz także Show
holes. Warstwa MultiLayer musi być na
samej górze w okienku Layers. Można
tego dokonać poleceniami Move Up.

Także przy drukowaniu z innych

programów należy pamiętać o podsta-
wowych zasadach omówionych powy-
żej, a zwłaszcza o tym, że skala wydru-
ku zawsze musi być ustawiona na 1/1
(100%).

Jak wydrukować wzór ścieżek,

korzystając z programu Protel 99SE?

Fot. 10

Jak dokonać metalizacji otwo-

rów w wykonanej amatorsko

płytce dwustronnej ze ścieżkami?

Płytki tego typu posiadają ścieżki po obu
stronach. Dwa oddzielne układy ścieżek
wymagają jakiegoś połączenia elektryczne-
go pomiędzy nimi. Takie elektryczne mostki
nazywamy przelotkami. W płytkach profe-
sjonalnych przelotka kontaktowa to po pro-
stu otwór w płytce wypełniony lub pokryty
metalem i dotykający ścieżek po obu stro-
nach.

Amatorzy najczęściej tak projektują druk,

żeby przelotką była lutowana z dwóch stron
końcówka elementu (np. rezystora, konden-
satora, diody).

Pojawia się jednak problem, gdy chcemy

użyć podstawek pod układy scalone. Pro-
blem istnieje zwłaszcza przy zwykłych pod-
stawkach. Podstawki precyzyjne (tzw. tulipa-
nowe) da się lutować z obu stron cienkim
grotem.

Jeśli nie da się lutować z dwóch stron

końcówki jakiegoś elementu (np. w przypad-
ku zwykłej podstawki pod układ scalony,
niektórych złącz, gniazd do druku), można
wywiercić obok punktu lutowniczego dodat-

kowy otwór i przylutować zworę z cienkiego
drutu, ale jeszcze przed wlutowaniem specy-
ficznego elementu.

Kolejną przeszkodą są wyświetlacze

LED. Można je jednak osadzić w podstaw-
kach „tulipanowych” i po kłopocie.

Złącza pionowe czy też listwy można osa-

dzić nieco wyżej niż normalnie. Da się je
wtedy przylutować od góry, jednak należy
pamiętać o tym, że mają wtedy mniejszą wy-
trzymałość mechaniczną. Aby temu zaradzić,

po dokładnym sprawdzeniu poprawności
montażu (brak zwarć i przerw), można
wzmocnić je klejem chemoutwardzalnym.
To powinno pomóc.

Na fotografii 11 przedstawiony jest ze-

staw startowy AVT710 dla elektroników
hobbystów do wykonywania płytek. W skład
zestawu wchodzi kilka płytek laminatu dwu-
stronnie miedziowanego, pisak do malowa-
nia ścieżek, środek trawiący B327 i kalafonia
lub topnik. Świetne rozwiązanie dla począt-
kujących i to za jedyne 25 złotych.

Reasumując. Jak zauważyłeś, każda me-

toda wytwarzania płytek drukowanych
w warunkach domowych ma swoje zalety
i wady, które w dużym stopniu zależą od do-
świadczenia. A zdobywanie nowych do-
świadczeń jest cenną rzeczą dla każdego
praktyka. Warto poeksperymentować pod-
czas wykonywania kolejnych płytek, aby
przekonać się, która metoda jest najlepsza
i najbardziej dostosowana do Ciebie. Ja
„przytuliłem się” ostatnio do folii TES200,
choć nie ukrywam, że „kusi mnie” także me-
toda fotochemiczna.

Zbigniew Orłowski

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Fot. 11

Wydruki płytki

W przypadku płytki drukowanej sprawa jest
nieco bardziej skomplikowana. I nic dziwne-
go, bo twórcy Protela zadbali o to, by kon-
struktor mógł wydrukować dowolne warstwy
projektu, które są mu potrzebne. Wcale nie
jest to trudne, trzeba tylko poznać i przyzwy-
czaić się do specyficznego sposobu przygo-
towywania wydruków. Zdziwienie początku-
jących budzi fakt, że wydruków nie dokonu-
je się, mając na ekranie projekt płytki, jak to
było w przypadku schematu. Najpierw, ma-
jąc na ekranie płytkę, trzeba wykonać pole-
cenie F – P (File, Print/Preview). Spowodu-
je to utworzenie nowego dokumentu, mają-
cego rozszerzenie .PPC (Power Print Confi-
guration). Na ekranie pojawi się domyślny
wydruk płytki. Co ważne i ciekawe, doku-
ment .PPC nie zawiera kopii płytki. Zawiera
tylko opis, co i jak ma zostać wydrukowane.
Na podstawie takich danych konfiguracyj-
nych program na bieżąco opracowuje mate-
riał do wydruku na podstawie zaprojektowa-
nej wcześniej płytki i pokazuje na ekranie,
jak będzie wyglądał wydruk, a właściwie
wydruki, bo zwykle drukujemy kilka.

Utwórz więc plik PPC poleceniem

F – P i koniecznie kliknij zakładkę Browse
w lewym panelu. Ekran będzie wyglądał
mniej więcej, jak na rysunku 76.

Na razie domyślnie utworzony został je-

den wydruk: nazywa się Multilayer Compo-
site Print, czyli rysunek złożeniowy wszyst-
kich istotnych warstw. Jest on przygotowany
dla domyślnej drukarki komputera, w moim
przypadku HP 2000C.

Kliknij prawym klawi-

szem myszy gdziekolwiek
w lewym panelu i wybierz
Insert Printout, czyli
wstaw, dodaj nowy wy-
druk, jak pokazuje rysu-
nek 77. Pojawi się spora
ramka. W górnym okienku
Printout Name wpisz własną nazwę wydruku,
np. Sciezki (dla zasady nie używaj typowo
polskich liter). Ponieważ ma to być warstwa
ścieżek, w prawym oknie Layers dodaj war-
stwę Bottom Layer. Kliknij przycisk Add
i w nowym oknie (Printout Properties) roz-
wiń okienko Print Layer Type i wybierz tam
warstwę Bottom Layer i kliknij OK. Zaznacz
istniejącą warstwę Top Layer, klikając na
niej. Usuń ją, klikając Remove i potwierdza-
jąc decyzję (Yes). Oprócz samych ścieżek do-
daj jeszcze do wydruku dwie warstwy: obrys
w warstwie Keep Out Layer oraz Multilayer,
czyli punkty lutownicze. Dodasz je, klikając jak
poprzednio Add i wybierając kolejno te war-
stwy w rozwiniętym okienku Print Layer Type.

Jeśli planujesz ręczne malowanie ścieżek

i punktów, musisz mieć wydruk lustrzany.
Z lewej strony okna zaznacz więc opcję Mir-
ror Layers. Wydruk będzie wyglądał ładniej,
jeśli będą widoczne otwory. Zaznacz więc

też opcję Show Holes (pokaż otwory). Wy-
druk powinien być kontrastowy, więc poniżej
zaznacz, że wydruk ma być czarno-biały
(Black&White). Wygląd ramki po zmianach
pokazuje rysunek 78. Kliknij Close. W le-
wym panelu pojawi się nowy wydruk –
Sciezki, a w prawym panelu zobaczysz pod-
gląd wydruku. Ekran będzie wyglądał mniej
więcej jak na rysunku 79. Płytka wygląda
dziwnie. Czy wiesz, dlaczego nie widać
wszystkich otworów?

Oczywiście! Protel ko-

lejno rysuje warstwy i gór-
na warstwa ścieżek prze-
słania otwory, które prze-
cież w sumie znajdują się
na „dolnej” warstwie Mul-
tilayer. Trzeba zmienić
kolejność warstw: w le-
wym panelu kliknij „pra-
wą myszą” wydruk Sciez-
ki i tym razem wybierz
Properties. Otworzy się
znane Ci już okno. Kolejność warstw zmienisz
łatwo: zaznacz warstwę Multilayer klikając ją,
a potem dwa razy kliknij przycisk Move Up,
by uzyskać kolejność jak na rysunku 80. Po
kliknięciu OK na ekranie pojawi się potrzebny
nam obraz jak na rysunku 81.

Taki wydruk możesz wykorzystać do

ręcznego malowania ścieżek, ale też do wy-
wiercenia potrzebnych otworów. Ale szcze-
rze mówiąc, do wiercenia otworów przydał-
by się inny, dokładniejszy wydruk. Zróbmy
go! Kliknij „prawą myszą” gdziekolwiek
w lewym panelu i znów wybierz Insert Prin-
tout. Dodaj potrzebne warstwy: Keep Out

Kurs Protela

Elektronika dla Wszystkich

Spotkanie 13

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.

Rys. 76

Rys. 78

Rys. 77

Rys. 79

Rys. 80

Layer oraz Drill Guide, a usuń domyślną Top
Layer. Wykorzystaj warstwę Drill Guide,
a nie Drill Drawing. Jeśli będziesz wiercić
od strony druku, zaznacz opcję Mirror Lay-
ers, by okno wyglądało jak na rysunku 82.
Po kliknięciu OK uzyskasz podgląd wydru-
ku, jak na rysunku 83. Zwróć uwagę, że
wielkość krzyżyka wskazuje na średnicę
otworu.

Do pełni szczęścia potrzebujemy jeszcze

wydruku warstwy opisu (Top Overlay). Wy-
drukujemy go na papierze samoprzylepnym
i nakleimy na płytkę. Znów po kliknięciu „pra-
wą myszą” w lewym panelu otwórz okno no-
wego wydruku i zmień je według rysunku 84
i kliknij Close. Pojawi się potrzebny wydruk.

I to w zasadzie wszystko, jednak my

wrócimy jeszcze do pierwszego wydruku
Multilayer Composite Print – kliknij go w le-
wym panelu. Dokładnie się mu przypatrz. Po-
majstrujemy przy nim trochę. W lewym pane-
lu kliknij ten wydruk „prawą myszą” i wy-
bierz Properties. W otwartym tak znajomym
oknie zmień nazwę na np. Wszystko. Ja mam
kolorową drukarkę HP2000, więc dla fantazji
chcę mieć dodatkowo kolorowy wydruk
wszystkich istotnych warstw. Domyślne usta-
wienia nie są jednak zbyt dobre. Przede wszy-
stkim włącz wyświetlanie otworów i zmień
kolejność warstw, jak pokazuje rysunek 85.

Możesz też zmienić kolory wyświetlania

poszczególnych warstw poleceniem T –
P (Tools, Preferences). Otworzysz okno
z trzema zakładkami. Środkowa pozwala
zmienić kolory oraz stopnie szarości (w try-
bie Gray Scale). Aby zmienić kolor danej
warstwy, kliknij nie nazwę warstwy, tylko jej

kolor. Otworzysz nowe okno, w którym
wybierzesz nowy kolor (np. podwójnym
kliknięciem). Wygląd obu okien pokazuje
rysunek 86. Ja wybrałem kolory, jak pokazu-
je rysunek 87.

W lewym panelu mam teraz określone

cztery wydruki, jak pokazuje rysunek 88.
Możesz wydrukować je pojedynczo polece-
niem F – U (File, Print Current) albo lepiej
wszystkie poleceniem F – P (File, Print All).

Jeśli kiedyś otworzysz plik PPC, a na ekra-

nie w prawym panelu będzie tylko maleńki
znaczek w lewym górnym rogu, powiększ
obraz: najpierw Z – A, potem dodatkowo Z – I.

Uwaga! Ważne! Dany użytkownik po-

trzebuje takich samych wydruków dla każdej
projektowanej płytki. Nie musi jednak za
każdym razem mozolnie dodawać wydruków
do pliku PPC i ustawiać ich właściwości.
Może to zrobić raz, tworząc wzorcowy plik
PPC dla dowolnej płytki, a potem będzie ko-
piować ten plik z ustawieniami. Jest to o tyle
wygodne, że w pliku PPC nie ma żadnej kon-
kretnej płytki. Plik ten zawiera tylko infor-
macje konfiguracyjne, co i jak wydrukować
oraz informację, z jakiej płytki korzystać.

Możesz skopiować plik PPC między pro-

jektami, na przykład otwierając w Protelu
dwa projekty i najzwyczajniej przeciągając
myszką ikonkę pliku PPC do folderu Docu-
ments drugiego projektu, jak pokazuje rysu-
nek 89. Kliknięcie na ikonce tak skopiowa-
nego pliku PPC otworzy okno, w którym
wybierzesz nowy plik PCB, bo przecież
w tym drugim projekcie nie ma pliku PCB
z projektu źródłowego – wybierz plik PCB,
który będzie podstawą wydruków i kliknij
OK. Na ekranie powinny pojawić się nowe
wydruki. Jeśli się to nie stanie, w lewym pa-

nelu pod zakładką Browse
kliknij ProcessPCB.

Możesz też w dowolnej

chwili zmienić płytkę, która
jest podstawą wydruków po-
leceniem T – B (Tools, Select
Target Board) na inną zawartą
w tym samym projekcie.

Z takich możliwości ko-

piowania pliku PPC na pew-
no chętnie skorzystasz, a przy
okazji samodzielnie spraw-
dzisz, czy nie można prościej

zaimportować go do
dowolnego projektu.

Warto też wie-

dzieć, że poszcze-
gólne wydruki mo-
żesz skopiować
przez schowek Win-
dows do innej apli-
kacji (Word, Corel,
itp.). Mając na ekra-
nie w prawym pane-
lu potrzebny wy-
druk, wykonaj pole-
cenie E – C (Edit,

Kurs Protela

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 81

Rys. 82

Rys. 83

Rys. 84

Rys. 85

Rys. 86

Rys. 87

Rys. 88

Rys. 89

Kurs Protela

Elektronika dla Wszystkich

Copy), przełącz się do innej aplikacji i wklej
(lepiej wklej specjalnie) do dokumentu.
Szybko przekonasz się, że nie zawsze jest to
skuteczna metoda.

Wszystkie wydruki można też wyekspor-

tować jako pliki wektorowe w formacie WMF
(16-bitowy) lub EMF (32-bitowym). Po pole-
ceniu F – E (File, Export) otworzy się okno,
w którym wpiszesz, gdzie ma zostać umie-
szczony katalog z plikami. W dolnym okienku
(Create Enhanced Metafile) ustawisz, czy ma
to być „zwykły” WMF, czy EMF. Potem te
pliki możesz zaimportować do innych progra-
mów. Zapewne i tu przekonasz się, że niekie-
dy wyniki bywają co najmniej dziwne.

Jeszcze inną możliwością jest zainstalo-

wanie w roli drukarek sterowników do two-
rzenia plików PDF czy postscriptowych. Te
sposoby przydatne są głównie profesjonali-
stom, którzy chcieliby wykonać klisze nie
za pomocą fotoplotera, tylko na naświetlarce.

W przypadku zainstalowania takiej wirtu-

alnej drukarki trzeba wygenerować z płyt-
ki.pcb oddzielny plik .PPC, zmieniając
nazwę tego, który przeznaczony jest dla zwy-
kłej drukarki. Po stworzeniu drugiego pliku
PPC trzeba wybrać inną drukarkę, np. pole-
ceniem F – R (File, Setup Printer).

Współpraca

z wytwórcą płytek

Hobbyści wykonują płytki w warunkach do-
mowych na podstawie zwyczajnych wydru-
ków. Inni zlecają wykonanie płytek więk-
szym i mniejszym firmom. Wtedy przede
wszystkim trzeba się upewnić, czy dany pro-

ducent przyjmie pliki PCB z Protela. Nie
każdy zakład potrafi z nich skorzystać. Jeśli
takiej możliwości nie ma, należy dokładnie
ustalić z wytwórcą, w jakiej postaci przyjmie
on projekt. Często może on przyjąć plik
PCB, ale nie w formacie Protela, tylko Auto-
traxa (który obecnie ma status Freeware).
Niestety, Protel 99SE nie może bezpośrednio
zapisać płytki w formacie Autotraxa (o ile
dobrze pamiętam, taką możliwość miała jed-
na z poprzednich wersji, jeszcze przed wersją
Protel 98). Niektórzy radzą sobie, eksportu-
jąc płytkę (F – E) w formacie Protel PCB 2.8
ASCII File. Plik w formacie Protel 2.8 ASCII
jest plikiem tekstowym z nagłówkiem PCB
FILE 6 VERSION 2.80, jednak nie można go
w prosty sposób „ręcznie” zamienić na uboż-
szy format Autotraksa (z nagłówkiem PCB
FILE 4). Można go natomiast otworzyć za
pomocą programu TraxMaker, którego 30-
dniowa wersja testowa też jest dostępna
w firmie Altium (dawniej Protel). Pliki zapi-
sane przez TraxMaker są to pliki takie, jak
spod Autotraxa.

Jeśli taka droga nie jest możliwa, trzeba

z programu Protel wygenerować pliki dla au-
tomatu wiertarskiego (NC Drill) oraz dla fo-
toplotera (w formacie Gerber) lub naświetlar-
ki postscriptowej. Wykorzystuje się do tego
rodzaj kreatora, uruchamiany z poziomu
płytki poleceniem F – M (File, CAM Mana-
ger). Opis tych zagadnień i rozlicznych moż-
liwości wykracza jednak poza ramy cyklu.

W każdym razie z producentem płytek

warto i trzeba ustalić liczne szczegóły, takie
jak sposób oznaczania obrysu płytki, sposób

cięcia płytek, ewentualne ograniczenia doty-
czące średnicy otworów. Czy podana w pliku
PCB średnica otworu w płytce dwustronnej
z metalizowanymi otworami to średnica
wiertła czy rzeczywista średnica metalizowa-
nego otworu (zwykle mniejsza od średnicy
wiertła o ok. 0,1mm). Czy projektant płytki
sam ma „rozmnożyć” płytki i złożyć w for-
matkę o konkretnych wymiarach?

Zalecane odstępy „miedzi” równe 12mil

to wartość bezpieczna, akceptowana przez
wszystkie zakłady. Jeśli ktoś chciałby zmniej-
szyć minimalne odstępy, powinien skonsulto-
wać się w tej sprawie z producentem płytek.

I to już koniec cyklu o pakiecie projekto-

wym Protel 99SE. Na kolejnych spotkaniach
omówiliśmy zagadnienia najbardziej podsta-
wowe i praktyczne, a pominęliśmy ogromną
ilość dodatkowych szczegółów. Wyposażony
w podstawową wiedzę (i ewentualnie
w słownik angielsko-polski) możesz śmiało
badać dalsze możliwości Protela. A pozosta-
ło do zbadania niemało. Nie wspomniałem
wcale o możliwości trójwymiarowej wizuali-
zacji płytki – z poziomu płytki poleceniem
V – 3 (View, Board in 3D). Nic nie mówili-
śmy o możliwościach programowania ele-
mentów PLD. Pominęliśmy wiele zagadnień
dotyczących symulacji.

Zachęcam Cię do samodzielnego „drąże-

nia” Protela. Ale przede wszystkim wypracuj
sobie własny styl pracy, począwszy od sche-
matu ideowego, przez symulację do projektu
płytki.

Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Historia lutowania sięga głębokiej starożyt-
ności. Egipcjanie już ponad 2000 lat przed
naszą erą umieli łączyć złoto i srebro. Ale
prawdziwa epoka lutowania zaczęła się wraz
z odkryciem cyny jako materiału łączącego.
Poszczególne kultury, najpierw śródziemno-
morskie, potem europejskie, stosowały i udo-
skonalały różne techniki lutowania ołowiu
i brązu. Pozostały po tym liczne świadectwa,
głównie w postaci biżuterii i przedmiotów
domowego użytku.

Przez długie lata lutowanie było niełatwą

sztuką, przekazywaną z pokolenia na pokole-
nie w rodach rzemieślników. Radykalna
zmiana nastąpiła dopiero w XX wieku
w efekcie wynalezienia praktycznej lutowni-
cy elektrycznej, co Niemcy przypisują Ern-
stowi Sachsowi, założycielowi znanej do
dziś firmy ERSA. Lutowanie przestało być
trudne i męczące, stało się dostępne dla każ-
dego. Rozwój technik lutowania, głównie
tzw. lutowania miękkiego, był też ściśle
związany z rozwojem elektroniki.

Lutowanie miękkie

W procesie lutowania temperatura topnienia
materiału łączącego (lutu, lutowia), jest niższa
niż materiałów łączonych. Materiały łączone
nie ulegają nawet częściowemu stopnieniu.
Inaczej jest przy spawaniu, gdzie w procesie
łączenia topiony jest nie tylko materiał łączą-
cy, ale i częściowo elementy łączone.

Jeśli temperatura topnienia lutu jest niższa

niż +450

C, mówimy o lutowaniu miękkim.

Jeśli lut topi się w temperaturze powyżej
+450

C, mamy do czynienia z lutem i luto-

waniem twardym. W elektronice mamy do
czynienia wyłącznie z lutowaniem miękkim
– elementy elektroniczne lutuje się za pomo-
cą spoiwa (lutu), zwanego potocznie cyną.
Ponieważ w procesie lutowania topi się tylko
spoiwa, a nie łączone elementy, kluczem do
uzyskania wytrzymałego połączenia są wła-
ściwości tego spoiwa i warunki procesu.

Lutowanie

Ważną sprawą praktyczną jest zrozumienie
istoty procesu lutowania. Dwa elementy mie-
dziane: ścieżka na płytce i końcówka ele-
mentu, zostają trwale połączone za pomocą
lutu, którego głównym składnikiem jest cy-
na. W procesie lutowania następuje stopienie
lutu i wypełnienie przestrzeni między łączo-
nymi elementami. Co bardzo ważne, nie jest
to tylko warstwowe połączenie obcych mate-
riałów, miedzi i cyny. A trwałość połączenia
nie wynika z przyklejenia lutu (cyny) do po-
wierzchni miedzi. Otóż roztopiona cyna ma

szczególną właściwość – rozpuszcza nieco
miedzi i w efekcie na styku miedź-cyna two-
rzy się cieniuteńka warstewka pośrednia
z miedzi rozpuszczonej w cynie. Należy pod-
kreślić, że takie rozpuszczanie miedzi
w płynnej cynie zachodzi w temperaturze du-
żo niższej niż temperatura topnienia miedzi
(1083

C) i jest możliwe właśnie dzięki spe-

cyficznym właściwościom cyny. Po osty-
gnięciu uzyskuje się cieniutką warstewkę
stopu cyny i miedzi, dobrze związaną zarów-
no z powierzchnią miedzi, jak i cyny. Two-
rzenie cienkiej warstwy takiego stopu przez
oddziaływanie płynnej cyny na miedź (i inne
materiały) nazywa się bieleniem, inaczej po-
bielaniem.

Dopiero pobielenie, czyli rozpuszczenie

niezmiernie cienkiej, powierzchniowej war-
stewki miedzi umożliwia powstanie trwałe-
go, silnego połączenia przez powstanie struk-
tury miedź-stop-lut-stop-miedź. W praktyce
oznacza to, że temperatura i czas lutowania
muszą być tak dobrane (nie za małe), żeby
zdążył zajść proces tego powierzchniowego
rozpuszczenia miedzi w cynie.

Zazwyczaj proces pobielania zachodzi

podczas właściwego lutowania, ale czasem,
nie tylko w elektronice, celowo pobiela się
powierzchnie łączonych materiałów przed
właściwym lutowaniem. A o prawdziwości
przedstawionego twierdzenia, że cyna rozpu-
szcza miedź, naocznie przekonuje się każdy
posiadacz taniej lutownicy z najprostszym
grotem miedzianym. Chodzi o popularne
„wyżeranie” grota – z czasem na ładnym
miedzianym grocie zawsze pojawiają się
wżery i ubytki.

Topnik

Należy bardzo mocno podkreślić, że warun-
kiem dobrego lutowania jest właśnie wytwo-
rzenie wspomnianego stopu miedzi i cyny,
a to jest możliwe tylko wtedy, jeśli płynna
cyna dobrze zwilży i rozpuści powierzchniową
warstewkę miedzi. Tymczasem miedź w po-
wietrzu pokrywa się warstwą tlenku. Na szczę-
ście tlenek ten jest niszczony w wysokiej tem-
peraturze stopionego lutu dzięki obecności tak
zwanego topnika. Topnik pełni podwójną rolę:
po pierwsze, pomaga usunąć szkodliwe tlenki,
po drugie, nie dopuszcza
powietrza atmosferyczne-
go do strefy lutowania
i tym samym zapobiega
tworzeniu się nowego
tlenku. Rysunek 1 poka-
zuje przekrój strefy połą-
czenia podczas lutowania.

Rolę topnika (ang. flux, niem. flussmittel)

często spełnia kalafonia, uzyskiwana z natu-
ralnej żywicy sosnowej. Dla zwiększenia
skuteczności do kalafonii dodawane bywają
organiczne albo nieorganiczne aktywatory.

Topnik wchodzi też

w skład drutu (spoiwa) lu-
towniczego, używanego
do lutowania ręcznego.
Budowa drutu (spoiwa)
lutowniczego z pojedyn-
czym rdzeniem topnika
pokazana jest na rysunku 2a.
Druty przeznaczone do
ręcznego lutowania zawie-
rają nie jeden rdzeń topni-
ka, tylko kilka, np. 3, 4 lub 5, jak pokazuje ry-
sunek 2b. Czym więcej rdzeni (żyłek) topni-
ka, tym lepiej. Wagowo topnik stanowi około
2,5% spoiwa, objętościowo znacznie więcej.

Do lutowania elementów elektronicznych

całkowicie wystarczy topnik zawarty we-
wnątrz drucika „cyny”. Przy mniej typowych
pracach, zwłaszcza do pobielania drutów
i końcówek, powszechnie dodatkowo wyko-
rzystuje się kalafonię, dostępną w sklepach
elektronicznych.

Jednak ani typowy stop lutowniczy z top-

nikiem w środku, ani kalafonia nie pozwolą
polutować wielu metali, np. elementów kad-
mowanych, chromowanych, niklowanych,
a nawet stalowych. Lutowanie tych metali za
pomocą cyny jest wprawdzie możliwe, ale
nie wystarczy kalafonia z dodatkami – ko-
nieczne są bardziej agresywne topniki. Róż-
ne silne topniki dostępne są w postaci płynu
lub pasty. Zawierają sole (często chlorki) lub
kwasy organiczne i nieorganiczne. Wpraw-
dzie pomogą polutować elementy z różnych
metali, ale z ich użyciem w elektronice wiąże

Wszystko o lutowaniu

Rys. 1

Rys. 2

Fot.1

część 1

się poważne ryzyko. Te agresywne substan-
cje mogą z czasem całkowicie zniszczyć po-
łączenie lub lutowane elementy. Dlatego po
lutowaniu z użyciem agresywnych topników
miejsce połączenia należy starannie oczyścić
z resztek topnika. Nie dotyczy to lutowania
z użyciem czystej kalafonii.

W procesach montażu elementów SMD po-

mocne są topniki klasy „No Clean” – w żelu,
dostępne w strzykawkach. Demontaż elemen-
tów z płyt o lekko utlenionej powierzchni uła-
twiają topniki średnioaktywne, wygodnie do-
zowane z wyposażonych w pędzelek butelek
polipropylenowych widoczne na fotografii 1.

Ale nawet niektóre topniki na bazie kala-

fonii zawierające agresywne dodatki trzeba
starannie zmyć, żeby usunąć resztki topnika
– jeśli zostanie choć trochę, po kilku latach
potrafią całkowicie zniszczyć połączenie, po-
wodując korozje połączenia, ścieżek mie-
dzianych i końcówek elementów. Często
wcześniej, przed całkowitym zniszczeniem
połączenia pojawią się inne problemy: nie-
które topniki są higroskopijne. Resztki pozo-
stawione w okolicach punktu lutowniczego
powodują ich rozprzestrzenianie się i wytwa-
rzanie tak zwanych dendrytów. Podobnie jak
ich pierwowzory, mogą niejako rosnąć po-
między punktami lutowniczymi, elementami
i ścieżkami. Wilgoć będzie wtedy powodo-
wać niekontrolowaną upływność między
punktami i ścieżkami płytki – prąd popłynie
przez wspomniane dendryty. Oczywiście
może to okresowo zakłócać prawidłowe
działanie urządzenia.

Ryzyko to jest bardzo poważne, dlatego

bardzo ostrożnie należy podchodzić do „cu-
downych” topników, zwłaszcza o nieznanym
składzie, otrzymywanych od znajomych me-
chaników samochodowych, blacharzy, deka-
rzy i innych nieelektroników. Pozostawiając
resztki takich topników na płytce drukowa-

nej, na stykach czy
końcówkach elemen-
tów, można sobie naro-
bić wielkich kłopotów.
Aby ich uniknąć, nale-
ży starannie usunąć re-
sztki topnika za pomo-
cą odpowiedniego roz-
puszczalnika. W prak-
tyce wybór rozpu-
szczalnika może być
niełatwy, bo niektóre
topniki można skutecz-
nie zmyć wodą, inne
alkoholem, a do je-
szcze innych potrzebne
są specyficzne rozpu-
szczalniki.

Typowym, często

stosowanym prepara-
tem jest IsoClean (fo-
tografia 2) znanej fir-
my Micro Care. Jest to

uniwersalny, bardzo efektywny preparat usu-
wający topniki na bazie kalafonii oraz topni-
ki klasy „No Clean”. IsoClean wraz z bardzo
bogatym wyborem podobnych środków oraz
materiałów pomocniczych i przyborów (za-
mrażacze, sprężone powietrze, dozowniki,
pałeczki, ściereczki, igły, itp.) dostępny jest
w firmie RENEX, która oferuje także wiele
rodzajów topników i past lutowniczych.

Należy więc unikać nieznanych topni-

ków, a jeśli ścieżki i końcówki elementów
nie chcą się połączyć, nie należy od razu się-
gać po agresywny topnik, tylko usunąć rze-
czywistą przyczynę: mechanicznie oczyścić
zbyt silnie utlenione końcówki, odtłuścić
ścieżki, itp. Generalnie do ręcznego lutowa-
nia elementów elektronicznych nie jest po-
trzebny żaden inny topnik oprócz zwyczaj-
nej kalafonii.

Stop lutowniczy – „cyna”

Lut zwany też lutowiem znany jest jako „cy-
na”. W określeniu tym jest ziarno prawdy,
ponieważ cyna (symbol chemiczny Sn) sta-
nowi główny składnik stopu: 60...63%. Re-
szta to ołów (Pb). Dla praktyka wykres z ry-
sunku 3 nie ma wielkiego znaczenia, jednak
warto zwrócić uwagę na pewne ważne infor-
macje. Po pierwsze temperatura topnienia
ołowiu wynosi 327

C, a cyny 231

C. Jednak

stop cyny i ołowiu ma dziwne właściwości,
zależnie od zawartości obu składników. Przy
zawartości cyny od 19,5 do 98% dla stopu
charakterystyczna jest temperatura 183,3

Po przekroczeniu tej temperatury stop mięk-
nie. I tu objawia się interesująca zależność.
O ile w tej temperaturze stop mięknie, nie
znaczy to, że staje się ciekły. Tylko stop
o stosunku cyny i ołowiu równym 63%/37%
staje się ciekły w temperaturze powyżej
183,3

C. Jest to tak zwany stop eutektyczny.

Przy innych propor-

cjach cyny i ołowiu wy-
stępuje faza pośrednia:
stop mięknie w tempe-
raturze 183,3

C, ale nie

staje się cieczą, tylko
ma konsystencję pla-
styczną. Dopiero w ja-
kiejś wyższej tempera-
turze następuje przej-
ście w fazę ciekłą.
Stop eutektyczny od

razu przechodzi ze stanu stałego do ciekłego,
bez pośredniego stanu plastycznego i to
w temperaturze +183,3

Do rozmaitych zastosowań wykorzystuje

się stopy o różnej zwartości cyny i ołowiu.
W elektronice stosuje się zazwyczaj albo
stop eutektyczny (63% Sn, 37%Pb), albo
stop 60% Sn i 40% Pb. Warto zauważyć, że
przejście w fazę ciekłą następuje wtedy
w temperaturze poniżej 200

C, co oznacza,

że taki stop ma znacznie niższą temperaturę
topnienia niż użyte składniki (Sn –231

C, Pb

– 327

C). Fałszywy byłby jednak wniosek,

że dodatek ołowiu ma jedynie na celu obni-
żenie temperatury topnienia. Obecność oło-
wiu polepsza liczne parametry stopu (spoi-
wa). Właśnie przy zawartości ołowiu około
40% korzystne są też inne właściwości, jak
choćby przewodność elektryczna, wytrzyma-
łość, twardość i plastyczność.

Na krajowym rynku najczęściej spotyka

się spoiwa oznaczone:
LC63 (stop eutektyczny)
LC60 (60% Sn, 40%Pb)
a także spoiwa z niewielkim dodatkiem sre-
bra czy miedzi
LC63S1 (62,5% Sn, 36%Pb, 1,5% Ag)
LC60M2 (60% Sn, 38%Pb, 2% Cu)

Do lutowania ręcznego wykorzystuje się

druty zawierające omówione wcześniej żyły
topnika. Dostępne są wielordzeniowe druty,
nazywane potocznie cyną lub drutem cyno-
wym, o średnicy 0,25mm...3mm. Kiedyś
standardem były druty o średnicy 2mm
i 1,5mm. Obecnie do lutowania płytek druko-
wanych wykorzystuje się zwykle drut o śre-
dnicy 1mm, a do maleńkich elementów SMD
drut o średnicy 0,5...0,7mm.

Lutowanie automatyczne

Od kilkudziesięciu lat wykorzystuje się kla-
syczne lutownice elektryczne. Te i inne lu-
townice ręczne zostaną omówione w następ-
nym śródtytule. Pojawienie się płytek druko-
wanych umożliwiło automatyzację procesu
lutowania przez tak zwane lutowanie na fa-
li. Pojawiły się tzw. agregaty lutownicze. Fo-
tografia 3 pokazuje automat do lutowania na
fali. Wbrew prostym wyobrażeniom nie cho-
dzi jedynie o to, by płytki przesuwające się
pomału na taśmie montażowej zostały tylko

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Rys. 3

Fot. 2

Fot. 3

zanurzone dolną stroną w ciekłej cynie. Nie-
przypadkowo mówi się o lutowaniu „na fali”
(ang. wave soldering, niem. Wellenloeten).
W kadzi znajduje się roztopiona cyna, pompa
(lub pompy) porusza cynę i na jej powierzch-
ni tworzy się fala. Chodzi o grzbiet fali.
W zależności od rozwiązania, fala może być
pojedyncza lub podwójna. Dolna powierzch-
nia płytki z punktami lutowniczymi nie jest
więc zanurzana w nieruchomej płynnej cy-
nie, tylko wprowadzana w grzbiet fali. Płyt-
ka pomału (ok. 3m/min) przesuwa się na ta-
śmie i czoło fali kolejno lutuje elementy, jak
pokazuje w uproszczeniu rysunek 4.

W przypadku fali podwójnej pierwszy

grzbiet bieli końcówki, drugi dokonuje wła-
ściwego lutowania. A wcześniej płytka (lub
wybrane fragmenty) poddawana jest działaniu
płynnego topnika. W procesie lutowania bywa
też wykorzystywany tzw. nóż powietrzny.
Lutowanie za pomocą agregatów z falą wy-
maga uwzględnienia szeregu dalszych czyn-
ników, które nie występują przy przylutowa-
niu ręcznym, między innymi zdarza się, że
proces odbywa się nie w powietrzu, tylko
w gazie obojętnym. Lutować na fali można
nie tylko elementy przewlekane według ry-
sunku 4, ale też elementy SMD, wstępnie
przyklejone do płytki właśnie od strony luto-
wania. Choć w trakcie lutowania przez chwi-
lę w pełni są całkowicie zanurzone w płynnej
cynie, nie ulegają one uszkodzeniu ze wzglę-
du na stosunkowo niską temperaturę lutu
(rzędu 240...250

C).

Obecnie elementy przewlekane niemal cał-

kowicie ustąpiły miejsca maleńkim elemen-
tom SMD. Do lutowania płytek zawierających
wyłącznie elementy SMD zamiast lutowania
na fali stosuje się powszechnie tak zwane lu-
towanie rozpływowe (ang. reflow soldering,
niem. Reflow-Loeten). Automaty montażowe
najpierw selektywnie nakładają na płytkę pa-
stę lutowniczą. Potem umieszczane są ele-
menty. Pasta lutownicza zawiera klej, topnik
oraz sproszkowany lut. Bardzo szeroki wybór
urządzeń, dzięki którym możliwe jest stwo-
rzenie mniej lub bardziej zaawansowanych li-
nii produkcyjnych, oferuje amerykańska firma
Automated Production Systems (RENEX),
i obejmuje maszyny umożliwiające m.in.:
przycinanie i kształtowania wyprowadzeń ele-
mentów i układów, nanoszenie masek, pasty
lutowniczej i kleju na płytki drukowane,
umieszczanie elementów i układów na płyt-

kach, lutowanie oraz prace serwisowe i po-
mocnicze. Wśród automatów APS niezwykle
ciekawie prezentuje się seria L, reprezentowa-
na na fotografii 4 przez L60 – wyposażoną
w aż 96 podajników, która zapewnia układa-
nie wielu rodzajów elementów (0201, 0402,
0603, 0805, 1206, MELF, SO-28 do SO-8,
SOT, SOIC, (fine pitch) QFP, BGA, large
PLCC, socket i innych) z dokładnością ±
0,001” (±25,4m), przy maksymalnej wydajno-
ści 4800 cph (chip per hour). Bardzo istotnym
elementem systemów APS jest dołączone
w pełni konfigurowalne oprogramowanie.

W przedstawiony sposób elementy są

wstępnie przyklejane na swoich właściwych
miejscach, ale nie mają jeszcze połączenia
elektrycznego. Po podgrzaniu do temperatury
topnienia lutu, pasta lutownicza topi się i wią-
że trwale końcówki elementów z punktami
lutowniczymi, a klej i topnik wypływają na
boki. Do właściwego lutowania służy więc
piec, mający możliwość precyzyjnej regulacji
temperatury. Fotografia 5 pokazuje piec fir-
my APS. Taki piec do lutowania rozpływo-
wego nie zawiera cyny. Do podgrzewania
wykorzystuje się podczerwień, coraz częściej

jednak stosowane jest podgrzewanie gorącym
powietrzem (bądź lepiej gazem obojętnym).
Lutowanie rozpływowe ma wiele zalet w po-
równaniu z lutowaniem na fali. Wymaga jed-
nak znacznie bardziej precyzyjnej kontroli
temperatury, ponieważ wszystkie elementy
przez stosunkowo długi czas wystawione są
na działanie wysokiej temperatury rzędu
250

C. Aby uniknąć stresów cieplnych, żeby

nie rozhermetyzować obudowy i nie uszko-
dzić struktury i połączeń, trzeba ściśle wypeł-
nić zalecenia podawane w katalogach przez
producentów elementów (szybkość grzania,
czas lutowania, czas i szybkość chłodzenia).

Przy lutowaniu ręcznym sytuacja jest ko-

rzystniejsza: przez sekundę czy dwie grzeje-
my tylko końcówkę i temperatura struktury
i całej obudowy jest znacznie niższa od
250

C i nie zdąży się przegrzać. Przykłado-

wo w układach scalonych w klasycznych
obudowach (np. DIL) struktura jest połączo-
na z końcówką za pomocą cieniutkiego zło-
tego drucika.

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

Zbigniew Orłowski

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Rys. 4

Fot. 4

Fot. 5

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 oddziel-
nych 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).

Rok temu tematem zadania był licznik czasu,
zliczający godziny, minuty i ewentualnie se-
kundy. Wtedy chodziło głównie o zaprojek-
towanie licznika czasu pracy. Okazuje się, że
istnieje też zapotrzebowanie na różne inne
urządzenia liczące czas. Na przykład Jan
Dulian z Woli Mędrzechowskiej już dawno
przysłał prośbę, by na łamach EdW pojawił
się projekt elektronicznego kalendarza. Nie
zegara, tylko właśnie elektronicznego kalen-
darza, wyświetlającego miesiące, dni tygo-
dnia, ewentualnie też rok. Zdaniem pomysło-
dawcy, mógłby to nawet być kalendarz
„ręczny”, gdzie ręczna ingerencja (przycisk?,
przełączniki?) przypominałaby zrywanie
kartek w klasycznym kalendarzu.

Rozwinięciem takiej idei byłby elektro-

niczny kalendarz z pamięcią, mający za zada-
nie przypominać o różnych terminach i spra-
wach do załatwienia. Maciej Misiura z Koło-
brzegu napisał: Prawie zawsze zapominamy o
czymś ważnym, np. telefonie komórkowym,
karcie kredytowej, itp. Na pewno wielu z nas
uszczęśliwiłoby urządzenie przypominające o
najważniejszych rzeczach. Mam na myśli za-
równo proste układy z brzęczykiem, jak i mi-
kroprocesorowe układy z wyświetlaczem LCD.

A oto fragmenty e-maila od Tomasza

Barjaszewskiego studiującego w Toruniu: ...
wpadł mi do głowy pewien pomysł do Szkoły
Konstruktorów. Wszystko zaczęło się od mo-
jej kiepskiej pamięci. Często zapominam o
wielu rzeczach, włączając w to również róż-
norodne rachunki (prąd, woda, telefon,
TV...). To akurat nie jest przyjemne, zwła-
szcza kiedy trzeba później płacić kary za
zwłokę. Ale do rzeczy: proponuję zbudowanie

urządzenia przypominającego o zapłaceniu
rachunków. Najlepiej byłoby zbudować go w
oparciu o mikroprocesor (szansa dla BA-
SKOM-owiczów ;))

Urządzenie powinno posiadać zegar oraz

datę (np. w górnej części obudowy). Poniżej
byłyby przegródki na kartki przypominające o
zapłaceniu np. za TV czy prąd. Obok kartek
mógłby się znajdować wyświetlacz, na którym
pojawiałaby się liczba dni, jaka została do
końca terminu zapłaty. Pod koniec terminu
wyświetlane dni mogłyby migać, przypomina-
jąc w ten sposób upływający termin. Po za-
płaceniu rachunku przyciśniecie guzika wyłą-
czałoby dany wyświetlacz. Przegródek na
kartki mogłoby być np. 5 (oczywiście to już
sprawa indywidualna). Zamiast kartek (elek-
tronicy lubią mieć wszystko wyświetlane)
można by pokusić się o zastosowanie wyświe-
tlaczy, ale koszt urządzenia oraz skompliko-
wanie znacznie by wzrosło. Wyświetlacze na-
tomiast powinny być oczywiście LED-owe,
a nie LCD, tak żeby można było umieścić ca-
łość blisko np. drzwi wejściowych do domu.
Wchodzący właściciel mieszkania widziałby od
razu, co jest do zapłaty i ile ma jeszcze czasu.
Nie wiem, czy spodoba wam się ten pomysł, ale
ja osobiście zbuduje sobie takie urządzenie, jak
już będę na własnym mieszkaniu :))

Podobne propozycje w listach i w mailach

nadesłali też Jan Szustro z Wrocławia, Maciej
Jagodziński z Węgorzewa oraz Krzysztof Lę-
borski z Zawodzia. Tak liczna grupa przekona-
ła mnie ostatecznie, że trzeba wreszcie posta-
wić taki temat jako zadanie w Szkole.

Najpierw podaję temat zadania:

Zaprojektować atrakcyjny kalendarz

elektroniczny i/lub elektroniczny termi-

narz.

Jak zwykle możliwości jest mnóstwo.

Można przedstawić pomysł z wyświetlaczem
LCD i mikroprocesorem. A może zrealizo-
wać duży wyświetlacz LED sterowany kla-
sycznymi licznikami CMOS czy TTL?

Generalnie widzę tu przynajmniej dwa

kierunki: jeden to tylko kalendarz elektro-
niczny bez funkcji przypominania, a wtedy
kluczową sprawą będzie atrakcyjny wygląd
wyświetlacza. Taki elektroniczny kalendarz,
ewentualnie bardziej rozbudowany zegar z
kalendarzem chętnie zaprezentowałbym na
łamach EdW jako projekt. Wyświetlacz moż-
na zrealizować na dużych klasycznych wy-
świetlaczach 7-segmentowych LED, 16-seg-
mentowych wyświetlaczach LED, matrycach
LED 7x5 punktów albo na pojedynczych dio-
dach LED. W takim przypadku, ponieważ
kluczową sprawą ma być wygląd, należy
skupić się na wyświetlaczu.

Druga możliwość to kalendarz z termina-

rzem, gdzie główną funkcją miałoby być
przypominanie o sprawach do załatwienia.
Zadecydujcie, czy taki układ może i powi-
nien konkurować z komputerem, w którym
dziecinnie łatwo jest zrealizować taki termi-
narz. Jeśli miałby to być tylko terminarz-
organizer z małym wyświetlaczem LCD, poja-
wi się problem wprowadzania danych – tekstu
(klawiatura?, pilot?). Wszystko wskazuje, że
„goły” mały procesorek typu AVR 90S2313
czy 89C2051 nie poradzi sobie dobrze z ta-
kim zadaniem – trzeba dodać kostki zewnę-
trznej pamięci FLASH. Może więc pozostać
przy dużym, efektownym wyświetlaczu LED
i wspomnianych przez Czytelnika kartecz-
kach z notatkami i tylko sygnalizować spra-
wy do załatwienia miganiem diody LED,
ewentualnie porannym dźwiękiem brzęczy-
ka. A może urządzenie powinno mieć dwa

Zadanie nr 86

wyświetlacze: jeden jak największy LED i
drugi mały np. LCD 16x2? A czy miałby
sens kalendarz-przypominacz współpracują-
cy z komputerem przez łącze RS-232 (okre-
sowo, do przesłania danych wprowadzanych
przez klawiaturę komputera)?

Choć pomysł nietypowego elektroniczne-

go organizera może się wydać egzotyczny,
uważam, że połączenie ładnego dużego elek-
tronicznego kalendarza LED i terminarzem
to godny uwagi pomysł. Godny uwagi, bo
niesamowicie oryginalny – takich urządzeń
nie ma w sklepach, więc naprawdę warto za-
stanowić się nad realizacją takiego urządze-
nia, które niewątpliwie będzie wielką atrak-

cją i zwróci uwagę każdego odwiedzającego
mieszkanie posiadacza takiego cacka.

Jestem przekonany, że wielką atrakcją

okaże się już sam elektroniczny kalendarz
wyświetlający dzień miesiąc, rok i dzień ty-
godnia. Może warto spróbować wykorzystać
mniej popularne, ale dostępne, dwukolorowe
wyświetlacze LED, albo dwukolorowe diody
LED.

Ponieważ temat jest trudniejszy niż zwy-

kle, a wykonanie modelu może dla nie-
których okazać się albo zbyt kosztowne, albo
niemożliwe ze względu na brak elementów,
tym razem spodziewam się zdecydowanej
przewagi prac teoretycznych. Oczywiście z

największą przyjemnością zaprezentuję
funkcjonalne modele w dziale E-2000 lub w
Forum Czytelników.

Jak zawsze zachęcam do wszelkich ekspe-

rymentów. Bardzo proszę też o sprawozdania
z nieudanych prób. Za opisy takich zupełnie
nieudanych prób też można otrzymać nagro-
dy i punkty. Jak zwykle, dobre idee i pomysły
teoretyczne również zostaną nagrodzone.

Serdecznie więc zachęcam do udziału i w

tym zadaniu. Czekam też na propozycje ko-
lejnych tematów. Pomysłodawcy wykorzy-
stanych zadań otrzymują nagrody rzeczowe
(liczna grupa pomysłodawców bieżącego za-
dania otrzymuje książki).

Temat zadania 82 brzmiał: Zaprojektować
skuteczny budzik lub system budzenia.

Nadesłaliście szereg interesujących prac.

Temat zadania wywołał żywą reakcję, a
oprócz rozwiązań układowych otrzymałem
też zaskakująco wiele listów z opiniami i
uwagami odnośnie samego budzenia. Oto je-
den przykład: (...) chciałbym przedstawić
mój (chyba nie tylko) problem wstawania: ja
nie mam problemu z usłyszeniem dzwoniące-
go rano budzika. Potrafi mnie obudzić melo-
dyjka zegarka ręcznego – może dlatego, że
mieszkam na wsi i w nocy panuje idealna ci-
sza. Kłopot pojawia się, kiedy dzwoniący bu-
dzik zostaje wyłączony, a ja natychmiast po-
nownie zasypiam, ponieważ nie zostałem do-
brze rozbudzony. Chęć poleżenia „jeszcze
chwilkę” jest tak duża, że nie mogę się jej
oprzeć. (...) Reasumując – w moim przypad-
ku problem tkwi w pełnym rozbudzeniu, a nie
w samym obudzeniu.

(...) wymyśliłem, że powinien to być układ,

który dawałby wstającemu jakieś zadanie do
rozwiązania, np. naciskanie pewnych (zmie-
nianych) kombinacji klawiszy, wymagają-
cych wysiłku umysłowego, czyli rozbudzenia.
Chodzi o to, by budzony człowiek wytężył
swoją uwagę, co miałoby zapewnić pełne
rozbudzenie.

Cieszę się także z takich listów, niezawie-

rających schematów i modeli, a analizę pro-
blemu i kierunek poszukiwania rozwiązań.
Bo dobry konstruktor to nie osobnik biegły
jedynie w schematach i układach. Dobry
konstruktor przed rozpoczęciem pracy dokła-
dnie i wnikliwie przeanalizuje problem z róż-
nych stron i dopiero wtedy bierze się za
układ. Przeciwieństwem są osoby, o których
mówi się, że „myślą lutownicą”, czyli w nie-
poskromionym zapale od razu biorą się za
wykonywanie modelu, po czym często oka-
zuje się, że jego funkcjonalność i przydat-
ność praktyczna pozostawiają wiele do ży-
czenia. Oczywiście trzeba zachować równo-
wagę między analizą projektu i wyborem

schematu a próbami praktycznymi. Przesada
w każdą stronę jest niekorzystna dla efektu
końcowego.

A teraz wracajmy do meritum. Zakres

sposobów budzenia i propozycji układowych
jest bardzo szeroki. Z jednej strony kilku
uczestników zaproponowało elektrowstrząsy
o rosnącej sile, z drugiej – jeden z uczestni-
ków wspomniał o budzeniu pocałunkiem.
Jak zapewnia Czytelnik, ta ostatnia metoda
jest bardzo skuteczna. Niestety, wykracza
ona poza zakres naszej elektronicznej Szkoły
Konstruktorów, więc nie poświęcimy jej
uwagi. Natomiast zatrzymajmy się przy
wspomnianych najbardziej drastycznych me-
todach. Pięciu uczestników przynajmniej
rozważyło możliwość wykorzystania impul-
sów elektrycznych. Na przykład Bartłomiej
Warzecha z miejscowości Hurko wśród kil-
ku pomysłów zawarł następujący: (...) dodat-
kowym pomysłem jest wykonanie „łóżka
elektrycznego”. W łóż-
ko wplecione byłyby
cienkie druciki mie-
dziane co 8...15cm
(np. za pomocą igły) w
postaci zazębiających
się „grzebieni”, do
których dołączona by-
łaby cewka wysokiego
napięcia (oczywiście z
dobranymi parametra-
mi – aby nie zagrażała
życiu i nie spowodo-
wała pożaru, ale by
dobrze BUDZIŁAA-
AA!!!). Przewody należałoby umieścić w
okolicach dolnych partii ciała – od stóp po
pośladki (gorzej, gdy ktoś lubi spać na brzu-
chu – ewentualnie same nogi, ale istnieje
możliwość podciągnięcia nóg przez upartego
śpiocha). Cewka podawałaby „do łóżka”
krótkie impulsy wysokiego napięcia powta-
rzane coraz częściej (0,5...5Hz). (...)

Myślę, że pomysł należy potraktować z

przymrużeniem oka (...), nie testowałem go.
Brat opowiadał mi kiedyś, że w wojsku zrobili
kawał – podłączyli do palców żołnierza, który

stale spał, prądnicę ze starego aparatu telefo-
nicznego, takiego na korbkę, która w czasie
kręcenia daje ok. 200V. Kiedy mocno ją zakrę-
cili, delikwent natychmiast zerwał się na rów-
ne nogi i nie wiedział, co się stało (bo wino-
wajcy mieli długie przewody i zdążyli uciec). Z
opowiadania wiem, że efekt był piorunujący.

Piotr Bechcicki z Sochaczewa przysłał

schemat generatora wysokiego napięcia,
gdzie zwiększana byłaby nie częstotliwość,
tylko amplituda impulsów. Absolutnie nie
zachęcam do podobnych eksperymentów,
zwłaszcza z wykorzystaniem prądnic i cewek
większej mocy – mogą być przyczyną zaska-
kująco silnych urazów, a nawet wypadków
zagrażających życiu. Schemat zamieszczam
na rysunku 1 tylko z uwagi na pomysł ukła-
dowy stopniowego zwiększania napięcia. Ja-
kub Świegot ze Środy Śl. proponuje wyko-
rzystać elektrowstrząsy tylko jako ostatecz-
ność, gdy nie poskutkują łagodniejsze środki.

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Rozwiązanie zadania nr 82

Rys. 1

Rys. 2

A te łagodniejsze środki to przystawki
zwiększające głośność budzika. Rysunek 2
pokazuje propozycję układową Jakuba –
przekaźnik włączający generator impulsów
wysokiego napięcia zostaje włączony z
opóźnieniem wyznaczonym przez PR1, C1, a
wcześniej pracuje brzęczyk piezo. Co praw-
da układ należy zmodyfikować (budzik nie
daje stanu wysokiego, tylko zwiera styk,
przekaźnik nie powinien być sterowany
wprost z wyjścia bramki, warto dodać obwód
przerywania dźwięku brzęczyka piezo), nie-
mniej ogólnie biorąc, idea takiego dwustop-
niowego budzenia jest godna uwagi. 12-letni
Karol Sikora z Koszalina przysłał schemat
głośnej przystawki z dwoma przetwornikami
PCA-100 (Sikora.gif). Schematy innych
przystawek nadesłali znacznie starsi Zbi-
gniew Szczerbik z Pilicy, Krzysztof Bie-
droń z Rychnowa i Jacek Jankowski z Po-
znania. We wszystkich przypadkach przy-
stawki są proste, a do ich uruchamiania wy-
korzystywany jest styk budzika. W takich
przypadkach warto pomyśleć o zasilaniu i
poborze prądu – czy przystawka ma działać
przez cały, dość długi czas zwarcia styku bu-
dzika, czy np. tylko przez 3 minuty?

Kilku Kolegów zaproponowało układy z

mikrofonami, w tym niektóre niemal żyw-
cem przerysowane z literatury m.in. z EdW.
Rysunek 3 pokazuje oryginalną propozycję
Roberta Jaworowskiego z Augustowa.
Dźwięk budzika po wzmocnieniu w dwóch
stopniach z tranzystorami T1, T2 podawany
jest na dekoder tonu NE567 i powoduje włą-
czenie triaka, a tym samym zewnętrznego
urządzenia, np. lampy, radia czy jakiegoś sy-
gnalizatora. Dzięki kostce NE567 tylko sy-
gnał budzika spowoduje reakcję układu. Po-
mysł jest dobry, jednak zaproponowany
układ należałoby być może zmodyfikować,
by zapewnić niezawodną, ciągłą reakcję
układu na przerywany sygnał budzika.

Rysunek 4 to schemat autorstwa Piotra

Podczarskiego z Redecza Wlk. W spoczyn-
ku głośnik pełni rolę mikrofonu, a po poja-
wieniu się sygnału budzika pracuje w swej

głównej roli. Bramka U1D pełni rolę wzmac-
niacza przebiegów zmiennych. Potencjome-
trem P1 należy ustawić napięcie tuż poniżej
progu przełączania bramki, przez co w spo-
czynku na wyjściu bramki U1A będzie stan
wysoki. Bramki U1B, U1C tworzą klasyczny
uniwibrator o czasie około 10s, wyzwalany
stanem niskim. Obwód RxCx blokuje
odbiornik na czas o około sekundę dłuższy
niż czas generowania sygnału budzenia. War-
to dokładnie przeanalizować działanie tego
prostego, interesującego układu.

Kilka osób zasygnalizowało problem po-

nownego zasypiania i przedstawiło mniej lub
bardziej dopracowane pomysły i propozycje
różnych przystawek zwiększających pew-
ność rozbudzenia. Na przykład dwie osoby,
Jerzy Szpaczyński z Wielopola i Konrad
Mikus z Stanisławowa, chciałyby dodać
układ wykrywania obecności śpiocha w łóż-
ku. Ma to rozwiązać problem, gdy delikwent
po sygnale nie wstał z łóżka albo wstał, wy-
łączył budzik i znów się położył. Jeden Kole-
ga, Marcin Bielecki z Zagościńca proponuje
umieścić wyłącznik sygnału dzwonka na ze-
wnątrz mieszkania lub nawet na zewnątrz bu-
dynku, co ma zmusić do wstania i ubrania
się, a przekazanie sygnału z wyłącznika do
centralki miałoby odbywać się drogą radio-
wą. Pomysł dyskusyjny, ale na pewno godny
uwagi.

Spośród innych prac można jeszcze wspo-

mnieć o prostym komputerowym programiku

do budzenia (QBA-
SIC na archaicz-
nym PC-cie 486
DX1/33MHz 8 MB
RAM) nadesłanym
przez

Marka

Arenta z Warsza-
wy (Arent.zip). Ma-
rek napisał, że aby
zwiększyć głośność
takiego prostego
k o m p u t e ro w e g o
budzika, należy za-
miast PC Speakera
umieścić głośnik
2W/25

Ω, co ma dać

doskonały efekt.

Rozwiązania praktyczne

Na fotografii 1 pokazany jest model nadesła-
ny przez 13-letniego Radosława Krawczy-
ka z Rudy Śl. Proponuje on dołączenie prze-
kaźnika (5V, z diodą zabezpieczającą) do
nóżek 9, 5 GAMEPORT-u w komputerze
PC, gdzie po starcie komputera pojawia się
napięcie zasilające +5V (Krawczyk.gif). Włą-
czenie przekaźnika włączy syrenę alarmową
(można też bezpośrednio sterować syrenę z
gniazda GAMEPORT-u). Radek pisze, że w
BIOS-ie komputera w sekcji POWER ME-
NAGEMENT SETUP trzeba włączyć alarm

(Enable) w linii RESUME BY ALARM (lub
podobnej np. RESUME BY RTC ALARM)
oraz wprowadzić datę i porę budzenia.

Michał Koziak z Sosnowca przysłał pro-

sty model pokazany na fotografii 2. Jest to
przystawka dołączana do styku budzika,
który poda zasilanie na tę „dopałkę” (trzeba
wtedy odłączyć oryginalny brzęczyk). Model

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3

Rys. 4

Fot. 1 Model Radosława Krawczyka

Fot. 2 Układ Michała Koziaka

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

zapewnia dużą głośność, a pobór prądu moż-
na radykalnie zmniejszyć, stosując przetwor-
nik PCA-100, a w układzie (Koziak.gif) war-
to chyba zmienić „kolejność” generatorów,
by uzyskać sygnał 3,5kHz, kluczowany prze-
biegiem o częstotliwości rzędu 1Hz. Wątpli-
wości budzi też „elektrolit” C3, pozostający
stale bez napięcia.

Fotografia 3 pokazuje przystawkę Bart-

ka Czerwca z Mogilna. Wymaga ona dołą-
czenia zarówno do budzika, bo wykorzystuje
jego styk, jak i do zewnętrznego wzmacnia-
cza, np. z odbiornika radiowego, gdzie włą-
czana jest w miejsce potencjometru. Po
zwarciu styku budzika z głośnika słychać
dźwięk o narastającej głośności – przystawka
pełni w sumie rolę pięciostopniowego regu-
latora głośności. Układ zaproponowany

przez Bartka (Czerwiec.gif) można znacznie
uprościć, niemniej prosty sposób regulacji
z kostką 4017 i tranzystorami może zdać eg-
zamin w przypadku regulacji prostokątnego
sygnału z budzika. Gorzej będzie z klasycz-
nymi, zmiennymi sygnałami analogowymi.

Na fotografii 4 pokazany jest model To-

masza Jadascha z Kęt. Tomek bardzo często
przysyła rozwiązania stałych konkursów,
a tym razem pierwszy raz wykonał i przysłał
model. Ma to być dodatek do wykonanego
wcześniej zegara-budzika z kostką MC1206.
Pełny schemat pokazany jest na rysunku 5.
Także i w tym przypadku zastosowany spo-
sób regulacji głośności zda egzamin tylko
w przypadku sygnałów prostokątnych o do-
datniej biegunowości (z kostki UM66), a nie
typowych przemiennych sygnałów audio,
więc przedstawionego rozwiązania bloku re-
gulacji, który w tym przypadku jest prawi-
dłowy, nie należy bezmyślnie kopiować
w innych zastosowaniach.

Fotografia 5 pokazuje model Jarosława

Tarnawy z Godziszki. To też jest podobna
przystawka do budzika. Rysunek 6 pokazuje

obwód regulacji i
wzmacniacza mocy.
Jarek zastosował do
regulacji klucze analo-
gowe kostki 4066,
więc po niewielkiej
modyfikacji (dodanie
obwodu polaryzacji,
żeby pracować na po-
ziomie połowy napię-
cia zasilania) można
taki sposób wykorzy-
stać też do regulacji
głośności klasycznych
sygnałów audio.

Stały uczestnik

Szkoły – Marcin Wią-
zania z Buska Zdroju
przysłał model poka-
zany na fotografii 6.

Fot. 4 Model Tomasza Jadascha

Rys. 5

Rys. 6

Fot. 5 Układ Jarosława Tarnawy

Fot. 6 Przystawka

Marcina Wiązani

Fot. 3 Przystawka Bartłomieja Czerwca

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

To również jest przewodowa przystawka o
narastającej głośności dźwięku. Kieruję
układ do Pracowni i po sprawdzeniu naj-
prawdopodobniej pojawi się w dziale Forum
Czytelników.

Fotografia 7 pokazuje prototyp „Mówią-

cego AVR-a” Michała Stacha z Kamionki
Małej. Oto fragment listu: ...gdyby tak za-
miast wrzeszczącego budzika słyszeć z rana
świergot ptaków, albo głos kogoś bliskiego...

(...) najprostszą realizacją jest wykorzy-

stanie kostki z rodziny ISD. (...) ja chciałbym
zaproponować „gadający AVR”.

Tym AVR-em jest kostka 90S8535 współ-

pracująca z pamięcią zewnętrzną. Michał lo-
jalnie przyznał, że urządzenie nie jest jeszcze
do końca dopracowane i nie przysłał modelu,
tylko fotografie oraz opis. Jeśli urządzenie
powstanie, chętnie zaprezentujemy je na ła-
mach EdW, przy czym zamiast pamięci
RAM chyba warto zastosować FLASH-a.

Dość radykalną i kontrowersyjną metodę

budzenia proponuje Dariusz Drelicharz z
Przemyśla. Oto fragmenty listu: Moim zda-
niem budzenie powinno być skuteczne tylko
dla opornego śpiocha, a nie dla całej rodziny
(nie wspominając o sąsiadach). I w tym wła-
śnie kierunku poszły moje rozważania nad
zadaniem. Idea jaką zdecydowałem się wyko-
rzystać może wydawać się nieco radykalna,
ale za to wydaje się być w 100% skuteczna :)

Moim

sposobem na śpiocha jest... stru-

mień zimnej wody! Mała pompka wodna
sprzężona z budzikiem rozpoczyna pompowa-
nie wody w przypadku braku reakcji śpiące-
go na sygnał budzika. Mogłoby wyglądać to
tak: Budzik zaczyna dzwonić o wyznaczonej
porze. Jeżeli teraz nasz śpioch obudzi się i
wyłączy budzik – nic mu nie grozi. Jeżeli jed-
nak sygnał budzika nie spełni swego zadania
przez powiedzmy 1 minutę – włącza się po-
mpka wodna. (...) Tym razem skoncentrowa-
łem się na części mechanicznej, jej wykona-
niu i testowaniu. Część elektroniczna powsta-
ła tylko na papierze. Wiedząc już co chcę
zbudować (pompkę wodną), musiałem zdecy-
dować się na jej rodzaj. Za pompą odśrodko-
wą przemawia prosta zasada działania, a co
za tym idzie łatwa budowa i duża niezawod-
ność działania. (...) W modelu zbiornik zro-
biony jest z pudełka po kremie, łopaty z jakie-

goś starego śmigła (bodajże ze starej suszar-
ki do włosów), a silnik z samochodu – zabaw-
ki. Otwór w boku pudełka wykonany jest
w połowie jego wysokości. Nalanie wody do
poziomu otworu gwarantuje odpowiednią za-
sobność wody na około 10 sekund pompowa-
nia. Do otworu wsadzona jest rurka skiero-
wana zgodnie z ruchem wirującej wody. Tak
zbudowana pompa nie ma zbyt wygórowa-
nych osiągów, ale zapewnia strumień wody
odstający około 5 cm od końca rurki.

Fotografia 8 pokazuje model pompy,

a rysunek 7 – proponowany schemat sterow-
nika. Choć można sobie wyobrazić, że bu-
dzony delikwent może szybko naciągnąć koł-
drę na głowę, pomysł jest godny uwagi.

Podsumowanie

Jestem przekonany, że jak zwykle po rozwią-
zaniu zadania Szkoły, część z Was zechce
wykorzystać przedstawione pomysły i zrobić

podobne urządzenia. Weźcie pod uwagę, iż w
wielu przypadkach nie chodzi o urządzenie
do systematycznego, codziennego budzenia,
tylko układ, który zagwarantuje niezawodne
obudzenie w szczególnych przypadkach –
gdy wyjątkowo zależy nam na skutecznym
obudzeniu, a zaspanie miałoby wyjątkowo
przykre skutki. Na pewno każdy z nas miewa
takie sytuacje w życiu (ważny wyjazd, spo-
tkanie, egzamin).

Jeśli układ ma być niezawodny, trzeba

przemyśleć sposób zasilania i możliwość
przypadkowego wyłączenia, także rano przez
śpiocha.

Nie wydaje mi się, żeby dobrym pomy-

słem były elektrody mocowane do ciała, ma-

jące służyć do budzenia
elektrowstrząsami i to
nie tylko ze względów
bezpieczeństwa. Czyta-
jąc propozycje drastycz-
nych metod budzenia,
zastanawiałem się, czy
pomysłodawcy przewi-
dują je dla siebie, czy
dla innych...

Znaczna część ucze-

stników podkreślała, że
problemem nie jest sa-
mo obudzenie, tylko
pełne wybudzenie i wsta-

nie z łóżka. Optymalnym rozwiązaniem wy-
daje się następujący system łączący w sobie
pomysły różnych uczestników: w pobliżu
łóżka powinien być umieszczony tylko sy-
gnalizator: głośnik, przetwornik piezo, ewen-
tualnie wspomniana silna lampa. Umieszcze-
nie sygnalizatora akustycznego w pobliżu
łóżka pozwoli zachować skuteczność budze-
nia przy ograniczonej głośności dźwięku,
mogącej przeszkadzać sąsiadom. Sygnaliza-
tor powinien jednak być tak skonstruowany
i umieszczony, żeby nie można go było
w prosty sposób wyciszyć czy zniszczyć,
a można się tu spodziewać różnych destruk-
cyjnych reakcji. Sam budzik czy układ stero-

Fot. 7 Prototyp Michała Stacha

Rys. 7

Fot. 8 Pompa Dariusza Drelicharza

Marcin W

Wiązania Busko Zdrój . . . . . . . . . . 136

Dariusz DDrelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . 88
Mariusz CChilmon Augustów . . . . . . . . . . . . 83
Michał SStach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . 72
Roman BBiadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . 46
Jarosław CChudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . 46
Marcin M

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

Jarosław TTarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . 41
Krzysztof KKraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . 37
Bartłomiej RRadzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . 37
Piotr RRomysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Michał KKoziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . 34
Piotr W

Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . 33

Dariusz KKnull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Filip RRus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Szymon JJanek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Rafał SStępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Piotr DDereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . 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
Piotr BBechcicki Sochaczew . . . . . . . . . . . . 17
Bartek CCzerwiec Mogilno . . . . . . . . . . . . . . 17
Radosław KKoppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . 17
Łukasz CCyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Jakub JJagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . 16
Robert JJaworowski Augustów . . . . . . . . . . . 16
Andrzej SSadowski Skarżysko Kam. . . . . . . . 16
Arkadiusz ZZieliński Częstochowa . . . . . . . . 16
Maciej JJurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ryszard M

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

Emil UUlanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . 15
Artur FFilip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Jakub Świegot Środa Wlkp. . . . . . . . . . . . . 14
Aleksander DDrab Zdziechowice . . . . . . . . . . 13

Wojciech M

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

Zbigniew M

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

Piotr PPodczarski Redecz . . . . . . . . . . . . . . 12
Paweł SSzwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . 12
Krzysztof m

muda Chrzanów . . . . . . . . . . . . . 12

Sebastian M

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

Andrzej SSzymczak Środa Wlkp. . . . . . . . . . 11
Marcin DDyoniziak Brwinów . . . . . . . . . . . . . 10
Tomasz GGajda Wrząsawa . . . . . . . . . . . . . . 10
Dawid KKozioł Elbląg . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Bartek SStróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Mariusz CCiszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . 9
Filip KKarbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . 9
Witold KKrzak ywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Piotr KKuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . 9
Kamil UUrbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Michał W

Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . . . . 9

Piotr W

Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

wania powinien być umieszczony jak najda-
lej od łóżka, by w celu wyłączenia dźwięku
delikwent musiał wstać, przespacerować się,
np. do łazienki czy do kuchni. W przypadku
zatwardziałych śpiochów wykazujących nie-
przepartą chęć powrotu do łóżka konieczne
byłoby obligatoryjne np. trzykrotne co dwie
minuty powtarzanie sygnału budzenia, które
za każdym razem wymagałoby interwencji
budzonego. Tu stopniowanie głośności czy
wstępna cichsza sygnalizacja byłyby jak naj-
bardziej pożądane. Całkowite wyłączenie za
jednym razem byłoby niemożliwe – system
wymagałby trzykrotnego naciśnięcia przyci-
sku w odstępach kilkuminutowych. Jeśli
więc budzony delikwent wróci jednak do łóż-
ka, będzie musiał jeszcze dwa razy wstawać,

co powinno go wybudzić. Jeśli będzie już się
ubierał i brał prysznic w łazience lub przygo-
towywał sobie jedzenie w kuchni, bez kłopo-
tu wyłączy sygnał umieszczonym właśnie
tam przyciskiem. Taki system wymagałby
wprawdzie znacznego nakładu pracy, w tym
przeciągnięcia kabla z łazienki (kuchni) do
sypialni, niemniej chyba tylko w ten sposób
można zapewnić skuteczny powrót do dzien-
nej aktywności.

Jeśli ktoś nie tylko stworzy, ale też wy-

próbuje taki system, mógłby opisać układ i
spostrzeżenia dotyczące eksploatacji – chęt-
nie przedstawimy je na łamach EdW. Nie je-
stem natomiast entuzjastą niesprawdzonych
koncepcji, dlatego nie zachęcam do nadsyła-

nia modeli niesprawdzonych przez dłuższy
okres w praktyce.

Serdecznie gratuluję udziału w zadaniu 82,

które jak się okazało, wcale nie było takie łatwe.

Nagrodę otrzymuje tym razem tylko Mi-

chal Stach. Upominki otrzymują: Bartłomiej
Warzecha, Tomasz Jadasch, Michał Koziak,
Marcin Wiązania i Dariusz Drelicharz.

Aktualna punktacja zawarta jest w tabeli.

Dodatkowo dwa punkty dopisuję Szymonowi
Jankowi z Lublina, który rozwiązanie zadania
81 umieścił w kopercie z napisem Zadanie 82.

Serdecznie zapraszam do udziału w roz-

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

Rozwiązanie zadania 82

W EdW 12/2002 na stronie 37 zamieszczony
był schemat prostego automatu akwariowe-
go, nadesłany jako rozwiązanie zadania 77.

Schemat pokazany jest na rysunku A

Bardzo się cieszę, że napłynęło wyjątko-

wo dużo odpowiedzi, w ogromnej większo-
ści trafnych, choć nie opisujących wszyst-
kich usterek. Gratuluję więc uczestnikom
konkursu i przykro mi, że nie mogę nagro-
dzić wszystkich wnikliwych Czytelników,
którzy nadesłali naprawdę dobre rozwiąza-
nia. Z satysfakcją odnotowuję fakt, że napisał
także młodziutki Autor oryginalnego układu,
który starał się poprawić własny układ – to
bardzo dobrze, że wszyscy traktujemy drugą
klasę Szkoły Konstruktorów nie jako okazję
do wytknięcia błędów, tylko do rzetelnej na-
uki i ćwiczenia wnikliwości.

A oto zgłoszone przez Was usterki i błędy.

1. Najdrobniejszą usterką było na schemacie
odwrócenie symbolu diody w mostku pro-
stowniczym – to błąd rysunkowy, niewarty
uwagi.

2. Słusznie zwróciliście uwagę, że przy obe-
cnych cenach elementów, zastosowanie zasi-
lacza niestabilizowanego nie ma uzasadnie-
nia. Z kilku względów należałoby dodać sta-
bilizator, np. 7812. Zwiększy on odporność

na zewnętrzne zakłócenia i
zapewni powtarzalność
progów przełączania.
3. W układzie wykonaw-
czym sterowania oświetle-
nia pomysłodawca zapo-
mniał dodać diodę prostow-
niczą równolegle do cewki
przekaźnika PK. Dioda ta li-
kwiduje przepięcia na cewce
przekaźnika i jest niezbęd-
na do ochrony tranzystora.
4. Połączenie obwodów
wykonawczych przekaźni-
ka PK jest nieprawidłowe.
Być może chodzi o przy-

padkowy błąd rysunkowy, może o brak sta-
ranności (niedbalstwo), a może młodziutki
Autor nie zna dobrze budowy klasycznego
przekaźnika. Zazwyczaj przekaźnik w stanie
spoczynku rysujemy na schematach jak na
rysunku B – dobrze odzwierciedla to rzeczy-
wistość. W spoczynku, gdy przez cewkę nie
płynie prąd, kotwica jest w położeniu spo-
czynkowym i zwarte są tak zwane styki bier-
ne. Gdy przez cewkę popłynie prąd, zadziała
ona jak elektro-
magnes, przy-
ciągnie kotwicę,
a ta rozewrze
styk bierny i ze-
wrze styk czyn-
ny. Narysowanie
przekaźnika jak
na rysunku B nie

pozostawia wątpliwości, że działający prze-
kaźnik przyciąga kotwicę. Natomiast sche-
mat według rysunku A nie tylko nie jest
zgodny z normami i przyjętą konwencją, ale
też może wprowadzić w błąd, sugerujac, że
działajacy przekaźnik odpycha kotwicę.
5. Warto dodać rezystor ograniczający, np.
4,7k

Ω, w szereg z potencjometrem POT

(470k

Ω), by nie narażać na zniszczenie foto-

rezystora LDR w razie oświetlenia go silnym
światłem przy przypadkowym skręceniu po-
tencjometru POT na zero. Kilka osób zapro-
ponowało dodanie obwodu opóźniającego,
w najprostszym przypadku kondensatora rów-
noległego do potencjometru POT. Chodzi o za-
pobieżenie zbyt częstym załączeniom PK
w przypadku chwilowych, przypadkowych
zmian oświetlenia. Rzeczywiście propozycja
jest dobra. Zamiast jednego kondensatora le-
piej jednak dodać obwód RC według rysun-
ku C.

Można też śmiało zwiększyć wartość rezy-

stora R5 z 1,2k

Ω do 4,7kΩ (2,2...6,8kΩ), bo

tranzystor T1 będzie miał wzmocnienie powy-
żej 100, a prąd cewki przekaźnika PK nie po-
winien przekroczyć 50mA (RM81...83/12V).
6. Autor niepotrzebnie zastosował bramkę C
oraz negator z elementami T2, R2, R3. Bram-
ka NAND plus te elementy to po prostu dwa
negatory połączone w szereg – w sumie daje

to zwykły bufor. Można śmiało wyrzucić te
elementy i wyjście bramki B podłączyć bez-
pośrednio do wejścia bramki D (generatora).
Praktycznie wszyscy uczestnicy dostrzegli tę
niedoróbkę, jednak nie wszyscy przeanalizo-
wali działanie obwodu sygnalizacji tempera-
tury. Wedle opinii Autora układ załącza świa-
tło wieczorem i sprawdza, czy temperatura
wody nie jest zbyt niska. (...) Termistor NTC
ma w temperaturze ok. 20

C opór około

10k

Ω. Gdy temperatura wody spadnie poniżej

zadanej potencjometrem POT2, wtedy na
wyjściu bramki B pojawi się stan wysoki. Spo-
woduje to otwarcie tranzystora T2, a potem
podanie potencjału masy na wejścia bramki
C pracującej jako inwerter. Na jej wyjściu po-
jawi się stan 1 i zacznie pracować generator
zbudowany na bramce D. W rytm pracy gene-
ratora zacznie pikać brzęczyk piezo, który jest
sterowany przez tranzystor T3. Brzęczyk wy-
łączy się, gdy (...) podgrzejemy wodę.
7. Rzeczywiście po obniżeniu temperatury
zacznie pracować generator z bramką D.
Błąd polega na tym, że w stanie spoczynku,
gdy temperatura jest prawidłowa, na wyjściu
bramki D utrzymuje się stan wysoki, który na
stałe włączy tranzystor T3 i brzęczyk. Nie-
wątpliwie błąd ten trzeba usunąć. W najprost-
szym przypadku można zmienić tranzystor
na PNP i usunąć niepotrzebny wtedy rezystor
R6 według rysunku D. Można też spróbo-
wać usunąć tranzystor i dołączyć brzęczyk
wprost do wyjścia bramki D.

8. Ale układ według rysunku C okaże się nie-
przydatny w praktyce. Szczególne gratulacje
należą się tym uczestnikom, którzy zwrócili
na to uwagę. Po pierwsze po obniżeniu tem-
peratury wody układ włączy piszczyk na dłu-
go – będzie on „pikał” nawet przez kilka go-
dzin, aż grzałka podgrzeje kilkadziesiąt do
kilkuset litrów wody. Może też zacząć dzia-
łać w nocy, budząc domowników lub pod-
czas ich nieobecności, denerwując sąsiadów.
Część uczestników zaproponowała usunięcie
generatora i zastosowanie przekaźnika w

miejsce brzęczyka. Ich zdaniem rozwiąże to
problemy i zapewni pełną automatykę. Nie-
stety, zaproponowane przez niektórych upro-
szczone rozwiązanie według rysunku E jest
absolutnie nie do przyjęcia. Dochodzimy bo-
wiem do ważnej sprawy – histerezy wejścio-
wej bramki B.
9. Zarówno w przypadku sygnalizatora aku-
stycznego, jak i regulatora według rysunku
E, trzeba wziąć pod uwagę sprawę napięć
progowych bramki Schmitta. Jak wiadomo,
poszczególne egzemplarze układów scalo-
nych różnią się znacznie wartościami napięć
progowych. Zwłaszcza w przypadku zasila-
nia napięciem niestabilizowanym będzie to
wiązać się z dodatkowymi błędami. W ukła-
dzie regulato-
ra z rysunku E
problem jest
poważniejszy
– szerokość
pętli histerezy
egzemplarzy
pochodzących
od różnych
producentów
będzie się róż-
nić nawet kil-
k a k r o t n i e .
Tym samym
u ż y t k o w n i k
zdany jest na
p r z y p a d e k
i nie ma wpły-
wu na szero-
kość pętli hi-
sterezy, a więc
temperatury progowe załączania i wyłącza-
nia grzałki. Nawet gdyby ktoś dobrał egzem-
plarz układu scalonego 4093 do czułości ter-
mistora, by uzyskać prawidłową histerezę re-
gulatora rzędu jednego...dwóch stopni Cel-
sjusza, taki układ jest zły. Po pewnym czasie
kostka 4093 lub termistor mogą się uszko-
dzić. Wymiana ich na inne egzemplarze mo-
że spowodować radykalną, wręcz niedopu-
szczalną zmianę właściwości układu (histe-
rezy). Taki uproszczony układ można dopu-
ścić w przypadku sterownika światła z rysun-
ku C – tu zmiany progu zadziałania i histere-
zy nawet o kilkadziesiąt procent nie mają
żadnego znaczenia. Po prostu oświetlenie bę-
dzie włączane nieco wcześniej lub później.
W przypadku regulacji temperatury wyma-
gana jest zdecydowanie większa precyzja
i powtarzalność parametrów. Wspomniało
o tym tylko dwóch uczestników: Łukasz
Witkowski i Paweł Konopacki z Gliwic.
Oto fragment listu Pawła: Kolejną wadą
przedstawionego schematu jest sposób wy-
krywania temperatury - bramki CMOS ze
Schmittem na wejściu nie są najstabilniejsze
- być może wystarczą do rozróżniania ja-
sne/ciemno w obwodzie fotorezystora, ale są
za mało dokładne, aby wykryć zmiany tempe-

ratury. Jeśli wymagana byłaby lepsza do-
kładność i inna histereza niż taka, jaką może
zapewnić nam bramka, warto byłoby zasto-
sować komparator analogowy na jakimś
wzmacniaczu operacyjnym. Wtedy można by
albo zastosować dyskryminator okienkowy i
uruchamiać alarm, gdy temperatura będzie
za niska lub za wysoka, albo zrobić typowy
termostat (z histerezą!!) i sterować nim
grzałką (za pośrednictwem przekaźnika ma
się rozumieć).

Nagrody-upominki za najlepsze odpowie-

dzi otrzymują: Paweł Konopacki Gliwice,
Jerzy Samoraj Waplewo, Łukasz Witkow-
ski.

Zadanie 86

Na rysunku F pokazany jest układ nadesła-
ny jako rozwiązanie jednego z poprzednich
zadań Szkoły. Ma to być układ mikroproce-
sorowej, dwukanałowej laserowej bariery
świetlnej do naprowadzania samochodu pod-
czas wjazdu do garażu i automatyczny ste-
rownik oświetlenia garażu. Kontaktron w
drzwiach garaży zapewnia włączenie układu
i włączenie na stałe modułów laserowych po
otwarciu drzwi. Dwa moduły laserowe
oświetlają potem światłem ciągłym współ-
pracujące fotorezystory. Jeśli samochód
przetnie jeden z torów świetlnych, włączy się
brzęczyk i zaświeci dioda LED podświetlają-
ca strzałkę, sugerującą zmianę kierunku
jazdy.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi.

Czy idea jest błędna, czy tylko chodzi o drob-
ną usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie
dopiskiem NieGra86 i nadeślijcie w terminie
45 dni od ukazania się tego numeru EdW.
Autorzy najlepszych odpowiedzi otrzymają
upominki.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Chcemy teraz zrealizować dokładny stoper,
a potem różne zegary. Potrzebne będą do te-
go zupełnie nowe sposoby realizacji. Zmu-
szony jestem powiedzieć Ci teraz gorzką
prawdę w oczy – dotychczasowe metody
odmierzania czasu i uzyskiwania opóźnienia
to sposoby iście partyzanckie. Nie tylko nie
warto, a wręcz nie powinno się ich stosować.
Wykorzystywaliśmy je tylko dlatego, że nie
potrafiliśmy zmusić do roboty żadnego
z dwóch wewnętrznych liczników/timerów
naszego procesora. Problem w tym, że pole-
cenie WAIT (i pokrewne) wprawdzie odmie-
rzają czas w powtarzalny sposób, ale czas
realizacji fragmentów programu, gdzie wy-
stępują polecenia If...Then, Select Case i nie-
które inne, nie jest stały, tylko zależy od ba-
danych warunków. Rysunek 53 pokazuje
w uproszczeniu sposób realizacji wcześniej-
szych programów, w których główną rolę
odgrywało polecenie z rodziny WAIT. Pro-
gramy wykorzystywały pętle DO...LOOP,
w której zawarte było polecenie WAITMS.
Różowym kolorem zaznaczyłem czas
odmierzany poleceniem WAITMS – za każ-
dym razem jest on jednakowy. Kolorem zie-
lonym zaznaczyłem czas zużywany na wy-
konanie pozostałych, użytecznych rozkazów
pętli - na rysunku 53 pokazałem to w sposób
wyolbrzymiony (w rzeczywistości czas wy-
konania pozostałych rozkazów jest dużo
krótszy), niemniej właśnie ze względu na
obecność poleceń IF...THEN czas pełnego

obiegu pętli DO...LOOP nie jest stały. I wła-
śnie to jest dowód, że z użyciem poleceń
grupy WAIT trudno jest precyzyjnie odmie-
rzać czas.

Podkreślam jeszcze raz, że samo polece-

nie WAIT, będące odmianą pętli licznikowej
FOR...NEXT, odmierza czas w sposób po-
wtarzalny (o ile nie są wykorzystywane
przerwania), a problemem okazuje się pozo-
stała, użyteczna część programu, dla której
trudno precyzyjnie określić czas wykonania,
właśnie ze względu na badanie warunków
i zależny od tego różny przebieg programu.
Choć mówimy tu o mikrosekundach i ułam-
kach mikrosekund, jednak wszelkie błędy
i różnice w trakcie działania programu będą
się kumulować, co należy uwzględnić
w przypadku realizacji wszystkich co bar-
dziej precyzyjnych zegarów. Jeśli chcieliby-
śmy precyzyjnie odmierzać czas w roli sto-
pera czy zegara, musielibyśmy żmudnie do-
brać czasy
opóźnienia po-
leceń WAIT, że-
by średni czas
wykonywania
programu był
taki jak potrze-
ba. Nietrudno sobie wyobrazić, że jest to za-
danie trudne, bo albo trzeba żmudnie anali-
zować krok po kroku działanie programu, al-
bo równie żmudnie dobierać opóźnienia me-
todą prób i błędów.

Liczniki/timery T/C0, T/C1

Procesor ‘2313 wyposażony jest w dwa
liczniki/timery, pracujące niezależnie od
programu. To znaczy, że procesor może re-
alizować program, a liczniki w tym czasie
będą samodzielnie zliczać.

TC0 to prosty ośmiobitowy licznik/ti-

mer, który cyklicznie liczy w górę od 0 do
255. Znacznie bardziej skomplikowany
licznik/timer TC1 jest 16-bitowy i może li-
czyć od 0 do 65535 – może też spełniać róż-
ne dodatkowe funkcje.

Są to najprawdziwsze liczniki sprzęto-

we, zwiększające swój stan bez pomocy
procesora i programu. Co bardzo ważne,
procesor „widzi” te liczniki jako rejestry
wejścia/wyjścia, a więc można łatwo wpi-
sać oraz odczytać ich zawartość - patrz
EdW 11/2002 str. 45-47.

Stan licznika można w każdej chwili

zmienić przez wpisanie tam albo wprost ja-
kiejś liczby, albo zawartości jakiejś zmien-
nej. W BASCOM-ie robimy to tak:

Oczywiście wcześniej trzeba zadekla-

rować niezbędne zmienne typu Byte
i Word.

Przepełnienie licznika, czyli pojawienie

się w liczniku zera (zmiana z wartości ma-
ksymalnej na zero) może być sygnałem
zgłoszenia przerwania od danego licznika –
sygnał przerwania od licznika to znak dla
procesora i programu, że zakończył się
jeden, a rozpoczął kolejny cykl zliczania.

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Liczniki T/C0, T/C1

Dwa sprzętowe liczniki procesora ‘2313 są nad wyraz pożyteczne
i warto z nich korzystać. Dodatkowymi możliwościami licznika T/C1
zajmiemy się w przyszłości, ale już teraz należy bliżej poznać podsta-
wy ich działania. Choć liczniki te są w znacznym stopniu autonomicz-
ne i generalnie działają niezależne od przebiegu programu, do konfigu-
racji i sterowania wykorzystuje się oczywiście rejestry wejścia/wyj-
ścia. Aby dobrze zrozumieć dalsze informacje, koniecznie powróć do
EdW 11/2002, gdzie na stronach 45...47 omówione były rejestry I/O.
Rysunek A pokazuje budowę liczników. Obwody licznika T/C1 zosta-
ły na rysunku znacznie uproszczone – wrócimy do tego licznika
w przyszłości. Kolorem różowym zaznaczyłem rejestry I/O, zapewnia-
jące kontrolę nad licznikami, a kolorem zielonym bity rejestrów odpo-
wiedzialnych za konfigurację liczników. Rejestry i bity te zaznaczyłem
tym samym kolorem na rysunku B, który jest częścią Tabeli 1 z EdW
11/2002 str. 46. Widzisz tu jasno, że polecenia konfiguracyjne BA-
SCOM-a spowodują po prostu ustawienie odpowiednich bitów w reje-
strach I/O. Przykładowo polecenie
CONFIG TIMER0=COUNTER , EDGE=RISING
to wpisanie do rejestru TCCR0 liczby 7 (pozostałe bity tego rejestru są
niewykorzystane i nie ma znaczenia, co byśmy próbowali tam wpisać).
Możemy więc wpisać: TCCR0 = 7

Z kolei polecenie

Ćwiczenie 12

Stoper

Rys. 53

TECHNIKALIA

Niektórzy początkujący dokonują istnych

alpejskich kombinacji, by za pomocą poleceń
rodziny Wait uzyskać precyzyjne odmierzanie
czasu. Choć metodą żmudnej analizy albo
metodą prób i błędów można uzyskać po-
trzebną dokładność, jednak przy zmianie pro-
gramu trzeba będzie zaczynać od początku
zabawę z dobieraniem potrzebnych opóźnień.

Nie jest to dobra droga. Oba sposoby

(analiza oraz
próby) są co naj-
mniej niedoskona-
łe, żeby nie po-
wiedzieć fatalne:
bardzo poważną
wadą jest koniecz-
ność ponownego
dobierania czasów

opóźnienia po każdej modyfikacji programu.

A w niektórych programach, gdzie warunki

badane poleceniem IF...THEN zależą od czyn-

ników zewnętrznych, nieprzewidy-
walnych, wtedy nawet wykorzysta-
nie symulatora niewiele pomoże,
ponieważ czas wykonania rozka-

zów jednej pętli będzie zależny od tych nie-
przewidywalnych warunków zewnętrznych,
które będą rozgałęziać działanie programu.

Czy już widzisz sposób, który pozwoliłby

skutecznie i elegancko rozwiązać problem
precyzyjnego odmierzania czasu?

Otóż wystarczy zastosować zewnętrzny

generator impulsów, które będą się pojawiać
co ściśle określony czas. W takim rozwiąza-
niu w programie w ogóle nie ma poleceń
z grupy WAIT, a za to wykorzystany jest je-
den z dwóch liczników/time-
rów procesora oraz wykorzy-
stuje się przerwania od tego
licznika. Wcześniej realizowa-
liśmy liczniki programowe. Te-
raz wykorzystamy dwa liczniki
sprzętowe, będące częścią na-

szego mikroprocesora. Co bardzo ważne,
działanie tych liczników/timerów jest nieza-
leżne od przebiegu programu i to one będą
wysyłać programowi regularne sygnały po-
magające odmierzać czas. Gdy sprzętowy
licznik zliczy do pewnej liczby, wysyła sy-
gnał przerwania. Jak już wiesz, przerwanie to
jakby dzwonek telefonu – procesor przerywa
dotychczasową działalność, obsługuje prze-
rwanie, a potem wraca do zwykłej działalno-
ści. A ta „zwykła działalność” to często...
bezproduktywne realizowanie pustej pętli
DO...LOOP. Ideę pokazuje rysunek 54. Ko-
lorem zielonym znów zaznaczyłem czas zu-
żywany na wykonanie rozkazów użytecz-
nych, natomiast kolorem pomarańczowym –
czas, w którym procesor bezproduktywnie
„kręci się w kółko” w pustej pętli DO...LOOP.
Co bardzo ważne, impulsy, a ściślej sygnały
przerwania od licznika, przychodzą teraz
w ściśle określonych odstępach czasu. Czas
obsługi przerwania, wynikający z badania
warunków, może być różny (kolor zielony),
ale nie ma to wpływu na czas realizacji pro-
gramu – porównaj rysunki 53 i 54.

Co ważne, kolejne przerwania mogą być

zliczane w programowym liczniku-zmiennej
– wystarczy w procedurze obsługi przerwa-
nia umieścić znane polecenie
Incr Zmienna
i ewentualne dalsze skracające cykl zlicza-
nia. W ten sposób można z powodzeniem re-
alizować zegary, stopery i inne programy
wymagające precyzyjnego odmierzania cza-
su.

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Tę właściwość i przerwania możemy wyko-
rzystać do skracania cyklu zliczania.

Aby jednak skorzystać z liczników, trze-

ba je najpierw skonfigurować, czyli określić
ich rolę i działanie. Każdy z liczników mo-
że zliczać impulsy podawane z zewnątrz na
wejścia T0, T1. Licznik może reagować na
zbocze rosnące (rising) lub opadające (fal-
ling), jak pokazuje rysunek poniżej.

Mówimy, że pracuje wtedy jako licznik zda-
rzeń (counter) i w BASCOM-ie konfiguru-
jemy go jak pokazują przykłady:

Choć liczniki są niezależne od proceso-

ra, zliczane impulsy są synchronizowane
z sygnałem generatora kwarcowego. Czas
między kolejnymi zboczami zliczanych im-
pulsów nie może być krótszy od jednego
okresu przebiegu generatora kwarcowego.
W praktyce oznacza to, że zliczane impulsy
prostokątne o wypełnieniu 50% nie mogą
mieć częstotliwości większej niż połowa
częstotliwości kwarcu.

Częściej liczniki służą do mierzenia cza-

su (timer) i zliczają impulsy pochodzące
z generatora kwarcowego procesora. W roli
timera mogą zliczać impulsy wprost z kwar-
cu (w naszej płytce o częstotliwości 4MHz)
albo impulsy z kwarcu podzielone przez
jedną z liczb 8, 64, 256, 1024. Ilustruje
to rysunek na kolejnej stronie, a tabelka

CONFIG TIMER0=TIMER , PRESCALE=64
to to samo co: TCCR0 = 3

W przypadku licznika T/C1 jest podobnie, ale nie identycznie.

Polecenie: CONFIG TIMER1=TIMER , PRESCALE=1

oznacza wpisanie do trzech najmłodszych bitów rejestru

TCCR1B liczby dwójkowej 001. Rysunek B wskazuje jednak, że
w rejestrze tym wykorzystane są jeszcze trzy inne bity (oznaczone
CTC1, ICES1, ICNC1), dlatego nie powinniśmy tam bezmyślnie
wpisać liczby 1. Gdy w przyszłości poznasz bliżej licznik T/C1, po-
znasz rolę wszystkich bitów sterujących w tym rejestrze. Na razie,
jeśli chcesz, możesz trzy najmłodsze bity ustawiać indywidualnie.

Łatwiej jest jednak wykorzystać BASCOM-owe polecenie CON-

FIG, niż bawić się z tymi bitami.

Podając Ci powyższe informacje, chcę Ci stopniowo pokazać,

czym tak naprawdę jest program BASCOM w roli kompilatora. Za-
mienia on rozkazy bardziej zrozumiałe dla człowieka (napisane
w dialekcie języka BASIC) na tak zwany kod maszynowy – na postać
zrozumiałą dla procesora. W omawianym przypadku będą to polece-
nia ustawienia czy wyzerowania poszczególnych bitów i rejestrów.
Chcę Cię oswoić z wnętrzem mikroprocesora i w ten sposób przygo-
tować do programowania w innych językach, w tym w asemblerze.

Rys. 54

CONFIG TIMER0=COUNTER , EDGE=RISING
CONFIG TIMER0=COUNTER , EDGE=FALLING
CONFIG TIMER1=COUNTER , EDGE=RISING
CONFIG TIMER1=COUNTER , EDGE=FALLING

TECHNIKALIA

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Warunkiem prawidłowej pracy takiego

programu jest to, żeby w czasie obsługi
najdłuższego przerwania nie nadeszło kilka
kolejnych zgłoszeń od licznika, co obrazowo
i z przesadą pokazane jest na rysunku 55.

Wtedy niektóre zgłoszenia przerwania nie
zostałyby obsłużone, co wpłynęłoby na błęd-
ne odmierzanie czasu. Dalsze istotne szcze-
góły na ten temat podane są w części Techni-
kalia. W największym uproszczeniu można
powiedzieć, że czas cyklu zliczania liczni-
ka/timera, czyli czas między przerwaniami
powinien być możliwie długi, a czas obsługi
przerwania – możliwie krótki. Dla nas jest
ważne, że oba liczniki/timery naszego proce-
sora AVR mogą nie tylko zliczać wprost
przebieg z generatora kwarcowego (o często-
tliwości 4MHz), ale co ważniejsze, także
przebieg z tego generatora wstępnie podzie-
lony, czyli o mniejszej częstotliwości
(podzielony przez 8, 64, 256, 1024). Przykła-
dowo w naszej płytce przebieg z „kwarcu”
4MHz ma okres 0,25µs. Po podzieleniu
przez 64 okres wyniesie 16µs. Stan licznika
będzie zwiększany co 16µs. Licznik/timer
T/C0 to licznik 8-bitowy, więc cykl zliczania
to nie więcej niż 256 impulsów. Ponieważ
w układach zegarowych zwykle potrzebne są
„okrągłe” wartości czasów, możemy skrócić
cykl zliczania licznika do 250. Zliczenie 250
impulsów po 16µs zajmie dokładnie
4000µs, czyli 4ms. Oznacza to, że sygnał
przerwania od Timera0 pojawi się co 4ms.
Dalsze szczegóły na temat obu liczników/ti-
merów oraz przerwań podane są w częściach
ELEMENTarz i Technikalia.

Zaznaczony na

poprzednich ry-
sunkach czas wy-
konywania uży-
tecznych rozka-
zów (kolor zielo-
ny) jest przesa-
dnie długi. Warto
pamiętać, że pro-
cesor AVR realizuje jeden typowy, elemen-
tarny rozkaz w ciągu jednego taktu zegara,
czyli w naszym przypadku w ciągu 0,25 mi-
krosekundy (tylko nieliczne
rozkazy wykonywane są w cza-
sie dłuższym). Oznacza to, że
pomiędzy dwoma kolejnymi
przerwaniami procesor zdoła
wykonać aż 16 000 typowych
rozkazów – nie trzeba się więc
martwić, że nie zdąży w tym
czasie zakończyć procedury ob-
sługi przerwania, która w sumie
wcale nie jest skomplikowana
i pracochłonna. W praktyce
procesor będzie bezproduktyw-
nie „kręcił się” w pustej pętli
DO...LOOP przez zdecydowanie więcej cza-
su, niż pokazuje wcześniejszy rysunek 54.

I oto zamiast wcześniej używanego „kula-

wego” polecenia WAITMS, mamy teraz do
dyspozycji precyzyjny sygnał zegarowy –
przerwania od Timera0 pojawiające się do-
kładnie co 4ms. Wykorzystamy go zarówno
do mierzenia czasu, jak i do za-
świecania czterech kolejnych
wyświetlaczy (4x4ms =16ms,
co da bardzo dobrą częstotli-
wość odświeżania 62,5Hz).

Realizacja takiej prostej

i zdrowej idei jest naprawdę
bardzo łatwa. Trzeba tylko włą-
czyć i skonfigurować

Elektronika dla Wszystkich

podaje co jaki czas zwiększany będzie stan
liczników w naszej płytce przy różnych
stopniach podziału i jaki jest maksymalny
czas cyklu zliczania każdego z liczników.

Konfiguracja do roli timera jest bardzo

łatwa:

gdzie Liczba to dozwolony współczynnik
podziału: 1, 8, 64, 256 albo 1024.

Co istotne, tak skonfigurowany licznik

zacznie pracować po rozpoczęciu pracy pro-
gramu. Jeśli w czasie pracy programu po-
trzebne byłoby zatrzymanie pracy licznika
(zatrzymanie, a nie wyzerowanie zawarto-
ści), należy wykorzystać polecenie:

Mikroprocesorowa Ośla łączka

m aksym alny

czas cyklu

w sp ‡-

czynnik
podzia‡u

czŒstotliw o

taktow ania

czas

taktu

TC0

TC1

4M H z

0,25

16,384m s

4M H z/8

0,512m s

131,072m s

4M H z/64

4,096m s

1,048576s

256

4M H z/256

16,384m s

4,194304s

1024

4M H z/1024

256

65,536m s

16,777216s

CONFIG TIMER0=TIMER , PRESCALE=Liczba
CONFIG TIMER1=TIMER , PRESCALE=Liczba

STOP TIMER0 ‘lub równoznaczne STOP COUNTER0

Dla drugiego licznika:

STOP TIMER1 ‘lub równoznaczne STOP COUNTER1

Do ponownego odblokowania licznika
wykorzystuje się polecenia:

START TIMER0 ‘lub START COUNTER0
START TIMER1 ‘lub START COUNTER1

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Podane informacje pomogą Ci też skorzystać z oryginalnej karty katalogo-
wej procesora, nawet jeśli nie znasz dobrze angielskiego. To ważna spra-
wa, bo dość często trzeba właśnie w karcie katalogowej i w plikach pomo-
cy do BASCOM-a szukać wyjaśnienia różnych szczegółów (a czasem
i tam nie sposób znaleźć odpowiedzi i wtedy trzeba sprawdzić praktycznie,
ewentualnie za pomocą symulatora).

Nie martw się, jeśli nie wszystko z tego rozumiesz – zgodnie z przyjętą

koncepcją kursu, w części Technikalia podane są informacje uzupełniające
i rozszerzające. Programista niekorzystający z BASCOM-a, skazany na
programowanie w asemblerze, musi obowiązkowo poznać i zrozumieć
wszystkie takie szczegóły. Ale Ty nie musisz się na nich znać. Jak podałem
w ELEMENTarzu, zamiast do/z rejestrów o określonych adresach żmudnie
wpisywać czy odczytywać liczby dwójkowe, w BASCOM-ie wykorzystu-
jemy polecenia bardzo przyjazne i naprawdę łatwe do wykorzystania.

System przerwań

Przerwania są ogólnie omówione w ELEMENTarzu, jednak warto bliżej po-
znać, jak są one konfigurowane, zgłaszane i obsługiwane. Rysunek C poka-
zuje w pewnym uproszczeniu system przerwań procesora ‘2313 (inne proce-
sory AVR mają taki sam system, tylko różną liczbę źródeł przerwań). Podob-
nie, jak liczniki/timery, system przerwań jest konfigurowany i sterowany za

TECHNIKALIA

Rys. 55

licznik/timer T/C0 oraz włączyć i skonfiguro-
wać przerwania.

Konfiguracja T/C0 do roli timera jest bez-

nadziejnie prosta: trzeba podać pełnioną rolę
(timer) oraz współczynnik podziału (1, 8, 64,
256, lub 1024). W naszym przypadku:

Będziemy wykorzystywać przerwania.

Aby w ogóle uruchomić system przerwań,
należy obowiązkowo umieścić w programie
dyrektywę:
ENABLE Interrupts

Nasz procesor ‘2313 ma dziesięć źródeł

przerwań. Wykorzystywane przerwanie lub
przerwania trzeba włączyć indywidualnie.
W naszym przypadku:
ENABLE Timer0

Licznik/timer0 będzie teraz co jakiś czas

(co 4ms) zgłaszał żądanie obsługi przerwa-
nia, a procesor musi wiedzieć, co wtedy zro-
bić. Dlatego w naszym programie na począt-
ku umieścimy stosowną informację:
ON Timer0 etykietka

a dalej za programem głównym

i za etykietką podprogram obsługi przerwa-
nia, zakończony dyrektywą RETURN:

Ideę realizacji licznika czasu – stopera

(bez obwodów start/stop) pokazuje w obra-
zowy sposób rysunek 56. Szkielet programu
pokazany jest na rysunku 57.

W tworzonym właśnie urządzeniu licz-

nik/Timer0 automatycznie, niezależnie od

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Przerwania

Ogólna idea przerwań w mikroprocesorze
została obrazowo omówiona w EdW
11/2002. Zgodnie z nazwą, istotą przerwań
jest to, że na zewnętrzny sygnał procesor
„odkłada na bok” dotychczasową pracę,
czyli realizację aktualnych rozkazów i prze-
chodzi do wydzielonej części programu, re-
alizującej tak zwaną obsługę tego przerwa-
nia. Po zrealizowaniu tej wydzielonej części
programu, czyli po obsłużeniu przerwania,
procesor powraca do dotychczasowej pracy.

W procesorze AT90S2313 istnieje 10

źródeł przerwań (11 licząc reset). Wyszcze-
gólnione są one w tabeli poniżej. Spośród
nich w pierwszych ćwiczeniach wykorzy-
stywane będą tylko przerwania nr 6 i 7, sy-
gnalizujące przepełnienie timerów, wyróż-
nione drukiem pogrubionym, dlatego na ra-
zie nie musisz nic wiedzieć o pozostałych.

W procesorach AVR nie ma możliwości

zmiany priorytetu przerwań. Priorytet jest
ustalony na stałe: czym niższy numer prze-
rwania, tym wyższy jest jego priorytet.
Oznacza to, że jeśli jednocześnie zostaną
zgłoszone żądania przerwania od obu time-
rów, najpierw zostanie obsłużone przerwa-
nie od T/C1, potem od T/C0.

Typowo w procesorze AVR jednocześnie

obsługiwane jest tylko jedno przerwanie –
inne posłusznie czekają i dopiero po zakoń-
czeniu obsługi bieżącego są obsługiwane
kolejno, według priorytetu. Więcej informa-
cji na ten temat zawartych jest w Technika-
liach.

Domyślnie wszystkie przerwania są za-

blokowane. Aby skorzystać choćby z jednego
przerwania, należy przede wszystkim obo-
wiązkowo umieścić na początku programu

Rys. 57

N r

przerw ania

r d‡o

O pis przerw ania

zerow anie (reset)

INT0

zew nŒtrzne IN T0 (n ¿ka 6)

INT1

zew nŒtrzne IN T0 (n ¿ka 6)

CAPTURE1

przechw ycenie T/C1

COMPARE1

r w no T/C1

TIMER1

przepe‡nienie T/C 1

TIMER0

przepe‡nienie T/C 0

URXC

U A RT, odebrano znak

UDRE

U A RT, rejestr danych pusty

UTXC

U A RT, nadaw anie zakoæczone

ACI

K om parator analogow y

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

pomocą odpowiednich bitów w rejestrach I/O.
Na wcześniejszym rysunku B też zaznaczyłem
kolorami bity przestrzeni I/O związane z prze-
rwaniami.

Procesor posiada bardzo ważny rejestr – rejestr

stanu, zwany SREG (Status Register). Najstarszy
bit tego rejestru (oznaczany dużą literą I) odbloko-
wuje system przerwań. Jeśli jest wyzerowany, żad-
ne przerwania nie będą realizowane. Ustawienie
(wpisanie jedynki) do tego bitu pozwala na obsłu-
gę przerwań. Na rysunkach B, C ten bit globalne-
go zezwolenia zaznaczyłem kolorem czerwonym.

Znane Ci polecenie BASCOM-a
Enable Inerrupts

to w praktyce ustawienie tego bitu, więc rów-

nie dobrze można napisać:

SREG.7 = 1
Odblokowanie globalne to nie wszystko. Każ-

de źródło przerwań ma jeszcze swój indywidualny
bit zezwolenia. Przykładowo przepełnienie liczni-
ka T/C0 zostanie potraktowane jako zgłoszenie
przerwania i obsłużone tylko wtedy, gdy ustawio-
ne zostaną zarówno bit globalnego zezwolenia
(SREG.7, zwany też bitem I), jak i bit zezwolenia
indywidualnego, zwany TOIE0 (Timer/Counter0
Overflow Interrupt Enable). Bit TOIE0 zawarty
jest w rejestrze TIMSK (Timer/Counter Interrupt
Mask Register). Rysunki B, C wskazują, że bit

TOIE0 to inaczej bit TIMSK.1. Tym samym zna-
ne Ci już polecenie
Enable Timer0
możesz spokojnie zastąpić poleceniem
TIMSK.1 = 1
albo
Set TIMSK.1

Ale zezwolenia na przerwania to nie wszystko.

Przepełnienie licznika nie powoduje natychmia-
stowej obsługi przerwania. Zapamiętaj, że tak na-
prawdę dane źródło powoduje tylko ustawienie
odpowiedniego pojedynczego bitu, nieprzypadko-
wo nazwanego flagą. Oznacza to, że dla każdego
źródła przerwań istnieje oprócz wspomnianego bitu

TECHNIKALIA

Rys. 56

CONFIG TIMER0 = TIMER , PRESCALE = 64

programu, będzie zliczał podzielone przez 64
impulsy z rezonatora kwarcowego, czyli bę-
dzie zwiększany co 16µs. Licznik ten jest 8-
bitowy i zlicza w górę, a przerwanie zawsze
jest zgłaszane, gdy nastąpi jego przepełnie-
nie, czyli po stanie licznika 255 (dwójkowo
11111111), gdy następny zliczony impuls
spowoduje powrót do zera. Bez dodatkowej
ingerencji licznik ten liczyłby cyklicznie od
zera do 255, czyli długość cyklu wynosiłaby

256, więc wysyłałby sygnały przerwania co
4,096ms (16µs*256). My chcemy uzyskać
przerwania dokładnie co 4ms, więc musimy
skrócić cykl zliczania Timera do 250. Nie
jest to wcale trudne.

Licznik zawsze liczy w górę, a przerwanie

jest generowane, gdy w liczniku pojawi się
zero. Aby więc skrócić cykl zliczania, proce-
dura obsługi przerwania powinna szybko
zmienić stan licznika z zera
na taką liczbę, żeby cykl
miał potrzebną nam dłu-
gość. Nie ma problemu
z szybką zmianą stanu licz-
nika, ponieważ licznik ten to
przecież jeden z rejestrów
(TCNT0) w przestrzeni ad-
resowej procesora – można
odczytać jego stan i można

Rys. 59

indywidualnego zezwolenia także kolejny bit –
flaga informująca o zgłoszeniu przerwania. Na
przykład dla timera T/C0 jest to bit zwany TOV0
(Timer/Counter0 Overflow Flag). Jest to drugi bit
w rejestrze zwanym TIFR (Timer/Counter Inter-
rupt Flag Register) – TIFR.1. Na rysunkach
B i C flagi zaznaczyłem kolorem pomarańczowym.

W naszym procesorze ‘2313 mamy dziesięć

źródeł przerwań, więc mamy tyleż bitów indywi-
dualnego zezwolenia na przerwanie (zielone na
rysunku C), tyleż flag zgłoszenia (pomarańczowe)
i jeden bit zezwolenia globalnego (czerwony).

Można więc powiedzieć, że obsługa przerwa-

nia to reakcja na ustawienie flagi. Procesor reagu-

je pod warunkiem, że „widzi” te flagi, czyli tylko
wtedy, gdy dzięki ustawieniu bitów zezwalających
„przełączniki” z rysunku C są zamknięte.

Stos

Jeśli mówimy, że po zgłoszeniu przerwania proce-
sor przerywa normalną pracę i przechodzi do inne-
go fragmentu programu, nie znaczy to, że gorącz-
kowo, w pośpiechu i natychmiast porzuca dotych-
czasową pracę. Procesor to nie tylko pracowity,
ale też bardzo rzetelny i sumienny robotnik. Na
pewno dokończy wykonywanie aktualnego rozka-
zu i systematycznie przygotuje się do obsługi
przerwania. Ponieważ realizacja programu to po

prostu wykonywanie kolejnych rozkazów z pamię-
ci FLASH, w ramach tych przygotowań procesor
przezornie zapamięta w pamięci RAM adres, czyli
numer ostatnio wykonanego rozkazu pobranego
z pamięci FLASH, żeby po obsłużeniu przerwania
powrócić do dotychczasowej pracy i zrealizować
następny w kolejności rozkaz. Fachowo mówimy,
że potrzebny do tego adres powrotu odkłada na
stos. Ilustruje to rysunek D.

Stos można porównać do stosu luźnych kartek

z notatkami: procesor przerywając normalną pra-
cę, robi zwięzłe notatki na pojedynczych „kartecz-
kach” i układa te karteczki jedna na drugiej, two-
rząc stos. Potem po obsłużeniu przerwania, żeby

TECHNIKALIA

Elektronika dla Wszystkich

dyrektywę globalnie odblokowującą system
przerwań:
ENABLE Interrupts

Każde przerwanie, które będzie wyko-

rzystane, trzeba też włączyć indywidualnie.
W BASCOM-ie robimy to poleceniem:
ENABLE Przerwanie
gdzie zgodnie z wcześniejszą tabelą zamiast
Przerwanie należy wpisać jedną z ofi-
cjalnych nazw:

Polecenie ENABLE tylko umożliwia

skorzystanie z przerwania. Musimy jeszcze
określić, co procesor ma zrobić po zgłosze-
niu przerwania. Zasada jest bardzo podob-
na, jak przy korzystaniu z polecenia GO-
SUB – program skoczy do etykiety. Zaraz
na początku programu, po deklaracjach
i konfiguracji umieszczamy linię:
ON Przerwanie etykietka
gdzie w miejsce Przerwanie wpiszemy
podaną wcześniej oficjalną nazwę tego
przerwania, np.:
ON TIMER1 etykietka
albo równoznaczne
ON OVF1 etykietka

Na końcu, za programem głównym (który

zakończony będzie dyrektywą END) i za ety-

kietą umieścimy procedurę obsługi przerwa-
nia, zakończoną dyrektywą RETURN:

Po zgłoszeniu danego (odblokowanego)

przerwania program skoczy do etykiety,
wykona procedurę obsługi i powróci do
wcześniejszej pracy.

Mikroprocesorowa Ośla łączka

INT0
INT1
CAPTURE1 ‘albo równoznaczne ICP1
COMPARE1 ‘albo równoznaczne OC1
TIMER1 ‘albo równoznaczne COUNTER1 albo OVF1
TIMER0 ‘albo równoznaczne COUNTER0 albo OVF0
URXC
UDRE
UTXC
ACI

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Rys. 58

Elektronika dla Wszystkich

Podczas pracy programu można według

potrzeb blokować cały system przerwań:
DISABLE Interrupts

Lub indywidualne przerwania według

wcześniejszego wykazu:
DISABLE Przerwanie

Zwróć uwagę na różnicę między ENA-

BLE/DISABLE a START/STOP. Pierwsza
para służy tylko do sterowania przerwania-
mi, druga między innymi do sterowania pra-
cą liczników/timerów.

Kod BCD

W bajcie możemy zapisać naturalną liczbę
dwójkową z zakresu 0...255. My, ludzie, je-
steśmy przyzwyczajeni do systemu dziesięt-
nego, więc w praktyce często wykorzystuje-
my liczniki dekadowe, liczące tylko w za-
kresie 0...9 (dwójkowo 0000...1001), a do
zapisania tak małej liczby wystarczą cztery
bity. W bajcie można byłoby umieścić dwie
takie czterobitowe liczby (dekady) w spo-
sób pokazany niżej:

I taki sposób bywa czasem wykorzysty-

wany, a sposób zapisu nazywany jest
BCD – Binary Coded Decimal – liczby
dziesiętne kodowane dwójkowo. Jeśli
w bajcie zawarta jest liczba BCD z zakresu
0...9, jest to najzwyczajniejsza liczba dwój-
kowa. Zapis liczb większych od 9 różni się
w obu systemach.

Oczywiście przy takim sposobie kodo-

wania w jednym bajcie można zapisać licz-
bę z zakresu 0...99. Mając do dyspozycji
więcej bitów, w kodzie BCD można zapisać
większe liczby w sposób pokazany w tabeli
na następnej stronie.

MAKEBCD, MAKEDEC

Procesor operuje na naturalnych liczbach
dwójkowych, więc kod BCD jest dla niego
obcy. Przykładowo liczbę 01011001 proce-
sor zinterpretuje jako 89, a nie jako 59.
Ponieważ w praktyce kod BCD bywa

do niego wpisać dowolną liczbę z przedziału
0...255 – patrz EdW 11/2002 str. 40, 45-47.

Rysunek 58 pokazuje stany licznika T/C0,

gdyby cykl miał zawierać tylko trzy stany.

Jak z tego wynika, na początku obsługi

przerwania do licznika powinna być wpisy-
wana liczba (256-N) gdzie N to potrzebna
długość cyklu pracy licznika T/C0. W na-
szym przypadku ma być N=250, więc napi-
szemy:
Timer0 = 6 ‘bo 256-250=6

W BASCOM-ie można też wykorzystać

specjalne polecenie LOAD i wtedy napiszemy:
LOAD Timer0 , 250

Ponieważ w istocie chodzi o załadowanie

liczby 6 (dwójkowo 00000110) do rejestru
TCNT0, można też napisać:
Tcnt0 = 6
albo
Tcnt0 = &B110

Koniecznie zapamiętaj, że opisany właśnie

sposób skracania cyklu doskonale zda egza-
min tylko wtedy, gdy licznik T/C0 będzie

zliczał wstępnie podzielone impulsy z „kwar-
cu”. Wtedy w czasie trwania jednego stanu
licznika T/C0 procesor zdąży wykonać wiele
rozkazów (w naszym przypadku do 64 rozka-
zów). Jeśli natomiast licznik T/C0 zliczałby
impulsy bez podziału, czyli co 0,25µs, trzeba
uwzględnić fakt, że wykonanie typowego roz-
kazu trwa 0,25µs. Wtedy długość cyklu zli-
czania będzie zależna też od kilku czynników,
między innymi od czasu obsługi tzw. stosu,
o którym na razie nie masz bladego pojęcia.
Dlatego mam dla Ciebie ważną radę: dla bez-
pieczeństwa opisywany właśnie sposób pracy
T/C0 wykorzystuj wyłącznie do zliczania im-
pulsów wstępnie podzielonych przez 64 (oraz
przez 256 i 1024). Przy podziale przez 8 i bez
podziału możesz natknąć się na przykre nie-
spodzianki, których w żaden sposób nie zro-
zumiesz bez gruntownej wiedzy na temat spo-
sobu obsługi przerwań, funkcjonowania stosu
i bez znajomości asemblera. Jeśli będziesz
pracować przy stopniach podziału 64, 256
i 1024, takie problemy nie wystąpią.

Dlatego nie wgłębiając się

z szczegóły, możemy wre-
szcie zrealizować prosty sto-
per. Niech naciśnięcie S1
włącza odliczanie czasu,

wiedzieć dokładnie, gdzie skończył i co robił, od-
czytuje swe notatki, a po odczytaniu niepotrzebne
już karteczki wyrzuca do kosza. W ten sposób za-
wsze na wierzchu stosu znajdują się aktualne no-
tatki, dotyczące obsługiwanego właśnie przerwa-
nia (skoku).

W procesorach AVR wspomniany stos to nie

jakaś specyficzna część mikroprocesora, to po
prostu zarezerwowana część pamięci RAM. Zare-
zerwowana, to znaczy przeznaczona tylko do za-
pamiętywania adresów pamięci programu, do
których należy powrócić po obsłużeniu przerwa-
nia i stanu najważniejszych rejestrów. W tajniki
stosu (ściślej stosów i ramek) nie będziemy się

wgłębiać – zapamiętaj tylko, że na stos można,
a czasem wręcz trzeba, odkładać nie tylko „adresy
powrotu”, ale też aktualny stan kluczowych reje-
strów. Bowiem stos służy nie tylko do obsługi
przerwań, ale również realizacji poleceń
GOSUB...RETURN, gdzie też przecież następuje
przerwanie aktualnego zadania i skok do
innego fragmentu programu (ale polecenia
IF...THEN...ELSE nie wykorzystują stosu). Za-
równo w przypadku przerwania, jak i polecenia
GOSUB...RETURN procesor musi odłożyć na
stos (zapamiętać), a potem zdjęć ze stosu i dokładnie
odtworzyć wcześniejszy stan procesora i programu
sprzed skoku. A w programach polecenia

TECHNIKALIA

Rys. 60

bajt 8 bit w

bit7

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0

dziesi„tki

jednostki

liczba

dw jkow a

liczba

dw jkow a

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Elektronika dla Wszystkich

a naciśnięcie S2 niech zatrzymuje zliczanie.
Program pokazany jest na rysunku 59
(C012a.bas). Wyświetlacz pokazuje wynik
z rozdzielczością 0,1s, a dla ułatwienia od-
czytu zaświeciliśmy dwie kropki oddzielające
minuty, sekundy i dziesiąte części sekundy.

Zauważ, że na wszelki wypadek polecenie

załadowania do licznika liczby 6 (co gwarantu-
je skrócenie cyklu do 250) wykonywane jest
na początku obsługi przerwania, przed wszyst-
kimi innymi rozkazami. Chodzi o to, żeby
przypadkiem podczas wykonywania innych
poleceń wyzerowany właśnie licznik T/C0 nie
zdążył zmienić swego stanu, co nastąpiłoby po
64 taktach generatora kwarcowego.

Mam nadzieję, że dobrze rozumiesz dzia-

łanie tego programu. Zrealizujmy więc teraz
dokładniejszy stoper, mierzący czas z dokład-
nością do 0,01s. Musi on zawierać „mecha-
nizm” odliczający „tyknięcia” pojawiające
się co 0,01s, czyli co 10ms. W poprzednim
stoperze 8-bitowy licznik Timer0 pracował
przy długości cyklu 250 i zliczał podzielone

przez 64 impulsy z rezonatora kwarcowego -
wykorzystywaliśmy „tyknięcia” przychodzą-
ce co 4ms. Potrzebne „tyknięcia” co 10ms nie
mogą pochodzić wprost z licznika TC/0. Przy
zliczaniu impulsów z kwarcu podzielonych
przez 64 maksymalny okres zliczania to
4,096ms, a licznik jest inkremen-
towany (modne określenie oznaczające
zwiększanie) co 16µs. Wstępne podzielenie
impulsów z kwarcu przez 256 (PRESCA-
LE=256) oznacza inkrementowanie licznika
T/C0 co 64µs, więc aby licznik zliczył dokła-
dnie 10ms, musiałby zliczać do liczby ułam-
kowej 156,25. Nie ma rady – trzeba pozostać
przy podziale przez 64 i skrócić czas między
„tyknięciami” do 2ms. Potrzebny czas 10ms
pozwoli uzyskać dodatkowy licznik progra-
mowy liczący do 5. Na rysunku 60 pokazany
jest kluczowy fragment programu takiego do-
kładniejszego stopera (C012b.bas).

A oto inna droga. Do uzyskania czasu

10ms można też bezpośrednio wykorzystać
drugi licznik-timer T/C1. Ponieważ jest to
licznik 16-bitowy, długość cyklu zliczania
może sięgać aż 65536. Skaraca-
my ją do 625 (625*16µs=10ms).
Licznik T/C1 ma nie tylko 256 razy (!)
większą pojemność, ale też ma dużo więcej

wykorzystywany, w BASCOM-ie mamy
dwa wygodne polecenia do konwersji mię-
dzy „zwykłymi” liczbami dwójkowymi
a liczbami w kodzie BCD, umieszczonymi
w zmiennych (jedno)bajtowych.

Aby zamienić „zwykłą” liczbę dwójko-

wą z zakresu 0...99 na liczbę w kodzie
BCD, wykorzystujemy polecenie MA-
KEBCD. Składnia jest następująca:

przy czym liczba zawarta w zmiennej
ZmDwojkowa powinna być z przedziału
0...99 (polecenie MAKEBCD radzi sobie
też z liczbami 0...159, ale liczby z zakresu
100...159 nie są „prawdziwymi” liczbami
w kodzie BCD, bo cztery starsze bity zawie-
rają liczbę z zakresu 10...15).

Polecenie MAKEBCD jest przydatne nie

tylko do wyświetlania wyniku „po ludzku”,
ale także przy korzystaniu z popularnych
scalonych zegarów RTC rodziny PCF85x3,
gdzie informacje (np. godziny, minuty, se-
kundy) podane są w kodzie BCD.

Aby liczbę w kodzie BCD zamienić na

„zwykłą”, czyli naturalną liczbę dwójkową,
należy wykorzystać polecenie o trochę my-
lącej nazwie MAKEDEC. Oto składnia:

Tu nie ma ograniczeń zakresu, ponieważ

z definicji w zmiennej ZmLiczbaBCD

Mikroprocesorowa Ośla łączka

GOSUB...RETURN często bywają zagnieżdżone
i wtedy na stos odkładane są kolejne porcje infor-
macji, jak pokazuje to w uproszczeniu rysunek E.
Różnymi kolorami zaznaczyłem poszczególne
procedury w pamięci FLASH i związane z nimi
dane, kolejno odkładane i zdejmowane ze stosu.

Powinieneś też wiedzieć, że jedno króciutkie

polecenie GOSUB...RETURN kompilator bez na-
szej wiedzy zamieni na wiele poleceń kodu maszy-
nowego odkładania na stos i zdejmowania ze stosu
– na stos trzeba odłożyć nie tylko adres następnego
rozkazu i najważniejszy rejestr SREG, ale też sze-
regu rejestrów roboczych. Na wykonanie i odczy-
tanie takich notatek procesor potrzebuje oczywi-

ście trochę czasu. W przypadku niektórych zadań,
na przykład tzw. zmiennoprzecinkowych procedur
matematycznych, trzeba dodatkowo, we własnym
zakresie odkładać na stos jeszcze inne rejestry ro-
bocze, ale to problem dla zaawansowanych.

W każdym razie oznacza to, że w typowym

programie trzeba mieć pod ręką nie jedną pustą
„karteczkę”, tylko właśnie stos, albo miejsce na
stos - zarezerwowane kilkadziesiąt bajtów pamię-
ci RAM (teoretycznie na stos można zarezerwo-
wać całą pamięć RAM, ale nie o to chodzi – prze-
cież pamięć ta jest potrzebna do innych celów,
między innymi tu umieszczone są zmienne).
Gdyby natomiast w programie nie było poleceń

TECHNIKALIA

ZmiennaWynikBCD = MAKEBCD(ZmDwojkowa)

ZmiennaDwojkowa = MAKEDEC(ZmLiczbaBCD)

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Rys. 61

Elektronika dla Wszystkich

dodatkowych możliwości, których nie posia-
da prosty licznik T/C0. Można na przykład
skracać cykl zliczania inaczej i wykorzystać
inne, dodatkowe przerwania. Te możliwości
nie są na razie istotne – wykorzystamy je
w przyszłości. Na rysunku 61 (C012c.bas)
pokazany jest fragment programu z wykorzy-
staniem licznika T/C1. Stoper działa, ale wy-
świetlacz odświeżany z częstotliwością 25Hz
wyraźnie miga. Częstotliwość tę na pewno
należy zwiększyć do 50Hz lub więcej. Na
pewno potrafisz to zrobić, więc teraz, w ra-

mach samodzielnych ćwiczeń domowych,
zaprojektuj prawdziwy stoper, który będzie
uruchamiany i zatrzymywany tym samym
przyciskiem, np. S1, a przycisk S2 będzie
służył tylko do zerowania. Teraz potrafisz już
z powodzeniem precyzyjnie mierzyć czas,
więc nadeszła wiekopomna chwila, by zrea-
lizować też jakiś zegar. Zajmiemy się tym za
miesiąc.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

Mikroprocesorowa Ośla łączka

powinna znajdować się liczba z zakresu
0...99.

Polecenia MAKEBCD i MAKEDEC

przeznaczone są dla liczb ośmiobitowych
(z zakresu 0...99) i nie radzą sobie z kon-
wersją liczb dwójkowych 16-bitowych.
Do zamiany liczby dwójkowej 16-bitowej
(0...65535) na 5-dekadową liczbę BCD
można wykorzystać funkcję o nazwie
Bin2bcd16. Zajmiemy się tym w przyszło-
ści.

ELEMENT

arz

GOSUB...RETURN, a przerwania nie byłyby wy-
korzystane, stos byłby niepotrzebny.

W szczegóły nie musisz się wgłębiać, w każ-

dym razie pamiętaj, że zarówno klasycznie obsłu-
giwane przerwania, jak i skoki GOSUB...RE-
TURN powodują zwiększenie objętości programu
w pamięci FLASH oraz wymagają zarezerwowa-
nia odpowiedniej ilości RAM-u na stos. Odkłada-
nie danych na stos i ich zdejmowanie zajmuje
czas. W przypadku „zwykłego” przerwania co naj-
mniej po cztery cykle zegara (w przypadku GO-
SUB – więcej). Inaczej mówiąc, w naszym syste-
mie z kwarcem 4MHz, gdzie cykl zegarowy trwa
0,25µs, prawdziwa procedura obsługi przerwania
rozpoczyna się co najmniej 1 mikrosekundę lub
więcej po wykryciu tego przerwania. Tak samo
opóźniony jest powrót do głównego programu po
zakończeniu obsługi procedury przerwania. Ma to
duże znaczenie w programach, które mają działać
jak najszybciej.

Obsługa przerwań

- kolejność

Typowo, jeśli procesor AVR obsługuje właśnie ja-
kieś przerwanie, a pojawi się drugie o wyższym,
priorytecie, procesor najpierw doprowadzi do sa-
mego końca obsługę poprzedniego przerwania,
a dopiero potem zrealizuje następne (o najwyż-
szym priorytecie spośród kilku aktualnie zgłoszo-
nych).

Działa to tak: gdy zostanie wykryta flaga sy-

gnalizująca zgłoszenie (odblokowanego) przerwa-
nia, procesor odkłada na stos potrzebne informacje
i przechodzi do procedury obsługi, określonej
przez programistę. I właśnie wtedy, na początku
obsługi przerwania, procesor zeruje flagę, która
spowodowała przerwanie oraz kasuje bit zezwole-
nia globalnego. W ten sposób, przez wyzerowanie
bitu zezwolenia globalnego na czas obsługi zgło-
szonego przerwania blokuje wszystkie inne prze-
rwania i realizuje tylko jedno.

Takie rozwiązanie umożliwia skuteczną

obsług

wszystkich zgłoszonych i indywidualnie

włączonych przerwań z różnych źródeł. Jeśli pod-
czas obsługi jednego przerwania zostaną ustawio-
ne flagi zgłoszenia innych przerwań, procesor nie-
zależnie od ich priorytetu nie obsłuży ich od razu,
ponieważ na czas obsługi przerwania wyzerował
bit globalnego zezwolenia i niejako „nie widzi”
tych zgłoszeń – patrz rysunek C. Nie zignoruje ich
jednak zupełnie. Flagi pozostaną ustawione, a gdy
procesor zakończy obsługę bieżącego przerwania
znów włączy (ustawi) bit globalnego zezwolenia
i tym sposobem umożliwi obsługę następnego

(jednego) przerwania - o najwyższym priorytecie
wśród zgłoszonych. Na czas jego obsługi znów
wyzeruje bit globalnego zezwolenia. Gdy obsłuży
przerwanie, znów ustawi bit zezwolenia i obsłuży
kolejne przerwanie.Warto pamiętać, że raz usta-
wiona flaga przerwania zostaje wyzerowana na
początku procedury obsługi tego właśnie przerwa-
nia. Ważną konsekwencją jest też to, że jeśli
w trakcie obsługi przerwania to samo przerwanie
zostanie zgłoszone drugi raz, flaga znów zostanie
ustawiona i procedura obsługi zostanie powtórzo-
na po zakończeniu obsługi i po ustawieniu bitu ze-
zwolenia globalnego. Ilustruje to rysunek F.
Przychodzące w tym krótkim czasie kilka zgło-
szeń tego samego przerwania wywoła pojedynczą
reakcję, bo flaga zostanie ustawiona raz, a nie ma
dodatkowego licznika sprawdzającego liczbę tak
nietypowo zgłoszonych przerwań.

Typowo procesor AVR pojedynczo i kolejno

obsługuje przerwania i w sumie nie pomija żadne-
go zgłoszenia. Takie obsługiwanie naraz tylko jed-
nego przerwania ma głęboki sens – stos może być
mały, a więc nie trzeba rezerwować nań tak na
wszelki wypadek znacznej części RAM-u.

Niemniej programista jeśli chce, może zmienić

taki „oszczędny” tryb obsługi przerwań na zwy-
kły, charakterystyczny dla innych procesorów.
Wystarczy w tym celu po rozpoczęciu obsługi
przerwania progra-
mowo ustawiać bit
globalnego zezwo-
lenia (SREG.7=1),
czyli globalnie
o d b l o k o w y w a ć
przerwania, by pro-
cesor w trakcie ob-
sługi przerwania
mógł je zawiesić
i ewentualnie szyb-
ko podjąć obsługę
przerwania o wy-
ższym priorytecie. Ale oznacza to, że trzeba zare-
zerwować więcej miejsca na stos, bo każde kolej-

no zgłaszane i obsługiwane przerwanie będzie od-
kładać na stos informacje o zawieszanym właśnie
wcześniejszym przerwaniu. To jest co prawda wy-
ższa szkoła jazdy, ale warto wiedzieć o takiej moż-
liwości.

Opcja NOSAVE

Aby zapewnić typową obsługę przerwania od ti-
mera0, napiszemy:
ON Timer0 etykietka
i wtedy na czas wykonania procedury za etykiet-
ką na stos zostaną odłożone kluczowe informa-
cje o stanie procesora. Wynika to nie z właści-
wości procesora, tylko z faktu, że kompilator
„przetłumaczy” zwięzłe polecenie z grupy
On Przerwanie etykietka na wiele poleceń,
w tym poleceń zachowania na stosie stanu licz-
nych rejestrów. Potrzebny będzie do tego, i czas

i miejsce na stosie.
Wystarczy jednak dodać klauzulę NOSA-
VE, a wtedy takie dodatkowe informacje
nie zostaną zachowane na stosie. Oszczędzi
to i czas, i miejsce w pamięci RAM. Pro-
gram będzie poprawnie działał, ale pod jed-
nym warunkiem: procedura obsługi nie mo-
że zmienić stanu kluczowych rejestrów pro-
cesora, w przeciwnym razie program może
„pójść w kartofle”. Dlatego przy wykorzy-
staniu bardzo pożytecznej opcji oszczędno-
ściowej NOSAVE, procedura za etykietką

musi być jak najprostsza, właśnie po to, żeby nie
zmieniła stanu kluczowych rejestrów. Najlepiej
niech zawiera tylko jedno polecenie ustawienia
pojedynczego bitu, zwanego znacznikiem lub fla-
gą. Cała właściwa procedura obsługi przerwania
będzie wtedy zawarta w programie głównym i po
każdym ustawieniu znacznika-flagi dzięki polece-
niom IF...THEN zostanie wykonywana tylko raz.
Oto szkielet takiego oszczędnościowego rozwią-
zania:

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

TECHNIKALIA TECHNIKALIA TECHNIKALIA TECHNIKALIA

ON Timer0 etykietka NOSAVE
Do

‘program główny

If Flaga = 1

‘flaga jest ustawiana po każdym przerwaniu

Flaga=0

‘więc procedura zostanie wykonana tylko raz

.... ‘tu cała procedura obsługi przerwania

End If
Loop
End

‘koniec programu głównego

etykietka:
Flaga = 1

‘lub SET Flaga

Return

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

W EdW 5/2000 ukazał się artykuł przedsta-
wiający powolny ściemniacz. Ja natomiast
proponuję wyłącznik z opóźnieniem. Układy
te mogą mieć podobne zastosowanie.

Zwykle gdy pstrykamy wyłącznikiem -

światło natychmiast gaśnie, a przy zastoso-
waniu tego układu - zgaśnie dopiero po usta-
lonym czasie.

Dodatkową zaletą jest to, że płytka druko-

wana mieści się w puszce z typowym wy-
łącznikiem sieciowym, nie potrzeba więc
przerabiać istniejącej instalacji oświetlenio-
wej. Wystarczy przykręcić do istniejącego
wyłącznika w ścianie i już.

Wyłącznik z opóźnie-

niem można zastosować
np. na klatce schodowej,
w sypialni, do wyłączania
oświetlenia nad drzwiami
wejściowymi.

Jak to działa?

Schemat wyłącznika za-
mieszczony został na ry-
sunku 1. Można podzie-
lić go na kilka bloków.

Pierwszy, patrząc od

prawej – wyłącznik S1 to
typowy wyłącznik podtyn-
kowy montowany w do-

mowej instalacji oświetleniowej. Narysowa-
łem go razem z pozostałymi elementami, po-
nieważ płytka wraz z nim tworzy jedną całość.

Dalej mostek prostowniczy diody D2-D5

wraz z rezystorem R10. Działania tych ele-
mentów nie trzeba opisywać. Następnym
blokiem jest tyrystor Ty1 i elementy, które
sterują jego pracą - R9, C3 i diak DB3. Dzię-
ki nim tyrystor nie jest włączany na początku
każdego półokresu napięcia sieciowego, lecz
z pewnym opóźnieniem. Po co potrzebne jest
to opóźnienie? Wiadomo, że gdy tyrystor
przewodzi, to spadek napięcia na nim jest
bardzo mały, ok. 1V. Jak widać na schema-
cie, część elektroniki podłączona jest równo-
legle do tyrystora. Tak małe napięcie nie by-
łoby wystarczające do poprawnego działania
tego układu. Dzięki temu opóźnieniu tyrystor
włączany jest dopiero wtedy, gdy napięcie na
kondensatorze C3 osiągnie wartość ok. 30V.
Zanim tyrystor zostanie włączony, rosnące
na nim napięcie, pojawiające się na początku
każdego półokresu, poprzez diodę D1 zasila
pozostałą część elektroniki.

Kolejnym blokiem jest tranzystor T2,

wraz z diodą DZ2, kondensatorem C2 rezy-
storami R8, R5-R7. Zadaniem tranzystora T2
jest zwieranie punktu A z masą w odpowie-
dnim czasie, co powoduje zablokowanie ty-
rystora.

Ostatnią częścią schematu jest tranzystor

T1 wraz z elementami dołączonymi do jego
bazy. Blok ten po zaniku napięcia bardzo
szybko rozładowuje kondensator C2. Część
ta nie jest konieczna do poprawnej pracy wy-
łącznika z opóźnieniem. Jednak w niektórych
przypadkach jest wskazana.

Prześledźmy jak to działa pod napięciem.

Przyjmijmy, że układ podłączony jest do sie-
ci a wyłącznik jest rozwarty. Napięcie siecio-
we prostowane jest na mostku D2-D5. Po-
przez R10 i D1 oraz dwie gałęzie rezystorów
R2-R4 i R5-R7 płynie prąd podtrzymujący
stan naładowania kondensatorów C1 i C2.

Ciąg dalszy na stronie 59.

Rys. 1 Schemat ideowy

W urządzeniu występują napięcia gro-

źne dla życia i zdrowia. Osoby niepełnolet-
nie mogą wykonać i uruchomić układ wy-
łącznie pod opieką wykwalifikowanych
opiekunów.

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Projekt ten jest przykładem niecodziennego
sposobu wykorzystania komputerowego „gry-
zonia”. Składa się z dwóch części: programu
komputerowego F-Meter pracującego pod
Windows i części elektronicznej – preskalera.
Za pomocą programu F-Meter możemy mie-
rzyć częstotliwość w siedmiu zakresach:

Niewielki zakres podstawowy i niewiel-

ka rozdzielczość narzucone są sposobem
pomiaru, który polega na zliczaniu klik-
nięć myszy. Moje testy wykazały, że ma-
ksymalna częstotliwość kliknięć przeno-
szonych przez elektronikę myszy do kom-
putera nie przekracza 20Hz. Wyższe czę-
stotliwości można mierzyć za pośrednic-
twem preskalera.

Jak to działa?

Preskaler zbudowany został z modułów dzie-
lących częstotliwość wejściową przez 10
i przez 100. Moduł dzielący oparty jest
o układ 4518, który zawiera w swej struktu-
rze dwa liczniki BCD. Schemat modułów
można zobaczyć na rysunku 1.

Połączenie w szereg 3 układów 4518 (6

liczników BCD) umożliwia wykorzystanie
wszystkich przewidzianych w programie

F-Meter zakresów. Zakres 20MHz nie będzie
jednak w pełni osiągnięty. Spowodowane jest
to tym, że według danych katalogowych ma-
ksymalna częstotliwość, jaką taktowany mo-
że być układ 4518, nie przekracza 6MHz
przy 10V i 2,5MHz przy 5V.

Schemat ideowy miernika przedstawiony

został na rysunku 2.

Elementy R1,R2,R3 i T1 tworzą obwód

wejściowy, który pozwala mierzyć sygnały
w standardzie CMOS i TTL. Tranzystor T2
steruje pracą przekaźnika kontaktronowego.
Styki zwierne tego przekaźnika połączyć na-
leży ze stykami zwiernymi mikrostyka lewe-
go przycisku myszy. W modelu przekaźnik
ten zbudowałem „na piechotę” ze szklanej
rurki kontaktronu i cewki elektromagnesu
wymontowanego z budzika kwarcowego.

Dioda LED D2 pełni funkcję kontrolną.

W stanie spoczynku nie świeci się. W czasie
dokonywania pomiaru świeci pulsacyjnie,
proporcjonalnie do częstotliwości badanego
sygnału. Świecenie w stanie spoczynku ukła-
du wskazuje na to, że kontaktron ma zwarte
styki i co za tym idzie blokuje lewy przycisk
myszy. Może tak się zdarzyć w przypadku
trwałego podania logicznej jedynki na wej-
ście preskalera przy pracy na zakresie 20Hz
lub zatrzymaniu się licznika U3B ze stanem
wysokim na wyjściu Q3. Zaradzić temu moż-
na poprzez odłączenie sygnału badanego -
w pierwszym przypadku. Wyłączeniem
i włączeniem po kilku sekundach zasilania
preskalera - w przypadku drugim. Jeśli dla

kogoś rozwiązanie z wyłączaniem i włącza-
niem zasilania wydaje się zbyt brutalne, to
może wejście R licznika U3B połączyć z ma-
są przez rezystor 100k

Ω i przez mikrostyk

połączony z plusem zasilania. Teraz każde
naciśnięcie mikrostyku zresetuje licznik.

Przełącznikami Q1-Q7 wybieramy zakres

pomiarowy. Mierząc częstotliwość na zakresie
20Hz przełącznik Q7 przełączamy na pozycję
oznaczoną „f < 20Hz”. Wszystkie pozostałe
przełączniki pozostają na pozycji oznaczonej
NC. Przy pomiarze na zakresie 200Hz prze-
łącznik Q6 przełączamy na pozycję „f <
200Hz”, a pozostałe przełączniki pozostają
na pozycji „NC”, itd.

Układ preskalera zasilany jest napięciem

12V. Można go zasilać napięciem niższym,
np. 5V – jeżeli dysponujemy przekaźnikiem
kontaktronowym z cewką na 5V.

Zakres

Rozdzielczo

20H z

1H z

200H z

10H z

2kH z

100H z

20kH z

1kH z

200kH z

10kH z

2M H z

100kH z

20M H z

1M H z

Rys. 1

Rys. 2 Schemat ideowy

Program „F-Meter” napisany został

w Delphi.

Można go ściągnąć ze strony internetowej

EdW z działu FTP.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej pokazanej na rysunku 3.

Bardziej szczegółowego omówienia wy-

maga kwestia podłączenia preskalera do my-
szy. Przede wszystkim lepiej nie grzebać
w myszy będącej na gwarancji. Jeżeli mamy
drogą mysz i nie chcemy jej „ulepszać”, warto
na potrzeby eksperymentowania kupić drugą.

„Upgrade” myszy rozpoczniemy od jej

rozkręcenia. Nie muszę chyba w tym miejscu
przypominać, że komputer powinien być wy-
łączony, a mysz od niego odłączona. Na płyt-
ce z elektroniką odnajdujemy mikrostyk le-
wego przycisku myszy. Odwracamy płytkę
drukiem do góry i równolegle do jego wypro-
wadzeń lutujemy dwa przewody. Schemat
mojej myszy (A4Tech, model PRO-9) i spo-

sób podłączenia przewodów (oznaczonych
S1 i S2) przedstawia rysunek 4.

Przewody te łączymy z wyjściami ozna-

czonymi S1 i S2 na schemacie preskalera.
Aby zapewnić wygodę użytkowania, trzeba
zainstalować gniazdo i wtyk umożliwiające
podłączenie preskalera w dowolnym mo-
mencie. W tym celu musimy poszukać miej-
sca w obudowie myszy, gdzie zamontujemy
gniazdo, np. typu minijack. W czasie doko-
nywania pomiaru będziemy dołączać do nie-
go preskaler. Powinno być ono zamontowane
w takim miejscu, aby nie przeszkadzało
w normalnej pracy z myszką. Dołączanie
preskalera lub sygnału badanego może być
dokonane w dowolnej chwili bez potrzeby
wyłączania/włączania komputera lub progra-
mu F-Meter.

Układ preskalera nie wymaga uruchamia-

nia i działa od razu po dołączeniu zasilania,
pod warunkiem, że został zmontowany ze
sprawnych elementów i bez błędów montażo-
wych. Płytkę preskalera można umieścić

w obudowie, a przełączanie
zakresów zrealizować na wie-
lopozycyjnym przełączniku.

W celu przeprowadzenia

pomiaru dokonujemy nastę-
pujących czynności:
- Podłączamy zasilanie do

preskalera, a preskaler do
myszki.

- Uruchamiamy program

„F-Meter”.

- Wybieramy odpowiedni

zakres pomiarowy w pro-
gramie i preskalerze.

- Najeżdżamy kursorem

myszy na pole pod wy-
świetlaczem.

- Podłączamy mierzony sy-

gnał do preskalera.

- Dokonujemy pomiaru

i ewentualnej korekty
stopnia podziału.

Dariusz Drelicharz

Rys. 3 Schemat montażowy

Rys. 4

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako kit szkolny AVT-2638.

Wykaz elementów

R1-R3,R6 . . . . . . . . . . . .47kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
C1 . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C2 . . . . . . . .100nF ceramiczny
D1 . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . .BC548
U1-U3 . . . . . . . . . . . . . . .4518
Q1-Q7 . . . . . . . . . . .przełącznik
Przekaźnik kontraktronowy

Elektronika dla Wszystkich

Ostatnio modne stało się budowanie na ka-
wałkach wolnego terenu wszelkiego rodzaju
oczek wodnych, fontann czy miniaturowych
wodospadów. Dodatkowe oświetlenie takich
miejsc daje nieprawdopodobny wygląd, a le-
jąca się woda jest miła dla ucha. Jedyną
uciążliwą czynnością jest codzienne włącza-
nie (wyłączanie) pompki oraz oświetlenia.
Aby sobie ułatwić codzienne życie, można
zbudować sterownik, który będzie automa-
tycznie wykonywał powyższe proste czynno-
ści. Układ ten znajdzie zastosowanie nie tyl-
ko przy sterowaniu oczek wodnych, ale
i wszelkiego rodzaju wodospadów czy in-
nych wymyślnych budowli. Sterownik włą-
cza światło po zapadnięciu zmroku i wyłącza
je rano. W dzień włącza pompę, która pracu-
je jeszcze przez ustawiony czas po zapadnię-
ciu zmroku, dzięki czemu jest wyłączana do-
piero późnym wieczorem, kiedy już śpimy.
Dodatkowe dwa przyciski umożliwiają stero-
wanie ręczne pompki, co może być istotne
przy chęci przedłużenia pracy pompki lub jej
wcześniejszego wyłączenia. Sterownik bez
obwodów włączania pompki może realizo-
wać także funkcję prostego wyłącznika
zmierzchowego.

Opis układu

Schemat ideowy sterownika znajduje się na
rysunku 1. Przy oświetlonym światłem
dziennym fotorezystorze R1 na wyjściu
bramki U1A pojawia się stan wysoki, który
przez diodę D1 blokuje licznik U2. Jednocze-
śnie na wyjściu bramki U1B pojawia się stan
niski, który poprzez kondensator C7 ustawia
na wyjściu U1D przerzutnika RS stan wyso-
ki. Stan ten załącza poprzez T2 przekaźnik
sterujący pompą. Przekaźnik sterujący świa-
tłem jest wyłączony, gdyż na wyjściu bramki
U1B panuje stan niski. Po zmroku na wyjściu
U1A pojawia się stan niski, który poprzez D1
już nie blokuje licznika U2. Licznik U2 także
w tym czasie nie jest blokowany przez D2,
gdyż na wyjściu U1C jest stan niski. Ponie-
waż na wyjściu U1A jest teraz stan niski, to
na U1B jest stan wysoki, który poprzez tran-
zystor T1 załącza przekaźnik sterujący oświe-
tleniem. Jeżeli na wyjściu licznika Q14 po
pewnym czasie pojawi się zmiana stanu wy-
sokiego na niski, to poprzez C6 zostanie
zmieniony stan przerzutnika RS. Na wyjściu
U1D pojawi się stan niski, który wyłączy
pompę, a na wyjściu U1C pojawi się poziom
wysoki, który zablokuje przez D2 licznik U2,

by nie zliczał już impulsów z generatora, jaki
tworzą elementy R3, R4, P1 oraz C5. Rezy-
stor R2 umożliwia dobranie czułości fotore-
zystora, natomiast kondensatory C1 – C4 fil-
trują napięcie zasilające układ. Dodatkowe
mikrostyki S1 oraz S2 umożliwiają ręczne
sterowanie pompą. Zdjęcie zworek oznacza
tylko ręczne sterowanie pracą pompki. Pozo-
stawienie zworki JP1A włączy pompkę, ale
będzie musiała być wyłączona ręcznie. Nato-
miast pozostawienie zworki JP1B umożliwia
tylko automatyczne wyłączanie pompki,
która aby pracowała, musi być uruchomiona
ręcznie przyciskiem S2. Mostek B1 prostuje
napięcie wprost z transformatora, natomiast
stabilizator U3 utrzymuje je na poziomie 12V.
Rezystory R8, R9 ograniczają prądy baz
tranzystorów T1, T2, a rezystory R5 – R7 po-
laryzują odpowiednio wejścia bramek
CMOS.

Montaż i uruchomienie

Sterownik należy zmontować na płytce druko-
wanej, która przedstawiona jest na rysunku 2.
Montaż najlepiej będzie rozpocząć od wluto-

Rys. 1 Schemat ideowy

wania elementów najmniejszych, przechodząc
dalej do elementów większych, kończąc na
włożeniu układów scalonych do podstawek.
Układ po poprawnym zmontowaniu powinien
od razu poprawnie pracować. Ponieważ układ
będzie pracował na zewnątrz, jego obwody
trzeba pokryć specjalnym lakierem, który

uodporni sterownik na wpływ warunków at-
mosferycznych. Całość należy obowiązkowo
umieścić w jednej z dostępnych na rynku obu-
dów. Jako transformator zasilający można
użyć niewielkiego transformatora o oznacze-
niu TS2/56 lub można zastosować zewnętrzny
zasilacz wtyczkowy. Na zewnątrz obudowy
należy umieścić przyciski S1, S2 oraz poten-

cjometr P1 z dobraną eksperymentalnie skalą,
która zgrubnie pozwoli określić czas, po jakim
wyłączy się pompa po zapadnięciu zmroku.
Czujnik światła należy tak umieścić, by nie
miało na niego wpływu włączane oświetlenie.
Niespełnienie tego warunku przyczyni się do
nieprawidłowego działania sterownika. Różna
konfiguracja zworkami umożliwia sterowanie
pompą ręcznie, półautomatycznie lub automa-
tycznie. Przy braku zworek sterowanie możli-
we jest tylko ręcznie za pomocą przycisków S1,
S2. Sterownik może być użyty do sterowania
wszelkiego rodzaju fontannami, oczkami wod-
nymi, wodospadami czy też może być użyty ja-
ko prosty wyłącznik zmierzchowy. A może
i do innych celów.

Marcin Wiązania

Od Redakcji. Układ trafił do Forum Czy-

telników, ponieważ model nie został spraw-
dzony w warunkach rzeczywistej pracy.
Praktycznym problemem może okazać się
problem wpływu warunków atmosferycz-
nych, obudowy oraz obwodów sieci 220V,
w tym transformatora. Na płytce dodano
dwa punkty A, B. Jeśli ktoś będzie chciał, by
lampa zaświecała się tylko po zmierzchu, na
czas pracy układu U2, nie zamontuje rezy-
stora R8, tylko między punkty A, B wstawi
dodatkowy inwerter, na przykład w postaci
tranzystora.

Forum Czytelników

Wykaz elementów

Rezystory
R2(*),R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R4,R8,R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R5,R6,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Potencjometr 1MΩ
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Fotorezystor
Kondensatory
C1,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF stały
C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4060
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7812
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
D1 – D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Mostek 1A okrągły
Inne
Z1,Z2,Z3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Złącza ARK2
PK1,PK2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Przekaźnik RM96/12V
JP1A,JP1B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Jumper ze zworką
S1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Mikroprzyciski

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Schemat montażowy

Elektronika dla Wszystkich

Jeśli tylko posiadany przez nas od-

twarzacz CD ma wyjście sygnału cy-

frowego, to możemy się pokusić

o zbudowanie zewnętrznego prze-

twornika D/A o bardzo dobrych para-

metrach; wcale nie jest to takie trud-

ne jak mogłoby się wydawać. Tylko

po co?

Wbrew pozorom, ma to głęboki

sens. Przetworniki cyfrowo-analogo-

we montowane w popularnych od-

twarzaczach CD są z reguły średniej

jakości. Często użyte tam układy

scalone mają nawet całkiem dobre

parametry, ale układy zasilania, pro-

wadzenie mas oraz jakość użytych

komponentów powodują, że całość

nie ma najlepszych osiągów.

O końcowym efekcie decydują bo-

wiem bardzo subtelne poziomy napięć,
rzędu -80,-90, -100dB, a tu łatwo dają o so-
bie znać zakłócające prądy płynące w obwo-

dach mas oraz na przykład prądy indukowa-
ne w sąsiednich ścieżkach sygnałowych czy
zasilających. Dokładność odtwarzania skła-
dowych napięcia wyjściowego o tak niskich
poziomach decyduje o tym, jak odczuwa się
na przykład atmosferę pomieszczenia, w
którym dokonywano nagrania, dosłownie
można poczuć jego wielkość i kształt. Może-
cie mi wierzyć lub nie, ale jest to ten przypa-
dek, gdzie jakość wykonania układu elektro-
nicznego przekłada się jakby na „głębokość”
włożenia głowy słuchacza do studia nagra-
niowego czy sali koncertowej.

Dobry przetwornik zapewnia bogatą sce-

nę dźwiękową, dużą ilość szczegółów, po-
czucie obecności w pomieszczeniu wraz z
wykonawcami, dobrą lokalizację pozornych
źródeł dźwięku, bogactwo „średnicy” oraz
czystość basu i wysokich tonów.

Prościej mówiąc: kiedy mamy kiepski

przetwornik, to jakbyśmy stali za otwartym
oknem pomieszczenia, w którym grają.

Dobry przetwornik - to miejsca w pierw-
szych rzędach widowni. I czasem o takiej
różnicy potrafi przesądzić w złym miejscu
przylutowany przewód masy.

Dlatego naprawdę warto wykonać dodat-

kowy przetwornik D/A (DAC) i przekonać
się, że rzeczywiście potrafi on polepszyć
brzmienie sprzętu średniej klasy.

Ja do budowy swojego DAC użyłem ukła-

dów scalonych firmy Crystal z Teksasu. Są to
układy CS4390 i CS8412. Skorzystałem
również częściowo z układu opublikowane-
go w czasopiśmie Hi-Fi World w 1998 roku.
Parametry tych układów są rewelacyjne,
a poza tym wśród melomanów brzmienie ich
cieszy się dużym uznaniem.

Opis układu

Schemat ideowy układu pokazany jest na ry-
sunku 1. Sercem urządzenia jest układ
CS4390, czyli DAC. W 20-nóżkowym ukła-
dzie scalonym mieszczą się wszystkie bloki

Rys. 1 Schemat ideowy

Forum Czytelników

potrzebne do zamiany szeregowego sygnału
cyfrowego na dwa różnicowe sygnały analo-
gowe - kanał lewy i kanał prawy. Jako doda-
tek do podstawowej funkcji DAC zawiera
również dwa cyfrowe filtry interpolujące ko-
lejne próbki sygnału ze 128-krotnie zwięk-
szoną częstotliwością. Umożliwia to potem
łatwe odcięcie użytecznego sygnału od za-
kłóceń, których miejsce w widmie sygnału
wyjściowego jest znacznie odsunięte w stro-
nę wysokich częstotliwości. Można zatem
użyć w tym celu analogowego filtru niskiego
rzędu, który ma prostą konstrukcję i dobre
parametry fazowe.

Ponieważ CS4390 umożliwia przetwarza-

nie sygnałów cyfrowych w wielu różnych
formatach, musi posiadać odpowiednie wej-
ścia, za których pomocą można wybrać od-
powiedni format dla sygnału wejściowego.
Tu zajmiemy się formatem używanym w ty-
powych odtwarzaczach CD audio. Bez wni-
kania w zawiłości działania interfejsu wej-
ściowego zamieniającego szeregowy sygnał
cyfrowy na postać równoległą sygnału lewe-
go i prawego kanału - łączymy odpowiednie
wyprowadzenia z masą lub z +VD. Wynika
to ze szczegółowej specyfikacji CS4390 do-
stępnej na stronie www.crystal.com. Układ
deemfazy ustawiamy na parametry odpowie-

dnie dla częstotliwości próbkowania 44,1
kHz (czyli DEM0 na +VD a DEM1 na ma-
sę). Zaletą opisywanego układu jest możli-
wość bezpośredniego ustawienia jego trybu
pracy przy pomocy podania na odpowiednie
nóżki stanów logicznych 0 lub 1, bez potrze-
by cyfrowego sterowania układu np. magi-
stralą I

C przez oddzielny mikrokontroler jak

jest to robione w wielu innych typach prze-
tworników. CS4390 ma wbudowane układy
wyciszania, tak więc bez dodatkowych ele-
mentów przetwornik wycisza swoje wyjścia
przy braku sygnału wejściowego oraz przy
podaniu nieprawidłowego formatu sygnału.
Do wnętrza CS4390 wbudowane są również
precyzyjne analogowe filtry wyjściowych
sygnałów różnicowych. Wystarczy zatem do-
łączyć do tych wyjść wzmacniacz różnicowy
o dobrych parametrach i już efekt jest bardzo
dobry. Dociekliwi mogą wypróbować różne-
go rodzaju dodatkowe filtry stosowane w in-
nych konstrukcjach przetworników. Jest to
zajęcie na długie zimowe wieczory...

Zwłaszcza ocena działania poszczegól-

nych dodatkowych układów filtrujących sy-
gnały analogowe może się okazać czaso-
chłonna i niejednoznaczna, bowiem efekty
mogą się różnić jedynie ledwie odróżnialny-
mi niuansami. Po prostu okaże się, że

brzmienie CS4390 zawsze jest znacząco lep-
sze niż poprzednio używanego przeciętnego
odtwarzacza CD.

Pewne wątpliwości może nasuwać fakt, że

układ scalony CS4390 może pracować nawet
z formatami 24-bitowymi a w przypadku
zwykłych płyt CD mamy do czynienia z zapi-
sem 16-bitowym. Sytuacja, w której prze-
twornik jest w stanie liniowo przetwarzać do-
datkowo aż 8 młodszych bitów w każdym
słowie jest nad wyraz korzystna. Po prostu
technologia wykonania tego układu jest o
wiele bardziej zaawansowana niż wymaga te-
go używany sygnał wejściowy; dysponujemy
zatem sporym zapasem precyzji i szybkości.

Marek Klimczak

matik1@poczta.onet.pl

Uwaga! Pełny tekst artykułu wraz z

licznymi dodatkowymi fotografiami i ory-
ginalnym schematem jest umieszczony na
naszej stronie internetowej: http://www.
edw.com.pl /library/pliki/przetwornikda.zip .

Autor artykułu chętnie odpowie e-mai-

lem na pytania dotyczące projektu, może
też pomóc w zakupie kluczowych układów
scalonych firmy Crystal.

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Przyszedł mi do głowy pomysł niecodzien-
nego wykorzystania komputerka rowero-
wego, jako miernika siły wiatru. Muszę się
przyznać, że w swojej „karierze” elektronika
– hobbysty wykonałem około dziesięciu róż-
nych konstrukcji takiego miernika. Oczywi-
ście głównie skupiałem się na części mecha-
nicznej i przekazywaniu informacji o prędko-
ści wiatru, choć i sposobów wskazań przete-
stowałem kilka (mierniki wskazówkowe, li-
nijki LED-ów, wyświetlacze 7-segmentowe).

Opis układu

Najpierw stosowałem różnego rodzaju sil-
niczki od zabawek, walkmanów itp. – pracu-
jące w roli prądnicy. Później testowałem
układy z kontaktronem i transoptorem szcze-
linowym. To ostatnie rozwiązanie uważam
za najlepsze. I takie właśnie zastosowałem
w moim wiatromierzu. Jego schemat przed-
stawiony jest na rysunku 1.

Diody D1 i D2 tworzą transoptor szczelino-

wy, który przesłaniany jest przez przesłonę
obracającą się na
osi wiatromierza
(jedno przesunię-
cie na obrót). War-
tość rezystora R1
ogranicza prąd
diody D1 i zależy
od napięcia zasila-
nia układu.

Montaż i uruchomienie

Fotografie w artykule pokazują przetwornik
mojego wiatromierza. Widać na nim sposób
jego budowy i pewne rozwiązania konstruk-
cyjne, jakie w drodze testów uznałem za naj-

lepsze. Na samym początku mojej „przygo-
dy” z wiatromierzem stosowałem różnego ty-
pu, kształtu i rozmiaru śmigła. Mają one za-
sadniczą wadę – reagują tylko na wiatr od
swego przodu (i od tyłu – wtedy jednak kręcą
się w drugą stronę). Realizacja obracającego się
zawsze pod wiatr śmigła nie ma sensu. Kompli-
kuje to w znacznym stopniu część mechanicz-
ną. Dlatego też obecnie preferuję wiatrak z mi-
seczkami obracającymi się w osi pionowej.

Najpierw w roli miseczek napędowych

stosowałem przecięte na pół piłeczki od teni-
sa stołowego. Niestety, już po roku pracy nie
nadawały się do użytku. Wyprężone w lecie
i zmrożone w zimie żółkły, kruszały i pękały.
Pod wpływem dotyku niemal kruszyły się
w palcach. Cienki kauczuk z jakiego piłeczki
te są wykonane nie nadaje się do tego rodza-
ju zastosowań. Znacznie lepiej nadają się pla-
stikowe nakrętki z butelek do napojów i wód
mineralnych typu PET. I takie właśnie nakręt-
ki zastosowałem w moim modelu.

Obudowę wiatromierza wykonałem z pla-

stikowego pojemnika po witaminach Cen-
trum. Polecam właśnie ten pojemnik. Prze-
pracował u mnie na zewnątrz 3 lata i jedynie
nieco zżółkł. Żadnych pęknięć. W jego na-
krętce wykonałem otwór, w który włożyłem
silniczek elektryczny od zabawki. Usunąłem
z niego wszystkie wnętrzności (szczotki,
uzwojenia), a pozostała tylko oś wirnika
i metalowe obrączki utrzymujące wirnik na
miejscu. Silniczek przykleiłem do nakrętki
za pomocą kleju nakładanego na gorąco za
pomocą pistoletu.

W drugiej nakrętce wywierciłem na obwo-

dzie cztery symetrycznie rozmieszczone otwo-
ry na miseczki napędowe. Miseczki są przy-

kręcone wkrętami do plastikowych rurek,
które wcześniej zalałem w nakrętce klejem na-
kładanym na gorąco za pomocą pistoletu. Sa-
me wkręty dobrze jest zabezpieczyć przed ko-
rozją, chociażby zalewając im główki wspo-
mnianym klejem. W środku nakrętki zalałem
tym samym klejem zębatkę, której otwór pasu-
je do wirnika silniczka. W ten sposób można
połączyć silniczek z miseczkami napędowymi.

Płytkę transoptora przykleiłem do obudo-

wy tym samym klejem, tak aby kawałek la-
minatu przyklejony do drugiego końca wirni-
ka mógł przesłaniać transoptor. Wszystko to
jest dobrze widoczne na fotografiach.

Mając gotową część elektroniczną i mecha-

niczną, można przystąpić do uruchamiania ca-
łości. W tym celu układ transoptora należy po-
łączyć z interfejsem komputerka: masa do ma-
sy i punkt OUT transoptora z punktem IN in-
terfejsu oraz podłączyć zasilanie (VCC). Aby
komputerek wyświetlał prędkość wiatru
w km/h, należy wpisać mu odpowiednią war-
tość obwodu koła (wiatraka). W moim przy-
padku będzie to promień od środka nakrętki do
środka miseczek napędowych x

Π x 2. W mo-

im wiatromierzu promień równy jest 4cm,
a więc „obwód” wiatraka wynosi około 25cm.

Czy mój wiatromierz wyświetla dokładną

wartość prędkości wiatru? Tego niestety nie
wiem, nie posiadam wzorcowego wiatromie-
rza do przeprowadzenia porównań.

Warto pamiętać także o tym, że licznik rowe-

rowy ma pamięć wartości maksymalnej i śre-
dniej. Przyda się to do analizy prędkości wiatru.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

Rys. 1

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Powszechne przejście z klasycznej fotografii
chemicznej i filmu analogowego na fotografię
i film cyfrowy to nieunikniona konieczność,
a tylko kwestią czasu jest, kiedy to nastąpi.
W naszym czasopiśmie (EdW 1/2001 str. 105)
zamieszczony był obszerny artykuł na temat
fotografii cyfrowej: Zera i jedynki kontra po-
czciwe halogenki srebra, a cyfrowa obróbka
filmu omówiona została w artykule Jak nie
torturować najbliższych, czyli komputer
w technice wideo w EdW 2/2001 na str. 103.

Cyfrowe kamery i cyfrowe aparaty foto-

graficzne to marzenie nie tylko Czytelników
Elektroniki dla Wszystkich. Na razie, ceny
takich urządzeń są jednak wysokie, co stano-
wi nieprzekraczalną barierę dla ogromnej
rzeszy chętnych. Można wprawdzie kupić ta-
nie kamery internetowe, podłączane do kom-
putera, ale jakość obrazu jest zwykle wręcz

fatalna, z tego powodu takie kamery okazują
się bezwartościowymi zabawkami. Ceny
wielu kamer internetowych są naprawdę
zadziwiająco niskie, jednak jakość obrazu też
jest niestety bardzo niska. Panuje opinia, że
popularne kamery internetowe to tylko ga-
dżety nienadające się do żadnych poważniej-
szych zastosowań. Rzeczywiście do tej pory
brakowało „środka” – urządzeń cyfrowych
o zadowalającej jakości obrazu i przystępnej
cenie, które mogłyby z powodzeniem służyć
mniej zamożnym.

Sytuacja na rynku zmienia się jednak i to

dosłownie na naszych oczach, w ciągu ostat-
nich miesięcy. Nieprawdziwa stała się po-
wszechna dotąd opinia o beznadziejnie słabej
jakości popularnych kamer internetowych.
Okazuje się, że dziś za przystępną cenę moż-
na kupić sprzęt mający naprawdę spore moż-

liwości i co najważniejsze, dający zaskakują-
co dobrą jakość obrazu.

Można to udowodnić na podstawie oferty

firmy Creative, doskonale znanej także z ro-
dziny komputerowych kart dźwiękowych
Sound Blaster i odtwarzaczy muzycznych,
w tym D.A.P. Jukebox. Dowodem niech bę-
dą zamieszczone fotografie.

Fotografia tytułowa wykonana została

kamerą komputerową PC-CAM 750, pokaza-
ną na fotografii 1. Fotografia 2 pochodzi
z kamery WebCam Pro Ex, pokazanej na fo-
tografii 3. Firma Creative ma w swojej ofer-
cie także kilka innych kamer, jednak te dwie
wyżej wymienione są godne szczególnej
uwagi wszystkich Czytelników, zwłaszcza
mniej zamożnych, którym nadarza się dobra
okazja wejścia w świat cyfrowego filmu i cy-
frowej fotografii.

dodatek

miesięcznika

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

To warto wiedzieć

czyli

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

PC-CAM750/PC-CAM300

Kamera komputerowa PC-CAM 750, poka-
zana na fotografii 1, oferuje największe moż-
liwości. Jest to właściwie połączenie naj-
prawdziwszego aparatu cyfrowego, prostej
kamery wideo i dyktafonu. W takiej roli
urządzenie zasilane jest z czterech baterii
AAA (LR3), a dane zapisuje we wbudowanej
pamięci FLASH 16MB. W pamięci tej moż-
na zapisać do 20 fotografii o rozdzielczości
1600x1200 pikseli, do 85 fotografii o roz-
dzielczości 1024x768 i do 200 zdjęć
640x480 pikseli. Wbudowana inteligentna
lampa błyskowa posiada funkcję wymuszo-
nego błysku oraz tryb redukcji efektu „czer-
wonych oczu”. Funkcjonalność aparatu
zwiększa samowyzwalacz.

Zamiast zdjęć w pamięci można zareje-

strować 60 minut dźwięku albo 75 sekund
filmu (obraz + dźwięk) o rozdzielczości
352x288, co daje jakość porównywalną
z magnetowidem VHS. Po podłączeniu apa-
ratu do komputera za pomocą kabla USB
można łatwo przenieść obrazy i dźwięk z pa-
mięci aparatu na twardy dysk i po obróbce
wykorzystać (wydrukować, wysłać przez In-
ternet, zmontować film). W takim trybie pra-
cy urządzenie jest zasilane z komputera przez
kabel USB i może też pracować jako kamera

internetowa wysokiej ja-

kości, służąc do przetwa-
rzania i rejestrowania
transmitowanego na ży-
wo obrazu (w tym wideo-
konferencji) z rozdziel-
czością do 640 x 480 pi-
kseli przy 16,7 milionach
kolorów. Kamera PC-
CAM 750 jest prosta
w obsłudze, a wyświe-
tlacz LCD na tylnej
ściance (fotografia 4)
ułatwia pełną kontrolę
i sterowanie, choć nie
służy do wyświetlania
(podglądu) obrazu, jak
w klasycznych aparatach
cyfrowych. Nie ma po-
trzeby ustawiania ostro-
ści (ostre są przedmioty

odległe od obiektywu od 1 metra do nieskoń-
czoności). Szklany obiektyw ma stosunkowo
wąski kąt widzenia, dzięki czemu obraz nie
wykazuje zniekształceń beczkowych, cha-
rakterystycznych dla popularnych kamer in-
ternetowych.

Pełne wykorzystanie możliwości sprzętu

możliwe jest tylko dzięki oprogramowaniu
zainstalowanemu w komputerze. Wraz z ka-
merą PC-CAM 750 dostarczone są dwa CD-
ROM-y. Jeden zawiera m.in. sterowniki Win-
dows, dwa programy do obsługi kamery: PC-
CAM Center i WebCam Monitor oraz pro-
gram do obróbki zdjęć Ulead Photo Express
4.0MCE. Drugi zawiera program do obróbki
filmów Ulead Video Studio 5.0SE.

Kamera PC-CAM 750 wyposażona jest

w matrycę CCD o rozdzielczości 1024
x 768, więc obrazy o maksymalnej rozdziel-
czości 1600x1200 są interpolowane, czyli
sztucznie powiększane. Kto dobrze rozumie
zasady komputerowej obróbki zdjęć, może
zamiast 20 fotografii 1600x1200, zapisać
w pamięci FLASH do 85 zdjęć o rozdziel-
czości 1024x768, a interpolacji dokonać
później, podczas komputerowej obróbki.
Różnica jakości będzie naprawdę niewiel-
ka, za to liczba zdjęć zwiększy się po-
nadczterokrotnie.

Kamera PC-CAM 750 została wprowadzona
na rynek na jesieni 2002. Wyprodukowane
zapasy zostały szybko sprzedane i tuż po na-
pisaniu artykułu okazało się, że nie sposób
już jej kupić. W aktualnej ofercie firmy Cre-
ative pozostaje identyczna z wyglądu, nieco
prostsza i tańsza kamera PC-CAM 300, ma-
jąca przetwornik CCD o mniejszej rozdziel-
czości i mniej pamięci FLASH (8MB). Daje
ona obrazy z interpolacją o rozdzielczści 1,3
megapiksela. Firma obecnie wprowadza do
oferty kolejny identyczny z wyglądu model
PC-CAM 550 z przetwornikiem CMOS, a na
maj/czerwiec zapowiada model będący na-
stępcą PC-CAM 750.

WebCam Pro EX

Kamera internetowa WebCam Pro EX, po-
kazana na fotografii 3, podobnie jak wszyst-
kie współczesne kamery jest zasilana z kom-
putera – wykorzystuje łącze USB. Spośród
małych kamer „webowych” Creative’a tylko
WebCam Pro Ex posiada przetwornik CCD
o rozdzielczosci 640x480, dający po interpo-
lacji obrazy 1024x786 pikseli. Już model
„o jedno oczko niższy” – WebCam Pro
z przetwornikiem CMOS o identycznej roz-
dzielczości daje obraz radykalnie gorszy, co
pokazują fotografie 5 i 6. Dlatego decydując
się na kupno, warto dołożyć te parę złotych
i koniecznie zakupić nie wersję Pro, tylko
wersję Pro EX. Oprócz zdecydowanie lep-
szego przetwornika CCD za tę cenę otrzymu-
je się w komplecie także przyzwoity zestaw
nagłowny (mikrofon+słuchawka).

Kąt widzenia kamery Pro EX jest nieco

mniejszy niż w większości kamer interneto-
wych (co widać na fotografiach 5 i 6 robio-
nych z tej samej odległości), dzięki czemu

Fot. 1

Fot. 2

Fot. 3

zniekształcenia typu beczka są mniejsze.
Podobnie jak w typowych kamerach interne-
towych, ostrość należy ustawić ręcznie, a za-
kres regulacji ostrości sięga od kilku centyme-
trów do nieskończoności. Kamera WebCam
Pro Ex rejestruje filmy w maksymalnej roz-
dzielczości 640 x 480 z częstotliwością do 30
klatek na sekundę. Oferuje 24-bitową głębię
koloru, ma przyzwoitą czułość. Nieruchome
zdjęcia mogą mieć rozdzielczość do 1024
x 768 (z interpolacją), a jak pokazują foto-
grafie 2 i 5, ostrość i odwzorowanie kolorów
są zaskakująco dobre.

Takie parametry predestynują kamerę

Pro EX także do zastosowań poważniej-
szych, biznesowych.
Aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie
na rozwiązania wideokonferencyjne, do ka-
mery WebCam Pro Ex dołączono mikrofon
i oprogramowanie Microsoft® NetMee-
ting®, dzięki któremu natychmiast po insta-
lacji można korzystać z kamery w interak-
tywnym środowisku internetowym.

CCD kontra CMOS

Cała tajemnica dobrego oddania kolorów
tkwi w przetworniku obrazu. W najtańszych
kamerach stosuje się powszechnie przetwor-
niki CMOS. Tymczasem do uzyskania przy-
zwoitej jakości barw niezbędny jest prze-
twornik CCD (Charge Coupled Device).
I właśnie kamery z fotografii 1 i 3 mają taki
przetwornik. Co bardzo ważne, tylko
PC-CAM 750, PC-CAM 300 i WebCam Pro
EX wyposażone są w przetworniki CCD.
Wszystkie niższe modele małych WebCam-
ów mają tańsze przetworniki CMOS. Choć
są wyjątki, ogólnie biorąc przetworniki
CMOS dają gorsze odwzorowanie kolorów.
Należy bardzo wyraźnie podkreślić, że także
popularne kamery internetowe innych firm
zawierają przetwornik CMOS, który wpraw-
dzie jest znacznie tańszy, ale daje zdecydo-
wanie gorsze obrazy niż przeciętny prze-
twornik CCD. Fotografie 5 i 6 pokazują róż-
nicę w odwzorowaniu kolorów – warto
sprawdzić na swoich egzemplarzach EdW,
jakie są rzeczywiste kolory okładek. Choć
więc kamery z przetwornikami CMOS są
tańsze, naprawdę warto dołożyć parę złotych
i nabyć kamerę z przetwornikiem CCD.
Różnica w cenie nie jest duża, a efekt niepo-
równanie lepszy.

Filmy

PC-CAM 750 jako autono-
miczna, zasilana z baterii
kamera, pozwala zapisać
w 16MB wbudowanej pa-
mięci 75 sekund filmu
o rozdzielczości porówny-
walnej ze słabym magneto-
widem VHS. Natomiast
przy podłączeniu kablem
do komputera zarówno
PC-CAM, jak i małe
WebCAM-y mogą służyć
do nagrywania na dysk do-
wolnie długich filmów
o rozdzielczości obrazu do
640x480 pikseli, przy szyb-
kości maksymalnej 30 kla-
tek na sekundę. Takie para-
metry zagwarantowałyby
zarówno dużą rozdziel-
czość, porównywalną z
klasycznym obrazem tele-
wizyjnym, jak i idealnie
płynny ruch, a jedynym
ograniczeniem wydaje się
tylko kabel łączący z kom-
puterem. W praktyce bar-
dzo wiele zależy od szyb-
kości współpracującego
komputera, który musi
przetworzyć kolejne obra-
zy z kamery.

Przetworzenie obrazu

w komputerze to naprawdę pracochłonne
zadanie, dlatego posiadacze starszych pece-
tów niewątpliwie mogą być rozczarowani
efektem. Winy za małą płynność ruchu wca-
le nie ponosi jednak kamera, tylko kompu-
ter. Na czas rejestracji sekwencji wideo
warto pozamykać wszystkie niewykorzysty-
wane programy i sterowniki, a wcześniej
przeprowadzić defragmentację dysku twar-
dego.

Przy bezpośrednim tworzeniu krótkich

„pocztówek” wideo do przesłania przez sieć,
a jest to w sumie bardzo łatwe, warto „pomaj-
strować” w ustawieniach i eksperymentalnie
dobrać optymalne parametry (rozdzielczość,
liczbę klatek na sekundę, kompresory wideo
i audio). Rysunek 7 pokazuje odpowiednie
okno w programie kamery PC-CAM Center.

Trudno tu podać recepty na optymalne

ustawienia, bo wiele zależy od współpracują-
cego komputera. Po podłączeniu kamery,
przy pierwszym kontakcie z uzyskiwanym
obrazem może powstać wrażenie, że nagry-
wane filmiki mają słabą jakość i wykazują
znaczne opóźnienie reakcji na ruch. Trzeba
koniecznie przeprowadzić eksperymenty,
pracować przy różnej rozdzielczości obrazu
– koniecznie trzeba wypróbować rozdziel-
czość 640x480, ale zapewne standardem bę-
dzie 320x240 lub 352x288 pikseli. Warto też
zmniejszać liczbę klatek na sekundę do 15,

a nawet jeszcze mniej i sprawdzić efekt.
Należy się przekonać osobiście, czy warto
zwiększyć rozdzielczość do 640x480 ko-
sztem zmniejszenia płynności ruchu i więk-
szej objętości pliku (strumienia). Zwykle
właśnie objętość pliku (strumienia) zadecy-
duje o ostatecznych ustawieniach.

Posiadacze starszych komputerów w mia-

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Fot. 4

Rys. 7

Fot. 5 WebCam Pro EX (CCD)

Fot. 6 WebCam Pro (CMOS)

rę możliwości powinni wypróbować, jak ich
kamera współpracuje z nowocześniejszymi,
szybszymi komputerami (w szkole, w pracy,
u kolegi). Warto też przejrzeć (angielskoję-
zyczny) plik pomocy do programu obsługu-
jącego kamerę – zawiera on kilka pożytecz-
nych wskazówek. Na przykład aby rejestrując
sekwencję z kamery, uzyskać jak najlepszą
płynność ruchu, warto wyłączyć kompresję
obrazu i zapisywać na dysk „surowy” obraz.
Objętość materiału będzie wprawdzie radykal-
nie większa, ale potem ten „surowy” sygnał
wideo można z powodzeniem zmontować za
pomocą specjalistycznego oprogramowania
i skompresować przy użyciu wybranego ko-
deka. To oczywiście jest zadanie dla nieco
bardziej zaawansowanych. Rysunek 8 poka-
zuje zrzut z ekranu podczas montowania filmu
za pomocą programu Ulead Video Studio
5.0SE, dołączonego do PC-CAM 750.

Dodatkowe programy

Ze wszystkimi kamerami firmy Creative do-
starczany jest program Creative WebCam
Monitor. Program zawiera zaawansowany
mechanizm wykrywania ruchu na całym lub
w wybranej części obrazu. Może taki fakt sy-
gnalizować dźwiękiem. Umożliwia też wyko-

nywanie zdjęć osób
znajdujących się
w zasięgu kamery
i umieszczenie ich
na stronie interneto-
wej albo też wysyła-
nie e-maili z informa-
cją o wykryciu intru-
za. Fotografia 9 po-
kazuje zrzut z ekranu
podczas konfiguracji
programu WebCam
Monitor.
Do wszystkich kamer
Creativa dołączone są
płyty CD-ROM ze
sterownikami, pro-
gramami do obsługi
kamery:

PC-CAM

Center i WebCam
Monitor oraz progra-
mem do obróbki
zdjęć Ulead Photo
Express 4.0MCE.

W zależności od

modelu kamery, na
płytach zawarte są je-
szcze inne programy.
Z tańszymi kamerami
dostarczone są dodat-
kowe programy, nie-
które pełniące rolę
„wodotrysków”. Na
przykład na nie-
których płytach CD-
ROM znajduje się
„odlotowy” odtwa-

rzacz multimedialny Oozic Player. Do nie-
których dołączony jest program Media Talk,
pozwalający wysyłać e-maile dźwiękowe
i przeznaczony do prowadzenia (tanich) roz-
mów telefonicznych przez Internet z innymi
posiadaczami tego programu. Gdy obaj ucze-
stnicy rozmowy mają stałe łącza i zawsze
włączone komputery, sposób nawiązywania
połączeń internetowych jest oczywisty. Gdy
wywoływany użytkownik wykorzystuje mo-
dem i/lub ma wyłączony komputer, przewi-
dziano sprytny spo-
sób sygnalizacji.
Komputer automa-
tycznie dzwoni kilka-
krotnie krótko na
zwykły telefon osoby
wywoływanej i szyb-
ko rozłącza się, by
domownik nie zdążył
odebrać telefonu i by
nie naliczono opłat za
połączenie. Domow-
nik zorientuje się
w ten sposób, że ma
włączyć komputer
i nawiązać kontakt
przez Internet. Pro-

gram Media Talk nie był testowany w Re-
dakcji EdW. Należy podkreślić, że nie można
wprost nawiązać rozmowy „najkrótszą dro-
gą” między dwoma komputerami, bo z zasa-
dy organizacji Internetu zwyczajny użytkow-
nik nie ma swojego adresu w sieci. Ma co
najwyżej adres skrzynki e-mailowej, ale nie
jest to adres jego komputera, który zwykle
łączy się z siecią anonimowo przez serwery
TPSA lub inne. Dlatego w rozmowie musi
pośredniczyć specjalny serwer, przez co
praktyczna przydatność dla polskiego użyt-
kownika może okazać się znikoma.

Do kamer PC-CAM300 i niższych mode-

li WebCam dołączone są dwa interesujące
programy: PixMaker i PixScreen. Pierwszy
umożliwia tworzenie własnych obrazków pa-
noramicznych na podstawie serii zdjęć – se-
ria zdjęć zostaje inteligentnie przetworzona
na jeden obrazek, który pokazuje otoczenie
w zakresie 360 stopni. Drugi to darmowy od-
twarzacz takich panoram. PixMaker nie jest
nieodłącznie związany z którąś z kamer. Ten
ciekawy program może przetwarzać serię fo-
tografii pochodzących z dowolnego źródła,
a wyniki są zaskakująco dobre. Na naszej
stronie internetowej w dziale FTP można
znaleźć efekt działania PixMakera – plik
pixmaker.zip. Jest to tak zwana panoramiczna
pocztówka – plik wykonywalny .exe, który
działa samodzielnie i nie wymaga posiadania
programu PixScreen. Rysunek 10 pokazuje
zrzut z ekranu podczas działania takiej pano-
ramicznej pocztówki zrealizowanej za pomo-
cą PixMakera. Dalszych informacji można
szukać na stronie: www.pixaround.com

Światło i obróbka

Należy lojalnie ostrzec wszystkich przy-
szłych użytkowników wszelkich kamer cy-
frowych, że jakość filmu i fotografii zależy
w ogromnym stopniu od oświetlenia obiektu.
Najlepsza kamera nic nie pomoże, jeśli
oświetlenie będzie złe. Trzeba wyraźnie pod-
kreślić, iż właśnie sposób oświetlenia jest
kluczem do uzyskania pięknych fotografii,

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 10

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

które podziwiamy w czasopismach i drukach
reklamowych.
Wprawdzie czułość przetworników obrazu
jest dobra, jednak przy słabym oświetleniu
wyraźnie rośnie poziom szumów. Warto też
pamiętać, że cyfrowy aparat i kamera mają
znacznie mniejszy zakres dynamiki niż oko
ludzkie, dlatego należy unikać ostrego, kon-
trastowego oświetlenia. Liczba i moc lamp to
tylko jedna sprawa. Druga, ważniejsza, to
sposób ustawienia lamp i rodzaj wytwarzane-
go światła. Lepsze wyniki daje światło roz-
proszone, a nie punktowe.

W miarę możliwości trzeba więc stosować
możliwie wiele źródeł o łagodnym, rozpro-
szonym świetle – wtedy na obrazach nie bę-
dzie ostrych cieni.

Kolejna istotna kwestia to barwa i skład

widmowy światła, które zawsze jest miesza-
niną promieniowania o różnych barwach.
Znakomite jest światło dzienne rozproszone
przez chmury, ale nie zawsze można zeń sko-
rzystać. Bardzo dobre są żarówki halogeno-
we; zwykłe żarówki też nie są najgorsze. Tu
pojawia się problem, bo zwykłe żarówki i ha-
logeny to bardzo punktowe źródła, dające
ostre cienie. Ich światło należy rozpraszać,
np. z pomocą matowego kawałka pleksi czy
szyby albo nawet kalki rysunkowej, pergami-
nu czy papieru śniadaniowego. Dość dobrze
rozproszone światło dają klasyczne długie
świetlówki, ale tu trzeba zwracać uwagę na
skład widmowy światła - niektóre świetlów-
ki dają słabe efekty, bo ich widmo promie-
niowania nie jest pełne i zawiera tylko kilka
prążków. Jeszcze gorzej wypadają lampy rtę-
ciowe i sodowe, których światło zawiera pro-
mieniowanie niemal jednej barwy.

Aby w pełni wykorzystać możliwości ka-

mery cyfrowej, dobrze jest przeprowadzić
szereg eksperymentów i dobrać sposób
oświetlenia i liczbę lamp, by uzyskać opty-
malny rozkład cieni i świateł.

Ponadto korekcję świateł i cieni oraz ko-

rektę barw można i trzeba przeprowadzić
w komputerze, odpowiednio dobierając
ustawienia kamery. Rysunek 11 pokazuje
okno ustawień kamery programu PC-CAM
Center. Można wykorzystać automat, zazna-
czając okienko wskazywane czerwoną
strzałką lub kliknąć przycisk Restore Facto-
ry Defaults. Warto przeprowadzić ekspery-
menty z ręcznym ustawieniem. Często
„ręcznie” udaje się uzyskać nieco lepsze wy-
niki, choć trzeba przyznać, że automatyka
naprawdę dobrze radzi sobie w większości
przypadków.

Oprócz oświetlenia i korekcji ustawień,

duże znaczenie ma także obróbka zdjęć uzy-
skanych z kamery. Fotografia 12 pokazuje
przykład: lewa fotografia to bezpośredni wy-
druk pliku uzyskanego wprost z kamery in-
ternetowej WebCam Pro EX przy pracy
w trybie pełnego automatu, a fotografia pra-
wa to obrazek uzyskany przy ręcznych usta-
wieniach i poddany obróbce za pomocą pro-
gramu Photoshop.

Wraz ze wszystkimi kamerami Creative’a

dostarczony jest program Ulead Photo
Express 4.0MCE. Jest to prosty program
i można go polecić tylko początkującym.
Bardziej zaawansowani wykorzystają choć-
by słynnego Photoshopa, niekonieczne
w pełnej komercyjnej, tylko w taniej wersji
(Photoshop Elements). Temat obróbki zdjęć
poruszany był w EdW w artykułach: Skaner
- oko komputera (9/2001 str. 62) i Elektro-
niczne obrazki (12/2001 str. 62). Więcej in-
formacji o wyrobach firmy Creative można
znaleźć na stronach firmy pod adresem:
www.pl.europe.creative.com

Piotr Górecki

Rys. 11

Fot. 12

czyli

Dlaczego przetwornik 1-bitowy jest lepszy od 16-bitowego

Przebieg o stałej wartości da na wyjściu prze-
twornika ciąg na przemian zer i jedynek – zo-
bacz rysunek 13. Same jedynki informują, że
przebieg rośnie bardzo szybko, same zera –
że bardzo szybko maleje. Przykładowy prze-
bieg analogowy oraz sygnał cyfrowy uzyska-
ny zeń za pomocą przetwornika delta pokaza-
ny jest na rysunku 14. Szczegóły znów nie są
tu istotne, w każdym razie: 1-bitowy prze-
twornik DPCM nazywany jest przetworni-
kiem delta, a przestawiona metodą – modu-
lacją delta () lub modulacją PWM (pulse
width modulation). Przebiegi o różnym na-
chyleniu zostaną przetworzone na ciągi zer
i jedynek, gdzie o nachyleniu przebiegu in-
formuje stosunek liczby zer do liczby jedy-
nek. Warunkiem prawidłowego działania jest
duża częstotliwosć próbkowania – musi ona
być wielokrotnie większa od częstotliwości
przetwarzanego sygnału, jak pokazuje rysu-
nek 15. Jeśli częstotliwość próbkowania bę-
dzie za mała (albo przyrost, kwant zmian bę-
dzie za mały) przetwornik delta „nie nadąży”
za zmianami sygnału i wynik będzie błędny,
jak pokazuje rysunek 16.

Nietrudno się domyślić, że z tak przetwo-

rzonego sygnału (pochodnej funkcji) można
łatwo odtworzyć funkcję oryginalną w pro-
stym przetworniku cyfrowo-analogowym,
zawierającym integrator (układ całkujący).
Także i tu dokładność uzyskiwana przy
rekonstrukcji przebiegu zależna jest oczywi-

ście od częstotliwości próbkowania podczas
kodowania – czym wyższa częstotliwość
próbkowania, tym lepiej.

PDM, SDM

Przedstawiona w poprzednim fragmencie,
znana od wielu lat metoda PWM, choć uży-
teczna, ma istotne wady. W latach 60. ubie-
głego wieku opracowano podobny, ale ulep-
szony sposób przetwarzania analogowo-cy-
frowego nazywany PDM (pulse density mo-
dulation). Także i tu występuje przetwornik
1-bitowy, czyli najzwyklejszy komparator,
a dla uzyskania dokładności przetwarzania,
częstotliwość próbkowania też musi być
wielokrotnie większa od najwyższej czę-
stotliwości sygnału. Metoda przetwarza-
nia PDM nazywana jest też bardzo często
metodą sigma-delta (

Σ - ∆). Zarówno sa-

ma nazwa, jak i liczne opisy działania
skutecznie zniechęcają wielu od zajmo-
wania się tymi interesującymi i nad wyraz po-
żytecznymi przetwornikami. Rzeczywiście
podstawy teoretyczne i niezbędny aparat ma-
tematyczny wręcz przerażają. Okazuje się
jednak, że ogólna zasada działania jest łatwa
do zrozumienia, choć rzeczywiście szczegóły
ich budowy mogą przestraszyć mniej zaa-
wansowanych. Oto garść wyjaśnień:

Można przyjąć w uproszczeniu, że w meto-

dzie PWM na przetwornik A/C (komparator)
podawana jest różnica między wartościami
aktualnej i poprzedniej próbki sygnału wej-
ściowego (w praktyce realizacje bywają inne,
ale to nieistotny szczegół). W każdym razie
kluczową rolę gra ta różnica i stąd nazwa
przetworniki i modulacja delta (

∆ -

delta). I to jest jasne i oczywiste.
Nieco trudniej jest z metodą PDM,
zwaną sigma-delta (

Σ -∆). Można

powiedzieć, że tu też przetwornik
(komparator) określa różnicę

(

∆ - delta) między wartością aktualną sygna-

łu, a sumą (

Σ − sigma) wartości poprzednich

próbek wyjściowych. Można przyjąć w upro-
szczeniu, że na wyjściu prostego przetwornika

Σ - ∆ w danej chwili może pojawić się tylko
jedna z dwóch wartości: 0, 1, wskazująca, czy
w tej chwili sygnał wejściowy jest większy
czy mniejszy od scałkowanej sumy poprze-
dnich próbek. Na przetwornik analogowo-cy-
frowy typu sigma-delta podawany jest sygnał
analogowy, a sygnałem wyjściowym jest ciąg
impulsów, podobnie jak w przetworniku delta
(porównaj rysunek 14). Uproszczony schemat
blokowy prostego przetwornika A/C typu

Elektronika dla Wszystkich

To warto wiedzieć

ćć

Rys. 15

Rys. 16

Rys. 13

Rys. 14

Rys. 17

Rys. 18

To warto wiedzieć

Σ - ∆ pokazany jest na rysunku 17. Wygląda
co najmniej tajemniczo. Mniej dziwnie pre-
zentuje się schemat z rysunku 18 pokazują-
cy, że sumator i filtr pętli to zwyczajny inte-
grator (układ całkujący, czyli uśredniający,
będący prościutkim filtrem dolnoprzepusto-
wym) ze wzmacniaczem operacyjnym, że 1-
bitowy przetwornik A/C to najzwyczajniejszy
komparator z dodatkowym przerzutnikiem
D pełniącym rolę pamięci, a przetwornik
C/A to zwyczajny przełącznik, podający na
jedno z wejść intergratora dodatnie lub ujem-
ne napięcie odniesienia, zależnie od stanu lo-
gicznego na wyjściu przetwornika. Najogól-
niej biorąc, integrator związany jest z określe-
niem sigma, a komparator – delta.

Taki schemat może okazać się trudny do

dokładnej analizy, niemniej podstawowa za-
sada działania jest beznadziejnie prosta. Za-
cznijmy od przetwornika C/A – jego działanie
można zobrazować przykładem ciemnego po-
koju i lampy. Mając zwykłą lampę ze zwy-
kłym wyłącznikiem, można włączyć światło
(stan 1) lub wyłączyć światło (stan 0). Wy-
łącznik jest tutaj najprawdziwszym 1-bito-
wym przetwornikiem cyfrowo-analogowym.

Czy mając taki 1-bitowy przetwornik,

można uzyskać pośrednie wartości oświetle-
nia, od całkowitej ciemności do pełnej jasno-
ści lampy?

Oczywiście! Wystarczy włączać i wyłą-

czać światło z odpowiednio dużą częstotli-
wością, by oko nie dostrzegło migotania. Do-
kładnie tak samo działa przetwornik C/A,
czyli przełącznik z rysunków 17 i 18. Jeśli bę-
dzie odpowiednio szybko przełączany, pozwo-
li na wyjściu filtru uśredniającego uzyskać
dowolne napięcie w zakresie –Uref...+Uref.

Ilustruje to rysunek 19. Same jedynki na
wejściu cyfrowym A oznaczają ciągłe dołą-
czenie napięcia +Uref do filtru RC. Na wyj-
ściu B pojawi się pełne napięcie +Uref. Po-
danie na wejście A na przemian zer i jedynek
da na wyjściu B napięcie równe połowie na-
pięcia między +Uref i –Uref, czyli potencjał
masy. Ogólnie biorąc, wartość napięcia na
wyjściu B zależy od stosunku liczby zer do
liczby jedynek. W przetworniku z rysunku
18 zastosowany jest nie prościutki filtr RC,
tylko integrator ze wzmacniaczem operacyj-
nym. Oprócz roli filtru uśredniającego pełni
on dodatkowo rolę sumatora. Ściślej biorąc,
zgodnie z rysunkiem 17 jest to układ odejmu-
jący napięcie sygnału wejściowego i sygnału
z przetwornika C/A. Tym samym na wejście
komparatora podawane jest napięcie będące
uśrednioną różnicą oryginalnego sygnału
i sygnału z wewnętrznego przetwornika C/A.
Należy potraktować to (niewielkie) napięcie
jako sygnał błędu. I właśnie ten sygnał błędu,
a konkretnie jego biegunowość, zadecyduje
o tym, jaki będzie stan wyjściowy przetwor-
nika po następnym impulsie zegarowym. Ten
stan, gdy pojawi się na wyjściu, dzięki obe-
cności przetwornika C/A, skoryguje średnie
napięcie na wyjściu integratora i następny
stan na wyjściu będzie zależał od bieguno-
wości aktualnego napięcia błędu. Na wyjściu
pojawia się ciąg zer i jedynek, których stosu-
nek jest wyznaczony przez napięcie wyjścio-
we. Uproszczony przykład pokazany jest na
rysunku 20. Wyraźnie widać, że niedosko-
nałość wynika z niezbyt dużej częstotliwości
próbkowania. Dokładność przetwarzania
i późniejszego rekonstruowanego sygnału
zależy od częstotliwości próbkowania: czym
wyższa, tym lepiej. Co niezmiernie ważne,
wspomniane wcześniej szumy (rekwantyza-

cji) są w tym przypadku przesunięte w górę,
w pasmo leżące znacznie powyżej pasma
akustycznego. Przetwarzanie sigma-delta za-
pewnia też znakomitą liniowość i ma też in-
ne ważne zalety.

W każdym razie koniecznie należy zau-

ważyć, iż w przetworniku typu delta stosu-
nek liczby zer do liczby jedynek w ciągu
wyjściowym informuje o nachyleniu prze-
biegu wejściowego. W przetworniku sigma-
delta – nie o nachyleniu, tylko o amplitu-
dzie, co potwierdza rysunek 21. I to jest bar-
dzo istotne.

I oto doszliśmy do systemu SACD. Dal-

sze szczegóły na temat tego systemu zawarte
są w ostatniej, czwartej części artykułu, która
ukaże się za miesiąc.

Robert Bandyk

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 19

Rys. 20

Rys. 21

Elektronika dla Wszystkich

Droga Redakcjo!
Na łamach EdW został przedsta-
wiony pilot do sterowania kompu-
terem PC za pomocą dowolnego
pilota RC5. Został on wykonany
z wykorzystaniem mikroprocesora.
Ja natomiast chciałbym drogiej re-
dakcji przedstawić o wiele prostsze
rozwiązanie tegoż problemu. Nie-
stety nie jestem dobrym elektroni-
kiem i nie wiem, na jakiej zasadzie

to działa, ale przynajmniej działa (wiem, bo wypróbowałem). Nie wiem
kto jest autorem tego urządzenia, ponieważ schemat znalazłem w Inter-
necie. Do pracy potrzebny jest program „girder“ oraz „Igor plugin”.

Schemat ten znala-
złem na jednej z kse-
rokopii dość starych
polskich czasopism
elektronicznych (nie
jestem jednak w sta-
nie zidentyfikować
tytułu :(

Zgodnie z tym,

co jest napisane w
opisie, sonda ta zo-
stała wykonana przez zakłady w Dniepropietrowsku. Jako wskaźnik
został użyty czerwony wyświetlacz siedmiosegmentowy z kropką
o wspólnej katodzie. Wszystkie bramki zastosowane w układzie to
dwa stare, poczciwe 7400 (prawie każdy elektronik znajdzie u siebie
w szufladzie pokaźne ich ilości). Dioda D1 zabezpiecza układ przed

odwrotnym podłączeniem zasilania. Tabela wskazań jest pokazana na
rysunku. Myślę, że osoby zainteresowane układem z chęcią zmodyfi-
kują go do własnych potrzeb. Przy odrobinie chęci układ da się zbu-
dować „na pająka“ i zamknąć w obudowie od długopisu, dodając
przy okazji diodę Zenera i rezystor, aby uczynić układ bardziej uni-
wersalnym, jeżeli chodzi o zasilanie lub też przerobić go całkowicie
i zastosować zamiast układów TTL układy CMOS.

Grzegorz Rapa z Legnicy

czyli co by było, gdyby...

W tej rubryce prezentujemy schematy

nadesłane przez Czytelników. Są to

zarówno własne (genialne) rozwiąza-

nia układowe, jak i ciekawsze sche-

maty z literatury, godne Waszym zda-

niem publicznej prezentacji bądź

przypomnienia. Są to tylko schematy

ideowe, niekoniecznie sprawdzone

w praktyce, stąd podtytuł „co by było,

gdyby...”. Redakcja EdW nie gwaran-

tuje, że schematy są bezbłędne i nale-

ży je traktować przede wszystkim jako

źródło inspiracji przy tworzeniu włas-

nych układów.

Przysyłajcie do tej rubryki przede

wszystkim schematy, które powstały

jedynie na papierze, natomiast ukła-

dy, które zrealizowaliście w prakty-

ce, nadsyłajcie wraz z modelami

do Forum Czytelników i do działu

E-2000. Nadsyłając godne zaintere-

sowania schematy z literatury, poda-

wajcie źródło. Osoby, które nadeślą

najciekawsze schematy oprócz saty-

sfakcji z ujrzenia swego nazwiska

na łamach EdW, otrzymają drobne

upominki.

Pilot

Interesująca sonda logiczna

Już w latach 80. podawane były schematy wzmacniaczy impulsowych,
które dziś nazywane są wzmacniaczami klasy D. W czechosłowackim
Amaterskim Radiu z roku 1986 był schemat takiego wzmacniacza do
samochodu, zrobiony bardzo prosto z czterech układów scalonych
i czterech tranzystorów. Przy zasilaniu napięciem 12...16V moc wyj-
ściowa na 4 omach wynosi około 10W, a zniekształcenia 0,3%.

Sebastian Krawczyk z Czerwonki

Wzmacniacz klasy D

Document Outline

edw_2003_04_s10
edw_2003_04_s13
edw_2003_04_s18
edw_2003_04_s20
edw_2003_04_s24
edw_2003_04_s27
edw_2003_04_s30
edw_2003_04_s37
edw_2003_04_s51
edw_2003_04_s52
edw_2003_04_s54
edw_2003_04_s56
edw_2003_04_s58
edw_2003_04_s61
edw_2003_04_s66
edw_2003_04_s68

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EdW 04 2003
EdW 09 2003
Rozwazanie 04 2003
Rozwazania 04 2003
EdW 08 2003
Kształtowanie ustroju rolnego 11.04.2003
EdW 03 2003
MEDYTACJA 04 2003
MEDYTACJA 04 2003
EdW 02 2003
EdW 04 2002
MEDYTACJA # 04 2003
EdW 11 2003
EdW 07 2003
EdW 01 2003
EdW 12 2003
04 2003 85 87
MEDYTACJA " 04 2003

więcej podobnych podstron