Pozdrawiamy: Marcina Malinowskiego z Trójmiasta, Jacka Ko−
masińskiego ze Świecia, Mariusza Pieniążka, Grzegorza Grysa−
ka, Rafała Dudara, Łukasza Bilińskiego z Lublina, Roberta Fot−
ke z Poznania, Daniela Łubę z Pieszyc, Pawła Kuleszę, Krzyszto−
fa Smolińskiego z Sieradza, Annę Przybysz ze Szczecina, Wiesła−
wa Szlęka, Joannę Opas, Jacka Sagana z Kwidzyna, Piotra Ko−
walskiego, Macieja Zawadzińskiego (Mausera), Grzegorza Pie−
trzyka z Warszawy, Grzegorza Świta z Jarosławia, Henryka Sal−
czyńskiego z Elbląga, Jacka Berezowskiego, Antoniego Fuchsa,
Małgorzatę Pieszczek, Wojciecha Mląckiego, Henryka Bógdoła
z Rybnika, Marcina Kowalika z Gliwic, Dawida Kozioła, Damia−
na Boryckiego, Roberta Bidasa, Krzysztofa Kowala z Przewor−
ska, Bartłomieja Palacza, Macieja Rajtara, Piotra Kępińskiego
z Wrocławia i Mariolę Golec z Warszawy.

Uwagi do rubryki Errare humanum est z EdW 05/2002 przysłali

ostatnio: Adam Pawliczek z Nadarzyna, Paweł Sierodzki z Janówka,
Michał Waśkiewicz z Białegostoku i Bartłomiej Stróżyński z Kęt.

Nagrody otrzymują: Adam Pawliczek i Paweł Sierodzki.

Prośba do wszystkich, którzy na dyskietkach przesyłają do nas

różne pliki – zawsze zamieszczajcie na dyskietce także kopie zapaso−
we. Jak wiadomo, dyskietki są zawodne, ale dzięki takiemu zabezpie−
czeniu zawsze istnieje większe prawdopodobieństwo przetrwania
„elektronicznej dokumentacji”.

Jeden z naszych Czytelników napisał, iż „W artykułach powinny

być całe listingi!”. Co Wy na to?

Oto przemyślenia i propozycje młodego Czytelnika z Limanowej:

Szanowna Redakcjo!
Nazywam się Bartek Rymarczyk i mam 14 lat, jestem prenumera−

torem Elektroniki dla Wszystkich.

Powodem, dla którego do Was piszę, jest sprawa Oślej łączki. Nie

ukrywam, że jestem początkującym elektronikiem, ale muszę przy−
znać, że kurs Ośla łączka bardzo mi pomógł. Chciałbym za niego bar−
dzo podziękować. Liczę, że kurs będzie odbywał się dalej. Pomysł pa−
na Piotra Góreckiego, aby w Oślej łączce opisać mikroprocesory,
podoba mi się. Można byłoby opisać w nim język Bascoma zupełnie
od zera (lub innych programów), programowanie i sposoby opraco−
wywania układów, dzięki którym programowanie stałoby się realne
dla wielu czytelników. Chciałbym, aby opisał Pan też w nim skąd zdo−
być Bascoma.

Wcześniej można byłoby wspomnieć coś o wzmacniaczach opera−

cyjnych. Co prawda jest cykl o wzmacniaczach operacyjnych, ale

można byłoby wspomnieć troszkę o nich w ramach kursu. Proponuję
opisać też niektóre elementy, takie jak mało znane mi (lub nieznane):
optotriaki, triaki, transoptory, serwomechanizmy, wyświetlacze LED,
LCD, mikrokontrolery, diody nadawcze, elementy odbierające kod
RC5, układy uP (co to za układy?). Warto wspomnieć także o innych
układach scalonych o tajemniczych nazwach podstawek bądź wtyków
emulacyjnych (np. dziwna nazwa TEXTOOL40) i elementach SMD –
co je charakteryzuje i jakie mają parametry. Przydałby się także opis
CMOS−ów i ich wnętrza oraz więcej informacji na temat mechaniki
(np. śrubki M3, M2 – nie wiem o co chodzi, jakie mają wymiary).

Mam też pewien pomysł co do przyszłości kursu. Można by przed−

stawić kurs na temat akustyki, w którym byłyby informacje o nagła−
śnianiu, np. szkolnych dyskotek. Trochę o klasach wzmacniaczy, jak je
rozróżnić i czym dana klasa się charakteryzuje, co oznaczają niektóre
parametry, kilka słów o głośnikach, sposoby budowania wzmacnia−
czy, jak stworzyć własny system nagłośnieniowy w domu, czy pokoju.

Myślę też, że nie ma co zmieniać nazwy kursu. Ośla łączka będzie

zawsze kojarzyć się z kursem dla początkujących oraz z prostym ję−
zykiem, dzięki któremu da się zrozumieć elektronikę. Można dodać
tylko jakiś przedrostek np. Akustyczna Ośla łączka albo coś w tym ro−
dzaju.

To moja propozycja, jeśli uzna Pan ją za dobrą, to proszę ją wyko−

rzystać. Jeśli nie, to mam nadzieję, że Ośla łączka będzie nadal zaska−
kiwać swą prostotą, pomagając zrozumieć elektronikę. Jeszcze raz
pragnę podziękować za ten kurs, niech ukazuje się dalej i niech bę−
dzie chlubą Elektroniki dla Wszystkich.

Bartek Rymarczyk

Wiele tematów, o których pisze Bartek, ukazało już się na łamach

EdW. Jak ich szukać? Wystarczy „zassać” z naszej strony interneto−
wej www.edw.com.pl z działu Numery archiwalne – spis treści rocz−
ników EdW z lat 1996−2001.

Pozostałe propozycje rozważymy, a Bartek otrzymuje od nas na−

grodę książkową.

Chcemy powrócić do starego zwyczaju i każdego miesiąca auto−

rom najciekawszych listów (ewentualnie e−maili) przydzielać na−
grody książkowe lub kity AVT. Tak jak do tej pory, piszcie do nas!
Dzielcie się swoimi spostrzeżeniami i uwagami. Miniankieta jest dla
nas niezwykle cennym źródłem Waszych opinii, ale czasem warto też
w szerszy sposób wyrazić swoje spostrzeżenia i przemyślenia na te−
mat EdW i elektroniki.

Czołem!
Nie lubię się rozpisywać na kilka stron, więc napiszę kilka zdań.

Popieram pomysł Zbigniewa Gibka z Poczty 2/02 i Grzegorza

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

Sierpień 2002

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.

Jan Andrerman . . . . Warszawa

Sebastian Banasik . . . . . Płock

Roman Biadalski Zielona Góra

Sławomir Brzozowski . . Słupsk

Szymon Chełmżyński

. . . . . . . . . Gładczyn Szlachecki

Mariusz Chilmon . . Augustów

Hubert Cieślawski . . . . Poznań

Piotr Dereszowski . . Chrzanów

Dariusz Drelicharz . . Przemyśl

Andrzej Gawlica. . . . Katowice

Halina Jankowiak. . Dobry Dwór

Dawid Kozioł. . . . . . . . . Elbląg

Katarzyna Król . . . . Zawiercie

Piotr Malkiewicz . . . . . . Elbląg

Damian Matysiak . . . Chorzele

Stefan Osiak . . . . . . Warszawa

Adam Pawliczek. . . . Nadarzyn

Stanisław Puchała . Księży Kąt

Bernard Rajfur . . . . Trzebnica

Bartek Rymarczyk . Limanowa

Zbigniew Setnicki . . . . Kolonia

Paweł Sierodzki . . . . Janówka.

Krzysztof Skawiński . . . Lublin

Aneta Sobiech . . . . . . . Senniki

Michał Stach. . Kamionka Mała

Jan Stanisławski . . . . . . Sanok

Jacek Stańczyk . . . . . Wrocław

Marcin Tyrakowski . Węgliniec

Marcin Wielechowski

. . . . . . . . . . . . . . . . . Sulejówek

Dariusz Wojtaszek . . . Świdnik

Jan Wójcik

Kraków

Maciej Wrona. . . . . . . . Lipsko

Szymon Zatorski . . . . . Brzóze,

Hanna Zdybel . . . . . . . . Toruń

Poczta

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

Sierpień 2002

„KY30RR” Kaczmarka z poczty 5/02. Napiszę to głośno i wyraźnie:
redaktor naczelny powinien się podpisywać: PIOTR „GURU”
GÓRECKI!!!! Po prostu swoim zegarem mnie bardzo zaskoczył (wy−
sokość cyfry 27cm!!!, a szerokość wyświetlacza to około 1 metr!!!).
Aha! Dobrze, że wróciła Ośla łączka, ale powinien się w niej pojawić
temat: „Wzmacniacze akustyczne od podstaw”.

Pozdrawiam i kończę.

Marek „LUC” O.

Szanowna Redakcjo EdW
Witam Redaktorów i serdecznie pozdrawiam.
Jestem Waszym czytelnikiem od 2000 roku, odkąd zostałem

uczniem technikum. Od kilku miesięcy jestem Waszym prenumerato−
rem, ponieważ uznałem, że Wasza gazeta jest bardzo przystępnie, cie−
kawie i interesująco redagowana. Jeszcze bardziej ucieszyłyby mnie
artykuły z dziedziny elektroniczno−informatycznej. Przeglądając Wa−
sze płyty stwierdziłem, że Wasza gazeta od zawsze zawierała bardzo
ciekawe i pouczające artykuły oraz wiele bardzo mądrych informacji
elektronicznych, które bardzo przydają mi się w szkole. Z tego też po−
wodu zamówiłem sobie bardzo dużo numerów archiwalnych, za co
bardzo przepraszam i bardzo dziękuję.

Uważam, że jesteście cool, tak trzymać.

Z wyrazami szacunku

Marek Jamka, Rybnik

EdW 8/2002 Lista osób nagrodzonych

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

Sierpień 2002

Proszę o pomoc w sprawie (...) wymiany wskaźnika często−
tliwości wychyłowego na cyfrowy w tunerze TSH113.

W najbliższym czasie nie planujemy takiego projektu. Analiza co−
miesięcznych miniankiet wskazuje na niewielkie zainteresowanie ta−
ką przeróbką. W nowym, nawet stosunkowo tanim sprzęcie, takie
wskaźniki cyfrowe są standardowym wyposażeniem. Starsze typy
odbiorników wymagałyby rozmaitych rozwiązań. Chyba, że ktoś zre−
alizował taką modernizację wcześniej i chciałby zaprezentować ją
w Forum Czytelników.

Prostym półśrodkiem byłoby zastosowanie zwyczajnego wolto−

mierza cyfrowego, na przykład z kostką ICL7107. Taki woltomierz
mierzyłby napięcie analogowe, które teraz podawane jest na wska−
źnik wychyłowy. Jednak wtedy pokazywane na wyświetlaczu cyferki
nie będą odpowiadać odbieranej częstotliwości. Stosując przesunięcie
(offset) napięcia sygnału i napięć odniesienia można wprawdzie
uzgodnić najwyższe i najniższe wskazanie 87,0...108,0MHz, ale naj−
prawdopodobniej charakterystyka regulacji nie będzie liniowa
i wskazania na środku zakresu strojenia mogą nie być prawidłowe.
Aby to poprawić należałoby wprowadzić korektę, na przykład z po−
mocą tzw. generatora funkcji ze wzmacniaczem operacyjnym.

Można spróbować takiego uproszczonego sposobu.
W dokładnych wskaźnikach częstotliwości nie mierzy się często−

tliwości sygnału z anteny, tylko sygnał z heterodyny. Trzeba go
wzmocnić, podzielić i wreszcie odjąć lub dodać częstotliwość pośre−
dnią. Ze względu na konieczność uwzględnienia częstotliwości po−
średniej zazwyczaj wykorzystuje się liczniki rewersyjne z wpisywa−
niem wartości początkowej (pośredniej). Można też zaprząc do pracy
mikroprocesor.

Mam pewien problem − potrzebuję do mojego projektu
źródło napięcia odniesienia o wartości 8,192 V. Chcę do
tego wykorzystać układ MAX874, który ma napięcie wyj−
ściowe 4,096 V. Czy mogę połączyć dwa takie źródła szere−
gowo? Jeżeli nie, to w jaki inny sposób mogę uzyskać ta−
kie napięcie (8,192 V)?
Za odpowiedź z góry dziękuję.

Czytelnik, który jest studentem, powinien sta−
ranniej przeanalizować kartę katalogową
MAX874 i doszedłby do wniosku, że jest
możliwe połączenie dwóch takich kostek.
Można także do jakiegokolwiek źródła niższe−
go napięcia odniesienia dodać wzmacniacz.

Oba sposoby pokazane są na rysunku poniżej. Czy jednak nie lepiej
przeanalizować ofertę rynkową i zastosować jeden układ? Czytelnik
nie podał wymagań stawianych obwodowi. Układ MAX874 ma wy−
jątkowo mały pobór prądu (do 10

A). Jeśli nie jest to parametr kry−

tyczny, a stabilność cieplna nie musi sięgać typowej dla MAX874
wartości 20ppm/K, może wystarczy doskonale znana i dostępna za
złotówkę kostka TL431, według pierwszego rysunku?

Mam problem dotyczący poboru prądu przez wzmacniacz
TDA1514. Jest to wzmacniacz klasy A więc jego spraw−
ność wynosi 50% czyli:
a) przy mocy 50W będzie pobierał moc 50W + (50% z 50)
25W strat czyli 75W,
b) przy dostarczanej mocy 100W tylko 50W będzie do
wzmocnienia sygnału a reszta na straty.
Podsumowując, czy zastosować transformator 100W(a)
czy 150W(b)?

Czytelnik sam narobił sporo zamieszania. Znakomita, ale sprawiają−
ca niekiedy poważne kłopoty (wybuchowa) kostka TDA1514 nie jest
wzmacniaczem klasy A. Wzmacniacze klasy A mają sprawność rzę−
du co najwyżej kilkunastu procent. Układ TDA1514 jest wzmacnia−
czem klasy AB o szacunkowej sprawności 60...65%.
Oznacza to, że przy mocy oddawanej 50W potrzebna moc zasilania
wyniesie 75...85W.

Wskazywałoby to, że do wzmacniacza monofonicznego

1x50W z powodzeniem wystarczy transformator o mocy 100W.
W praktyce w transformatorze takiego zasilacza zachodzą szkodliwe
zjawiska. Napięcie przy pełnym obciążeniu znacznie spada w porów−
naniu z napięciem spoczynkowym. Dlatego w wielu przypadkach,
o ile ciągła moc wyjściowa wzmacniacza ma być równa nominalnej,
konieczne jest zastosowanie transformatora o znacznie większej mo−
cy, np. 150W czy nawet 200W. Nie ma tu reguły, bo zależy to od typu

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

Sierpień 2002

i parametrów transformatora. Generalnie nie zaszkodzi większy trans−
formator, zwłaszcza że różnica cen nie jest duża.

Jestem początkującym elektronikiem. Chciałbym się do−
wiedzieć jak przestroić magnetowid z Anglii SLV−
625HQNICAM stereofoniczny. Może należy przestroić te−
lewizor? Posiadam CURTIS 2001A.

Początkującemu elektronikowi radzimy, żeby powierzył to zadanie
doświadczonemu fachowcowi. Drobny na pozór błąd może zemścić
się nie tylko uszkodzeniem sprzętu i koniecznością naprawy w serwi−
sie, ale też może stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia niedoświad−
czonego adepta elektroniki.

Redakcja Elektroniki dla Wszystkich zaleca nabranie elektronicz−

nego doświadczenia przy kontaktach z mniej zaawansowanymi urzą−
dzeniami, choćby w ramach Oślej łączki. Praktyka pokazuje, że efek−
ty kontaktów niedoświadczonych elektroników ze skomplikowanym
sprzętem fabrycznym najczęściej bywają opłakane i kosztowne.

Witam. Mam taki problem, że chciałbym do układu
ICL7107 dołączyć wyświetlacze ze wspólną KATODĄ i nie
wiem jak to zrobić, żeby nie stosować dodatkowych inwer−
terów. Czy istnieje jakiś inny sposób, aby to zrobić, łatwiej−
szy? Układ jest zasilany napięciem dodatnim, a ujemne
napięcie powstaje poprzez układ CD4049. Z góry bardzo,
bardzo, bardzo dziękuję za odpowiedź. Pozdrawiam całą
redakcję. Cześć!

Nie ma prostego sposobu dołączenia do układu ICL7107 wyświetla−
czy ze wspólną katodą. Nie warto nawet próbować, zwłaszcza że ce−

ny podwójnych wyświetlaczy 13−milimetrowych ze wspólną anodą
są obecnie naprawdę niskie.

Jak wygląda sprawa z łączeniem głośników? Przykładowo
potrzebuję głośnik 100W 8

Ω

.. Czy mogę połączyć dwa

50W 8

Ω

? A może dwa 100W 4

Ω

? Jaka jest zasada łącze−

nia głośników?

Odpowiedź dotyczy łączenia kilku jednakowych głośników. Przy
łączeniu głośników różnego typu (nisko−, średnio− i wysokotono−
wych) należy wziąć pod uwagę dodatkowe czynniki i zastosować
zwrotnicę.

Jednakowe głośniki można łączyć wprost szeregowo, równolegle

i w sposób mieszany. Zasady są podobne, jak w przypadku rezysto−
rów. Najpopularniejsze sposoby łączenia głośników pokazane są na
rysunkach obok.
Trzeba tylko pa−
miętać o fazowa−
niu − nieprzypad−
kowo na rysun−
kach zaznaczono
czerwone kropki.
Jedna z końcówek każdego głośnika jest oznaczo−
na taką kropką lub w inny podobny sposób.

Nie warto natomiast łączyć trzech głośników

w sposób mieszany − rysunek obok pokazuje, że
jeśli w jednym z głośników wydzieli się pełna
moc (np. 50W), to w dwóch pozostałych w sumie
tylko połowę tej mocy (po 12,5W).

W dyskotekach pojawiają się coraz to wymy−
ślniejsze efekty świetlne. Chociaż, jak wielu
zauważyło, nie są to jedyne atrakcje dyskotek
(latające krzesła są równie widowiskowe,
o ile nie podążają w naszym kierunku!), to
jednak warto przyjrzeć się opisywanemu
urządzeniu.

Mając do dyspozycji Bascoma i odrobinę

cierpliwości, możemy wykonać bajer rodem
z dyskoteki. Zastosowanie takiego urządze−
nia to na pewno nie tylko zabawa.

Dzięki pamięci EEPROM i interfejsowi

RS232 możemy zaprogramować dowolny
tekst, a potem niezależnie od zaników zasila−
nia rozkoszować się tekstem przewijanym
w dwu różnych trybach.

Jak to działa?

Schemat ideowy zamieszczony
został na rysunku 1. Warto
prześledzić także schemat blo−
kowy z rysunku 2.

Sercem całego urządzenia

jest bardzo popularny uP
89C2051, nie trzeba go chyba
reklamować, a jego zalety były
już wielokrotnie opisywane,
tym razem z zalet wykorzysta−
my wbudowany układ obsługi
portu szeregowego – UART
i dosyć dużą wydajność prądo−
wą portu w stanie niskim.

Pomysł, według którego

działa tablica, najlepiej zrozu−
mieć analizując drogę pokony−
waną przez dane.

Na wejściu mamy standar−

dową

aplikację

układu

MAX232, dzięki niemu sygna−
ły pojawiające się na złączu RS
z łatwością zmieniają poziom
na TTL, para kondensatorów
towarzyszących kostce jest ele−
mentami

współpracującymi

z przetwornicą napięcia zabu−
dowaną w układzie MAX232.
Następnie dane są przesyłane

do uP, który każdy odebrany znak umie−
szcza w pamięci EEPROM. Zastosowana
pamięć to także dobrze znany Czytelni−
kom układ PCF8582. Zwarte do masy linie
wyboru adresu wskazują, że układ jest wi−
dziany na magistrali I

C pod adresem 160

do zapisu i 161 do odczytu.

Pojemność pamięci wyznacza długość

tekstu, który będziemy wyświetlać i w za−
sadzie wynosi 256 bajtów (czytaj znaków),
lecz jest pewne ale, bo niby skąd nasz uP
ma wiedzieć, ile znaków zapisanych w pa−
mięci to właściwy tekst, a ile to śmieci
z poprzednich zapisów? W ten sposób tra−
cimy jeden bajt na licznik poprawnych zna−
ków, ale to nie wszystko, parę bajtów zżerają
nam komendy specjalne. Ktoś zapyta „a to co

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

Sierpień 2002

śś

Rys. 2 Schemat blokowy

Rys. 1 Schemat ideowy

znowu“? − chodzi mianowicie o takie specy−
ficzne znaczki jak „<”, „>” zastosowane do
przełączania trybów wyświetlania. Będzie je−
szcze o nich dalej.

Reszta elektroniki to właściwie kosmetyka

elektroniczna. Duży układ w prawej części
płytki to nic innego jak dekoder 16 z 4 zwięk−
szający liczbę linii naszego uP. Aktywny stan
wyjścia tego układu to stan niski, tymże sta−
nem załączmy jeden z 16 tranzystorów PNP
zasilających poszczególne kolumny matrycy.

Układ zasilania to standardowo stabiliza−

tor 7805 plus kondensatory. Tak dla ścisłości,
dioda na wejściu ma tylko jeden cel − zabez−
pieczyć układ przed niewłaściwą polaryza−
cją, a to dlatego, że modelowy układ przez
pewien czas pracował w samochodzie.

Program

Pora teraz na najsmaczniejszy kąsek opisu,
czyli program zaszyty w uP:

Program składa się z dwóch części.
Część programowania jest aktywowana

przerwaniem INT0. Naciskając guzik PRO−
GRAMOWANIE uP, sprawiamy, że każdy
znak wysłany poprzez złącze RS zapisywany
jest w pamięci EEPROM, jednocześnie
zwiększany jest licznik poprawnych znaków.
Koniec tego trybu to naciśnięcie ESC.
W ostatniej fazie tego trybu w komórce o ad−
resie 00h zapisywana jest wartość licznika
poprawnych znaków.

Procedura powyższego trybu jest prosta

i wygląda tak:

Sam podprogram

ZAPISZ to standardo−
wa obsługa pamięci
EEPROM opisana do−
kładnie na łamach
„Bascom College”.

Drugi rodzaj pracy

wykorzystywany na co
dzień wygląda mniej
więcej tak:

Timer0

pracuje

w trybie 1 i wywołuje
przerwanie co 1/50 se−
kundy na każdą kolumnę matrycy, co przy 16
kolumnach daje okres 1,25ms. W każdym
przerwaniu załączany jest odpowiedni tranzy−
stor zasilający matrycę, a jednocześnie na
młodszą część portu P1 wystawiana jest war−
tość stosowna do odświeżanej pozycji i tak
bez końca. Coś jednak musi się zmieniać
w wystawianych na port wartościach, by uzy−
skać jakikolwiek efekt ruch. Cały urok układu
polega na tym, że każda kolumna matrycy po−
siada przyporządkowaną sobie komórkę pa−
mięci o nazwie rov(1) do rov(16) i gdy tylko
liczba przerwań osiągnie stosowną wartość,
następuje przepisanie w górę zawartości ko−
mórek. W ten sposób zmienna rov(16) przyj−
muje zawartość zmiennej rov(15), rov(15)
z rov(14) i tak po kolei. Ktoś zapewne zapyta
a zmienna rov(1)? Na pewno nie pozostaje

pusta, jej zawartość jest odczytywana z tabli−
cy opisującej wygląd znaków. W ten sposób
mamy przesuwanie tekstu w lewo, ale o jeden
znak. Niestety, aby tablica była uniwersalna
i by można wyświetlać dowolny tekst, każdy
znak zdefiniowany jest osobno. Nie widzicie
jeszcze problemu? Co się stanie, gdy odczyta−
my wszystkie wartości opisujące naszą literkę
np. A? No tak, program czytać będzie dalej,
ale jakieś głupoty, w najlepszym wypadku
odczyta kod literki B, ale nie o to nam chodzi−
ło. Dlatego też program po 4 odczytach usta−
wia bit flaga, a na to tylko czeka pętla głów−
na programu. Odczyta sobie znak z pamięci
EEPROM, następnie zdekoduje (polecenie
select case) i odpowiednio ustawi wskaźnik
dla polecenia read na kod właściwej literki.
Ten kod znaku to nic innego jak wartość bi−
narna przy wyświetlaczu WA.

Trochę to skomplikowane, ale przestraszę

Was, że to nie wszystko. Mamy przecież dwa
tryby przewijania:

Zwykły, czyli ciągłe rolowanie z regulowa−

ną prędkością, oraz ten drugi, w którym naj−
pierw przesuwana jest szybko cała zawartość
tablicy, po czym tekst zatrzymuje się na chwilę
sprawę, jak to działa, zostawiam jednak dla
Was. Dla ułatwienia podam, że polega to na od−
powiednim zwiększaniu i zmniejszaniu czasu
pomiędzy kolej−
nym przepisywa−
niem wartości w ko−
mórkach rov(x).

Aby wszystko

działało jak nale−
ży, w programie
nie mogło zabrak−
nąć kodów zna−
ków do wyświe−
tlenia. Matryce
mają wysokość 5
punktów świetl−

nych, żeby więc zachować proporcje, znaki
mają szerokość 4 punktów, z czego czwarta
kolumna jest zawsze pusta. Taki zabieg
zwiększa czytelność. Każda litera i cyfra są
zdefiniowane oddzielnie, i niestety zajmuje
to sporo pamięci programu.

Montaż i uruchomienie

Tablica składa się z dwóch płytek drukowa−
nych przedstawionych na rysunkach 3 i 4.
Pierwsza płytka zawiera kompletny układ
elektroniczny. Druga płytka to tylko wyświe−
tlacze. Taki podział podyktowany jest budową
wyświetlaczy. Do połączenia między płytkami
dobrze jest użyć złączek goldpin. Montaż trze−
ba rozpocząć od zworek, potem należy za−
montować podstawki i inne elementy, kończąc
na włożeniu układów scalonych w podstawki.

Z montażem nie powinno być żadnych

problemów.

Przyciski S1,S2 należy zamontować na

przewodach. Do zasilania urządzenia potrze−
bujemy napięcia stałego 7,5...15V. Podany
zakres dzięki stabilizacji US 7805 jest na ty−
le szeroki, że na pewno znajdziemy jakiś za−
silacz. Pobór prądu nie przekracza 150mA.
Do pełni szczęścia potrzebny jest nam prze−
wód połączeniowy do RS−a. W zależności od
typu komputera możemy mieć gniazda typu

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

Sierpień 2002

Rys. 4 Schemat montażowy wyświetlacza

Rys. 3 Schemat montażowy płyty głównej

Znak = Inkey

Pom1 = Asc(znak)

If Pom1 > 0 Then

Incr Full

Print Znak
Call Zapis
Waitms 10

If Pom1 = 27 Then

Print „end”
Exit Do

End If

Loop

2*DB9 lub DB25 i DB9. Taki przewód moż−
na kupić w sklepie komputerowym, ale oczy−
wiście można także zrobić samemu. Na ry−
sunkach 5 i 6 widać, jak powinny wyglądać
takie przewody.

Jak łatwo zauważyć, potrzebujemy dwóch

wtyków i kawałka tasiemki z trzema przewo−
dami. Takie minimalistyczne rozwiązanie do−
bre jest jednak tylko na małą odległość (metr,
dwa), gdyby zaszła potrzeba wykorzystania
przewodu kilkumetrowego, wskazane jest
użycie przewodu ekranowanego.

Składamy układ, podłą−

czamy do komputera, załącza−
my zasilanie i − nic! O ile ma−
my pusty EEPROM, nie zo−
baczymy niczego. Musimy
zaprogramować naszą tablicę.

Programowanie

tablicy

możliwe jest co najmniej na
dwa sposoby.
SPOSÓB 1:
Zapuszczamy

Bascoma,

ustawiamy w menu Comuni−
cation, wstawiamy baud
2400, a com taki, jaki mamy aktualnie wolny.
Innych parametrów nie trzeba zmieniać.
W wypadku szukania wolnego coma można
trochę poeksperymentować, pomocne jest
czasami rozpoczęcie szukania od 1 i tak do
skutku. A za sukces możemy uznać urucho−
mienie się terminal emulatora bez ostrzeże−
nia, że com jest zajęty.

Mamy już uruchomiony terminal, teraz na−

ciskamy guzik programuj na tablicy i jeżeli tyl−
ko pojawi się napis „Tryb edycji”, to po literce
wpisujemy swój tekst. Koniec edycji to naci−
śnięcie ESC. Na początek nawiązanie komuni−
kacji może wydawać się czymś trudnym, nie
ma się jednak czego bać. Gdyby nawet com
był wolny, a naciskanie guzika programuj nie
dawało efektu, problem może być w zamienio−
nych żyłach przewodu połączeniowego itp.
SPOSÓB 2:
Sposób drugi jest o wiele bardziej widowisko−
wy. Napisałem prosty programik pracujący
w środowisku LabView6.1. Użycie tego pro−
gramu jest dziecinnie proste. Najpierw edytu−
jemy własny tekst do wyświetlenia, nie wolno
zapomnieć o ESC na koniec tekstu! Potem uru−
chamiamy aplikację strzałką w górnym lewym
rogu i postępujemy według poleceń pojawiają−
cych się w oknie „komunikaty”. Po
chwili program poprosi o naciśnięcie
guzika programowania i sygnalizując
paskiem postępu, załaduje tekst. Nara−
stający pasek postępu informuje o za−
jętości pamięci i gdyby przekroczył
100%, należy nieco okroić tekst oraz
ponownie go załadować. Jeżeli wszy−
stko przebiegło pomyślnie (strzałka
z lewego rogu sama wróciła do po−
przedniego koloru), wystarczy naci−
snąć Reset na tablicy i po sprawie!

Uwaga: Zarówno przy programo−

waniu ręcznym, jak i z użyciem apli−
kacji LabView należy edytowany tekst
wprowadzać małymi literami!!! Wy−
nika to z faktu, że tablica posiada jeden
rodzaj czcionki, od razu duże litery.

Kody sterujące

Aby uzyskać wspomniane dwa tryby
przewijania tekstu, mamy 4 kody try−
bu rozpoznawane przez program. Ko−

dy te wprowadza się tak samo jak tekst, tyle że
program po napotkaniu którejś z nich nie wy−
świetla tego znaku, a zmienia swoje działanie. Ta−
kie całkowicie programowe szantażowanie uP.
+ − zwiększenie prędkości przewijania
− zmniejszenie szybkości przewijania
> − zmiana trybu wyświetlania na szybkie prze−
wijanie z chwilowym przytrzymaniem treści
< − przewijanie ciągłe

Możliwości zmian

Program z trudem mieści się w 2kB
89C2051, dlatego potrzebne były sztuczki.

Pierwsza z nich, raczej dobrze znana

wszystkim, to podział programu na procedu−
ry. Opłaci się wydzielić z programu fragmen−
ty wywoływane więcej niż raz i umieścić je
np. na końcu. W miejscach gdzie były orygi−
nalnie, wystarczy się do nich odwołać.
Oszczędzamy w ten sposób miejsce zajęte
przez ciągłe przepisywanie kodu.

Następny trik to fakt, że stosując zapis:

If a = 1 then

................

end if

if a = 2 then

.................

end if

oszczędzamy za każdym poleceniu warunko−
wym 3 bajty w porównaniu z użyciem

if a = 1 then

..............

elseif a = 2 then

................
................

end if
, czy też select case.

Taka optymalizacja kodu sprawiła, że

w ostatecznej wersji programu udało się je−
szcze upchać obsługę i wyświetlanie cyfr !!!

Przyjemnego „rolowania” tekstów życzy

Michał Stach

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

Sierpień 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11−R

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R1177,,R

R1188,,R

R2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

Kondensatory

C11,,C

C22,,C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000µµFF//99V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF//99V

C66−C

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//99V

C1100,,C

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

C1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF
Półprzewodniki

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

N44000077

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

TT11−TT1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555577

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

M77880055

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

CFF88558822

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

X223322

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8899C

C22005511

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7744H

CTT115544

Maattrryyccaa 88xx55 ((22 sszztt..)) nnpp.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..O

HTT−335588

Inne

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

Hzz

S11,,S

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

µµ

ssw

wiittcchh

zzłłąącczzaa ggoollddppiinn
ppooddssttaaw

wkkii ppoodd U

zzłłąącczzee D

B99M

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 7 − Przykładowy „screenshot”

z aplikacji LabView

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

Sierpień 2002

W EdW 4/2002 przedstawiono prosty układ
sonometru − miernika głośności. Niniejszy
artykuł prezentuje precyzyjny wskaźnik wy−
sterowania i głośności z podwójnym wyświe−
tlaczem o różnych charakterystykach dyna−
micznych. Opisywany wskaźnik przewidzia−
ny jest do wykorzystania zamiast typowego
fabrycznego wskaźnika wbudowanego w mi−
kser w systemach nagłośnienia „na żywo”.

Osoby mniej zorientowane mogą się dzi−

wić, dlaczego nie wystarczy wskaźnik wbu−
dowany w mikser lub bardziej dokładna kla−
syczna linijka pomiarowa.

Przyczyna jest prosta: W mikserach (i in−

nych urządzeniach) z reguły stosowane są
mierniki wartości szczytowej sygnału, nazy−
wane PPM (Peak Power Meter). Taki wska−
źnik szczytowy doskonale zdaje egzamin
przy kontroli sygnału zapisywanego w posta−
ci analogowej, a zwłaszcza cyfrowej. Głów−
nym zadaniem wskaźników PPM jest pomoc
w wykorzystaniu dynamiki toru zapisu,
w szczególności ochrona przed przesterowa−
niem. Chodzi o to, by operator miksera utrzy−
mywał możliwie wysoki poziom sygnału, ale
nie dopuszczał do przesterowania i wynikają−
cych z tego zniekształceń.

O ile wskaźnik wartości szczytowej do−

skonale zdaje egzamin przy zapisie, o tyle
okazuje się bardzo mało przydatny, a czasem
wręcz przeszkadza, w systemach nagłośnie−
nia „na żywo”, gdy program słowny przeka−
zywany jest bezpośrednio na widownię w
obiekcie.

Tu trzeba utrzymywać potrzebną gło−

śność, co nie zawsze jest proste ze względu
na różną odległość od mikrofonu oraz różne
właściwości głosu występujących osób. Gdy
stanowisko nagłośnienia ulokowane jest na
widowni, większego problemu nie ma, po−
nieważ osoba obsługująca mikser na bieżąco
śledzi program. Często jednak stanowisko

nagłośnienia jest oddzielone od widowni. Pół
biedy, gdy wyposażone jest w dobre monito−
ry odsłuchowe, wyregulowane tak, by w mia−
rę dokładnie odzwierciedlały warunki
panujące na widowni. Gdy porządnych mo−
nitorów brak, albo gdy obsługa zmienia ich
głośność, nie sposób kontrolować głośności
programu w obiekcie.

W takich i podobnych przypadkach do−

brym rozwiązaniem będzie wykorzystanie
opisywanego urządzenia – precyzyjnego
miernika sygnału audio. Przyrząd wyposażo−
ny jest w filtr uwzględniający charakterysty−
kę ucha ludzkiego, przetwornik wartości sku−
tecznej oraz, co bardzo ważne, dwie linijki
wskaźnikowe. Jeden wskaźnik pokazuje war−
tość chwilową sygnału, drugi informuje
o średniej głośności w dłuższym przedziale
czasu.

Dzięki tym dwom wskaźnikom przyrząd

doskonale zdaje egzamin w różnorodnych
systemach nagłośnienia „na żywo”. Może też
być uzupełnieniem systemów studyjnych,
przy czym trzeba lojalnie przyznać, że w sy−
stemach studyjnych podczas nagrań i pro−
dukcji audycji radiowych ważniejszą rolę od−
grywa dobry wskaźnik szczytowy (PPM),
pozwalający uniknąć przesterowania torów
zapisu czy nadajnika. W systemach studyj−
nych opisywany miernik głośności w rękach
świadomego operatora dźwięku również oka−
że się pożyteczny, zwłaszcza w przypadku
stosowania kompresorów i limiterów. Poka−
że, jak zmienia się średnia głośność przy róż−
nych ustawieniach kompresora i limitera.

Stopień trudności projektu (dwie gwiazd−

ki) wskazuje, że z jego zbudowaniem i uru−
chomieniem poradzą sobie nawet średnio za−
awansowani elektronicy. Niemniej pełny po−
żytek z jego wskazań odniosą tylko ci, którzy
mają do czynienia z systemami nagłośnienia
„na żywo”. Aby wyrobić sobie szerszy obraz

sprawy, warto zajrzeć do artykułu pt. „Sono−
metr” w EdW4/2002 str. 50 oraz do końco−
wej części niniejszego artykułu.

Opis układu

Rysunek 1 pokazuje schemat blokowy przy−
rządu. Przyrząd ma dwa wejścia sygnałowe:
A i B o różnej czułości. Sygnał po przejściu
przez wzmacniacz o regulowanym wzmoc−
nieniu podawany jest na filtr psofometryczny.
Na przetwornik prawdziwej wartości skutecz−
nej podawany jest przez przełącznik S albo
sygnał z filtru, albo sygnał szerokopasmowy.
Tętniący przebieg z przetwornika, wskazują−
cy na chwilową wartość sygnału podawany
jest na dodatkowy wzmacniacz i na wskaźnik
wartości chwilowej. Ten sam sygnał po uśre−
dnieniu w obwodzie RC o dużej stałej czaso−
wej jest podawany na drugi wskaźnik, poka−
zujący przeciętny poziom głośności.

Pełny schemat ideowy miernika pokazany

jest na rysunku 2. Część pomiarowa zasila−
na jest napięciem symetrycznym ±15V
z transformatora TR1 i stabilizatorów U7,
U7. Wskaźniki LED z kostkami LM391X
zasilane są znacznie mniejszym napięciem,
uzyskiwanym z transformatora TR2. To
napięcie nie jest stabilizowane, bo wykorzy−
stywane jest wyłącznie do zasilania diod
świecących.

Sygnał akustyczny z miksera jest podawa−

ny na wejście A lub B. Wejście A ma znacz−
nie większą czułość i może być wykorzystane
do współpracy z zewnętrznym mikrofonem
pomiarowym. Może to być dobrej klasy mi−
krofon pojemnościowy o charakterystyce do−
okólnej. Można też wykorzystać popularny
mikrofon elektretowy, który też ma szeroką
i płaską charakterystykę częstotliwościową.
Do współpracy z „elektretem” i popularnymi
niegdyś mikrofonami pojemnościowymi
MCO52 przewidziano dodatkowy stabilizator

łł

śś

łł

Projekty AVT

U1, którego napięcie wyjściowe jest dzięki dio−
dzie D51 zwiększone do wartości ponad 6V.

Obwody ze wzmacniaczami U2C,

U2D tworzą filtr psofometryczny o standar−
dowej charakterystyce A. Pracują tu wzmac−
niacze z popularnej kostki TL074, która ma
parametry absolutnie wystarczające do takich
zastosowań. Sygnał filtrowany albo oryginal−
ny jest podawany przez przełącznik S na wej−
ście dość popularnego przetwornika wartości
skutecznej (True RMS) typu AD736 firmy
Analog Devices. Sygnał zmienny podawany
na nóżkę 1 przetwornika U3 jest zamieniony
na napięcie stałe, dodatnie względem masy,

odpowiadające wartości skutecznej mierzo−
nego przebiegu. Obecność przetwornika
prawdziwej wartości skutecznej jest tu bar−
dzo ważna, bo eliminuje błędy, które pojawi−
łyby się w przypadku zastosowania prost−
szych przetworników (prostowników) warto−
ści szczytowej lub średniej. Tylko przetwor−
nik True RMS pozwala zbudować dokładny
przyrząd mierzący parametry sygnału audio,
sygnału radykalnie różnego od kanonicznej
sinusoidy.

Aby uniknąć przesterowania przetworni−

ka w szczytach sygnału wprowadzono dodat−
kowy wzmacniacz sygnału stałego, zrealizo−
wany ze wzmacniaczem operacyjnym U4 ty−

pu LF356. Wzmacnia on sygnał z przetwor−
nika True RMS do poziomu wymaganego
przez wskaźniki LM391X. Na wyjściu kostki
U1 (w punkcie C) występuje przebieg tętnią−
cy, dokładnie odpowiadający chwilowej gło−
śności. W układzie przetwornika U3 zastoso−
wano kondensatory uśredniające C12, C13
o stosunkowo niedużej wartości. Dzięki temu
układ reaguje szybko na zmiany poziomu sy−
gnału i przebieg napięcia w punkcie C może
być wykorzystany we wskaźniku wartości
chwilowej. Sygnał ten jest podawany na
wskaźnik z „logarytmiczną” kostką U8 typu
LM3915. Jak wiadomo, układ ten ma loga−
rytmiczny zakres wskazań obejmujący 30dB.
Steruje on 30 diod LED D1…D30. Precyzja
tego wskaźnika nie jest wprawdzie duża, ale
całkowicie wystarczająca w praktyce. Trzy
diody LED sterowane przez każde z wyjść
pozwalają w prosty sposób uzgodnić skalę
wartości szczytowej ze skalą wartości uśre−
dnionej.

Skalę wartości uśrednionej w czasie reali−

zują diody D31...D50. Są one sterowane
przez dwa układy LM3916 U5, U9. Zapre−
zentowane niecodzienne połączenie układów
U5, U9 i współpracujących LED−ów pozwa−
la uzyskać wskaźnik od rozdzielczości 1dB
z zakresie 11dB (diody D31...D41) i roz−
dzielczości 2...3dB z

zakresie 9dB

(D42...D50). Dodatkowe diody krzemowe

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

Sierpień 2002

Rys. 2 Schemat ideowy

Rys. 1 Schemat blokowy

Projekty AVT

D55...D58 zmniejszają moc strat układów
scalonych U5, U9.

Sygnał dla tego niecodziennego wskaźni−

ka jest pobierany z wyjścia bufora U2D. Na
wejściu tego bufora umieszczony jest obwód
uśredniający sygnał tętniący z punktu C (R9,
C18, C19).

Należy zwrócić uwagę, że skala wartości

uśrednionych jest krótsza i obejmuje zakres
od –9dB do +8dB, natomiast skala wartości
szczytowej z oczywistych względów sięga
dalej w

górę i

obejmuje zakres od

–9...+18dB. W zakresie –2dB...+8dB wska−
źnik wartości uśrednionej ma rozdzielczość
1dB, co zapewnia dużą precyzję pomiaru.

Wszystkie układy LM391X pracują w try−

bie słupkowym, co uzyskuje się przez dołą−
czenie nóżek 9 do plusa zasilania. Warto za−
uważyć, że same kostki są zasilane napię−
ciem +15V, natomiast diody świecące znacz−
nie niższym napięciem niestabilizowanym
z transformatora TR2.

W niniejszym opisie nie zawarto pełnego

opisu układów AD736 oraz LM391X. Szero−
ki opis przetwornika AD736 można znaleźć
w EdW 1/2000 i 2/2000 w cyklu „Najsłyn−

niejsze aplikacje”. Wiele pożytecznych infor−
macji o

sterownikach LED rodziny

LM391X zawartych jest w EdW 2/1996 str.
11 i artykułach w Elektronice Praktycznej
6/96 str. 59...62 i 7/96 str. 57...60. Na życze−
nie Czytelników kostki LM391X mogą zo−
stać wyczerpująco omówione w cyklu „Naj−
słynniejsze aplikacje”. Prosimy o listy i zgło−
szenia za pomocą Miniankiety.

Montaż i uruchomienie

Układ miernika można zmontować na dwóch
płytkach drukowanych, pokazanych na ry−
sunkach 3 i 4. Pierwsza płytka zawiera wy−
świetlacz . Na drugiej zrealizowano zasilacze
i większość „elektroniki”.

Pomocą w montażu będą fotografie mo−

delu. Montaż jest klasyczny i nie powinien
sprawić trudności. Najpierw warto wlutować
zwory i najmniejsze elementy, potem coraz
większe. W trakcie testów okazało się, że nie
jest potrzebny obwód korekcji z elementami
PR1, R4.

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

Sierpień 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R33,,R

R77,,R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..nniiee m

moonnttoow

waaćć

R55,,R

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

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..111100kk

Ω

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R1111,,R

R1144,,R

R1155,,R

R2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R1122,,R

R1199,,R

R2244,,R

R2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77kk

Ω

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300kk

Ω

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122kk

Ω

R2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2233,,22kk

Ω

11%

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300,,11kk

Ω

11%

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..nniiee m

moonnttoow

waaćć

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

hheelliittrriim

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C22,,C

C33,,C

C1144,,C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C44−C

C66,,C

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C88,,C

C1122,,C

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

V ttaannttaall

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C1166,,C

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000µµFF//2255V

C1188,,C

C1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//1166V

C2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222µµFF//1166V

C2222,,C

C2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

Półprzewodniki

D11−D

D3300,,D

D3399−D

D5500 .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 33m

m kkw

waaddrraattoow

waa

D3311−D

D3355 .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 33m

m kkw

waaddrraattoow

waa

D3366−D

D3388 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D żżóółłttaa 33m

m kkw

waaddrraattoow

waa

D5511 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 33m

D5522−D

D6611 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL0055

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL007744

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

D773366

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLFF335566

U55,,U

U99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991166

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL1155

U77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7799LL1155

U88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991155

Pozostałe

S .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..S

W S

DTT

TTR

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

S22//5566

TTR

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTS

S22//1166

Płytki drukowane

są dostępne w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2647A

Rys. 3 i 4 Schematy montażowe

Projekty AVT

Najtrudniejszym zadaniem okaże się za−

pewne równe wlutowanie kilkudziesięciu
diod LED. W modelu wykorzystano zielone
i żółte kwadratowe diody o wymiarach
3x3mm. Podczas montażu diod świecących
warto stosować znaną zasadę, by najpierw
lutować tylko jedną nóżkę każdej diody.
Najpierw warto wlutować dwie lub trzy dio−
dy skrajne, włożyć w otwory resztę diod,
a potem odwrócić płytkę i lutować po jednej
nóżce każdej diody. Po wyrównaniu rząd−
ków diod można przylutować pozostałe
nóżki.

Uwaga! Obudowę warto przygotować

i dopasować przed przystąpieniem do monta−
żu płytek. W prezentowanym modelu wyko−
rzystano niedużą plastikową obudowę, przy
czym elementy montowane na pionowej,
mniejszej płytce drukowanej wystają poza tę
obudowę. Kolory diod mogą być dowolne –
w wykazie elementów podana jest jedna
z propozycji.

Układ zmontowany prawidłowo ze

sprawnych elementów powinien pracować
od razu. Podanie sygnału zmiennego na wej−
ście A lub B powinno powodować zaświeca−
nie rządków diod LED. Działający układ na−
leży skalibrować za pomocą wieloobrotowe−
go potencjometru montażowego PR2. Choć
może się to wydać dziwne, nie ma ścisłej re−
guły, jaką czułość ma mieć przyrząd, dlatego
nie sposób wyregulować go w warunkach la−
boratoryjnych. Niemniej regulacja jest bar−
dzo prosta, należy ją przeprowadzić w wa−
runkach normalnej pracy, po dołączeniu do
wyjścia miksera w systemie nagłośnienio−
wym. Powinno to być jedno z nieregulowa−
nych wyjść, można też podpiąć się do głów−
nego wyjścia miksera, skąd podawany jest
sygnał na dalsze elementy systemu. Sygnał
o poziomie kilkuset miliwoltów z wyjścia
miksera należy podać na wejście B miernika.
Podczas normalnej pracy systemu należy
utrzymywać potrzebną głośność, ocenioną
niezawodną metodą na słuch i właśnie przy
głośności uznanej subiektywnie za optymal−
ną należy za pomocą PR1 ustawić wskazanie
górnej, powolnej linijki świetlnej na 0dB.
W systemach, gdzie dominują przekazy
słowne, a poziom natężenia dźwięku jest rzę−
du 70...80dB, należy włączyć filtr psofome−
tryczny. Gdy głośność jest większa niż 80dB
i dominuje przekaz muzyczny, warto wyko−
rzystać charakterystykę szerokopasmową.

Po takiej jednorazowej subiektywnej re−

gulacji, w trakcie dalszego użytkowania sy−
stemu, najbardziej cenne będzie wskazanie
powolnej linijki pokazującej, czy cały czas
głośność w obiekcie jest optymalna. I takie
właśnie jest główne zadanie przyrządu.
Oczywiście, aby opisywany miernik, spełnił
rolę kontrolera średniej głośności, system na−
głośnieniowy powinien być wcześniej staran−
nie wyregulowany, a po takiej regulacji nie
wolno zmieniać wzmocnienia końcówek mo−

cy czy innych komponentów (korektorów pa−
rametrycznych, kompresora, itp.).

Uwaga! Jeśli ktoś zechce zmienić stałą

czasową uśredniania, może zmieniać w sze−
rokim zakresie wartości R9, C18, C19
(2,2k...10M

Ω

, 100nF...1

F). Można też do−

dać przełącznik i skokowo regulować szyb−
kość zmian linijki powolnej.

Praktyczne testy modelu pokazały, iż

szybka linijka, pokazująca wartość chwilo−
wą, także jest bardzo przydatna, gdy wystą−
pienie zaczyna kolejna osoba i zupełnie nie
wiadomo, czy będzie mówić głośno, czy ci−
cho i w jakiej odległości od mikrofonu.
Wskaźnik wartości szczytowej pozwoli bły−
skawicznie skorygować ustawienie suwaka
miksera dosłownie po pierwszym słowie wy−
stąpienia.

Dla dociekliwych

Jak wiadomo typowe mierniki dźwięku mają
z reguły trzy rodzaje pracy: z filtrem A, z fil−
trem C i szerokopasmową. Charakterystyka
C bardzo mało różni się od szerokopasmo−
wej, więc w opisywanym przyrządzie zrezy−
gnowano z charakterystyki C. Za pomocą
przełącznika S można wybrać jedną z dwóch:
z filtrem psofometrycznym A albo szeroko−
pasmową. Charakterystyka z filtrem A odpo−
wiada czułości ucha ludzkiego przy natęże−
niu dźwięku około 70dB i powinna być sto−
sowana, gdy natężenie dźwięku w obiekcie
wynosi 60...80dB. Przy większej głośności
należy korzystać z charakterystyki szeroko−
pasmowej.

Jak wspomniano, przyrząd, którego głów−

nym zadaniem jest kontrola średniej głośno−
ści w systemie nagłośnieniowym, może być
włączony na wyjściu miksera. Praktyka po−
kazuje, że dobrze pełni on swą rolę, niemniej
po kalibracji miernika w systemie nagłośnie−

nia nie należy już nic zmieniać. Dla ścisłości
należałoby dodać, że nawet takie czynniki
jak zmiana temperatury, a zwłaszcza wzrost
wilgotności, mają pewien wpływ na parame−
try akustyczne obiektu. Miernik głośności
włączony na wyjściu miksera lub tuż przed
wzmacniaczami mocy na pewno nie uwzglę−
dni takich zmian. Na szczęście zmiany takie
są niewielkie, ledwo zauważalne dla prze−
ciętnego odbiorcy.

Obecność czułego wejścia A pozwala do−

łączyć do miernika mikrofon (pojemnościo−
wy lub elektretowy). Taki mikrofon, umie−
szczony na audytorium może być bardzo in−
teresującym rozwiązaniem, bo pokaże rze−
czywistą głośność. Trzeba jednak wziąć pod
uwagę, że miernik będzie wtedy reagował
także na ewentualne hałasy i zakłócenia wy−
stępujące w obiekcie.

W przyrządzie przewidziano filtr o stan−

dardowej charakterystyce według tak zwanej
krzywej A. Odpowiada on w przybliżeniu
właściwościom ucha przy natężeniu dźwięku
70dB. W zasadzie przy większym natężeniu
należałoby stosować inny filtr, o bardziej pła−
skiej charakterystyce. Praktyka pokazała jed−
nak, że takie subtelności nie odgrywają więk−
szej roli, i że dwie zaproponowane charakte−
rystyki całkowicie wystarczą. Znacznie waż−
niejsze znaczenie ma fakt, że w przyrządzie
zastosowano przetwornik wartości skutecz−
nej, co zapewnia dobre odwzorowanie gło−
śności, niezależnie od wartości szczytowej
czy średniej sygnału audio.

Piotr Górecki

Układy scalone AD736 można zakupić bez−

pośrednio u dystrybutorów Analog Devices.

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

Sierpień 2002

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Od jakiegoś czasu na łamach EdW można za−
uważyć zwiększoną aktywność urządzeń pra−
cujących w podczerwieni, wszelkich pilotów,
zabawek, układów sterowania do komputera
(play’ery mp3). Prezentowane poniżej nie−
skomplikowane urządzenie służy do włączania
światła pilotem od telewizora lub wieży. Urzą−
dzenie współpracuje z każdym pilotem pracu−
jącym w standardzie RC5. Po każdorazowym
włączeniu do sieci 220V uczy się, na jakie
przyciski w pilocie ma reagować, potrafi roz−
różniać komendę i adres zwarty w kodzie RC5,
posiada możliwość pracy w dwóch trybach:

Tryb 1 (jumper J1 w pozycji B):
Urządzenie reaguje tylko na jeden przy−

cisk pilota, mamy do dyspozycji sterowanie
dwoma urządzeniami w takt: pierwsze włą−
czone, drugie włączone, włączone wszystkie,
wyłączone wszystkie.

Tryb pracy dobry dla osób, które nie mają

możliwości wykorzystania większej liczby
przycisków pilota np. gdyby kolidowało to
z innym urządzeniami lub funkcjami stero−
wanymi z pilota.

Tryb 2 (jumper J1 w pozycji A):
W tym trybie mamy do dyspozycji stero−

wanie trzema urządzeniami – na każde z nich
przypada jeden przycisk z pilota + funkcja
wyłączania wszystkich aktualnie załączo−
nych urządzeń – w sumie cztery przyciski.

Jak to działa?

Schemat ideowy układu jest przedstawio−

ny na rysunku 1. W górnej części widać za−
silacz (TS1, BR1) wraz ze stabilizatorem na−
pięcia 5V (C1...C4, U1). Po prawej stronie
schematu znajduje się blok elementów wyko−
nawczych U4−U6, R2−R7, TR1−TR3. Dzięki
zastosowaniu odpowiednich optotriaków
(wyzwalane gdy napięcie sieci jest bliskie ze−
ru) zostały zminimalizowane zakłócenia
związane z włączaniem obciążenia. Diody
LED D7−D10 służą do sygnalizacji pracy
urządzenia, dioda D7 swym migotaniem po−
kazuje prawidłowość odbioru kodu RC5, dio−
dy D8−D10 pokazują aktualnie włączony ka−
nał i tworzą one z optotriakami niejako pary
(D10 z TR3, D9 z TR2, D8 z TR1). Elemen−
ty C6 R8 zaraz po włączeniu zasilania tworzą

dodatnią „szpilkę”, wprowadzając nasz mi−
krokontroler w stan RESET, w którym to zo−
staje wyczyszczona pamięć RAM, wszystkie
porty ustawione są na stan wysoki, jest to zja−
wisko normalne dla systemów opartych na
procesorkach 2051. W momencie pojawienia
się stanu niskiego na wejściu RESET proce−
sor podejmuję normalną pracę, zaczynając od
pierwszej linijki programu w nim zawartego.
Wiąże się to z pewnymi komplikacjami, stan
wysoki na portach procesora niepotrzebnie
uruchamiałby na krótką chwilę obciążenie,
co mogłoby stanowić zagrożenie.

U2 – jest to odbiornik podczerwieni kodu

RC5. Do jego poprawnej pracy potrzebne są
elementy R1 C5, które dodatkowo oczy−
szczają i wygładzają napięcie zasilające.
Wyjście OUT U2 podłączone jest z wejściem
przerwania U3. Układy te występują w róż−
nych odmianach i reagują na różne częstotli−
wości nośne. Osoby, które będą składać urzą−
dzenie z samodzielnie kupionych części
powinny na ten fakt zwrócić uwagę. Jednak

łł

Rys. 1 Schemat ideowy

najczęściej częstotliwość pracy tych odbior−
ników wynosi 36kHz.

Program

Nie będę opisywał tu całego listingu, bo
szkoda na to miejsca. Listing można znaleźć
na stronie internetowej EdW w dziale FTP.

Na początku procesor sprawdza stan portu

p3.7, jeśli panuje na tym porcie stan wysoki
wzywa on podprogram nauka1(tryb 2), ko−
lejnym krokiem jest czekanie aż zmienna
Kod przyjmie wartość 1 − oznacza to, że U2
odebrał dane z pilota, następnie procesor je
„zapamięta” i przejdzie do następnego pod−
programu nauka2 itd. Podprogramy te mają
za zadanie nauczyć procesor reagowania na
odpowiednie przyciski. Następnie wzywany
jest podprogram praca − jest to główna pętla
programowa, w której procesor sprawdza,
czy został odebrany sygnał z pilota. Jeśli się
tak stało, dane zawarte w kodzie RC5 zosta−
ją porównane z danymi, których procesor się
nauczył. W momencie gdy porównanie wy−
padnie pomyślnie, zostanie wykonana odpo−
wiednia funkcja urządzenia (załączenie urzą−
dzenia, wyłączenie urządzenia lub globalne
wyłączenie urządzeń).

Ten program korzysta z podprogramu ob−

sługi przerwania rec, w którym każde prze−
rwanie, czyli odbiór sygnału z pilota, jest
analizowane i rozkładane za pomocą polece−
nia getrc5 na dwie wartości: adres i komen−
da, tutaj także ustawiany na 1 jest powyższy
parametr Kod. W trybie 1 procesor uczy się
tylko jednego kodu i przechodzi do pracy,
która nieco różni się od powyższego trybu,
na początku miał być tylko jeden program,

po chwili namysłu dokleiłem drugi, który re−
alizował podobną funkcję i pracuje w innym
urządzeniu.

Montaż i uruchomienie

Pomocą może być fotografia modelu, która
nieco różni się od ostatecznej wersji płytki
pokazanej na rysunku 2.

Montaż jest klasyczny i radzę zacząć...

od przyprowadzenia osoby, która będzie
nas pilnowała i wie, czym może zakończyć
się porażenie prądem! MAMY TUTAJ
DO CZYNIENIA Z NAPIĘCIEM SIECI
220V.

Zaczynamy od wlutowania dwóch zworek

oznaczonych grubymi ciągłymi liniami, na−
stępnie montujemy coraz wyższe elementy:
rezystory leżące, podstawki pod procesor
i optotriaki, rezystory stojące, kondensatory,
transformator.

Na razie nie montujemy triaków i odbior−

nika U2. Lutujemy diody LED, które może−
my umieścić np.: w obudowie, sprawdzamy
napięcia zasilające poszczególne układy. Je−
śli wszystko jest jak należy, montujemy tria−
ki, wkładamy w podstawki procesor i opto−
triaki. Do złącz ARK1, ARK2, ARK3 przy−
kręcamy odpowiedniej długości przewody
zakończone gniazdkami sieciowymi, do
których podłączymy odbiorniki. W obudo−
wie wiercimy odpowiednie otwory, dobrze
zrobić jedną w okolicach przetwornika piezo
– aby było go lepiej słychać. Z przodu, od
strony U2 montujemy czerwony filtr, który
przepuści promieniowanie podczerwone. Po−
zostaje mam tylko odpowiednio ustawić
zworkę J1 i włączyć urządzenie. Na początku
usłyszymy pip pip, później w zależności od

ustawienia zworki pip lub
pip pip dla pierwszego
i drugiego trybu pracy.
Zaświecą się odpowie−
dnie diody, bierzemy do
ręki pilota i w momencie,
gdy co około 2 s odzywa

się piezo, zaczynamy „uczyć” urządzenie.
Takie popiskiwanie będzie nam przypomi−
nać, że urządzenie stoi niezaprogramowane,
np.: po przerwie w dostawie prądu. Bez−
piecznik F1 trzeba dobrać według swoich po−
trzeb, jest on tylko na wypadek poważnej
awarii.

Bartłomiej Stróżyński

Bolo@hoga.pl

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

Sierpień 2002

Wykaz elementów

Rezystory:

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

R22−R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..220000

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R99−R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..330000

Ω

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55kk

Ω

Kondensatory:

C11,,C

C44,,C

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C22,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//2255V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C77,, C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

Półprzewodniki:

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11A

A//11000000V

D11−D

D66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D77−D

D1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D 33m

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

M 77880055

U22** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTFFS

M 3366kkH

Hzz

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT8899C

C22005511

U44−U

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C 33004411

TTR

R11−TTR

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BTT113366

Pozostałe:

kkw

waarrcc 1111..005599M

Hzz

zzłłąącczzaa A

K 22

oopprraaw

wkkaa bbeezzppiieecczznniikkoow

waa „„ddoo ddrruukkuu””

bbeezzppiieecczznniikk
ttrraannssffoorrm

maattoorr 22//1155

jjuum

mppeerr 33

ppooddssttaaw

wkkaa D

DIILL 2200

UZZ11 pprrzzeettw

woorrnniikk ppiieezzoo ((55V

V))

oobbuuddoow

waa K

M 4422N

N ++ ffiillttrr cczzeerrw

woonnyy

Rys. 2 Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−3018

śś

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Ogranicznik,
generator funkcji

W wielu przypadkach, gdy wartości prądów
(napięć) roboczych są znaczne, a zakres ich
zmian niewielki, można pominąć omawianą
w poprzednim odcinku logarytmiczną zależ−
ność i uznać, że dioda dla napięć poniżej
0,6V nie przewodzi, a dla wyższych prze−
wodzi. Podobnie diody LED zaczynają
przewodzić przy napięciach 1,5...3V, za−
leżnie od koloru świecenia. Diody Zenera
przewodzą przy napięciu większym od
swego napięcia pracy. Takie uproszczone
podejście pozwala z powodzeniem zreali−
zować szereg pożytecznych układów.

Rysunek 43a pokazuje przykład – ogra−

nicznik z diodami IRED. Układ jest podob−
ny do tego z rysunku 41, ale w uproszcze−
niu można przyjąć, że dla napięć mniej−
szych niż ±1V diody nie przewodzą i sygnał
jest wzmacniany w stosunku wyznaczonym
przez R2 i R1 jak w zwykłym wzmacniaczu
odwracającym.

Dla

napięć

powyżej

1V (1...1,2V) diody przewodzą i napięcie
wyjściowe nie może dowolnie rosnąć. Ry−
sunki 43b i c pokazują charakterystykę przej−
ściową układu i przebiegi (gdy R1=R2). Za−
miast diod IRED można stosować dowolne
diody LED lub zwykłe diody. Rysunek 44
pokazuje dalsze przykłady ograniczników.
Układ z rysunku 44c będzie działał także bez
rezystorów R3, R4 i wtedy jego działanie jest
łatwiejsze do zrozumienia. Rezystory R3, R4
nie zmieniają zasady działania; dodatkowo
zapewniają ciągły przepływ prądu przez dio−
dę Zenera, co polepsza dokładność i szybkość
układu.

Zaprezentowane układy pozwalają ostro

ograniczyć amplitudę sygnału wyjściowego.
W niektórych przypadkach potrzebne jest ła−
godniejsze ograniczenie. Nie zawsze koniecz−

na jest też praca przy dowolnej biegunowości
napięcia wejściowego.

Rysunek 45 przedstawia ogólną ideę kształ−

towania charakterystyki nieliniowej przez
umieszczenie w pętli sprzężenia zwrotnego sie−
ci diod i rezystorów. Przy małych ujemnych
i dodatnich napięciach wejściowych (w grani−

cach –0,6V...+0,6V) nie przewodzą żadne
diody i wzmocnienie wyznaczone jest przez
stosunek R2/R1. Przy napięciach wyjściowych
o amplitudach większych niż 0,6V będzie prze−
wodzić albo dioda D1, albo D2 (zwykła krze−
mowa) i wzmocnienie zmniejszy się, bo w
obwodzie sprzężenia zwrotnego rezystancja

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

Sierpień 2002

Rys. 43

Rys. 44

wypadkowa będzie równa równoległemu połą−
czeniu R2 i R3. Dla napięć wyjściowych prze−
kraczających 2V będzie przewodzić jedna z
diod LED (D3, D4) i wzmocnienie zmniejszy
się wskutek dołączenia R4. Przy jeszcze wy−
ższych napięciach wyjściowych będą przewo−
dzić diody Zenera D5, D6 i wzmocnienie tym
bardziej się zmniejszy. Taki sposób pozwala
spłaszczyć, czyli skompresować charakterysty−
kę przejściową. Przy odpowiednim dobraniu re−
zystorów można w ten sposób uzyskać charak−
terystykę zbliżoną do charakterystyki logaryt−
micznej i to przy dowolnej biegunowości sy−

gnału wejściowego (ale w nieporównanie
mniejszym zakresie napięć wejściowych niż
w klasycznym układzie logarytmującym z dio−
dą lub tranzystorem). Choć taki układ zapewnia
kompresję sygnału, także sygnału zmiennego,
nie spełni roli kompresora w systemach audio.
„Łamanie” charakterystyki przejściowej we−
dług rysunku 45 spowoduje ogromny wzrost
zniekształceń. W „prawdziwym” kompresorze
audio musi pracować element lub blok o
wzmocnieniu regulowanym napięciem, a napię−
cie regulacyjne nie powinno zawierać składo−
wych harmonicznych przetwarzanego sygnału.

Układ łagodnego ogranicznika według ry−

sunku 45 może jednak okazać się użyteczny
na przykład w precyzyjnym wskaźniku wy−
sterowania audio, w stopniu wejściowym ilu−
minofonii i innych urządzeniach. Odpowie−
dnio dobierając wartości rezystorów można
też zrealizować charakterystykę sinusoidal−
ną, a wtedy układ zamieni sygnał trójkątny
na sinusoidalny. Taki sposób był kiedyś sto−
sowany często w generatorach funkcyjnych
(przykładem jest układ scalony generatora
funkcyjnego ICL8038; w kostce XR2206 za−
sada wytwarzania „sinusa” jest podobna, tyl−
ko zrealizowana jeszcze prościej).

Rysunek 46 przedstawia podobne rozwią−

zanie, ale tym razem sieć diod jest umieszczo−
na równolegle do rezystora wejściowego. Za−
sada jest podobna: przy małych sygnałach
wejściowych (w granicach –0,6V... +0,6V)
diody nie przewodzą i wzmocnienie wyzna−
czone jest przez stosunek R2/R1. Przy napię−

ciach wejściowych większych niż 0,6V, prze−
wodząca dioda D1 lub D2 dołącza równolegle
do R1 rezystor R3. Wzmocnienie wzrośnie.
Przy napięciach wejściowych większych niż
2V przewodzić będzie jedna z diod świecą−
cych D3, D4 i wzmocnienie jeszcze wzrośnie
wskutek dołączenia rezystora R4. Przy je−
szcze większym napięciu wejściowym prze−
wodzące diody Zenera jeszcze bardziej
zwiększą wzmocnienie. Takie umieszczenie
diod i rezystorów powoduje zwiększenie stro−
mości charakterystyki przy większych sygna−
łach. Można na przykład w ten sposób zreali−

zować charakterystykę zbliżoną do
wykładniczej (alogarytmicznej) lub
kwadratowej (realizującą funkcję x

Dobierając układ według rysun−

ku 45 lub/i 46, liczbę diod, napięcia
progowe kolejnych diod i rezystancje
współpracujących rezystorów, można
zrealizować aproksymację (przybliżo−
ną charakterystykę) niemal dowolnej
funkcji. Szerokie możliwości daje za−
stosowanie różnych diod i łączenie ich
w szereg. Oprócz klasycznych diod Ze−
nera o różnych napięciach, do dyspozy−
cji stoją diody LED o różnych kolorach
mające napięcia progowe od 1,5V (nie−
które czerwone) do 3V (niebieskie),
diody podczerwone (IRED) o napięciu

1...1,2V, zwykłe diody krzemowe (ok.
0,5...0,6V) i diody Schottky’ego (0,3...0,4V).

Możliwości są tu duże, ale dobranie opty−

malnych elementów i wartości rezystorów nie
jest łatwe i warto najpierw przeprowadzić
symulację w programie SPICE lub podobnym,
a potem zmierzyć rzeczywiste parametry
prototypu (można też przeprowadzić stosow−
ne obliczenia, ale są one trudne i oprócz zaa−
wansowanych teoretyków prawie nikt sobie z
nimi nie poradzi). Przy próbie wykorzystania
w precyzyjnym urządzeniu pomiarowym na−
leży uwzględnić wpływ temperatury na na−
pięcia progowe diod.

Sposób z diodami ma swoje dobre i złe stro−

ny. Układ zawiera niewiele elementów, ale jego
regulacja i ewentualna korekcja charakterystyki
jest trudna, bo wymaga wymiany elementów.

Ciąg dalszy na stronie 25.

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

Sierpień 2002

Rys. 45

Rys. 46

Rys. 47

Ciąg dalszy ze strony 23.

Można wykorzystać inne rozwiązania

układowe, gdzie napięcia progowe i/lub na−
chylenie poszczególnych odcinków ustala się
za pomocą rezystorów lub potencjometrów.
Układ z rysunku 47 ma nieliniową charakte−
rystykę (ekspansyjną) przy dodatnich napię−
ciach wejściowych, a więc pozwala „zao−
strzyć” charakterystykę przejściową. Przy na−
pięciach wejściowych ujemnych i małych do−
datnich diody nie przewodzą i nachylenie wy−
znaczone jest przez stosunek R

. Dzielni−

ki R1/R11, R2/R12,... i ujemne napięcie zasi−
lania (−Uzas) wyznaczają kolejne punkty za−
łamania charakterystyki, a R

/R1, R

/R2,... –

nachylenie kolejnych odcinków. Rysunek
48a i 48b pokazują zasadę działania analo−
gicznego układu o charakterystyce kompre−
syjnej, pozwalającego „spłaszczyć” charakte−
rystykę przejściową. Tu trudniej dobrać ele−
menty, bo przy małych napięciach, gdy dioda
nie przewodzi, wzmocnienie wyznaczone jest
przez wszystkie rezystory. Wzrost napięcia
wejściowego powoduje niejako wyłączenie
gałęzi z rezystorami R1, R1’ i wzmocnienie
wypadkowe maleje. Rysunek 48c pokazuje

układ z kilkoma punktami zała−
mania. Układy z rysunków 47,
48 można łatwo zmodyfikować
i rozbudować, by uzyskać po−
trzebną charakterystykę także w
zakresie ujemnych napięć wej−
ściowych. W literaturze można
znaleźć wiele innych układów
generatorów funkcji, które kie−
dyś były powszechnie wykorzy−
stywane do linearyzacji charak−
terystyk różnych przetworni−
ków sygnału. Obecnie, w erze
mikroprocesorów zakres zasto−
sowań takich odcinkowych ge−
neratorów funkcji jest ograni−
czony – linearyzację przepro−
wadza się na drodze cyfrowej za
pomocą odpowiedniego progra−
mu. Nie znaczy to, że opisane
rozwiązania zupełnie straciły
znaczenie – nadal w wielu przy−
padkach warto wykorzystać
układy, zwłaszcza te z rysun−
ków 45 i 46.

Piotr Górecki

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

Sierpień 2002

Rys. 48

Listy od Piotra

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

Sierpień 2002

W tym odcinku zajmiemy się filtrami

środkowoprzepustowymi. Jak zwykle

artykuł zawiera gotowe proste recep−

ty. Skorzystanie z nich jest bardzo ła−

twe, o czym przekonują zaprezentowa−

ne przykłady. Aby w pełni i z sukcesem

skorzystać z tego i następnych odcin−

ków, konieczne jest przyswojenie so−

bie informacji wstępnych, podanych

w EdW, począwszy od numeru 9/2001.

6. Filtr pasmowy
z wielokrotnym
sprzężeniem zwrotnym

W przypadku filtru pasmowego dobroć nie
musi być i zwykle nie jest równa 0,5 czy
0,707. Jeśli filtr ma przepuszczać sygnały
w bardzo wąskim paśmie, dobroć musi być
odpowiednio duża, na pewno większa niż 1.
Dobroć nie powinna być większa niż 10 (do−
broć 10 daje wąski i stromy filtr). Pamiętaj
jednak, że filtr o większej dobroci dłużej
„dzwoni”, czyli drgania na wyjściu utrzymu−
ją się po zaniku sygnału wejściowego. Czym
większa dobroć, tym pasmo jest węższe, ale
też filtr dłużej „dzwoni” po zaniku sygnału.

Ze względu na różne wartości dobroci,

tym razem wzory nie będą aż tak proste, jak
poprzednio, ale za to pozwolimy sobie na do−
datkowy luksus: projektowany filtr nie musi
mieć wzmocnienia równego 1 w paśmie
przepustowym − może przy okazji wzmac−

niać sygnał. Wzmocnienie nie powinno jed−
nak przekraczać 10x (20dB).

Tylko proszę, nie szalej. Czym większe

wzmocnienie i większa dobroć, tym trudniej−
sze zadanie ma wzmacniacz operacyjny,
zwłaszcza przy większych częstotliwościach.
Nie żądaj więc jednocześnie i dużego
wzmocnienia, i dużej dobroci. Dla bezpie−
czeństwa stosuj zasadę, że iloczyn dobroci
i wzmocnienia nie powinien przekraczać 10.

Zaczynajmy!
Aby obliczyć wartości elementów filtru

według rysunku 43, musisz wiedzieć czego
chcesz, czyli znać wartości:
częstotliwości środkowej fs
dobroci Q
wzmocnienia G.

Znając częstotliwość środkową, najpierw

obliczamy pojemność ze wzoru:
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]

Pojemność wychodzi w nanofaradach, je−

śli częstotliwość podasz w hercach. Jak za−
wsze, decydujesz się na najbliższą wartość
z szeregu E6 (1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; 10).

Oba kondensatory będą jednakowe:

C=C1=C2

Obliczasz reaktancję wybranego konden−

satora przy częstotliwości środkowej:
Xc[k

Ω

] = 160000 / fs[Hz]*C1[nF]

Jak zwykle podstawiasz tu wybraną war−

tość pojemności z szeregu E6, a nie wartość
wcześniej obliczoną ze wzoru. Reaktancja
wychodzi w kiloomach, jeśli częstotliwość
podamy w hercach, a pojemność w nanofara−
dach.

Teraz już obliczysz wartości rezystorów

z (wbrew pozorom) prostych wzorów:
R1 = Xc * (Q/G)
R2 = Xc * [Q / (2Q

−G)]

R3 = Xc * (2Q)
To wszystko!

Przykłady

Chcemy, żeby nasz filtr miał częstotliwość
środkową równą 2kHz, żeby pasmo przeno−
szenia (−3dB) wynosiło 500Hz. Dobrze było−
by, żeby filtr wzmacniał sygnał. Pasmo

500Hz przy częstotliwości 2kHz oznacza, że
dobroć ma wynosić 4 (2kHz/500Hz).
Wzmocnienie nie powinno być zbyt duże,
zgodnie z wcześniejszymi zaleceniami niech
wynosi 2 (+6dB).

Mamy więc fs=2kHz, Q=4 i G=2.

Obliczamy
C[nF] = 10000[nFHz] / 2000[Hz]
C=5nF

Oczywiście zastosujemy C=4,7nF. Oba

kondensatory będą jednakowe:
C=C1=C2
Xc[k

Ω

] = 160000 / 2000[Hz]*4,7[nF]

Xc=17k

Ω

I dalej:
R1 = 17k

Ω

* (4/2) = 34k

Ω

R2 = 17k

Ω

* [4 / (2(4)

−2)]

R2=17k

Ω

*(4/30)=17k

Ω

*0,133

R2=2,27k

Ω

R3 = 17k

Ω

*(2*4)=136k

Ω

Zastosujemy rezystory 1−procentowe:

R1=34,0k

Ω

, R2=2,26k

Ω

, R3=137k

Ω

. Układ

i charakterystyka pokazane są na rysunku 44.

część 9

Rys. 43

Rys. 44

Wynik jak najbardziej zgadza się z oblicze−
niami.

W przypadku filtrów górno− i dolnoprze−

pustowych drobne zmiany częstotliwości gra−
nicznej wynikające z tolerancji kondensato−
rów są zazwyczaj nieistotne i nie trzeba ich
korygować. Podobnie jest z niektórymi filtra−
mi pasmowymi (zwłaszcza o małej dobroci).
Zazwyczaj jednak przy projektowaniu filtrów
pasmowych trzeba pamiętać o nieuchronnych
rozrzutach i razie potrzeby je skorygować.
Rysunek 45 pokazuje trzy charakterystyki:
idealną (niebieska) i przy skrajnych warto−
ściach tolerancji 10−procentowych kondensa−
torów (zielona i czerwona). Jak widać, zmia−
ny są znaczne i nie można ich pominąć. Aby
uniknąć takich niespodzianek, należałoby do−
bierać kondensatory z tolerancją 1% i stoso−
wać precyzyjne rezystory. Dobór kondensato−
rów w warunkach amatorskich jest trudny, bo
popularne mierniki uniwersalne z funkcją po−
miaru pojemności są zwykle bardzo mało do−
kładne − dokładność jest znacznie gorsza niż
1%. Mogą więc służyć co najwyżej do dobra−
nia jednakowych kondensatorów, co jest jak
najbardziej pożądane.

Zamiast precyzyjnie dobierać wartość

kondensatorów z tolerancją co najmniej 1%,

wystarczy zastosować dobrane pary jednako−
wych kondensatorów, a ewentualne odchyłki
skorygować w prosty sposób, zmieniając
wartość R2, w praktyce stosując zamiast R2
rezystor i dobry potencjometr montażowy.
Co ciekawe, zmiana wartości R2 nie wpłynie
na pozostałe parametry filtru.

Na marginesie warto wspomnieć, że filtr

pasmowy z rysunku 43 ma szereg interesują−
cych i bardzo cennych właściwości. Można
niezależnie korygować parametry, a takie re−
gulacje nie wpływają na siebie. Wzmocnie−
nie filtru wyznacza stosunek R3 do R1

(G=R3/2R1), korektę wzmocnienia przepro−
wadzamy w razie potrzeby zmieniając R1.

Zmieniając w równych proporcjach R2,

R3 zmieniamy częstotliwość, przy stałej do−
broci. Niestety, nie można tu wykorzystać
podwójnego potencjometru, bo wartość R3
jest zawsze dużo większa niż R2.

Filtr możemy bardzo łatwo przestrajać,

i to w szerokich granicach, zmieniając tylko
R2. R2 nie musi być rezystorem czy poten−
cjometrem, tylko na przykład tranzystorem
J−FET lub potencjometrem elektronicznym.
Przy takiej regulacji pasmo pozostaje stałe,
a więc zmienia się dobroć filtru, co nie jest
korzystne.

Zaprezentowany moduł filtru pasmowego

może być wykorzystany samodzielnie, ale
można też z kilku modułów połączonych
w szereg budować bardziej złożone filtry. Do
takich eksperymentów niezbędny jest pro−
gram do komputerowej symulacji, który po−
może szybko dobrać potrzebną charaktery−
stykę.

W następnym odcinku zajmiemy się fil−

trami pasmowymi o dużej dobroci.

Piotr Górecki

Listy od Piotra

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

Sierpień 2002

Rys. 45

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

Sierpień 2002

Podzespoły

Aby w pełni wykorzystać silniki krokowe
(stepper motors), potrzeba pewnej wiedzy i
doświadczenia. Pierwsza część artykułu w
numerze EdW 7/2002) udowodniła, że pod−
stawowe, i co ważne, najczęściej stosowane
sposoby sterowania są naprawdę bardzo pro−
ste. Prosta jest także podstawowa zasada
działania tych silników, którą się teraz zaj−
miemy. W każdym z omawianych silników
uzwojenia umieszczone są na stojanie. W
żadnym nie ma uzwojeń na wirniku, a tym
samym nie ma pierścieni ani szczotek. Dzię−
ki temu trwałość silników krokowych jest
bardzo duża i wyznaczona jest przede wszy−
stkim przez trwałość łożysk.

VR − silniki krokowe
o zmiennej reluktancji

Znasz na pewno przekaźnik, element elektro−
niczny, który zawiera cewkę, rdzeń, ruchomą
kotwicę i styki. Przepływ prądu przez cewkę
powoduje przyciągnięcie kotwicy (i przełą−
czenie styków, co nas teraz zupełnie nie inte−
resuje). Podobnie działa elektromagnes.
Działanie przekaźnika i elektromagnesu ilu−
struje rysunek 15. Pole magnetyczne po−
wstające w rdzeniu, mówiąc potocznie, przy−
ciąga ruchomą kotwicę. Zamyka obwód ma−
gnetyczny. Bardziej ściśle należałoby stwier−
dzić, że układ dąży do zmniejszenia oporu
magnetycznego, by przy danej sile magneto−
motorycznej wytworzonej przez cewkę, po−
wstał jak największy strumień. Nie wdając
się w szczegóły: przez przyciągnięcie kotwi−
cy układ zmniejsza opór magnetyczny. A
opór magnetyczny to reluktancja.

Na podobnej zasadzie działają tak zwane

reluktancyjne silniki krokowe, zwane czę−
ściej silnikami o zmiennej reluktancji.

Skrótowo oznaczane są VR – od angielskie−
go Variable Reluctance. Nie ma tu magne−
sów trwałych. Przyczyną ruchu wirnika jest,
podobnie jak w przekaźniku, dążenie do za−
mknięcia obwodu magnetycznego i zmniej−
szenia oporu magnetycznego – reluktancji.
Wykorzystuje się tu tzw. moment reluktan−
cyjny. Aby uzyskać ruch ciągły, nie wystar−
czy jedna cewka. Schematyczną budowę sil−

nika reluktancyjnego z trzema uzwojeniami
pokazuje rysunek 16. Wirnik (rotor) ma tu
cztery zęby, a stator sześć biegunów. Każde z
trzech uzwojeń podzielone jest na dwie czę−
ści, nawinięte na przeciwległych biegunach.
Rysunek 17a pokazuje położenie wirnika
przy zasileniu uzwojenia A – uzwojenie,
przez które płynie prąd zaznaczyłem kolorem
czerwonym. Bieguny 1 przyciągają zęby X
wirnika. Gdy zostanie zasilone uzwojenie 2
(pozostałe dwa uzwojenia nie będą zasilane),
wytworzy ono strumień magnetyczny i (dla
zmniejszenia oporu magnetycznego) wirnik
obróci się o kąt 30 stopni. Zwróć uwagę, że
wcześniej bieguny 1 przyciągały zęby X wir−
nika. Teraz bieguny 2 są bliżej zębów Y i wła−
śnie je przyciągają. Dlatego wirnik obróci się
o 30

w prawo, jak pokazuje rysunek 17b.

W następnym takcie zasilone zostanie

uzwojenie 3 i bieguny 3 przyciągną zęby X –
wirnik obróci się o dalsze 30

w prawo i usta−

wi w położeniu pokazanym na rysunku 17c.
Zasilenie uzwojenia 1 spowoduje obrót o ko−
lejne 30 stopni, jak pokazuje rysunek 17d.
Ponieważ zęby X, Y wirnika niczym się nie
różnią, sytuacja jest wtedy identyczna, jak
na rysunku 17a i każdy kolejny impuls po−
woduje obrót o dalsze 30 stopni w prawo.

Rys. 15

Rys. 16

Część 2 − powrót do źródeł

część 2 − powrót do źródeł

Fot. 17

Podzespoły

Przepływ prądu przez uzwojenie powoduje
takie ustawienie wirnika, żeby oporność ma−
gnetyczna była jak najmniejsza. Na stronie
internetowej EdW można znaleźć stosowną
animację, zrealizowaną w programie Flash
(Reluktancyjny.exe).

Silniki VR (o zmiennej reluktancji) mogą

mieć i zazwyczaj mają większą liczbę biegu−
nów stojana i zębów wirnika. Wtedy skok
jednostkowy jest mniejszy.

Do sterowania silnika reluktancyjnego

trzyuzwojeniowego potrzebna jest sekwen−
cja impulsów, pokazana na rysunku 18. W
danej chwili zasilane jest w nim tylko jedno
uzwojenie.

Warto zaznaczyć, że ze względu na brak

magnesów trwałych wirnik niezasilanego sil−
nika reluktancyjnego może się swobodnie
obracać, co pozwala łatwo odróżnić taki sil−
nik od innych silników krokowych.

Silniki reluktancyjne nie mają dobrych

parametrów i zostały wyparte przez inne ro−
dzaje silników krokowych. Dlatego nie bę−
dziemy zajmować się wersjami o innej licz−
bie uzwojeń i biegunów, ani dodatkowymi
szczegółami.

Silniki
z magnesem stałym

Silniki z magnesem stałym (trwałym) nazy−
wane są silnikami PM, co jest angielskim
skrótem od Permanent Magnet. Podstawy
działania silnika z magnesem stałym opiera−
ją się na wzajemnym oddziaływaniu biegu−
nów. Magnes ma dwa bieguny, ozna−
czane N (north – północny) i S (south
– południowy). Bieguny różnoimien−
ne (N−S) przyciągają się, a jednoi−
mienne (N−N, S−S) – odpychają, jak
ilustruje to rysunek 19. Jeśli jeden z
magnesów zastąpimy elektromagne−
sem, zjawiska będą identyczne. W
elektromagnesie łatwo możemy zmie−
niać biegunowość, zmieniając kieru−

nek przepływu prą−
du, jak pokazuje
rysunek 20.

Najprostszy sil−

nik z magnesem sta−
łym mógłby mieć
dwa uzwojenia, a
wirnik byłby nama−
gnesowany promie−
niowo.

Rysunki

21a...21e pokazują
poszczególne fazy
cyklu. Cztery fazy
tworzą pełny cykl

i wirnik wykonuje pełen obrót. Tym razem ma−
my tylko dwa uzwojenia, ale w poszczegól−
nych odcinkach czasu prąd płynie w nich
w przeciwnych kierunkach. Zwróć uwagę, że
przy takim sposobie sterowania uzwojeń uzy−
skujemy efekt wirowania pola magnetycznego
(stojana) i to wirujące pole niejako zabiera za
sobą namagnesowany wirnik.

Jeden skok w takim silniku to obrót o 90

co nie jest korzystne. Do różnych precyzyj−
nych zastosowań elementarny skok powinien
być jak najmniejszy. Można to osiągnąć przez
zwiększenie liczby biegunów wirnika. Rotor
(wirnik) silnika nie posiada wtedy zębów,
lecz jest namagnesowany naprzemiennie bie−
gunami N i S, i co ważne, nie jest to pojedyn−
czy magnes, tylko jakby złożenie kilku ma−
gnesów. Rysunek 22 pokazuje uproszczoną
budowę wewnętrzną jednej z odmian silnika

z magnesem stałym. Przepływ prądu przez
uzwojenie 1 jest równoznaczne z powstaniem
(elektro)magnesu o biegunach pokazanych na
rysunku 23a. Przyciągające się magnesy
spowodują odpowiednie ustawienie wirnika.
Jeśli za chwilę przestanie płynąć prąd
w uzwojeniu 1, a popłynie w uzwojeniu 2,
zaczną oddziaływać elektromagnes 2 i biegu−
ny wirnika oznaczone Z−Z. Wirnik obróci się
zgodnie z ruchem wskazówek zegara o kąt
30 stopni i ustawi w położeniu pokazanym na
rysunku 23b. Zauważ, że elektromagnes 2
oddziałuje z inną parą biegunów wirnika, niż
wcześniej elektromagnes 1. Aby w następ−
nym kroku uzyskać obrót o kolejne 30 stop−
ni zgodnie z ruchem wskazówek zegara, na−
leży uzyskać biegunowość elektromagnesu
1, jak pokazuje rysunek 23c. Aby to osią−
gnąć, należy zmienić kierunek przepływu
prądu w tym uzwojeniu w stosunku do sytu−
acji z rysunku 23a. Kolejny krok i obrót o 30
stopni uzyskamy, jeśli w uzwojeniu 2 popły−
nie prąd w kierunku przeciwnym niż wcze−
śniej, jak pokazuje rysunek 23d. Kolejny
skok i dalszy obrót uzyskamy w sytuacji ana−
logicznej jak na początku – ilustruje to rysu−
nek 23e. Tym razem cztery takty cyklu spo−

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

Sierpień 2002

Fot. 19

Fot. 20

Fot. 22

Fot. 23

Rys. 18

Fot. 21

wodowały obrót wirnika tylko o jedną trzecią
obrotu (120 stopni). Zauważ, że i tu mamy do
czynienia z wirującym polem magnetycznym
(stojana). Zwróć jednak uwagę na istotne
różnice – wirujące pole stojana nie zabiera ze
sobą wirnika, niemniej powoduje przeskoki
między jego ustalonymi położeniami, a kie−
runki wirowania pola i wirnika są przeciwne.

Ten przykładowy silnik ma dwie pary bie−

gunów stojana i 3 pary biegunów wirnika,
przez co jeden skok daje obrót o 30 stopni.
Stosując inne (większe) liczby biegunów sto−
jana i wirnika, można uzyskać mniejszy
skok. Najczęściej spotyka się silniki PM (z
magnesem stałym) o kącie skoku 7,5

...15

co daje 48...24 skoki na jeden obrót wirnika.

Silniki z magnesem stałym (PM) są pod

pewnymi względami lepsze od silników reluk−
tancyjnych (VR) i bywają stosowane do dziś.

Silniki hybrydowe

Obecnie najczęściej stosowane są tak zwane
silniki hybrydowe, które, zgodnie z nazwą,
łączą w sobie właściwości i zalety obu typów
omówionych wcześniej. Oznaczane są często
skrótem HB, od an−
gielskiego hybrid. Na
fotografii

tytułowej

pokazane są składniki
takiego silnika. Silnik
hybrydowy (HB) za−
wiera magnes trwały,
ale bieguny magnesu
są w nim umieszczone
osiowo, w przeciwień−
stwie do omawianych
silników PM, co w
uproszczeniu pokazuje

rysunek 24. Często magnes ten to pierścień
(pierścienie) z silnie namagnesowanego ma−
teriału nałożony(−e) na oś wirnika. Stojan ma
zwykle dwa uzwojenia i osiem biegunów,
z tym, że po cztery bieguny współpracują z jed−
nym uzwojeniem, jak pokazuje rysunek 25.
Stosując odpowiednie układy sterujące, moż−
na tu uzyskać efekt wirowania pola magne−
tycznego, analogicznie jak na rysunkach 17,

21, 23. Przy najprostszym sposobie sterowa−
nia, dokładnie takim, jak na rysunku 21, ma−
my cztery możliwe stany namagnesowania
biegunów statora, jak pokazuje rysunek 26.
Pole wiruje tu zgodnie z ruchem wskazówek
zegara.

Intuicja, bazująca na działaniu innych sil−

ników elektrycznych, może podpowiadać, że
wirujące pole magnetyczne, wytworzone
przez odpowiedni przebieg sterujący, niejako

zabiera ze sobą wirnik. Proste wyobrażenie,
że wirujące pole zabiera ze sobą wirnik, jest
prawdziwe tylko dla silnika z rysunku 21,
gdzie wirowanie pola powoduje ruch obroto−
wy wirnika z taką prędkością, jak wiruje po−
le. Już analiza rysunku 23 pokazała, że nie
zawsze tak jest − prędkość wirnika jest tam
kilkakrotnie mniejsza, niż prędkość wirowa−
nia pola wytwarzanego przez uzwojenia sto−
jana, a kierunki wirowania pola i wirnika są
przeciwne. Niemniej jest prawdą, że wirują−
ce pole magnetyczne stojana współdziała z
polem magnesu stałego silnika PM i ruch jest
wynikiem interakcji biegunów magnetycz−
nych, według zasady z rysunku 19.

W silniku VR nie ma przyciągania i odpy−

chania biegunów – ruch wynika z dążenia do
zamknięcia obwodu magnetycznego − patrz
rysunek 15. Także i w silnikach VR prędkość
obrotowa wirnika jest tym mniejsza, im więk−
sza jest liczba biegunów i zębów wirnika.

Nasuwa się pytanie, co jest powodem ru−

chu w silniku hybrydowym? Czy oddziały−
wanie biegunów magnetycznych, czy dąże−
nie do zamknięcia obwodu magnetycznego?

W silniku HB magnes jest, ale pełni inną

rolę, niż w silniku PM. Wirnik jest tu nama−
gnesowany osiowo, czyli zupełnie inaczej
niż w silniku PM. Wirujące pole magnetycz−
ne (porównaj rysunek 26) nie może „zabrać
ze sobą” namagnesowanego wirnika, bo kie−
runki obu pól są „niewłaściwe”, prostopadłe
– patrz rysunek 24. Można przyjąć, że dzięki
prostopadłemu ustawieniu, wirujące pole
magnetyczne stojana nie reaguje z polem

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

Sierpień 2002

Podzespoły

Rys. 24

Rys. 25

Rys. 26

wirnika, a w każdym razie „nie zabiera go ze
sobą”.

Już to wskazuje, że w silniku HB przyczy−

na ruchu jest podobna, jak w silniku VR. Sil−
nik hybrydowy przypomina silnik VR o bar−
dzo dużej liczbie biegunów i zębów wirnika.
Czoła biegunów stojana oraz powierzchnia
wirnika mają małe kanaliki−żłobki, pokazane
na rysunku 25. Te drobne ząbki widać na fo−
tografii 3, pokazującej stojany dwóch silni−
ków. Złośliwy wynalazca silnika hybrydowe−
go zarządził, że wirnik jest podzielony na
dwie części i żłobki obu tych części są prze−
sunięte względem siebie o „połowę ząbka”.
Pokazuje to rysunek 27 i fotografia 4. Nato−
miast kanaliki na nabiegunnikach stojana są
ciągłe na całej swej długości. Można przyjąć
(w niewielkim uproszczeniu), że jeśli żłobki
„północnej” połowy wirnika zgadzają się ze
żłobkami niektórych nabiegunników, to na
pewno żłobki „południowej” połowy nie zga−
dzają się ze żłobkami jakichś nabiegunników.
Jeśli z kolei żłobki „południowej” połowy
pasują do których żłobków, to „północne” do
jakichś nie pasują. Są też pozycje pośrednie,
gdy tak naprawdę nic do niczego nie pasuje.

I tu odgrywa swą rolę magnes stały wir−

nika. Obecność magnesu powoduje, że na−

wet bez zasilania stojana wirnik stara się
znaleźć takie położenie, żeby wypadkowa
oporność magnetyczna obwodu (reluktan−
cja) była jak najmniejsza. Następuje to, gdy

jak najwięcej żłobków stojana i wirnika jest
ustawionych naprzeciw siebie, jak pokazuje
rysunek 28. Wtedy strumień magnetyczny
najmniej przebiega w powietrzu, a najwięcej
w ferromagnetykach. Ponieważ żłobków jest
wiele, wirnik ma kilkadziesiąt lub więcej
„ulubionych” pozycji. Przekonasz się o tym,
pokręcając oś silnika HB. Wirni−
ki silników z fotografii 4 zdecy−
dowanie różnią się liczbą ząb−
ków, co oznacza, że mają różną
liczbę „ulubionych pozycji”.
Rozmiary i liczba tych żłobków
(ząbków) wyznaczają jednostko−
wy skok silnika hybrydowego.
Wyraźnie widać, że silnik z pra−
wej strony zdjęcia ma większy
skok. Typowo kąty silnika hy−
brydowego mieszczą się w za−
kresie 3,6...0,9

, co daje 100 −

400 kroków na jeden obrót wir−
nika. Mały skok jest tu zaletą –
silnik można sterować bardziej
precyzyjnie.

W silniku HB wirujące pole

stojana nie zabiera ze sobą na−
magnesowanego wirnika, tylko
przerzuca wirnik z jednego

„ulubionego” położenia do drugiego na za−
sadzie, jak w silniku VR. Możliwe jest to
właśnie dzięki przesunięciu „północnej” i
„południowej” części wirnika o pół ząbka.
Obecność magnesu poprawia właściwości
silnika.

Zrozumienie szczegółów sprawia trud−

ność nie tylko początkującym – w upro−
szczeniu można przyjąć, że sytuacja jest
bardzo podobna do tej z rysunku 16. Naj−
pierw pole magnetyczne jednego z uzwo−
jeń stojana powoduje przyciągnięcie zę−
bów X wirnika („północnych”), a w na−
stępnym takcie pole drugiego uzwojenia
przyciąga zęby Y („południowe”). W rze−
czywistości sprawa jest bardziej zawiła,
zwłaszcza przy różnych sposobach stero−
wania. Jeżeli masz ochotę, porównaj ry−
sunki 16, 17 i 26 z rysunkiem 29, który
pokazuje wzajemne pozycje ząbków przy

różnym namagnesowaniu biegunów stoja−
na. Niebieskie wypełnienie żłobków nie
ma znaczenia – kolor ten pojawił się tylko
ze względu na wypełnienie żłobków mode−
lu z fotografii 4. Rysunek 29 pokazuje po−
szczególne stany przy najprostszym stero−
waniu (tzw. falowym). Przy wspomnianym
wcześniej sterowaniu pełnokrokowym i
półkrokowym, pojawiają się położenia po−
średnie. Na razie nie zajmujemy się tymi
szczegółami, żeby jeszcze bardziej nie
skomplikować zagadnienia.

Jeżeli nawet nie do końca rozumiesz za−

leżności z rysunku 29, zapamiętaj, że wirnik
silnika HB ma kilkadziesiąt do kilkuset
„ulubionych pozycji”, a kolejne impulsy
sterujące w pewien sposób przerzucają wir−
nik z jednej takiej pozycji do następnej.
Czym więcej ząbków−żłobków, tym dokła−
dniej można kontrolować ruch wirnika. Sil−
nik HB dzięki obecności magnesu trwałego
ma też znacznie lepsze charakterystyki mo−
mentu od silników VR i PM. Dlatego silni−
ki HB obecnie są zdecydowanie najbardziej
popularne, mimo że silniki PM są znacznie
tańsze.

W następnym odcinku zajmiemy się spo−

sobami sterowania.

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

Sierpień 2002

Podzespoły

Rys. 28

Rys. 29

Fot. 4

Rys. 27

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

Sierpień 2002

Jeden z Czytelników przysłał e−mailem proś−
bę o pomoc w skonstruowaniu układu, który
pokazywałby na wyświetlaczu LED, na którym
biegu aktualnie znajduje się samochód. Chce,
żeby

wyświetlacz

pokazywał

znaki:

1,2,3,4,5,6,R, lub 0. Układ może być zorgani−
zowany na jednym lub ośmiu wyświetlaczach
LED, najlepiej obie wersje, wielkość LED nie
ma tutaj większego znaczenia. Całą część me−
chaniczną mam już gotową (...) brakuje mi tyl−
ko sterownika (...). A co do konkursu, to wyda−
je mi się, że jest to chyba za proste zadanie na
konkurs, bo można zrobić taki układ na jed−
nym scalaku, tylko nie wiem na jakim i jak. (...)

Zamiast rysować Czytelnikowi schemat

prościutkiej matrycy diodowej, postanowi−
łem postawić problem na szerszym forum.

Oto temat kolejnego zadania Szkoły:

Zaprojektować układ elektroniczny

do samochodu pokazujący, który bieg
jest aktualnie włączony albo inny układ
pełniący rolę użyteczną lub ozdobną.

Czytelnik zdecydował się na czujnik me−

chaniczny z kilkoma kontaktronami, gdzie

każdy kontaktron odpowiedzialny byłby za
wyświetlanie jednej cyfry lub znaku. W tej
wersji zadanie zaprojektowania sterownika
do wyświetlania znaków 1,2,3,4,5,6,R,0 al−
bo L rzeczywiście jest beznadziejnie proste.
A może, jeśli ma to być jedynie przyciągają−
cy uwagę „bajer”, zamiast wyświetlacza
7−segmentowego wykorzystać mniej popu−
larny wskaźnik 16−segmentowy albo wy−
świetlacz matrycowy 7x5, pokazane na foto−
grafii 1? Czy
można

zespół

czujników kon−
t a k t r o n o w y c h
zastąpić czymś
innym? Jeśli ktoś
ma pomysł tylko
na dobry czujnik
włączonego bie−
gu, też ma szansę
na nagrodę. Proponuję, byście rozważyli
różne możliwości budowy zarówno czujnika
włączonego biegu, jak i wskaźnika. W spra−
wie czujnika zasięgnijcie opinii znajomych
mechaników.

Nieprzypadkowo też rozszerzam ramy za−

dania z myślą o tych, którym nie do końca

odpowiada realizacja wskaźnika aktualnego
biegu lub uważają taki dodatek za zupełnie
niepotrzebny. Choć na przykład ja w swoim
samochodzie takiego bajeru instalował nie
będę, niemniej uważam, że miałby rację bytu
bardziej rozbudowany układ tego typu, peł−
niący rolę użytkową. Mianowicie sprzężenie
wskaźnika aktualnego biegu z prędkościo−
mierzem lub obrotomierzem może pełnić po−
żyteczną rolę wskaźnika optymalnych obro−
tów lub optymalnego biegu. Często się zda−
rza, że kierowca jedzie dłuższy czas na nie−
potrzebnie niskim biegu, zwiększając zuży−
cie paliwa. Jeśli wskaźnik po dwudziestu,
trzydziestu sekundach takiej jazdy zaczynał−
by migać, byłby to sygnał dla kierowcy. Czas
opóźnienia jest potrzebny, by wskaźnik nie
reagował przy wyprzedzaniu i przy pokony−
waniu mniejszych wzniesień.

Oczywiście zamiast tego rodzaju wska−

źnika, w ramach niniejszego zadania można
zaprojektować dowolny inny interesujący
układ elektroniczny do samochodu. Macie
szerokie pole do popisu.

Czekam też na propozycje kolejnych za−

dań. Pomysłodawcy wykorzystanych zadań
otrzymują nagrody rzeczowe.

Temat zadania 74 brzmiał: Zaprojektować
układ automatycznego wyłącznika reagują−
cego na przechylenie o kąt około 90 stopni.

Celowo tak sformułowałem temat, by

opracowane przez Was wyłączniki przechyl−
ne mogły być użyte do dowolnych celów.
Przypominam jednak, że głównie chodziło
o ulepszenie układu automatycznego włącza−

nia mikrofonu w tor audio: mikrofon powi−
nien zostać włączony po przechyleniu tycz−
ki z pozycji pionowej, w jakiej jest w stanie
spoczynku, do pozycji w przybliżeniu po−
ziomej, w jakiej znajdzie się w czasie wypo−
wiedzi.

Układ elektroniczny może być umie−

szczony w rączce wykonanej z rurki alumi−
niowej o średnicy wewnętrznej 31mm i dłu−
gości około 200mm. Wewnątrz jest więc du−
żo miejsca na ewentualną elektronikę. Układ

elektroniczny zasilany jest przez trzyżyłowy
kabel wprost z systemu nagłośnieniowego
(przez przerobione wejścia liniowe). Jedna
z żył kabla zapewnia napięcie zasilające
9...12VDC, druga to przewód sygnałowy,
trzecia to masa (ekran kabla). W systemie na−
głośnieniowym pracuje kilka takich mikrofo−
nów i co ważne, są one podłączone do jedne−
go wejścia, w pewnym sensie równolegle.
Każdy z mikrofonów ma wewnętrzny
wzmacniacz i wyłącznik. W pierwszej wersji

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 78

Rozwiązanie zadania nr 74

Fot. 1 Wyświetlacze

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

Sierpień 2002

był to zwykły przycisk, zadaniem uczestni−
ków zadania było zastąpić go wyłącznikiem
automatycznym.

Nadesłane listy świadczą, że zadanie po−

traktowaliście jak najbardziej poważnie. Oto
opinia jednego z uczestników:

Od marca br. postanowiłem, że będę brał

czynny udział we wszelkich konkursach i za−
daniach w EdW na ile tylko dam radę. Jako że
EdW kupuję już od 3 lat i jest ona dla mnie
najlepszą gazetą, w marcu zamówiłem też
dwuletnią prenumeratę, biorąc też pod uwagę
wszystkie te wspaniałe przywileje. Po otrzy−
maniu pierwszego (kwietniowego) numeru,
po pierwsze (no może po drugie, bo po pierw−
sze zabrałem się od razu do budowy genera−
tora wysokiego napięcia – działa i robi furo−
rę, chociaż spaliłem już trzy MOSFET−y !!!
P.S. Przyślę Wam parę zdjęć), spojrzałem na
zadanie w Szkole Konstruktorów i na począt−
ku wydało mi się ono trochę trudniejsze do
zrealizowania z powodu braku odpowiednie−
go czujnika, ale po chwili strzelił mi do głowy
pomysł, aby jako przełącznik wykorzystać...

A oto fragment listu innego uczestnika:
(...) musiałem wziąć w niej udział, bo pro−

szę sobie wyobrazić: na wcześniejszą szkołę
„coś dla turysty” planowałem zaproponowa−
nie urządzenia, które poinformuje turystę
o przewróceniu się w plecaku termosu czy
słoika (...) wylanie się czegokolwiek jest stra−
szne. Sam wiele podróżuję i takie nieszczę−
ście czasem się zdarza.

Już na początek muszę wyraźnie podkre−

ślić, iż tym razem prac teoretycznych było
znacznie mniej niż zazwyczaj. Choć zadanie
było trudne, bardzo się cieszę, że w sumie
nadesłaliście ponad dziesięć modeli i ich fo−
tografii, z czego większość wprost albo po
drobnych przeróbkach nadawałaby się do
praktycznego wykorzystania.

Gratuluję wszystkim wymienionym z na−

zwiska uczestnikom, zwłaszcza tym, którzy
podali oryginalne, naprawdę interesujące
sposoby rozwiązania postawionego zadania.
Szczególne uznanie należy się tym, którzy
przeprowadzili próby i niektóre sposoby
odrzucili po poznaniu ich wad.

A oto główne grupy rozwiązań:

− czujnik wodny
− czujnik rtęciowy
− czujnik stykowy (mechaniczny)
− czujnik potencjometryczny
− czujniki fotoelektryczne
i jedna propozycja wykorzystania układu ty−
pu VOX.

Czujniki wodne

Dwaj młodzi uczestnicy, Piotr Bechcicki
z Sochaczewa i Dawid Lichosyt z Gorenic,
zaproponowali wykorzystanie fiolki po aro−
macie do ciasta. Fiolka miałaby być częścio−
wo napełniona wodą, a w korku umieszczone
byłyby dwie elektrody. Według pomysłu Pio−
tra elementem wykonawczym byłby przeka−

źnik, według Dawida – układ tranzystorowy.
Model z podobnym czujnikiem i dodatkowy−
mi przyciskami załącz/wyłącz przysłał 17−
letni Jan Stanisławski z Sanoka. Model po−
kazany jest na fotografii 2, a schemat można
znaleźć na stronie internetowej EdW jako
Stanislawski.gif. Oto fragment pracy: (...)
Miałem trochę kłopotów z odpowiednim „do−
strojeniem” czujnika, w którym chyba ze
względu na charakter powierzchni ścianek
woda przelewała się jak olej, potem zmieni−
łem fiolkę na obecną i problem udało mi się
rozwiązać. Jednak aby zagwarantować pew−
ne i szybkie włączanie, należałoby, jak zresztą
każdy czujnik, skalibrować po umieszczeniu
w rurce tyczki tak, aby był przechylony wzglę−
dem niej o jakieś 5 – 10

. Dlatego właśnie my−

śląc o tym przykleiłem czujnik już trochę pod
kątem. Potem wszystko należało jeszcze
uszczelnić i usztywnić, przy czym mój klej tro−
chę eksplodował, ale nic się nie stało. Po włą−
czeniu układ wymaga jeszcze ewentualnie
drobnej regulacji czasu bezwładności i poło−
żenia czujnika w miejscu pracy. O kłopotach
z wykonaniem tego typu czujnika świadczy
nie tylko cytowany fragment, ale i fakt, że do
czasu ostatecznej oceny prac prawie cała wo−
da z czujnika zdążyła się ulotnić przez maleń−
kie nieszczelności. Niemniej Autor otrzymuje
trzy punkty i upominek.

O doświadczeniach z czujnikiem wodnym

napisał też stały uczestnik Szkoły, Dariusz
Drelicharz z Przemyśla: (...) Wykonałem mo−
del takiego styku. (...) Styki zrobiłem ze złoco−
nego złącza JUMPER (...) pojemnik na wodę
wykonałem z plastikowej fiolki po lekar−
stwach o wymiarach 40x10. (...) Już od po−
czątku pojawiły się kłopoty. Okazało się, że
napięcie powierzchniowe wody jest na tyle
silne, że po przechyleniu fiolki do poziomu
woda nie rozlewa się w niej. Dopiero potrzą−
śnięcie fiolką doprowadza do zwarcia styków.
Po „zmiękczeniu” wody przez rozpuszczenie
w niej niewielkiej ilości mydła sytuacja się
zmieniła. Woda rozlewała się swobodnie po
fiolce, ale przywierała do jej brzegów. Nieza−
leżnie od położenia fiolki styki były zwarte
przez cały czas.

Innym problemem jest elektroliza. Prąd

płynący przez styki powinien mieć małą war−
tość. Powinno to być napięcie zmienne, co
oczywiście skomplikowałoby układ. Nie
wiem, co się będzie działo przy długotrwałym
działaniu elektrolizy. Czy pojemnik nie zosta−
nie zniszczony (rozhermetyzowany)? Czy po−
wstały tlen i wodór znów się zwiążą, tworząc

wodę? Na te pytania sam sobie nie odpo−
wiem. (...)

Fotografia 3

pokazuje przebadany

(i odrzucony jako nieprzydatny) model opi−
sywanego czujnika wodnego. Po tych pró−
bach Dariusz zdecydował się na inny czujnik,
który będzie opisany dalej.

Włącznik rtęciowy

Jedna z kilku propozycja Jacka Koniecznego
z Poznania to również wyłącznik rtęciowy.
Oprócz tego Jacek przedstawił szereg innych
teoretycznych wariantów, w tym pomysły
czujników stykowych fotoelektrycznych i po−
jemnościowych. Idee są słuszne, ja jednak ser−
decznie zachęcam Jacka, by choć raz spróbo−
wał zrealizować jakiś swój pomysł w prakty−
ce. Wtedy zrozumie, że ogromna większość
rozbudowanych rozwiązań teoretycznych zu−
pełnie nie nadaje się do wykorzystania w ży−
ciu i trzeba poszukiwać rozwiązań skutecz−
nych, niezawodnych i jak najprostszych.

Jeden młodziutki uczestnik Szkoły zary−

zykował zdrowie i wykonał model ze szkla−
nym czujnikiem rtęciowym, pochodzącym
prawdopodobnie ze starej centrali telefo−
nicznej. Fotografia 4 pokazuje model Ja−
kuba Jagiełły z Gorzowa Wlkp. W pokaza−
nym modelu dodatkowe elementy pełnią
rolę sygnalizacyjną. Podstawowa idea jest
oczywista – rtęć zwiera styki i przepuszcza
sygnał z mikrofonu na wejście wzmacnia−
cza. Pomysł na pierwszy rzut oka jest zna−
komity, bo jeden jedyny element rozwiązu−
je postawione zadanie. W praktyce sprawa
nie jest taka prosta. Po pierwsze, do użytku
w żadnym wypadku nie można dopuścić
czujnika szklanego. Rtęć jest silnie
toksyczna, a o stłuczenie szklanej rurki
nietrudno.

Fot. 2 Model Jana Stanisławskiego

Fot. 4 Model Jakuba Jagiełły

Fot. 3 Prototyp Dariusza Drelicharza

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

Sierpień 2002

Ewentualny wyłącznik rtęciowy musi

mieć inną, trwałą obudowę. Ale obudowa nie
rozwiązuje wszystkich problemów. Pomysło−
dawca niniejszego zadania już dawno wy−
próbował układ, gdzie przycisk został zastą−
piony najpierw przełącznikiem przechylnym
z oferty firmy ELFA z pozłacaną kulką, po−
tem z wyłącznikiem rtęciowym. Kilka wy−
łączników rtęciowych i moduł przedwzmac−
niacza z takim wyłącznikiem pokazane są na
fotografii 5. Przełączniki z kulką nie prze−
szły nawet wstępnych prób, bo nie zapewnia−
ły pewnego styku dla małych sygnałów aku−
stycznych. Zwyłącznikami rtęciowymi było
tylko trochę lepiej. Niektóre egzemplarze
pracowały przez dłuższy czas prawidłowo.
Niestety, liczne egzemplarze nie zapewniały
niezawodnego styku. Okazało się, że rtęć nie
zwilża dobrze styków. Nie znaczy to, że te−
stowano elementy niepełnowartościowe. Po
prostu nie są one przeznaczone do pracy
w takich warunkach – nie nadają się do prze−
łączania maleńkich napięć, rzędu miliwol−
tów. Choć w katalogu ELFA i Conrad nie
znalazłem pełnych parametrów styków z kul−
ką i rtęciowego, udało mi się znaleźć ważną
informację w katalogu firmy RS. W opisie
jednego z oferowanych rtęciowych wyłączni−
ków przechylnych (Tilt Switches) podano
oprócz parametrów maksymalnych także mi−
nimalne napięcie pracy:

Max. switching current: 0,5A
Max. carry current: 2A
Max. switching voltage: 240Vrms
Min. switching voltage: 100Vrms
Max. switching power: 20W
Max. contact resistance: 50m

Ω

Dla innego wyłącznika rtęciowego w ka−

talogu podano minimalne napięcie pracy
styku równe 10V. Przy wyższym napięciu
pole elektryczne występujące na granicy styk
stały−rtęć zapewni niezawodne przejście,
przy maleńkich napięciach nie jest to pewne.
Osobiście przeprowadzałem próby w egzem−
plarzami pokazanymi na fotografii 5 i okaza−
ło się, że najgorszy egzemplarz mierzony
omomierzem przy powolnym przechylaniu
zamiast zwarcia wykazywał rezystancję rzę−
du 1M

Ω

. Oczywiście po potrząśnięciu rezy−

stancja spadała poniżej 0,1

Ω

. Rozpisuję się

o tym szeroko, bo takich informacji niewiele

jest w dostępnej literaturze, a przecież bardzo
łatwo jest przeoczyć czy zlekceważyć na po−
zór nieważny i nie zawsze dostępny para−
metr. Polecam też przypomnienie informacji
z artykułu: Zwykłe i niezwykłe elementy sty−
kowe z EdW 08/2001 str. 23.

Wyłącznik przechylny rtęciowy czy inny

można więc byłoby wykorzystać, ale pod
warunkiem, że byłaby to wersja z minimal−
nym napięciem pracy nie większym niż
10V w układzie według rysunku 1 lub
podobnym. Zamiast bramki analogowej z ko−
stki 4066 można wykorzystać tranzystor
JFET z kanałem P według rysunku 2a,
a przy sygnałach o amplitudach mniejszych
od 0,5V – popularnego MOSFET−a z kana−
łem N według rysunku 2b.

Styki mechaniczne

Wspomniany wcześniej wyłącznik przechyl−
ny ze złoconą kulką jest przykładem należą−
cym do omawianej grupy styków mechanicz−
nych. O podobnym rozwiązaniu z kulką od
łożyska wspomniał też Filip Rus z Zawier−
cia. Mariusz Chilmon z Augustowa pamię−
tając o możliwości obracania tyczki mikrofo−
nu wokół własnej osi proponuje przede
wszystkim wyłącznik sprężynowy: (...) meta−

lowa kulka zacze−
piona na kawałku
kabla (sprężynki),
który umieszczo−
no w środku tycz−
ki. Do kulki jest
podłączony jeden
z biegunów zasi−
lania. Kulka mo−
że swobodnie wi−
sieć, nie dotyka−
jąc ścian lub po−

ruszać się i dotykać paska metalowej fo−
lii (którą wyłożono wnętrze tyczki), podłączo−
nego do wejścia układu, który załącza mikro−
fon. To właśnie zmiana położenia o 90

po−

woduje taką sytuację i uruchomienie mikro−
fonu. To rozwiązanie ma ważną zaletę − tycz−
ka z mikrofonem nie musi poruszać się w jed−
nej płaszczyźnie. Możemy ją obracać wzdłuż
osi i nic się nie stanie. (...) Kolejna idea to
czujnik wodny. (...) Po prostu w plastikowym
cylindrze z wodą znajdują się dwa paski folii
przyklejone wewnątrz, na całym obwodzie.
Przy przechyleniu, ciecz powoduje ich zwar−
cie. Proste, chyba skuteczne, a na dodatek
ma zaletę taką, jak pierwsze rozwiązanie
(tyczką możemy kręcić wokół osi). (...) Czuj−
nik optyczny. Ot, po prostu: LED + fotoement

+ przesłona. Nie udało mi
się pozbyć wady, jaką jest
konieczność pracy w jednej
płaszczyźnie, więc nie
wgłębiałem się w to roz−
wiązanie.

Mariusz jako jeden

z nielicznych zwrócił uwa−
gę na problem obracania
tyczki wokół własnej osi.

Ładny model z metalo−

wą kulką, pokazany na fo−
tografii 6, wykonał na
płytce uniwersalnej Piotr
Dereszowski z Chrzanowa.
Układ Piotra włączający
mikrofon ma być wykorzy−
stywany do studia telewi−
zyjnego. Szansa na popraw−
ne działanie przez dłuższy
czas jest tu większa, niż
w przypadku włączenia
styku w tor sygnałowy, bo
na otwartym styku wystę−
puje pełne napięcie zasila−

nia wynoszące około 10V. Jak pokazuje ry−
sunek 3, mamy tu nie jeden, ale dwa styki,
które przełączają stan przerzutnika RS. Oto
fragment opisu: Metalowa kulka porusza się
po szynie podłączonej do plusa zasilania.
Z obu stron swojego toru ruchu znajdują się
blaszki−czujniki. Początkowo kulka styka się
z czujnikiem podłączonym do wejścia R (re−
set) US1 (nóżka 4). Jeżeli obracamy układ,
kulka toczy się i dotyka czujnika połączonego
z wejściem S (set) US1 (nóżka 6). Wtedy na

Fot. 5 Moduł z wyłącznikiem rtęciowym

Fot. 6 Czujnik mechaniczny

Piotra Dereszowskiego

Rys. 1

Rys. 2

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

Sierpień 2002

wyjściu

pojawia się stan H załącza−

jąc przekaźnik.

Takie rozwiązanie może okazać się sku−

teczne, ponieważ do trwałej zmiany stanu
przerzutnika wystarczy chwilowe zwarcie
podczas uderzenia kulki. W prostym układzie
z jednym stykiem wymagane byłoby ciągłe
(roz)zwarcie podczas pracy. Ten pomysł nie−
wątpliwie zasługuje na wyróżnienie, pomimo
wątpliwości dotyczących trwałości. Praktyka
pokaże, na ile upływ czasu, korozja i zanie−
czyszczenia zmniejszą niezawodność takiego
przełącznika.

Do tej grupy zaliczyłem też propozycję

Marcina Wiązani z Buska Zdroju, który wy−
konał prosty model wyłącznika dotykowego,
pokazany na fotografii 7 (Wiazania.gif).
Choć w zasadzie taki układ nie jest rozwiąza−
niem postawionego zadania, można je wziąć
pod uwagę. Poważnym problemem może się
tu okazać zabrudzenie styku. Trzeba się li−
czyć z tym, że osoba obsługująca może mieć
lekko wilgotny palec. Resztki potu, kurz
i wilgoć mogą na stałe włączyć układ, gdzie
do przełączenia potrzebna jest rezystancja
palca nieco poniżej 10M

Ω

. Marcin zapropo−

nował też trudniejszy do wykonania czujnik
z magnesem i kontaktronem. Rysunek 4 po−
kazuje oryginalne szkice Autora. Przy staran−
nym wykonaniu mechanicznym rozwiązanie
z kontaktronem i magnesem zapewni niepo−
równanie większą niezawodność. Swego

czasu sam przeprowadziłem eksperymenty
z tego typu czujnikiem, gdzie magnes umie−
szczony był w płaskim okrągłym pojemniku
z płynem o dobranej gęstości, pełniącym ro−
lę hydraulicznego tłumika drgań.

Czujnik
z potencjometrem

Wspomniany już Piotr Dereszowski wykonał
też model czujnika z potencjometrem. Choć
zapewne model pokazany na fotografii 8 do
miniaturowych i lekkich nie należy, jednak
idea na pewno jest godna odnotowania. Sche−
mat, pokazany na rysunku 5, jest wyjątkowo
prosty. Oto fragment opisu: jeżeli układ jest
umieszczony poziomo, wtedy potencjometr
obrotowy, na którym jest sztywno zamontowa−
ny ciężarek, ma rezystancję ok. 300k

Ω

. Rezy−

stancja ta, wraz z cząstkową rezystancją R2,
R3 równą 14,7k

Ω

, jest zbyt duża, aby załączyć

T1, więc jest on zatkany. Gdy
obrócimy potencjometr P1 o 90

jego rezystancja maleje prak−
tycznie do zera, co powoduje za−
łączenie przekaźnika PK1. Ktoś,
kogo zainteresuje powyższe roz−
wiązanie, może użyć kilkustop−
niowej skali sygnalizacyjnej, np.
5 LED−ów, każda sygnalizująca
obrót o np. 30 stopni.

Tego rodzaju czujnik z od−

powiednio dobranym (mniej−
szym, hermetycznym) poten−
cjometrem i innego kształtu
ciężarkiem naprawdę może
znaleźć szereg interesujących
zastosowań.

Czujniki fotoelektryczne

W tej grupie znalazło się najwięcej propozy−
cji. Kilka osób zaproponowało proste, nie−
mniej warte uwagi propozycje. Na przykład
Zbigniew Meus z Dąbrowy Szlacheckiej
chce umieścić dwa fotoelementy na dwóch
końcach otwartej rurki. Według pomysłu,
gdy rurka byłaby umieszczona poziomo, oba
fotoelementy zostałyby oświetlone jednako−
wo. Ustawienie pionowe gwarantowałoby
różnice – górny czujnik byłby oświetlony
przez lampy sufitowe, dolny „patrzyłby”
w podłogę. Jeszcze prostszy sposób z jednym
fotoelementem zaproponował wspomniany
Filip Rus z Zawiercia. Prościutki model jest
pokazany na fotografii 9. Przy ustawieniu
pionowym tyczki mikrofonu fotoelement
byłby oświetlony, natomiast przy ustawieniu
poziomym słabsze oświetlenie powodowało−
by włączenie klucza 4066. Idea jest godna
rozważenia, a nawet sprawdzenia. Trzeba
jednak wziąć pod uwagę, czy w pomieszcze−
niu będą okna i czy przez nie może wpadać
światło słoneczne, które może zakłócić pracę
czujnika.

Autor propozycji zadania zastanawiał się

nad pokrewnym rozwiązaniem „palcowym”.
W rączce wywiercony byłby otwór o średnicy
kilku milimetrów. Wpadające przezeń światło
wyłączałoby mikrofon. Włączenie następo−
wałoby po zasłonięciu otworu palcem.

Cztery nadesłane modele zawierają barie−

rę świetlną. Na fotografii 10 pokazany jest
model 15−letniego Bernarda Rajfura
z Trzebnicy. Na uwagę zasługuje transoptor
własnej roboty, wykonany z fragmentów my−
szki komputerowej. Choć układ elektroniczny
należałoby jeszcze dopracować, zachęcam
Bernarda do udziału w kolejnych zadaniach

Rys. 3

Fot. 7 Prototyp Marcina Wiązani

Fot. 8 Czujnik z potencjometrem

Piotra Dereszowskiego

Fot. 9 Model Filipa Rusa

Rys. 4

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

Sierpień 2002

Szkoły, co dobrze przysłuży się doskonaleniu
praktycznych umiejętności.

Fotografia 11 przedstawia drugi model

Dariusza Drelicharza z Przemyśla. Schemat
ideowy pokazany jest na rysunku 6.

Na fotografii 12 widać model Michała

Stacha z Kamionki Małej. Michał zupełnie
nietypowo zrealizował wyłączanie. Zamiast
klucza czy przełącznika... wyłącza zasilanie
wzmacniacza operacyjnego. Aby uniknąć stu−
ków w głośniku, zastosował obwód, dzięki
któremu proces ten przebiega stosunkowo po−
woli. Schemat ideowy pokazany jest na ry−
sunku 7. Przy szybkim włączaniu/wyłączaniu
takie rozwiązanie powodowałoby silne stuki,
jednak w tym przypadku można dopuścić po−

wolne włączanie. Przecież opuszczenie tyczki
z mikrofonem będzie trwać około sekundy,
więc zaproponowany sposób jest prawidłowy,
choć rzeczywiście zupełnie nietypowy.

Fotografia

przedstawia eleganc−
ki model Romana
Biadalskiego z Z ie−
lonej Góry. Czujnik
położenia to bariera
świetlna z kulką, za−
mkniętą w pojemni−
ku o kształcie stożka.
Warto zauważyć, że
taki kształt gwarantu−

je niezawodne działanie także przy odwróceniu
układu „do góry nogami”, ogólnie – uniezależ−
nia od obrotu tyczki mikrofonu wokół własnej
osi. Schemat ideowy podany jest na rysunku 8.
Właśnie ten układ oceniłem najwyżej.

Układ VOX

Na koniec zostawiłem rozwiązanie, które for−
malnie nie spełnia warunków zadania, bo nie
jest wyłącznikiem reagującym na przechylenie
o kąt około 90 stopni. Ponieważ jednak niewąt−
pliwie stanowi ulepszenie opisanego nietypo−
wego mikrofonu, warto je rozważyć. Znany
z interesujących pomysłów (i niezbyt estetycz−
nej ich realizacji) Jarosław Chudoba z Gorzo−
wa Wlkp. proponuje układ reagujący na dźwięk.
Silniejsze dźwięki będą powodować otwieranie
bramki analogowej z kostki 4066. Schemat ide−
owy układu pokazany jest na rysunku 9, a mo−
del – na fotografii 14. Niewątpliwie warto było−
by wypróbować tego typu układ, by sprawdzić,
czy zda egzamin w praktyce. Ja osobiście nie
wyłączałbym mikrofonu całkowicie – w stanie
spoczynku mikrofon miałby obniżoną czułość.

Fot. 10 Układ Bernarda Rajfura

Fot. 11 Model Dariusza Drelicharza

Fot. 14 Układ Jarosława Chudoby

Rys. 7

Rys. 6

Fot. 12 Propozycja Michała Stacha

Rys. 8

Fot. 13 Model

Romana

Biadalskiego

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

Sierpień 2002

Podsumowanie

Jak widać z przedstawionego przeglądu, wiele
prac zawiera naprawdę interesujące, oryginal−
ne rozwiązania. W międzyczasie pomysłodaw−
ca zadania wypróbował już system z transopto−
rem szczelinowym i małą kulką od łożyska.
Model pokazany jest na fotografii 15.

Kulka utrzymuje się w szczelinie transop−

tora dzięki kawałkowi drutu w kształcie lite−
ry U, wtopionemu w plastik. Problem obrotu
tyczki wokół własnej osi rozwiązał stosunko−
wo prosto, stosując na końcu tyczki kątowy
wtyk XLR (popularnie zwany Canon) poka−
zany na fotografii 16. Dołączony takim wty−
kiem kabel będzie niejako wymuszał okre−
śloną pozycję tyczki.

W podsumowaniu chciałbym zwrócić

uwagę na kilka dalszych szczegółów.

Projektując czujnik i współpracujący

układ, warto zwrócić uwagę na histerezę, że−
by uniezależnić się od ewentualnych drgań

ręki, trzymającej dość długą tyczkę. Oprócz
histerezy pomocą może tu być niesymetrycz−
ny obwód opóźniający z krótszym czasem
włączania i dłuższym wyłączania mikrofonu.

Sprawa opóźnienia jest o tyle godna uwa−

gi, że opóźnienie przy włączaniu pozwoli po−
zbyć się stuków powstałych wskutek przy−
padkowego uderzenia mikrofonu i zadziała−
nia elektromechanicznego czujnika pod
wpływem krótkiego, silnego wstrząsu.

Kolejna sprawa to niedo−

puszczenie do stuków przy
włączaniu. Stuków nie bę−
dzie, jeśli spoczynkowe na−
pięcie stałe z obu stron klu−
cza (styku) będzie jednako−
we. W układach z rysunku
2 zapewniają to rezystory
dołączone do masy i kon−

densatory separujące. Nie musi to być poten−
cjał masy, ale napięcie stałe z dwóch stron
klucza musi być jednakowe z dokładnością
do pojedynczych miliwoltów. Należy to za−
pewnić w układach wzorowanych na rysunku
1 – tam zapewne będzie to połowa napięcia
zasilania.

Jak przekonało się kilku uczestników, na

pozór prosty wyłącznik wodny sprawia sporo
kłopotów. Tylko na papierze wszystko jest
proste i oczywiste; w rzeczywistości trzeba
uwzględnić takie zjawiska, jak napięcie po−
wierzchniowe oraz parowanie i skraplanie.

Naprawdę bardzo się cieszę, że duża

część uczestników naszej Szkoły nie poprze−
staje na teorii, tylko próbuje zrealizować mo−
dele do końca. Wśród uczestników nadal da−
je się zauważyć grupa osób ze skłonnościami
do teoretyzowania – na szczęście coraz czę−
ściej tacy uczestnicy dają się namówić do
przeprowadzenia eksperymentów. Wśród
praktyków daje się zauważyć osoby, które
chcą tylko korzystać z „gotowców” znanych
z literatury – starają się oni rozwiązać pro−
blem z wykorzystaniem typowych rozwiązań
znanych choćby z EdW. Samo w sobie nie
jest to złe, zwłaszcza jeśli daje potrzebny
efekt. Jednak w EdW, a zwłaszcza w Szkole
Konstruktorów zawsze wyżej ceniłem i nadal
będę cenił rozwiązania i projekty zawierają−

ce samodzielną, oryginalną myśl i choćby
maleńką „iskierkę geniuszu”. Tu nasuwa się
fundamentalne pytanie, czy można kogoś
wykształcić na wynalazcę, czy wynalazca
musi mieć od urodzenia ten nieuchwytny
„błysk geniuszu”? Poniekąd problem ten zo−
stał poruszony przez Jacka Koniecznego
z Poznania, który bierze też udział w rozwią−
zywaniu zadań w odpowiedniku naszej Szko−
ły, prowadzonej na łamach Młodego Techni−
ka. W pierwszym z dwóch listów Jacek za−
prezentował „skrzynkę morfologiczną Zwi−
chy’ego”. Proponuje też, żebyśmy wykorzy−
stywali w naszej Szkole swego rodzaju algo−
rytmy do rozwiązywania problemów.

Kto chce, może oczywiście skorzystać

z publikowanego w Młodym Techniku Vade−
mecum Młodego Wynalazcy, jednak ja prowa−
dząc Szkolę Konstruktorów w EdW, mam
zdecydowanie inne wyobrażenie o kształceniu
konstruktorów. Najważniejsze są działania
praktyczne, a nie akademickie, teoretyczne

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

Fot. 15 Moduł z transoptorem

szczelinowym

Fot. 16 Kątowy wtyk XLR

Rys. 9

dzielenie włosa na czworo. Naprawdę cieszy
mnie każdy, nawet nieporadnie zaprojekto−
wany i nieudolnie wykonany model kilkuna−
stolatka, a znacznie mniej „skrzynka morfo−
logiczna”, zawierająca szereg idei, których
nikt nie podejmie się zrealizować w praktyce
choćby ze względu na koszty i stopień skom−
plikowania. Naprawdę szczerze gratuluję do−
ciekliwym eksperymentatorom i żałuję, że
nie mogę odpowiednio nagrodzić wszystkich
tych, którzy przysyłają modele. Cieszę się
przy tym, że nie traktujecie Szkoły Konstruk−
torów jedynie jako okazji do zdobycia pre−
zentów za modele czy „kasy” za opublikowa−
ne projekty. Widzę ogromny postęp, jaki
uczyniło wielu uczestników. Przy okazji
podzielę się refleksją: obecnie oblicze elek−
troniki zmienia się bardzo szybko i na pewno
nie wszyscy uczestnicy naszej Szkoły zosta−
ną zawodowymi konstruktorami czy w ogóle
zawodowymi elektronikami. Gwałtowny
rozwój techniki przynosi też ogromne zmia−
ny w strukturze zatrudnienia. Trzeba się do
tego dostosować, niejednokrotnie zmienić
zawód. Sam jestem tego przykładem. Nigdy
bym nie pomyślał, że będę jadł chleb zarabia−

ny pisaniem artykułów. Zgorącej młodzień−
czej fascynacji morzem, wielkimi żaglowca−
mi zostało niewiele – patent żeglarza i spora−
dyczne weekendowe wypady na Mazury, by
wypożyczoną Omegą popływać z rodziną
i znajomymi.

Zwielkiej miłości do fotografii też zostało

niewiele – owszem, fotografuję dla przyjem−
ności, ale przecież miałem być zawodowym
fotografem, rozpocząłem nawet najpraw−
dziwszą praktykę. I kto by pomyślał, że w sta−
nie wojennym zdobędę dyplom zegarmistrza.

Teraz coraz bardziej staję się pisarzem,

mniej elektronikiem. Aby sprostać wymaga−
niom obecnego zajęcia, musiałem poznać
proces przygotowania publikacji do druku,
w tym obróbkę zdjęć, skład komputerowy,
problemy z czcionkami, rozmaitymi formata−
mi grafiki i tekstu.

Niewątpliwie wielu z Was, dziś uczniów

i studentów elektroniki, okoliczności skłonią
do zmiany zawodu. Nie mam jednak wątpli−
wości, że zajęcia naszej Szkoły Konstrukto−
rów okażą się przydatne, niezależnie od prze−
biegu kariery zawodowej. Dla wielu z Was
elektronika pozostanie pięknym hobby. Jed−

nak pomysłowość, inicjatywa, staranność
wykonania modelu i dokumentacji, dokoń−
czenie, „dopieszczenie” szczegółów prac ze
Szkoły Konstruktorów niewątpliwie przyda
się w dowolnym zawodzie.

Dlatego też serdecznie zachęcam do

udziału w pracach Szkoły. Nadsyłajcie roz−
wiązania zadań, nadsyłajcie też propozycje
zadań.

Zgodnie z zapowiedzią, część puli nagród

przeznaczyłem dla osób, które nadesłały naj−
ciekawsze, nadające się do realizacji pomy−
sły i idee. Zuwagi na specyficzny zakres za−
stosowań nie kieruję żadnego z modeli do
publikacji. Nagrody otrzymują: Roman Bia−
dalski, Michał Stach, Dariusz Drelicharz
i Piotr Dereszowski. Upominki dostaną:
Mariusz Chilmon, Bernard Rajfur i Jan
Stanisławski. Wszyscy wymienieni z nazwi−
ska otrzymują punkty (1...7).

Serdecznie zapraszam do udziału w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań

Wasz Instruktor

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

Sierpień 2002

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Rozwiązanie zadania 74

W EdW 4/2002 zamieszczony był fragment
schematu sterownika pompy z zadania 65.
Można go zobaczyć na rysunku A. Układ
otrzymuje sygnały załącz−wyłącz ze współ−
pracującego modułu przez punkty oznaczone
ON, OFF. Dodatkowo przyciski S1, S2 mają
zapewnić sterowanie ręczne.

Zdecydowana większość uczestników pra−

widłowo określiła powód, dla którego układ
trafił do rubryki Co tu nie gra? Chodzi oczy−
wiście o wartości rezystorów R1, R4, R5.
Rysunek B pokazuje problem, gdy naciśnię−
ty jest przycisk S1. Na wejściu S w spoczyn−
ku występuje stan niski, a stanem aktywnym
okazuje się połowa napięcia zasilania.

Jak słusznie podkreśliliście, z niektórymi

egzemplarzami kostki 4013 o małym napię−
ciu progowym układ będzie nawet działał.
Jeśli jednak kostka będzie miała napięcie
progowe rzędu połowy napięcia zasilania lub
więcej, obwody sterowania ręcznego będą
bezużyteczne.

Aby wyeliminować tę wadę, wystarczy

zmniejszyć wartość R1 do
100k

Ω

lub mniej. Można

też usunąć R1, zastępując
go zworą.

I tego rodzaju odpowie−

dzi były wystarczające do
wzięcia udziału w losowa−
niu nagród.

Kilku bardziej dociekli−

wych Kolegów zwróciło
uwagę na asymetrię obwo−
dów związanych z wejścia−
mi R, S. Sygnał logiczny
z poprzedniego modułu po−

dawany jest na wejście S przez kondensator
C2. Nie wiadomo natomiast, jak jest w przy−
padku wejścia R. Kondensator C1 niewątpli−
wie ma za zadanie wyzerować przerzutnik po
włączeniu zasilania. Pomysł jest jak najbar−
dziej prawidłowy, jednak takie potrójne wy−
korzystanie wejścia R wymaga starannego
przeanalizowania działania nie tylko oma−

wianego bloku,
ale też obwodów
p o p r z e d n i e g o
modułu, podają−
cego sygnał wyłą−
czenia

przez

punkt OFF.

Podając zada−

nie, celowo nie
sprecyzowałem
tego szczegółu,
stwierdzając tyl−
ko, że przerzutnik
jest sterowany przez sygnały logiczne przy−
chodzące z innego modułu przez punkty
oznaczone ON, OFF.

Jeśli ten sygnał logiczny kierowany na

wejście R pochodziłby bezpośrednio z bram−
ki CMOS, obwód ręcznego wyłączania
w ogóle nie miałby szans działać, jak poka−
zuje rysunek C.

Jeżeli byłby podawany przez kondensator

Cx, jak na wejście S, to należałoby zastano−
wić się nad współdziałaniem kondensatorów
C1, Cx, które przecież stworzą dzielnik po−
jemnościowy. Problem ilustruje rysunek D.
Jeśli pojemność C1 byłaby znacznie większa
niż Cx, to na pewno nie byłoby problemu
z zerowaniem, nawet w sytuacji, gdyby dru−
gi koniec Cx był dołączony do masy, jak

pokazuje rysunek D, jednak układ nie reago−
wałby na rosnące zbocze z wyjścia bramki,
bo ze względu na obecność dzielnika pojem−
nościowego Cx, C1 skok napięcia na wejściu
R byłby zbyt mały. Gdyby natomiast pojem−
ność Cx była znacznie większa niż C1, stero−
wanie przez punkt OFF odbywałoby się pra−
widłowo, natomiast mógłby nie działać ob−
wód zerowania po włączeniu zasilania. Tu
sytuacja jest trudna do analizy, zwłaszcza,
gdy po włączeniu zasilania napięcie zasilają−
ce wzrasta stosunkowo powoli. Teoretycznie
nawet gdyby wyjście bramki było w stanie
niskim, rezystancja wyjściowa bramki po−
winna umożliwić wyzerowanie, ale przy nie−
zbyt szybkim narastaniu napięcia zasilania
i niedużych pojemnościach C1, Cx jest to co
najmniej wątpliwe.

Układ natomiast działałby prawidłowo

przy sterowaniu punktu OFF od strony plusa
zasilania, jak pokazuje rysunek E.

Tylko dwie osoby zastanawiały się nad sy−

tuacją, gdy przyciśnięte są oba przyciski S1,
S2. Jak słusznie zauważyli, spowodowałoby
to pojawienie się stanów wysokich na obu
wyjściach, zgaszenie lampki D1 i włączenie
przekaźnika. W oryginalnym układzie przy
jednakowych wartościach R1, R4, R5 teore−

tycznie obniży to napięcie na wejściach R,
S do wartości 33% napięcia zasilania. Choć na
pierwszy rzut oka może to być sposób na za−
pobieżenie niekorzystnej sytuacji, jednak na
pewno nie jest to dobra droga, nie tylko ze
względu na rozrzuty napięcia progowego. Te
33% napięcia zasilania
pojawi się tylko przy na−
ciskaniu obu przycisków,
natomiast stan końcowy
przerzutnika U1B wy−
znaczy kolejność rozwar−
cia przycisków.

Kilka osób słusznie

zwróciło uwagę na dużą
wartość R2. Prąd bazy
wyniesie około 0,25mA.
Niektóre przekaźniki mo−
gą mieć prąd pracy po−
wyżej 25mA, więc tran−
zystor BC547 może się
nie nasycić. Rzeczywiście, warto byłoby obni−
żyć wartość R2, na przykład do 4,7...10k

Ω

Na pewno nie jest błędem dołączenie

wejść D, Cl do masy. Każde z nich może być
podłączone albo do masy, albo do plusa zasi−
lania w dowolnej kombinacji. Nie ma też żad−
nego błędu w układzie niewykorzystanego
przerzutnika U1A.

Kilku kolegów zaproponowało usunięcie

C2, jeśli nie ma jego odpowiednika w obwo−
dzie wejścia R. Nie jestem zwolennikiem ta−
kich przeróbek, pomimo że znam pełny sche−
mat układu. Kondensator zapewnia chwilo−
wą reakcję wejścia S, a tym samym wyższy
priorytet wejścia R. Ma to sens, zwłaszcza
w przypadku zakłóceń i awarii, ponieważ
wejście R wyłącza pompę.

Wspomnę jeszcze o propozycjach Marci−

na Wielechowskiego z Sulejówka, który
wspomniał o możliwości wykorzystania
wejść D i Cl. Układ z rysunku F można wy−
korzystać, o ile sygnał z punktu ON ma wy−
maganą stromość zboczy. Jak wspomniałem,
najprostszym sposobem jest jednak zmniej−
szenie lub zwarcie rezystora R1.

Nagrody otrzymują:

Marcin Wielechowski – Sulejówek
Dawid Kozioł – Elbląg
Szymon Chełmżyński – Gładczyn Szlachecki

Zadanie 78

Na rysunku G pokazany jest schemat „De−
szczoostrzegacza”, nadesłany jako rozwiąza−
nie jednego z poprzednich zadań Szkoły. Ten
interesujący układ został opisany w następu−
jący sposób:

Po podłączeniu układu do zasilania, gdy

pogoda jest bezdeszczowa, rezystancja czujni−
ka jest bardzo duża, są to rezystancje rzędu
kilkuset M

Ω

co powoduje spolaryzowanie T1

w stan przewodzenia. W wyniku tego T4 nie
przewodzi. Tym samym odłącza bramkę od
zasilania, zmniejszając pobór prądu. W tym
momencie T2 nie przewodzi, a T3 poprzez re−
zystor R1 jest spolaryzowany przewodząco.
W przypadku pojawienia się deszczu kropla,
która spadnie na czujnik zmniejszy jego rezy−
stancję do ok. 50k

Ω

(zależy od wykonania

czujnika), co spowoduje, że T1 będzie w sta−
nie zatkania. Tranzystor T4 zacznie przewo−
dzić przez podanie 1 na jego bazę przez rezy−
stor R2, co spowoduje zasilanie układu 4093.
W tym momencie na we (nóżka 1) bramki
U1A jest 1, co powoduje, że generator będzie
pracować i piezo będzie sygnalizować deszcz.
Również w tym samym momencie T2 zacznie
przewodzić, co spowoduje, że 0 pojawi się na
bazie tranzystora T3 i T1. Zatkanie T3 spowo−
duje, że kropla na czujniku nie będzie powo−
dować zjawiska elektrolizy. Żeby zresetować
deszczoostrzegacz, trzeba wytrzeć lub wysu−
szyć czujnik i nacisnąć przycisk „Reset”,
który spowoduje odłączenie pętli sprzężenia
i na bramce T1 znów pojawi się 1 przez po−
tencjometr P1, co spowoduje, że deszczoo−
strzegacz dalej będzie czuwał.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Czy jest tylko jedna usterka lub błąd w ro−

zumowaniu? Jeśli znajdziecie więcej niż jeden
błąd lub usterkę, wyszczególnijcie je w punk−
tach. Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi:
jedno, dwa zdania ogólnie oceniające układ
i do tego ewentualne usterki w punktach. Kart−
ki, listy i e−maile oznaczcie dopiskiem Nie−
Gra78 i nadeślijcie w terminie 45 dni od uka−
zania się tego numeru EdW. Autorzy najlep−
szych 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

Sierpień 2002

Ośla łączka

121

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

Fotografia 10 pokazuje model zawie−

rający dwa podobne generatory, zbudo−
wane według rysunku 22. Fragmenty
podstawek umożliwiają łatwą wymianę
wszystkich elementów R, C (4,7k

Ω

...10M

Ω

, 100pF...1uF), co pozwala

uzyskać

potrzebne

właściwości.

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

Często wykorzystuję prezentowany

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

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

Schemat schematowi
nierówny

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

Są to różnie narysowane dwa schematy tego sa−

mego układu Migacza dużej mocy z czujnikiem świa−

tła z ćwiczenia 9 wyprawy 2 (EdW 1/2001 str. 85).
Połączenia są identyczne.

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

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

Po drugie, sygnał użyteczny niejako przepływa z

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

Skutkiem jest zachowanie żarówki.

Te dwie zdrowe zasady zilustrowałem na ry−

sunku G.

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

Sierpień 2002

Ćwiczenie 10

Układ 4047. Precyzyjne generatory

Rys. 22

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

TECHNIKALIA

122

Ośla łączka

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

Zwory Z1, Z2 pozwalają ustawić sto−

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

Przy maksymalnym stopniu podziału

(65536) i wartości elementów R1=1M

Ω

C1=1

F, częstotliwość sygnału wyniesie

około 6 mikroherca, czyli okres około
150000 sekund, co daje prawie 42 go−
dzin. Przez 21 godzin na wyjściu będzie
stan niski, potem przez 21 godzin – stan
wysoki, potem znów przez 21 godzin ni−
ski, itd.

Nieco inny układ według rysun−

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

Czas impulsu T zależy od wartości

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

Dla ułatwienia obliczeń, wartość rezy−

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

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

Na fotografii 11 pokazany jest uni−

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

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

Sierpień 2002

Rys. 23

Rys. 24

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

Ma ona dwie linie dozorowe oznaczo−

ne L1 i L2. Nie przestrasz się tylko okre−

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

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

Z1 Z2 Czas impulsu (około)

0 0

9420*R1*C1

0 1

1180*R1*C1

1 0

294*R1*C1

1 1

75400*R1*C1

Z1 Z2 podział (fosc/fout)

0 0

8192

0 1

1024

1 0

256

1 1

65536

Ćwiczenie 11

Uniwersalny układ (długo)czasowy

Ćwiczenie 12

Kostka 4538. Centralka alarmowa

Ośla łączka

123

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

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

Pobaw się pokazanym bardzo poży−

tecznym generatorem przestrajanym i wy−
próbuj jego działanie z fotorezystorem
(lub fototranzystorem). Możesz śmiało
zmieniać wartość C1 (kondensator stały
1nF...1

F) i R1 (10k

Ω

...1M

Ω

). Dodaj re−

zystor R2 między nóżkę 12 a masę. Niech
na początek ma on wartość 100k

Ω

. Teraz

nawet przy zmianie napięcia na wejściu
VCOin w zakresie od zera do napięcia za−
silania zmiany częstotliwości będą mniej−
sze. Sprawdź, jak zmienia się zakres prze−

strajania, gdy rezystor R2 ma wartość
w zakresie 10k

Ω

...1M

Ω

− wyciągnij

wnioski, zapamiętaj. Jestem przekonany,

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

Najczęściej linia dozorowa pracuje z

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

syrenę alarmową na czas wyznaczony
przez elementy R8, C4.

Linia L2 jest linią zwłoczną – po jej

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

Przełącznik S1 włącza i wyłącza alarm.

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

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

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

Na fotografii 12 widzisz mo−

del centralki zmontowany na
płytce stykowej. Ten próbny
model nie zawiera tranzystora
wykonawczego MOSFET –
stan wyjścia pokazuje dioda
LED. W dziale E−2000 w jed−
nym z następnych numerów
EdW znajdziesz szerszy opis ta−
kiej centralki i dalsze wskazów−
ki dotyczące jej wykorzystania.

Oczywiście, zwłaszcza w przypadku skompliko−

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

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

Podane przykłady nie są tylko czczą ciekawostką.

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

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

Przypominam jeszcze raz, że na schematach ideo−

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

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

Sierpień 2002

TECHNIKALIA

Rys. 25

Rys. 26

Ćwiczenie 13

Układ 4046. „Przeraźliwa”

syrena alarmowa

124

Ośla łączka

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

A teraz kolejna rewelacja! Znów nie−

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

Inwertery U1D, U1C z kostki 4049

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

oraz U1E,

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

prądowej

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

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

Gorąco zachęcam Cię do wypróbo−

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

że przy pojemności C1 wynoszą−
cej 47nF, 100nF, 220nF, 470nF i
1

F, za każdym razem wrażenie

jest zupełnie inne. Przekonaj się o
tym osobiście.

Rezystor R3 wyznacza wartość

częstotliwości minimalnej. Ko−
niecznie posłuchaj, jak brzmi sy−
rena przy wartościach R3 rów−
nych 220k

Ω

, 470k

Ω

i 1M. Trzeba

też sprawdzić, jak wpłynie zmiana
pojemności C2 z 10nF na 4,7nF.

Aby się przekonać, jaki jest najszerszy

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

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

Jeszcze większe możliwości układ po−

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

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

Uwaga! Ze względu na

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

Głośniki tubowe są stoso−

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

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

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

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

Sierpień 2002

Rys. 27

Rys. 28

Do czego to służy?

Fabryczne radiotestery to urządzenia dość
drogie i skomplikowane, które w praktyce
mogą zastąpić kilka specjalizowanych przy−
rządów pomiarowych. Najprostsze z nich za−
wierają najczęściej, oprócz generatora w.cz.,
mierników częstotliwości i poziomu napięcia
(mocy), także tor odbiornika radiowego
z wymiennymi wkładkami pomiarowymi lub
przełączanymi blokami na różne zakresy czę−
stotliwości. Dzięki takim radiotesterom moż−
na dokonywać sprawdzenia sprzętu radioko−
munikacyjnego (odbiorników, nadajników,
transceiverów...).

Najdroższe z takich urządzeń, przewyż−

szające ceną dobrej klasy samochód, są wy−
posażone w wiele mniej lub bardziej przydat−
nych funkcji, w tym m.in. szerokopasmowe
analizatory widma współpracujące z drukar−
kami lub portem RS232 komputera. Pozna−
nie wszystkich funkcji pomiarowych takiego
kombajnu wymaga czasu oraz wprawy, którą
zdobywa się podczas prac pomiarowych czy
serwisowych.

Autor długo zastanawiał się, czy propono−

wane urządzenie nazwać radiotesterem, czy
odbiornikiem KF, jednak w końcu pozostał
przy pierwszej nazwie. Pomimo prostej kon−
strukcji, układ może spełnić rolę wielopa−
smowego testowego odbiornika KF umożli−
wiającego z szerokopasmową anteną odbiór
sygnałów CW/SSB w zasadzie dowolnie wy−
branego zakresu KF, jak również dostarcze−
nie sinusoidalnego sygnału w.cz. w takim sa−
mym zakresie, co odbiornik KF, a więc −
w zależności od zastosowanych wkładek − od
najniższych częstotliwości KF, czyli od
160m do 10m, tzn. od około 1,5MHz aż po
30MHz, a z nieco gorszym efektem do ponad
50MHz (6m), czy nawet inne zakresy
VHF/UHF − z dodatkowym konwerterem.

Płytka urządzenia jest tak zaprojektowana,

że po rezygnacji z wkładki układ można zmon−
tować na jeden wybrany zakres częstotliwości
i wykorzystywać jak normalny odbiornik
o bezpośredniej przemianie częstotliwości.

W każdym razie nawet taki uproszczony

radiotester może być wykorzystany jako ge−
nerator w.cz. lub odbiornik umożliwiający
(z anteną) odbiór nie tylko stacji amator−
skich, ale także profesjonalnych, pracujących
telegrafią bądź emisją jednowstęgową
i dwuwstęgową; może także pełnić rolę falo−
mierza do skontrolowania np. niepożądanych
emisji emitowanych przez domowy nadajnik.

Jak to działa?

Schemat blokowy urządzenia pokazano na
rysunku 1.

Łatwo zauważyć, że mamy tutaj do czy−

nienia z odbiornikiem o bezpośredniej prze−
mianie częstotliwości.

Schemat elektryczny układu z wykorzy−

staniem trzech popularnych układów scalo−
nych i jednego tranzystora FET pokazano na
rysunku 2. Najważniejsze bloki − mieszacz

(detektor) oraz generator układu przemiany −
wykonano na dość popularnym dzisiaj ukła−
dzie scalonym NE602 (612). Układy te
(NE/SA 602/612) są wykorzystywane m.in.
w kilku kitach AVT.

Warto przypomnieć, że w strukturze tych

układów znajduje się wzmacniacz różnicowy
sterujący mieszaczem zrównoważonym,
oscylator/separator i skompensowane ter−
micznie obwody polaryzujące. Ważną zaletą
jest niski współczynnik szumów, niski pobór
prądu oraz wysoka częstotliwość pracy. Po−
niżej najważniejsze parametry tych układów:
− maksymalna częstotliwość pracy: 500MHz,
− napięcie zasilania: 4,5...9V,
− typowy pobór prądu: 2,4mA,
− minimalna częstotliwość pracy wewnętrz−
nego oscylatora: 200MHz,
− typowe wzmocnienie przemiany: 14dB
(przy 50MHz),
− impedancja wejścia/wyjścia: 1,5k

Ω

Warto wiedzieć, że wejście, wyjście oraz

sposób wykonania generatora mogą być rea−
lizowane na wiele sposobów (symetrycznie

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

Sierpień 2002

Rys. 1 Schemat blokowy

i niesymetrycznie). Wejścia w.cz. NE602 są
symetryczne (nóżki 1 i 2 można zamieniać
miejscami) oraz już spolaryzowane wewnę−
trznie − nie powinny być dodatkowo zewnę−
trznie polaryzowane stałoprądowo. Wyjścia
4 i 5 są również polaryzowane wewnętrznie
i mogą być bez obawy zamieniane miejsca−
mi. W strukturze układu scalonego znajduje
się generator, który zapewnia oscylacje w za−
kresie do około 200MHz z użyciem przestra−
janego obwodu rezonansowego.

Przy zakresach pracy powyżej 200MHz

należy doprowadzić poprzez kondensator do
wyprowadzenia 6 sygnał z zewnętrznego ge−
neratora o amplitudzie 200...300mV i często−
tliwości do 500MHz.

Zasada działania przedstawionego odbior−

nika polega na przemianie częstotliwości sy−
gnału doprowadzonego do gniazda antenowe−
go bezpośrednio na sygnał małej częstotliwo−
ści. Mieszacz (detektor) na wejściu takiego
układu jest sterowany wejściowym sygnałem
z anteny i sygnałem z generatora przestraja−
nego, pracującego w pobliżu częstotliwości
odbieranej. W efekcie na wyjściu mieszacza,
pośród innych produktów przemiany, wystę−
puje również różnica obu doprowadzonych
częstotliwości leżąca w pasmie akustycznym.
Przykładowo przy częstotliwości generatora
7000kHz sygnały telegraficzne nadawane na
częstotliwości 7001kHz dadzą dudnienia
o częstotliwości 1kHz i, odpowiednio, sygna−
ły nadawane na częstotliwości 7002kHz − du−
dnienia o częstotliwości 2kHz, itd. Identycz−
ny efekt wystąpi przy częstotliwości wejścio−
wej 6599 i, odpowiednio, 6598kHz.

Przy odbiorze sygnałów jednowstęgowych

SSB trzeba ustawić częstotliwość generatora
dokładnie na częstotliwości odbieranej. Na
przykład, jeżeli częstotliwość sygnału SSB
wynosi 7060kHz, to taka sama powinna być
częstotliwość sygnału generatora. W tym
przypadku chwilowe wartości częstotliwości
odbieranej, występujące w zakresie 7057
...7059,7kHz, dadzą dudnienia akustyczne
w przedziale 0,3...3kHz. W celu wydzielenia
użytecznego sygnału spośród wielu innych sy−
gnałów występujących na wyjściu mieszacza,
bezpośrednio po nim stosuje się układy filtrów
m.cz. oraz wzmacniaczy akustycznych o pa−
smie przenoszenia ograniczonym do wartości
300...3000Hz (w przypadku SSB) lub do war−
tości około 1000Hz (w przypadku CW). Za−
miast programowanych charakterystyk filtrów
p.cz., stosowanych w układach superheterody−
nowych, w tym przypadku potrzebną szero−
kość pasma uzyskuje się poprzez programo−
wanie pasma przenoszenia wzmacniacza ma−
łej częstotliwości.

Układ ten, zwany także filtrem aktyw−

nym, jest zrealizowany na podwójnym
wzmacniaczu operacyjnym. W tym przypad−
ku od charakterystyki przenoszenia i wzmoc−
nienia wzmacniacza m.cz. zależy, odpowie−
dnio, selektywność i czułość odbiornika.

Pierwszy wzmacniacz operacyjny jest

wykorzystany jako przedwzmacniacz m.cz.
sygnałów z wyjścia NE602, zaś drugi
wzmacniacz pełni rolę filtru o regulowanej −
za pomocą potencjometru − charakterystyce
przenoszenia. Dla sygnałów CW szerokość
pasma powinna być poniżej 1kHz (w zależ−
ności od upodobań operatora), zaś przy sy−
gnałach fonicznych powinna wynosić około

3kHz. Zasada działania takich filtrów wraz
z niezbędnymi wzorami do obliczeń była
w ostatnim czasie obszernie publikowana na
łamach naszego pisma.

Właściwy wzmacniacz małej częstotliwo−

ści również jest zrealizowany na popularnym
układzie LM386, też niewymagającym ko−
mentarza.

Układ modelowy, przedstawiony na zdję−

ciu, był przystosowany do pasma 40m (7−
7,1MHz z niewielkim zapasem). Wybór pa−
sma 40m był podyktowany aktualną potrzebą
autora. Poza tym jednopasmowy odbiornik
o takim zakresie nie był jeszcze publikowany
i nie występuje w ofercie AVT. Warto wie−
dzieć, że ostatnio dobra propagacja sprzyja
pracy radioamatorów i w zakresie 40m sły−
chać wiele stacji polskojęzycznych.

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby urucho−

mić układ na inne interesujące pasmo lub
przystosować układ do wymiennych wkładek
(patrz tabela).

Montaż i uruchomienie

Układ elektroniczny został zmontowany na
płytce drukowanej pokazanej we wkładce.

Rozmieszczenie elementów na płytce po−

kazano na rysunku 3.

Dzięki zastosowaniu gniazda DB 9 istnie−

je możliwość dołączenia potrzebnych warto−
ści LC w celu uzyskania odpowiedniego za−
kresu pracy. Niestety, im więcej potrzebuje−
my podzakresów, tym więcej musimy użyć
wtyków DB9, do których należy dolutować,
według rysunku 4, elementy LC.

Jeżeli będziemy wykorzystywali wkładki,

to należy zrezygnować z montażu na płytce
elementów oznaczonych gwiazdką.

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

Sierpień 2002

Rys. 2 Schemat ideowy

Przedstawiony na zdjęciu modelowy

układ jest przystosowany do pracy w pasmie
40m. Ponieważ zakres zmian generatora
w tym pasmie mieści się w zakresie 7,0−
7,1MHz, można było zamiast występującej
w spisie elementów i na schemacie diody po−
jemnościowej BB139 użyć popularnej i ta−
niej diody BB105.

Urządzenie po zmontowaniu w zasadzie

nie wymaga regulacji, chyba że komuś bar−
dzo zależy na uzyskaniu pokrycia innego za−
kresu częstotliwości bądź przesunięcia zakre−
su w górę lub dół. Ponadto, w zależności od
zastosowanych cewek (dławików), które
charakteryzują się odpowiednią tolerancją,
może zajść konieczność korekcji wartości
kondensatorów.

Wyjściowe gniazdo w.cz. umożliwia dołą−

czenie miernika częstotliwości bądź odbiór
sygnału generatora, np. do sprawdzenia inne−
go odbiornika czy zdjęcia charakterystyki
w.cz. jakiegoś czwórnika, np. filtru w.cz.

W przypadku większego zainteresowa−

nia układem autor gotów jest zaprojektować
dodatkowy konwerter, który dołączony
w miejsce wkładki zakresowej spowoduje
rozszerzenia zakresów pracy CW/SSB na
popularne pasma 2m czy 70cm.

Trzeba pamiętać, że radiotester powinien

być zasilany napięciem dobrze filtrowanym
i stabilizowanym. Przy niezadowalającej fil−
tracji pojawi się charakterystyczny przy−
dźwięk, zaś przy niedostatecznej stabilizacji −
dewiacja częstotliwości odbieranego sygnału
na skutek zmian częstotliwości generatora.

Najlepsza jest antena zestrojona na dane

pasmo, choć może być wielopasmowa, np.
kilka dipoli podłączonych równolegle do ka−
bla, czy specjalne konstrukcje typu W3DZZ,
G5RV... Przy użyciu najprostszej anteny
w postaci kilkunastometrowego przewodu
zawieszonego między oknem a np. wysokim
drzewem też można uzyskać zadowalający
odbiór i to nie tylko lokalnych stacji.

Generalnie rzecz biorąc, jakość odbioru

na odbiorniku o bezpośredniej przemianie
częstotliwości będzie gorsza na wyższych
zakresach ze względu na niewystarczającą
stabilność częstotliwości generatora w.cz.

Andrzej Janeczek

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

Sierpień 2002

Rys. 3 Schemat montażowy

Rys. 4

Pasmo

C2C5

160m

1nF

3,3nF

220pF

10nF

180pF

10uH

22uH

80m

150p

680p

150p

10nF

−

150pF

8,2uH

15uH

40m

91pF

470pF

150pF

68pF

−

150pF

4,7uH

30m

91pF

470pF

100pF

15pF

−

100pF

2,2uH

20m

47pF

220pF

47pF

15pF

−

47pF

2,2uH

17m

56pF

270pF

47pF

10pF

−

22pF

1uH

2,2uH

15m

47pF

270pF

33pF

10pF

−

47pF

1uH

12m

33pF

180pF

33pF

10pF

−

33pF

1uH

10m

27pF

150pF

22pF

10pF

−

22pF

1uH

6,8pF

15pF

6,8pF

−

22pF

0,47uH

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT ja−

ko kit szkolny AVT−2646

Wykaz elementów

Rezystory:

R22,, R

R1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

//A

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R44,, R

R55,, R

R66,, R

R99,, R

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

R1111,, R

R1122,, R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R1133,, R

R1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

Ω

R2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

//B

Kondensatory:

C11,, C

C22,, C

C55,, C

C77,, C

C88,, C

C99,, C

C2266 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTaabb..

C33,, C

C44,, C

C66,, C

C1122,, C

C2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100ppFF

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33nnFF

C1144,, C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800ppFF

C1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

FF//1166V

C1177,, C

C1188,, C

C1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF

C2200,, C

C2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11

FF//1166V

C2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

FF//1166V

C2233 .. ..1100nnFF ((ddoobbrraaćć w

w zzaalleeżżnnoośśccii oodd w

wzzm

mooccnniieenniiaa U

S33))

C2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

FF//1166V

C2277 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

FF//1166V

Inne:

LL11,, LL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTaabb..

B99

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

NEE 660022 ((661122))

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M338866

S44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880066

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. B

B113399 ++ TTaabb..

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Różnego rodzaju zamki elektroniczne od za−
wsze cieszyły się dużą popularnością. Czę−
sto były opisywane na łamach elektronicz−
nej prasy. Ich wykonanie nie stwarzało
większych problemów. Problemem zawsze
okazywał się rygiel. Artykuł ten ukazuje
jedno z możliwych rozwiązań problemu
rygla.

Na łamach Elektroniki dla Wszystkich

wielokrotnie opisywane były sposoby wyko−
rzystania silników krokowych pochodzących
z uszkodzonych napędów dyskietek lub twar−
dych dysków. Jednak w uszkodzonych napę−
dach znaleźć można jeszcze co najmniej jed−
ną przydatną część. Mam tu na myśli ramię
przesuwające głowice po powierzchni ma−
gnetycznych talerzy. Zbudowane jest ono
z cewki, która porusza się w polu magnetycz−
nym wytworzonym przez otaczające ją ma−
gnesy trwałe. Podłączając napięcie do cewki,
powodujemy przemieszczenie ramienia w le−
wo lub w prawo, zależnie od tego, jak podłą−
czymy bieguny zasilania. Cewka zasilana
jest napięciem 12V.

Mimo bezpośredniego przełożenia, układ

dysponuje w miarę dużą siłą i jest w stanie
przesunąć niewielki rygiel. W modelu ramię
przesuwa stosun−
kowo małą zasu−
wę, która zamyka
drzwi do pokoju.
Nie przeprowa−
dzałem prób z
dużą

zasuwą

w drzwiach wyj−
ściowych. Jednak
siła, jaką dysponu−
je ramię, daje dużą
szansę na przesu−
wanie

większej

zasuwy, szczegól−
nie dobrze wywa−
żonej i lekko cho−
dzącej (niezacina−
jącej się).

Jak to działa?

Schemat przykładowego sterownika rygla
przedstawiony jest na rysunku 1. Tworzą go
dwa przerzutniki monostabilne i dwa przeka−
źniki będące elementami wykonawczymi.
Przerzutniki monostabilne podają napięcie na
cewkę ramienia przez około 1,5 sekundy. Jest
to czas zupełnie wystarczający do przesunię−
cia się ramienia w przeciwległe skrajne poło−
żenie. Mała oporność cewki 21

Ω

powoduje,

że prąd płynący przez nią przy 12V ma ponad
500mA. Dlatego też nie można podtrzymy−
wać cewki pod napięciem zbyt długo, ze
względu na jej silne nagrzewanie się.

Otwieranie i zamykanie zasuwy dokonu−

jemy poprzez podanie logicznej jedynki na
wejścia OPEN lub CLOSE. Wyjścia S1 i S2
podłączmy do cewki ramienia.

Montaż i uruchomienie

Ramię w modelu pochodzi z uszkodzonego
dysku WD Caviar 32100. Jego wymontowa−
nie wymagało użycia śrubokręta „gwiazdki”
(jak do telefonów komórkowych). Za to oby−
ło się bez demontażu talerzy magnetycznych
– po odkręceniu wkrętów ramię z głowicami
dało się spomiędzy nich wysunąć.

W modelu moduł ramienia przykręcony

został na wspólnym kawałku boku obudowy
z tworzywa sztucznego razem z ryglem i ukła−
dem sterującym. Z ramienia usunięte zostały
głowice, a w otwory po nich włożony odpo−
wiednio wymodelowany sztywny drut z duże−
go spinacza biurowego. Drugi koniec drutu
został włożony w otwór wywiercony w ryglu.

Dariusz Drelicharz

Rys. 1 Schemat ideowy

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2637

Wykaz elementów

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R55,,R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

D11,,D

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44000011
R

RLL11,,R

RLL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeekkaaźźnniikk 1122V

V,, nnpp.. H

D11−M

M−D

C1122V

waaggaa!! W

W sskkłłaadd kkiittuu nniiee w

wcchhooddzzii cczzęęśśćć m

meecchhaanniicczznnaa..

Rys. 2 Schemat montażowy

Najlepszym sposobem nawiązania łączno−
ści jest bezpośrednie przekazywanie głosu,
ponieważ nie ogranicza ilości informacji
możliwych do przesłania. W swoim pro−
jekcie, jako medium transmisji, wykorzy−
stałem wiązkę lasera. Umożliwia to prze−
syłanie dźwięku na duże odległości.

Nadajnik

Na rysunku 1 zamieszczony został schemat
ideowy nadajnika, a na rysunku 2 płytka
drukowana. Urządzenie oparte jest na metodzie
modulacji szerokości impulsu (podobnie jak
wzmacniacze klasy D). Ponieważ na wyjściu
modulatora pojawiają się tylko dwa stany do
transmisji − możliwe jest wykorzystanie lasera.

nadajniku wykorzystany został

podwójny wzmacniacz operacyjny TL082.
Jeden wzmacniacz pracuje jako generator
przebiegu piłokształtnego, drugi jako kompa−

rator. R4 i C1 wyznaczają częstotliwość pra−
cy generatora, która wynosi kilkadziesiąt ki−
loherców. Dioda D1 powoduje, że na C1 wy−
stępują drgania piłokształtne.

Na wejścia komparatora doprowadzone są

drgania piłokształtne i sygnał audio z mikro−
fonu (rysunek 3).

Gdy napięcie na wejściu nieodwracają−

cym przekroczy napięcia na wejściu odwra−
cającym, na wyjściu pojawia się napięcie bli−
skie napięciu zasilania.

Częstotliwość sygnału piłokształtnego jest

wielokrotnie większa od sygnału audio, dlatego
modulacja jest niesłyszalna w sygnale wyjścio−
wym. Im mniejsze napięcie na wejściu odwra−
cającym, tym większe wypełnienie impulsów
wyjściowych. Potencjometrem P1 należy usta−
wić prąd płynący przez diodę laserową na po−
ziomie, przy którym pojawia się akcja laserowa.

Do zasilania najkorzystniej zastosować

trzy baterie paluszkowe. Wtedy urządzenie
można zamknąć w niewielkiej obudowie wraz
z mikrofonem i przyciskiem uruchamiającym
nadawanie. Z obudowy należy wyprowadzić
przewody prowadzące do obudowanego lase−
ra. Mikrofon elektretowy należy umieścić na
wcisk w otworze wywierconym w obudowie.

Odbiornik

Schemat ideowy odbiornika zamieszczony zo−
stał na rysunku 4, a montażowy na rysunku 5.
Światło lasera jest odbierane przez fototran−
zystor. Zmienne przebiegi są wzmacniane
przez wzmacniacz operacyjny. W odróżnie−
niu od nadajnika zastosowany jest tutaj poje−
dynczy wzmacniacz operacyjny TL081. Słu−
chawki są zasilane bezpośrednio z wyjścia
wzmacniacza przez kondensator C5.

W obudowie należy umieścić gniazdko

słuchawkowe, a słuchawki połączyć szerego−

wo, co zmniejsza pobór prądu. Potencjome−
trem P1 należy ustawić optymalną czułość
odbiornika. Właściwe ustawienie czułości
zależy od warunków transmisji i dlatego na−
leży zastosować potencjometr obrotowy a nie
montażowy, najlepiej z wbudowanym włącz−
nikiem. Odbiornik zasilany jest z trzech bate−
rii paluszkowych, podobnie jak nadajnik. Je−
żeli planujemy łączność dwustronną, w obu−
dowie możemy umieścić nadajnik i odbior−
nik i korzystać ze wspólnego zasilania.

Jak prowadzić łączność?

Laser i fototranzystor należy stabilnie umo−
cować tak, aby wiązka lasera padała na foto−
tranzystor.

Ciąg dalszy na stronie 55.

Komplet podzespołów wraz z płytka−

mi jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako kit szkolny AVT−2636

Wykaz elementów

Nadajnik
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF
C

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

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

N44114488

**LLEED

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa llaasseerroow

waa

Miicc11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miikkrrooffoonn eelleekkttrreettoow

wyy

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

R 11kk

Ω

R11−R

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R55,,R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

Odbiornik
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//99V

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF
C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF
C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//99V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

µµ

FF//99V

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

R 110000kk

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

Sll .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ssłłuucchhaaw

wkkaa

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ffoottoottrraannzzyyssttoorr
U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008811
** Nie wchodzi w skład kitu.

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

Sierpień 2002

Rys. 3

ŁŁ

Rys. 1 Schemat ideowy nadajnika

Rys. 2 Schemat montażowy nadajnika

Ciąg dalszy ze strony 53.

Przy niewielkich odległościach przed fo−

totranzystorem należy umieścić matową

przesłonę, która rozprasza światło i ułatwia
trafienie wiązką w odbiornik. Przy więk−
szych odległościach przesłona jest zbędna,
ponieważ światło lasera jest wystarczająco

rozproszone. Łączność najlepiej przeprowa−
dzać w nocy − ze względu na brak zakłóceń
i łatwiejsze trafianie wiązką w odbiornik.
Podczas użytkowania należy pamiętać o za−
grożeniach związanych ze światłem lasera.
Wiązkę najlepiej umieścić na odpowiedniej
wysokości uniemożliwiającej przypadkowe
oświetlenie oka. Najsilniejsze zakłócenia
wywołują źródła światła zasilane z sieci.
Przeprowadzone próby w nocy przy oświe−
tleniu sztucznym i naturalnym dały zadowa−
lające efekty. Należy pamiętać o tym, że pod−
stawą dobrej komunikacji jest stabilne umo−
cowanie nadajnika i odbiornika oraz możli−
wie dokładne trafienie wiązką lasera
w odbiornik.

Andrzej Sadowski−Skwarczewski

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

Sierpień 2002

Rys. 5 Schemat montażowy odbiornika

Rys. 4 Schemat ideowy odbiornika

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Pozostawienie roweru bez opieki może mieć
przykre konsekwencje dla jego właściciela.
Po powrocie może się okazać, że ktoś sobie
„pożyczył” jego sprzęt, ale nie ma najmniej−
szego zamiaru go oddać. Aby taka sytuacja
nie dotknęła akurat nas, musimy zadbać o od−
powiednie zabezpieczenie swojego roweru
przed kradzieżą. Podstawowym i w wielu
przypadkach niezastąpionym zabezpiecze−
niem jest najzwyklejsza zapinka blokująca
koło roweru. Sam fakt zamontowania jej
w rowerze skutecznie odstrasza prostych zło−
dziejaszków. Dodatkowym zabezpieczeniem
może być opisany w tym artykule alarm,
przeznaczony właśnie do zastosowania w ro−
werach. Alarm nie posiada czujników ze−
wnętrznych i nie wymaga żadnych zewnętrz−
nych kabli.

Jak to działa?

Zasada działania urządzenia polega na wykry−
waniu ruchów roweru na boki, jakie występu−
ją np. podczas wsiadania na rower. Schemat
ideowy przedstawiony jest na rysunku 1.
Czujnikiem jest wahadło ze szczeliną, przez
którą przechodzi wiązka światła emitowana
przez diodę LED w kierunku fotorezystora
FR. Podczas ruchów wahadła na fotorezystor
padają impulsy światła. Napięcie występujące
na nim podawane jest na wejście przerzutnika
monostabilnego zbudowanego z jednej po−
łówki kostki 4538. Jest ono wyposażone
w przerzutnik Schmitta, a więc niestraszne mu
są przebiegi o łagodnych zboczach. Gdy foto−
rezystor przestaje być oświetlany, na wyjściu
NIE−Q pojawia się logiczne zero na czas wy−
znaczony przez R8 i C4, który z wartościami
takimi jak na schemacie wynosi 45s. Na wej−
ściu bramki U1D panuje wtedy stan niski,
w konsekwencji czego tranzystor T2 przewo−
dzi i włącza syrenę. Każde ponowne zasłonię−

cie i odsłonięcie światła diody LED dla foto−
rezystora FR przez wahadło powoduje
przedłużenie alarmu o ten czas. W celu zmini−
malizowania poboru prądu w stanie czuwania
dioda LED jest włączana impulsowo. Jej pra−
cą, poprzez tranzystor T1, steruje generator
zbudowany w oparciu o bramkę U1B. Wytwa−
rza on przebieg o współczynniku wypełnienia
znacznie większym od 50% i częstotliwości
ok. 3 kHz. Alarm można załączyć i wyłączyć
za pomocą kluczyka. Jak wiadomo, wszelkie
zabezpieczenia mogą pokonać osoby, dla
których były one stworzone i również w tym
przypadku nie jest ono doskonałe, lecz mało
prawdopodobne jest, że osoba chcąca ukraść
rower będzie posiadała taki kluczyk, a jaka−
kolwiek próba majstrowania przy stacyjce
może włączyć alarm. Po przekręceniu kluczy−
ka zostaje uruchomiony generator z bramką
U1B oraz wyzwolony przerzutnik U2A,
wskutek czego układ różniczkujący podaje na
wejście bramki U1D ujemny impuls. W efek−

cie tego słychać krótki sygnał dźwiękowy, co
ma na celu zasygnalizowanie gotowości alar−
mu. Przez 3s układ jest nieczuły na wszelkie
zmiany położenia wahadła, dzięki temu jest
mało prawdopodobne, że zaraz po przekręce−
niu kluczyka włączy się syrena. Układ moż−
na zasilać z baterii 9V. Rodzaj baterii jest tu
silnie uzależniony od zastosowanej syreny.
Podczas uruchamiania modelu została zasto−
sowana mała syrenka PIEZO ES−22 na na−
pięcie 12V, która podczas pracy pobierała ze
świeżej baterii 9V prąd ok. 100mA. Przy ta−
kim zasilaniu emitowała bardzo głośny sy−
gnał dźwiękowy, zupełnie wystarczający do
spłoszenia ewentualnego złodzieja. Idealnym
rozwiązaniem w tym przypadku byłby mały
akumulator żelowy 12V. Ma on jednak sporą
masę i wysoką cenę. Pobór prądu jest nastę−
pujący: stan wyłączenia − I=0mA, czuwanie −
I=3mA, alarm − I>50mA.

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Sierpień 2002

Montaż i uruchomienie

Układ montujemy na płytce drukowanej po−
kazanej na rysunku 2. Na początku musimy
wlutować zworki, następnie rezystory, kon−
densatory i na końcu półprzewodniki. Pod−
stawki pod układy scalone są raczej niewska−
zane. Urządzenie nie wymaga żadnych regu−
lacji i powinno zadziałać za pierwszym ra−
zem. Wahadło wykonujemy z kawałka nie−

przezroczystego tworzywa sztucznego lub
blaszki. Następnie montujemy je na tulejce
o średnicy wewnętrznej 3mm. Tulejkę wraz
z wahadłem osadzamy na śrubie M3, którą
następnie przykręcamy do płytki. Należy
zwrócić uwagę, aby wahadło poruszało się
swobodnie nad elementami. Wahadło można
w razie konieczności obciążyć u dołu, tak
aby swobodnie pokonywało tarcie w łoży−
sku, nawet przy minimalnym wychyleniu.

Diodę LED umieszczamy na
sztywnym wsporniku tak, aby
jej światło padało na środek fo−
torezystora. Układ najlepiej
umieścić w metalowej obudo−
wie, co znacznie zwiększy od−
porność na sabotaż.
Warunkiem działania układu
jest jego prawidłowy montaż
w rowerze – oś wahadła musi
być równoległa do ramy rowe−
ru, a prostopadła do linii pola
grawitacyjnego Ziemi.

Piotr Wójtowicz

Rys. 2 Schemat montażowy

Płytka drukowana jest dostępna w sieci

Wykaz elementów

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77kk

Ω

R22,,R

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

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6688

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,44

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200kk

Ω

FFR

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ffoottoorreezzyyssttoorr R

P113311

Kondensatory
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C33,,C

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//1166V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200µµFF//1166V

Półprzewodniki
D

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

N44114488

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..uullttrraajjaassnnaa LLEED

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44009933
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44553388

Inne
S

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeełłąącczznniikk nnaa kklluucczzyykk
ssyyrreennaa P

PIIEEZZO

O 1122V

V ((EES

S−2222))

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Na łamach Elektroniki dla Wszystkich
przedstawiane już były projekty układów
sterowania urządzeniami za pomocą portu
równoległego. Korzystanie z portu CEN−
TRONICS wiąże się jednak z pewnymi trud−
nościami. Jest on (a raczej jeszcze do nie−
dawna był) bardzo chętnie wykorzystywany
przez producentów różnego typu peryferii
komputerowych (drukarki, skanery). Obe−
cnie ustępuje on pola magistrali szeregowej
USB. W moim komputerze do portu równo−
ległego podpięty jest skaner i przez jego
przejściówkę drukarka. Przełączanie wty−
czek pomiędzy skanerem a sterownikiem nie
wchodzi w rachubę. Pozostaje jednak port
szeregowy. Zawiera on 5 wejść i 3 wyjścia.
W przedstawionym niżej układzie sterowni−
ka wykorzystane są 2 z 3 wyjść: RTS i DTR.
Rozkład wyprowadzeń portu szeregowego
przedstawia poniższa tabela. Więcej infor−
macji o porcie szeregowym znaleźć można
w EdW nr 6 i 7/97.

Niewiele wart jest sterownik bez oprogra−

mowania. Uprzedzę od razu na wstępie, że
osoby lubiące lutować wielkie płytki
z mnóstwem elementów będą zawiedzione.
Część elektroniczna jest dość skromna,
a i tak niektóre elementy (LED−y) zostały
dodane „na wyrost”. Pełnią funkcję informa−
cyjną. Cała inteligencja zawarta została
w oprogramowaniu. Pracą układu sterowni−
ka mogą sterować dwa programy. Pierwszy
z nich − Timer, jak sama nazwa wskazuje,

włącza urządzenie na określony czas, a po
jego upływie wyłącza je. Może odliczać czas
od 1 do 999 minut i sterować niezależnie
pracą dwóch urządzeń. Drugi program to

WatchDog, który pełni rolę symu−
latora obecności domowników. Mo−
że on włączać i wyłączać niezależ−
nie dwa urządzenia o wybranych
godzinach.

Programy można znaleźć na naszej

stronie internetowej w dziele FTP.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony zo−
stał na rysunku 1. Część elektro−
niczna została ograniczona do mini−

mum. Złącze S1 to gniazdo komputerowe ty−
pu DB25. Podłącza się je do złącza (wtyku)
portu szeregowego, znajdującego się z tyłu
obudowy

komputera.

końcówce

czwartego złącza wyprowadzone jest wyjście
RTS, a na końcówce 20 – wyjście DTR. Na
końcówce 7 wyprowadzona jest masa. Bez−
pośrednio z wyjść portu szeregowego można
pobrać prąd o wartości około 10mA. Rezy−
story R1−R4 ograniczają pobór prądu przez
diody LED D1−D4 oraz diody wewnątrz

struktury transoptorów do około 6mA. Może
się zdarzyć, że niektóre transoptory okażą się
mało czułe i będą miały problem ze sterowa−
niem pracą przekaźników. Zaradzić można
temu zmniejszając wartość rezystorów R3
i R4 w przedziale 1,5k

Ω

− 820

Ω

Diody LED D1−D4 pełnią funkcję infor−

macyjną. Swoim świeceniem informują
o stanach logicznych jakie panują w danej
chwili na wyjściach portu. Diody D2 i D3 in−
formują, że na wyjściach portu panuje stan
niski, a diody D1 i D4, że na wyjściach jest
stan wysoki.

Pojawienie się stanu wysokiego na jed−

nym z wyjść portu powoduje włączenie
podłączonego do niego transoptora i zadzia−
łanie odpowiedniego przekaźnika.

Układ przekaźników jest w pełni oddzie−

lony galwanicznie od portu w komputerze.
Zapewniają to transoptory. Przekaźniki mu−
szą być zasilane z zewnętrznego zasilacza,
dostarczającego takiego napięcia, jakiego
wymagają cewki przekaźników. Do wyjść
U1 i U2 podłączamy urządzenia, których pra−
cą chcemy sterować.

WTYK DB25

WTYK DB9

WYPROWADZENIE

FUNKCJA

TXD

wyjście

RXD

wejście

RTS

wyjście

8CTS

wejście

DSR

wejście

GND

masa

DCD

wejście

DTR

wyjście

wejście

Rys. 1 Schemat ideowy

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy przedstawiony został na
rysunkach 2 i 3. Część elektroniczną montuje−
my według ogólnie znanych zasad. Pod trans−
optory warto zastosować podstawki. W ukła−
dzie modelowym płytka została wsunięta po−
między wyprowadzenia gniazda i przylutowa−
na do nich. Część układu z przekaźnikami
zmontowana została na osobnej płytce.

Ponieważ korzystamy tylko z wyjść portu

szeregowego, układ ten można podłączać
i odłączać od portu przy włączonym kompu−
terze. Robiłem tak wielokrotnie. O uszkodze−
niu portu lub zawieszeniu komputera nie mo−
że być raczej mowy. Lepiej jednak nie robić
tego w czasie włączonego programu Timer
lub WatchDog.

Aby układ pracował poprawnie, MUSI ko−

rzystać z portu COM 2! Wybranie właśnie te−
go portu podyktowane było praktycznością.
Na obudowie każdego komputera wyprowa−
dzone są dwa porty: COM 1 i COM 2. Port
COM 1 wykorzystywany jest zazwyczaj przez
mysz. Pozostaje zatem port COM 2. Proble−
mem może okazać się, gdy u kogoś na porcie
COM 2 pracuje jakieś urządzenie, np. modem.
Nie wiem, jak będą ze sobą współpracować
dwa urządzenia na jednym porcie. Na pewno
nie będą mogły pracować równocześnie. Naj−
lepszym wyjściem z takiej sytuacji jest zainsta−
lowanie modemu na innym porcie. U mnie wy−
gląda to tak: COM 1 – mysz, COM 2 – wolny
(Timer, WatchDog), COM 3 – modem.

Teraz przyszedł czas na wypróbowanie

działania układu. Podłączamy gniazdo złącza
układu do portu komputera. Jeśli komputer

jest włączony, to powinny zaświecić się zielo−
ne diody D2 i D3. Włączamy program Timer
lub WatchDog. Oba programy w czasie uru−
chamiania przeprowadzają test części elektro−
nicznej. Polega to na podaniu na około 1 se−
kundę stanów wysokich na wyjścia portu.
Owocuje to włączeniem żółtych diod D1
i D4 oraz zadziałaniem przekaźników RL1
i RL2. Jeżeli test ten przebiegł poprawnie,
możemy zacząć korzystać z układu.

Jeżeli uruchomienie programu nie spowodo−

wało wyżej opisanej reakcji, trzeba jeszcze raz
dokładnie sprawdzić: poprawność montażu czę−
ści elektronicznej i port COM 2 w komputerze.
Może się zdarzyć, że port ten nie jest zainstalo−
wany. Można to sprawdzić w Menedżerze Urzą−
dzeń (Panel Sterowania _ System _ Menedżer
urządzeń _ Porty (COM & LPT)). Czasem zda−
rza się, że port ten wyłączony jest w BIOS−ie.

W czasie normalnej eksploatacji przepro−

wadzanie testu przy każdym włączeniu pro−
gramu może okazać się kłopotliwe. Aby wy−
łączyć funkcję testu, należy umieścić w tym
samym folderze co program pusty plik te−
kstowy txt o nazwie nie (nie.txt).

Obsługa programów

Programy Timer i WatchDog nie są skompli−
kowane, a ich ob−
sługa jest intuicyj−
na. Poniżej przed−
stawiam skrócony
opis ich działania.
Pozwoli to na ob−
sługę programów
„z marszu”. Szcze−
gółowy opis zna−
leźć można w po−
mocy dołączonej do
programów.

W programie Ti−

mer w oknie pro−
gramu należy wy−
brać z klawiatury
czas do odmierze−
nia i nacisnąć przy−
cisk ON. W dowol−
nej chwili można
zatrzymać odlicza−
nie zadanego czasu
poprzez naciśnięcie
przycisku OFF.

programie

WatchDog należy
wpisać w polu edy−
cyjnym pod napi−
sem Włącz godzinę,
o której urządzenie
ma zostać włączone.
W polu edycyjnym
pod napisem Wyłącz
wpisujemy godzinę,
o której urządzenie
ma zostać wyłączo−
ne. Po wpisaniu wy−

branych czasów włączenia/wyłączenia urzą−
dzenia wcisnąć należy przycisk ON. Aby wy−
łączyć sterowanie urządzeniem lub zmienić
czasy, należy wcisnąć przycisk OFF. UWA−
GA! Godzinę należy wpisywać w formacie:
gg:mm:ss, np. 9:23:45, 16:30:11, itd.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

R E K L A M A

· R E K L A M A

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

Sierpień 2002

Komplet podzespołów z płytkami

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2639

Rys. 2 i 3 Schematy montażowe

Wykaz elementów

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,88kk

Ω

R33,,R

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

Ω

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

D11,,D

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D żżóółłttaa

D22,,D

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

D zziieelloonnaa

D55,,D

D66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

U11,,U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

Y1177

RLL11,,R

RLL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..R

M8811 1122V

Gnniiaazzddoo kkoom

mppuutteerroow

wee D

B2255

K22 − 33 sszztt..

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

Sierpień 2002

Postanowiłem zbudować świetlówkę

zasilaną z niskiego napięcia (akumula−

tor, baterie). Wiedziałem, że świetlów−

ki takie w konfrontacji wypadają le−

piej niż „zwykłe” światło, są bardziej

żywotne, a pod względem cenowym

można je porównać ze zwykłą żarów−

ką halogenową, dającą podobną ilość

światła. Jednak ich minusem jest ko−

nieczność pracy z odpowiednią prze−

twornicą, która musi być sprawna

(oszczędność energii), tania, musi nie−

zawodnie zaświecić lampę i jednocze−

śnie nie być katem dla świetlówki.

Ważną sprawą jest także wpływ wa−

runków atmosferycznych na prze−

twornicę. Odpowiednia obudowa to

nie wszystko! Należy zadbać o zabez−

pieczenie płytki, zwłaszcza transfor−

matora, który „lubuje się” w przebi−

ciach nawet w

warunkach pokojo−

wych, a cóż dopiero przy wilgotnym

powietrzu.

Zaletą świetlówek jest także to, iż

dają one światło rozproszone, co

w niektórych przypadkach jest poważ−

ną zaletą w stosunku do zwykłej latar−

ki. Lampa ta umożliwiłaby np. spokoj−

ne rozbicie namiotu o północy w sa−

mym środku lasu, wystarczy zawiesić

ją gdzieś na drzewie. Zapewniam, iż

moc światła jest wystarczająca (dwie

takie świetlówki, w sumie 16W, z po−

wodzeniem pracują w pokoju mojego

brata), wszak pole namiotowe to nie

boisko do piłki nożnej.

Moje boje z przetwornicą

Zbudowałem 3 rodzaje przetwornic, jedna na
NE555, druga na CD4093, trzecia na... jed−
nym tranzystorze. Dwie pierwsze to podsta−
wowe generatory o regulowanej częstotliwo−

ści wypełnienia, jako klucz pracował tam
MOSFET IRF 840. Transformatory liczyłem
ze wzorów. Nie mogło dobrze działać bo do
przetwornic byłem jeszcze za „tępy” − pobór
prądu (1−3A) i stabilność pracy zostawiały
wiele do życzenia. Ciekawostka: w szeregu
z transformatorem (po stronie pierwotnej)
włączona była żaróweczka 12V/21W i w mo−
mencie gdy świetlówka świeciła mocniej − ża−
róweczka świeciła coraz słabiej. Myślałem
o zastosowaniu jakiegoś specjalizowanego
układu, przejrzałem katalog Elfy, następnie po
szczegóły wskoczyłem na Internetu... owszem
znalazłem, jednak cena takiego urządzenia
wzrosłaby do kilkudziesięciu złotych!. Posta−
nowiłem zapytać P. Zbigniewa Orłowskiego
czy może mi coś polecić. Szybka i zwięzła od−
powiedź:

W EdW 4/02 ukaże się projekt przetworni−

cy do świetlówki z 12V.

Pozdrawiam
Zbyszek Orłowski
Pomyślałem: @#$#

fajnie − ktoś mnie uprze−
dził, ale moja przetworni−
ca będzie lepsza! Wie−
działem, że mam gdzieś
w domu schematy „baje−
rów” do świetlówki. Je−
den z układów wykona−
łem, gdy chodziłem do 8
klasy podstawówki na za−
jęcia prac technicznych
(prosty mostek Graeatz’a
i 2 kondensatory). Urzą−
dzenie zaświecało świe−
tlówkę (220V) bez pomo−
cy startera i podgrzewania
elektrod w świetlówce.

Drugi schemat − to

było to, czego potrzebo−
wałem: turystyczna prze−

twornica do świetlówki. Jej schemat pokaza−
ny jest na rysunku 1. Układ działa w nastę−
pujący sposób: uzwojenie 1 wprowadza silne
dodatnie sprzężenie zwrotne i w momencie
gdy włączymy zasilanie, poprzez elementy
P i R popłynie prąd, który wysteruje tranzy−
stor (ważnym parametrem jest tutaj także
wzmocnienie tranzystora). Załączony tranzy−
stor będzie stopniowo „pompował” rdzeń.
Na uzwojeniu 1 i 3 pojawi się napięcie.
Uzwojenie 1 jest przesunięte w fazie
o 180

w stosunku do uzwojenia 2 i występu−

jące na nim napięcie szybko wyłączy tranzy−
stor, w tej chwili zacznie pracę obwód LC
(C1 i uzwojenie 2), a ich amplituda musi być
na tyle wysoka, aby na uzwojeniu wtórnym
pojawiło się napięcie zdolne zapalić świe−
tlówkę. Ponownie zacznie przewodzić

śś

czyli
moje boje z układem zapłonowym

Rys. 1 Schemat ideowy turystycznej

przetwornicy do świetlówki

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

Sierpień 2002

tranzystor, rdzeń zostanie na nowo namagne−
sowany...

Gdy uda się zapłon świetlówki, będzie

ona zasilana głównie poprzez prąd płynący
w uzwojeniu 2. Drgania obwodu LC już nie
będą tak wysokie (o ile się w ogóle pojawią),
ponieważ napięcie na świecącej już świe−
tlówce spadnie – transformator zostanie ob−
ciążony. Kondensator C2 niejako stabilizuje
pracę przetwornicy (wyznacza jej częstotli−
wość pracy podczas zapłonu).

Postanowiłem zbudować ten układ. Co

ciekawe, zaświecił on lampę, mimo iż nie
wiedziałem do końca, o jakich parametrach
ma być rdzeń i potencjometr! Zabrałem się
do badania układu, pobór prądu rzędu
750mA przy tak silnie świecącej świetlówce
wywołał u mnie zadowolenie, skręciłem po−
tencjometr w drugą stronę i 0,2A przy mini−
malnie świecącej lampie powaliło mnie na
kolana. Dalsze badania przyniosły tylko stu−
kanie końcami pazurków w stół i myślenie,
skąd tu wziąć nowy tranzystor i transforma−
torek, który najpierw uległ przebiciu,
a później się spalił, bo przesterowałem bazę
tranzystora.

Zbudowałem drugi układ w „wersji PNP”

– bo takie środki były dostępne, transforma−
tor mi troszkę gorzej wyszedł (inne średnice

przewodów). Układ miał jedną poważną wa−
dę, która ograniczała jego walory − za każ−
dym razem, gdy świetlówka miała być włą−
czona, należało ręcznie wywołać zapłon np.
poprzez skręcenie potencjometru na „mini−
mum”, czyli największą jasność lampy.
Żaden problem, gdy korzystamy z najwięk−
szej jasności, lecz jeśli chcemy zaoszczędzić
na poborze prądu, będziemy musieli korzy−
stać z tego potencjometru i ręcznie wywoły−
wać zapłon lampy − jeśli zgaśnie przy mini−
malnej jasności (a znając życie, stanie się to
w najmniej spodziewanym momencie).
Wróćmy do przykładu rozbijania namiotu
w lesie o północy: lampa gaśnie, wspinamy

się na drzewo, aby lampę „wystartować”,
lampa spada na ziemię – ulega uszkodzeniu.
W efekcie kładziemy się na nierozbitym na−
miocie i budzimy się rano z powbijanymi
igłami z drzew.

Oczywiście jest to skrajny, jaskrawy i żar−

tobliwy przypadek, jednak widać tutaj ko−
nieczność budowy bardziej bezobsługowego
urządzenia. I takie urządzenie udało mi się
zbudować.

Opis układu modelowego

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 2, a płytka drukowana na rysunku 3.
Poniżej opisuję tylko działanie układu zapło−
nowego.

Po zasileniu urządzenia, świetlówka nie

świeci (brak odpowiedniego zapłonu) i poja−
wia się na niej napięcie rzędu 300V. Na
uzwojeniu 4 także pojawia się napięcie, które
powoduje zaświecenie diod D2 i D3. Spo−
woduje to spadek rezystancji fotodiody D4
i ściągnięcie wejścia bramki U1A do masy,
na jej wyjściu pojawi się stan wysoki. W tym
momencie kondensator C5 zaczyna być ła−
dowany poprzez oporność rezystora R7
i bramki U1A. Kondensator ten naładuje się
do wartości, w której bramka U1C zmieni
swój stan z wysokiego na niski, stan ten zo−
stanie zanegowany poprzez bramkę U1D –
ta z kolei załączy tranzystor.

Ciąg dalszy na stronie 61.

Forum Czytelników

Wykaz elementów

Wykaz elementów (układu z rysunku 2)

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..220000

Ω

R22,,R

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..**

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1155kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..112200

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5500kk

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2200kk

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kk P

P22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..66,,88kk

Ω

ppootteennccjjoom

meettrr

P33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF
C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44770000µµFF//1166V

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//1166V

Półprzewodniki

D22,,D

D33,,D

D66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ffoottooddiiooddaa
D

D55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

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

D228866

TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

D44009933

Inne

Beezzppiieecczznniikk 22A

TTrraannssffoorrm

maattoorr ((ppaattrrzz tteekksstt))

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 2 Schemat ideowy

Ciąg dalszy ze strony 59.

Tranzystor zewrze do masy końcówkę po−
tencjometru P1, spowoduje to przepływ więk−
szego prądu bazy tranzystora T1, a w konse−
kwencji zapłon świetlówki. Jeśli zapłon się po−
wiedzie, napięcie na świetlówce spadnie, zga−
sną diody D2 i D3. Rezystancja fotodiody
wzrośnie. Bramka U1A zmieni swój stan na
przeciwny, rozpocznie się rozładowywanie
kondensatora i po około 1 sekundzie zostanie
wyłączony tranzystor (taka 1−sekundowa
zwłoka jest konieczna, przy mniejszym
opóźnieniu urządzenie lubiło zamieniać się
w stroboskop). Prąd bazy zmaleje (pamiętaj−
my, że świetlówka już świeci). Pobór prądu,
jak i moc świecenia regulujemy potencjome−
trem P2 i rezystorami R3,R4. Należy je tak
dobrać, aby maksymalny pobór prądu wy−
niósł ok. 0,6A, a minimalny ok. 0,1A (lub je−
szcze mniej, byleby tylko świetlówka praco−
wała stabilnie). Prąd zapłonu ustawiamy po−
tencjometrem P1, tak aby świetlówka miała
pewny zapłon – przy możliwie jak najmniej−
szym prądzie. Czułość „fotodiody” ustawia−
my potencjometrem P3 i należy go tak usta−
wić, aby dioda D6 zaświecała się mniej wię−

cej równo z diodą D2 (w momencie, gdy
świetlówka przestanie „normalnie” praco−
wać, konieczny będzie jej zapłon).

Układ zapłonowy przeszedł kilka „trans−

formacji”. Początkowo robiłem próby
z optotranzystorami, tranzystorami z histere−
zą, w końcu zdecydowałem się na CD4093.
Kondensator C3 ma za zadanie zgromadze−
nie większej ilości energii (dla ułatwienia
zapłonu, podczas którego pobór prądu wzra−
sta prawie 2−krotnie w stosunku do świecą−
cej się już lampy) i właśnie z powodu tego
kondensatora zmieniłem troszkę układ za−
płonowy. Teraz tranzystor nie załącza się od
razu, tylko po chwili od włączenia zasilania
– umożliwia to naładowanie się kondensato−
ra. Ma to znaczenie przy współpracy ze
źródłami energii o niższej wydajności prądo−
wej – przekonałem się o tym na własnej
skórze.

Jeszcze raz zwracam uwagę na sposób

wykonania transformatora: nic tylko dokład−
ność i cierpliwość! Każdy zwój malowałem
bezbarwnym lakierem do paznokci i owija−
łem 2 zwojami dielektryka wydobytego ze
„zwijanego” kondensatora na wysokie napię−
cie. Warto także zrobić transformatorowi ką−

piel w lakierze nitro. Otwartą sprawą pozo−
staje kwestia obudowy – powinna to być
obudowa hermetyczna.

Układ testowałem ze „zwykłymi rurami”

13 i 20 watów, jednak nie mogłem wymusić
na nich zapłonu, świetlówki 8− watowej nie
zdążyłem podłączyć, ponieważ została stłu−
czona przez kota. Natomiast przetwornica
pomyślnie przeszła próby z 8− i 9− watowymi
energooszczędnymi świetlówkami − 13− wa−
towa lampa miała kłopoty z zapłonem. Świe−
tlówki używane przynajmniej 5 lat świeciły
całkiem dobrze, przy czym minimalny prąd
pracy wahał się w granicach 200mA. Lepiej
wypadł „nowszy” Philips. Z tą świetlówką
udało mi się uzyskać minimalny prąd pracy
rzędu... 50mA! Nieobciążona przetwornica
też będzie pracować i jedyne co jej może gro−
zić, to przebicie niezbyt dokładnie wykona−
nego transformatora lub rozładowanie baterii
zasilającej.

Wykonana świetlówka oświeciła mnie,

dosłownie i w przenośni.

Bartłomiej Stróżyński

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

Sierpień 2002

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

Sierpień 2002

Zadaniem masażysty jest przeprowadzenie
szybkiej stymulacji mięśni bądź punktów
energetycznych ciała. Zalecana jest przy tym
stosunkowo duża częstotliwość, dochodząca
nawet do 10 impulsów na sekundę. Nie chodzi
jednak o impulsy elektryczne, tylko o ruchy
ręki. Częstotliwość drgań ręki ma więc sięgać
10Hz. Zazwyczaj problemem masażysty jest
to, jak wyćwiczyć sobie tak szybkie ruchy.
Proponowany przyrząd pomoże masażyście
w treningu, a także będzie pomocny do spraw−
dzenia jego możliwości. Dzięki nieskompliko−
wanej budowie jest łatwy w użytkowaniu. Za−
kres mierzonych częstotliwości Testera zawie−
ra się w przedziale od 3Hz do 12Hz.

Opis układu

Schemat ideowy znajduje się na rysunku 1.
Działanie układu jest bardzo proste, gdyż po−
lega na zamianie częstotliwości sygnału wej−
ściowego na proporcjonalne napięcie, które
w dalszej kolejności jest prezentowane na
prostym 10 diodowym wyświetlaczu. Impul−
sy wyjściowe z czujnika (o czujnikach będzie
mowa w dalszej części artykułu) mogą być
podawane na wejście A lub B, przy czym

wejście B poprzedzone jest prostym wzmac−
niaczem zbudowanym na tranzystorze T1
i rezystorach R5−R7. Sygnał z C5 podawany
jest na wejście przetwornika f/U LM2917N.
Kondensator C6 filtruje sygnał wejściowy od
wszelkiego rodzaju zakłóceń powstałych np.
przy zastosowaniu czujnika w postaci przyci−
sku. Sygnał wyjściowy z tachometru poda−
wany jest na wejście (nóżka 5) sterownika
wyświetlacza LM3914. Wartość napięcia
wyjściowego z przetwornika zależy od war−
tości elementów C4, P1, natomiast kondensa−
tor C3 odpowiedzialny jest za wartość tętnień
sygnału wyjściowego oraz szybkości jego
zmian. Czym większa wartość tego konden−
satora tym tętnienia w sygnale wyjściowym
są mniejsze, ale odpowiedź szybkości zmian
wartości napięcia wyjściowego do zmian
mierzonej częstotliwości jest niewielka. Po−
tencjometrem P1 można dokonać regulacji
wartości napięcia wyjściowego, odpowiada−
jącej danej częstotliwości podawanej na wej−
ście przetwornik F/U. Rezystor R1 wraz
z diodą Zenera w układzie U1 tworzy prosty
stabilizator, który uniezależnia parametry
przetwornika od napięcia zasilającego układ.
Wewnętrzną drabinkę rezystorową (nóżki
4,6) sterownika U2 dołączono do napięcia

1,28V występującego zawsze między nóżka−
mi 7 i 8. Rezystor R2 decyduje o prądzie diod
świecących, który dla wartości 2k

Ω

wynosi

około 7mA. Potencjometrem P2 można do−
brać dolne napięcie drabinki rezystorowej za−
wartej w U2. Jumperkiem JP1 można wybrać
jeden z dwóch trybów pracy wyświetlacza:
tryb linijkowy lub punktowy. Kondensatory
C1, C2 filtrują napięcie zasilające tester.

Montaż i uruchomienie

Układ testera należy zmontować na płytce
drukowanej przedstawionej na rysunku 2.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania
zworki, następnie elementów najmniejszych,
kończąc na włożeniu układów scalonych do
podstawek. Do zasilenia testera można użyć
baterii 9V lub atestowanego stabilizowanego
zasilacza o napięciu wyjściowym równym
także 9V. W przypadku bateryjnego źródła
zasilania należy nie zapomnieć wyposażyć
tester w odpowiednik wyłącznik zasilania.

Tester po poprawnym zmontowaniu po−

trzebuje prostej kalibracji. Na wejście A lub
B należy podać sygnał z generatora o często−
tliwości z zakresu 3Hz−10Hz. Jeśli ktoś nie
posiada generatora funkcyjnego można zbu−
dować prosty generator choćby na kostce

śś

żż

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Sierpień 2002

NE555. Po podaniu sygnału na wejście A lub
B, potencjometrem P1 należy ustawić takie
napięcie na końcówce 5 układu U2, by speł−
niało ono warunek
Uwy (n. 5) = Fwe x 128mV

Tak więc przy częstotliwości 5Hz na wej−

ściu, potencjometrem P1 należy ustawić na−
pięcie wyjściowe na 640mV. Po ustawieniu
odpowiedniego napięcia wyjściowego kręcąc
potencjometrem P2 należy doprowadzić do
zaświecenia się diody odpowiadającej poda−
nej częstotliwości wejściowej. Dla powyż−
szego przykładu będzie to dioda D3. Układ
po poprawnym skalibrowaniu można umie−
ścić w obudowie naklejając na niej skalę
o zakresie 3Hz−12Hz. Nie należy zapomnieć
o wybraniu trybu wyświetlania i wyposaże−
niu testera w wyłącznik zasilania.

Jako czujniki mogą być użyte różnego

rodzaju mikrostyki, które powinny być jak
najbardziej czułe na nacisk. Czujnikiem
może być odpowiednio wyprofilowana
płytka z umieszczonymi blisko siebie dwo−
ma ścieżkami. Może ona zastępować czuj−
nik dotykowy, który powinien być dołączo−
ny pomiędzy punkty B, C testera. Rezysto−
rami R6, R7 można będzie wtedy dobrać
czułość czujnika dotykowego. Jako czujnik
może być także zastosowana membrana
piezo, choć jest to rozwiązanie niezbyt do−
bre, ponieważ każde pobudzenie takiego
czujnika emituje duże zakłócenia. Przy za−
stosowaniu takiego czujnika, tester należy
wyposażyć dodatkowo w przerzutnik mo−
nostabilny o takim czasie podtrzymania im−
pulsu by sygnał wyjściowy pozbawiony był
zakłóceń. Dobrym czujnikiem może być
kontraktron lub czujnik Halla. W takiej sy−
tuacji masażysta musi mieć przyczepiony
do ręki kawałek magnesu. Innym rodzajem
czujnika może być prosta bariera optyczna
czy lepiej transoptor odbiciowy lub szczeli−
nowy. Jak widać można zastosować różne−
go typu czujniki.

Kondensatorem C3 można dobrać czas re−

akcji testera na sygnał wejściowy, przy czym
jego wartość nie może być zbyt mała gdyż
zwiększa to tętnienia w sygnale wyjściowym
przetwornika f/U, przez co pokazywany wy−
nik będzie błędny. Należy pamiętać, że po
każdej zmianie wartości kondensatora C3 te−
ster trzeba ponownie skalibrować. Po umie−
szczeniu testera w obudowie zastosowany
czujnik można umieścić (przymocować) na

przedniej ściance obudowy.

Myślę, że proponowany tester poprawi

sprawność rąk wielu masażystów.

Marcin Wiązania

Forum Czytelników

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R44,,R

R55,,R

R66,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2200kk

Ω

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

hheelliittrriim

P22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

hheelliittrriim

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477

µµ

FF//1166V

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77

µµ

FF//1166V

C44,,C

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF

Półprzewodniki

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

M22991177N

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991144

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

C554488

D11 − D

D1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 33m

Inne

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

meem

mbbrraannaa ppiieezzoo

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzyycciisskk ttyyppuu rreesseett lluubb m

miikkrroossttyykk

B11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..zzłłąącczzkkaa nnaa bbaatteerriięę 99V

Rys. 2 Schemat montażowy

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

Sierpień 2002

Gotowy, zmontowany i uruchomiony przy−
rząd HPS5 jest oscyloskopem osobistym,
a jednocześnie może mierzyć napięcie, po−
ziom napięcia w decybelach, czas i częstotli−
wość. Zakres zastosowań tego pożytecznego
przyrządu to przede wszystkim hobby, ser−
wis, motoryzacja, ale z powodzeniem znaj−
dzie też zastosowania laboratoryjne. Przy−
rząd doskonale nadaje się do celów eduka−
cyjnych − może być używany w szkołach i na
uczelniach przy pomiarach układów audio,
najróżniejszych układów analogowych i cy−
frowych, automatyki przemysłowej, itd.

Zasilanie zapewnia pięć baterii R6 (aku−

mulatorków). Pobór prądu wynosi około
100mA, więc przy zasilaniu z kompletu ba−
terii alkalicznych czas nieprzerwanej pracy
wyniesie około 20 godzin. Do przyrządu
można dokupić zasilacz zewnętrzny (stabi−
lizowany) 9V 300mA. Uwaga! Przy korzy−
staniu z zasilacza koniecznie trzeba wyjąć
baterie jednorazowe (akumulatory nieko−
niecznie).

Masa oscyloskopu wynosi niecałe

400g (bez baterii). Oprócz badanego przebie−
gu, z prawej strony wyświetlacza wyświetla−
ne są nastawy podstawy czasu, czułości, try−
bu pracy a także odczyty napięcia, czasu,
częstotliwości (można uwzględnić obecność
sondy pomiarowej 1:10). Zastosowany wy−
świetlacz graficzny 64x128 pikseli zapewnia
6−bitową rozdzielczość ekranu w pionie, przy
czym wewnętrzny przetwornik A/C ma roz−
dzielczość 8−bitową. Pasmo przenoszenia to
1MHz (−3dB). Maksymalna częstotliwość
próbkowania to 5MHz pozwala mierzyć
przebiegi jednorazowe o częstotliwościach
do 500kHz. Standardowe wejście sygnału

(1M

Ω

//20pF) wytrzy−

ma napięcie szczytowe
100V (AC+DC) i po−
zwala na współpracę
z typowymi sondami
oscyloskopowymi 1:10.
Czułość można regulo−
wać w zakresie 5mV
…20V/działkę. Zakre−
sy podstawy czasu
obejmują 2

s/działkę

... 20s/działkę.

Można wykorzystać

funkcję auto setup.
Najczęściej oscyloskop
będzie pracował w try−
bie samobieżnym (Run).
Można też wykorzy−
stać tryb wyzwalany
(Normal).

Przebiegi

jednorazowe mierzy
się w trybie pojedyn−
czego

wyzwalania

(Once), przy czym

Najciekawsze kity

Belgijska firma Velleman jest światowym liderem w produkcji kitów elektronicznych

Kity Vellemana

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

Sierpień 2002

można wybrać wyzwalanie zboczem rosną−
cym albo opadającym.

Markery pozwalają mierzyć czas, często−

tliwość oraz napięcie (V

, Vpp, Vrms),

a także jego poziom w odniesieniu do
775mV (dBm) w zakresie −73dB...+40dB. Co
ważne można mierzyć prawdziwą wartość
skuteczną (True RMS) składowej zmiennej
przebiegu w zakresie 0,1mV...80V z 2,5−pro−
centową dokładnością.

Wygodę obsługi zwiększa możliwość za−

pamiętania zawartości ekranu (Hold), funk−
cja automatycznego ustawiania optymal−
nych nastaw, automatyczne wyłączanie (au−
to power off) czy wskaźnik zużycia baterii
(LoBat).

Przyrząd nie wymaga uruchamiania czy

kalibracji. Po włożeniu baterii oscyloskop
jest gotowy do pracy. Obsługa jest prosta i in−
tuicyjna.

skład zestawu

oprócz przyrządu wcho−
dzi miękki pokrowiec,
przewód

pomiarowy

z krokodylkami i in−
strukcja obsługi.

Aby w pełni wyko−

rzystać możliwości przy−
rządu przy większych
częstotliwościach, nale−
ży we własnym zakresie
dokupić klasyczną son−
dę

oscyloskopową

z dzielnikiem 1:10. Do
jej kalibracji przewi−
dziano wyjście kalibra−
cyjne 1kHz 5V (z tyłu
pod pokrywą baterii). Można też dokupić
zasilacz stabilizowany (9V/0,3A) lub nie−
stabilizowany (12V/0,3A).

Przyrząd HPS5 w postaci kompletnie

zmontowanego urządzenia dostępny jest
w AVT w cenie 750 zł brutto.

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

Sierpień 2002

Do Redakcji, a w szczególności do Skrzynki
porad, napływają pytania w sprawie akumu−
latorów. Oto kilka przykładów:

Kupiłem ostatnio kilka akumulatorków

znanej firmy, jednak bez jakichkolwiek ozna−
czeń dot. ładowania. (...) na dwóch akumula−
torkach (innych znanych firm) spotkałem ta−
kie czasy ładownia w trybie szybkim:

− na baterii 1600mAh: 5 godz. prądem

350mA (czyli władowano 1800mAh prądu)

− na baterii 800mAh: 5 godz. prądem

150mA (czyli władowano ledwie 750mAh
prądu). I tu moje pytanie: jaki procent po−
jemności i jakim prądem należy władować
w akumulatorek w trybie szybkiego ładowa−
nia? (...) Czy takie szybsze ładowanie ma
duży wpływ na żywotność akumulatorków
NiCd i czy jest dla nich bezpieczne (nie pla−
nuję ich przeładować − mam odpowiednie
timery w ładowarce)?

Jakie napięcie musi mieć transformator,

aby go zastosować jako prostownik do łado−
wania? Jakie diody użyć (prąd znamionowy)?
PS. Serdecznie pozdrawiam elektroników.

(...) Bardzo prosiłbym o podanie wartości

rezystora R17 dla akumulatora ołowiowego
o pojemności 34A.

Mam problem dotyczący akumulatorów

ołowiowych. A mianowicie mam takie aku−
mulatorki Pb 6V/1,2Ah, ale nie wiem, jak je
ładować. Nie jestem pewien, czy dobrze to
robiłem do tej pory, mianowicie podłączałem
akumulator do zasilacza na kilkanaście go−
dzin. Po tym czasie akumulator był już nała−
dowany. Jeżeli są jakieś parametry dotyczące
ładowania, to proszę o pomoc. Karol

Wydawałoby się, że elementy tak proste

i wykorzystywane od lat nie powinny mieć
przed użytkownikami tajemnic. Tymczasem
te jakże popularne i niby dobrze znane źródła
energii nieustannie przysparzają użytkowni−
kom wątpliwości i kłopotów. Zalecenia fir−
mowe dotyczące eksploatacji są proste i do−
tyczą sprawnych akumulatorów. Warto mieć

na uwadze, że hobbyści często mają do czy−
nienia z akumulatorami niepełnowartościo−
wymi, pochodzącymi z odzysku. Często szu−
kają oni cudownych sposobów na reanimo−
wanie uszkodzonych egzemplarzy i przy−
wrócenie im pierwotnej pojemności. Zazwy−
czaj jest to niemożliwe. Nie można także
usunąć skutków utraty pojemności nie−
których ogniw zestawu. Łańcuch jest tak sil−
ny, jak jego najsłabsze ogniwo. Dokładnie
tak samo jest z akumulatorami zawierający−
mi kilka ogniw. A ogniwa starzeją się i pod−
legają uszkodzeniom w sposób przypadko−
wy. Nie sposób zapobiec wszystkim uszko−
dzeniom, z których większość nie zależy od
sposobu ładowania, tylko wynika z innych
czynników, niezależnych od warunków eks−
ploatacji.

Aby prawidłowo wykorzystywać akumu−

latory i uzyskać maksymalną żywotność,
trzeba znać ich podstawowe właściwości
i przestrzegać kilku prostych reguł, by nie
popełnić grubych błędów. Najbardziej trzeba
unikać zarówno przeładowania, jak i zbyt
głębokiego rozładowania. Nie jest natomiast
potrzebna obszerna wiedza akademicka
o wszystkich szczegółach.

C – pojemność czy prąd?

Głównymi parametrami akumulatora są na−
pięcie nominalne oraz pojemność znamiono−
wa. Pojemność akumulatora oznacza się du−
żą literą C i wyraża w amperogodzinach
(Ah) lub miliamperogodzinach (mAh). Tak−
że przy opisie prądów ładowania i rozłado−
wania, zamiast podawać je w wartościach
bezwzględnych, czyli w amperach i miliam−
perach, wyraża się je jako ułamek... pojem−

ności nominalnej C. Okazuje się to wyjątko−
wo wygodne i praktyczne. Prąd C (1C) to tak
zwany prąd jednogodzinny – akumulator
rozładowywany takim prądem powinien pra−
cować jedną godzinę (w praktyce bywa nie−
co inaczej, ale to nieistotny szczegół). Przy−
kładowo dla akumulatora o pojemności
C=16Ah prąd 0,1C (czyli C/10) to prąd
1,6A, prąd C/4 to 4A, a C/3 to 5,33A. Dla
akumulatora o pojemności 700mAh prąd
0,1C to 70mA, C/4 to 175mA, C/3 to
233mA.

Rodzaje

Obecnie trzeba rozróżniać trzy podstawowe
grupy akumulatorów:
− kwasowo−ołowiowe (samochodowe i żelowe)
− zasadowe (NiCd i NiMH)
− litowo−jonowe (LiJon i Li−Metal).

Dawniej wykorzystywano w niektórych

zastosowaniach akumulatory żelazowo−cyn−
kowe lub srebrowo−cynkowe. Nie są one
stosowane przez hobbystów. Tabela 1 po−
zwala porównać najważniejsze właściwości
różnych typów akumulatorów.

Tabela 1

Akumulatory litowe

Najnowocześniejsze akumulatory litowo−
metalowe dopiero zdobywają popularność
i hobbysta raczej ich nie spotka. Nowoczesne
akumulatory litowo−jonowe, znane od kil−
kunastu lat, współpracują z nowoczesnymi
telefonami komórkowymi, kamerami, itp.
Akumulatory te są, na razie, dość drogie. Ma−
ją wyjątkowo korzystne właściwości. Ich na−
pięcie jest proporcjonalne do zgromadzonego

NiCd, NiMH, Li−Jon

Obrazek tytułowy mógłby być z D. Handlowego – akumulatory z jakiejś reklamy.

PB żelowe

Ni−Cd

NiMH

Li−Jon

Li−Metal

Napięcie nominalne

Unom [V]

1,2

1,25

3,6

3,0

Gęstość energii

Wh/kg

100

140

Względny koszt

1...2

3...6

6...12

10...14

6...12

Samorozładowanie

%/miesiąc

5...15

25...50

8...10

1...2

Prąd maksymalny

<5C

>10C

>5C

<2C

Trwałość

liczba cykli

500

1000

800

1000

ęę

śś

ćć

ładunku, co pozwala łatwo i precyzyjnie
określić aktualny stan akumulatora, a także
określić początek i koniec cyklu ładowania.
Rysunek 1 pokazuje zależność napięcia od
czasu rozładowania (prądem o niezmiennej
wartości). Podobna zależność obowiązuje
przy ładowaniu.

Całkowitemu rozładowaniu akumulato−

rów jonowych zapobiegają obwody umie−
szczone we współpracującym sprzęcie. Przy
ładowaniu akumulatorów litowo−jonowych
trzeba zachować precyzyjnie warunki podane
przez producenta (np. końcowe napięcie na
w pełni naładowanym akumulatorze musi
wynosić 4,2V±50mV). Zakończenie ładowa−
nia przy napięciu tylko o 2,5% niższym, czy−
li 4,1V, oznacza niedoładowanie – wykorzy−
stanie tylko 90% dostępnej pojemności.
Z kolei przeładowanie, nawet niewielkie,
o 10 czy 15% może mieć fatalne następstwa:
utratę pojemności, rozszczelnienie, a nawet
wybuch. Akumulator Li−Jon, zawierający
dwa lub więcej ogniw połączonych w szereg,
musi mieć wbudowane obwody monitorujące
napięcie każdego ogniwa, pozwalające na in−
dywidualną kontrolę, w tym przepuszczenie
prądu „obok” naładowanego już ogniwa.
Dlatego do ładowania akumulatorów litowo−
jonowych wykorzystuje się polecane, fa−
bryczne ładowarki, mające parametry dosto−
sowane ściśle do danego typu akumulatora.
Profesjonalni konstruktorzy takich ładowa−
rek wykorzystują specjalizowane układy sca−
lone i uwzględniają wskazania producentów
danego typu akumulatora. Na razie akumula−
tory takie są poza zasięgiem zainteresowania
amatorów, a samodzielna budowa wymaga−
nych dla nich precyzyjnych ładowarek była−
by ryzykowna.

Akumulatory zasadowe

Akumulatory niklowo−kadmowe (NiCd) są
wykorzystywane od prawie czterdziestu lat.
Obecnie bardzo popularne są wersje o wy−
miarach klasycznych baterii, mające godną
uwagi pojemność (R6: 600...1000mAh, R14
do 2Ah, R20 do 5Ah). Akumulator NiCd mo−
że dostarczać zadziwiająco duże prądy, rzędu
nawet 10C (co przykładowo dla akumulator−
ka wielkości „paluszka” R6 o pojemności

800mAh daje prąd 8A). Ich wadami są:
znaczne samorozładowanie, tak zwany efekt
pamięciowy (memory effect) oraz zawartość
substancji szkodliwych dla zdrowia (kadmu).

Efekt pamięciowy występuje rzadko i tyl−

ko w ogniwach, które zawsze nie są do koń−
ca rozładowywane. Bateria niejako zapamię−

tuje, ile pobiera się z niej energii w jednym
cyklu i z czasem wykazuje utratę pojemno−
ści. Aby uniknąć tego zjawiska, wystarczy
co kilka (5...6) cykli niepełnego rozładowa−
nia przeprowadzić cykl konserwujący pole−
gający na pełnym naładowaniu i pełnym
rozładowaniu kontrolnym, przy czym pełne
rozładowanie to nie rozładowanie „do zera”,
tylko do napięcia około 1V (nie mniej niż
0,8V na ogniwo). W większości przypad−
ków efekt pamięciowy jest odwracalny. Po
stwierdzeniu go trzeba przynajmniej trzy−
krotnie w pełni naładować i rozładować
akumulatorki do napięcia 0,8...0,9V.

Bardzo często występuje tu mylna kwali−

fikacja – zazwyczaj utrata pojemności jest
spowodowana innymi przyczynami, w tym
słabą jakością ogniw, a całą winę zrzuca się
na efekt pamięciowy, co jest na pewno wy−
godne dla producentów.

Akumulatorki

niklowo−wodorkowe

(NiMH), zwane potocznie wodorkami, zdo−
bywają popularność od kilkunastu lat. Ich
ważnymi zaletami są: brak substancji szkodli−
wych dla zdrowia oraz brak efektu pamięcio−
wego. Pojemność jest większa, niż akumulato−
rów NiCd o tych samych wymiarach. Zdecy−
dowanie wyższa jest ich cena, a możliwości
oddawania dużych prądów nieco mniejsze (re−
zystancja wewnętrzna jest 1,2...2 razy większa
niż analogicznych akumulatorów NiCd).

Ładowanie. Z ładowaniem popularnych

akumulatorów zasadowych (NiCd i NiMH)
sprawa jest inna niż z akumulatorami litowy−
mi. Niestety, napięcie akumulatora nie
świadczy o stanie naładowania – udowadnia
to rysunek 2, gdzie pokazana jest zależność
napięcia na akumulatorze od władowanej
energii przy różnych temperaturach (prąd ła−
dowania=0,1C). Wykresy dotyczą NiCd, ale
analogiczne charakterystyki NiMH są podob−
ne. Widać tu silną zależność od temperatury,
a przy temperaturze akumulatora +40

C na−

pięcie w końcowej
fazie

ładowania

praktycznie się nie
zmienia.

Co ważne, wszy−

stkie akumulatorki
NiCd oraz NiMH
można bez obawy
ładować prądem
0,1C przez czas
14...16

godzin.

Ogniwa można przy
tym łączyć w sze−
reg. Ładowarka jest
wtedy prostym ukła−

dem, który dostarcza prądu o niezmiennej
wartości, niezależnej od stopnia naładowania
(i napięcia ogniw). Jest to ładowanie standar−
dowe, stosowne do dziś w najtańszych łado−
warkach. Przy takim trybie nie ma potrzeby
sprawdzania napięcia na poszczególnych
ogniwach, zresztą jak pokazuje rysunek 2,
napięcie nie świadczy tu o stopniu naładowa−
nia. Trzeba się liczyć, że napięcie na ogniwie
pod koniec ładowania będzie rzędu 1,5V.

Rysunek 3 pokazuje przykłady najprost−

szych ładowarek ogniw NiCd i NiMH. We
wszystkich przypadkach potrzebny prąd
ustawia się, dobierając wartość Rx.

Uwaga! Ładowanie akumulatorów NiCd

prądem 0,1C przez długi czas niczym nie
grozi i nie zmniejsza ich żywotności. Ozna−
cza to, że mając akumulatorki NiCd o nie−
wiadomym stanie rozładowania, można je
śmiało naładować według standardowej pro−
cedury (0,1C, 14...16h). Jest to cenny przy−
miot popularnych akumulatorów NiCd. Nie−
którzy producenci akumulatorków NiMH nie
zalecają przekraczania czasu ładowania 16
godzin; podają, że akumulatory NiMH mogą
być dowolnie długo ładowane, ale nie prą−
dem 0,1C, tylko prądem trzykrotnie mniej−
szym – 0,03C. Przykładowo dla pojemności
C=1500mAh dopuszczalny prąd ciągły wy−
nosiłby 45mA. Stąd nawet w niektórych pro−
stych ładowarkach z prądem 0,1C, przezna−
czonych do akumulatorków NiMH, stosowa−
ne są układy czasowe wyłączające lub
zmniejszające prąd ładowania po upływie
określonego czasu.

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

Sierpień 2002

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

Z podanych wiadomości wynika ważny

wniosek praktyczny: jeśli w jakimś układzie
rolę baterii rezerwowej pełnią akumulatorki
NiCd lub NiMH, a napięcie zasilacza jest
przynajmniej o 4...5V większe od napięcia
zestawu akumulatorów, można stosować pro−
sty układ pracy według rysunku 4, gdzie
wartość rezystora Rx należy dobrać stosow−
nie do pojemności akumulatora oraz różnicy
napięć akumulatora U

i napięcia z zasilacza

(U1). W takim układzie pracy napięcie zasi−
lacza sieciowego musi być wyższe od napię−
cia naładowanego akumulatora i cały czas
akumulator jest podładowywany niewielkim
prądem. Rezystor powinien mieć taką war−
tość, by prąd ładowania (tak zwany prąd kon−
serwujący) nie przekroczył zalecanej warto−
ści: dla NiCd 0,05C, dla NiMH 0,03C. Nie
ma tu zgodności: jedne źródła podają, że prąd
takiego konserwacyjnego ładowania powi−
nien wynosić 0,001...0,002C (1mA/1Ah...
2mA/1Ah), inne 0,03...0,05C. W razie po−
trzeby należy szukać informacji u producen−
ta konkretnego akumulatora. Bezpieczną
wartością wydaje się prąd 0,01C i Rx trzeba
tak dobrać, by ją uzyskać. Zaleca się też im−
pulsowe sposoby „konserwowania” akumu−
latorka rezerwowego, na przykład raz na do−
bę przez 30...40 minut ładować prądem
0,15...0,2C albo co godzinę 3...5 minut prą−
dem 0,1C, byle nie władować dziennie wię−
cej niż 10% pojemności nominalnej. Z zapa−
sem pokryje to straty samowyładowania i za−
pewni nieustanną gotowość do pracy.

Trzeba jednak pamiętać, że chodzi tu tyl−

ko o pokrycie strat samowyładowania. Po
wyładowaniu akumulatora w jego układzie
pracy ponowne naładowanie go tak maleń−
kim prądem konserwującym jest możliwe,
ale trwałoby bardzo długo (przy zużytych,
starych akumulatorach może być niemożli−
we). Jeśli przewiduje się możliwość głębo−
kiego rozładowania tak pracującego akumu−
latora, trzeba przewidzieć możliwość ręczne−
go lub automatycznego naładowania go
większym prądem, np. 0,1C.

Tylko nieliczne, stare źródła podają, że

akumulatory zasadowe mogą pracować
w trybie buforowym przy stałym napięciu,
podłączone do wyjścia zasilacza według

rysunku 5 (przy czym maksymalny prąd ła−
dowania z zasilacza przy pustym akumulato−
rze nie może przekroczyć wartości 0,5C).
Napięcie na akumulatorze miałoby wtedy
wynosić 1,45...1,50V na ogniwo, co ma za−
pewnić pełne naładowanie i stałą gotowość
akumulatora do pracy. Różnica w stosunku
do rysunku 4 polega na tym, że teraz napię−
cie zasilacza jest minimalnie większe od na−
pięcia w pełni naładowanego akumulatora
(o spadek napięcia na D1) i gdy napięcie aku−
mulatora się z nim zrówna, prąd ładowania
przestanie płynąć − w praktyce zmniejszy się
do znikomej wartości. Choć sposób z rysunku
5 wygląda sensownie, niektóre źródła ostrze−
gają, że akumulatory mogą się przeformować
i na pewno przy napięciu 1,4...1,45C/na
ogniwo użyteczna pojemność z czasem oka−
że się dużo niższa od pojemności znamiono−
wej. Wskazuje na to też rysunek 2. Z uwagi
na możliwe różnice między poszczególnymi
odmianami akumulatorów zasadowych zde−
cydowanie bezpieczniejszy jest sposób z ry−
sunku 4, gdzie akumulator cały czas jest
podładowywany niewielkim prądem.

Szybkie ładowanie

Podany sposób ładowania standardowego
prądem 0,1C przez 16 godzin jest bezpiecz−
ny, ale dla wielu użytkowników uciążliwy.
Chcieliby oni ładować akumulatory jak naj−
szybciej, najlepiej natychmiast, jak się tanku−
je paliwo w stacji benzynowej. Błyskawiczne
ładowanie akumulatorów zasadowych w cza−
sie 15...20 minut jest możliwe tylko w przy−
padku nielicznych akumulatorów specjalnej
konstrukcji. Natomiast praktycznie każdy
współczesny akumulator NiCd i NiMH moż−
na ładować ekspresowo w czasie 1...1,5 go−
dziny. Bardziej skrócić czasu nie można,
a ograniczeniem jest szybkość reakcji che−
micznych zachodzących podczas ładowania
wewnątrz akumulatora.

Zarówno ogniwa NiCd, jak i NiMH moż−

na też ładować w trybie przyspieszonym,
prądem 0,2C...0,35C, ale trzeba przy tym
kontrolować czas ładowania. Niekiedy na
obudowie baterii podany jest zalecany prąd
i czas ładowania w trybie standardowym oraz
przyspieszonym. Gdy ich nie ma, można
zwiększać prąd i proporcjonalnie zmniejszać
czas ładowania, by zachować tę samą liczbę
ładunku (iloczynu czasu i prądu ładowania,
potocznie – władowanych amperogodzin).

Przykładowo zamiast ładować prądem dzie−
sięciogodzinnym 0,1C przez 16 godzin, moż−
na byłoby ładować prądem 0,2C przez 8 go−
dzin albo prądem 0,4C przez 4 godziny
(ewentualnie też prądem 0,05C przez 32 go−
dziny). We wszystkich przypadkach daje to
160% pojemności akumulatora. Taka zasada
może być wykorzystana w przypadku aku−
mulatorków NiCd. Niektóre źródła podają
jednak, iż przy większych prądach wystarczy
władować 140...150% pojemności nominal−
nej (1,4...1,5C).

Sprawność energetyczna akumulatorków

NiMH jest większa od NiCd, niemniej zale−
cenia poszczególnych producentów oraz pu−
blikacji dotyczące ładowania przyspieszone−
go nieco się różnią. Dla akumulatorów
NiMH podaje się, iż przy takich prądach
(0,2...0,35C) należałoby władować około
110%...130% pojemności nominalnej. Nie−
które źródła podają, że dla NiMH władowa−
nie więcej niż 110% pojemności nominalnej
nie zwiększa, ale zmniejsza dysponowaną
pojemność.

Zawsze można władować mniej ładunku,

np. 110% − wtedy co najwyżej dostępna po−
jemność nie będzie wykorzystana w pełni.

Wątpliwości można wyjaśnić po kilku

kontrolowanych cyklach pracy, ładując ogni−
wa i rozładowując je kontrolnie.

Sposoby przyspieszonego ładowania

w czasie 3...6 godzin prądem ładowania
0,2...0,35C, z wyłącznikiem czasowym (aby
władować 110...160% pojemności C) wyglą−
dają na bezpieczne. Choć przy uwzględnieniu
różnej sprawności energetycznej mogą być
stosowane do wszystkich akumulatorów NiCd
i NiMH, są wykorzystywane stosunkowo
rzadko i, co może zaskoczyć, nie są zalecane
przez producentów akumulatorów. Chodzi
głównie o to, że ktoś może poddać cyklowi ła−
dowania akumulatorki tylko trochę rozłado−
wane, a poza tym akumulatory z czasem mo−
gą stracić pojemność, a wtedy przy większych
prądach łatwo o przeładowanie i nadmierny
wzrost temperatury. A temperatura jest zabój−
czo szkodliwa: zalecana górna granica dla
ogniw NiCd wynosi tylko +45

C, dla NiMH

+60

C. Tylko przy prądzie 0,05...0,1C w aku−

mulatory NiCd i NiMH można bez obawy
władować do 160% ich pojemności nominal−
nej, niezależnie od stanu naładowania. Przy
prądach znacznie większych niż 0,1C nawet
jednorazowe przeładowanie, np. omyłkowe
ładowanie przez całą noc, znacznie skraca ży−
wotność, a nawet może prowadzić do uszko−
dzenia ogniw. Skuteczną eliminację ryzyka
daje każdorazowe rozładowanie wszystkich
ogniw do napięcia 0,8...1V i dopiero wtedy za−
aplikowanie cyklu przyspieszonego ładowania.
Ze względu na większy prąd, konieczne jest
wtedy zastosowanie tajmera wyłączającego ła−
dowanie po ustalonym czasie. Podczas ładowa−
nia prądami większymi niż 0,1C warto co jakiś
czas kontrolować temperaturę ładowanych

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

Sierpień 2002

Rys. 4

Rys. 5

ogniw. Szybszy wzrost temperatury jest sy−
gnałem, że ładowanie trzeba zakończyć. Nie
można natomiast sprawdzać stanu naładowa−
nia przez sprawdzanie wartości napięcia aku−
mulatora – taka kontrola daje dobre efekty
tylko w przypadku akumulatorów litowych
i kwasowo−ołowiowych.

Obecnie coraz częściej stosowane są eks−

presowe ładowarki, ładujące akumulatory
NiCd i NiMH jeszcze szybciej, na przykład
prądem 1C przez czas około 1...1,5 godziny.
Przy tak dużym prądzie ładowania trzeba wy−
jątkowo starannie kontrolować stan ogniw.
Teoretycznie można byłoby zastosować pro−
sty układ gwarantujący stały prąd równy
1C i wyłącznik czasowy (60...90minut). Jeśli
ktoś ma ochotę wypróbować taki prosty spo−
sób, może to zrobić. Trzeba jednak pamiętać,
żeby zawsze wstępnie rozładować akumula−
tory oraz że z czasem mogą one stracić po−
jemność... a przy tak dużym prądzie jakiekol−
wiek niedopatrzenie i błąd mogą nie tylko
trwale zmniejszyć pojemność i trwałość, ale
nawet spowodować niebezpieczny wybuch.
Śmiertelnym wrogiem akumulatorów zasado−
wych, zwłaszcza NiMH jest temperatura −
przekroczenie dopuszczalnej granicy powo−
duje tu nieodwracalną degradację materiału,
który ma absorbować wydzielający się pod−
czas ładowania wodór. Dlatego w ekspreso−
wych ładowarkach stosowane są dość skom−
plikowane systemy kontroli stanu naładowa−
nia. Rysunek 6 pokazuje przebieg zmian na−
pięcia i temperatury akumulatorów NiCd
i NiMH podczas ekspresowego ładowania
prądem 1C. Dla obydwu typów, gdy akumu−
lator jest bliski pełnego naładowania, charak−
terystyczne są dwa zjawiska:
− następuje szybki wzrost temperatury,
− występuje spadek napięcia akumulatora.

Zjawiska te mogą być kryterium wyzna−

czającym koniec ekspresowego ładowania.
Możliwości jest naprawdę dużo. Oto niektóre:

Choć wartość napięcia akumulatora nie

jest dobrym wskaźnikiem stanu naładowa−

nia, przy ekspresowym ładowaniu prądem
1C takim wskaźnikiem często są zmiany na−
pięcia (dV/dt). Ponieważ dziś w ładowarkach
stosowane są mikroprocesory (z przetworni−
kami cyfrowo−analogowymi) lub specjalizo−
wane układy scalone, stosunkowo łatwo
można wykryć fakt, że napięcie akumulatora
NiCd przestaje rosnąć (dV/dt=0). Nie powin−
no to jednak kończyć ładowania, bo akumu−
lator nie jest jeszcze pełny. Po wykryciu tego
faktu można jeszcze ładować akumulator
przez ustalony, niewielki okres (np. przez 20
minut prądem 0,1C). W praktyce stosuje się
też układy wyłączające prąd po spadku na−
pięcia o 10...20mV poniżej napięcia szczyto−
wego – taka metoda ładowania akumulato−
rów NiCd bywa oznaczana –

∆

V. Niestety, ten

sposób jest trochę niebezpieczny w przypad−
ku akumulatorków NiMH − metoda –

∆

V nie

jest stosowana do ich ładowania. Ich charak−
terystyka napięciowa jest znacznie bardziej
płaska – patrz rysunek 6. Choć trochę tru−
dniejsze jest wykrycie wierzchołka (gdy
dV/dt=0), kryterium końca ładowania bywa
początek zmniejszania się napięcia.

Dla NiMH i NiCd dobrym kryterium koń−

ca ładowania jest temperatura. Można wprost
mierzyć temperaturę ogniwa i wyłączyć ła−
dowanie po przekroczeniu dopuszczalnej
temperatury (Tmax). Lepiej byłoby mierzyć
zarówno temperaturę otoczenia, jak i akumu−
latora, a proces ładowania kończyć po osią−
gnięciu założonej różnicy temperatur (

∆

T).

W praktyce stosuje się pomiar szybkości
wzrostu temperatury (dT/dt). Proces ładowa−
nia kończy się, gdy temperatura zaczyna
szybko wzrastać (gdy dT/dt wzrośnie do
ustalonej wartości).

We wszystkich omówionych przypadkach

próba ładowania naładowanych ogniw nie
grozi katastrofą – kryterium końca ładowania
wystąpi po prostu wcześniej i prąd zostanie
wyłączony.

Uwaga! Zależność z rysunku 3 jest praw−

dziwa tylko przy ekspresowym ładowaniu
prądem rzędu 1C. Przy małych prądach ła−
dowania zmiany napięcia i temperatury są
inne i nie mogą służyć do wyznaczenia koń−
ca procesu ładowania.

Ilustruje to rysunek 7, pokazujący zmiany

napięcia przy różnych prądach ładowania.
Z uwagi na duży prąd podczas szybkiego łado−
wania i związane z tym poważne zagrożenia,
w takich ekspresowych ładowarkach powinien
być dodatkowy obwód, który zapobiegnie
przeładowaniu w przypadku, gdyby z jakichś
powodów ładowanie nie zostało zakończone.
W ładowarkach NiCd i NiMH takie podwójne
zabezpieczenie może zapewniać wyłącznik
termiczny działający po przekroczeniu dopu−
szczalnej temperatury albo układ czasowy.

Należy mieć na względzie, że prąd ekspre−

sowego ładowania musi być dostosowany do
pojemności ładowanych akumulatorów –
zwykle jest to prąd 1C. Czujnik w każdym

przypadku musi mierzyć rzeczywistą tempe−
raturę akumulatora. Przy ekspresowym łado−
waniu kilku ogniw ze względu na nieuniknio−
ne rozrzuty parametrów nie powinno się ich
łączyć szeregowo, tylko ładować oddzielnie
i oddzielnie mierzyć temperaturę każdego.

Praktyka

W literaturze można znaleźć liczne schematy
ekspresowych ładowarek NiCd i NiMH. Ła−
two dostępne są też karty katalogowe oraz
opisane w nich specjalizowane układy scalo−
ne. W wielu z nich cykl ładowania jest znacz−
nie bardziej złożony, niż podano w artykule.

Praktyczna wartość ekspresowej ładowarki

własnej konstrukcji i jej niezawodność zależą
w ogromnej mierze od konstrukcji mechanicz−
nej i kontaktu cieplnego miedzy ładowanym
akumulatorem a czujnikiem temperatury. Z te−
go powodu nie są to projekty odpowiednie dla
początkujących, a nawet średnio zaawansowa−
nych. Samodzielnej budowy ekspresowych ła−
dowarek powinni się podejmować tylko do−
świadczeni elektronicy, dobrze rozumiejący
temat i potrafiący dostosować ładowarkę do
posiadanych akumulatorów. Pozostali do eks−
presowego ładowania powinni raczej wyko−
rzystywać urządzenia fabryczne, najlepiej re−
komendowane przez producenta akumulato−
rów. Niedopracowana ekspresowa ładowarka−
−samoróbka może radykalnie zmniejszyć
trwałość ogniw, a nawet doprowadzić do ich
wybuchu – ze wzrostem temperatury silnie
wzrasta wewnętrzne ciśnienie gazów.

Każdy akumulator NiCd i NiMH można

też ładować w czasie 3...5 godzin prądem od−
powiednio

większym,

władować

110...160% pojemności nominalnej akumula−
tora, stosownie do zaleceń producenta
i wskazówek z artykułu. Wystarczy do tego
prosty układ zapewniający prąd o niezmien−
nej wartości oraz wyłącznik czasowy, trzeba
jednak znać rzeczywistą pojemność ładowa−
nych akumulatorów i koniecznie rozładowy−
wać je wstępnie przed ładowaniem.

Bezpieczną, prostą i polecaną pozostaje

stara, sprawdzona, standardowa metoda łado−
wania prądem 0,1C przez 14...16 godzin,
przy czym w przypadku akumulatorów
NiMH warto zastosować wyłącznik czasowy.

Za miesiąc przedstawione zostaną infor−

macje dotyczące akumulatorów kwasowo−
−ołowiowych.

Jerzy Częstochowski

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

Sierpień 2002

Rys. 6

Rys. 7

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

Sierpień 2002

Wskaźnik napięcia w instalacji
elektrycznej samochodu

Opis układu: dla napięć mniejszych lub równych 10V przewodzi
tranzystor T1 i świeci dioda D1. Przy wzroście napięcia zaczyna
przewodzić T2 i D2. Powodując stopniowo wyłączenie T1 i D1.
Przez chwilę świecą więc
dwie diody. W wyniku dal−
szego wzrostu napięcia po−
nad 12V zaczynają przewo−
dzić T3 i T4. T4 powoduje
świecenie D3, a T3 wyłącza
powoli D2. Powyżej 14V
świeci się tylko D3. Ponie−
waż zapalanie i gaśnięcie
diod przebiega w sposób cią−
gły przy odrobinie wprawy
można ocenić napięcie w in−

stalacji dokładniej niż wynika to z ta−
beli.

Nadesłał Damian Mąsior, Gorzów.

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.

Próbnik zwarcia

Za pomocą potencjometru R6 ustawia się graniczną wartość rezystancji, którą próbnik
traktuje jeszcze jako zwarcie (dioda D1 świeci). Regulację można przeprowadzić dołą−
czając rezystor o niewielkiej wartości, np. 0,1

Ω

Nadesłał

Damian Mąsior,

Gorzów.

Odbiornik detektorowy

Bardzo podoba mi się dział „Genialne Sche−
maty” i postanowiłem przesłać trochę nowe−
go materiału. Schemat pochodzi z książki
Konrada Wicdelskiego „Elektrony wokół
nas”. Jest to prosty odbiornik detektorowy.
Aby dobrze działał, trzeba zastosować uzie−
mienie i długą antenę z drutu. Cewkę nawi−
nąć na pręcie ferrytowym. Liczbę zwojów
i pojemność kondensatora można zmieniać.

Nadesłał Wierny Czytelnik.

Wykaz elementów:

T1, T2 . . . . . . . . . . . . . .BC147
T3, T4 . . . . . . . . . . . . . .BC157
D2 . . . . . . . . . . . . . . LED żółta
D1 . . . . . . . . . . .LED czerwona
D3 . . . . . . . . . . . . LED zielona
D4 . . . . . . . . Dioda Zenera 10V
D5 . . . . . . . .Dioda Zenera 12V
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

Ω

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Ω

R4, R5, R9 . . . . . . . . . . . 27k

Ω

R6, R7 . . . . . . . . . . . . . . .47k

Ω

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

Ω

Document Outline

80_08
80_10
80_13
80_16
80_20
80_22
80_24
80_26
80_30
80_39
80_49
80_52
80_53
80_54
80_56
80_58
80_60
80_62
80_64
80_68

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EdW 01 2002
EdW 10 2002
ei 08 2002 s12 18
ei 08 2002 s40 42
EdW 02 2002
EdW 08 2003
ei 08 2002 s06 09
EdW 06 2002
EdW 11 2002
ei 08 2002 s61 63
EdW 12 2002
ei 08 2002 s30 32
EdW 04 2002
ei 08 2002 s64 67
EdW 03 2002
ei 08 2002 s54 56
ei 08 2002 s44 45

więcej podobnych podstron

EdW 08 2002

Document Outline