Pozdrawiamy: Mirosława Gębołysia z Oświęcimia, Alojzego Rachtana
z Zawiercia, Piotra Parfeniuka z Białegostoku, Wacława Stera z
Chrzanowa, Sławomira Idaszaka z Poznania, Roberta Polankiewicza,
Ryszarda Piotrowicza z Brzeska, Marcina Ziętka, Krzysztofa Kirejczu−
ka, Dariusza Bembenka z Olkusza, Sławomira Grześkowiaka, Arka−
diusza Zielińskiego, Jacka Zielińskiego, Grzegorza Urbanka z Rybni−
ka, Krzysztofa Smolińskiego z Sieradza, Jakuba Wizłę ze Śremu, Ale−
ksandra Marka z Czarnego Potoku, Krzysztofa Jarockiego ze Stryko−
wa, Mateusze Łosia z Pabianic i Piotra Orłowskiego z Warszawy.

Uwagi do rubryki Errare humanum est dotyczące EdW 07/2002 przy−
słali tylko: Marcin Łaćko z Olsztyna i Zbigniew Gibek ze Święto−
chłowic. Ponieważ dostrzeżone błędy to tylko dwie literówki, nagro−
dy tym razem nie będą przydzielone.

Serdecznie Witam!
W jednym z ostatnich e−maili wspominałem o pewnej niespodziance.
Jest nią... U = sporo kV...

POLSKI OPIS DYREKTYW I INSTRUKCJI JĘZYKA BASCOM

BASIC 8051! (...)

Otrzymałem kilka listów od użytkowników BASCOM8051, którzy

namawiali mnie do tego. A ponieważ Mark Alberts był jak najbardziej
za – powstało też to opracowanie.

Zbigniew “ZbeeGin” Gibek

zbeegin@poczta.onet.pl

Plik (250kB) jest do ściągnięcia z naszej strony internetowej

http://www.edw.com.pl/library/pliki/bascomhlp51.zip .

Zachęcamy również do pobrania zaktualizowanego pliku (315kB)

helpa BASCOM BASIC AVR http://www.edw.com.pl/library/pli−
ki/bascomhlp.zip.

Do: Redaktora Naczelnego EdW Piotra Góreckiego
Szanowny Panie Piotrze!

Pisząc ten list, nie wiedziałem do jakiej rubryki go skierować: do

Poczty, Skrzynki Porad czy po prostu do Pana.

Jestem 18−letnim elektronikiem hobbystą i tym listem chciałbym

wyrazić swoją opinię na temat EdW. Miesięcznik ten znam od kilku
lat, z początku kupowałem go rzadko, potem regularnie, a następnie
spróbowałem próbnej prenumeraty (trzymiesięcznej). Po ukazaniu się
Oślej łączki – EdW kupowałem co miesiąc, ale niestety pod koniec ro−
ku 2001 znów przerwałem moją przygodę z EdW. Teraz numerem
8/2002 chciałbym ją odnowić.

Ogólnie rzecz biorąc EdW jest drogim pismem jak na moją kieszeń

(uczę się, nie pracuję), ale za te pieniądze dostaje się dużo więcej niż
są one warte. Najbardziej podobają mi się układy praktyczne, łatwe
do wykorzystania w domu, w warsztacie itp., a nie takie, które po

zmontowaniu przynoszą radość tylko na jeden dzień, a potem zapeł−
niają szufladę elektronicznym „złomem”.

Bardzo sobie cenię artykuły przynoszące mi dużo ciekawej wiedzy

praktycznej i teoretycznej. Chodzi mi głównie o artykuły opisujące
różne elementy i urządzenia wykorzystywane w elektronice, np. o bez−
pieczniki, akumulatory, silniki krokowe.

Proponuję opublikowanie na łamach EdW artykułów na temat

transformatorów, jak również szczególnie gorącego zagadnienia do−
tyczącego zmiany napięcia w polskiej sieci energetycznej z 220V na
230V. Bardzo cenię sobie artykuły z cyklu „Radio retro”, ponieważ
kolekcjonuję stare odbiorniki radiowe.

Najbardziej nienawidzę artykułów na temat programowania mi−

krokontrolerów itp. Przez Bascoma często EdW było bardziej ozdobą
mojego biurka niż miesięcznikiem, który należałoby przeczytać. A
„Ośla łączka” na temat programowania mikrokontrolerów będzie
ciosem w tych, którzy uczą się elektroniki od podstaw. Uważam, że
jest wiele innych tematów, które można byłoby podjąć na łamach
„Oślej łączki”, choćby: wzmacniacze mocy, antenowe, mininadajniki
radiowe czy też telewizyjne.

Piszę tak może dlatego, że nie posiadam komputera i jest on dla

mnie tylko marzeniem, po prostu nie stać mnie na jego kupno. Uwa−
żam, że EdW jest świetnym pismem, ale jeżeli 65% artykułów będzie
dotyczyło budowania, uruchamiania i programowania mikroproceso−
rów przy pomocy komputera, to miesięcznik ten powinien zmienić ty−
tuł na „Elektronika dla posiadaczy komputerów”.

Proszę mi wybaczyć to co napisałem, ale niestety elektronika to

bardzo drogie hobby, zwłaszcza w rodzinach, w których pracuje tylko
jedna osoba. Trudno jest pogodzić finanse z hobby.

Tak więc, Panie Piotrze!
Bądźcie dalej tacy świetni, jak jesteście i nie zapominajcie o zasa−

dzie, że jest to Elektronika dla WSZYSTKICH.

Z pozdrowieniami

Rafał Chodnicki, Pisz

Zapewniamy Rafała, że EdW będzie w dalszym ciągu Elektroniką

dla Wszystkich. Wielu Czytelników wręcz domaga się mikroproce−
sorów i one będą. Takie są czasy, tego się nie da zmienić. Natomiast
„analogówka” na pewno nie zniknie z naszych stron! Mamy nadzie−
ję, że proporcje między nimi będą stosownie dobrane. Rafał otrzymu−
je od nas nagrodę książkową.

Witam,
Jestem waszym czytelnikiem od 1999 roku, a prenumeratorem od ponad
roku. Chodzę do technikum elektronicznego. Wybrałem ten profil, po−
nieważ już wcześniej interesowałem się elektroniką. Niestety, w szkole
spotkał mnie zawód, przez pierwsze dwa lata elektroniki było jak na le−
karstwo, dopiero w trzeciej klasie pojawiły się lekcje o elektronice.

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

Październik 2002

Poczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li−

stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek−

tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę

rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re−

dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami

w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa−

nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się

w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania.

Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika

drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników,

którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa−

ne nagrody w postaci kitów z serii AVT−2000. Piszcie więc

do nas, bardzo cenimy Wasze listy, choć nie na wszystkie

możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól−

na rubryka, dlatego będziemy się do Was zwracać po imie−

niu, bez względu na wiek.

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

Szkoda tylko, że posiadam jedynie wiedzę teoretyczną, a nic z
niej nie umiem wykorzystać w praktyce. Na szczęście nie pi−
szecie tak jak w książkach do elektroniki (pisane jak dla pro−
fesjonalistów, przeładowane teorią, zniechęciły moich kole−
gów do elektroniki). Wasz kurs „Ośla Łączka” jest super! Na
konkretnych przykładach omawiacie działanie układów i po−
szczególnych elementów. Kurs jest przystępnie napisany, pro−
sto i zwięźle, a przy tym bez kilometrowych wzorów, które nie
przydają się początkującemu elektronikowi.

Cieszę się, że będzie kurs o mikroprocesorach od zera.

Do tej pory mikroprocesory to była dla mnie czarna magia,
nie mówiąc o ich programowaniu, a przecież jest tyle prak−
tycznych układów z ich wykorzystaniem.

Do kursu Oślej Łączki moglibyście wprowadzić wzmacnia−

cze operacyjne. Wiem, że kurs o nich już jest, ale praktyczne
rady i układy chyba nikomu nie zaszkodzą. (...)

Pozdrowienia dla redakcji EdW

Paweł Trzeciak, Żywiec

Do Pana Piotra:
Witam bardzo serdecznie.

Panie Piotrze, myślę, że jestem niewiele młodszy od Pana,

ale... ukończyłem szkołę wojskową SCHMW w Gdyni, o kierun−
ku „Naprawa i eksploatacja okrętowych urządzeń radiolokacyj−
nych”. Mikrofale to moje życie. Jestem żołnierzem zawodowym.
Mam pewien zasób wiadomości na temat elektroniki, jednak
EdW przewyższa wszystko. Powiem szczerze, uczę się od Was na
nowo. Powiem też, dlaczego. Wojsko to bardzo skostniała struk−
tura. Bez rozkazu jest bardzo ciężko cokolwiek zrobić.

Jednak nie tylko na rozkazie człowiek stoi. Mogę sobie do

woli poswawolić, jeżeli mam na to ochotę. W ostatnim okresie
zauważam dość poważne zainteresowanie wojskiem, a przede
wszystkim jego osiągnięciami. Jak wiadomo, to wszystko od
spraw militarnych się zaczyna.

Dzięki Waszemu miesięcznikowi, mogę poczytać o ciekawych

rozwiązaniach, popróbować ciekawych możliwości. Uważam, że
Wasz miesięcznik to bardzo dobre Pismo na naszym skromnym
rynku elektroniki, na które czeka bardzo wiele osób, potrafiących
zrobić porządek z PRĄDEM.

Jeżeli ów list miałby się ukazać na forum Waszego czasopi−

sma, to proszę o anonimowość.

Dzięki

Pozdrawiam

EdW 9/2002 Lista osób nagrodzonych

Jerzy Bergiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Szczecin
Mariusz Chilmon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Augustów
Rafał Chodnicki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pisz
Piotr Dereszowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chrzanów
Aleksander Doręgowski. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zgorzelec
Dariusz Drelicharz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Przemyśl
Marek Drozd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoczek
Tomasz Gajda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wrząsawa
Tomasz Glaba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bielsko−Biała
Teresa Grudkowska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iława
Tomasz Kaczmarczyk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kraków
Rafał Kostro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Przyjmy
Daniel Krukowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Płock
Dawid Kwiatkowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zebrzydowice
Bogusław Łącki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nysa
Grzegorz Marciniak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Poznań
Andrzej Masny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Otwock
Justyna Nieleszczuk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Puławy
Zbigniew Nowak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cieszyn
Konrad Nowakowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kobyłka
Edward Przybyłek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Piekary Śl.
Grzegorz Rapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Legnica
Leszek Seledec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Olsztyn
Przemysław Szpiler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zagórów
Radosław Szycko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Goleniów
Michał Stach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kamionka Mała
Marcin Wiązania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Busko Zdrój
Mateusz Wilkowski. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gdańsk
Grzegorz Witkowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ostrołęka
Mariusz Woszczyński . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dębno
Henryk Zając . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bytom
Karolina Zawadzka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobrzany

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

Październik 2002

Wykonałem samodzielnie wzmacniacz do CD−ROM−u z ukła−
dami TDA 1524A i wzmacniaczem mocy (...) Przy ustawieniu
potencjometru głośności już w połowie drogi wzmacniacz za−
czyna rzęzić. Proszę o pomoc (...) załączam karty katalogowe
układów scalonych.

Znajomość parametrów katalogowych niewiele tu pomoże. Czytelnik
nie podał, jak zbudowane są obwody zasilania i jakie są poziomy sy−
gnałów. Sygnał audio z CD−ROM−u ma znaczną wartość, jednak nie
powinno to spowodować przesterowania. Najbardziej prawdopodob−
ną przyczyną kłopotów jest zasilacz o zbyt małej mocy lub zbyt ma−
łym napięciu wyjściowym. Trzeba to sprawdzić, używając innego za−
silacza. Jeśli układ jest zasilany napięciem 12V...15V, warto spraw−
dzić, czy zasilany z akumulatora też będzie sprawiał kłopoty. Jeśli
tak, trzeba sprawdzić poziomy sygnałów, ich kształt oscyloskopem
i sprawdzić, gdzie pojawia się zniekształcenie.

Proszę o podanie schematu prostej i niezawodnej prze−
twornicy 3VDC/220VAC.

Młody Czytelnik nie podał częstotliwości przebiegu wyjściowego –
prawdopodobnie chodzi mu o przetwornicę 50−hercową. Nie podał
też mocy wyjściowej − czy ma wynosić ona 1W, 10W czy może
500W. Do czego przetwornica ma być stosowana? Dlaczego ma być
zasilana napięciem stałym 3V? Czyżby chodziło o dwie baterie?

Prośba jest co najmniej dziwna, bo trudno sobie wyobrazić, jakie

urządzenie sieciowe miałoby być zasilane napięciem 3V za pomocą
wspomnianej przetwornicy. Takich życzeń nadchodzi do redakcji wie−
le. Nadsyłają je młodzi Czytelnicy, niemający praktycznego doświad−
czenia, którzy żądają wręcz cudów. Przykładowo, jeśli przetwornica
miałaby dać na wyjściu moc równą tylko 20W (220V, 0,09A), to po
uwzględnieniu całkowitej sprawności, która na pewno nie przekroczy
75%, moc pobierana ze źródła zasilania wyniesie ponad 26W. Przy na−
pięciu tego źródła równym 3V wymagany prąd wyniósłby prawie 9A.
Tego oczywiście nie zniesie żadna bateria ani miniaturowy akumulator.
Tego typu przetwornice są powszechnie stosowane w bezprzerwo−
wych zasilaczach komputerowych (UPS). Przy mniejszych mocach
wyjściowych zwykle stosuje się tam akumulatory 12−woltowe, przy
większych – dwa takie akumulatory połączone w szereg; nigdy 3V.

Młodzi i niedoświadczeni elektronicy, którzy zainteresowani są te−

go rodzaju (niebezpiecznymi) układami, powinni najpierw zająć się
konstrukcjami prostszymi, łatwiejszymi w realizacji, bezpieczniej−
szymi, a dopiero po nabraniu doświadczenia eksperymentować
z układami, gdzie występują tak wysokie napięcia.

Chciałbym schłodzić detektor CCD do ok. −80

C. Wybra−

łem moduł Peltiera firmy Melcor (3 OT 1.3−26−F9). Wiem,
że nie osiągnę założonej temperatury, ale nieco wyższa też
będzie wystarczająca. Jako czujnik temperatury chciałbym
wykorzystać termistor NTC: R=10k

Ω

(T=25

C), B=3450K.

W EdW nr 7/97 i 8/97 są opisane moduły Peltiera, ale nie
ma układów sterujących (kontrolerów). Czy są wymagane
jakieś specjalne układy? W jaki sposób mogę najprościej
i najtaniej zbudować kontroler do tego modułu?

Specjalnych wymagań nie ma. Kontrolerem może tu być najzwyczaj−
niejszy zasilacz.

Jednak prąd KONIECZNIE MUSI BYĆ DOBRZE FILTROWA−

NYM PRĄDEM STAŁYM. Zawartość tętnień powinna być jak naj−
mniejsza (co najwyżej kilka %). Wykluczone jest w związku z tym
sterowanie impulsowe PWM.

Największym kłopotem jest odebranie dużych ilości ciepła ze stro−

ny gorącej − tu leży klucz do sukcesu. Nie chodzi tylko o możliwość
stopienia połączeń ogniw, co zdarza się przy niedostatecznym chło−
dzeniu. „Peltier” nawet w idealnym przypadku może wytworzyć co
najwyżej jakąś określoną różnicę temperatur miedzy stroną zimną
a gorącą. Czym niższa będzie temperatura strony gorącej, tym niższą
temperaturę uda się uzyskać po stronie zimnej. Może udałoby się za−
stosować chłodzenie wodne?

Czym grozi zmiana napięcia z 220V na 230V? Czy trzeba
będzie wymieniać urządzenia elektryczne i elektroniczne?

Nie ma żadnego powodu do niepokoju. Zmiana z 220V na 230V to
zmiana o mniej niż 5%. Pięcioprocentowy przyrost mieści się w tole−
rancji każdego urządzenia elektrycznego. W przypadku aparatury
elektronicznej, zarówno z klasycznymi zasilaczami transformatoro−
wymi, jak też z nowoczesnymi zasilaczami impulsowymi, zmiana na−
pięcia o 5% też nie ma znaczenia.

Obawy może budzić wzrost mocy, która, jak wiadomo, wzrasta

z kwadratem napięcia. Policzmy zmianę dla grzejnika 220V/2000W.
Z przekształconego wzoru P = U

/R obliczymy rezystancję grzejnika:

R = (220)

/2000 = 48400/2000 = 24,2

Ω

Przy napięciu 230V moc wyniesie:
P = 52900/24,2 = 2186W
czyli wzrośnie mniej, niż o 10%. Podobnie będzie z silnikami i in−

nymi urządzeniami − ich moc też wzrośnie o niecałe 10%. Na pewno
nie spowoduje to uszkodzenia, a w wielu wypadkach urządzenia po
prostu będą lepiej pracować − będą mocniejsze.

Skrzynka
Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na

pytania nadesłane do Redakcji. Są to sprawy,

które, naszym zdaniem, zainteresują szersze

grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie

jest w stanie odpowiedzieć na wszystkie nade−

słane pytania, dotyczące różnych drobnych

szczegółów.

Skrzynka porad

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

Październik 2002

Nie trzeba się też martwić, że wzrost napięcia spowoduje wzrost

opłat za energię. Nieco mocniejsze urządzenia pozwolą wykonać da−
ne zadanie trochę szybciej. Jeśli przykładowy grzejnik będzie grzał
z mocą 10% większą, nagrzeje on pomieszczenie szybciej i będzie go
można wyłączyć po czasie o 10% krótszym − ilość zużytej energii
i jej koszt pozostaną stałe. Energia to moc w czasie − nadal będziemy
płacić za rzeczywiście zużytą energię.

Interesuję się elektroakustyką bardziej od strony teorii,
a nie ofert produktów (...) Chodzi mi o obudowę z otworem,
której raczej jestem przeciwnikiem. Jak to jest? Jeśli do−
brze rozumiem, przy pewnej częstotliwości „odzywa“ się
nasza obudowa, aby efektywniej odtworzyć daną częstotli−
wość. Ale z jaką częstotliwością? No właśnie, obudowa wy−
generuje „własny dźwięk”, czyli dźwięk, którego „nie ma?
na oryginalnym zapisie fonograficznym! Sygnały o niskich
częstotliwościach przecież też mają swoją barwę, czyli nie
są po prostu czystą sinusoidą, tylko zawierają częstotliwo−
ści składowe. Obudowa z otworem przecież NIE wzmocni
takiego sygnału, tylko „zawyje swoim sygnałem”, sygna−
łem o własnej barwie (może właśnie taką sinusoidą), gdy
dźwięk oryginalny zostanie odtworzony przez głośnik znaj−
dujący się w „naszej” obudowie. I jak tu mówić o hi−fi
w stosunku do obudowy z otworem? Chodzi o wysoką ja−
kość odtwarzania, o wysoką efektywność odtwarzania, czy
w końcu o wierne odtwarzanie dźwięku? (...)

Czytelnik przyjął błędne założenie, które zaprowadziło go do fałszy−
wego wniosku. Istotnie, wymiary otworu i tunelu wyznaczają jakąś

„własną“ częstotliwość rezonansową. Nie znaczy to jednak, że tunel
i otwór wytwarzają własne dźwięki. One tylko „lubią” dźwięki o swej
częstotliwości rezonansowej. Lubią, to znaczy przepuszczają bez
strat. Tak naprawdę to ani tunel, ani otwór nie zwiększają energii
dźwięku. Jest to rezonator bierny i nie można mówić o wzroście ener−
gii. Obudowa z otworem sprytnie wykorzystuje po prostu tę część
energii, która w innych kolumnach, np. kompaktowych, jest we−
wnątrz skrzynki zamieniana na ciepło i w ten sposób bezpowrotnie
tracona. Cała sztuka polega na tym, żeby optymalnie dobrać często−
tliwość rezonansową poniżej, mówiąc najprościej, dolnej częstotli−
wości granicznej głośnika. W tym zakresie częstotliwości skutecz−
ność głośnika spada, a starannie dobrany tunel i otwór stanową drogę
dla tych niskich częstotliwości. W zakresie średnich i wyższych czę−
stotliwości wykorzystuje się tylko energię promieniowaną przez gło−
śnik w przód, natomiast w zakresie najniższych częstotliwości dodat−
kowo wykorzystuje się energię promieniowaną w tył. Nie ma tu więc
wytwarzania zupełnie obcych częstotliwości, a jedynie wykorzysta−
nie energii „marnujących się” najniższych składowych. Zadaniem dla
konstruktora kolumny jest takie dobranie częstotliwości i dobroci re−
zonansowej otworu, żeby charakterystyka kolumny, wbrew wyobra−
żeniom Czytelnika, stała się bardziej płaska także w zakresie najniż−
szych tonów. Pasmo przenoszenia obudowy z otworem zostaje roz−
szerzone w stronę niskich częstotliwości; staje się szersze, niż w ana−
logicznej obudowie zamkniętej.

Podane wyjaśnienie nie obejmuje wszystkich szczegółów i proble−

mów stojących przed konstruktorem zestawu głośnikowego. Ze
względu na dużą liczbę dodatkowych czynników konstrukcja kolumn
jest trudną sztuką.

Chyba każdy oglądał bardzo popularny swe−
go czasu film pt. „Predator”. Gracze kompu−
terowi mogli nawet wcielić się w postać Pre−
datora w grze pt. „Aliens vs Predator”. Pre−
dator miał na nadgarstku podręczny kompu−
ter, który wyświetlał znaki w raczej niezrozu−
miałym alfabecie. Opisywany Zegar Predato−
ra wyświetla bieżący czas również w niezro−
zumiałych znakach. Oczywiście niezrozu−
miałych tylko dla niewtajemniczonych, nie
dla Czytelników Elektroniki dla Wszystkich
– „starych wyjadaczy” techniki cyfrowej. Po−
szczególne cyfry reprezentowane są bowiem
za pomocą kodu 4−bitowego.

cyfra Kod binarny

DCBA

00000000

00000011

00001100

00001111

00110000

00110011

00111100

00111111

11000000

11000011

Za pomocą 4 diod LED można przed−

stawić cyfry od 0 do 9. Sześć takich rzędów i
mamy gotowy zegar wyświetlający godziny,
minuty i sekundy. Aby zapewnić odpowiedni
efekt, diody powinny być tak jak u Predatora
czerwone i odpowiednio ułożone, np. tak jak
w modelu. Będą one symulować wyświet−
lacze jakie miał komputer Predatora.

Korzystanie z takiego zegara wymaga

nabycia wprawy kojarzenia konkretnego
słowa kodu binarnego jako przypisaną mu
cyfrę. Nie jest to wcale takie trudne!
Przypomnijcie sobie, ile czasu zajęła Wam
nauka odczytywania wskazań zegarka analo−
gowego. Nie powiecie mi chyba, że odczy−
tanie godziny z kąta zawartego pomiędzy

dwoma odcinkami (wskazówkami) było od
początku proste i intuicyjne? A pomyślcie
jakie wrażenie zrobicie na znajomych odczy−
tując im godzinę z pozoru chaotycznie
migających rzędów diod.

Istnieje jeszcze jedno, bardzo ciekawe

zastosowanie dla zegara wyświetlającego
czas w sposób „zaszyfrowany”. Zegar taki
można zainstalować tam, gdzie istnieje
potrzeba niepostrzeżonego odczytu aktualnej
godziny. W miejscu, gdzie ostentacyjne
spoglądanie co chwila na zegarek jest
niegrzeczne dla współtowarzyszących osób,
np. gości, którzy się u nas nieco zasiedzieli...

Jeżeli wahacie się jeszcze, czy zbudować

Zegar Predatora, to zapoznajcie się z pro−
gramikiem Predator, który jest jego kompu−
terową wersją. Napisałem go, aby zorien−
tować się, jak będzie prezentować się zegar
jeszcze przed jego zbudowaniem. Programik
ten przekonał mnie, że warto zbudować taki
zegar w „realnym świecie”. Program ten
można ściągnąć ze strony internetowej EdW
www.edw.com.pl z działu FTP.

Muszę podkreślić, że układ elektroniczny

prezentuje się o niebo lepiej od swej kompu−
terowej wersji (co w pełni potwierdzają także
osoby testujące układ – przyp. red.).

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony został na
rysunku 1. Na liczniku U1 zbudowany jest
generator „napędzający” zegar. Zastosowanie
„zegarkowego” rezonatora (32,768kHz)
pozwala na otrzymanie częstotliwości 2 Hz na
nóżce 3 układu 4060. Ponieważ do sterowania
zegara potrzebna jest częstotliwość dwa razy
mniejsza, zostaje ona podzielona przez dwa w
przerzutniku typu T, zbudowanym na prze−
rzutniku D U2B. W ten sposób na nóżce 13
układu 4013 uzyskana została częstotliwość
1Hz, która bezpośrednio steruje pracą liczni−
ków 4518 połączonych kaskadowo.

Układ 4518 zawiera w swojej strukturze

dwa liczniki BCD. Licznik U3A odpowiada za
wyświetlanie jednostek sekund, a licznik U3B

za wyświetlania dziesiątek sekund. Ponieważ
sekund w minucie jest 60, więc po osiągnięciu
59 sekundy liczniki powinny się zresetować i
wyświetlić 00 sekund (oczywiście w kodzie
binarnym). Z licznikiem U3A nie ma proble−
mu – po wyświetleniu 9 wyświetla 0. Jednak,
aby licznik U3B zliczał tylko do 5, należy
skrócić jego cykl. Osiągnięte to zostało po−
przez zastosowanie bramki OR zbudowanej
na diodach D25, D26 i rezystorze R22. Na
wyjściach licznika U3B 5 jest reprezentowana
binarnie jako 0101. Przy zliczaniu przez licz−
nik od 0 do 5, cały czas przynajmniej jedna z
diod D25 lub D26 zwiera wejście resetujące
licznika do masy – licznik zlicza. Przy próbie
wyświetlenia 6, na wyjściu licznika pojawi się
słowo bitowe 0110. W tym momencie diody
przestaną zwierać wejście reset licznika do
masy, a rezystor R22 poda na nie logiczną je−
dynkę. Zaowocuje to natychmiastowym wpi−
saniem na wyjścia licznika 0 (wskazanie bi−
narne 0000), podaniem przez diody D25 i D26
stanu niskiego na wejście reset licznika i roz−
poczęcie zliczania od nowa.

Dokładnie w ten sam sposób pracują licz−

niki U4A i U4B odpowiadające za wyświet−
lanie minut, których w godzinie – tak jak se−
kund w minucie – jest 60.

Liczniki U5A i U5B odpowiadają za wy−

świetlanie godzin. Ponieważ zegar pracuje w
trybie 24−godzinnym, diody D29 i D30 skra−
cają cykl pracy liczników przy osiągnięciu
wskazania 24. Wówczas diody przestają
zwierać wejścia reset liczników, a na ich wyj−
ściach pojawiają się 0 (binarnie 0000), co od−
powiada wskazaniu na zegarze godziny 12 w
nocy. Proces resetu i cykl zliczania od nowa
przebiega tak samo jak dla liczników sekund
i minut, z tym że liczniki U5A i U5B zlicza−
ją od 00 do 23.

Diody świecące D1–D7, D9–D15 i

D17–D22 podłączone są do wyjść liczników
4518 katodami. Powoduje to, że czas przed−
stawiany w kodzie binarnym wyświetlany
jest w „negatywie” (0 – dioda świeci się, 1 –
dioda nie świeci się). Podyktowane jest to

Projekty AVT

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

Październik 2002

względami wizualnymi. Po prostu przy pracy
w „negatywie” świeci się więcej diod, a ca−
łość robi dużo większe wrażenie. Diody D8,
D16, D23 i D24 świecą cały czas. Gdyby
podłączone były do wyjść liczników, nigdy
nie byłyby gaszone. Liczniki te zliczają tylko
do 5 dla dziesiątek sekund (U3B) i dziesiątek
minut (U4B) lub 2 dla dziesiątek godzin
(U5B). Nie potrzebują więc pełnego 4−bito−
wego słowa do wyświetlenia wskazań.
Podłączenie ich do wyjść układów liczników
byłoby błędem. Wymagałoby to zastosowa−
nia dla każdej diody odrębnego rezystora i
niepotrzebnie obciążałoby układy prądowo.
Na schemacie diody te są tak narysowane i
tak ponumerowane, aby można było się zo−
rientować, do których liczników są przypo−
rządkowane. Płytka wyświetlacza została po−
łączona z płytką sterownika 22 przewodami.

Część zasilająca nie wymaga chyba szer−

szego opisu, może poza fragmentem z dioda−
mi D31 i D32. Aby zegar był odporny na za−
nik napięcia sieciowego, przewidziane zosta−
ło zasilanie awaryjne. Ponieważ diody „wy−
świetlacza” pobierają średnio około 150mA
(a czasami więcej), świecą tylko przy zasila−
niu zegara z sieci. Anody diod LED zwarte są
do szyny zasilającej oznaczonej 12V. Elek−
tronika zasilana jest z szyny zasilającej ozna−

czonej VCC. Przy zaniku napięcia sieciowe−
go diody zgasną, ale układy będą nadal zasi−
lane z baterii. Po powrocie napięcia siecio−
wego diody zaświecą się, wskazując aktual−
ny czas, a cały zegar będzie zasilany z sieci.
Przy zasilaniu sieciowym prąd z baterii nie
będzie pobierany. Wynika to z różnicy poten−
cjałów. Do zasilania awaryjnego w modelu
zastosowana została bateria 9V.

Montaż i uruchomienie

Układ sterownika można zmontować na płyt−
ce drukowanej przedstawionej na rysunku 2.
Układ modelowy umieszczony został w obu−
dowie o symbolu KM60. Płytka niecodzien−
nych wyświetlaczy została wymiarami dopa−
sowana do tej obudowy, tak aby zastąpiła jej
przód. Rysunek 3 pokazuje przykładowe
(jak w modelu) rozwiązanie płyty czołowej
w wyświetlaczem w postaci prostokątnych
diod LED (2x5 lub 2x6mm).

Układ nie wymaga uruchamiania, poza

jedną czynnością: aby zegar chodził w miarę
dokładnie, regulacji wymaga trymer C1. Re−
gulacji można dokonać pomagając sobie czę−
stościomierzem lub „na piechotę”, dokonując
małych korekt co kilka dni. Jeżeli diody LED
świeciłyby zbyt jasno, można zmniejszyć ich
jasność, włączając od strony plusa zasilania

Projekty AVT

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

Październik 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11−R

R2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R2211,,R

R2277,,R

R2288 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R2222−R

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R2266 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R2299 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ttrryym

meerr 5500ppFF

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF
C

C44,,C

C55,,C

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C66,,C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµ//1166V

Półprzewodniki

D11−D

D2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D cczzeerrw

woonnee,, pprroossttookkąąttnnee

D2255−D

D3300 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D3311−D

D3366 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44006600
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44001133
U

U33−U

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44551188

Inne

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3322776688kkH

Hzz

Prrzzeełłąącczznniikk 33−ppoozzyyccyyjjnnyy
P

Prrzzyycciisskk rreesseettuujjąąccyy
O

Obbuuddoow

waa K

M6600

Rys. 1 Schemat ideowy

Komplet podzespołów z płytką jest do−

stępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2650

kilka diod 1N4001 (D33−D36) szeregowo
połączonych. Jeśli diody te nie będą monto−
wane, wówczas w ich miejsce należy wluto−
wać zwory.

Po włączeniu zasilania liczniki wskażą

przypadkową wartość. Spowodowane jest to
brakiem układu zerowania. Zrezygnowałem
z niego świadomie, aby maksymalnie upro−
ścić konstrukcję. Ustawienia czasu dokonu−
jemy za pomocą przełącznika S1. Podczas
normalnej pracy jego styki są rozwarte i im−
pulsy z licznika dziesiątek sekund są poda−
wane na wejście licznika minut przez rezy−
stor R21. Tak samo impulsy z licznika dzie−
siątek minut są podawane na wejście licznika
godzin przez rezystor R28. Ustawienie prze−
łącznika S1 do pozycji „minuty” podaje prze−
bieg o częstotliwści1Hz na wejście licznika
minut. Podobnie w przeciwnej pozycji S1
można ustawić godziny. Przycisk S3 pozwa−
la wyzerować licznik sekund.

Taki sposób ustawiania jest bardzo prosty,

ma swoje drobne wady, ale dzięki temu kon−
strukcja jest bardzo prosta i tania. Ustawianie
zawsze należy zacząć od zerowania sekund,
potem ustawiać czy korygować minuty, a na−
stępnie godziny.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

Projekty AVT

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

Październik 2002

Rys. 2 i 3 Schematy montażowe

Od Redakcji. Prezentowany projekt

wzbudził w Redakcji wielkie zainteresowa−
nie. Potwierdziło się ono podczas testów −
każdy, kto miał do czynienia z tą konstruk−
cją, wyrażał pozytywne opinie o pomyśle
Autora. Dlatego ten stosunkowo prosty
układ stał się głównym, okładkowym pro−
jektem. W redakcji zaprojektowano nowe
płytki i zmieniono nieco obwody ustawia−
nia czasu. Ingerencje były niewielkie, by
zachować pierwotną prostotę. Oryginalny
model Autora oraz drugi model wykonany
w Redakcji na nowych płytkach pracują po−
prawnie. Trzeba jednak mieć świadomość,
że w układzie zastosowano uproszczony
sposób skracania cyklu i zerowania liczni−
ków. Obwody skracania cyklu do 6 (w licz−
nikach dziesiątek sekund i minut) powinny
zawsze pracować poprawnie. W rzadkich
przypadkach może nie działać poprawnie
licznik godzin. Prosta diodowo−rezystoro−
wa bramka AND (D29, D30, R24) ma tu
wyzerować oba liczniki kostki U5. Jeśli na−
pięcia progowe obu liczników tej kostki bę−
dą jednakowe, sposób ten zapewni prawi−
dłowe skrócenie cyklu do 24. Jeśli jednak
napięcia progowe wejść zerujących obu
liczników będą się różnić, licznik będzie
zliczał błędnie.

W takim przypadku należy zamienić

miejscami kostki 4518 (U3, U4, U5). Inny
egzemplarz kostki powinien pracować po−
prawnie.

W bardzo rzadkich przypadkach, gdyby

wszystkie trzy kostki 4518 okazały się „nie−
równe”, trzeba zmodyfikować układ i wyko−
rzystać bufor zbudowany nietypowo na nie−
wykorzystanym przerzutniku U1A. W tym
celu na schemacie i na płytce przewidziano
dodatkowe punkty, ułatwiające taką przerób−
kę. Gdyby trzeba było ją przeprowadzić, na−
leży na płytce przeciąć ścieżki w punktach
X i połączyć punkty K−K oraz L−L. Przerzut−
nik U1A z wejściem R dołączonym do plusa
zasilania będzie pracował jak nieodwracają−
cy bufor (wejście S, wyjście Q). Taki bufor
wprowadzi opóźnienie rzędu kilkunastu, kil−
kudziesięciu nanosekund i to powinno z po−
wodzeniem wystarczyć do prawidłowego
wyzerowania obu liczników kostki U5.
Opóźnienie to można jeszcze zwiększyć, do−
łączając kondensator (100pF...10nF) między
nóżkę 1 U1A a masę. Taka przeróbka zapew−
ne nie będzie potrzebna, bo dwa liczniki tej
samej kostki powinny mieć jednakowe na−
pięcia progowe i układ powinien pracować
poprawnie, jednak warto pamiętać o takich
szczegółach.

Uwaga! Ponie−

waż Zegar Predato−
ra wzbudził duże
zainteresowanie,
możliwe jest opra−
cowanie i zapre−
zentowanie podob−
nego projektu ze−

gara z sześcioma wyświetlaczami 16−seg−
mentowymi (patrz fotografia poniżej). Taki
zegar mógłby pełnić nie tylko funkcję binar−
nego Zegara Predatora, ale też opcjonalnie
rolę zwykłego zegara z klasycznym wska−
źnikiem, ewentualnie z dodatkowymi moż−
liwościami zapewnianymi przez wyświe−
tlacz 16−segmentowy. Zainteresowanych
projektem, a także osoby, które gotowe by−
łyby zrealizować taki zegar w oparciu o mi−
kroprocesor, prosimy o listy i zgłoszenia
w ramach MINIANKIETY.

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

Październik 2002

Projekty AVT

Iskrownik

(patrz fotografia 1, odnośnik nr 5)
Iskrownik jest sercem całego urządzenia, to
od niego zależy, jak będzie działał nasz trans−
formator. Dokładne i staranne wykonanie te−
go elementu jest najważniejsze. Jeśli chodzi
o iskrownik, to istnieje wiele możliwości je−
go wykonania. Sam w sobie iskrownik jest
po prostu przerwą powietrzną, przez którą
przeskakuje iskra. Pomiędzy elektrodami
wytwarza się plazma, mająca z reguły tempe−
raturę kilkunastu tysięcy stopni, co sprawia,
że małe elektrody szybko się nagrzewają i ni−
szczą. Najprostszym rozwiązaniem jest za−
stosowanie dwóch dosyć grubych kawałków
drutu. Z góry informujemy, że jest to najgor−
sze rozwiązanie − odradzamy. Iskrownik wy−
konany w ten sposób bardzo się nagrzewa,
a powietrze wokół niego ulega silnej joniza−
cji, co znacznie pogarsza osiągi całej kon−
strukcji (naprawdę znacznie). Głównym pro−
blemem przy projektowaniu iskrownika jest
gaszenie łuku, im szybciej łuk traci kontakt
z elektrodami, tym lepiej, jak wiadomo zjoni−
zowane powietrze dobrze przewodzi prąd, co
sprawia, że nasz kondensator będzie się stop−
niowo rozładowywał przez iskrownik − powi−

nien gwałtownie przekazywać energię do
części rezonansowej.

Optymalnym rozwiązaniem byłyby elek−

trody tytanowe lub wolframowe. Niestety
przeciętny maniak wysokonapięciowy nie
jest w stanie zdobyć takich elektrod. Pozo−
staje więc dobra wyobraźnia i ogólnodostęp−
ne elementy. W taki właśnie sposób powsta−
ły nasze iskrowniki. Ich budowa nie jest bar−
dzo skomplikowana i każdy powinien dać
sobie z nimi radę. Rysunek 8 pokazuje
iskrownik obrotowy do dużych „tesli”
o mocy powyżej 1kW.

Podstawowym elementem jest silnik elek−

tryczny (w naszym przypadku od sokowi−
rówki). Silnik taki ma około 7000obr /min
(z mniejszymi obrotami iskrownik nie pracu−
je zbyt dobrze). Można także wykorzystać
silnik od odkurzacza, efekty są porównywal−
ne. Drugim elementem składowym jest okrą−
gła tarcza (w naszym przypadku wykonana
z tekstolitu o grubości 8mm i średnicy 18cm)
W tarczy należy wywiercić ok. 8 otworów
pod śruby np. M6 w odległości 1cm od brze−
gu tarczy po całym jej obwodzie, następnie
całość należy przymocować do osi silnika.
Silnik wraz z tarczą trzeba umieścić równole−
gle do podłoża. Elektrody umieszczone na

podłożu wykonaliśmy z gotowych, kupio−
nych elektrod do zgrzewarki elektrycznej.
Taki iskrownik zapewnia najlepszą pracę
i maksymalne osiągi. Szczerze mówiąc, nie
widzieliśmy jak dotąd lepszego rozwiązania
iskrownika do „tesli” dużych mocy. Trzeba
tu jednak wszystkich ostrzec przed takim
iskrownikiem, gdyż może on się stać przy−
czyną tragedii, gdy przypadkiem podczas
pracy tarcza odpadnie lub coś się urwie (pa−
miętajcie o wyważeniu tarczy). Tak ma się
sprawa z iskrownikami do „tesli” powyżej
1000W. Gdy moc jest mniejsza, iskrownik

można zrobić według rysunku 9.

Prosty iskrownik do „tesli”

o mocy poniżej 1kW można zrobić
z czterech (optymalna liczba) rurek
miedzianych długości ok. 20cm
umieszczonych w odległości 1mm
od siebie na podłożu z bakelitu
(drewno i tekstolit odpadają). Wte−
dy powstają trzy przerwy powietrz−
ne. Iskrownik ten spisuje się bardzo
dobrze, a w razie kłopotów wystar−

czy przetrzeć elektrody papierem ściernym.

###

Ze względu na obecność skrajnie

wysokich napięć, osoby niepełnoletnie
i niedoświadczone mogą wykonać
układ wyłącznie pod opieką wykwalifi−
kowanych opiekunów.

Wykonawca buduje urządzenie na

własne ryzyko i ponosi pełną odpowie−
dzialność za efekty jego działania,
w tym zakłócenia elektromagnetyczne
oraz możliwość porażenia, zatrucia
i uszkodzenia wzroku osób trzecich.

ęę

śś

ćć

Rys. 9

Rys. 8

Zwój zabezpieczający

(patrz fotografia 1, odnośnik nr 3)
Jest to zamknięty zwój umieszczony ok. 5cm
nad ostatnim zwojem uzwojenia pierwotnego
części rezonansowej. Ma on za zadanie wyła−
pywanie wyładowań, które mogą zagrozić na−
szej „tesli” w przypadku, gdy pracuje bardzo ła−
dnie i osiągnięte łuki „dostają”do uzwojenia
pierwotnego części rezonansowej. Krótko
mówiąc, jest to piorunochron, i jak każdy raso−
wy piorunochron, podłączony jest do ziemi, tak
samo jak dolny koniec uzwojenia wtórnego.

Uziemienie

W naszym przypadku jest to metalowy pręt
wbijany w ziemię na głębokość ok. 20cm.
Podłączone są do niego zwój zabezpieczają−
cy, rdzeń transformatora zasilającego i dolny
koniec uzwojenia wtórnego części rezonanso−
wej. Nie mieliśmy jak do tej pory żadnych
problemów z takim uziemieniem. Trzeba tutaj
również nadmienić, że jeżeli nie podłączymy
uziemienia, to po pewnym czasie spali się
nam transformator zasilający. Wiemy z do−
świadczenia, spaliliśmy w ten sposób dwa.

Kable połączeniowe

Ze względu na ogromne prądy uzwojenia
pierwotnego płynące w obwodzie kondensa−
tor−iskrownik−cewka pierwotna, powinny tu
być stosowane kable grube, najlepiej głośni−
kowe o średnicy np. 5mm.

Natomiast kabel uziemienia i kable w ob−

wodzie transformator zasilający−kondensator
mogą być mniejszej średnicy.

Strojenie cewki

Załóżmy, że mamy już swoją cewkę gotową
i trzeba ją uruchomić. W tym celu do jednego
wyprowadzenia kondensatora podłączamy
„dolny” koniec cewki obwodu wtórnego (tego
ślimaka). Dolny, tzn. ten najbliżej rury, na
której nawinięta jest cewka wtórna części rezo−
nansowej. Mamy podłączony już jeden koniec
„ślimaka”, a co z drugim? Na razie zostawia−
my go w spokoju (tzn. tylko przykręcamy).
Następnie drugi koniec kondensatora prowa−
dzimy do iskrownika, a drugi kabel od iskrow−
nika odizolowujemy na długości ok. 4cm
i owijamy na środkowym zwoju „ślima−
ka”(tzn. jeżeli nasz ślimak ma 10 zwojów, to
wspomniany kabel owijamy na piątym zwoju).
Następnie włączamy zasilanie „tesli”, jeżeli na
iskrowniku widać iskry (trudno nie zauważyć
i nie usłyszeć), a z toroidu żadne iskry nie,
„wylatują”, to wyłączamy zasilanie, przesuwa−
my przewód o jeden zwój i próbujemy ponow−
nie, aż do skutku, w jedną i drugą stronę ślima−
ka. W ten sposób stroimy cewkę, tzn. zmienia−
my częstotliwość rezonansową obwodu pier−
wotnego i ustalamy ją na taką samą, jak obwo−
du wtórnego. Uzwojenie pierwotne jest dobrze
widoczne na fotografii 1, pod numerkiem 6.

W razie jakichś problemów radzimy

sprawdzić iskrownik, przesunąć o kilka cm

uzwojenie wtórne względem pierwotnego
(w pionie). Kolejną ważną rzeczą jest odpo−
wiednie umieszczenie uzwojenia wtórnego
w pierwotnym. Najlepsze wyniki uzyskuje
się, gdy początek uzwojenia wtórnego (oczy−
wiście chodzi o część rezonansową) znajduje
się tuż przy podstawie konstrukcji, na której
ułożone jest uzwojenie pierwotne. Przy oka−
zji warto nadmienić, że uzwojenie wtórne
(części rezonansowej) powinno być umie−
szczone centrycznie względem uzwojenia
pierwotnego (ślimaka).

Dobre rady

W artykule celowo nie umieszczaliśmy zbyt
dużo wzorów, gdyż z praktyki wiemy, że
cewki Tesli można bez większych proble−
mów zbudować bazując na powyższych,
uproszczonych informacjach. Wiemy z do−
świadczenia, że niektóre strony internetowe
poświęcone Tesli reprezentują sobą niski po−
ziom (mieliśmy duże kłopoty z budową
pierwszej cewki) i podają błędne wskazówki.
Przykładem głupoty jest jedna z „telewizyj−
nych” stron internetowych, gdzie podano, że
w cewce Tesli następuje rzeczywisty przyrost
energii. To oczywiście nieprawda, cewka Te−
sli, jak każde inne urządzenie, nie ma spraw−
ności większej od 100%.

W tym artykule umieściliśmy informacje

pomocne początkującym konstruktorom.
Wszystkie wskazówki jakich udzielamy zo−
stały wypróbowane przez nas w praktyce.
Podajemy także adres kilku stron, które na−
szym zdaniem są godne uwagi.
www.zigzag.pl/jmte/tesla.htm
http://republika.pl/proti2/postacie/tesla/tesla .htm
www.altaie.org/tesla.htm
www.qsl.net/ke5sx/tesla.html
www.jimbud.olemon.co.uk/
www.trimeline−america.com/science/

Praktyka

Łukasz Bajda to ten w koszulce z napisem
„faces”.

Radosław Szymczycha to... ten drugi,

rzecz jasna.

A to, co trzymamy w rękach, to świetlów−

ka, może niezbyt dobrze to widać, ale świeci
ona już z odległości 3m.

Dane naszych cewek (pokazanych na fo−

tografiach):
Mała
Transformator zasilający 5000V/25mA, kon−
densator 10nF, ciągłe wyładowania do po−
wietrza o długości 20cm, iskrownik z czte−
rech miedzianych rurek. Uzwojenie pierwot−
ne typu stożek, średnica 22cm, liczba zwo−
jów 5, drut 4mm. Uzwojenie wtórne: średni−
ca 7cm, wysokość 21cm, drut 0,45mm.

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

Październik 2002

Projekty AVT

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

Październik 2002

Projekty AVT

Średnia
Transformator zasilający 7000V/60mA, kon−
densator 35nF, ciągłe wyładowania do powie−
trza o długości 40cm, iskrownik z czterech
miedzianych rurek. Uzwojenie pierwotne ty−
pu stożek, średnica 32cm, liczba zwojów 6,
drut 4mm. Uzwojenie wtórne: średnica
10cm, wysokość 50cm, drut 0,45mm.

Duża
Transformator zasilający 10000V/200mA,
kondensator 45nF, ciągłe wyładowania do
powietrza o długości 1m, iskrownik obroto−
wy. Uzwojenie pierwotne płaskie, średnica
50cm, liczba zwojów 7 (rezonans), drut
4mm. Uzwojenie wtórne: średnica 16cm,
wysokość 90cm, drut 0,35mm (dwa nawijane
równolegle).
Duża
Transformator zasilający 7000V/300mA,
kondensator 80nF, ciągłe wyładowania do
powietrza o długości 1m, iskrownik obroto−
wy. Uzwojenie pierwotne płaskie, średnica
45cm, liczba zwojów 6 (rezonans), drut

4mm. Uzwojenie wtórne: średnica 16cm,
wysokość 100cm, drut 0,35mm (dwa nawija−
ne równolegle).

Lampa pla−

zmowa. Sche−
mat z EP z na−
szymi (moimi −
Ł.B.) zmianami.

P o d w ó j n a

lampa plazmo−
wa. Jest to jedna duża lampa plazmowa, gdzie
kluczowane są dwa tranzystory, każdy z nich
steruje osobnym uzwojeniem, a napięcia
wtórne są sumowane (30−40kV).

Prowadziliśmy też próby wyładowań

w rozrzedzonym powietrzu, lecz agregat od
lodówki nie jest najlepszą pompą próżniową
(do innej nie mamy dostępu). Jeżeli ktoś chce
próbować z agregatem, to zachęcamy − nie
osiągnęliśmy co prawda ciemni Crookesa,
lecz fioletowe wyładowania przy małym na−
pięciu się udały.

Dziękujemy naszemu fotografowi Miro−

sławowi Chciukowi za wysiłki przy wykony−
waniu tych trudnych zdjęć. Pragniemy też
pozdrowić Filipa Franika, Aleksandra Kopy−
dłowskiego oraz Mariusza Jaskota, którzy
pomogli w opracowaniu oprawy graficznej,
rysunków oraz pomogli w kontaktach z re−
dakcją EdW.

Zachęcamy wszystkich zapaleńców do

budowy transformatorów Tesli. Kontakt z na−
mi można nawiązać poprzez redakcję Elek−
troniki dla Wszystkich (listy i e−maile powin−
ny mieć dopisek Tesla).

Łukasz Bajda

Radosław Szymczycha

Podzespoły

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

Październik 2002

śś

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Generatory przebiegów
prostokątnych

Prosty i dość często stosowany generator
przebiegu prostokątnego ze wzmacniaczem
operacyjnym pokazany jest na rysunku 58.

Jest to w istocie zmodyfikowany przerzutnik
Schmitta – porównaj rysunki 53 i 54a, c, e.
Dzięki silnemu dodatniemu sprzężeniu
zwrotnemu zapewnianemu przez rezystory
R2, R3, na wyjściu może występować tylko
jeden z dwóch stanów nasycenia. W przypad−
ku generatora głębokość dodatniego sprzęże−
nia zwrotnego, a tym samym szerokość pętli
histerezy jest zwykle większa, niż w typo−
wych aplikacjach przerzutnika Schmitta.
Często rezystory R2, R3 mają równe warto−
ści, przez co szerokość pętli histerezy wyno−
si połowę całkowitego napięcia zasilania.

Przebiegi w układzie generatora pokazuje ry−
sunek 59, gdzie pominąłem wyjściowe na−
pięcie nasycenia wzmacniacza operacyjnego.
O stanie wyjścia wzmacniacza decydują na−
pięcia na obu jego wejściach. Gdy zmieniają−
ce się pomału napięcie w punkcie C przekro−
czy napięcie występujące w punkcie B, na−
stąpi gwałtowna zmiana stanu wyjścia. Dzia−
łanie układu łatwo zrozumieć zauważając
podobieństwo do układu z rysunku 54c.

Znacznie częściej stosowana jest wersja

zasilana pojedynczym napięciem według ry−
sunku 60. Wartości rezystorów R3, R2
(R2A, R2B) nie są krytyczne. Często mają
jednakowe wartości (10k

Ω

...100k

Ω

). Podob−

nie wartości R1 i C1 można zmieniać w bar−
dzo szerokim zakresie 2,2k

Ω

...1M

Ω

100pF... 1000

F. Ponieważ w wersji zasila−

nej napięciem pojedynczym napięcie na kon−
densatorze C1 nie zmienia biegunowości,
można śmiało stosować kondensatory elek−
trolityczne, zwykłe aluminiowe i tantalowe.

Częstotliwość przebiegu wyjściowego za−

leży od stosunku R3/R2, od stałej czasowej
R1C1, a także od wielkości napięcia nasyce−
nia użytego wzmacniacza. Podawane w lite−
raturze wzory są rzadko używane przez prak−
tyków. Można przyjąć w uproszczeniu, że
gdy R2=R3, wtedy okres przebiegu wynosi
około:

T = 2,2 R1C1
czyli częstotliwość wyjściowa jest zbliżona
do wartości:
f = 0,46 / R1C1
i taką uproszczoną zależność warto przyjąć
do wstępnych obliczeń wartości elementów.
Potem w praktycznym układzie potrzebną
częstotliwość uzyskuje się zmieniając war−
tość R1. Stabilność generowanej częstotliwo−
ści jest dość dobra. Zależy głównie od stabil−
ności elementów RC, w praktyce od właści−
wości kondensatorów, ale pewien niewielki
wpływ mają też zmiany napięcia nasycenia
wzmacniacza operacyjnego pod wpływem
zmian temperatury.

Maksymalna częstotliwość generatora

ograniczona jest szybkością wzmacniacza
operacyjnego. W praktyce nie stanowi to
problemu, bo opisywanych generatorów nie
stosuje się do wytwarzania przebiegów
o wysokiej częstotliwości. Jeśli taki genera−
tor miałby współpracować z układami cyfro−
wymi, należy wziąć pod uwagę stromość
zboczy generowanego przebiegu, wyznaczo−
ną przez parametr Slew Rate (SR) użytego
wzmacniacza.

W praktyce oprócz przebiegu prostokąt−

nego, bywa wykorzystywany przebieg
z punktu C. Nie jest to wprawdzie prawidło−
wy przebieg trójkątny, ale często jego para−
metry są wystarczające. Liniowość przebiegu
z punktu C jest lepsza, jeśli szerokość histe−
rezy jest mniejsza (gdy wartość R3 jest
znacznie większa od R2), ale oczywiście am−
plituda przebiegu trójkątnego jest mniejsza.
Międzyszczytowa amplituda przebiegu
w punkcie C jest taka sama, jak przebiegu
prostokątnego w punkcie B i wyznaczona
jest przez stosunek R2/R3.

W praktyce często bywają wykorzystywa−

ne zmodyfikowane generatory tego rodzaju.
Przykłady pokazane są na rysunku 61. Układ
z rysunku 61a pozwala płynnie zmieniać

Rys. 58

Rys. 59

Rys. 60

Podzespoły

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

Październik 2002

Dokończenie części 15 „Wzmacniaczy ope−
racyjnych” z EdW 6/02.

Detektor szczytu

Gdy trzeba wykryć i zapamiętać na dłuż−
szy czas najwyższą wartość napięcia, jaka
choćby na chwilę pojawiła się w układzie,
wykorzystujemy tak zwany detektor szczyto−
wy. Podstawowy schemat detektora szczytu
pokazany jest
na rysunku 34.
Jest to swego
rodzaju

pro−

stownik o zni−
komo krótkim
czasie ładowa−
nia i ekstremal−
nie długim czasie rozładowania. W dodatnich
szczytach sygnału kondensator C zostaje
szybko naładowany przez diodę D i pozosta−
je w takim stanie aż do przyjścia jeszcze sil−
niejszego sygnału dodatniego. Przy mniej−
szych sygnałach kondensator ładuje się lub
rozładowuje znikomym prądem polaryzują−
cym wejścia odwracającego. Na kondensato−
rze C mamy informację o amplitudzie naj−
większego przebiegu, jaki pojawił się na wej−
ściu. Podstawowy układ jest niezbyt prak−
tyczny, bo raz się naładuje i pozostanie tak
„na zawsze”. Czasem trzeba jednak badać
najwyższą wartość w określonym przedziale
czasu – wtedy układ detektora szczytu należy
uzupełnić o obwód zerowania (kasowania).
Przykładowe rozwiązanie pokazane jest na
rysunku 35. Dodatkowy rezystor Rd ograni−
cza prąd zwarcia wzmacniacza operacyjne−
go, gdy przewodzi tranzystor zerujący układ
(nie powinien mieć dużej wartości, by nie
wpływał znacząco na czas ładowania kon−
densatora w szczytach sygnału). Choć zasada
działania układu z rysunku 35 jest prosta,
w praktyce trzeba wziąć pod uwagę jeszcze
kilka dodatkowych czynników, których

omówienie wykracza poza ramy cyklu (spo−
sób zasilania, prądy upływu, wymagane cza−
sy). Punkt A może być też dołączony do
punktu C, a nie do B – zastanów się samo−
dzielnie, dlaczego połączenie punktów A,
B jest lepsze niż A, C.

Układ próbkujący
z pamięcią

Układ próbkująco−pamiętający jest trochę
podobny do detektora szczytu. Ma zapamię−
tać wartość sygnału, ale nie wartość najwyż−
szą, lecz wartość w określonej chwili. Układ
taki można śmiało nazwać pamięcią analo−
gową. Takie układy próbkujące są (raczej
były) wymagane na wejściach niektórych
przetworników analogowo−cyfowych.

Prosty przykład realizacji pokazany jest

na rysunku 36. Kondensator jest ładowa−
ny z wyjścia wzmacniacza (wtórnika) U1A
przez rezystancję klucza analogowego. Po
zamknięciu klucza napięcie na kondensato−
rze zmienia się bardzo powoli pod wpływem
przepływu prądów upływu i polaryzujących.
W przypadku bardzo szybkich układów tego
typu trzeba uwzględnić dodatkowe błędy,
których omówieniewykracza poza ramy cy−

klu. W typowych zastosowaniach w układzie
należy stosować kondensatory foliowe
o możliwie dużej pojemności, przy czym
krytycznym parametrem może się okazać re−
zystancja przewodzącego klucza analogowe−
go, która wyznacza czas ładowania konden−

satora, czyli minimalny czas trwania im−
pulsu próbkującego.

Układ z dwoma na przemian otwieranymi

kluczami według rysunku 37 ma dodatkowe
zalety. Podobnie jak pokrewny układ z rysun−
ku 35, pozwala między innymi znacznie
szybciej naładować kondensator C, a to dzię−
ki objęciu go pętlą sprzężenia zwrotnego.

Piotr Górecki

wypełnienie przebiegu w zakresie 1:100 ...
100:1. Układy z rysunków 61b, c wytwa−
rzają przebiegi szpilkowe. Układ z rysun−
ku 61d zasilany napięciem symetrycznym
zapewnia stałą amplitudę przebiegu wyj−
ściowego dzięki obecności R4 i diod Zene−
ra D1, D2 (uwaga, podobnego układu
z jedną dioda Zenera nie można stosować
przy zasilaniu pojedynczym napięciem).
Układ z rysunku 61d z dwoma przełączni−
kami trzypozycyjnymi może pełnić rolę
generatora serwisowego.

W literaturze można też znaleźć przy−

kłady realizacji generatorów przebiegu
prostokątnego z dwoma wzmacniaczami
operacyjnymi, ale są one wykorzystywane
niezmiernie rzadko.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w nastepnym numerze EdW.

Uwe

Rys. 34

Rys. 36

Rys. 37

Rys. 35

Rys. 61

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

Październik 2002

Podzespoły

Drgania

Fakt, że silniki krokowe zasilane są impulsa−
mi, wydaje się zaletą i dobrodziejstwem.
Niewątpliwie ułatwia to sterowanie, zwła−
szcza silników unipolarnych. Sterowanie im−
pulsami prostokątnymi nie daje jednak ideal−
nie „gładkich” ruchów wirnika. Rysunek 41
pokazuje odpowiedź wirnika po podaniu im−
pulsu sterującego. Wirnik i obciążenie mają
pewną bezwładność. W rezultacie przed osią−
gnięciem stanu ustalonego wystąpią drgania.
W niektórych przypadkach, gdy potrzebna
jest duża precyzja sterowania, tak duże drga−
nia są bardzo niekorzystne, czasem niedopu−
szczalne. Nie ma prostego sposobu pozbycia
się ich. Można próbować stosować tłumiki
mechaniczne, ale najprościej jest wykorzy−
stać w takich przypadkach silnik o mniej−
szym skoku – wtedy mniejszy jest zarówno
skok jednostkowy, jak i oscylacje.

O częstotliwości i wielkości tych oscyla−

cji decyduje głównie masa wirnika oraz wiel−
kość i rodzaj obciążenia. Jeśli silnik miałby
pracować przy stosunkowo dużych prędko−
ściach, skłonność do oscylacji całkowicie
uniemożliwi pracę przy częstotliwości im−
pulsów odpowiadającej mechanicznej czę−

stotliwości rezonansowej. Wirnik będzie
wtedy drgał, a nie obracał. Przy sterowaniu
pełnokrokowym problem ten silnie daje o so−
bie znać. Przy sterowaniu półkrokowym –
znacznie mniej. Jest to jeden z ważniejszych
powodów, dla których częściej wykorzystuje
się sterowanie półkrokowe albo...

Sterowanie mikrokrokowe

Głębsza analiza rysunków 38 i 39 wskazuje,
że różnicując natężenie prądu w uzwoje−
niach silnika, można byłoby uzyskać pośre−
dnie położenia wirnika między biegunami.
Skrupulatni Czytelnicy na pewno już też za−
uważyli, że sterujące sekwencje półkrokowe
przypominają trochę przebieg sinusoidalny.
Obrazuje to rysunek 42. Jeden znak plus al−
bo minus oznacza, że włączone jest jedno
uzwojenie, dwa znaki, że w danej chwili pra−
cują dwa uzwojenia – porównaj

rysunki 38 i 39. Wy−
padkowy „przebieg”
jest znacznie „łago−
dniejszy”, niż „kan−
ciasty”

przebieg

prostokątny

przy

sterowaniu pełno−
krokowym. Wyja−
śnia to po części,
dlaczego

wirnik

przy sterowaniu półkrokowym
ma mniejszą tendencję do drgań
rezonansowych.

Nietrudno się domyślić, że je−

śli udałoby się zwiększyć gład−
kość przebiegu sterującego, po−
zwoliłoby to sterować silnik je−
szcze precyzyjniej i z mniejszymi
oscylacjami. Nasuwa się tu, dziw−

ny na pierwszy rzut oka wniosek, że najlepiej
byłoby sterować silnik krokowy odpowiednio
przesuniętymi przebiegami sinusoidalnymi.

I tak jest naprawdę.
Dla uzyskania gładkiego ruchu przebiegi

sterujące dwa uzwojenia silnika bipolarnego
powinny być przebiegami sinusoidalnymi,
przesuniętymi w fazie o 90 stopni, co daje
przebieg sinusoidalny i kosinusoidalny.

Oczywiście poważnie skomplikowałoby

to sterownik, ponieważ, po pierwsze, do
zmiany wartości prądu potrzebny byłby jakiś
bardziej złożony układ niż cztery klucze tran−
zystorowe. Po drugie, ponieważ silniki kro−
kowe zwykle podczas pracy mają zatrzymy−
wać się w ściśle określonym położeniu, nale−
ży zachować możliwość „zamrożenia” chwi−
lowych wartości prądu.

Ciąg dalszy na stronie 24.

część 4 − sterowanie

Rys. 41

Rys. 42

Rys. 43

Podzespoły

Ciąg dalszy ze strony 21.

Przy obecnym stanie techniki problemy te

można z powodzeniem rozwiązać. W praktyce
uzyskuje się to przez wykorzystanie nie „czy−
stej sinusoidy”, tylko przebiegu schodkowego.
Rysunek 43 pokazuje przykładowy przebieg
prądu w uzwojeniu silnika bipolarnego przy
zastosowaniu przetwornika 3−bitowego. Ozna−
cza to, że wirnik można sterować tak, by wy−
konywał maleńkie kroki, nieosiągalne przy ste−
rowaniu pełno− czy nawet półkrokowym.

Taki sposób ze skokową zmianą wartości

prądu nazywamy sterowaniem mikrokro−
kowym.

Sterowanie mikrokrokowe pozwala, po

pierwsze, ustawić wirnik precyzyjnie pomię−
dzy pozycjami dostępnymi przy sterowaniu

pół− czy pełnokrokowym. Po drugie, zapew−
nia płynny ruch wirnika także przy najmniej−
szych częstotliwościach. Są to niebagatelne
zalety, ale wymagają skomplikowanego ste−
rownika, który pozwala wytworzyć prawi−
dłowe przebiegi pseudosinusoidalne o ściśle
określonej, regulowanej częstotliwości, od−
powiednio przesunięte w fazie. Można do te−
go zastosować mikroprocesor i szereg dodat−
kowych elementów. Wykorzystywane są też
specjalizowane układy scalone.

W dążeniu do zwiększania precyzji pozy−

cjonowania i płynności ruchu nie można
osiągnąć ideału. Nawet przy sterowaniu naj−
czystszym sygnałem sinusoidalnym, pojawią
się błędy, choć są to błędy stosunkowo małe
(błąd ustawienia wału wynoszący tylko 0,05
stopnia można uznać za mały). Występuje tu

kilka źródeł błędów związanych z silnikiem i
w praktyce nie uda się uzyskać idealnej do−
kładności i precyzji. Tym samym nie ma po−
trzeby nadmiernie zwiększać liczby schod−
ków i dodatkowo komplikować tym sterow−
nik. Rozdzielczość przetwornika nie musi
być duża, w praktyce wystarczają przetwor−
niki 3...5−bitowe, dające odpowiednio 8...32
różnych poziomów prądu.

Kwestia uzyskania maksymalnej precyzji

pozycjonowania wirnika i niejednorodności
ruchu obrotowego silników krokowych to
bardzo obszerne zagadnienie, przeznaczone
dla specjalistów. Nie ma powodów, by w ty−
powych zastosowaniach stosować sterowa−
nie mikrokrokowe, zwłaszcza jeśli pojedyn−
czy krok to 0,9 czy 1,8 stopnia.

Leszek Potocki

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

Październik 2002

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

Październik 2002

Podstawy

Decybel (dB) to jedna dziesiąta bela (od na−
zwiska Aleksandra Grahama Bella − wynalaz−
cy telefonu). Starsi Czytelnicy pamiętają, że
przed laty obowiązującą jednostką był neper
(1Np = 8,687dB, zaś 1dB = 0,1151Np). Obe−
cnie decybel jest jednostką używaną do po−
równywania dwóch poziomów natężenia
i jest na ogół stosowany do sygnałów dźwię−
kowych lub elektrycznych. Jak wiemy z fizy−
ki, głośność dźwięku jest parametrem subiek−
tywnym i zależy od wrażliwości ucha słucha−
cza. Z powodu logarytmicznych właściwości
słuchu ludzkiego używanie tego typu jednost−
ki okazało się bardziej praktyczne, niż posłu−
giwanie się bezwzględnymi wartościami.

Dwa poziomy natężenia P oraz Po różnią

się o n decybeli, jeżeli n = 10log10P/Po. Jeśli
mierzy się poziom natężenia dźwięku P, to Po
jest poziomem odniesienia, za który zwykle
przyjmuje się natężenie dźwięku o tej samej
częstości na granicy słyszalności.

Dziesięciokrotny wzrost natężenia dźwię−

ku odpowiada kolejnym dziesięciu decybe−
lom. Zero decybeli to próg słyszalności. War−
to wiedzieć, że człowiek rozmawia z natęże−
niem dźwięku około 60dB, słucha muzyki o
natężeniu 90 decybeli, a odgłos startującego
samolotu odrzutowego to w tej skali około
160−170dB (już za granicą bólu, która wyno−
si ok. 130dB).

Jednostka dB nie jest do końca dobrze

rozumiana i stosowana przez początkują−
cych elektroników. Z tego też względu
w poniższym artykule zebrano najważniej−
sze informacje praktyczne na temat zastoso−
wania decybela przy określaniu parametrów
układów elektronicznych (głównie nadaw−
czo−odbiorczych).

W radiokomunikacyjnych układach ana−

logowych dla określenia poziomu wzmocnie−
nia, tłumienia, zysku, szumu czy innych
wielkości charakterystycznych urządzenia,
podaje się logarytmiczny stosunek sygnału
wejściowego do wyjściowego (napięcia bądź
mocy) zgodnie ze wzorami:
n = 20 lg (U2/U1) [dB]
n = 10 lg (P2/P1) [dB]
gdzie lg − logarytm dziesiętny o podstawie 10

W przypadku, kiedy U2 jest mniejsze od

U1 (podobnie P2 mniejsze od P1), wynik bę−
dzie ujemny (tłumienie sygnału).

Warto także zapamiętać, że:

− dwukrotne zwiększenie (obniżenie) napię−
cia powoduje podwyższenie (obniżenie) na−
pięcia o 6dB,
− dziesięciokrotne zwiększenie (obniżenie)
napięcia powoduje podwyższenie (obniże−
nie) napięcia o 20dB (100−krotne o 40dB,
a 1000−krotne o 60dB),

− dwukrotne zwiększenie (obniżenie) mocy
powoduje podwyższenie (obniżenie) pozio−
mu mocy o 3dB,
− dziesięciokrotne zwiększenie (obniżenie)
mocy powoduje podwyższenie (obniżenie)
poziomu mocy o 10dB.

Dla ułatwienia skomplikowanych przeli−

czeń (zależności pomiędzy napięciem, mocą
i wskazaniami S−metra odbiornika) można
użyć praktycznego nomogramu przedstawio−
nego na rysunku 1. Podane wartości słuszne
są dla znormalizowanej impedancji 50

Ω

Odczytanie odpowiadających sobie

wartości jest możliwe przy przyłożeniu li−
nijki dokładnie prostopadle do skal. Dla
ułatwienia skala dBm została narysowana
dwukrotnie: na górze oraz na dole nomo−
gramu.

Poniżej zostaną podane najważniejsze

wiadomości na temat podstawowych wielko−
ści występujących w układach elektronicz−
nych (radiowych).

Napięcie

Miara logarytmiczna w elektronice jest sto−
sowana dla określania między innymi pozio−
mów sygnałów odbiorczych, a także sygna−
łów nadawczych.

Poziomy sygnałów na wejściu odbiorni−

ka definiuje się stosunkiem napięciowym,
przy czym jako wielkość odniesienia przyj−
muje się 1

V. Ponieważ impedancje: wej−

ściowa i wyjściowa nadajnika oraz odbior−
nika mają z reguły znormalizowaną wartość
50

Ω

, więc sygnał odbierany w zakresie KF

z siłą S9 odpowiada poziomowi 34dB lub

V. W zakresie UKF sile sygnału S9 od−

powiada poziom 5

W przypadku pola elektromagnetycznego

wielkością odniesienia jest 1

V/m.

Moc

Również w mierze logarytmicznej podaje się
moc wyjściową wzmacniaczy (nadajników).
Jako wielkość odniesienia przyjęto 1W,
względnie 1mW (0dBW = 1W, 0dBm =
1mW).

Dla przykładu, moc wyjściowa nadajnika

100W = 20dBW, względnie 50dBm.

Dla przeliczenia mocy z napięcia trzeba

znać wewnętrzną impedancję. Zakładając
znormalizowaną wartość impedancji 50

Ω,

otrzymujemy następujące wielkości, warte
do zapamiętania:
0dB

V/50

Ω

= −107dBm

V/50

Ω

= 2*10−14W = 2*10−11mW =

= 2*10−9

Odstępy zakłóceń

Odstępy zakłóceń są różnicami poziomów
pomiędzy sygnałem użytecznym a sygnałami
zakłócającymi sygnał użyteczny.

Dla przykładu, jeżeli S − meter odbiornika

wskazuje sygnał użyteczny S=9, zaś sygnały
zakłóceń S=6, znaczy to, że odstęp zakłóceń
wynosi 3S, czyli 18dB (1S=6dB).

Ponieważ na KF S9 = 50

V = 34dB (przy

impedancji 50

Ω

), to odstęp poziomu za−

kłóceń wynosi 34dB−18dB = 16dB = 6,25

Również w dB podaje się poziomy za−

kłóceń urządzeń nadawczych. Odstęp za−
kłóceń = Ps/Pz.
Ps − moc sygnału częstotliwości podstawowej,

Rys. 1

Decybele w praktyce radioamatora

Pz − moc sygnału częstotliwości zakłócającej.

Jeżeli np. moc wyjściowa nadajnika wy−

nosi 100W, zaś odstęp zakłóceń wynosi
40dB, moc częstotliwości zakłócającej wy−
nosi 10mW (100W : 10000 = 0,01W).

Czułość odbiornika też bywa definiowana

przy określonym stosunku sygnału do szumu.

Szumy odbiorników

W mierze logarytmicznej podaje się również
szumy własne odbiorników. Moc szumów
jest definiowana zależnością:

Ps = F k To delta f [W]

F − liczba szumowa odbiornika
k − stała Bolzmanna (1.380658 10 do −23 JK do −1)
To − temperatura źródła szumów
f − szerokość pasma przenoszenia odbiornika

W temperaturze pokojowej (290 st K) 1 k

To =4*10 do –21 W/Hz czyli − 174 dBm/Hz

Miarę szumową odnosi się do F = 1 (mia−

ra szumowa rezystora omowego).

Zysk anteny

W przypadku podawania zysku anteny należy
sprecyzować antenę odniesienia. Jeśli anteną
odniesienia jest dipol półfalowy, należy po−
sługiwać się indeksem dBd, a jeśli antena jest
o charakterystyce izotropowej (kulistej) −dBi.
Jest to bardzo ważne, ponieważ na tym tle po−
wstaje wiele nieporozumień, szczególnie kie−
dy zapomina się (lub celowo zataja) podanie
źródła odniesienia. Bez tej dodatkowej infor−
macji takie dane są bezwartościowe, bowiem
zysk anteny odniesiony do anteny o charakte−
rystyce kulistej jest o 2,15dB mniejszy od zy−
sku anteny dipolowej (1dBd = 2,15dBi).

Przykład obliczeniowy

Zebrane powyżej podstawowe wyjaśnienia i za−
leżności w zasadzie powinny wystarczyć do
swobodnego przeliczania wzmocnienia, tłumie−
nia, zysku czy poziomu sygnału w układach
nadawczo−odbiorczych.

Oto prosty przykład (rysunek 2). Po

nadajniku KF o mocy wyjściowej 100W
podłączono wzmacniacz liniowy o wzmoc−
nieniu 7dB, kabel z tłumieniem 4dB oraz an−
tenę z zyskiem 6dBi. Obliczyć moc wypro−
mieniowaną.

Bilans mocy wygląda następująco:

Wzmacniacz: 7dB (wzmocnienie 5 razy)
Kabel: −4dB (wzmocnienie 0,4 raza)
Antena: 9dBi (wzmocnienie 8 razy)
Razem: 7 − 4 + 9 = 12dB (5*0,4*8=16 razy)
Moc wypromieniowana: 50dBm (100W)
+ 12dB = 62dBm
lub inaczej 100*16=1600W=1,6kW

Przy podobnych obliczeniach logaryt−

miczne wielkości mocy oraz tłumienia moż−
na sumować bez żadnych ograniczeń (nawet
dla wyznaczenia tłumienia propagacji pomię−
dzy nadajnikiem a odbiornikiem), natomiast
nie można sumować poziomów napięć.

Pomiary praktyczne

W celu zmierzenia poziomów napięcia sy−
gnału w.cz. można posługiwać się oscylosko−
pem lub − z gorszym rezultatem − sondą w.cz.
W praktyce najlepiej będzie użyć szerokopa−
smowego decybelomierza w.cz. o dużym za−
kresie pomiarowym. Niestety takie fabryczne
mierniki poziomu w.cz. wyskalowane w de−
cybelach są naprawdę drogie, a te własnej
konstrukcji są przeważnie niedostatecznie
czułe i bardzo uzależnione od temperatury.

Dzięki dostępnym w kraju scalonym ukła−

dom wzmacniaczy logarytmujących AD8307
firmy Analog Devices istnieje możliwość
skonstruowania dokładnego, a przy tym pro−
stego decybelomierza w.cz.

Schemat przykładowego decybelomierza

z zastosowaniem układu AD8307 pokazano
na rysunku 3.

Wielkość mierzona jest podawana do nóż−

ki 8 US1 poprzez gniazdo BNC i kondensa−
tor separujący C1. Drugie wejście tego ukła−
du jest połączone z masą poprzez kondensa−
tor C4. Wartości tych kondensatorów zostały
dobrane tak, by zapewnić dolną częstotli−
wość graniczną poniżej 100kHz.

Rezystory R1 i R2 zapewniają typową im−

pedancję miernika w.cz. o wartość 50

Ω

. Uży−

cie dwóch równolegle połączonych rezysto−
rów minimalizuje pasożytniczą indukcyj−
ność. Zaleca się stosowanie rezystorów do
montażu powierzchniowego.

Sygnałem wyjściowym układu scalone−

go jest zasadniczo prąd, powodujący spa−
dek napięcia na wewnętrznym rezystorze
12,5k (wyprowadzenie wyjściowe 4). Po−
tencjometrem P1, dołączonym do wyjścia

układu, ustala się czułość urządzenia na
25mV/dB.

Kondensator C5 służy do zapewnienia

stabilnego pomiaru, a jego wartość została
dobrana kompromisowo (większa pojemność
daje bardziej stabilny, ale i bardziej spowol−
niony odczyt; mniejsza wartość daje szybsze
przemiatanie).

Potencjometr P2 umożliwia równoległe

przesunięcie charakterystyki poprzez wpro−
wadzenie tłumienia do 14dB lub wzmocnie−
nia do 26dB.

Zadaniem R4 jest odsprzężenie wyjścia

US1 od pozostałej części układu, a jednocze−
śnie poprawienie współczynnika odpowiedzi
dla małych sygnałów.

Ze względu na wysoką impedancję wyjścio−

wą układu potrzebny jest wzmacniacz buforu−
jący US2, dzięki któremu można dołączać do
układu obciążenia o niskiej impedancji, np.
miernik magnetoelektryczny z ruchomą cewką.

Po doprowadzeniu do wejścia układu sy−

gnału w.cz. decybelomierz dostarcza napięcia
stałego wprost proporcjonalnego do logarytmu
sygnału wejściowego. Odczyt jest kalibrowany
w dB odniesionych do 1

V. Czułość układu

wynosi 10mV/dB, tak więc sygnał wejściowy
100dBu odpowiada napięciu wyjściowemu 1V.

Układ miernika można zmontować na

uniwersalnej płytce drukowanej lub sposo−
bem przestrzennym, pamiętając o krótkich
doprowadzeniach wejściowych. Zmontowa−
ny układ powinien być włożony w uziemio−
ną, metalową obudowę wyposażoną w gnia−
zda: wejściowe, wyjściowe i zasilania.
W przypadku trudności z zapewnieniem na−
pięcia stabilizowanego 5V można dołączyć
dodatkowy zasilacz 7805 i doprowadzić na−
pięcie z zakresu 8...16V.

Układ miernika powinien być kalibrowa−

ny z generatorem sygnałowym w.cz. W tym
celu należy do wejścia doprowadzić sygnał
o częstotliwości 10MHz i poziomie 60dBu
(1mV wartości skutecznej). Posługując się
multimetrem cyfrowym, należy zmierzyć na−
pięcie na wyjściu US1, zwiększając lub
zmniejszając sygnał generatora dokładnie
o 10dB i obracając potencjometr P1, by spo−
wodować zmianę odczytu multimetra o 100mV.

Rys. 2

Rys. 3

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

Październik 2002

Podstawy

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

Październik 2002

Podstawy

Obracając potencjometr P2 należy dopro−

wadzić wskazania miernika do wartości
600mV. Kalibrację można powtórzyć dla kil−
ku innych częstotliwości, dla zapewnienia
większej wszechstronności działania.

W przypadku braku generatora sygnało−

wego można regulować potencjometr P1, aż
rezystancja pomiędzy jego suwakiem i zie−
mią, zmierzona multimetrem cyfrowym, wy−
niesie 1383

Ω

, a następnie − regulując poten−

cjometrem P2, do uzyskania na jego suwaku
(wyprowadzenie 5) napięcia 1,627V.

Poprawnie skalibrowany przyrząd za−

pewnia przyzwoitą pracę w zakresie często−
tliwości: 100kHz...110MHz z błędem <1dB
(100kHz...200MHz z błędem >2dB; zakres
decybelowy miernika obejmuje 32...117dBu
z błędem przy 10MHz <1dB).

Więcej informacji o układzie AD8307 jest

zamieszczone na stronie internetowej

www.analog.com lub w miesięczniku Świat
Radio 8/1999.

Ze względu na trudności z zakupem ww.

układu scalonego (cena pojedynczych sztuk
wynosi kilkanaście USD) kit miernika nie
jest dostępny w sklepie AVT. Przy więk−
szym zainteresowaniu istnieje możliwość
sprowadzenia układów i ich zakupu w sieci
handlowej AVT.

Andrzej Janeczek

Płytka

Projektowanie płytki zaczynamy, gdy mamy
gotowy, sprawdzony schemat ideowy. Nieza−
leżnie, czy elementy „wrzucimy” automa−
tycznie, czy ręcznie, przed umieszczeniem
elementów zawsze musisz określić rozmiary
płytki. Możesz wprawdzie zrobić to ręcznie,
ale warto wykorzystać do tego kreatora
(Printed Circuit Board Wizard), uruchamia−
nego po poleceniu F – N (File, New) w za−
kładce Wizards. Z listy wybierz Custom Ma−
de Board i ustaw potrzebne parametry płytki.
Przykład pokazany jest na rysunku 7.

Z tego kreatora korzystaliśmy już na pierw−
szym spotkaniu. Możesz go śmiało wykorzy−
stywać. Ale możesz też zrobić inaczej, ręcz−
nie, tak jak we wcześniejszych programach:
zaznacz rozmiar płytki w warstwie KeepOut−
Layer. Ręczne lub półautomatyczne umie−
szczenie obrysu płytki w warstwie KeepOut−
Layer to czynność absolutnie konieczna,
by Protel dowiedział się, gdzie mają być
umieszczone elementy. Obowiązkowo za−
znacz więc w tej właśnie warstwie obrys na−
wet wtedy, gdy nie będziesz używać automa−
tów (Autoplacer, Autorouter). Teoretycznie
rzecz biorąc, warstwa KeepOutLayer służy
tylko do określenia obszaru „elektrycznego”,
gdzie umieszczane będą elementy i ścieżki.

W Protelu w zasadzie wymiary płytki powin−
ny być określone w jednej z czterech warstw
„mechanicznych” (Mechanical Layers) –
patrz rysunek 7. W praktyce często obrys
w warstwie KeepOutLayer nadal określa jed−
nocześnie wymiary mechaniczne − to silne
przyzwyczajenie z dawnych czasów i daw−
nych programów.

Wbrew pozorom, jest to godny uwagi pro−

blem praktyczny. Ten szczegół należy ko−
niecznie uzgodnić z wytwórcą płytki – czy
wystarczy obrys płytki w warstwie KeepOut−
Layer, czy chce obrys w MechanicalLayer.
Nie próbuj jednak wyłączyć w kreatorze war−
stwy Dimension Layer przez wybranie None.
U mnie próba wyłączenia tej warstwy kończy
się zawieszeniem komputera. Bezpieczniej
jest wtedy ustalić wymiary mechaniczne ta−
kie same, jak obrys KeepOutLayer, przez
wpisanie liczby zero w okienku Keep Out Di−
stance From Board Edge, jak pokazuje rysu−
nek 8, co program przyjmie po komunikacie
ostrzegawczym. Nigdy nie uważaj, że wy−
starczy zaznaczenie obrysu płytki w war−
stwie TopOverlay – taki ewidentny błąd po−
pełniają często początkujący. Obrys w war−
stwie KeepOutLayer musi wystąpić na każ−
dej projektowanej płytce. Zwykle jest to
ścieżka o szerokości 10mil. Szerokość linii

nie ma znaczenia, obrys nie musi być prosto−
kątem, a dodatkowe obszary wewnątrz nie
zostaną „zaludnione”.

W piątym oknie kreatora trzeba wybrać

Trough−hole Components (elementy przewle−
kane) zamiast Surface−mount components
(elementy SMD) i koniecznie zmienić dopu−
szczalną liczbę ścieżek między sąsiednimi
punktami z 2 na 1 (One Track) – patrz rysu−
nek 9. Wtedy nie trzeba będzie nic zmieniać
w oknie szóstym – możesz tam jedynie zmie−
nić Minimum Clearence (minimalny odstęp)
z 13 na 12 milsów, ewentualnie Minimum Via
Width (minimalna średnica przelotki) z 63 na
70 milsów.

Płytkę możesz zapisać jako wzorzec „dla

przyszłych pokoleń”, zaznaczając w następ−
nym oknie kratkę: Save the board as template?

Zamiast korzystać z kreatora, można po

poleceniu F – N (File, New) wybrać z palety
Documents płytkę drukowaną – PCB Docu−
ment. Pojawi się pusty obszar roboczy. Na do−
le kliknij zakładkę KeepOutLayer i w tej war−
stwie narysuj obrys płytki ścieżką (P – T).

Zwróć uwagę, że domyślnie obszar robo−

czy ma punkt zerowy (Absolute Origin)
w swym lewym dolnym rogu. Projektowaną
płytkę możesz umieścić w dowolnym punk−
cie ogromnego (100cali x 100cali) obszaru
roboczego. Nie umieszczaj rogu płytki

Kurs Protela

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

Październik 2002

Spotkanie 7

Mam nadzieję, że po naszych wcześniejszych

rozważaniach przemyślałeś sprawę elementów
bibliotecznych, wykorzystywanych do projekto−
wania płytek jednostronnych. Zanim wykona−
my wspólnie ćwiczenia praktyczne, koniecznie
musimy zająć się pewnymi kwestiami natury

ogólnej. Po pierwsze, najpierw musimy staran−
nie skonfigurować program, by pracował we−
dług naszych indywidualnych życzeń, a nie we−
dług swoich ustawień domyślnych. Po drugie,
moim zadaniem jest przekonać Cię, że projek−
towanie płytek za pomocą Protela, na pozór

bardzo skomplikowane i dziwne, w rzeczywisto−
ści jest lekkie, łatwe i przyjemne, ale pod warun−
kiem pełnego zrozumienia kluczowych zasad.

Na tym spotkaniu zajmiemy się pierwszymi

krokami przy projektowaniu płytki i zaczniemy
konfigurować Protela pod swoje potrzeby.

Rys. 7

Rys. 9

Rys. 8

w punkcie zerowym 0, 0 (Absolute Origin),
tylko pozostaw margines z lewej strony
i z dołu płytki – przyda się podczas ręcznego
ustawiania elementów. Choć nie jest to ko−
nieczne, dobrym zwyczajem jest umieszcze−
nie dolnego lewego rogu płytki w punkcie
o współrzędnych 1000mil, 1000mil (lub le−
piej 2000, 2000), czyli w odległości jednego
lub dwóch cali od krawędzi obszaru robocze−
go. Płytka z rysunku 10 spełnia to zalecenie.

Choć to mniej ważny szczegół, możesz

przenieść punkt zerowy do dowolnego miej−
sca obszaru roboczego, jak to zrobiłem, przy−
gotowując rysunek 13. Umożliwia to polece−
nie E – O – S (Edit, Origin, Set) i kliknięcie
kursorem w wybranym punkcie. Ten kliknię−
ty punkt stanie się względnym punktem od−
niesienia (Relative Origin), zostanie zazna−
czony, jak na rysunku 10 i współrzędne będą
odtąd obliczane względem tego nowego
punktu odniesienia. Możesz go zmienić ko−
lejnym poleceniem E – O – S lub powrócić
do pierwotnego punktu zerowego polece−
niem E – O – R.

Jednostki miary

A teraz kolejny istotny problem: w jakich
jednostkach podawać wymiary i odległości?
Do tej pory nieprzypadkowo często wspomi−
nałem Ci o milsach (1/1000 cala). Większość
elementów elektronicznych ma wyprowadze−
nia w rastrze calowym – na przykład klasycz−
ne układy scalone w obudowach DIL mają
wyprowadzenia w rastrze 100 milsów (0,1
cala). 100 milsów to dokładnie 2,54mm, ale
raczej nie zaokrąglaj tego do 2,5mm –
w przypadku dłuższych układów scalonych,
np. 40−nóżkowych, dałoby to niedopuszczal−
nie duży błąd (kiedyś mieliśmy kłopoty z do−
pasowaniem układów scalonych byłego
ZSRR, które miały wyprowadzenia w rastrze
2,5mm). Przyzwyczaj się do miary calowej.
Przy projektowaniu płytek jest to naprawdę
wygodna miara, lepsza od milimetrów. Prze−
liczając milimetry na milsy pomnóż wymiar
w milimetrach przez 39,37. Przy przeliczaniu
milsów na milimetry podziel wymiar w mil−
sach przez 39,37. Za pomocą kalkulatora
Windows nie sprawi to żadnego problemu. Po
takich obliczeniach bez chwili zastanowienia
zaokrąglaj wynik do 25 milsów albo 0,5mm.

Protel pozwala też błyskawicznie zmienić

jednostki „robocze”, pokazywane na dole,
w pasku stanu (milsy – milimetry) – można
to zrobić poleceniem V – U (View, Units) al−
bo szybciej, naciskając klawisz Q. Na począ−
tek, rysując obrys płytki, możesz przełączyć
się na milimetry, a potem przy umieszczaniu
elementów i prowadzeniu ścieżek używaj
miary calowej. Pasek stanu można włą−
czyć/wyłączyć poleceniem V – S (View, Sta−
tus Bar). Bieżące jednostki można wprawdzie
zmienić błyskawicznie
w podany właśnie spo−
sób, ale ważniejsze od
tych jednostek jest
ustawienie rastru (siat−
ki) i skoku kursora.

Raster, skok
kursora

Wbrew pozorom, nie
jest dobrze, jeśli skok
kursora oraz skok przy
umieszczaniu elementów i ścieżek będzie
bardzo mały. Dałoby to co prawda płynność
i dowolność ustawienia składników, jednak
przysporzyłoby innych istotnych kłopotów.
Jeśli chcesz, wypróbuj rastry o różnej gę−
stości. Ja na podstawie swojego doświad−
czenia gorąco radzę Ci zawsze wykorzy−
stywać raster „kwadratowy” o jednako−
wym skoku w osiach X i Y, równym 25
milsów. I tu początkujący miewają kłopoty,
ponieważ parametry związane z rastrem
i skokiem trzeba w Protelu ustawić niejako
trzykrotnie:
− pomocniczą siatkę widoczną na ekranie,
− skok przesuwu elementów,
− skok przy trasowaniu ścieżek i pokrewnych
elementów.

Wszystko ustawisz po wydaniu polecenia

D – O (Design, Option) na dwóch zakład−
kach: Layers i Option. Rozmiary pomocni−
czej siatki ustawisz w zakładce Layers (Visi−
ble Grid 1, Visible Grid 2) – patrz rysunek
11, gdzie w tle powinieneś zobaczyć taką
siatkę.

Uwaga! Nie ustawiasz tu skoku kursora,

tylko rozmiar siatki widocznej na ekranie –
na razie nie ma to nic wspólnego z wymuszo−
nym skokiem kursora.

Skok kursora ustawisz w zakładce

Options – patrz rysunek 12. W okienkach
SnapX, SnapY (główny skok) koniecznie
wpisz 25mil. W okienkach ComponentX,
ComponentY możesz wpisać jednakowe war−
tości: albo 25, albo 50mil. Skok 50−milsowy
przy rozmieszczaniu elementów też jest bar−
dzo dobry. Proponowany domyślny skok 10
czy 20 milsów jest w przypadku klasycznych
elementów przewlekanych za mały – ma sens
tylko przy elementach SMD

Ważną sprawą jest tak zwany Electrical

Grid – zapewnia znakomitą pomoc przy pro−
wadzeniu ścieżek. Ten Electrical Grid okre−
śla zakres przyciągania obiektów elektrycz−
nych podczas edycji. W praktyce chodzi
o ścieżki i punkty lutownicze. Zdarzają się
elementy, których wyprowadzenia nie są roz−
mieszczone w węzłach siatki 25−milsowej.
Przy ręcznym prowadzeniu ścieżki kursor
skacze po węzłach 25−milsowej siatki i nie
trafiłby dokładnie w środek punktu lutowni−
czego. Jeśli włączysz Electrical Grid i wpi−
szesz w okienko Range sensowną wartość
(np. 8...20mil), końce ścieżek zawsze trafią
w środki punktów, także tych umieszczonych
poza węzłami siatki. Możesz włączać/wyłą−
czać Electrical Grid w panelu pokazanym na
rysunku 12. Szybszym sposobem jest jedno−
czesne naciśnięcie klawiszy SHIFT+E. Pod−
czas trasowania ścieżek możesz też chwilo−
wo wyłączyć Electrical Grid, naciskając kla−
wisz CTRL na czas operacji.

W okienku Visible Kind proponuję wybrać

linie (Lines), bo kropki (Dots) są moim zda−
niem mało widoczne − tym razem chodzi
o siatkę widoczną na ekranie, której parametry
ustaliliśmy na zakładce Layers (rysunek 11).

Chyba nie muszę Cię przekonywać, że

warto ustawić moduł jednej siatki zgodny ze
skokiem kursora, czyli 25mil. Ja ustawiłem
drugą widoczną na ekranie siatkę o rastrze
100mil, żeby podczas pracy łatwiej oceniać
odległości. Jeśli chcesz, możesz pozmieniać
kolory linii: (T – P, zakładka Colors).

Konfiguracja środowiska

Protel PCB to środowisko oparte na war−
stwach. To chyba nie budzi Twych wątpliwo−
ści. Warstwami są nawet linie czy punkty siat−
ki, obecne na ekranie podczas projektowania.

Kurs Protela

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

Październik 2002

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

Według własnego uznania możesz włączać
i wyłączać widoczność poszczególnych warstw
na zakładce Layers po poleceniu D – O
(Design, Options) według rysunku 11. Za−
znaczone okienka pokazane na rysunku 11
określają

widzialność

poszczególnych

warstw. Włącz tylko niezbędne warstwy,
przede wszystkim Bottom Layer i Top Layer.
Warstwę Top Layer włącz nawet wtedy, gdy
będziesz projektował wyłącznie płytki jedno−
stronne – będzie potrzebna dla zwór. Zwykle
nie ma potrzeby wyświetlania żadnych
warstw mechanicznych, znaczników wiertar−
skich (Drill ...), izolacyjnych masek lutowni−
czych (solder mask) ani warstwy kleju SMD
(paste mask). Ponieważ na typowej płytce si−
todrukowy opis wykonany jest farbą tylko od
strony elementów, włączymy jedną warstwę
opisu, mianowicie Top Overlay. Zwróć uwa−
gę na okienko DRC Errors – tu moglibyśmy
wyłączyć wizualną sygnalizację kolizji (błę−
dów) podczas projektowania. Choć jaskrawo
podświetlone fragmenty irytują początkują−
cych, którzy nie wiedzą, dlaczego program
sygnalizuje zastraszającą liczbę kolizji i błę−
dów, ale Ty w żadnym wypadku nie wyłączaj
tej sygnalizacji. Włącz też warstwę tymcza−
sowych połączeń (Connections); nie zaszko−
dzi też włączenie wyświetlania wielkości
otworów (Pad Holes, Via Holes).

Włączone kluczowe warstwy pojawią się

jako zakładki na dole okna, jak widać to na
rysunku 11. Klikając na te zakładki, możemy
przełączać aktywną warstwę (pracując nad
płytką, pracujemy niejako w jednej warstwie,
umieszczając tam ścieżki, napisy, itp.).

Preferencje

Zainteresuj się teraz bogatym oknem poja−
wiającym się po wydaniu polecenia T – P
(Tools, Preferences). Szczegółowy opis zna−
czenia wszystkich okienek byłby zbyt ob−
szerny, a większość z nich ma niewielkie
znaczenie praktyczne. Dlatego proponuję,
żebyś sprawdził, czy u Ciebie pierwsza za−
kładka Options wygląda jak na rysunku 13.
Zaznacz Editing options, Other oraz Compo−
nent drag jak na rysunku. W grupie Autopan
options ja wybieram styl (Style) Re−Center,
bo inne style na dość szybkim komputerze
mnie denerwują z uwagi na dużą „bezwład−
ność” przesuwania. Ty możesz pozostawić
domyślny styl Adaptive, ewentualnie zmie−
niając wartości określające automatyczne
przesuwanie aktywnego obszaru roboczego
podczas edycji (Speed). Wypróbuj opcje pa−
noramowania (Autopan options) także z naci−
śniętym klawiszem Shift i dostosuj styl
i szybkość do własnych upodobań. Grupa
Polygon repour niech Cię nie interesuje – nie
będziesz na razie z tego korzystał (chodzi
o przeprowadzanie ścieżek przez specyficzne
wypełnienia, zwane Polygons). Grupa Inte−
ractive Routing określa bardzo, bardzo waż−
ne właściwości podczas ręcznego trasowania

ścieżek. Zagadnienie to omówimy bardzo
szczegółowo na jednym z następnych spo−
tkań. Standardowo na początek wybiera się
opcję Avoid Obstacle, i wtedy Protel nie po−
zwoli Ci poprowadzić ścieżek w sposób koli−
zyjny – przekonasz się później, że to wbrew
pozorom nie jest wada, tylko duża zaleta. Nie
uważaj, że opcja Ignore Obstacle jest najlep−
sza i nie przyzwyczaj się do niej – to utrudni−
łoby Ci pracę w przyszłości.

Pod zakładką Display określasz parame−

try wyświetlania. U mnie wygląda to jak na
rysunku 14 (zmieniłem Origin Marker oraz
String z 11 na 7. Warto wiedzieć, że zazna−
czenie opcji Transparent Layers pozwala
uczynić ścieżki półprzezroczystymi i zoba−
czyć nałożone na siebie składniki – efekt po−
kazany jest na rysunku 15.

Kolory warstw możesz zmienić po−

leceniem T – P (Tools, Preferences)
w zakładce Colors, ale to są sprawy
oczywiste i dla większości użytkowni−
ków mało istotne. W

zakładce

Show/Hide zaznacz pełne wyświetla−

nie wszystkich warstw – Final. Możesz też
wypróbować Draft, ale wyświetlanie kontu−
rów potrzebne i korzystne bywa niezwykle
rzadko.

Zakładki Defaults i Signal Integrity mo−

żesz z całym spokojem zignorować – to tro−
chę wyższa szkoła jazdy.

Po opisanym ustawieniu Palet wywoły−

wanych poleceniami D – O oraz T – P wstęp−
nie skonfigurowałeś środowisko. Na razie
naprawdę nie musisz rozumieć wszystkich
drobiazgów. To, co omówiliśmy, całkowicie
wystarczy, a do niektórych co ważniejszych
szczegółów jeszcze wrócimy.

Zadania domowe

Na tym spotkaniu omówiliśmy bardzo ważną
w praktyce sprawę określania rozmiarów płyt−
ki. Otrzymałeś też elementarne informacje
o konfiguracji programu. Potrafisz już ustawić
główne właściwości obszaru roboczego.

Zanim weźmiemy się za dalsze etapy two−

rzenia płytki, starannie przeanalizuj omówio−
ne dziś zagadnienia. Koniecznie poćwicz też
tworzenie płytek o różnych kształtach i wy−
miarach. Czy na przykład potrafisz za pomocą
kreatora zaprojektować płytkę syreny alarmo−
wej, do umieszczenia w obudowie przetworni−
ka PCA−100? Taka płytka musi mieć średnicę
50,5...51mm, czyli dokładnie 2000 milsów.

Poćwicz przygotowanie płytek za pomocą

kreatora PCB Wizard. Sprawdź, że jeśli
chcesz zapamiętać wzorzec (w przedostatnim
oknie kreatora), Protel zapisze go jako płyt−
kę, plik .pcb w projekcie ...\Design Explorer
99 SE\System\Templates.Ddb. Oprócz wzor−
cowych płytek przechowywane są tam też
makra napisane w dialekcie języka BASIC
oraz wzorce arkuszy do schematów.

Dobrze byłoby, gdybyś wziął kilka obu−

dów plastikowych i zaprojektował do nich
porządne płytki bazowe. Obrys płytki za−
znacz w warstwie KeepOutLayer. Jeśli wy−
korzystasz kreatora, niech obrys w warstwie
Mechanical Layer będzie taki sam, jak
w warstwie KeepOutLayer. Zwróć też uwagę
na kolejny konkurs.

Poćwicz też tworzenie płytek o nieregular−

nym kształcie. Czy za pomocą kreatora potra−
fisz osiągnąć kształt płytki, jak na rysunku 16?
Podpowiem, że trzeba w kreatorze wykorzystać

Kurs Protela

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

Październik 2002

Rys. 13

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 16

opcję Custom, jak pokazuje rysunek 17,
a w następnym oknie wpisać dwie liczby: jed−
ną dodatnią, drugą ujemną; jedna ma być zbli−
żona do wysokości płytki (Height), ale nie mo−
że być jej równa. Prawdziwa zagadka, prawda?
Wypróbuj możliwości, jakie daje opcja Custom
w kreatorze, niezależne od tego, jak często bę−
dziesz wykorzystywał kreatora. Zastanów się,
jakie kształty płytek da się osiągnąć za pomocą

kreatora (PCB Wizard),
a jakie trzeba rysować „na
piechotę” z wykorzysta−
niem łuków (Arc) i linii.

Jeśli nie odpowiadają

domyślne

kolory

warstw, dobierz kolory we−
dług własnych upodobań.

Piotr Górecki

Kurs Protela

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

Październik 2002

Rys. 17

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

Październik 2002

Temat zadania 80. ściśle wiąże się z przedsta−
wionym dalej rozwiązaniem zadania 76. Kil−
ka spośród nadesłanych rozwiązań zmobili−
zowało mnie, by wreszcie przedstawić zada−
nie, które planuję postawić od dawna. Temat
mam zapisany w swoim magazynku tematów
do Szkoły już prawie dwa lata. Mianowicie w
brytyjskim czasopiśmie Electronic World w
numerze 9/2000 (str. 734) przedstawiono po−
mysł wykorzystania licznika rowerowego w
roli... miernika prądu (amperów) i miernika
pojemności akumulatorów – licznika ampe−
rogodzin. Pomiar prądu polega na pomiarze
spadku napięcia na rezystancji, wzmocnieniu

tego napięcia, przetworzenia go na częstotli−
wość w przetworniku U/f (VCO), zliczenie i
zobrazowanie właśnie na typowym liczniku
rowerowym.

Oto temat zadania:

Zaproponować nietypowy sposób

wykorzystania licznika rowerowego.

Jestem przekonany, że nadeślecie intere−

sujące pomysły. Przedstawiona propozycja
(miernik prądu, miernik pojemności akumu−
latora oraz licznik władowanych amperogo−
dzin) jest jedną ze znakomitych możliwości.
Pomyślcie o takim układzie.

Przedstawcie też inne możliwości. Prze−

cież licznik rowerowy to komputerek z wy−

świetlaczem, pełniący szereg pożytecznych
funkcji. Licznik rowerowy kosztuje niewiele
i na pewno można go wykorzystać nie tylko
w roli wyświetlacza. Może warto wykorzy−
stać wbudowany weń stoper? Typowy licznik
rowerowy na pewno ma funkcję pomiaru
prędkości. Można to wykorzystać do pomia−
ru częstotliwości, a przy zastosowaniu odpo−
wiedniego czujnika i przetwornika do pomia−
ru wielu innych wielkości. Licznik rowerowy
na pewno ma odometr – licznik kilometrów.
Tę funkcję zliczania impulsów można trakto−
wać jako układ całkujący impulsy w czasie.
Przyda się na przykład w roli miernika po−
jemności (rozładowywanego) akumulatora
oraz licznika władowanych amperogodzin
podczas ładowania tegoż akumulatora.

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.

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

fotografii zwiększa szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane

jest podanie swego wieku.

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

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

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

łł

Zadanie nr 80

Uwaga uczestnicy i sympatycy Szkoły Konstrukto−

rów! Oto ważny komunikat:

Każdy uczestnik Szkoły proszony jest o

przysłanie do Redakcji swojej fotografii i
kilku zdań o sobie.

Szkoła Konstruktorów istnieje już prawie siedem lat.

W grudniowym lub styczniowym numerze ukaże się
specjalny dodatek, Galeria Szkoły Konstruktorów,
w którym Redakcja chciałaby zaprezentować publicznie
uczestników Szkoły. Później Galeria mogłaby zostać
umieszczona na stałe na stronie internetowej EdW.

Niech będzie to jeszcze jedna forma wyróżnienia

i nagrody za trud rozwiązywania zadań. Dlatego
zwracamy się do uczestników, czyli osób, których na−
zwisko przynajmniej raz pojawiło się w rozwiązaniu
Szkoły w ciągu całego jej istnienia. Najbardziej zależy
nam na przedstawieniu czołówki uczestników, zarów−

no z obecnej tabeli, jak i poprzedniej tabeli, która ule−
gła skróceniu w grudniu 2000 w związku z rozdziałem
nagród w ramach Promocji Młodych Talentów. Chce−
my przedstawić portrety: zarówno fotografie, jak i kilka
zdań o uczestniku (w tym zainteresowania pozaelek−
troniczne).

Jeśli ktoś z czołówki uczestników, z sobie znanych

względów, nie chciałby zaprezentować swej fotografii,
proszony jest o przysłanie choć kilku zdań o sobie.

Ze względu na przepisy prawne musimy od Was

otrzymać zgłoszenie własnoręcznie podpisane roz−
poczynające się od słów:

Proszę o umieszczenie mojej fotografii oraz poniż−

szych danych w Galerii Szkoły Konstruktorów EdW:

W związku z tym wszystkie zgłoszenia muszą

być nadesłane zwykłą pocztą. Celem akcji jest nie
tylko zaprezentowanie uczestników, ale też umożli−
wienie wzajemnych kontaktów. Do tej pory wszystkie
„nitki” Szkoły zbiegają się w Redakcji EdW. Chcemy

ułatwić wzajemne bezpośrednie kontakty. Dlatego
osoby, które gotowe są nawiązać kontakt z innymi,
proszone są o udostępnienie swoich „namiarów” (ad−
res pocztowy, e−mailowy, telefon, nr Gadu−Gadu, wła−
sna strona internetowa).

Do Galerii zapraszamy nie tylko uczestników, ale

też sympatyków Szkoły, którzy z różnych względów nie
brali jeszcze w niej udziału. W przypadku sympatyków
nie przewidujemy publikacji fotografii, tylko kilka zdań o
danej osobie i informacje o możliwości kontaktu.

Termin nadsyłania zgłoszeń upływa 15 listopada

2002. W związku z akcją zmodyfikowaliśmy comie−
sięczną miniankietę, żebyście mogli wykorzystać goto−
wy formularz. Zgłoszenie można też przysłać w liście, a
nawet na kartce pocztowej (dobrej jakości fotografię
można wtedy przysłać e−mailem).

Bardzo prosimy wszystkich uczestników i

sympatyków Szkoły o poparcie akcji i nadsyłanie
swoich zgłoszeń.

Galeria Szkoły Konstruktorów

Szkoła Konstruktorów

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

Październik 2002

Liczniki rowerowe mają też funkcję zapa−

miętywania wartości średniej i maksymalnej.

Bardzo proszę, pomyślcie nad możliwo−

ściami wykorzystania takiego niedrogiego i
powszechnie dostępnego urządzenia.

Mam nadzieję, że nadeślecie jakieś modele.

Przed zakupem licznika w sklepie upewnijcie
się, że spełni on Wasze oczekiwania. Chodzi

głównie o akceptowany zakres „obwodu koła”
– licznik rowerowy to przecież tylko inteligent−
ny licznik impulsów pochodzących z czujnika
kontaktronowego, więc aby miał prawidłowe
wskazania, zawsze trzeba doń wpisać obwód
koła rowerowego. Niektóre wersje akceptują tu
liczby z wąskiego zakresu, co może ograniczyć
przydatność do nietypowych zastosowań.

Czekam zarówno na interesujące propo−

zycje teoretyczne, jak i na przetestowane mo−
dele. Tym razem szansę na publikację ma
nieograniczona liczba najlepszych prac. Cze−
kam też na propozycje kolejnych zadań. Po−
mysłodawcy wykorzystanych zadań otrzy−
mują nagrody rzeczowe.

Temat zadania 76 brzmiał: Zaprojektować
urządzenie mierzące drogę przebytą na pie−
chotę. Otrzymałem wiele propozycji teore−
tycznych i kilka modeli. Wszystkie propozy−
cje dotyczyły zliczania kroków. Znów mile za−
skoczyliście mnie swoimi propozycjami i
nadesłanymi modelami. Naprawdę żałuję, że
ze względu na szczupłość funduszu nagród nie
mogę odpowiednio nagrodzić autorów wszy−
stkich najciekawszych propozycji. Wszystkim
wymienionym z nazwiska uczestnikom ser−
decznie gratuluję i przydzielam punkty.

Rozwiązania teoretyczne

Rozwiązania teoretyczne można podzielić na
kilka grup. Najpierw zajmijmy się różnorod−
nymi indywidualnymi propozycjami. Tomasz
Jadasch z Kęt wpadł na pomysł, żeby w roli
czujnika wykorzystać... mikrofon, umieszczo−
ny w nogawce lub gdzieś w bucie. (...) Przy
każdym uderzeniu butem w podłogę mikrofon
odbierze stuk, wzmacniacz wzmocni i licznik
będzie odliczać. W układzie chce wykorzystać
liczniki 40110 i wyświetlacze LED włączane
tylko na czas odczytu wskazań. Schemat moż−
na znaleźć na naszej stronie in−
ternetowej jako Jadasch.gif.

Większość uczestników pla−

nowała wykorzystanie jakiejś
odmiany czujnika stykowego,
zwłaszcza magnesu i kontaktro−
nu. 14−letni Maciej Misiura z
Kołobrzegu słusznie stwierdził,
że największym problemem bę−
dzie wykonanie i umieszczenie
czujnika. Rozważał, czy w grę
wchodzi czujnik stykowy wyko−
nany z „pazłotka”. Zapropono−
wał też czujnik stykowy reagu−
jący na nacisk, umieszczony w
podeszwie buta. Kilka innych
osób też chce umieścić w bucie
przycisk, np. tzw. microswitch.
Pomysł jest interesujący, ale re−
alizacja trudna i raczej nie do
wykonania w warunkach ama−
torskich. Czujnik w obcasie
musiałby być mały i nie powi−
nien ani osłabić konstrukcji bu−
ta, ani przeszkadzać w jego nor−
malnym użytkowaniu. Musiał−

by też być bardzo trwały, co może być naj−
większym problemem.

Jakub Siwiec z Tarnowa słusznie skoncen−

trował się na czujniku. Przeprowadził interesu−
jącą analizę. Doszedł do wniosku, że czujniki
umieszczone w bucie byłyby zanadto kłopotli−
we. Doszedł do słusznego wniosku, że czujnik
nie musi być umieszczony w bucie czy na no−
dze. Zaproponował umieszczenie magnesu na
ręku, np. na pasku od zegarka, a kontaktronu i
licznika w kieszeni spodni. Pomysł jest co naj−
mniej godny rozważenia, bo rzeczywiście pod−
czas marszu ręce poruszają się przy tułowiu jak
wahadło i trzeba tylko umieścić czujnik na od−
powiedniej wysokości. Zbigniew Meus z Dą−
browy Szlacheckiej chce wykorzystać czujnik
ultradźwiękowy, który umieścimy na jednej
nodze (najlepiej „na rzepy”).

Jakub Świegot ze Środy Wlkp. chce wy−

korzystać cztery liczniki 4017, pozwalające
zliczyć do 9999 kroków. Z kolei Krzysztof
Żmuda z Chrzanowa rezygnując z czujnika
podczerwieni chce zastosować czujnik styko−
wy, dwa liczniki 4040 i 24 diody LED (Zmu−
da.gif). Dwa 12−bitowe liczniki dwójkowe z
kostek 4040 w bardzo prosty sposób pozwo−
lą zliczyć 16777215 kroków, co daje tysiące
kilometrów. Układy 4017 i 4040 pozwalają

dodatkowo uprościć licznik, ponieważ ich
wejścia wyposażone są w obwody zapewnia−
jące histerezę i przy współpracy ze stykiem
wystarczy prosty obwód RC tłumiący drga−
nia powstające podczas przełączania.

Andrzej Szymczak ze Środy Wlkp. chce

wykorzystać magnes, kontaktron, licznik
ICM7224, a dodatkowo licznik 4017 (Szym−
czak.gif), co daje zakres zliczania 100000
kroków.

Dwaj Koledzy, Radosław Szycko z Gole−

niowa i Grzegorz Marciniak z Poznania,
wykorzystali kalkulator do zliczania kroków.
W obu przypadkach styk dołączony jest
równolegle do klawisza =. Obaj przeprowa−
dzili próby. Radek z czujnikiem magnes−kon−
taktron przeszedł 2581 kroków. Grzegorz
wykorzystał czujnik rtęciowy i od razu mie−
rzył drogę w metrach lub kilometrach, wpro−
wadzając najpierw do kalkulatora długość
kroku, potem wciskając +, a następnie doda−
jąc kroki stykiem dołączonym do klawisza =.

O pokrewnym pomyśle wykorzystania

licznika rowerowego wspomnieli także wy−
mienieni wcześniej Koledzy Zbigniew Meus
i Jakub Świegot.

Rozwiązanie zadania nr 76

Rys. 1

Bogusław Łącki z Nysy przysłał ksero−

kopię artykułu „Elektroniczny krokomierz”,
z radzieckiego miesięcznika Radio z roku
1983. Czasopismo Radio słusznie miało opi−
nię czasopisma bardzo solidnego. Świadczy
o tym też przemyślana do drobnych szcze−
gółów konstrukcja krokomierza. Rysunek 1
pokazuje schemat i szkic budowy czujnika.
Jest to czujnik kontaktronowy, wykonany na
bazie fabrycznego przycisku KPM−9−3, gdzie
na okrągłym, plastikowym trzpieniu zawiera−
jącym wewnątrz kontaktron, umieszczono
kilka sklejonych magnesów mających kształt
pierścieni. Według opisu te sklejone magne−
sy poruszają się podczas biegu czy marszu w
dół i w górę pod wpływem siły bezwładno−
ści. Ponieważ idea jest bardzo interesująca,
na rysunku 2 poka−
zane są szczegóły.
Czujnik musi być
umieszczony w po−
zycji pionowej. U
podstawy trzpienia
umieszczony

jest

magnes pierścienio−
wy (1), przyklejony
do obudowy. Zespół
sklejonych takich sa−
mych magnesów (2)
może się swobodnie
poruszać w dół i w
górę, bo średnica
trzpienia jest ok. 0,5mm mniejsza od średni−
cy otworu magnesów. Pola magnesu dolnego
(1) i ruchomego (2) oddziałują ze sobą i dzię−
ki odpowiedniej biegunowości, górny ma−
gnes w stanie spoczynku unosi
się nad dolnym, jak na sprężynie.
Podatny jest też na drgania i pod
ich wpływem będzie się poruszać
w górę i w dół. Prawidłowe dzia−
łanie wymaga, żeby w spoczyn−
ku magnes znajdował się tuż pod
kontaktronem, a właściwie na
wysokości kontaktronu, w pozy−
cji, gdy styki są jeszcze rozwarte,
ale nawet mały ruch magnesu w
górę je zewrze. Jak wynika z ta−
kiego opisu, znaczenie ma tu też
bezwładność magnesu (2). Nie
jest to podane w oryginalnym ar−
tykule, ale być może fakt skleje−
nia kilku magnesów to efekt
praktycznych eksperymentów,
mających na celu dobranie odpo−
wiedniej bezwładności, a tym sa−
mych „częstotliwości rezonanso−
wej” drgań magnesu (2).

Jeśli ktoś chciałby wykonać

podobny układ, może wykorzy−
stać kostki CMOS 40110 i wy−
świetlacze LED. Warto zauwa−
żyć, że dzięki dodatkowemu
licznikowi dziesiętnemu D2, wy−
świetlacz pokazuje dziesiątki

kroków – w ten sposób może zliczyć do
99990 kroków z dokładnością do 10 kroków.
Układ można znacznie uprościć, stosując
liczniki dwójkowe, choćby CMOS 4060 czy
2x4040. W oryginalnym układzie wykorzy−
stano uniwibrator, co pozwala wyeliminować
wpływ przypadkowych szybkich drgań i wi−
bracji styków. Można też wypróbować we−
rsję uproszczoną według idei z rysunku 3.

Sygnał z kontaktronu podawany jest na wej−
ście liczników przez dobrany obwód całkują−
cy RC. Jeśli napięcie zasilania układu będzie
wynosiło 3V, dioda D1 nie będzie potrzebna
– prąd diod LED ograniczy rezystancja wyjść
CMOS. Przy wyższych napięciach trzeba do−
brać typ i liczbę diod ograniczających prąd
(Schottky’ego, zwykła).

Rozwiązania praktyczne

Otrzymałem w sumie 8 rozwiązań praktycz−
nych i uzasadnionych doniesień o wykonaniu

i sprawdzaniu modeli. Bardzo się z tego cieszę,
bo szczerze mówiąc, stawiając to zadanie oba−
wiałem się, czy uznacie je za godne uwagi.

Fotografia 1 pokazuje model stałego

uczestnika Szkoły, Marcina Wiązani z Bu−
ska Zdroju. Marcin podzielił się słusznymi
uwagami na temat trudności z wykonaniem
czujnika i ostatecznie wykonał tylko część
licznikową na procesorze AT90S2313
i (ukrytym pod wyświetlaczem) układzie
ICM7211. Układ podaje wynik w metrach
lub kilometrach. Po zmianie oprogramowa−
nia możliwa byłaby komunikacja z kompute−
rem przez łącze RS232.

Schemat ideowy pokazany jest na rysunku 4,

a o bliższe wskazówki i listingi można popro−
sić Autora (mwiazani@kki.net.pl lub mwiaza−
ni@poczta.fm nr Gadu−Gadu 5054951).

Tomasz Gajda z Wrząsawy napisał: Te−

mat zadania nr 76 bardzo mnie zainteresował
i już znacznie wcześniej chciałem zrealizować
takie urządzenie. Z biegiem czasu zapomnia−
łem o nim i dopiero teraz plany odżyły.

Szkoła Konstruktorów

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

Październik 2002

Fot. 1 Układ Marcina Wiązani

Rys. 4

Rys. 2

Rys. 3

Szkoła Konstruktorów

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

Październik 2002

„Krokomierz” zrealizowałem, nie podaje on
wyniku w postaci zliczonych kroków, ale sza−
cuje przebytą odległość w metrach. Wynik jest
na pewno obarczony pewnym błędem pomiaru
(nie ma rzeczy idealnych). (...) „Krokomierz”
zrealizowałem w oparciu o mikroprocesor
90S2313, który zlicza przerwania pochodzące
od wahadełka, dwóch ograniczników podpię−
tych do int0 i int1. Po każdym przerwaniu int0
procesor przechodzi do podprogramu zlicze−
nia kroku (w zasadzie dwóch kroków), przeli−
czenia na metry, przedstawieniu wyniku na
wyświetlaczu oraz zapisaniu stanu zmiennej
trip i calosc w wewnętrznej pamięci eeprom.
Program napisany jest tak, aby umożliwiał re−
jestrowanie całej przebytej drogi oraz krótkich
odcinków. Wartości obydwu wskazań użytkow−
nik może wykasować. Zerowanie zmiennej
trip następuje przez naciśnięcie s1 w momen−
cie wystąpienia int0, natomiast obydwu wska−
zań poprzez przyciśnięcie s1 podczas załącze−
nia zasilania. W pętli głównej program reali−
zuje jedynie procedurę zmniejszenia poboru
prądu. Wyświetlacz pochodzi ze starego telefo−
nu komórkowego Motorola MICRO T−A−C.
Poniżej przedstawiam sposób podłączenia te−
go nietypowego wyświetlacza alfanumerycz−
nego (bo 2*12): 1−anoda podświetlania, 2−RS,
3−katoda podświetlania, 4,5−GND, 6−EN, 9−
DB5, 11−+5v, 12—5v, 15−GND, 16−DB8, 17−
DB7, 18−DB4. Układ powinien być zasilany
napięciem od 5V do 6V.

Interesujący czujnik z wykorzystaniem

wahadełka można zobaczyć na fotografii 2.
Listing programu można znaleźć na naszej
stronie internetowej, o dalsze informacje moż−
na poprosić Autora e−mailem: Tobi2@hoga.pl

Fotografia 3 pokazuje model Piotra De−

reszowskiego z Chrzanowa. Schemat poka−
zany jest na rysunku 5. W układzie należało−
by jeszcze dodać obwód tłumienia ewentual−
nych „śmieci”, choćby według rysunku 3.

Na fotografii 4 pokazany jest model Dariu−

sza Drelicharza z Przemyśla. Oto fragmenty
listu: (...). Jedyny sensowny sposób, jaki przy−
szedł mi do głowy, to zasugerowany w treści za−
dania krokomierz. Czujnik zliczający kroki po−
winien znajdować się nisko, gdzieś w okolicy
kostki. Może być przyczepiony do buta, gdzie
nie powinien przeszkadzać. Można wówczas
wykorzystać zmianę kąta pomiędzy płaszczy−
zną ziemi a nogą, jaka zachodzi gdy idziemy.

(...) czujnik powinien pracować na zasa−

dzie wahadła. Postawiony w treści zadania
warunek minimalizacji poboru energii spo−
wodował, że pomysł z wahadłem i transopto−
rem szczelinowym odrzuciłem. Pojawił się za
to pomysł z użyciem kontaktronu. Po przemy−
śleniach możliwych rozwiązań i kilku
próbach powstał model. Zbudowany jest z
magnesu z kuchennej rękawicy (może mama
nie zauważy jego braku...), prowadnic, po
których się przesuwa, i rurki kontaktronu.
Magnes nie jest może najmniejszych rozmia−
rów, ale ma to swoje zalety. Próby z użyciem
mniejszego magnesu wykazały, że jego mała
masa nie zawsze pozwala mu się swobodnie
przesuwać po prowadnicach. Prowadnice są
dwie z prostego powodu: ograniczają ruch
magnesu do jednej płaszczyzny. Same prowa−
dnice wykonane są z drutu miedzianego, na
który nałożone zostały plastikowe rurki. Do
magnesu również przyklejone zostały dwie
plastikowe rurki. Dla zapewnienia odpowie−
dniej wytrzymałości użyłem Distalu.

Testy wykazały, że prowadnice powinny

być ułożone pod pewnym (dobranym) kon−
tem, aby magnes pewnie się przesuwał. Spo−
wodowane jest to tym, że noga uniesiona do
przodu tworzy mniejszy kąt od nogi uniesio−
nej do tyłu. (...)

Wyszło mi, że krok ma długość mniej wię−

cej 70cm. No tak! Przyznam, że pojawił się tu
mały problem. Czy da się w prosty sposób za−
mienić 70cm (1 impuls) na wskazania wy−
świetlacza w metrach. (...) podstawowy układ
licznika (zliczający kroki) i tak rozrósł się do
wielkich rozmiarów (7 układów + wyświe−
tlacz 4−cyfrowy). (...) Przemyślałem cały pro−
blem jeszcze raz i... eureka! Istnieje prosty
sposób zliczania przebytej drogi. Można do
tego celu wykorzystać tani komputerek rowe−
rowy. W końcu czujnik kroków jaki zbudowa−
łem opiera się na kontaktronie – tak jak „lu−
bią” to rowerowe komputerki. (...) Wystarczy
podać w miejsce obwodu koła – długość kro−

ku.

Jednak

nie

wszystkie kompu−
terki dadzą to sobie
wyperswadować.
Mimo że teoretycz−
nie można wpisać
dowolną wartość
z przedziału 1 – 999
cm, to niektóre
z nich tolerują tylko
wartości charakte−
rystyczne dla kół
rowerowych.

szczęście mój kom−
puterek bez oporów
przyjął wpisaną mu
wartość 70cm.

Komputerki po−

siadają licznik głów−
ny (zliczający za−
zwyczaj do 9999 km)

Fot. 2 Model Tomasza Gajdy

Fot. 3 Model Piotra Dereszowskiego

Fot. 4 Układ Dariusza Drelicharza

Rys. 5

Szkoła Konstruktorów

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

Październik 2002

oraz pomocniczy, możliwy do zerowania
w każdej chwili (zliczający zazwyczaj do
999,9 km). I tu daje o sobie znać jedyna wa−
da, jakiej dopatrzyłem się w rozwiązaniu
z komputerkiem: rozdzielczość rzędu 100
m (!). Muszę przyznać, że jest to wada niema−
ła. Niewątpliwym plusem jest minimalny ape−
tyt na energię. (...) Umocowanie komputerka
do płytki czujnika wykonałem przy użyciu
szyn przykręconych śrubami. Zapewnia to
odpowiednią wytrzymałość przy pracy
w trudnych, bądź co bądź, warunkach. Kom−
puterek mocowany jest tak, jak do oryginal−
nego uchwytu – poprzez wsunięcie.

Aby przetestować model krokomierza,

odbyłem mały spacer. Płytkę krokomierza
przyczepiłem do buta na wysokości kostki, po
zewnętrznej stronie. (...) Odległość jaką prze−
byłem można zobaczyć na zdjęciu. Ponieważ
nie chcę rozstawać się z komputerkiem rowe−
rowym na czas wakacji, tym razem modelu
nie przesyłam.

Pomysł na pewno jest godny uwagi, może

tylko udałoby się wykonać bardziej wygodny
czujnik. Czy ktoś, kto potrzebuje większej
dokładności zamiast 70 może wpisać 700?
Co to zmieni?

Na stronie internetowej można znaleźć

schemat krokomierza na pojedynczych ukła−
dach scalonych (Drelicharz.gif)

A oto kolejna godna uwagi propozycja.

Mariusz Chilmon z Augustowa wykorzystał
kalkulator i czujnik piezoelektryczny. Oto
fragmenty listu: (...) kontaktron odrzuciłem
(...) Styk w bucie też raczej odpada. (...)

Piezo. Blaszka piezo umieszczona jest

w bucie, pod piętą (pod wkładką). Każdy krok
powoduje odkształcenie tego czujnika. Pozo−
staje wzmocnić sygnał i zwierać przycisk =
w kalkulatorze. (...) Sygnał piezo wzmacnia−
łem w LM358, do wyjścia podłączyłem trans−
optor. Zadziałało! (...) Odetchnąłem z ulgą i,
jak przystało na elektronika, zacząłem ekspe−
rymentować. Zmniejszałem wzmocnienie
wzmacniacza, zastąpiłem go dwoma tranzy−
storami, potem jednym, w końcu pozbyłem
się niemal wszystkiego, a ustrojstwo nadal
działało. Wystarczy jeden zwykły tranzystor!

Później przystąpiłem do testów. Nie wiem,

ile czasu chodziłem tam i z powrotem po po−
koju, ale w końcu udało mi się do czegoś
dojść, dosłownie i w przenośni :−)

Ostateczny schemat prezentuję na rysun−

ku. A oto kilka dalszych uwag:

Całe ustrojstwo ma jedną wadę – jeżeli się

zatrzymamy, to po kilku minutach kalkulator
wyłączy się i „zapomni” zmierzoną odle−
głość. Są na to trzy sposoby:
− kartka i długopis
− kalkulator bez funkcji auto−off
− kalkulator, który po wyłączeniu zapamiętu−
je liczbę w pamięci (wykorzystujemy przycisk
M+. (...)

Kabelki przylutowane do blaszki piezo

mają tendencję do odpadania. Warto używać

przetworników z fabrycznie przylutowanymi
przewodami.

Model pokazany jest na fotografii 5, a sche−

mat czujnika pokazany jest na rysunku 6.

Kolejny układ z interesującym czujnikiem

nadesłał Michał Stach z Kamionki Małej. Fo−
tografie 6 i 7 pokazują krokomierz Michała.
Zamieszczam dwie fotografie, by pokazać

zarówno wnętrze, jak i wygląd zewnętrzny
urządzenia. Projekt kieruję do Pracowni
Konstrukcyjnej i mam nadzieję przedstawić
niedługo w Forum Czytelników. Wysoko
oceniłem wysiłki Michała prowadzące do po−
wstania niecodziennego czujnika. Chodzi w
sumie o czujnik akustyczny, gdzie przetwor−
nikiem jest membrana piezo, do której przy−
klejony jest maleńki pojemniczek z metalo−
wą kulką w środku.

Podsumowanie

Szczerze mówiąc, wydawało mi się, że zada−
nie jest trudne i że wzbudzi znikome zaintere−
sowanie. Krokomierz można przecież kupić w
dobrym sklepie sportowym, a jego koszt oka−
że się umiarkowany w porównaniu z nakła−
dem środków i czasu potrzebnym na stworze−

nie amatorskiego urzą−
dzenia o odpowiedniej
niezawodności i prak−
tycznej

przydatności.

Kilka osób zwróciło
uwagę na problem do−
kładności. W rowerze
sprawa jest inna, bo ob−
wód koła zmienia się
niewiele. Zamiast mie−
rzyć długość jednego
kroku (pary kroków),
należy zmierzyć długość
np. 10 kroków i ustalić
średnią długość jednego.

Jak wspomniałem na

początku, zaskoczyliście
mnie bardzo pozytywnie

różnorodnymi propozycjami i modelami.

Wielu z Was dobrze poradziło sobie z za−

daniem, w tym z poborem prądu, obudową.
Oczywiście najwięcej kłopotów było ze
stworzeniem dobrego czujnika. Niektórzy co
prawda poszli po linii najmniejszego oporu

Fot. 7 Model Michała Stacha

(przód obudowy)

Fot. 5 Model Mariusza Chilmona

Rys. 6

Fot. 6 Model Michała Stacha (wnętrze)

Szkoła Konstruktorów

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

Październik 2002

i skupili się na liczniku. Inni przeprowadzi−
li próby z różnymi czujnikami. I właśnie to
zadecydowało o rozdziale nagród. Najwię−
cej punktów, upominki i nagrody można

było zdobyć właśnie za eksperymenty z
czujnikiem.

Upominki otrzymają: Piotr Dereszowski,

Tomasz Gajda, Bogusław Łącki, Grzegorz

Marciniak, Radosław Szycko i Marcin
Wiązania.

Najwyżej oceniłem projekt Michała Sta−

cha. Nagrody otrzymują: Michał Stach, Da−
riusz Drelicharz i Mariusz Chilmon.
Wszyscy wymienieni z nazwiska otrzymują
punkty (1...8).

Przy okazji przypominam, że nie ma po−

trzeby przysyłania do Redakcji kopert zwrot−
nych ze znaczkiem. Listy do Czytelników
wysyłamy na swój koszt. Na niektóre pytania
odpowiadamy w rubryce Skrzynka Porad, na
inne listownie. Niestety, niektórych życzeń
nie jesteśmy w stanie spełnić ze względu na
szczupłość sił redakcyjnych (np. przeszuki−
wanie katalogów firmowych i ofert handlo−
wych w poszukiwaniu jakiegoś specyficzne−
go podzespołu, potrzebnego autorowi pyta−
nia) i w takich wypadkach dołączenie znacz−
ka i koperty nie zwiększa szansy na zrealizo−
wanie prośby.

Serdecznie zapraszam do udziału w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Marcin Wiązania Busko Zdrój . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Michał Stach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . .27
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Andrzej Sadowski Skarżysko−Kam. . . . . . . . . . . . . . . . .16
Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Michał Koziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Ryszard Milewicz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Robert Jaworowski Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Paweł Szwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Marcin Dyoniziak Brwinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Bartek Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Piotr Bechcicki Sochaczew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Zbigniew Meus Dąbrowa Szlach. . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Kamil Urbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Rozwiązanie zadania 76

W EdW 6/2002 zamieszczony był schemat ra−
diowego wykrywacza burzy, nadesłany jako
rozwiązanie jednego z wcześniejszych zadań
Szkoły. Układ pokazany jest na rysunku A.

Nadesłaliście wiele odpowiedzi; niektóre

opisywały tylko jedną usterkę, większość
zawierała spostrzeżenia o większej liczbie
błędów.

Zacznijmy od końca. Wiele osób stwier−

dziło, że przekaźnik musi być włączony w
kolektorach tranzystorów T1, T2. W zasa−
dzie nie musi, ale pokazany sposób grozi, że
na przekaźniku napięcie będzie zbyt małe do
uruchomienia go. Rysunek B pokazuje
przypuszczalny rozkład napięć przy założe−

niu, że napięcie na złączu p−n wynosi 0,6V i
przy pominięciu drobniejszych szczegółów,
jak spadek napięcia na wewnętrznym rezy−
storze R

czy wahania napięcia zasilania.

Mało kto zwrócił uwagę, że zwarcie S1 w

sytuacji, gdy na wyjściu
wzmacniacza U1B poja−
wi się stan wysoki, spo−
woduje przepływ prądu
zwarciowego wzmacnia−
cza rzędu kilkudziesię−
ciu miliamperów.

Słusznie zwróciliście

uwagę, że R7 jest niepo−
trzebny.

Wzmacniacz

U1B pracuje jako kom−
parator. Ponieważ rezy−

stancja wyjściowa wzmacniacza U1A jest
bardzo mała, rzędu ułamka oma, nawet przy
większych częstotliwościach obecność R7
niczego nie zmienia. R7 byłby potrzebny,
gdyby U1B miał pracować jako komparator z
histerezą. Wtedy między wyjściem U1A a
wejściem „plusowym” U1B należałoby włą−
czyć rezystor o wartości 1...47k

Ω

Jeden z uczestników podsunął myśl, że

U1B miał być albo uniwibratorem, albo za−
trzaskiem. Przy pracy w roli zatrzasku jedno−

razowe pojawienie się dodatniego napięcia
wejściowego miałoby powodować pojawienie
się na stałe dodatniego napięcia wyjściowego.
W takim przypadku należałoby jednak dodać
diodę, przenieść styk S1 i uprościć obwody
przekaźnika na przykład według rysunku C.

Nikt z uczestników nie zwrócił uwagi na

fakt, że prąd polaryzacji wejścia wzmacnia−
cza U1A płynąc przez R1, R2 wywoła znacz−
ny spadek napięcia, który może uniemożli−
wić jakąkolwiek pracę. Kostka LM358
ma typowy wejściowy prąd polaryzacji −
45nA, maksymalnie −250nA w temp +25

i do −500nA w pełnym zakresie temperatur
pracy. Rysunek D pokazuje napięcia przy prą−
dzie polaryzacji równym 250nA (0,25uA). Jak
widać, napięcie na wyjściu U1A będzie w spo−
czynki większe niż napięcie na R6, co całko−
wicie uniemożliwi pracę komparatora U1B.

Kilka osób wskazało, że niepotrzebny jest

kondensator C2, ale nie jest to dobre spo−
strzeżenie. Bez kondensatora układ wzmac−
niałby sygnały stałoprądowe, w tym napięcie
niezrównoważenia i co gorsza, napięcie na
rezystorach R1, R2 wynikające z przepływu
prądu polaryzacji.

I tu pojawia się problem ogólniejszej na−

tury – w antenie będzie się indukował głów−
nie przydźwięk sieci. Oczywiście układ nie
powinien reagować na przydźwięk sieci.

Niskie częstotliwości, rzędu 50...150Hz,

należy silnie stłumić, a znacznie wzmacniać
tylko przebiegi o częstotliwościach rzędu se−
tek kiloherców. Przedstawiony układ niezbyt
dobrze spełnia te warunki.

Wprawdzie LM358 może pracować przy na−

pięciach wejściowych bliskich masy, jednak do
układu detektora burzy może okazać się za wol−
ny – przy częstotliwości 100kHz wzmocnienie

wynosi tylko 10x (20dB), a przy 1MHz –
1x (0dB). Tymczasem wzmocnienie zmienno−
prądowe wyznaczone przez R4, R3 wynosi
10,8x (20,6dB).

Sytuacja ze wzmocnieniem jest dodatko−

wo skomplikowana. Częstotliwość graniczna

C4 (R1, R2) wynosi około 120Hz,
czyli z powodzeniem przeniesie
harmoniczne sieci, a przebieg 50Hz
stłumi w znikomym stopniu. Ob−
wód C2 R3 ma częstotliwość gra−
niczną około 1550Hz i też niezbyt
dobrze stłumi przydźwięk sieci i je−
go harmoniczne. Powyżej częstotli−
wości 1550Hz układ ma więc
wzmocnienie równe 10,8x, ale ze
wzrostem częstotliwości wzmoc−

nienie maleje do jedności przy 1MHz.

Przede wszystkim należałoby zastosować

znacznie szybszy wzmacniacz operacyjny.
Tu trzeba przyznać, że różne wzmacniacze
mogą mieć nieoczekiwanie różne właściwo−
ści, jeśli chodzi o reakcję na sygnały w.cz.
W niektórych wzmacniaczach pojawienie się
na wejściu sygnału w.cz. powoduje przesu−
nięcie punktu pracy wewnętrznych tranzysto−
rów i wzmacniacz nieoczekiwanie zareaguje
na sygnał. w.cz. zmianą poziomu napięcia
stałego na wyjściu. Niestety, LM358 jest zna−
ny z odporności na sygnały w.cz.

Niektórzy proponowaliby na wejściu do−

dać obwód rezonansowy, co nie jest złym po−

mysłem. Należy jednak zwrócić uwagę na
wzmocnienie. Wynosi ono mniej niż 11 razy,
więc układ zareaguje tylko na dość duże sy−
gnały z anteny.

Kilka osób (najmłodszych uczestników)

zwróciło uwagę, że C3 jest „elektrolitem”,
a jest narysowany jako kondensator stały.
Istotnie, ale to niewiele znaczący drobiazg
w porównaniu z opisanymi błędami.

Nagrody otrzymują:

Marek Drozd − Stoczek, Szymek Sowa −
Ratno, Sławomir Nowakowski − Kobyłka.

Zadanie 80

Na rysunku E pokazany jest układ będący
rozwiązaniem jednego z poprzednich zadań
Szkoły. Jest to tor transmisji dźwięku za po−
mocą światła laserowego.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi

plus ewentualnie rysunek – poprawiony
schemat. Kartki, listy i e−maile oznaczcie
dopiskiem NieGra80 i nadeślijcie w terminie
45 dni od ukazania się tego numeru EdW.
Autorzy najlepszych odpowiedzi otrzymają
upominki.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

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

Październik 2002

Ośla łączka

W ubiegłym miesiącu pokazałem Ci w ogól−
nym zarysie, jak może wyglądać Twoja przy−
szłość i mam nadzieję, narobiłem smaku na
programowanie mikroprocesorów. Już niedłu−
go samodzielnie będziesz realizować bardzo
interesujące projekty. Jak już wspominałem,
nie możemy zacząć od procesora i jego progra−
mowania. To mógłby być skok w przepaść.
Najpierw bezwarunkowo musisz choć troszkę
opanować znany i popularny od wielu lat język
programowania, zwany BASIC. Właśnie za je−
go pomocą najłatwiej będzie Ci poznać podsta−
wowe pojęcia, charakterystyczne dla wszyst−
kich języków programowania.

Zaczynamy od „zwykłego” języka BASIC,

znanego od wielu lat.

Skąd go wziąć?
To akurat jest beznadziejnie proste!
Na płycie instalacyjnej Windows (wersje 98,

Millenium) znajdziesz tak zwany Quick BA−
SIC, w skrócie QBASIC. Poszukaj na tej płycie
katalogu \tools\oldmsdos\, a w nim dwóch pli−
ków:

QBASIC.exe i QBASIC.hlp. Jeśli masz „in−

stale” starszych wersji Windows, może doko−
piesz się do dodatkowych materiałów i przy−
kładów.

Ponieważ QBASIC to program pracujący

pod DOS−em, nie jest tu potrzebna żadna insta−
lacja − przekopiuj po prostu oba wymienione
pliki do komputera. Ja dla wygody wrzuciłem je
do katalogu: C:\QB

Od razu wyjaśniam, że QBASIC.EXE to tak

zwany interpreter języka BASIC. Programy,
które napiszesz, będą mieć rozszerzenie .bas.
Nie będą to znane Ci wykonywalne pliki .exe,
więc nie mogą pracować samodzielnie – do ich
wykonania potrzebny jest właśnie interpreter −
QBASIC.EXE.

Żeby od razu pokazać Ci, że QBASIC rze−

czywiście interpretuje i wykonuje Twoje polece−
nia, napisz swój pierwszy program za pomocą
jakiegokolwiek prostego edyto−
ra tekstu, jakim jest na przykład
windowsowy Notatnik (Note−
pad). Bardzo proszę, nie wyko−
rzystuj Worda, ani nawet Word−
pada. W tym wypadku napraw−
dę najlepszy jest Notatnik.

Odetchnij głęboko, uruchom

Notatnik i napisz swój pierwszy
program. Treść programu masz
na rysunku 1. Wpisz go i
zapisz w katalogu C:\QB plik
Pierwszy.bas, upewniając się,
że otrzyma on rozszerzenie
.bas, a nie .txt. W tym celu pod−
czas zapisywania wybierz w
dolnym oknie Wszystkie pliki
(*.*) zamiast Domumenty te−
kstowe, jak pokazuje rysunek 1.

Sprawdź, czy w katalogu

C:\QB pojawił się potrzebny

plik. Jeśli zawartość folderu wygląda tak, jak na
rysunku 2, uruchom program QBASIC.EXE.
W trakcie uruchamiania programu może otwo−
rzyć się małe okno do wpisania parametrów. Zi−
gnoruj je naciskając Enter. Po otwarciu niebie−
skiego okna naciśnij klawisz Esc. QBASIC jest
gotowy do pracy Okno programu pokazane jest
na rysunku 3a. Wczytaj swój pierwszy pro−
gram, wybierając w górnym pasku File, następ−
nie Open, a potem kliknij raz program Pierw−
szy.bas, jak w oknie pokazanym na rysunku 3b
i wreszcie kliknij OK lub Enter.

Masz swój program otwarty i gotowy do wyko−

nania. Ekran będzie wyglądał, jak na rysunku 4 (u
Ciebie na ekranie krój czcionki może być nieco
inny; ja uruchomiłem QBASIC−a w oknie, żeby
łatwiej było robić zrzuty z ekranu).

Możesz już uruchomić swój program wybie−

rając z menu Run, potem Start. Szybciej urucho−
misz go naciskając klawisz F5. Po naciśnięciu
F5 na czarnym ekranie zostanie wypisany tekst.
U mnie ekran wyglądał, jak na rysunku 5.

Gratuluję!
Zapisz i zapamiętaj dzisiejszą datę.
Właśnie stałeś się programistą.
No, może jeszcze mało doświadczo−

nym, ale jednak programistą.

Twoje życie podzieliłeś właśnie na

dwie części: jedną do dziś, którą prze−
żyłeś w nieświadomości i drugą od tej
chwili, gdy zaczynasz czerpać radość z
programowania.

Twój pierwszy program został wy−

konany. Instrukcja PRINT wydrukowa−
ła na ekranie tekst zawarty w cudzysło−
wach. REM to instrukcja komentarza.
Komentarze są całkowicie pomijane
przez program – to tylko teksty obja−
śniające, które pomagają człowiekowi.
Zamiast polecenia REM częściej wyko−
rzystujemy znak apostrofu (‘), czyli
„górny przecinek” (umieszczony na

klawiszu wraz z cudzysłowem obok klawisza
Enter). Znak apostrofu ma takie same działanie,
jak dyrektywa REM. Dodatkowo apostrof może
być umieszczony w linii zawierającej inne pole−
cenia programu. Wszystko, co jest za tym zna−
kiem, zostanie przez program ignorowane. W
ten sposób w każdej linii programu możesz
umieścić komentarz do tej linii.

A dodawanie komentarzy do programu jest

niezmiernie dobrym zwyczajem. Pamięć ludzka
jest bardzo zawodna. Przekonasz się już nieba−
wem, jak bardzo komentarze ułatwiają analizę
swojego własnego programu, i to nawet już na
drugi dzień po jego napisaniu! Dlatego nie za−
pominaj o znaku apostrofu i dyrektywie REM.
Umieszczaj w programie jak najwięcej ko−
mentarzy!

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

Październik 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Podstawy programowania − QBASIC

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

Październik 2002

Na marginesie wspomnę, że język BASIC

jest naprawdę łatwy do opanowania dla osób,
które choć trochę znają angielskie słowa. Prze−
cież PRINT to po angielsku drukuj, a REM to
skrót od remark – uwaga, komentarz. Tak samo
jest z innymi poleceniami.

Zwróć uwagę na wynik działania programu

Pierwszy.bas. Zapewne i u Ciebie „posypały
się” polskie litery (ą, ć, ę, ł, ń, ó, ś, ż, ź), ale nie
rozpaczaj. Naciśnij dowolny klawisz. Powróci−
łeś do QBASIC−a. Teraz w niebieskim oknie
wstaw zamiast „krzaczków” prawidłowe litery,
jak na rysunku 6 i zapisz program pod trochę
dziwną nazwą Pierwsz1.bas. Nie Pierw−
szy1.bas, tylko właśnie Pierwsz1.bas − dla wła−
snej wygody pracując z DOS−owymi programa−
mi stosuj nazwy zawierające nie więcej niż 8
znaków. Jeśli jesteś wyjątkowo leniwy, mam
dla Ciebie dobrą wiadomość – wszystkie przy−
kładowe programy znajdziesz na naszej stronie
internetowej (www.edw.com.pl). Ich nazwy są
takie, jak na rysunkach w artykule.

A teraz jeszcze raz uruchom program za po−

mocą F5. Teraz polskie litery powinny być pra−
widłowe. Zwróć jednak uwagę, że efekt działa−
nia tak zmienionego programu zostanie wypisa−
ny pod starym i ekran będzie wyglądał jak na
rysunku 7. Naciśnij dowolny klawisz, by po−
wrócić do niebieskiego okna programu. Gdy
trzeci raz naciśniesz F5, na ekranie pojawi się
trzecia „porcja”. Zostanie dopisana pod dwiema
poprzednimi. Czy wyniku kolejnego urucho−
mienia nie zobaczyłbyś w ogóle? Możesz to
sprawdzić. Aby to mimo wszystko zmienić, na
początku programu zarządź zawsze generalne
porządki, czyli czyszczenie ekranu, komendą
CLS (clear screen):

Instrukcję CLS możesz i powinieneś umie−

szczać na początku każdego programu pisanego
dla QBASIC−a.

Być może po zapisaniu i ponownym otwo−

rzeniu pliku Pierwsz1.bas z polskimi literami
znów stanie się coś złego. Tak często bywa, nie

będziemy się wgłębiać w przyczyny. W razie
problemów po prostu nie używaj polskich liter:
ą, ć, ę, ł, ń, ó, ś, ż, ź.

Pierwsze koty za płoty. Idziemy dalej.
Stwórzmy teraz wspólnie nietypowy, ale jak

najbardziej funkcjonalny kalkulator. Od tej
chwili nie będziemy już używać Notatnika. Wy−
korzystamy edytor będący integralną częścią
QBASIC−a. Edytor ten dodatkowo zasygnalizu−
je nam, a nawet poprawi, pospolitsze błędy.
Stwórz nowy program w QBASIC−u, wybiera−
jąc z menu polecenia: File, New. Napisz pro−
gram, jak na rysunku 8a, zapisz go i uruchom.
Kalkulator działa, ale nie wygląda to zbyt ładnie
– efekt pokazuje rysunek 8b. Zmodyfikuj pro−
gram według rysunku 9, wstawiając przecinki,
które uporządkują tekst.

Przekonasz się, że każdy przecinek między wy−
rażeniami do wydrukowania działa jak tabulator
i ustawia kolejne elementy na ekranie w odstę−
pie 14 znaków, natomiast średnik powoduje wy−
świetlenie bez odstępu. Wpisując potrzebne
liczby w programie, możesz przeprowadzać
obliczenia. QBASIC potrafi przeprowadzać na−
wet skomplikowane operacje matematyczne.
Wspaniale!

Hm, tylko co to za kalkulator, w którym licz−

by trzeba wpisywać już na etapie projektowa−
nia. Wypadałoby ulepszyć program. Uważaj te−
raz, bo ulepszając go, wprowadzamy nowe, nie−
zmiernie ważne pojęcie.

Pojęcie zmiennej

Zmienną możesz traktować jak miejsce na jakieś
dane, na przykład na liczbę lub tekst. To jakby
szufladka, do której można coś włożyć. Takich
„szufladek” może być w programie wiele. Tak
naprawdę będzie to miejsce w pamięci kompute−
ra. Żeby wszystko poszło dobrze, każda „szu−
fladka” musi mieć nazwę. Nazwy „szufladek”−

zmiennych mogą być dowolne, nawet
bardzo długie, ale muszą zaczynać się
od litery. Nie wolno jednak w nazwach
zmiennych stosować typowo polskich
liter oraz niektórych znaków. W najpro−
stszym przypadku nazwa zmiennej mo−

że być jednoliterowa. Warto jednak od razu na−
zywać zmienne stosownie do roli, jaką będą od−
grywać. Wtedy już nazwy zmiennych ułatwią
późniejszą analizę programu.

Od początku musisz rozróżniać nazwę

zmiennej od zawartości zmiennej, czyli nazwę

„szufladki” od zawartości „szufladki”. Począt−
kujący często mają z tym kłopoty, a przecież
jest to oczywiste.

Rozróżniamy różne rodzaje „szufladek” –

zmiennych. Możemy przyjąć w uproszczeniu,
iż w QBASIC−u mamy dwa rodzaje zmiennych:
− liczbowe,
− tekstowe.

Nazwy zmiennych tekstowych muszą mieć

na końcu znak dolara − $. Zawartość zmiennych
liczbowych możemy wykorzystać do obliczeń,
natomiast zawartość zmiennych tekstowych –
nie, nawet gdy jest tam liczba. Ewentualne
zmienne tekstowe mogłyby nosić nazwy, np.
tekst$, komentarz$ czy napis1$.

My w naszym kalkulatorze wykorzystamy

zmienne liczbowe o nazwach a, liczbaB do
przechowywania liczb, które poddamy opera−
cjom matematycznym. Natomiast wyniki bę−
dziemy przechowywać w zmiennych liczbo−
wych o nazwach: suma, roznica.

Wykorzystamy też niezmiernie pożyteczne

polecenie INPUT.

Napisz teraz program dokładnie według ry−

sunku 10. Dla zwiększenia czytelności zmieni−
łem w edytorze QBASIC−a kolory tekstu (Fore−
ground na Black) i tła (Background na BrWhite)
za pomocą polecenia Options, Display.

Polecenie INPUT pozwala wprowadzać dane.
Po uruchomieniu, za pomocą F5, program za−
chęci Cię, żebyś wprowadził pierwszą liczbę.
Wprowadź liczbę i naciśnij Enter. Potem
podobnie wprowadź drugą liczbę i znów naci−
śnij Enter. Rysunek 11 pokazuje ekran po
wprowadzeniu liczb 21, 17.

Zmodyfikuj teraz program według rysunku 12
i zapisz pod nazwą TRZECI1.BAS. Po
pierwsze, zamiast oddzielnych instrukcji
PRINT...INPUT, wykorzystujesz tu tylko IN−
PUT, wypisując potrzebny tekst informacyjny
niejako przy okazji. Po drugie, przepisujesz za−
wartość zmiennej liczbaB do zmiennej b, a wy−
nik obliczeń sumy i różnicy umieszczasz naj−
pierw w zmiennych suma i roznica i dopiero
potem zawartość tych zmiennych wyświetlasz
na ekranie.

I tu doszliśmy do kolejnej bardzo ważnej

sprawy: w szkole nauczyliśmy się, iż znak =
wskazuje, że wyrażenia z obu jego stron są
równe. Inaczej jest w programowaniu. Tu znak
= oznacza przypisanie. Zasada jest bardzo
prosta.

Ośla łączka

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

Październik 2002

Zapis

oznacza, że do zmiennej b wpisujemy zawar−
tość zmiennej liczbaB. Dalej masz linię

co analogicznie odczytujemy jako wpisanie do
zmiennej suma wyniku dodawania zawartości
zmiennych a i b. W szkole zostaliśmy przyzwy−
czajeni do zapisu w postaci: a + b = suma

Jak widzisz, przy programowaniu zapis jest

w pewnym sensie odwrotny. Zawsze na począt−
ku stoi zmienna, do której coś wpisujemy, a
znak = to nie znak równości, tylko przypisania.
Przyzwyczajaj się do takiego podejścia. Nie ma
tu nic trudnego, trzeba się tylko troszkę przesta−
wić i przyzwyczaić!

Przyzwyczaisz się?
Świetnie! Czy cieszysz się, że poznałeś właś−

nie bardzo ważną zasadę pisania programów?

Gratulacje! Umiesz już zrealizować najpraw−

dziwszy, choć trochę nietypowy kalkulator. Z
pozoru prymitywny QBASIC ma mnóstwo po−
żytecznych poleceń i zaskakująco duże możli−
wości. Możesz uzupełnić swój kalkulator o dal−
sze funkcje matematyczne, z którymi zapoznasz
się wybierając w QBASIC−u najpierw w menu
Help, Contents, a potem podwójnie klikając Ke−
ywords by Programming Tasks. W grupie Per−
form mathemathical calculations jest spora gru−
pa poleceń „matematycznych”, jak ABS (abso−
lute value − wartość bezwzględna), SGN (si−
gnum − znak), funkcje trygonometryczne SIN,
COS, TAN, ATN (uwaga − dla kątów wyrażo−
nych w radianach) czy EXP (podnoszenie liczby
e do potęgi), o których dowiesz się więcej, kli−
kając je prawym przyciskiem myszki albo wy−
bierając Help, Index. Zachęcam Cię do samo−
dzielnych eksperymentów. My w ramach tego
kursu nie będziemy się w to zagłębiać, bo moim
podstawowym celem jest zapoznanie Cię tylko z
tymi z funkcjami i poleceniami, które niebawem
będziesz wykorzystywał do programowania mi−
kroprocesorów w BASCOM−ie, który jest spe−
cyficzną odmianą BASIC−a. Nie przejmuj się
więc, że na razie znasz i rozumiesz tylko kilka
poleceń QBASIC−a. Większości nie musisz ro−
zumieć, bo nigdy ich nie wykorzystasz.

Zajmijmy się teraz najważniejszymi sprawa−

mi. Gdy kilka lat temu tłumaczyłem swojemu,
wówczas mniej więcej dziesięcioletniemu syno−
wi podstawy QBASIC−a, największe opory
miał z przyswojeniem sobie poleceń:
FOR...NEXT oraz IF...THEN...ELSE. Nie dziwię
się temu, bo rze−
czywiście

pierwszej chwili
wydają się nie−
zgodne z naszy−
mi przyzwycza−
jeniami z co−
dziennego życia.

Wierz mi – tylko w pierwszej chwili –

w rzeczywistości wszystko jest wręcz bezna−
dziejnie proste. Przypuśćmy, że chcesz obli−
czyć pierwiastek kwadratowy z liczb natural−
nych od 1 do 10. Możesz napisać program jak
na rysunku 13. Trochę to nudnawe, prawda?

FOR...NEXT

Możemy genialnie uprościć i uelastycznić pro−

gram właśnie za pomocą polecenia
FOR...NEXT, służącego do wykonania ja−
kiejś czynności określoną liczbę razy. Oto w
skrócie zasada zapisu, czyli mówiąc w gwa−
rze programistów składnia polecenia:

W poleceniu tym wykorzystujemy pomocni−

czą zmienną liczbową, którą nazywamy liczni−
kiem pętli. W powyższym przypadku zmienna
pełniąca rolę licznika pętli nosi swojską nazwę
JakasZmienna (nazwy zmiennych nie mogą
zawierać polskich liter). Najpierw zostanie wpi−
sana do licznika wartość początkowa, zadanie
zostanie wykonane, potem polecenie NEXT
zwiększy wartość licznika aż do osiągnięcia
wartości końcowej. To naprawdę jest bardzo
proste.

Praktyczny przykład masz na rysunku 14.

Żeby było śmieszniej i żeby przyzwyczaić Cię
do różnych dziwnych, najzupełniej dowolnych
nazw, zmienną nazwałem liczniczek.

A niby dlaczego nie tak?
Dodatkowo wykorzystałem zmienną teksto−

wą o nazwie komunikacik$, do której najpierw
wpisuję potrzebny tekst, a ściślej ciąg znaków.

Działanie programu jest następujące. Naj−

pierw do zmiennych tekstowych Komunikacik$
i znaczek$ zostanie wprowadzony tekst, który
później zostanie wyświetlony na ekranie. Na−
stępnie zacznie pracę pętla FOR...NEXT przy
zawartości zmiennej liczniczek równej 1.

Bardzo ważna jest tu przedostatnia linia,

gdzie poleciliśmy pokazać na ekranie kolej−
no, bez odstępów (o czym decyduje użycie
średników ;)
− zawartość zmiennej komunikacik$, czyli tekst
Pierwiastek z
− zawartość licznika, czyli w tym wypadku 1
− zawartość zmiennej znaczek$, czyli znak
równości =
− pierwiastek kwadratowy z zawartości zmien−
nej liczniczek, czyli 1.

Polecenie NEXT zwiększy potem wartość

zmiennej liczniczek z 1 na 2 i zostaną wyko−
nane obliczenia dla liczby 2. Potem zwiększy
liczniczek z 2 na 3 i tak dalej. Pętla
FOR...NEXT wykonuje obliczenia dla zawar−
tości zmiennej liczniczek od 1 do 10 włącznie,
to chyba oczywiste.

Sprawdź, że program działa dokładnie tak,

jak poprzednio!

A jeśliby chodziło o inne liczby, na przykład

z zakresu 30...45?

Zmodyfikujmy program według rysunku 15.
Tym razem dzięki zmiennym poczatek, ko−

niec (przypominam – nazwy zmiennych nie
mogą zawierać polskich liter) możemy prze−
prowadzić obliczenia dla dowolnego zakresu.
Dwie dodatkowe linijki kodu, a jaka wygoda!
Na rysunku 16 masz wyniki dla zakresu
30...45. Możesz śmiało zaprezentować komuś
ten program. Niech sprawdzi dla innych
zakresów!

I co?
Komu dałeś do

sprawdzenia i za−
bawy?

właśnie!

Nasz program nie
jest idiotoodporny
(ang. idiot−proof,
niem. idiotenfest).

Wystarczy, że

delikwent wpisze
wartość początkową większą od końcowej, a
program „pójdzie w krzaki”. Sprawdź!

Nie martw się, wadę usuniemy, a przy okazji

sporo się nauczysz.

Badanie warunku

Czy masz już jakiś pomysł na rozwiązanie pro−
blemu?

Tak? Świetnie!
Zanim uruchomimy pętlę FOR...NEXT, po−

winniśmy sprawdzić, czy podany zakres jest
prawidłowy. Trzeba zbadać, czy spełniony jest
pewien warunek. Wartość zmiennej koniec po−
winna być większa od poczatek. W naszych
programach będziemy bardzo często sprawdzać
różne warunki. Umożliwiają to tylko z pozoru
groźne operatory relacji.

I tu Cię mocno zaskoczę. Czy zapis

a = koniec < poczatek
ma sens?

Tak! Zgodnie z podanymi wcześniej zasada−

mi, do zmiennej a wpisujemy...
wynik porównania zawartości zmiennych ko−
niec i poczatek.

Ale czym jest ten wynik porównania?
Uważaj! Ten wynik, umieszczony w zmiennej

a, jest wartością logiczną typu prawda/fałsz. Jeśli
warunek jest fałszywy, to do zmiennej a zostanie
wpisana wartość 0 i to akurat jest w pełni zgodne
z intuicją. Jeśli natomiast warunek jest prawdzi−
wy, w zmiennej a zapewne otrzymamy jedynkę.

Ośla łączka

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

Październik 2002

0 wskazuje, że warunek nie jest spełniony,

czyli chodzi o fałsz, po angielsku false. Stąd
często spotykane oznaczenie F. Jedynka wska−
zuje, że warunek jest spełniony – prawdziwy,
po angielsku true. Stąd oznaczenie T.

Zwróć uwagę, że porównujemy tu dwie dowol−

nie wielkie liczby, a wynik porównania jest jedno−
bitowy. Zapewne możesz sobie wyobrazić, że
można porównywać (ogólnie: badać relacje) nie
tylko liczby, ale też na przykład sprawdzić, czy
dwie zmienne tekstowe mają jednakową zawar−
tość. Można też porównywać kolejność liter w al−
fabecie – pozwala to m.in. sortować teksty. W każ−
dym razie do zapamiętania wyniku porównania
zawsze wystarczy najmniejsza „szufladka” – jeden
jedyny bit. I to chyba jest dla Ciebie oczywiste.

W praktyce wykorzystujemy aż sześć opera−

torów relacji (równy, większy, mniejszy, większy
lub równy, mniejszy lub równy, różny). Sprawa
jest oczywista, porównujemy dwa wyrażenia, al−
bo dwie zmienne, albo dwie stałe. Troszkę dziw−
ny jest tylko sposób zapisu. W matematyce ma−
my do tego sześć specjalnych symboli, a pod−
czas programowania wykorzystujemy trzy typo−
we znaki: równości i nierówności:
=

równy

X = Y

większy niż

X > Y

mniejszy niż

X < Y

mniejszy lub równy X <= Y

większy lub równy X >= Y

nierówny X <> Y

W dalszej części kursu znajdziesz przykłady

ich wykorzystania.

Taka jest prosta i oczywista zasada porówny−

wania, czyli efekt pracy operatorów relacji.

Jeśli koniecznie chcesz wiedzieć, jakie wartości

podczas badania relacji zwraca QBASIC, sprawdź
za pomocą programiku z rysunku 17. Możesz się
przy okazji trochę zdziwić. Szczegóły nie są tu
istotne, w każdym razie zmienna a przybiera tylko
jedną z dwóch wartości. Tak naprawdę do zapa−
miętania wyniku porównania wystarczy jeden bit.

IF...THEN...ELSE

W praktyce wyniku porównania zazwyczaj nie
zapisujemy w zmiennej, tylko wynik porówna−
nia przetwarzamy „w locie”. Do tego przetwo−
rzenia wykorzystujemy na przykład „mrożącą
krew w żyłach” instrukcję IF...THEN...ELSE.

I znów okazuje się, że wszystko jest proste i

łatwe. Te IF znaczy JEŚLI, THEN – WTEDY,
ELSE – W_PRZECIWNYM_PRZYPADKU.

Zasada zapisu, czyli składnia jest następująca:

Zwróć uwagę, że na końcu ma być dyrekty−

wa END IF, wskazująca, że jest to koniec pole−
cenia.

Działanie programu będzie teraz zależeć od

spełnienia warunku. Możemy zmodyfikować
program według rysunku 18, pomijając EL−
SE. Dodane cztery linie powodują, że przy po−
daniu nieprawidłowych wartości początku i
końca zakresu wyświetlony zostanie komuni−
kat ostrzegawczy.

Jeśli program po zbadaniu warunku ma zre−

alizować tylko jedną linię programu i to bez
klauzuli ELSE, całość możemy zapisać w jed−
nej linii z pominięciem END IF:

Za pomocą polecenia IF... polepszyliśmy

działanie naszego kalkulatora. Zwróć jednak
uwagę, że przy wprowadzeniu błędnych danych
dalsza część programu zostanie jednak wykona−
na. Wprawdzie nie pojawiają się żadne wyniki,
ale pokaże się komunikat o rzekomym wykona−
niu obliczeń. To zdecydowana niedoróbka!

Celowo ją pokazuję, żebyś dobrze zrozu−

miał działanie instrukcji IF...THEN...ELSE.
Bardzo często wykorzystujemy IF...THEN bez
ELSE, by pominąć część programu, gdy waru−
nek nie jest będzie spełniony (by wykonać tę
część, gdy warunek spełniony). Jednak w tym
przypadku nie trzeba pomijać fragmentu, tylko
niejako rozgałęzić program, zależnie od warun−
ku. Ilustruje to rysunek 19. Program po mody−
fikacji według rysunku 19b pokazany jest na
rysunku 20. Właśnie obecność ELSE pozwala
na takie rozgałęzienie: w zależności od poda−
nych liczb zostanie wykonana tylko jedna z
dwóch części programu. Potem, niezależnie od
warunku, zostaną wy−
świetlone informacje
o zakończeniu działa−
nia, zawarte w trzech
ostatnich liniach. Do−
kładnie to przemyśl,
żeby już na początku
dobrze rozumieć, co
zmienia

obecność

ELSE.

A tak w ogóle, to gratuluję opanowania ko−

lejnych kluczowych zasad programowania!

Przechodzimy gładko do następnych, rów−

nie istotnych.

Etykiety i podprogramy

W praktyce nad wyraz często oddzielamy od
głównego programu pewne jego fragmenty. Ta−
kie dzielenie programu na oddzielne kawałki ge−
nialnie ułatwia nie tylko analizę programu, ale
pozwala szybko przeprowadzać modyfikacje i
ulepszenia. Poza tym pozwala łatwo skorzystać
z „kawałków” programu, które napisałeś wcze−

śniej, albo „gotowców” udostępnionych przez
innych. Celowo nie używam tu fachowych okre−
śleń, by Cię niepotrzebnie nie stresować.

Jest kilka sposobów wykorzystywania ta−

kich „kawałków” i „gotowców”. Na razie
omówimy tylko najprostszy.

Rysunek 21 pokazuje prościutki przykład.

Wykorzystujemy tu instrukcję GOSUB. Te GO−
SUB (czytaj: gołsab) znaczy w zasadzie Go to
subroutine, czyli idź (skocz) do podprogramu i
wróć tu z powrotem. Nie bój się tego „gołsaba”.
Działanie jest oczywiste: działanie programu
głównego zostaje wstrzymane, „akcja filmu”
niejako skacze do innego fragmentu programu,
wykonuje ten fragment i grzecznie wraca na
miejsce, skąd nastąpił skok. Potem wykonuje
dalej program główny. Dla porządku dodam, że
obok przyjaznego i bardzo często stosowanego
polecenia GOSUB, istnieje też pokrewne, „jed−
nokierunkowe, bez powrotu” GOTO. Zapo−
mnij, że takie straszydło w ogóle istnieje.

W przykładzie z ry−

sunku 21 przy spełnie−
niu

warunku

(ko−

niec<poczatek) zosta−
nie wykonany frag−
ment programu ozna−
czony etykietka1. Gdy
warunek nie będzie
spełniony,

program

skoczy do fragmentu
etykietka2.

obu

przypadkach na końcu
każdego takiego frag−
mentu jest umieszczone
polecenie RETURN
(czytaj: ritern), czyli
powróć. Dzięki temu
program niejako po−
wróci do tego punktu,
z którego „skoczył” i
zostaną zrealizowane

Ośla łączka

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

Październik 2002

dalsze linie programu głównego, wyświetlające
komunikat końcowy. Aby program „wiedział”,
że są to takie wydzielone fragmenty, czyli pod−
programy, trzeba koniecznie oznaczyć koniec
programu głównego za pomocą instrukcji END.

Czy już doceniasz, jaką elastyczność dają oma−

wiane etykiety i polecenie GOSUB − RETURN?

Na rysunku 22 „spakowałem” pozostałe

części programu głównego pod dwie następne
etykietki i odwołuję się do nich poleceniem
GOSUB. Zauważ, że program nadal będzie
działał jak poprzednio – kolejność umieszcze−
nia etykiet za programem głównym nie ma
znaczenia.

Co prawda w tym prościutkim przykładzie

nie widać większego sensu w stosowaniu pod−
programów i etykiet, ale zapewniam Cię, że w
bardziej skomplikowanych przypadkach na−
prawdę warto podzielić program na części i wy−
korzystywać podany sposób. Zwłaszcza wtedy,
gdy jakiś fragment programu, ściślej mówiąc
procedurę, trzeba wykonać kilka razy.

Zagnieżdżenie

Zapisz nasz fantastyczny program na dysku, po−
baw się nim i przekonaj się, że...
nadal ma on istotną wadę. Zamiast liczby wpisz
jakąś literkę. Nie jest tragicznie, bo program po
podaniu dziwnego komunikatu poprosi o dane
jeszcze raz.

A co z liczbami ułamkowymi? Sprawdź pa−

miętając, że zamiast przecinka masz używać
kropki – wymaga tego QBASIC. Choć program
radzi sobie z ułamkami w nieoczekiwany dla
niektórych sposób, my celowo chcemy ograni−
czyć jego działanie do liczb naturalnych.

Sprawdź więc, jak zareaguje na wartości

ujemne, na przykład liczby −5, −2.

Program wtedy w ogóle nie zostanie zreali−

zowany i pojawi się komunikat o błędzie. Po−
myśl, jak to poprawić.

Możliwości jest kilka, a ja na tym przykładzie

chciałbym Ci pokazać, na czym polega zagnież−
dżenie procedur. Schemat działania ilustruje ry−
sunek 23. Sprawmy, by program sprawdzał ko−
lejno, czy obie liczby są nieujemne i czy obie są

całkowite. Poprzestawiałem trochę
w programie i dodałem procedurę
sprawdzania, czy liczby są nieu−
jemne. Efekt masz na rysunku 24.

Dla tych, którzy mają kłopoty ze

zrozumieniem zagadnienia, na ry−
sunku 25 mam następny przykład –
trzy kolejne zagnieżdżone procedury
zaznaczyłem różnymi kolorami. W
codziennej praktyce nie stosujemy
kolorów, natomiast dla odróżnienia
powszechnie stosujemy wcięcia,
czyli przesunięcie w prawo kolej−
nych linii programu. Zapewne zau−
ważyłeś takie wcięcia już na poprze−
dnich rysunkach. Nie mają one żad−
nego znaczenia dla komputera, który
pomija wszelkie dodatkowe spacje i
tabulatory. Te wcięcia ułatwiają tylko
analizę programu przez człowieka.

Czy teraz już doceniasz polecenie GOSUB?

Zauważ, że różne rodzaje błędu wywołują ten
sam komunikat, realizowany przez podprogram
etykietka1.

Jeżeli uznasz, że dla różnych błędów komunika−

ty powinny być odmienne, możesz zmodyfikować
program, na przykład jak pokazuje rysunek 26.

Zapamiętaj raz na zawsze, że podczas pro−

gramowania prawie zawsze możemy zrealizo−
wać postawiony cel na wiele różnych sposobów.
I nie musisz się zastanawiać, jaki byłby najlep−
szy. Wystarczy sposób dobry – dobry, to znaczy
w pełni i bez błędów realizujący dany cel.

Operatory logiczne

Wczesniej mówiliśmy o operatorach relacji, da−
jących w wyniku wartość jednobitową (Tak−
Nie, prawda−fałsz, 1−0)

Zwróć uwagę, że w ostatnich przykładach

QBASIC sprawdza właściwie dwa warunki jed−
nocześnie: czy obie wprowadzone liczby są nie−
ujemne. Możliwe jest to dzięki instrukcji lo−
gicznej AND. Angielskie AND to po polsku I.
W wolnym tłumaczeniu linię programu można
odczytać: pierwsza podana liczba musi być
większa lub równa zeru I druga podana liczba
musi być większa lub równa zeru.

Wcześniej dowiedziałeś się, że operatory re−

lacji dają w wyniku jednobitową wartość logicz−
ną, oznaczaną 0, 1. Teraz operator logiczny (boo−
lean operator) działa na dwóch takich właśnie lo−
gicznych wartościach. QBASIC oferuje Ci sześć
operatorów logicznych, ale ze względu na możli−
wości BASCOM−a pamiętaj tylko o czterech:

AND, OR, NOT, XOR
Zasady są tu identyczne, jak w doskonale Ci

znanych dwuwejściowych bramkach. NOT to
operator negacji – zmienia wartość logiczną na
przeciwną:

Wejście

Wyjście

NOT

Ośla łączka

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

Październik 2002

OR sprawdza, czy choć jeden warunek jest

spełniony, AND sprawdza czy spełnione są oba,
a XOR informuje, że spełniony jest dokładnie
jeden z dwóch warunków.

Dla przypomnienia w tabelkach przypo−

minam działanie wymienionych funkcji lo−
gicznych.

Dane

Wynik

wejściowe

operacji logicznej

AND

XOR

Inne funkcje matematyczne

– tylko dla dociekliwych

W programach z rysunków 24...26 dodałem pro−
cedurę sprawdzania, czy liczby nie są ułamkami.
Do sprawdzenia, czy liczby nie są ułamkami wy−
korzystałem funkcję INT (integer), która daje, a
mówiąc fachowo zwraca, część całkowitą danej
liczby, odrzucając część ułamkową. Aby uzyskać
właśnie tę cześć ułamkową, odejmuję od oryginal−
nej liczby wartość zwracaną przez funkcję INT.
pomocnicza1 = poczatek − INT (poczatek)
pomocnicza2 = koniec – INT (koniec)
a potem sprawdzam, czy obie zmienne pomoc−
nicze mają wartość zero.

Wbrew pozorom, nie można tu wykorzystać

mało znanej matematycznej operacji dzielenia
modulo (MOD), która daje w wyniku resztę z
dzielenia liczb, ale tylko liczb całkowitych.
Funkcja MOD działa bowiem na liczbach cał−
kowitych (liczby ułamkowe są zaokrąglane
przed wykonaniem tej funkcji). Na marginesie,
tylko dla dociekliwych wspomnę o dalszych
funkcjach matematycznych, jakie wbudowane
są w naszego BASIC−a. Znak \ (backslash) do−
tyczy dzielenia całkowitego – wynikiem jest
liczba całkowita, reszta jest odrzucana. Nato−
miast „zwykłe” dzielenie oznaczamy znakiem /
(slash). Możesz to sprawdzić, pisząc króciutki
programik dokonujący dzielenia dwóch liczb za
pomocą operatorów MOD, / i \.

Możesz podnosić do dowolnej potęgi i wycią−

gać pierwiastek dowolnego stopnia za pomocą
operatora wykładniczego ^. Wypróbuj programik:

Jeśli się nie zgubiłeś, szczerze gratuluję! Je−

śli nie wszystko z omawianych funkcji matema−
tycznych jest dla Ciebie jasne, nie przejmuj się.
Nie będziesz tego wykorzystywał.

DO−LOOP

Czy zauważyłeś, że nasz tak starannie dopie−
szczony program ma działanie w pewnym sensie

jednorazowe? Zostaje wykonany, kończy się i
trzeba go uruchomić od nowa. To też raczej nie
jest zaletą. Zmodernizujmy teraz nasz kalkula−
tor, by działanie programu nie kończyło się po
wykonaniu obliczeń i byśmy mogli po jednym
uruchomieniu programu wykonywać obliczenia
wielokrotnie.

Wykorzystamy tak zwaną pętlę programową.

Przykład pętli programowej już znasz – to oczy−
wiście instrukcja FOR...NEXT. Jeszcze częściej
wykorzystujemy odmiany pętli DO...LOOP.
DO to po angielsku po prostu rób, zrób, nato−
miast LOOP to właśnie pętla, obieg. Zasada
znów jest beznadziejnie prosta. Wielokrotne po−
wtórzenie zapewniają te dwie instrukcje – po−
między nimi umieszczamy program, który bę−
dzie niejako „kręcił się w kółko”, jak pokazuje
rysunek 27. Nasz główny program z rysunku 24
(który możemy nazwać ciałem pętli) umie−
szczamy między DO ... LOOP. W omawianym
przypadku nie wystarczy jednak dopisać te
dwie dyrektywy DO i LOOP. Trzeba z podpro−
gramu etykietka 3 usunąć polecenie czyszcze−
nia ekranu i przenieść je gdzie indziej. Bez tego
program zostałby wykonamy, ale obliczony i
wyświetlony wynik zostałby w ułamku sekundy

skasowany właśnie poleceniem CLS. Ja prze−
niosłem polecenie CLS do programu głównego.
Dodatkowo wyczyściłem niezbyt już aktualny
komunikat zawarty w podprogramie etykietka4.
Nie kasowałem komunikatu, tylko „unieszko−
dliwiłem”, przekształcając go w komentarz za
pomocą apostrofów, jak pokazuje rysunek 28.
Zmiany zaznaczyłem kolorem czerwonym.

Choć rozwiązaliśmy ważny problem i potra−

fimy przedłużyć działanie programu, mamy ko−
lejny kłopot.

Uruchom program i sam się przekonaj, że nie

wiadomo jak wyłączyć nasz cudowny program.

Znany wszystkim, niewybredny sposób

nieśmiertelna

kombinacja

klawiszy

Ctrl+Alt+Del.

Mniej ordynarna, ale też niezbyt elegancka

metoda to wciśnięcie jednocześnie Ctrl+Break.

Poszukajmy innych, lepszych dróg.

Wyjście z pętli

Pętla DO...LOOP w omówionej najprostszej
postaci jest pętlą nieskończoną. Jak się wkrótce
przekonasz, przy programowaniu mikroproce−
sorów za pomocą programu BASCOM bardzo

często właśnie taka nieskończona pętla
DO...LOOP jest podstawą głównego
programu.

W mikroprocesorze jest to znako−

mite rozwiązanie, ale w QBASICU, na
PC−cie – niekoniecznie...

Jest kilka sposobów na wyjście z

pętli DO...LOOP (a także na wcze−
śniejsze wyjście z pętli FOR...NEXT).
Mogę Ci o nich opowiedzieć, ale tak
naprawdę na razie taka wiedza nie jest
Ci niezbędna. Dlatego nie stresuj się,
jeśli ten śródtytuł wyda Ci się tru−
dniejszy od innych i nie wszystko zro−
zumiesz.

Choć przy programowaniu mikro−

procesorów nieczęsto będziesz z tego
korzystać, powinieneś wiedzieć, że
omawiana pętla DO...LOOP może wy−

stępować w czterech dalszych wcieleniach, za−
wierających dodatkowo klauzulę WHILE albo
UNTIL. To WHILE albo UNTIL pozwoli łatwo
zakończyć pracę pętli DO...LOOP. Zasada
znów jest bardzo prosta: albo przed wykona−
niem programu (ciała pętli) albo po każdym
wykonaniu badany jest warunek. Decyzja o
dalszym wykonywaniu pętli zależy od spełnie−
nia czy niespełnienia tego warunku. I oto mamy
cztery możliwości. Oto dwie pierwsze:

oraz

Pętle różnią się tylko kolejnością badania wa−

runku: w pierwszym przypadku warunek jest ba−
dany przed wykonaniem ciała pętli. Jeśli waru−
nek jest prawdziwy (spełniony), ciało pętli zosta−
nie wykonane, jeśli warunek jest fałszywy (nie−
spełniony), program w pętli, jej ciało, nie zosta−
nie wykonany ani razu.

W drugim przypadku warunek jest badany po

wykonaniu ciała pętli. Więc jeśli warunek jest
fałszywy (niespełniony) program w pętli (ciało)
mimo wszystko zostanie wykonany jeden raz.

To chyba nie jest trudne. Działanie DO

WHILE...LOOP i DO...LOOP WHILE jest bar−
dzo podobne. Na jedną albo drugą wersję zde−
cydujemy się w zależności od konkretnych po−
trzeb: czy program przy nie spełnieniu warunku
ma zostać raz wykonany, czy nie.

Ośla łączka

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

Październik 2002

Tak samo jest z dwoma kolejnymi możliwo−

ściami, jakie oferuje wykorzystanie UNTIL za−
miast WHILE:
DO UNTIL (badanie warunku)
... ‘ tu ciało pętli
LOOP
oraz
DO
... ‘ tu ciało pętli
LOOP UNTIL (badanie warunku)

Zasada sprawdzania (przed czy po wykona−

niu ciała pętli) jest identyczna jak przy WHILE:
pętla DO UNTIL...LOOP może nie zostać wy−
konana ani razu. Pętla DO...LOOP UNTIL zo−
stanie wykonana przynajmniej raz.

Różnica między WHILE a UNTIL też jest

beznadziejnie prosta:
Pętle z WHILE są wykonywane dopóki waru−
nek jest prawdziwy.
Pętle z UNTIL są wykonywane dopóki waru−
nek jest fałszywy (aż stanie się prawdziwy).

Na razie nie wgłębiaj się w temat i nie szukaj

sztucznych przykładów. Zapamiętaj, ewentualnie

zapisz gdzieś podane zasady, a w razie potrzeby
wrócisz do tego miejsca i zastanowisz się, jak
rozwiązać Twój konkretny problem. Dość czę−
sto stosowana jest pętla: DO WHILE…LOOP.
W żadnym wypadku nie można jednak
powiedzieć, że któraś z tych czterech
wersji jest gorsza lub lepsza.

Wcześniej omawiany przykład

z nieskończoną pętlą DO...LOOP jest
trochę sztuczny, bo w „stanie spoczyn−
ku” pętla nie jest realizowana, a program
czeka na podanie nowych wartości. Czę−
ściej wykorzystuje się pętlę, która w sta−
nie „spoczynku bezproduktywnie kręci
się w kółko”. Na rysunku 29 masz
przykład wykorzystania tego w naszym kalku−
latorze. Zawsze po rozpoczęciu pracy programu
czyszczony jest ekran i wyświetlane zaprosze−
nie do naciśnięcie klawisza Enter. Podstawą jest
„prawie pusta” pętla DO...LOOP UNTIL, która
nic nie robi, tylko „kręci się” czekając na naci−
śnięcie jednego z dwóch klawiszy (Enter i Esc).
Naciśnięcie klawisza Enter powoduje przejście

do podprogramu CyklPracy, wykona−
nie obliczeń i wyświetlenie komunika−
tu (przy okazji masz tu kolejny znako−
mity przykład, jak pożyteczne są ety−
kiety i instrukcja GOSUB−RETURN).
Natomiast naciśnięcie Esc powoduje
wyjście z pętli i wyświetlenie stosow−
nego komunikatu końcowego. Dla uła−
twienia analizy na rysunku 29 zazna−
czyłem zmiany na czerwono, a naj−
ważniejsze komentarze na zielono.

Nowa, interesująca funkcja IN−

KEY$ niejako czeka na naciśnięcie do−
wolnego klawisza. Wcześniej, w przy−
kładzie z rysunku 28, polecenie INPUT
zatrzymywało wykonanie programu aż
do wpisania liczby i zatwierdzenia jej
naciśnięciem Enter. Teraz funkcja IN−
KEY$ nie zatrzymuje pracy pętli. Jeże−
li żaden klawisz nie jest naciśnięty,
funkcja ta zwraca tak zwany ciąg pusty
i pętla „kręci się” dalej. Naciśnięcie ja−
kiegoś klawisza powoduje, że funkcja
INKEY$ daje (fachowo zwraca) odpo−
wiadający mu znak. Aby sprawdzić
czy naciśnięty klawisz to Enter lub
Esc(ape), wykorzystujemy kod tego
klawisza w standardzie ASCII (czytaj:
aski). Kodem klawisza Escape jest licz−
ba 27, natomiast liczba 13 to kod kla−
wisza „Enter”, oznaczanego w wieko−
wym kodzie ASCII skrótem CR (Car−
riage Return – powrót karet−
ki). W przypadku tego typu
klawiszy musimy stosować
ekwilibrystykę z kodami
ASCII, natomiast z „normal−
nymi” literami jest znacznie
łatwiej. Przykład masz na ry−
sunku 30, gdzie zamiast Enter
i ESC trzeba nacisnąć odpo−
wiednio literki t (tak) i n (nie).

Można też wcześniej wyjść

z pętli DO...LOOP oraz pętli
FOR...NEXT z wykorzysta−
niem instrukcji odpowiednio
EXIT DO oraz EXIT FOR.

Zasada znów jest prosta: w ciele pętli trzeba
umieścić odpowiednie rozkazy. Dla dowolnej
wersji pętli DO ... LOOP może to być linia
z IF ... THEN:

Na rysunku 31 masz przykład wykorzysta−

nia instrukcji EXIT DO.

Jeszcze raz przypominam, że to są wiadomo−

ści dodatkowe; nie musisz drążyć tego tematu.

SELECT CASE

Potrafisz już w rozmaity sposób wykorzystać
niezmiernie pożyteczne polecenie IF−THEN−
ELSE, umiesz nawet zagnieździć kilka takich
poleceń, by sprawdzały kilka warunków. Często
zamiast takich karkołomnych operacji warto
wykorzystać polecenie SELECT CASE. Po−
czątkujący zupełnie niepotrzebne żywią irracjo−
nalne obawy przed jego użyciem. Tymczasem
jest ono nie tylko pożyteczne, ale też wygodne
w użyciu i naprawdę przyjazne. Podstawowa
zasada jest znów, jak wszystko w programowa−
niu, oczywista: zazwyczaj mamy jakąś zmienną
liczbową. Instrukcja SELECT CASE sprawdza
stan (zawartość) tej zmiennej i w zależności od
sytuacji podejmuje odpowiednie działania. O ile
instrukcja IF−THEN−ELSE może dokonać wy−
boru spośród dwóch możliwości, o tyle SE−
LECT CASE pozwala wybrać jedną z dowolnie
wielu możliwości. Ilustruje to rysunek 32.

Przykład wykorzystania (może niezbyt sen−

sowny, niezbyt elegancki, ale pokazujący istotę za−
gadnienia) masz na rysunku 33. Składnia jest bar−
dzo prosta. Nie zapomnij tylko o dwukropkach i
zamknięciu instrukcji za pomocą END SELECT.
W przykładzie z rysunku 33 masz zmienną liczbo−
wą dzialanie i za pomocą instrukcji SELECT
CASE wybierasz
jedną z czterech
możliwości.

In−

strukcja SELECT
CASE radzi sobie
nie tylko z liczba−
mi, ale i ze zmien−
nymi tekstowymi

Ośla łączka

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

Październik 2002

(z łańcuchami znaków). Przykład masz na ry−
sunku 34, gdzie badasz zawartość zmiennej te−
kstowej dzialanie$. Przy wykonywaniu progra−
mu z rysunku 34 przy wprowadzaniu znaków +,
* musisz użyć klawisza Shift, ale nie zmienia to
istoty sprawy.

Od razu zawiadamiam, że SELECT CASE

oferuje dodatkowe naprawdę pożyteczne możli−
wości. Na przykład CASE ELSE określa wszy−
stkie inne oprócz możliwości wymienionych –
patrz rysunek 35.

Nie musisz też wyszczególniać wszystkich

pojedynczych składników, tylko podać zakresy
wartości zmiennej za pomocą znanych Ci do−
skonale operatorów relacji albo podając zakres
od... do... Przeanalizuj przykład z rysunku 36.
Jeśli użyjesz któregoś z sześciu operatorów rela−
cji, zamiast CASE musisz wykorzystać CASE
IS. Zakres od... do... podasz w postaci X TO Y.

Sprawdź sam, co się dzieje, jeśli nie zdefi−

niujesz wszystkich możliwości albo gdy podane
zakresy zachodzą na siebie.

Podobne działanie ma instrukcja ON (wyra−

żenie_o_wartości_0...255) GOSUB, ale nie bę−
dziemy się nią zajmować – lepsze możliwości
daje właśnie SELECT CASE.

Omówimy natomiast coś podobnego, co

bardzo przyda się nam przy programowaniu mi−
kroprocesorów.

ON TIMER

Zanim przejdziemy do polecenia ON TIMER,
przypomnij sobie działanie funkcji INKEY$.
Zwraca ona znak odpowiadający naciśniętemu
klawiszowi. Posłużyła ona do sterowania pracą
programu, ale zwróć uwagę, że funkcja INKEY$
i związana z nią instrukcja IF – THEN są wyko−
nywane tylko w ściśle określonych chwilach cza−
su. Ubocznym efektem, który może już zauważy−
łeś, jest to, że krótkie naciśnięcie właściwego kla−
wisza nie powoduje reakcji programu. Zauwa−
żysz to zwłaszcza przerabiając ćwiczenia na star−
szym, powolnym komputerze. Jeśli przyciskając
na chwilę klawisz t przypadkiem trafisz na mo−
ment, gdy program robi coś innego, reakcji nie
będzie (naciskać zbyt długo też na można –
sprawdź, co się wtedy stanie).

Inaczej jest z poleceniem ON TIMER. To

jedno z poleceń do obsługi zdarzeń mogących
się pojawić w dowolnym momencie. Takich po−
leceń jest w QBASIC−u kilka. ON TIMER rea−
guje na upływ określonej ilości czasu. Składnia
polecenia jest następująca:
ON TIMER(LiczbaSekund) GOSUB
etykietaDoKtorejProgramSkoczy

Czas liczony jest od chwili „włączenia sto−

pera” poleceniem TIMER ON (ten „stoper”
można wyłączyć i wyzerować poleceniem TI−
MER OFF albo wstrzymać odliczanie polece−
niem TIMER STOP i wznowić przez TIMER
ON). Po zliczeniu podanej liczby sekund dzięki
dyrektywie GOSUB zostanie zrealizowany
podprogram umieszczony pod podaną etykietą.

Zwróć teraz uwagę na rysunek 37. Na po−

czątku programu umieściłem polecenie ON TI−
MER z czasem 15 sekund i z etykietą Wymuszo−
neZakonczenie. Potem po wypisaniu dwóch lini−
jek tekstu włączam „stoper” poleceniem TIMER
ON i... program wpada w pętlę DO...LOOP, cze−
kając na naciśniecie jednego z dwóch klawiszy t
lub n. Naciśnięcie jednego z nich spowoduje od−
powiednią reakcję programu. Jeśli jednak żaden
z tych dwóch klawiszy nie zostanie naciśnięty
przez 15 sekund, nastąpi wymuszone zakończe−
nie programu. W tym celu gdziekolwiek za pro−
gramem głównym umieszczam podprogram pod
etykietą WymuszoneZakonczenie. Zwróć uwagę,
że polecenie ON TIMER umieszczone jest na
początku, i że trzeba włączyć odmierzanie czasu
poleceniem TIMER ON.

QBASIC oferuje Ci więcej takich poleceń

(ON ERROR, ON COM, ON KEY, ON
PLAY, ON STRIG, ON PEN). Nie będziemy
ich omawiać, zwróć tylko uwagę, że polecenia
ON coś_tam zapewniają obsługę różnych zda−

rzeń. Przy programowaniu mikropro−
cesorów będziemy często korzystać z
podobnych poleceń.

Podsumowanie przygody
z QBASIC−em

Podałem Ci najważniejsze wiadomości, które
pozwolą stworzyć wiele interesujących progra−
mów. Serdecznie zachęcam Cię teraz do samo−
dzielnych prób!

Nie zdziw się jednak, jeśli napotkasz problemy.

Na pewno tak się stanie! Zapewne znaczna część
programów napisanych przez Ciebie w QBASIC−u
nie zechce w ogóle zadziałać. Nie daj się tym
zniechęcić! Przyczyną nie będzie brak kluczo−
wych wiadomości, tylko brak wprawy, w tym po−
mijanie „drobiazgów”: niezbędnych przecinków,
średników czy innych niezbędnych składników.

Jak się już zapewne zorientowałeś, programo−

wanie wymaga innego podejścia, niż zagadnienia
naszego życia codziennego. Największym wyzwa−
niem, które stoi przed Tobą, nie jest zdobycie wie−
dzy, tylko wyrobienie w sobie nowych nawyków,
odmiennego sposobu myślenia, zapisu i szczegól−
nego rodzaju wyobraźni. I tu mam w zanadrzu ko−
lejną wiadomość dobrą, a przynajmniej pocieszają−
cą: nikt nie rodzi się z takimi umiejętnościami. Każ−
dy musi się przestawić, nauczyć, przyzwyczaić.

Dlatego serdecznie zachęcam do samodziel−

nych eksperymentów. Pomimo porażek próbuj
wykorzystać podane wiadomości w praktyce.
Pisz programy! Zawsze zaczynaj od najprost−
szych, potem stopniowo je wzbogacaj i ulepszaj.
Modyfikuj podane programy przykładowe. Nie
porywaj się od razu na zadania trudne, bo się
zniechęcisz. Pomocą przy uruchamianiu progra−
mów i poszukiwaniu błędów będzie wbudowa−
ny w QBASIC−a mechanizm wyszukiwania błę−
dów i podpowiedzi (na nieszczęście bardzo la−
konicznych i po angielsku). Pomocą może być
też wykorzystanie zamiast klawisza F5 klawiszy
F8 i F10, które pozwalają prześledzić działanie
programu w trybie krokowym, linijka po linijce.

Jeśli napotkasz poważniejszy problem, możesz

wgłębiać się w zakamarki QBASIC−a za pomocą
dostępnego pliku pomocy (po angielsku), ale nie
namawiam Cię do zbytniego zaangażowania w
tym zakresie. Celowo nie podałem Ci informacji o
typach zmiennych, o możliwościach graficznych,
dźwiękowych oraz o operacjach na plikach na
dysku i na łańcuchach znaków, czyli na tekstach.
Do niektórych spośród tych zagadnień być może
wrócimy przy omawianiu BASCOM−a. A póki co,
za pomocą QBASIC−a miałeś poznać i poznałeś
elementarne zasady, które będziesz wykorzysty−
wał przy programowaniu mikroprocesorów. A je−
śli Cię zachęciłem, jeśli chcesz „skręcić” z drogi
prowadzącej do programowania mikroproceso−
rów i zająć się pisaniem prawdziwych programów
na komputer PC, mam dobrą radę: zamiast QBA−
SIC−em zajmij się Visual BASIC−iem lub lepiej
DELPHI. Ale to zupełnie inne zagadnienie.

My w następnym miesiącu zajmiemy się

budową naszego głównego bohatera, mikro−
procesora jednoukładowego. Mam dużą
nadzieję, że cały czas nadążałeś za tokiem
rozumowania i że rozumiesz sens kolejnych
poleceń i modyfikacji programu. Jeśli pomi−
mo szczerych chęci gdzieś się zgubiłeś, na−
pisz do mnie. O ile tylko więcej osób będzie
mieć podobny problem, powrócimy do nie−
których zagadnień jeszcze raz.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w kolejnym numerze EdW.

Ośla łączka

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

Październik 2002

Do czego to służy?

Prezentowana prosta centralka alarmowa
może znaleźć zastosowanie do ochrony domku
letniskowego, budynku gospodarczego, gara−
żu wolno stojącego. Wielu młodych Czytel−
ników zapewne zechce ją też wykorzystać do
„ochrony” swojego pokoju przed współloka−
torami.

Układ pomimo zadziwiającej prostoty

pełni wszystkie podstawowe funkcje kla−
sycznej centrali alarmowej. Ma jedno wyj−
ście do dołączenia syreny oraz dwie linie do−
zorowe: natychmiastową i zwłoczną. Linia
zwłoczna oraz dodatkowy obwód opóźnione−
go włączania centralki pozwalają umieścić
wyłącznik sterujący pracą centrali w obrębie
strefy chronionej. Pracą centrali może stero−
wać zamek szyfrowy, ale tak prosty układ bę−
dzie w praktyce współpracował raczej ze
zwyczajnym wyłącznikiem, który zostanie
sprytnie ukryty przed potencjalnym amato−
rem cudzego mienia.

Układ w spoczynku nie pobiera prądu,

w stanie czuwania pobiera około 2mA prą−

du (można ustawić jeszcze mniej), więc
przy zastosowaniu syreny z przetworni−
kiem piezo z powodzeniem może być zasi−
lany nie tylko z zasilacza i akumulatora,
ale też z baterii, na przykład 8...12 alka−
licznych „paluszków”.

Jak to działa?

Schemat ideowy centralki pokazany jest na
rysunku 1. Diody D2, D3 są opcjonalne –
potrzebne są tylko przy podwójnym zasila−
niu: z zasilacza i baterii rezerwowej (napięcie
zasilacza powinno być wyższe, niż napięcie
świeżej baterii rezerwowej). Wwersji pod−
stawowej nie będą montowane. Wstanie czu−
wania przełącznik S1 jest zwarty i przez re−
zystory R1, R2 oraz linie L1, L2 płynie prąd
wynoszący w sumie około 1mA. Tyle prądu
pobiera centralka w stanie czuwania. Wartość
rezystorów R1, R2 można zwiększyć nawet
do 220k

Ω

, co jeszcze bardziej zmniejszy po−

bór prądu (do około 0,1mA) i pozwoli zasilać
system z kompletu alkalicznych paluszków
przez cały rok.

Gdy w stanie czuwania wszystko jest

w porządku, nienaruszone linie L1, L2 gwa−
rantują, że na wejściach wyzwalających A
uniwibratorów, czyli na nóżkach 4 i 12 kost−
ki U1 panuje stan niski. Gdy którakolwiek z
linii zostanie choć na chwilę przerwana, na
odpowiednim wejściu pojawi się stan wyso−
ki. To rosnące (dodatnie) zbocze wyzwala
uniwibrator.

Obwody R3C8 i R9C7 są niezbędne dla

ochrony systemu przed nieuniknionymi za−
kłóceniami impulsowymi i próbami sabotażu
przez dołączenie do linii dozorowej napięcia
220V. Przy wartościach podanych na sche−
macie układ będzie reagował na naruszenia
dłuższe niż 0,2s. Wejścia A przerzutników
kostki 4538 nie boją się łagodnych zboczy,
bo mają na wejściu obwody Schmitta, za−
pewniające histerezę.

Ciąg dalszy na stronie 57.

Rys. 1

Październik 2002

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

Ciąg dalszy ze strony 51.

Linia L1 jest tak zwaną linią natychmia−

stową – jej naruszenie od razu wywołuje
alarm na czas wyznaczony przez R8, C4.
Linia L2 jest tak zwaną linia zwłoczną. Naru−
szenie jej wyzwoli uniwibrator U1A na czas
wyznaczony przez elementy R6, C3. Nie wy−
woła to alarmu od razu – dopiero na koniec
tego czasu opadające zbocze na nóżce 6 wy−
zwoli uniwibrator U1B za pomocą jego wej−
ścia B (nóżka 11) i elementów R7, C6. Wtym
czasie (tzw. czas na wejście) uprawniony
użytkownik może spokojnie wyłączyć alarm.

Wstanie czuwania/alarmu przełącznik S1

jest zwarty. Rozwarcie go spowoduje, po
pierwsze, że linie dozorowe L1, L2 nie będą
zasilane, a centralka w stanie wyłączenia
w ogóle nie będzie pobierać prądu. Po dru−
gie, spowoduje to szybkie rozładowanie kon−
densatora C1 przez diodę D1 i rezystor R4.
Stan niski, który pojawi się na wejściach ze−
rujących obu uniwibratorów (nóżki 3, 13),
dodatkowo uniemożliwi ich pracę.

Obwód R5C1 pełni też bardzo ważną ro−

lę podczas włączania centralki do stanu czu−
wania: po zwarciu styków przełącznika S1
kondensator C1 jest rozładowany i pomału

ładuje się przez rezystor R5. Oznacza to, że
przez czas wyznaczony przez R5, C1 na wej−
ściach zerujących obu uniwibratorów panuje
stan niski. Wtym czasie centralka nie będzie
reagować na naruszenie linii L1 i L2. Jest to
tak zwany czas na wyjście.

Przykładowe przebiegi czasowe w ukła−

dzie pokazane są na rysunku 2. Warto je sta−
rannie przeanalizować. Należy zauważyć, że
trwałe naruszenie (przerwanie) którejkolwiek
linii nie spowoduje ciągłego alarmu, tylko
włączenie syreny na czas określony przez
R8, C4, który zazwyczaj będzie wynosić 30
sekund ... 5 minut. Może to wyglądać na
błąd, niemniej obowiązujące przepisy, a tak−
że praktyka wskazują, że czas alarmu musi
być ograniczony – syrena nie może wyć np.
całą noc bez przerwy.

Tranzystor MOSFET T1 ma prąd maksy−

malny ponad 20A, więc z centralką mogą
współpracować dowolne syreny alarmowe
włączane przez podanie zasilania. Mogą to
być syreny z głośnikiem tubowym, pobiera−
jące 1...3A prądu albo syreny z membraną
piezo pobierające 100...300mA.

Wszystkie czasy (opóźnienie wejścia,

opóźnienie wyjścia i czas alarmu) można
dowolnie zmieniać, najlepiej przez zmianę
pojemności C1, C3 i C4 (4,7

F...470

F).

Wukładzie na wszelki wypadek nie należy
stosować rezystorów o wartościach powy−
żej 1M

Ω

. Można natomiast śmiało zmniej−

szyć wartości R5, R6, R8 (100k

Ω

...470k

Ω

)

i zwiększyć odpowiednio C1, C3, C4. Cho−
dzi o to, by ewentualne zanieczyszczenia,
kurz i wilgoć nie zakłóciły pracy układu.
Wprzypadku, gdy centralka miałaby praco−
wać na wolnym powietrzu lub w pomie−
szczeniach nieogrzewanych, koniecznie na−
leży starannie zabezpieczyć układ nie tylko
przed kurzem, ale także przed wilgocią.
Dobrym sposobem będzie zalanie całości
silikonem.

Montaż i uruchomienie

Centralkę można zmontować na płytce druko−
wanej, pokazanej na rysunku 3. Montaż jest
prosty, a układ zbudowany ze sprawnych ele−
mentów będzie od razu działał. Przed sprawdze−
niem czasów działania warto pozostawić cen−
tralkę włączoną na około godzinę, by zaformo−
wać kondensatory elektrolityczne. Zamiast zwy−
kłych „elektrolitów” można dać kondensatory
tantalowe, które nie wymagają formowania i nie
zmieniają parametrów w czasie użytkowania.

Linię zwłoczną L2 wykorzystuje się z regu−

ły w obwodzie chroniącym drzwi wejściowe.
Jak widać z opisu, przełącznik S1 pełni bardzo
ważną rolę − służy do włączania/wyłączania
alarmu. Aby układ skutecznie pełnił rolę syste−
mu alarmowego, należy ukryć ten wyłącznik,
żeby ewentualny włamywacz nie wiedział, jak
rozbroić alarm. Dzięki istnieniu linii zwłocznej
L2 możesz ukryć przełącznik w obrębie strefy

chronionej. Po wejściu i naru−
szeniu linii L2 będziesz miał
kilka... kilkanaście sekund (R6,
C3) na wyłączenie alarmu.
Podobnie przy wychodzeniu
włączysz S1 i będziesz miał
trochę (R?, C?) na wyjście. Ta−
kie rozwiązanie radykalnie
utrudni zadanie włamywaczo−
wi – będzie miał bardzo mało
czasu na unieszkodliwienie
alarmu.

Piotr Górecki

Rys. 2

Rys. 3 Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką

est dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2601

Wykaz elementów

Rezystory:
R

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R33,,R

R55,,R

R66,,R

R88,,R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

Kondensatory:
C

C11,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

µµ

FF//2255V

C22 C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµ

FF//2255V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100......110000nnFF
C

C77 C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF

Pozostałe:
D

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D22,,D

D33 .. .. .. ..ddiiooddaa S

Scchhoottttkkyy−eeggoo 11A

A,, nnpp..11N

N55881188

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

UZZ1111

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44553388
A

K11−A

K66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..w

włłąącczznniikk

Y11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ssyyrreennaa

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

Październik 2002

Do czego to służy?

Na łamach czasopism elektronicznych opisy−
wano już wiele układów służących do zdal−
nego sterowania różnego rodzaju urządzenia−
mi. Były to zarówno układy jednokanałowe
typu „włącz−wyłącz”, jak i zaawansowane
konstrukcje wielokanałowe. Urządzenia te
pracowały zwykle w oparciu o sterowanie
podczerwienią lub falami radiowymi − te
ostatnie gwarantowały zazwyczaj większy
zasięg. Czytelnicy wciąż są zainteresowani
tego typu konstrukcjami, np. do zdalnego
włączania urządzeń domowych. Do takich
celów wystarczy prosty układ sterownika re−
agującego, np. na pilota telewizyjnego. W ni−
niejszym artykule zaprezentowano taki nie−
skomplikowany konstrukcyjnie układ włą−
czająco/wyłączający praktycznie dowolne
urządzenie zasilane z sieci 230V/50Hz. Ce−
chą wyróżniającą jest niski koszt i łatwa do−
stępność zastosowanych podzespołów.

Jak to działa?

Schemat ideowy zdalnego włącznika przed−
stawiony został na rysunku 1. Zasilacz sta−
nowią elementy TR1,D1,C1,C2 i U1. LED

D2 pełni rolę kontrolki obecności napięcia
zasilającego. Zasilacz dostarcza napięcia sta−
bilizowanego +5V.

W roli układu odbierającego wiązkę pro−

mieniowania podczerwonego zastosowano
popularny scalony odbiornik podczerwieni
TFM5360 (U3). Współpracuje on ze zdecy−
dowaną większością pilotów telewizyjnych.
Wyjście U3 może sterować innymi układami
elektronicznymi, np. z przerzutnikiem T.
W niniejszej konstrukcji zrealizowany on zo−
stał za pomocą układu scalonego CMOS
CD4017 (U2). Przez producenta został on za−
projektowany jako licznik dziesiętny. Po
skróceniu cyklu pracuje jednak jak typowa
dwójka licząca. Osiągnięto to dzięki podłą−
czeniu wyjścia Q2 do wejścia kasującego U2
(Reset).

Odbiornik podczerwieni U3 reaguje na

częstotliwości zbliżone do 36kHz. Przebieg
z jego wyjścia podawany jest na wejście zega−
rowe CLK U2. Elementy R3,C3 formują prze−
bieg prostokątny z wyjścia U3 w taki sposób,
że przerzutnik U2 reaguje prawidłowo.

Do wyjścia Q1 U2 podłączono szeregowo

diody LED D3 i wewnętrzną diodę optotria−

ka Q1. Optotriak steruje triakiem Q2. Ten
ostatni włącza/wyłącza przyłączone urządze−
nie(−a) sieciowe w zależności od tego, ile ra−
zy zostanie wciśnięty przycisk na pilocie
podczerwieni.

Tuż po podłączeniu do sieci, na wyjściu

Q1 przez prawie sekundę utrzymuje się stan
niski, po czym pojawia się stan wysoki. Skut−
kuje to chwilowym włączeniem triaka. Przez
ten czas następuje automatyczne zerowanie
licznika U2 dzięki włączeniu kondensatora
C4 pomiędzy wejście kasujące 15 a „plus”
zasilania.

Montaż i uruchomienie

Układu można zmontować na płytce druko−
wanej przedstawionej na rysunku 2. Montaż
zaczynamy od wlutowania pięciu zwor
oznaczonych jako ZW1−ZW5. Następnie
w płytkę lutujemy rezystory, stabilizator U1,
diody, układy scalone i optotriak. Diodę
LED D2 oraz połączony z nią szeregowo re−
zystor R4 lutujemy bezpośrednio do uzwoje−
nia wtórnego (niskonapięciowego) transfor−
matora TR1. Soczewkę diody osadzamy
w 3...5−milimetrowym otworze w obudowie.

Rys. 1 Schemat ideowy

łł

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

Październik 2002

Na końcu w płytkę lutujemy pionowo triak
wraz z przykręconym do niego radiatorem
aluminiowym o wielkości dobranej w zależ−
ności od przewidywanej mocy podłączanego
odbiornika prądu. Miejsce styku należy po−
kryć cienką warstwą pasty silikonowej ce−
lem lepszego odprowadzenia ciepła. W przy−
padku podłączania odbiorników o mocy do
100−150W (np. lampy) triak nie wymaga ra−
diatora.

Transformator zasilający TR1 oraz bez−

piecznik B1 znajdują się poza płytką druko−
waną. Typ zastosowanego transformatora
umożliwia przykręcenie go dwiema...cztere−
ma niewielkimi śrubami z nakrętkami do obu−
dowy. Bezpiecznik umieszczono w gnieździe
przykręconym do jednej ze ścianek obudowy.
W zależności od przewidywanej mocy przy−
łączanego odbiornika prądu należy zastoso−
wać bezpiecznik na odpowiedni prąd, np. dla
mocy do 150W w zupełności powinien wy−
starczyć bezpiecznik jednoamperowy.

Płytka drukowana wraz z elementami

przykręcona została do dostępnej w handlu
obudowy plastikowej o wymiarach zewnę−
trznych 105x53x38mm. Składa się ona
z dwóch jednakowych części skręcanych
jedną śrubą. Można zastosować obudowę
o innych wymiarach − ważne jest jedynie,
aby zmieściła się w niej płytka i transforma−
tor zasilający.

Po przykręceniu zmontowanej płytki,

gniazda bezpiecznikowego i transformatora
do obudowy oraz połączeniu tych podzespo−
łów ze sobą izolowanymi przewodami sie−
ciowymi, do jednej z bocznych ścianek
obudowy przykręcono dwie kostki elektro−
techniczne. Do pierwszej przyłączone jest
zasilanie, do drugiej odbiornik prądu,
którym chcemy sterować. Taka wersja wy−
konania umożliwi sterowanie, np. żyrando−
lem. Kto chce sterować urządzeniami zasi−
lanymi za pośrednictwem wtyczki siecio−
wej, powinien do wspomnianych kostek
przykręcić izolowane przewody sieciowe
zakończone wtyczką i gniazdem sieciowym
lub zastosować obudowę typu „wtyczka −
gniazdo”.

Odbiornik podczerwieni U3 powinien

„widzieć” wiązkę podczerwieni, na którą
ma reagować. W związku z tym w jednej ze
ścianek obudowy należy naprzeciwko czuj−
nika wykonać okrągły lub jeszcze lepiej
kwadratowy otwór o średnicy 1cm lub wy−
miarach 1x1cm.

Uwaga: na niektórych elementach

układu występuje napięcie groźne dla
zdrowia i życia. Z tego powodu osoby nie−
doświadczone lub/i niepełnoletnie mogą
wykonywać niniejszy układ tylko pod
czujnym okiem wykwalifikowanej osoby
dorosłej!

Zmontowany układ nie wymaga urucha−

miania i regulacji. Po podłączeniu zasilania po−
winien działać od razu. Dioda LED D3 zaświe−
ci się na moment, po czym zgaśnie. Po pierw−
szym naciśnięciu dowolnego przycisku na pilo−
cie TV LED zaświeci się na stałe do czasu ko−
lejnego skorzystania z pilota. Zamiast pilota TV
można skorzystać z zegarka naręcznego z wbu−
dowanym pilotem TV lub wykonać go samo−
dzielnie. Schemat przykładowego nadajnika
podczerwieni zamieszczono w EdW 2/98, s.14.

Dariusz Knull

Rys. 3 Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2649

Wykaz elementów

Rezystory:

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6688kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55kk

Ω

Kondenstory:

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//2255V

C22,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//99V

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF
Półprzewodniki:

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D 33......55m

m cczzeerrw

woonnaa

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D 33......55m

m zziieelloonnaa lluubb żżóółłttaa

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C33006622 ((M

C33004411......33 lluubb 33006611......33))

Q22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTIIC

C224466D

D ((440000V

V//1166A

A)) lluubb iinnnnyy

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M7788LL0055

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44001177
U

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTFFM

M55336600

Pozostałe:

TTR

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTS

S22//4466

B11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11−1100A

A//225500V

V W

WTTA

A−TT

Gnniiaazzddoo bbeezzppiieecczznniikkoow

wee

22 kkoossttkkii eelleekkttrrootteecchhnniicczznnee
O

Obbuuddoow

waa ppllaassttiikkoow

waa ((ppaattrrzz tteekksstt))

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

Październik 2002

Proponowany Przypominacz jest niewielkim
dwukanałowym sygnalizatorem, który po
odmierzeniu ustawionego czasu włącza
alarm. Przypominacz umożliwia ustawianie
dwóch odmierzanych czasów w zakresie: od
1 do 24 godzin, co powinno w większości
przypadków sprostać wymaganiom czasów
brania leków. Dzięki zastosowaniu mikro−
procesora zapewniono możliwość odliczania
dwóch różnych czasów, co przyda się przy
braniu leków w różnych odcinkach czaso−
wych. Zrealizowana została także funkcja
blokowania przycisków zerujących na czas
odliczania. Zabezpiecza to skasowanie już
odliczonego czasu przez przypadkowe naci−
śnięcie któregoś z przycisków. Różne rodza−
je sygnalizacji akustycznej oraz optycznej
pomagają rozróżnić, z którego kanału czas
został odliczony. Dzięki zapisywaniu usta−
wionych czasów w pamięci EEPROM, nie
jest potrzebne każdorazowe programowanie
po wymianie baterii lub wyłączeniu zasila−
nia. Przechodzenie procesora podczas odli−
czania do stanu IDLE ogranicza znacząco
pobór prądu.

Małe wymiary umożliwiają noszenie go

w kieszeni lub jako breloczka − to też niewąt−
pliwa zaleta.

Opis układu

Schemat ideowy Przypominacza znajduje się
na rysunku 1. Rezystor R2 ogranicza prąd
diody sygnalizacyjnej D1, natomiast konden−
sator C2 poprawia pracę generatorka piezo
Q1. Dioda LED oraz sygnalizator akustyczny
zostały bezpośrednio dołączone do wyjść pro−
cesora. Jest to możliwe, gdyż wydajność prą−
dowa wyjść procesora może wynosić 20mA.
Elementy R1, C1 odpowiedzialne są za zero−
wanie procesora podczas włączania zasilania,
natomiast przyciski S1, S2 pozwalają na pro−
gramowanie oraz kasowanie alarmów. Dioda
D2 zabezpiecza układ przed odwrotnym na−
pięciem zasilania, które dodatkowo jest filtro−
wane przez kondensator C3. Procesor nie po−
siada oscylatora kwarcowego. Dla tego pro−
cesora okazał się on zbędny, gdyż zawiera

w sobie generator RC. Może jego stabilność
częstotliwościowa jest niewielka, ale przecież
nie jest potrzebne odmierzanie bardzo do−
kładnych odcinków czasu. Wszystkie funkcje
zostały zrealizowane programowo.

Listingi można znaleźć na stronie inter−

netowej EdW w dziale FTP. Na listingu 1
przedstawiona została procedura realizująca
programowanie kanału odnoszącego się do
przycisku S1. Dla przycisku S2 polecenia te są
identyczne. Na samym początku zmienna
odmierzanych godzin jest zerowana. Zerowa−
na jest także po ustawieniu odliczanych go−
dzin na wartość równą 25. Po ustawieniu go−
dzin, ich liczba zapisana zostaje w wewnętrz−
nej pamięci EEPROM. Listing 2 zawiera in−
strukcje wykonywane podczas powstania alar−
mu. Powstały alarm jest sygnalizowany na
trzy różne sposoby, osobno dla kanału 1, kana−
łu 2 oraz dla obu kanałów. Dopiero przy wy−
konywaniu tych instrukcji jest możliwość ska−
sowania alarmu przyciskami S1 lub S2, oczy−
wiście w zależności od kanału. Realizacja ob−
sługi jednego z przycisków przedstawiona zo−
stała na listingu 4. Widać z niej, że po skaso−
waniu alarmu obliczona zostaje nowa wartość
czasu do odliczenia oraz ustawione zostają fla−
gi zezwolenia na ponowne odliczanie. Listing 3
zawiera instrukcje obsługi sygnalizatora aku−
stycznego oraz diody LED, które, jak widać,
włączane zostają na ok. 150ms. Procedura re−
alizująca odliczanie została przedstawiona na
listingu 5. Odliczanie jest wykonywane

w obsłudze przerwania spowodowanego
przepełnieniem licznika. Po odliczeniu zada−
nej wartości, odliczanie jest blokowane oraz
ustawione zostają flagi zezwolenia na odpo−
wiedni alarm. Zezwolenie na alarm odbloko−
wuje jednocześnie przyciski S1 lub S2.

Montaż i uruchomienie

Układ Przypominacza należy zmontować na
płytce drukowanej przedstawionej na rysun−
ku 2. Montaż należy rozpocząć od wlutowa−
nia elementów najmniejszych, kończąc na
wlutowaniu zaprogramowanego mikrokon−
trolera. Ponieważ przeznaczona obudowa
jest niewielka, nie można mikrokontrolera
umieścić w podstawne. Przy jego wlutowy−
waniu należy zachować dużą ostrożność i nie
doprowadzić do jego przegrzania.

Po zmontowaniu układ od razu powinien

poprawnie pracować. Jeżeli zadbamy o pra−

widłowe wkładanie bate−
rii, to diody D2 można nie
montować. Układ może
być zasilany napięciem 3−
6V, przy czym najlepszym
rozwiązaniem będzie zasi−
lenie Przypominacza z ba−
terii 6V, co podyktowane
jest tym, że od napięcia
zasilania zależy nie tylko
pobór prądu, ale częstotli−
wość generatora zawarte−
go w mikrokontrolerze.

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2 Schemat montażowy

µµ

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

Październik 2002

Zmiany częstotliwości generatora od na−

pięcia nie przeszkadzają w działaniu układu,
gdyż dokładność odmierzanego czasu nie
musi być wysoka.

Po sprawdzeniu układu można go umie−

ścić w niewielkiej obudowie przeznaczonej
na wszelkiego rodzaju piloty. Tam, gdzie ma
być umieszczony generator akustyczny, nale−
ży wywiercić otwór, aby dźwięk był głośniej−
szy. Trzeba też wyposażyć Przypominacza
w dodatkowy wyłącznik zasilania. Pobór
prądu układu można zmniejszyć zmniejsza−
jąc napięcie zasilające, ale spowoduje to tak−
że zmniejszenie częstotliwości wewnętrzne−
go generatora.

Programowanie
oraz obsługa

W programowaniu oraz obsłudze pomagają:
dioda LED oraz sygnalizator akustyczny. Aby
przejść do programowania odliczanych cza−
sów, należy podczas włączenia przytrzymać
przycisk kanału, którego czas chcemy ustawić
do odliczenia. Przejście w tryb programowa−
nia sygnalizowane jest stałym zaświeceniem
się diody LED. Wyboru odliczonego czasu
dokonuje się tym samym przyciskiem, które−
go czas programujemy. Liczba ustawionych
godzin do odliczenia jest równa liczbie przyci−
śnięć przycisku dla danego kanału. Każde na−
ciśnięcie przycisku jest sygnalizowane krót−
kim dźwiękiem oraz mignięciem diody LED.
Aby po ustawieniu liczby odliczanych godzin
zakończyć tryb programowania, należy wyłą−
czyć oraz włączyć zasilanie układu. Po 25. na−
ciśnięciu przycisku w trybie programowania
następuje automatyczne wyjście z procedury

programowania, a liczba godzin zostaje usta−
wiona na zero. Jeżeli ustawiony czas wynosi
zero, dany kanał jest wyłączany. Określony
kanał jest włączony tylko wtedy, gdy jego
ustawiony czas jest różny od zera. Tak więc
25. przyciśnięcie przycisku wyłącza dany ka−
nał oraz opuszcza tryb programowania. Wyłą−
czenia kanału (skasowanie ustawionego czasu
do odliczenia) dokonać można także w inny
sposób. Otóż po wejściu w tryb programowa−
nia danego kanału należy wyłączyć zasilanie.
Jest to równoznaczne z 25. przyciśnięciem
przycisku programowanego kanału. Dla kana−
łu drugiego wejście w tryb programowania
oraz programowanie jest identyczne jak dla
kanału pierwszego. Wystarczy przytrzymać
przy włączaniu zasilania drugi przycisk. Po
zaprogramowaniu któregoś z kanałów i włą−
czeniu zasilania miga dioda LED. Przypomina
ona o potrzebie naciśnięcia dowolnego przyci−
sku, co spowoduje wystartowanie odliczania.
Po wystartowaniu odliczania przyciski kana−
łów są zablokowane. Dopiero po wystąpieniu
alarmu są one odblokowywane, przez co
umożliwiają skasowanie alarmu i uruchomie−
nie ponownego odliczania. Jeżeli oba kanały
są niezaprogramowane (wyłączone), po włą−
czeniu zasilania dioda LED miga, przyciska−
nie przycisków S1, S2 nie powoduje żadnej
reakcji w układzie. Jest to oznaką, że oba ka−
nały są wyłączone. Należy wspomnieć także
o rodzajach sygnalizacji, dzięki którym możli−
we jest rozpoznanie, który kanał skończył od−
liczać (które leki należy w tym czasie
przyjąć). Otóż jeżeli alarm pochodzi z kanału
1, to jest sygnalizowany poprzez pojedyncze
krótkie mignięcie oraz dźwięk co sekundę.

Jeżeli alarm spowodowany jest odliczeniem
czasu zapisanego dla kanału 2 − sygnał jest
podwójny co sekundę. Trzecią możliwością
jest wystąpienie alarmów w dwóch kanałach.
Ten rodzaj zdarzenia sygnalizowany jest trze−
ma krótkimi sygnałami co sekundę. Dzięki te−
mu bez żadnych problemów można rozpo−
znać, z którego kanału zadany czas został od−
liczony. Kanał 1 − pojedynczy dźwięk, kanał 2
− dwa dźwięki oraz oba kanały − trzy dźwięki.

Myślę, że przedstawiony układ pomoże

wszystkim zapominalskim, których dosię−
gnęła choroba.

Marcin Wiązania

Wykaz elementów

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..556600

Ω

Kondensatory
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22

µµ

FF//99V

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11

µµ

FF//99V

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

Półprzewodniki
U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT9900S

S22334433

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 33m

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

ATT4433 lluubb ppooddoobbnnaa

Inne
Q

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppiieezzoo zz ggeenneerraattoorrkkiieem

S11,,S

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzyycciisskk ttyyppuu m

miikkrroossttyykk

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miinniiaattuurroow

wyy pprrzzeełłąącczznniikk zzaassiillaanniiaa

Obbuuddoow

waa ddoo ppiilloottaa

waaggaa!! P

Prrooggrraam

m oorraazz lliissttiinnggii m

moożżnnaa zznnaalleeźźćć nnaa ssttrroonniiee iinntteerr−

nneettoow

weejj EEddW

W w

w ddzziiaallee FFTTP

P..

Komplet podzespołów z płytką jest do−

stępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−3013

Okno na świat

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

Październik 2002

Mieszkam na wsi i często zdarza mi się wra−
cać do domu w całkowitych ciemnościach.
Może komuś z miasta trudno to sobie wyo−
brazić, ale przy pochmurnej pogodzie, mgle
− widoczność u nas spada do 0,5m. Po dro−
dze mam parę murków, ogrodzeń, czasem
jakiś zaparkowany samochód. Dalmierz
ultradźwiękowy może ostrzec przed niebez−
pieczeństwem zderzenia z przeszkodą. Wy−
daje coraz krótsze piski w miarę zbliżania
się do obiektu (np. ściany).

Oczywiście to nie jest jedyne przezna−

czenie układu. Na myśl przychodzą kla−
syczne zastosowania: radar do parkowa−
nia, bariera ultradźwiękowa, położony na
plecaku układ wykryje osobę, która zbliża
się od tyłu, itp.

Opis układu

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 1. Układ z bramką Szmitta i elemen−
tami RC generuje przebieg prostokątny
o częstotliwości 1Hz. Sygnał ten jest różnicz−

kowany, a następnie użyty do resetowania
przerzutników typu D kostki 4047. Jednocześ−
nie wyzwalany jest licznik z generatorem
4060. Od tego momentu układ czeka na po−
wracające echo sygnału.

Sygnał z odbiornika wzmacniany jest we

wzmacniaczu operacyjnym LF357. Przy−
wrócony do postaci prostokąta w bramce
Schmitta zmienia ustawienia pierwszego
przerzutnika D. Zatrzymują się: generator
4047 i licznik 4060, a także rozładowują się
kondensatory podłączone do wyjścia 4060.

Jeśli echo nie powróci, w czasie gdy kostka

4060 doliczy do 2

, następuje jej zatrzymanie

i rozładowanie kondensatorów, nie będzie
wówczas sygnalizacji odległości. Dzieje się to
dzięki drugiemu przerzutnikowi D. Dobierając
kondensatory proporcjonalnie do odległości,
można uzyskać różne czasy sygnalizacji.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce uniwer−
salnej.

Najpierw należy ustawić potencjometrem

(470) częstotliwość 40,2...40,3kHz na wyjściu
13 nóżki 4047. Odpowiada to maksymalnej
skuteczności nadajnika. Następnie w odległo−
ści około 1−1,5m od płytki umieszczamy pro−
stopadle duży przedmiot (np. zeszyt) i tak re−
gulujemy potencjometrem (4,7k), aby uzyskać
pewną detekcję odległości. Ostatnia czynność
to dobór rezystora w generatorze 4060 tak, aby
sygnał bardzo krótkiego migania i krótkiego
migania miał swój próg przełączania dla odle−
głości około 10cm. W ten sposób uzyskamy
progi: do 10cm błysk (i pisk) około 1ms, do
20cm – 10ms, do 40cm – 50ms, do 80cm –
200ms. Progi można oczywiście dowolnie mo−
dyfikować, istotne jest jedynie to, żeby każdy
następny próg wskazywał dwa razy większą
odległość. Kondensator oznaczony jako Cdal
należy montować wyłącznie wtedy, gdy chce−
my mierzyć odległości większe niż 1,6m.

Ostatni etap

stanowi umie−
szczenie urzą−
dzenia w obudo−
wie. Ważne jest,
aby nie wystę−
powały sprzęże−
nia. Nadajnik
i odbiornik po−
winny być od−
dalone od sie−
bie, a między ni−
mi warto umie−
ścić

tekturkę.

odbiornik

można założyć
tekturowy lejek.

Układ moż−

na zasilać na−
pięciem stabili−
zowanym od
8...15V, pobór
prądu wynosi
niecałe 10mA.

Michał

Stach

źź

Rys. 1

Wykaz elementów

Rezystory:
11kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

44,,77kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

1100kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 44 sszztt..

1111kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

4477kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

110000kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

447700kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 22 sszztt..

11M

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 22 sszztt..

R 447700

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

R 44,,77kk

Ω

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

Kondensatory:
11nnFF .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 44 sszztt..
1100nnFF .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
2222nnFF .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
3333nnFF .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
6688nnFF .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
222200nnFF.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
447700nnFF.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

Półprzewodniki:
11N

N44114488 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 1122 sszztt..

C555577 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

44001133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
44004477 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
44006600 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
44009933 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..
LLFF335577.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11 sszztt..

Pozostałe:
P

Piieezzoo zz ggeenn.. 1122V

A4400A

A55S

S ((nnaaddaajjnniikk))

A4400A

A55R

R ((ooddbbiioorrnniikk))

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

Październik 2002

Każdy komputer wyposażony jest

dwa porty RS232. W

nowszych

komputerach porty te są wolne, gdyż

myszka podłączona jest do gniazda

PS/2. Dla młodych konstruktorów

próby wykorzystania portu szerego−

wego kończyły się bardzo często po−

rażką, ponieważ ustalanie jednakowe−

go protokołu transmisji na współpra−

cujących komputerach i pisanie opro−

gramowania nie było proste. Jednakże

widok niewykorzystanego, równie

funkcjonalnego jak port równoległy

LPT portu szeregowego kusił mnie, że−

by coś z nim zrobić.

Eksperymenty z wykorzy−
staniem RS232

Pomysłów na wykorzystanie portu miałem
wiele. Z sukcesem zrealizowałem urządzenia
zbierające dane z zewnątrz, jak również steru−
jące ich pracą. Uważam, że pomysł z wyko−
rzystaniem przewodów sieci energetycznej do
sterowania lub komunikacji jest bardzo dobry.
Wystarczy zastosować układ MAX232, za−
pewniający konwersję napięć TTL/RS232,
układ TDA5051AT/C1 oraz interfejs umożli−
wiający sprzężenie układu z siecią energetycz−
ną. W tak skonstruowanym systemie możliwe
jest przesłanie danych pomiędzy dwoma kom−
puterami lub między komputerem a układem
wykonawczym (w roli urządzenia interpretu−
jącego dane przesyłane w sposób szeregowy
wykorzystuje się procesor).

Przeprowadziłem również wiele prób

z przesyłaniem danych z procesora do kompu−
tera za pomocą łącza radiowego. Wykorzysta−
łem gotowe moduły radiowe – nadawczy
i odbiorczy – firmy Telekontrola. Zasięg

w przestrzeni otwartej – około 50m, w budyn−
ku 15m. Prędkość transmisji – od 1200 do
4800 bodów – jakość transmisji nie była jed−
nak zadowalająca, dane odebrane przez kom−
puter zawierały wiele błędnych informacji, łą−
cze było bardzo podatne na zakłócenia. W wy−
niku przeprowadzonych prób stwierdziłem, że
łącze nie nadaje się do przesyłania danych.

Zrealizowane projekty

W rozważaniach nad sposobem wykorzystania
interfejsu RS232C skupiłem się głównie na
urządzeniach, które potrafią odebrać dane
z komputera, odpowiednio je zinterpretować,
wykorzystać lub pobrać dane z zewnątrz
i przesłać do komputera, gdzie program odpo−
wiednio je wykorzysta. Główny schemat ideo−
wy układu przedstawiony został na rysunku 1.

Na jego podstawie z powodzeniem zreali−

zowałem następujące urządzenia:
1. PILOT KOMPUTEROWY NA RS232
(rys. 2) współpracujący z programem Emu−
lator klawiatury. Ma podobne zastosowanie

do Pilota komputerowego z EdW 6/2001, z tą
tylko różnicą, że układ może być oddalony
od komputera na dużo większą odległość (wg
standardów RS232 długość przewodu łączą−
cego może wynosić do 200m). Układ można
wykorzystać np. zmienić słuchaną empetrój−
kę, siedząc na działce przy grillu. Pilota kom−
puterowego na RS232 można wówczas prze−
nosić w miejsce, gdzie zasięg pilota RC5
okaże się wystarczający. Początkowo chcia−
łem wykonać radiowy przedłużacz do Pilota
z EdW 6/2001, ale jego koszty zwiększyłyby
się co najmniej dwukrotnie, a w przypadku

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2

łł

śś

czyli

wszystko w jednym

Forum Czytelników

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

Październik 2002

Pilota na RS232 cena
jest porównywalna.
Jedynym utrudnie−
niem (jeśli można to
tak nazwać) jest ko−
nieczność włączenia
programu obsługują−
cego na komputerze
(przynajmniej

pierwszym razem)
i ustalenie protokołu
transmisji. Na rysunku 3 − w nawiasach − poda−
no numery końcówek dla złącza DB25.

2. REJESTRATOR SYGNAŁÓW CY−
FROWYCH (rys. 4) umożliwiający obserwa−
cję i analizowanie stanów logicznych na ośmiu
wejściach. Elementem zbierającym informacje
o stanie ośmiu wejść jest procesor, który jed−
nocześnie przesyła informacje do komputera.

3. STEROWNIK GIRLANDY ŚWIETL−
NEJ (rys. 5) służy do sterowania girlandy
świateł lub dowolnych urządzeń. Podobnie jak
w przypadku Rejestratora za odbiór danych
z komputera i ustawienie odpowiednich wejść
odpowiedzialny jest procesor. Program obsłu−
gujący umożliwia tworzenie własnych sekwen−
cji, otwieranie już zapisanych plików (*.str)
oraz zapisywanie na dysku dowolnej długości
sekwencji. Jako elementy wykonawcze można
wykorzystać moduły z Komputerowego syste−
mu sterowania (EdW 09/2000), zarówno w we−
rsji przekaźnikowej, jak i półprzewodnikowej.

Oprogramowanie

i uruchomienie

Oprogramowanie (Emulator klawiatury, Kody
ASCII, Rejestrator, Sterownik girlandy, pliki
bascomowskie) można znaleźć na stronie inter−
netowej EdW www.edw.com.pl w dziale FTP.

Wszystkie urządzenia można zmontować

na jednej płytce uniwersalnej. Znajdą się na

niej zaledwie dwa układy scalone:
MAX232C − zapewniający konwersję
napięć TTL/ RS232C oraz procesor
AT89C2051. Programy, które można za−
ładować do procesora, napisane zostały
w BASCOM−ie i są po prostu banalne.
Procesor jest bowiem wykorzystywany
głównie do odbioru/nadawania danych
w postaci szeregowej. Wykorzystywane
są do tego dwa porty RXD/P3.0
i TXD/P3.1. Wydanie instrukcji PRINT

„wartość do wysłania” po wcześniejszym usta−
leniu parametrów transmisji ($crystal,$baud)
gwarantuje, że dane trafią na wyjście TXD
procesora. Podobnie jest z odbiorem danych
z komputera za pomocą wejścia danych RXD.
Służy do tego celu instrukcja INPUT zmien−
na + dodatkowe parametry (więcej w pomo−
cy programu BASCOM 8051). Wykorzysty−
wanie łącza szeregowego procesora możliwe
jest tylko w trybie rzeczywistym, stosowanie
emulatora procesora nie powiedzie się.

Do wprowadzania/wyprowadzania infor−

macji o stanie ośmiu we/wy służy port P1
procesora. Należy pamiętać o braku wewnę−

trznych rezystorów podciągających na
P1.0 i P1.1.

Pilot komputerowy pozwala na bez−

przewodowe sterowanie komputerem
PC. Po odebraniu kodu RC5, procesor
wysyła za pośrednictwem łącza RS kod
ASCII klawisza, którego naciśnięcie ma
zasymulować program Emulator kla−
wiatury. Dla klawisza „a” będzie to kod
65 (65 to kod ASCII klawisza „A” –

program nie rozpoznaje dużych/małych liter,
ponieważ jest to nieistotne). W przypadku,
gdy użytkownik chce zasymulować naciśnię−
cie kombinacji klawiszy, np. ALT+F4, wów−
czas wysyłany kod powinien mieć postać:
PRINT „18115”
gdzie:

18 – kod ASCII klawisza ALT
115 – kod ASCII klawisza F4

Po uruchomieniu programu należy usta−

wić parametry transmisji: port, prędkość (bo−
dy). Przy następnym uruchomieniu ustawie−
nia te zostaną załadowane z pliku konfigura−
cyjnego emulator.ini. Program posiada rów−
nież możliwość automatycznego uruchamia−
nia przy starcie komputera z parametrami
transmisji ustawionymi przy wcześniejszym
uruchomieniu. Jest to przydatna funkcja
w przypadku, gdy układ jest zasilany z kom−
putera (PS/2, GamePort, wyprowadzenie za−
silania z zewnątrz komputera) i chcemy, by
nasz program był zawsze włączony.

Dariusz Bobrowski

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5

Wykaz elementów

R11,,R

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800

Ω

C11−C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222µµFF//1166V

C55,,C

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

X223322C

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTFFM

S55336600

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8899C

C22005511

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1111,,005599M

Hzz

Pooddssttaaw

wkkaa P

PIIN

N2200

Wttyykk B

D99 żżeeńńsskkii

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

Październik 2002

Należy liczyć się ze zdaniem ekolo−

gów, ale są pewne granice − ładny

ogród to jednak ogród bez kretów. Je−

śli już to miłe zwierzątko zawita pod

nasz trawnik, nie tak łatwo się go po−

zbyć. Ma okresy wzmożonej pracy

przeplatane odpoczynkiem od rycia

kopców, jednak nie pozwala o sobie

zapomnieć przez cały rok. Proponowa−

ny prosty układ pomoże w humanitar−

ny sposób rozwiązać problem kreta.

Z pierwszej linii frontu

Znane są dziesiątki sposobów na kreta,
mniej lub bardziej humanitarne, sklepy ofe−
rują coraz nowsze wynalazki. Osobiście
mogę się uważać za weterana walk z kreta−
mi, sprawdziłem niejedną metodę. Mogę
dziś stwierdzić, że właściwie to nie ma na
nie idealnej metody. Ostatnio mój Amstaff
wydobył kilka kretów (całkiem żywych), ale
zrobił przy tym znacznie większe spustosze−
nie wśród roślinności niż kret, więc tego
sposobu nie polecam.

Kiedyś, gdy byłem jeszcze początkują−

cym antykreciarzem, kupiłem za namową
sprzedawcy specjalną rurkę, w której był
ukryty znany skądinąd „dręczyciel” piezo na
baterię. Cóż z tego, kiedy następnego dnia
cały ten cudowny sprzęt leżał... na czubku
wielkiego kopca ziemi!

Uznałem, że przecież potrafię zrobić ge−

nerator o wiele głośniejszy, a przy tym
i sprytniejszy.

Według moich obserwacji kret w jakiś

sposób przyzwyczaja się do określonych,
jednostajnych dźwięków. Nie lubi natomiast,
gdy po dłuższym czasie spokoju, coś gdzieś
stuknie czy zabrzęczy. Wymyśliłem więc ge−
nerator wytwarzający przypadkowe drgania.
Są to serie impulsów o pseudolosowej ich
liczbie i czasie trwania, pojawiające się loso−
wo co wybrany czas. W praktyce powstaje

taki dźwięk jakby ktoś, co jakiś czas, usiło−
wał tępą piłą piłować powoli twardą deskę.

Jako przetwornik stosowałem głośniki

różnej maści, i małe, i całkiem duże. Oczywi−
ście głośnik umieszczony był w szczelnym
opakowaniu i umieszczony płytko pod po−
wierzchnią ziemi. Skutek był taki, że kret
trzymał się w odległości minimum 8−10m od
głośnika. Pozwoliło mi to obronić przed in−
wazją własny dom, a wymagało w porywach
aż trzech takich urządzeń.

Opis układu

Skoro impulsy mają być nieregularne, to za−
stosowanie ATMEL−a wydało mi się jak naj−
bardziej na miejscu. Rysunek 1 przedstawia
schemat urządzenia. Klasyczny układ pracy
procesora, mały stabilizator 5V i MOSFET
wystarczą, aby układ skutecznie działał. Wiel−
kość zasilacza zależy od sprzętu, jaki chcemy
„napędzić” tym generatorem. Dla średniej
mocy głośnika wystarczy wtyczkowy zasi−
lacz 12V/0,5A, ale zdaję sobie sprawę, że

fantazja ludzka nie zna granic...

Na działce bez prądu można zasto−

sować nieduży akumulator żelowy
12V 6−40Ah, który zapewni długie
działanie ze względu na bardzo krót−
kie impulsy prądu w cewce głośnika.
Wygodnie też jest zastosować akumu−
lator na zelektryfikowanych dział−
kach, nie ma wtedy kłopotu z kablami.

Ale najważniejszy jest program

(oczywiście w BASCOM−ie). Li−
sting przedstawia program procesora
sterującego głośnikiem. Propono−
wałbym tym, którym kret dał się
mocno we znaki, przerobienie nieco
tego programu i wypróbowanie jako
przetwornika − elektromagnesu.

Ciąg dalszy na stronie 63.

Doświadczenia weterana walk z kretami

Wykaz elementów

Ω

1...5

Ω

. . . . . . . . . . . . .1 szt.

10k

Ω

. . . . . . . . . . . . . . . . .1 szt.

33pF . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 szt.
10µF/16V . . . . . . . . . . . . . .3 szt.
BUZ10 . . . . . . . . . . . . . . . .1 szt.
78L05 . . . . . . . . . . . . . . . . .1 szt.
AT89C2051 . . . . . . . . . . . .1 szt.
Kwarc 10MHz . . . . . . . . . .1 szt.
Głośnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Podstawy

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

Październik 2002

Ciąg dalszy ze strony 60.

Impulsy prądu musiałyby być wtedy dłuż−

sze i tak dobrane, aby rdzeń w tym czasie zdą−
żył pokonać całą swoją drogę. Efekt, jaki moż−
na byłoby w ten sposób osiągnąć, powinien
być jeszcze lepszy. Mam na myśli na przykład
wkopanie dość głęboko pręta stalowego,
w który uderzałaby zwora elektromagnesu.
To powinno wywoływać drgania odczuwa−
ne przez kreta w sporej odległości od źródła.

Przypadkowość poszczególnych zda−

rzeń osiągnąłem przez „wymieszanie” kil−
ku pętli for − next oraz wzajemną zależ−
ność zmiennych działających w tych pę−
tlach. Robiłem to, szczerze mówiąc, bez
żadnych podstaw teoretycznych w tym

kierunku, ale może nawet dzięki temu pro−
gram jest krótki, a efekty można w dużych
granicach zmieniać poprzez zmianę
wartości liczb w pętlach. Przez odpo−
wiednie proporcje tych liczb można
uzyskać mniejszą lub większą przy−
padkowość zdarzeń.

Marek Klimczak

matik1@poczta.onet.pl

Rys. 1

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

Październik 2002

Opisany w EP 9/98 układ do rozładowywania akumulatorów i propo−
zycja jego usprawnienia z EdW 2/2000 to bardzo pożyteczny przy−
rząd dla posiadaczy ogniw niklowo−kadmowych. Przedstawiona na
rysunku modyfikacja pozwala na znacz−
ne skrócenie czasu rozładowania. Prąd
rozładowania jest większy o dodatkowe
10...20mA dzięki przylutowanemu rów−
nolegle do dławika i diody LED konden−
satorowi ceramicznemu. Zwiększenie je−
go pojemności powiększy wprawdzie
prąd rozładowania o kolejne kilkadzie−
siąt mA, ale jasność diody świecącej ule−
gnie zmniejszeniu. Prądy rozładowania podano w tabeli.

Z podanymi na schemacie wartościami i typami elementów można

eksperymentować. W trakcie pracy rozładowarki zastosowane tranzy−
story nie nagrzewają się prawie w ogóle. Można je zastąpić „mocniej−
szymi” (np. BD135). Popularne BC547−9, 107−109 nie nadają się.

Poniżej 0,95V dioda LED powoli rozbłyska. W tej fazie napięcie aku−

mulatora (akumulatorów) waha się pomiędzy 0,95 a 0,97V. Po pewnym
czasie dioda przestaje się zaświecać − proces rozładowania można uznać

za zakończony. Na−
pięcie ustala się na
poziomie 1,0V. Po−
dane progi napięć
mogą się nieco róż−
nić w zależności od
egzemplarza krze−
mowej diody pro−
stowniczej.

Po sprawdze−

niu układu całość zlutowałem na małej płytce drukowanej i zamoco−
wałem do pojemnika z tworzywa sztucznego, pozwalającego na jed−
noczesne rozładowywanie do 4 ogniw R6. W razie potrzeby można
przystosować układ do rozładowywania innych typów akumulatorów
1,2V, np. odpowiedników ogniw R14, R20. Jednoczesne rozładowy−
wanie dwóch i większej liczby akumulatorów połączonych równole−
gle nie uszkodzi żadnego z nich. Prezentowany układ po prostu do te−
go nie dopuści. Wydłuży się wtedy jedynie czas rozładowania.

Nadesłał Dariusz Knull, Zabrze

Inwerter
wideo

Myślę, że w tej rubry−
ce warto przedstawić
inwerter wideo, jaki
znalazłem w niebie−
skim Amaterskim Ra−
dio (Czechosłowacja
4/1986). Układ pracuje
w torze wideo niskiej
częstotliwości. Umoż−
liwia zamianę obrazu
telewizyjnego na nega−
tyw i zmianę kolorów.
Nie wiem do końca,
jak działa układ, ale
zasilany jest napięciem
±5V i dolna część słu−
ży do odzyskania impulsów synchronizacji, które muszą pozostać nie−
zmienione, a tylko sygnał niosący informację o obrazie jest odwrócony.

Sebastian Krawczyk z Czerwonki

czyli co by było, gdyby...

W tej rubryce prezentujemy schematy
nadesłane przez Czytelników. Są to za−
równo własne (genialne) rozwiązania
układowe, jak i ciekawsze schematy z li−
teratury, godne Waszym zdaniem publicz−
nej prezentacji bądź przypomnienia. Są
to tylko schematy ideowe, niekoniecznie
sprawdzone w praktyce, stąd podtytuł

„co by było, gdyby...”. Redakcja EdW nie
gwarantuje, że schematy są bezbłędne
i należy je traktować przede wszystkim ja−
ko źródło inspiracji przy tworzeniu włas−
nych układów.
Przysyłajcie do tej rubryki przede wszyst−
kim schematy, które powstały jedynie na
papierze,

natomiast

układy,

które

zrealizowaliście w praktyce, nadsyłajcie
wraz z modelami do Forum Czytelników
i do działu E−2000. Nadsyłając godne
zainteresowania schematy z literatury,
podawajcie źródło. Osoby, które nadeślą
najciekawsze schematy oprócz satysfak−
cji z ujrzenia swego nazwiska na łamach
EdW, otrzymają drobne upominki.

Napięcie

akumulatora

(pod obciążeniem)

Prąd

rozłado−

wania

1,350V

0,51A

1,300V

0,44A

1,250V

0,36A

1,200V

0,30A

1,150V

0,25A

1,100V

0,20A

1,050V

0,18A

1,000V

0,15A

1,950V

0,12A

Szybka rozładowarka akumulatorów 1,2V

Podstawy

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

Październik 2002

Akumulatory kwasowe można ładować
prądem o dowolnej wartości w zakresie
0,1C...0,3C, a sygnałem pełnego naładowa−
nia będzie napięcie ogniwa równe 2,4...2,5V,
co dla akumulatora 12−woltowego daje
14,4...15,0V, a dla 6−woltowego: 7,2...7,5V.

W praktyce wystarczy zastosować stabili−

zator o napięciu wyjściowym 15V (14,4....
15V) z ogranicznikiem prądowym. Ideę ilu−
struje w uproszczeniu rysunek 8. Na począt−
ku ładowania, gdy akumulator jest prawie
pusty, prąd ładowania jest maksymalny i wy−
nosi 0,25C (0,1...0,3C). Napięcie na akumu−
latorze jest niższe od ustalonego 14,7V.
Z czasem napięcie wzrasta do tej wartości
i jednocześnie prąd ładowania zmniejsza się
poniżej 0,25C, bo akumulator „nie chce” już
tyle prądu. W związku ze wzrostem napięcia
akumulatora, prąd samoczynnie stopniowo
zmaleje do znikomej wartości. Przebiegi prą−
du i napięcia przy ładowaniu prądem
0,25C będą wyglądać jak na rysunku 9. Li−
nie ciągłe dotyczą ładowania akumulatora
rozładowanego, linie przerywane – akumula−
tora, w którym pozostało jeszcze 50% ładun−
ku. Jak widać, nie można przeładować aku−

mulatora, bo napięcie szybko dochodzi do
ustawionej granicy i prąd spada do bezpiecz−
nej wartości.

Sposób jest bardzo dobry, skuteczny

i szybki, jednak wymaga stabilizatora o regu−
lowanym napięciu wyjściowym z ograniczni−
kiem prądowym. Sygnałem zakończenia ła−
dowania będzie spadek prądu poniżej warto−
ści 0,03C – wystarczy w szereg z akumulato−
rem włączyć amperomierz.

W zasadzie można byłoby wykorzystać

dowolny zasilacz regulowany o znacznej wy−
dajności prądowej bez ogranicznika prądo−
wego, a za to z rezystorem ograniczającym
prąd (na początku ładowania, przy rozłado−
wanym

akumulatorze)

wartości

0,25...0,3C według rysunku 10. W praktyce
wartość takiego rezystora będzie mała, nawet
rzędu ułamka oma, zależnie od pojemności
akumulatora. Jeśli rezystor Rx ograniczy
prąd do wartości 0,25C na początku ładowa−
nia, gdy napięcie akumulatora wynosi około
12V, to podczas ładowania prąd będzie syste−
matycznie malał, jak pokazuje rysunek 11.
Sposób z zasilaczem i rezystorem według ry−
sunku 11 nie jest jednak optymalny Ze
względu na stopniowe zmniejszanie prądu

czas do pełnego naładowania będzie z ko−
nieczności długi (nawet ponad 20 godzin).

Zdecydowanie lepszy jest sposób z wcze−

śniejszego rysunku 8, bo przez większość
czasu ładowania prąd ma dużą wartość i czas
ładowania jest w miarę krótki (kilka godzin).
Nie trzeba do tego wcale fabrycznego zasila−
cza z ograniczeniem prądowym – rolę ogra−
nicznika prądu może z powodzeniem pełnić
rezystor o dobranej wartości i mocy umie−
szczony „przed” stabilizatorem. Idea pokaza−
na jest na rysunku 12.

We wszystkich przypadkach z rysunków

8...12 nie ma obawy przeładowania, byle tyl−
ko stabilizator był tak ustawiony, żeby koń−
cowe napięcie akumulatora nie przekroczyło
15V. Nie są tu konieczne żadne układy czaso−
we czy sygnalizatory – dzięki obecności sta−
bilizatora układ sam kończy ładowanie, stop−
niowo zmniejszając prąd. Zmniejszenie prą−
du (do wartości poniżej 0,02...0,05C) jest też
sygnałem pełnego naładowania.

Opisaną zasadę ładowania akumulatorów

prądem o wartości do 0,2...0,3C do napięcia
2,4...2,5V/ogniwo (14,4...15V dla akumula−
tora 12−woltowego) można zrealizować sa−
modzielnie na wiele różnych sposobów.
Trzeba tylko zwrócić uwagę, żeby po zaniku
napięcia sieci akumulator nie został rozłado−
wany przez stabilizator. W każdym wypadku
trzeba zadbać, by nie przekroczyć maksymal−
nego prądu ładowania (pustego) akumulatora
wynoszącego liczbowo około 0,3 jego po−
jemności (0,3C). Trzeba uwzględnić dodat−
kowe czynniki: zależnie od prądu maksymal−
nego stabilizator i tranzystor regulacyjny na−
leży wyposażyć w stosowny radiator. Prakty−
ka pokazuje, że jednym z istotnych proble−
mów jest ochrona ładowarki przed zwarciem.

Akumulatory kwasowo−ołowiowe

ęę

śś

ćć

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

Podstawy

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

Październik 2002

Przy zwarciu zacisków, w elementach łado−
warki wydzielą się nadmierne ilości ciepła.
Jeszcze groźniejsze bywa odwrotne podłą−
czenie akumulatora, powodujące przepływ
ogromnego prądu z akumulatora przez obwo−
dy wyjściowe ładowarki. Zwykle kończy się
to jej uszkodzeniem.

Warto zwrócić uwagę, że pokazane ukła−

dy ładują akumulator prądem stałym, a nie
impulsowym. Nie powinno się więc ich na−
zywać prostownikami, a raczej ładowarkami.
Problem, czy ładować prądem stałym, czy
pulsującym, od dawna zaprząta uwagę użyt−
kowników. W literaturze, zwłaszcza amator−
skiej, pojawiło się mnóstwo publikacji o „cu−
downych” sposobach ładowania impulsowe−
go różnych akumulatorów. Tymczasem nie−
którzy producenci zdecydowanie zalecają ła−
dowanie prądem stałym z zawartością tętnień
poniżej 10%! Przy prawidłowej eksploatacji
na pewno dobry jest prąd stały.

Dociekliwi eksperymentatorzy mogą

stwierdzić, że w praktyce sytuacja nie zawsze
jest aż tak klarowna, jak w przedstawionym
opisie. Jeśli ktoś chce eksperymentować ze
starymi, zasiarczonymi czy głęboko rozłado−
wanymi akumulatorami kwasowymi, może
wykorzystać sposoby impulsowe, w tym ta−
kie, że przez chwilę akumulator jest ładowany,
a później przez następną chwilę nieco rozłado−
wany. Profesjonaliści traktują takie akumula−
tory jako nieprzydatne, niespełniające warun−
ków, natomiast hobbyści często mają do czy−
nienia właśnie z takimi egzemplarzami, gdzie
właściwie każdy przypadek jest inny.

Gdy akumulator kwasowy jest rozłado−

wany całkowicie (do zera), elektrolitem jest
czysta, destylowana woda, która bardzo nie−

chętnie przewodzi prąd. Taki zupełnie rozła−
dowany akumulator podłączony do źródła
napięcia będzie się ładował znikomym prą−
dem o wartości... pojedynczych mikroampe−
rów. Nie znaczy to wcale, że akumulator jest
nieodwracalnie uszkodzony. Trzeba go po−
zostawić pod napięciem na dłuższy czas, na−
wet kilku dni. Jeśli to możliwe, warto
zwiększyć napięcie na akumulatorze nawet
dwukrotnie, włączając w szereg rezystor
ograniczający (np. 220

Ω

1W albo 47

Ω

5W).

W znacznej części akumulatorów po pew−
nym czasie prąd zacznie narastać i akumula−
tor zacznie się zachowywać normalnie, o ile
nie został wcześniej kompletnie uszkodzo−
ny. Niektóre głęboko rozładowane akumula−
tory kwasowe, pozostające całe miesiące
bez napięcia, dają się w ten najprostszy spo−
sób z powodzeniem reanimować i pomimo
zmniejszonej pojemności mogą być jeszcze
długo wykorzystane. Inne mają zwarte nie−
które cele albo odwrotnie, w ogóle nie chcą
„ruszyć” nawet przy kilkudniowym podłą−
czeniu do ładowarki. Napięcia ładowania
i rozładowania różnych tak reanimowanych
akumulatorów mogą nie do końca odpowia−
dać podanym wskazówkom. Wtedy infor−
macje z artykułu należy potraktować jako
wytyczne, a warunki ładowania i napięcia
końcowe danego egzemplarza dobrać do−
świadczalnie.

Przy wszelkich eksperymentach z akumu−

latorami kwasowymi należy przestrzegać
podstawowych reguł: Prąd ładowania nie po−
winien przekraczać 0,3C. W nowych akumu−
latorach na koniec cyklu ładowania napięcie
powinno wynosić:
dla trybu cyklicznego 14,4...15V

(2,45± 0,05V/ogniwo)
do trybu buforowego 13,5...13,8V
(2,275± 0,025V/ogniwo).

Dla dociekliwych

W publikacjach można znaleźć wskazówki,
że napięcie pracy buforowej i końcowe napię−
cie ładowania jednego ogniwa w trybie cy−
klicznym przy wzroście temperatury powinno
się

zmniejszać

współczynnikiem

−3...−4 miliwoltów na stopień Celsjusza. Inne
źródła podają, że dla akumulatora 12V współ−
czynnik ten powinien wynosić –10mV/

Materiały firmowe podają wartość −3...−

5mV/K odnoszącą się dla jednego ogniwa, co
dla akumulatora 12V da −18...−30mV/K, czyli
znacznie większą niż wspominane –10mV/K.

Jednocześnie materiały producentów aku−

mulatorów zawierają niedwuznaczne stwier−
dzenia, że przy eksploatacji akumulatora
w warunkach domowych, np. w centralce
alarmowej czy UPS−ie, nie ma potrzeby
wprowadzania obwodów kompensacji tem−
peratury. Średnia temperatura w ciągu roku
wynosi nieco ponad 20

C. Wystarczy usta−

wić niezmienne napięcie pracy buforowej.
Zalecana wartość to 2,275V/ogniwo, w żad−
nym wypadku nie więcej niż 2,5V/ogni−
wo (ma to być rzeczywiste napięcie akumu−
latora, a nie napięcie wyjściowe zasilacza bez
obciążenia, które może być nieco inne).

Jedynie gdyby akumulator miał pracować

w trudnych warunkach, w temperaturach wy−
kraczających poza zakres +5...+40

należy

uzależnić napięcie ładowania od temperatury,
stosownie do zaleceń producenta.

Jerzy Częstochowski

Czy używasz kart magnetycznych?
Na pewno?
Nie wiadomo dlaczego określenie „karta ma−
gnetyczna” mocno utrwaliło się w świado−
mości jako synonim nowoczesnej, małej,
przenośnej, trwałej pamięci. Wielu sądzi, że
wszystko, co małe i co jest pamięcią, to po
prostu „karta magnetyczna”. Tymczasem
dziś klasyczne karty magnetyczne są na wy−
marciu. Wbrew popularnym wyobrażeniom,
pamięć nie musi mieć nic wspólnego z ma−
gnetyzmem.

Sytuacja w dziedzinie pamięci jest bardzo

interesująca, dlatego warto dokonać przeglą−
du, zapoznać się z obecnym stanem rzeczy,
a zwłaszcza z perspektywami.

Przy okazji okaże się, że być może już

niedługo wrócą do łask pamięci magnetycz−
ne, ale w postaci zupełnie innej, niż znane
dotąd. A może nie będą to pamięci ferroma−
gnetyczne (MRAM), tylko ferroelektryczne
(FRAM)? A może rynek zdominują pamięci
typu PM (Polymer Memory), OUM (Ovonic
Unified Memory) albo PMCm (Programmable
Metallisation Cell memory)?

Czas to pokaże, a póki co, warto zapoznać

się z historią i obecnym stanem rzeczy. Na
razie trzeba stwierdzić, że...

nie ma pamięci doskonałej

Dobrym przykładem rozmaitości wynikają−
cej z braku jednej doskonałej pamięci jest
współczesny komputer. Ma on kilka rodza−
jów pamięci o różnych właściwościach.

Jeśli włączymy radio czy telewizor, zaczy−

nają one normalną pracę co najwyżej kilka se−
kund po włączeniu zasilania. A komputer?

Komputer potrzebuje nawet kilku minut, że−
by się „zabutował” i podjął normalną pracę.
Wszystko przez niedoskonałość pamięci.
Programy i pliki są kopiowane z pamięci ma−
gnetycznej, z dysku twardego, do pamięci
RAM i uruchamiane w pamięci RAM.
W komputerze jest też niewielka pamięć sta−
ła. Kiedyś była to klasyczna pamięć ROM,
potem EEPROM, obecnie FLASH. Pamięć ta
służy tylko do zapoczątkowania pracy kom−
putera − w niej zawarty jest tzw. BIOS. Po
uruchomieniu komputera pamięć ta przestaje
pełnić swoją rolę, a cała działalność kompu−
tera odbywa się w pamięci RAM.

A gdyby tak nie tylko BIOS, ale cały sy−

stem operacyjny wpisać nie do pamięci
RAM, tylko do równie szybkiej pamięci
trwałej, wtedy komputer wystartuje błyska−
wicznie i w ciągu kilku sekund zgłosi pełną
gotowość do pracy. Idąc dalej tym tropem −
czy nowoczesne kostki pamięci nie mogłyby
zastąpić dysków twardych? Przecież już dziś
dostępne są niewielkie „dyski” stałe, bez żad−
nych części ruchomych, zbudowane ze scalo−
nych modułów pamięci.

Kiedy pojawią się takie komputery?
Trudno powiedzieć, ale najwcześniej za kil−

ka lat. W komputerze takim byłby tylko jeden
rodzaj pamięci. Uniwersalna pamięć musiała−
by wykazywać następujące główne cechy:
− bardzo dużą pojemność
− możliwość wielokrotnego zapisu i odczytu
− nieograniczoną trwałość zawartości
− dużą szybkość zapisu i odczytu
− niską cenę.

Choć żadna ze współczesnych pamięci

nie spełnia wszystkich tych cech, warto się

im przyjrzeć. Pamięć może być wykonana
w technologii elektronicznej (układy scalo−
ne), magnetycznej (dyskietka, twardy dysk,
taśma) i optycznej (wszystkie odmiany CD
i DVD), ale też w technologii biologicznej,
mechanicznej, pneumatycznej czy hydrau−
licznej.

Najprostszym przykładem pamięci może

być wyłącznik światła w Twojej łazience. Ma
on dwa stany stabilne, które możemy ozna−
czyć 0, 1. Zmiany stanu tej mechanicznej pa−
mięci dokonujemy ręcznie. Jak szybko potra−
fisz zmieniać zawartość pamięci? Pojemność
takiej pamięci też nie jest imponująca − wy−
nosi jeden bit. Wszystkie wyłączniki światła
w Twoim mieszkaniu to już kilka czy kilka−
naście bitów, co daje jeden, dwa bajty...

Dla porównania, pojemność pamięci

optycznej w postaci popularnego krążka
DVD to od 4,7 do kilkunastu gigabajtów.
A gigabajt to ponad miliard bajtów...

Najszybsze są scalone pamięci półprze−

wodnikowe, których zawartość można od−
czytywać czy zmieniać w czasie rzędu 2...3
nanosekund. A jedna nanosekunda to miliar−
dowa część sekundy.

Współczesne pamięci można podzielić

na trzy główne grupy: półprzewodnikowe,
magnetyczne i optyczne. Każda z dostęp−
nych dziś pamięci ma oprócz zalet poważne
wady.

Pamięci półprzewodnikowe to rozmaite

odmiany pamięci RAM, ROM, FLASH. No−
śniki magnetyczne to dyskietki, dyski twarde
i stare karty kredytowe. Nośniki optyczne to
wszelkie odmiany płyt CD, CD−R, CD−RW,
DVD, DVD−R, DVD−RW, DVD+RW.

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

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

Październik 2002

śś

łł

śś

łł

O tym się mówi

Generalnie pamięci półprzewodnikowe są

szybkie. Najszybsze pamięci RAM są bardzo
drogie i mają niewielką pojemność, a na doda−
tek informacje giną po wyłączeniu zasilania.
Pamięci optyczne są bardzo tanie, ale szyb−
kość zapisu i odczytu jest mała. W niektórych
wadą jest możliwość dokonania tylko jednora−
zowego zapisu (CD−R, DVD−R). Pamięci ma−
gnetyczne, jeśli chodzi o koszt i szybkość, lo−
kują się pomiędzy półprzewodnikowymi
i optycznymi. Duża pojemność okupiona jest
długim czasem dostępu (twardy dysk).

Pamięci optyczne i magnetyczne póki co

mają dodatkową bardzo poważną wadę: wy−
magają skomplikowanego czytnika, który za−
wiera ruchome elementy mechaniczne. Czyt−
nik i wspomniane elementy mechaniczne de−
cydują o niezbyt wysokiej niezawodności,
o czym przekonują się użytkownicy dyskie−
tek i płyt kompaktowych. Obecnie dąży się
do wyeliminowania wszelkich urządzeń me−
chanicznych, co dałoby pamięć o nieporów−
nanie większej niezawodności także w bar−
dzo trudnych warunkach pracy. Uwaga kon−
struktorów skierowana jest głównie na krze−
mowe pamięci półprzewodnikowe, choć
trzeba przyznać, że trwają też wstępne bada−
nia nad zupełnie innymi rodzajami pamięci.
Powstały na przykład optyczne pamięci stałe,
ale nie wyszły one poza etap prób.

Aby dobrze zrozumieć stan obecny rozwo−

ju pamięci półprzewodnikowych oraz ich per−
spektywy, trzeba zapoznać się z ich historią.

RAM

Pod koniec lat 60. narodziła się pamięć
RAM. W największym uproszczeniu komór−
ka pamięci RAM to klasyczny przerzutnik
bistabilny, jak na rysunku 1, wzbogacony
o obwody umożli−
wiające dokonanie
odczytu oraz zapi−
su, czyli zmiany
stanu. W sumie
jednak komórka
składa się zwykle
z sześciu tranzy−
storów. Pamięć za−
wiera wiele takich
komórek, zorganizowanych w postaci matry−
cy. Nazwa RAM oznacza Random Access
Memory. Random znaczy przypadkowy, lo−
sowy, ale nie chodzi tu o żadną przypadko−
wość; wskazuje tylko, że dostęp do zawarto−
ści dowolnej komórki jest niezależny. Dlate−
go skrót RAM tłumaczy się na polski jako
pamięć o swobodnym dostępie.

Dziś pamięci zbudowane według zasady

z rysunku 1 są nazywane Static RAM,
w skrócie SRAM. Jedna komórka pamięci
wraz z obwodami adresowania i sterowania
zbudowana jest z sześciu tranzystorów. Pa−
mięci SRAM są najszybsze ze znanych pa−
mięci, jednak istotną wadą jest cena, związa−
na między innymi z dość skomplikowaną bu−

dową. Pokazana na fotografii 1 struktura to
pamięć SRAM o pojemności 52Mb (52 mi−
lionów bitów) wykonana w technologii
90nm, zawierająca 330000000 tranzystorów
umieszczonych na powierzchni 109mm

Już w roku 1970 opracowano dynamiczną

pamięć RAM − DRAM. Jej budowa jest w su−
mie dużo prostsza od pamięci SRAM. Pa−
mięć DRAM to w rzeczywistości zespół wie−
lu kondensatorów tworzących matrycę. Każ−
dy kondensator to elementarna komórka pa−
mięci − może być naładowany albo rozłado−
wany, co odpowiada stanom logicznym 0, 1.
Zapis informacji to w rzeczywistości ładowa−
nie i rozładowanie elementarnych kondensa−
torów. Aby umożliwić obsługę pojedynczych
kondensatorów w matrycy zawierającej ty−
siące czy miliony komórek, każdy kondensa−
tor pamiętający współpracuje z tranzystorem.
Budowę komórki DRAM w uproszczeniu
pokazuje rysunek 2.

Pamięci SRAM i DRAM tracą zawartość

po wyłączeniu zasilania. Z pamięcią DRAM
jest dodatkowy problem − kondensatory pa−
miętające są kiepskiej jakości. Po naładowa−
niu kondensator szybko ulega samorozłado−
waniu. Pamięć DRAM można śmiało porów−
nać do sieci złożonej z wielkiej liczby prze−
ciekających garnków. Po wlaniu do garnka
wody, jej poziom stopniowo opada. I to jest
istotny problem, bo poziom wody ma nieść
informację − wyznaczać stan logiczny. Aby
zmagazynować i przechować informację
w dziurawych garnkach przez dłuższy czas,
trzeba zatrudnić cierpliwego służącego, który
będzie miał za zadanie dolewać wodę do
garnków, które są „prawie pełne”. Służący
musi być cierpliwy i systematyczny. Nie mu−

si natomiast być inteligentny. Jego zadaniem
będzie sprawdzenie, czy wody jest więcej niż
pół garnka, czy mniej. Jeśli więcej, musi do−
lać jej do pełna; jeśli mniej − ma sprawdzać
następne naczynia. Taki mało inteligentny
sługa przy odczytywaniu zawartości danego
naczynia przelewa zawartość do swojej miar−
ki z kreską. Tym samym odczytując komórkę
kasuje zapis. Trzeba go poinstruować, że po
każdym odczycie musi koniecznie przy−
wrócić ostatni stan wlewając wodę z powro−
tem i dolewając do pełna.

Podobnie tak jest z pamięcią DRAM:

„przeciekające” kondensatory tracą ładunek
w ciągu kilkunastu... kilkudziesięciu milise−
kund, a odczyt powoduje skasowanie zawar−
tości. Aby utrzymać zawartość pamięci, trze−
ba odświeżać ją co kilka milisekund i rekon−
struować zawartość odczytywanych ko−
mórek. Zajmują się tym specjalne obwody
wbudowane w układ scalony, a użytkownika
to niewiele obchodzi. Faktem jest jednak, że
w związku z taką zasadą działania pamięci
DRAM są znacznie wolniejsze od pamięci
SRAM. W związku ze wzrostem wymagań,
pamięci DRAM były udoskonalane, przez co
wzrastała ich szybkość i pojemność. Efektem
jest różnorodność kolejnych odmian: FPM
DRAM, EDO DRAM, BEDO DRAM,
SDRAM,

SLDRAM,

PC66,

PC100,

DRDRAM PC800 RDRAM, PC133, PC150,
DDR SDRAM, MicroDIMM, EDRAM...

W typowym współczesnym komputerze

pracuje pamięć DRAM o pojemności
64...512 megabajtów. Każdy komputer za−
wiera też niewielką ilość pamięci SRAM
(kilkaset kilobajtów) − jest ona częścią proce−
sora i służy jako pamięć podręczna. Pamięć
SRAM jest dużo szybsza od pamięci DRAM,
ale i dużo droższa. Na fotografii 2 pokazany
jest moduł pamięci DRAM.

ROM

Klasyczne pamięci ROM (ROM − Read Only
Memory − tylko do odczytu) mają prostą budo−
wę. Też jest to matryca komórek. Ideę pokazu−
je w uproszczeniu na przykładzie matrycy dio−
dowej rysunek 3. Pamięci ROM były też rea−
lizowane z wykorzystaniem tranzystorów bi−
polarnych i MOS. W praktyce wartości logicz−
ne 0, 1 to po prostu (aluminiowe) połączenie
oraz brak takiego połączenia w strukturze

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

Październik 2002

Rys. 1

Rys. 2

Fot. 2

układu scalonego. Zawartość pamięci ROM
jest ustalona raz na zawsze podczas produk−
cji − o zawartości decyduje tzw. maska lito−
graficzna, wykorzystywana podczas produk−
cji układu scalonego. Dlatego też mówi się,
że ROM to pamięci programowane maską
(w fabryce). Zaletą przy masowej produkcji
jest niska cena. Zaletą jest też odporność tak
dokonanego zapisu na wszelkie wpływy ze−
wnętrzne, co ma znaczenie w najtrudniej−
szych warunkach pracy. Użytkownik nie ma
żadnego wpływu na zawartość pamięci − mo−
że ją tylko odczytać.

RAM kontra ROM

Od lat dzieli się pamięci półprzewodnikowe
na pamięci RAM i ROM. Pamięć RAM
można łatwo i szybko zapisać oraz odczy−
tać. Dużą wadą jest utrata informacji po wy−
łączeniu zasilania. Pamięci ROM to do−
słownie pamięci tylko do odczytu (ROM −
Read Only Memory). Pamięci z rodziny
ROM występują w bardzo wielu odmia−
nach, a ich główną cechą i zaletą jest fakt,
że po zaniku napięcia zasilania nie tracą
zapisanej informacji.

Dawniej pamięci RAM i ROM niejako

z natury były od siebie bardzo odległe. Roz−
wój techniki prowadzi jednak do tego, że już
teraz granica między RAM a ROM staje się
coraz bardziej płynna, a w przyszłości naj−
prawdopodobniej zaniknie całkowicie.

Rozwój techniki spowodował, że okre−

ślenia RAM, a zwłaszcza ROM − pamięć do
odczytu, stają się mylące. Dlatego obok
tych tradycyjnych określeń coraz częściej
używa się nazw bardziej precyzyjnych: pa−
mięci, które tracą zawartość po wyłączeniu
zasilania nazywane są pamięciami ulotny−
mi (volatile memories), natomiast pamięci,
które nie tracą zawartości, to pamięci nieu−
lotne (nonvolatile memories, w skrócie
NVM).

PROM

Pamięci PROM (Programmable ROM) są
odmianą pamięci ROM. Są programowane
przez użytkownika. Programowanie polega
na wybiórczym przepalaniu znacznym prą−
dem sieci aluminiowych połączeń lub deli−
katnych złącz p−n, przez co uzyskuje się po−
trzebną zawartość pamięci. W związku z de−
strukcyjnym sposobem programowania, pa−
mięć PROM można zaprogramować tylko
raz. Pamięci PROM były wykorzystywane
w latach 70. i 80. i nigdy nie zdobyły dużej
popularności.

EPROM

Pamięć EPROM (Erasable Programmable
ROM) to pamięć stała, którą użytkownik
może sam zaprogramować i której zawartość
można skasować. Jest to więc pamięć nieu−
lotna wielokrotnego użytku.

Pamięć EPROM została wynaleziona

w firmie Intel przez przypadek, przy okazji
badań nad tranzystorami MOSFET. Okres
świetności EPROM−ów trwał dość długo, od
wynalezienia we wczesnych latach 70. (1−ki−
lobitowa pamięć EPROM stała się dostępna
na rynku w roku 1971) do połowy lat 90.
Dziś EPROM−y zostały wyparte przez inne
pamięci, które można nieporównanie łatwiej
programować i kasować.

Pamięć EPROM oraz kilka pochodnych

rodzajów mają stosunkowo prostą budowę
i opierają swe działanie na tej samej zasadzie.
Podstawą jest jeden jedyny najzwyklejszy
tranzystor MOSFET, który współpracuje
z kondensatorem dołączonym do bramki. Ten
kondensator i tranzystor tworzą elementarną
komórkę pamięci. Budowę jednej komórki
pamięci EPROM ilustruje w największym
uproszczeniu rysunek 4. Jeśli kondensator
jest naładowany, tranzystor MOSFET N mo−
że przewodzić (zależnie od napięć na drenie
i źródle). Jeśli kondensator jest pusty i tran−
zystor na pewno będzie
zatkany, niezależnie od
napięć na źródle i drenie.
Mamy dwa wyraźnie róż−
niące się stany tranzysto−
ra i możemy im przypisać
wartości logiczne 0, 1.

W pamięci DRAM ładunek z kondensato−

ra ucieknie w ciągu niewielu milisekund.
W pamięci EEPROM jest inaczej. Tym ra−
zem izolacja jest znakomita i w normalnych
warunkach kondensator pamiętający ani się
nie ładuje, ani nie rozładowuje. Izolacja jest
tak dobra, że zgromadzony ładunek pozosta−
nie niezmieniony przez wiele lat. Trwałość
pamięci EPROM ocenia się na 100 lat!

W rzeczywistości w komórce pamięci

EPROM nie ma odrębnego kondensatora, a je−
go rolę pełni niewielka pojemność bramki
tranzystora. Kluczową rolę elementu pamięta−
jącego odgrywa niepodłączona nigdzie bram−
ka, zwana bramką pływającą (floating gate −
FG). Oprócz tego istnieje druga „zwykła”
bramka wykorzystywa−
na do adresowania ko−
mórki. Między bramka−
mi a kanałem tranzysto−
ra występują pojemno−
ści umożliwiające pracę
w roli adresowalnego
elementu pamiętające−
go. Pokazuje to w upro−
szczeniu rysunek 5.
O właściwościach ko−
mórki decyduje w du−
żym stopniu izolacja,

czyli dielektryk oddzielający bramkę pływa−
jącą od pozostałych składników układu.
Oczywiście i tu, by zwiększyć ilość zapamię−
tywanych informacji, komórki zorganizowa−
ne są w matrycę zawierającą nawet miliony
komórek. Rysunek 6 pokazuje strukturę pro−
stej pamięci EPROM.

Zapis i odczyt komórki następuje po dołą−

czeniu odpowiednich napięć między elektro−
dy tranzystora. Pamięć na początku jest ska−
sowana − pływające bramki są pobawione ła−
dunku. Zapis komórki polega na naładowa−
niu pojemności bramki pływającej. Cała taje−
mnica zapisu tkwi we właściwościach izola−
tora tej bramki. Warstwa dielektryka jest bar−
dzo cienka (ok. 25 nm), ma jednak znakomi−
te właściwości izolacyjne pozwalające przy
typowym napięciu zasilania (zwykle 5V)
utrzymać ładunek przez długie lata − dwutle−
nek krzemu jest jednym z najlepszych izola−
torów. Zapis, czyli ładowanie pojemności
bramki polega najogólniej biorąc, na chwilo−
wym kontrolowanym przebiciu warstwy izo−
latora. Podanie odpowiednio podwyższonego
napięcia o właściwej biegunowości (zwykle
12...25V, zależnie od typu i producenta) mię−
dzy źródło i dren tranzystora powoduje prze−
nikanie tzw. gorących elektronów do izolo−
wanego obszaru bramki. Zjawisko to nazywa
się wstrzykiwaniem gorących elektronów
(HEI − Hot Electron Injection). Elektron po−
ruszający się między źródłem a drenem zy−
skuje energię w silnym polu elektrycznym
i w odpowiednich warunkach staje się „gorą−
cym elektronem”, mającym energię wystar−
czająco dużą do przeskoczenia bariery poten−
cjału warstwy izolacyjnej bramki. W ten spo−
sób następuje ładowanie pojemności pływa−
jącej bramki. Po odłączeniu napięcia progra−
mującego ładunek zostaje uwięziony w pły−
wającej bramce i określa nowy stan − logicz−
ne zero.

Napięcie i czas programowania muszą

być dobrane, żeby nastąpiło zjawisko opisa−
nego „kontrolowanego przebicia”, a jedno−
cześnie by nie uszkodzić trwale delikatnej
warstwy izolatora.

Ładunek zgromadzony w bramce może

być usunięty przez dostarczenie zawartym
tam elektronom odpowiednio dużej energii,
by mogły, mówiąc obrazowo, „przeskoczyć”
barierę izolacyjną. Wykorzystuje się do tego
promieniowanie ultrafioletowe UV−B o dłu−
gości fali 300−400nm. Aby umożliwić takie

O tym się mówi

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

Październik 2002

Rys. 3

Rys. 6

Rys. 5

Rys. 4

kasowanie, pamięci EPROM mają obudowy
z okienkiem ze szkła kwarcowego. Po zapro−
gramowaniu okienko to musi być starannie
zaklejone, ponieważ światło słoneczne też
powoduje powolne kasowanie zawartości.
Fotografia 3 pokazuje okienko pamięci
EPROM.

EPROM może być kasowany i ponownie

zapisywany setki i tysiące razy − trwałość
zależy w istotnej mierze od sposobu progra−
mowania i warunków kasowania. Podczas
programowania, zamiast podania określo−
nego podwyższonego napięcia na określony
czas, stosuje się często metodę impulsową,
gdzie po kolejnych impulsach sprawdza się
stan programowanych komórek. Warto przy
tym zwrócić uwagę, że zarówno programo−
wanie, jak i kasowanie, nie jest procesem
czysto cyfrowym. Nie następuje tam nagła
i gwałtowna, tylko płynna zmiana stanu na−
ładowania bramki pływającej. Oznacza to,
że komórka pamięci jest w rzeczywistości
elementem analogowym. Dlatego podczas
programowania

impulsowego

trzeba

przedłużyć czas programowania, a nie od
razu kończyć je po stwierdzeniu, że w ko−
mórce jest już potrzebny stan.

OTPROM

Struktury pamięci EPROM zamykane są też
w obudowach bez wspomnianego okienka ze
szkła kwarcowego. Taką pamięć, umieszczo−
ną w klasycznej obudowie, można zaprogra−
mować tylko raz. Zaletą jest znacznie niższa
cena. Pamięci EPROM jednorazowego pro−
gramowania nazywane są OTPROM (One
Time Programmable ROM). Pamięci
OTPROM wyparły klasyczne ROM−y
i PROM−y.

EEPROM

Na początku lat 80. pojawiły się pamięci EE−
PROM (Electrically Erasable Programma−
ble ROM), będące odmianą pamięci
EPROM. Nazywane są też pamięciami
E2PROM lub E

PROM. Dla użytkownika

różnica w stosunku do EPROM−a polega
głównie na sposobie kasowania. Nie jest do
tego potrzebne promieniowanie ultrafioleto−
we. Kasowanie zawartości poszczególnych
komórek następuje na drodze elektrycznej,

co jest ogromną zaletą. Nie trzeba przy tym
kasować naraz całej pamięci − można kaso−
wać i programować pojedyncze komórki.
Właściwie pamięć EEPROM nie do końca
jest pamięcią ROM (tylko do odczytu), po−
nieważ w stosunkowo prosty sposób pozwa−
la zapisywać, odczytywać i kasować infor−

macje. Wadą, która
decyduje, że pamięć
ta jednak jest zali−
czana do grupy pa−
mięci ROM, jest
długi czas zapisu.
O ile odczyt trwa
znacznie krócej od 1
mikrosekundy, o ty−
le zapis i kasowanie
trwają tysiące razy
dłużej: 10ms...1s,
zależnie od typu
i producenta. Wadą

jest też ograniczona liczba cykli kasowania
i zapisu: 100000...1000000 razy, zależnie od
użytej technologii produkcji.

Uproszczony przykład budowy wewnę−

trznej pokazany jest na rysunku 7. Komórka
zawiera dwa tranzystory: jeden z pływającą
bramką, pełniący rolę elementu pamiętające−
go (dolny), oraz drugi, wykorzystywany do
adresowania (górny). Podczas elektrycznego
programowania i kasowania pamięci EE−
PROM elektrony są przenoszone do i z pły−
wającej bramki, a przy kasowaniu − usuwane.
Programowanie następuje albo tak, jak w pa−
mięci EPROM, z wykorzystaniem „gorących
elektronów”, albo z wykorzystaniem zjawi−
ska tunelowania. Kasowanie zawsze następu−
je wskutek zjawiska tunelowania.

Tunelowanie to zjawisko mechaniki

kwantowej, niemające odpowiednika w co−
dziennej rzeczywistości. Można je unaocznić
przykładem gotowania mleka w garnku.
O ile tylko garnek jest szczelny, w normal−
nych warunkach mleko nie może wydostać
się z garnka. Mleko może opuścić garnek, je−
śli dostarczymy mu odpowiednio dużo ener−
gii − wykipi wtedy, przelewając się przez
brzegi garnka. Podobne zjawisko dostarcza−

nia energii i wydostania się elektronów
„górą” następuje przy kasowaniu pamięci
EPROM za pomocą światła ultrafioletowego.

W naszej codziennej rzeczywistości nie

występuje zjawisko tunelowania, więc mleko
nie może się wydostać z garnka inaczej, niż
w opisany właśnie sposób. Gdyby zjawisko
tunelowania zachodziło, maleńkie kropelki
mleka pojawiałyby się w przedziwny sposób
na zewnątrz garnka z dołu i z boków. Wła−
śnie ni stąd, ni zowąd pojawiałyby się, a nie
przenikały przez ścianki. Nie byłoby żadne−
go przeciskania się przez ścianki. Po prostu
w pewnej chwili maleńka kropelka mleka po−
jawiałaby się gdzieś w powietrzu na ze−
wnątrz garnka, a jednocześnie mleka w na−
czyniu ubywałoby tyle, ile pojawiło się na
zewnątrz. Takie niewyobrażalne dla nas zni−
kanie i pojawianie się cząstek ma związek
z naturą materii na poziomie kwantowym.
Jak stwierdzili uczeni, cząstki elementarne
takie jak elektron, to wcale nie maleńkie kul−
ki, jak niegdyś uczono, porównując atom do
systemu planetarnego. Mówiąc obrazowo,
cząstki to raczej „rozmyte smugi prawdopo−
dobieństwa”, materializujące się podczas ob−
serwacji.

Zjawisko tunelowania w omawianych ko−

mórkach pamięci daje zadziwiający efekt
przenoszenia elektronów do i z obszaru pły−
wającej bramki, bez przeciskania się ich
przez warstwę izolatora. Zjawisko tunelowa−
nia zachodzi tylko w odpowiednich warun−
kach − w obecności silnego pola elektryczne−
go. Dopiero w odpowiednio silnym polu czą−
stki z jednej strony izolatora znikają i poja−
wiają się z drugiej jego strony.

Pamięci EEPROM mają stosunkowo nie−

duże pojemności. Dostępne są wersje z adre−
sowaniem równoległym, jak w klasycznych
pamięciach RAM i EPROM, częściej używa−
ne są EEPROM−y z adresowaniem szerego−
wym − do adresowania i wymiany danych
wystarczą wtedy dwie linie plus masa. Foto−
grafia 4 pokazuje popularną pamięć EE−
PROM z interfejsem szeregowym I

W drugiej części artykułu opisane będą

pamięci FLASH, NVRAM, FRAM, MRAM,
OUM, PMCm.

Zbigniew Orłowski

To warto wiedzieć

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

Październik 2002

Rys. 7

Document Outline

82_08
82_10
82_13
82_16
82_19
82_21
82_22
82_25
82_30
82_37
82_51
82_52
82_54
82_56
82_58
82_60
82_61
82_62
82_64

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ustawa z 30 10 2002 r o ubezp społ z tyt wyp przy pracy i chor zawod
EdW 01 2002
EdW 02 2002
EdW 06 2002
Przegląd makroekonomiczny 10 2002
EdW 11 2002
897066 0100SRM0284 (10 2002) UK EN
EdW 12 2002
EdW 04 2002
EdW 03 2002
EdW 08 2002
EdW 05 2002
16 10 2002
02 10 2002
EdW 10 2003

więcej podobnych podstron

EdW 10 2002

Document Outline