background image

Inspiracją do moich eksperymentów stał 
się artykuł Pawła Hof
fmanna, który uka-
zał się w sierpniowym numerze EdW 
(8/2013). Przyznam na wstępie, że lubię 
jeździć na rowerze. Mój pojazd wyposażo-
ny jest w dynamo. Pomimo że ma ono dwa 
łożyska kulkowe, obciążone tradycyjnymi 
żarówkami, niegdyś potrafiło dać się nie-
źle we znaki na dłuższych trasach. Dlatego 
w miarę możliwości starałem się stopnio-
wo żarówki zastępować diodami LED. 
Na początku w lampce tylnej umieściłem 
bardziej ekonomiczną diodę elektrolumi-
nescencyjną (opisaną w EdW
 4/2001), 
którą z czasem doposażyłem w funkcję 
oświetlenia postojowego (EdW
 6/2002 
i 8/2003). Najdłużej broniła się żarówka 
umieszczona w lampce przedniej. Po pro-
stu brak diod o odpowiednich parametrach 
nie pozwalał na jej wymianę. Dopiero gdy 
na rynku szerzej dostępne stały się diody 
białe o dużej światłości, najbardziej prą-
dożerną żarówkę mogłem wreszcie wyrzu-
cić. Na jej miejscu zamontowałem układ 
złożony z czterech diod LED rozmieszczo-
nych w dwóch gałęziach (EdW
 04/2005).

Przez kilka lat układ pracował bezawa-

ryjnie. Jednak po lekturze wspomnianego 
artykułu Pawła Hof
fmanna postanowiłem 
go unowocześnić. Wybrałem się zatem do 
sklepu. Szybko znalazłem białe 1-watowe 
diody i odpowiedni do nich driver
. Kłopoty 
zaczęły się przy wyborze radiatora. Nie było 
jakiegoś zgrabnego modelu, który pasował-
by do dwukołowego wehikułu, a co najważ-
niejsze, który pozwalałby na zabezpieczenie 
całego układu przed wpływem zmiennych 
warunków atmosferycznych. Nie było też 
soczewek pozwalających odpowiednio
 
ukształtować strumień świetlny.

Przypadek sprawił, że trafiłem na 

promocję reflektorów LED w pobliskim 
hipermarkecie. Długo oglądałem produk-
ty oferowane przez różnych producentów

W większości przypadków były to solidne 
konstrukcje, których bez uszkodzenia nie 
można było rozebrać, a o ponownym zło-
żeniu nawet marzyć. Po dobrej godzinie 
znalazłem jeden egzemplarz, który rokował 
jako takie nadzieje. 
W domu okazało się, że 

dokonałem trafne-
go wyboru. Z dużą 
łatwością rozło-
żyłem reflektorek 
niemal na czynniki 
pierwsze. Okazało 
się, że za kilkana-
ście złotych zdoby-
łem prawie wszyst-
ko, co potrzebne 
do budowy lampki 
rowerowej: dobre diody, 
mostek prostowniczy, 
radiator (obudowa) 
i zestaw soczewek.

 

Opis układu

Oryginalny reflektorek 
wyposażony był w trzo-
nek GU10. W prosty 
sposób nie dało się go 
zamocować nad przed-
nim kołem. Szczęśli-
wym zbiegiem oko-
liczności moja stara, 
tradycyjna lampka 
miała kołnierz o odpowiedniej średnicy 
i pasował, jak ulał. Jego montaż wymagał 
zaledwie skrócenia plastikowej końcówki 
reflektorka. W pierwszej chwili pomy-
ślałem, że najwygodniej będzie potem te 
dwie części ze sobą skleić, ale przypo-
mniałem sobie, że wibracje występujące 
na polskich, dziurawych drogach mogą 
łatwo zniszczyć taką konstrukcję. Żeby ją 
wzmocnić – oprócz kleju – postanowiłem 
użyć dodatkowo dwóch małych wkrętów.

Jeżeli chodzi o elektronikę, to pier-

wotnie wszystkie cztery diody połączone 
były szeregowo. Przy zasilaniu z sieci 
przetwornica bez problemu jest w stanie 
dostarczyć wymagane napięcie rzędu 12V. 
W przypadku instalacji rowerowej zależy 
nam na tym, aby nasz pojazd był oświet-
lony, kiedy zajdzie potrzeba jego popro-

wadzenia. Musiałem 
zatem wybrać jedną 
z diod i oddzie-
lić ją od reszty. Jej 
zadaniem miało być 
zapewnienie oświet-
lenia przy obniżo-
nym napięciu.

Połączenia diod 

w lampie zmodyfi-
kowałem zgodnie ze 
schematem z rysun-
ku 1. Tuż za soczew-
kami znalazło się 
jeszcze miejsce dla 
układu scalonego 

LM317LZ, któremu powierzyłem funk-
cję ogranicznika prądu płynącego przez 
pojedynczą diodę LED (fotografia 1). 
Po drugiej stronie, we wnęce obudowy-
-radiatora umieściłem pozostałe elementy: 
mostek Graetza, kondensator wygładza-
jący i układ LM317T wraz z rezystorem. 
Zaznaczone na schemacie diody Zene-
ra 18V/3W pełnią funkcję ogranicznika 
napięcia. Są one niezbędne w terenie 
górzystym, gdy prędkości na stromych 
zjazdach nierzadko przekraczają 50km/h. 
W mojej instalacji znajdują się one 
w lampce tylnej.

 

Dobór parametrów pracy 
układu

W reflektorku producent zastosował białe 
diody o mocy 1W o maksymalnym prą-

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

58

Forum Czytelników

Forum Czytelników

Rowerowy

Rowerowy

Rys. 1 

Fot. 1 

reflektorek LED

reflektorek LED

background image

Forum Czytelników

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

59

Ciąg dalszy ze strony 53 
Możesz łatwo zwiększyć częstotliwość 
graniczna filtru, proporcjonalnie zmniej-
szając wartości kondensatorów C3, C4, 
C5. Na przykład przy wartościach C3 = 
680nF
, C4=68nF, C5 = 15nF częstotli-
wość graniczna wyniesie około 230Hz.

Rysunek 20 pochodzi z kolejnego bar-

dzo interesującego i pożytecznego progra-
mu  
LTspiceIV udostępnionego bezpłat-
nie przez znaną firmę Linear Technology 
(www.linear.com/designtools/software). 
Ten program z rodziny SPICE to pro-
gram do dokładnej symulacji układów 
elektronicznych. Wystarczy narysować 
schemat, określić wartości elementów 
i ich właściwości, a potem dokonać 
symulacji. Programy tego typu mają 
ogromne możliwości i oprócz charakte-
rystyk, jak na rysunku 20, można przez
 
symulację określić wiele innych właści-
wości danego układu.

Moglibyśmy też na wzmacniaczu ope-

racyjnym zrealizować tzw. filtr kroków, 
który w torze mikrofonowym obcina 
sygnały o najniższych częstotliwościach, 
poniżej 100Hz, których nie ma w głosie 
człowieka, a które czasem mocno prze-
szkadzają, jak właśnie odgłos kroków na 
estradzie czy porywy wiatru. Jednak nasz 
wzmacniacz LM358 jest powolny i niebyt 
dobrze nadaje się do takich zastosowań.

Wspomnijmy jeszcze, że oprócz fil-

trów dolno-, górno- i pasmowoprzepu-

stowych, dość często wykorzystywane są 
filtry zaporowe, zwykle nazywane notch 
filters
. Najczęściej ich zadaniem jest usu-
nięcie jednej określonej częstotliwości. 
Popularny podręcznikowy schemat filtru 
zwanego podwójne T (TT) z rysunku 
21
 okazuje się praktycznie bezużyteczny, 
ponieważ ma małą dobroć, a jego dostro-
jenie do pożądanej częstotliwości jest 
bardzo kłopotliwe.

Opracowano mnóstwo filtrów zaporo-

wych o lepszych parametrach, w których 
strojenie częstotliwości i dobroci jest nie-
zależne. Przykładem może być pokazany 
na  rysunku 22 filtr 
Fliege’a, którego 
układ i zasady dzia-
łania trudno wytłu-
maczyć intuicyjnie. 
Pary (w miarę) jed-
nakowych rezysto-
rów R

F

 i konden-

satorów C

F

 wyzna-

czają częstotliwość 
zaporową. Jedna-
kowe rezystory R

Q

 

określają dobroć. 

Rysunek 23 pokazuje wpływ rezystancji 
R

Q

 w przykładowym filtrze o częstotli-

wości zaporowej 50Hz (R

F

 =3,2k

Ω, C

F

 

=1uF, R

S

 = 52k

Ω). W praktyce elementy 

R

F

, C

F

, R

Q

 mogą mieć tolerancję 5...10%, 

trzeba tylko skorygować wartości które-
goś z elementów R

F

, żeby dostroić się do 

potrzebnej częstotliwości. Także jednako-
we rezystancje R

S

 trzeba dobrać jak naj-

dokładniej, stąd obecność potencjometru. 

W literaturze 

i w Internecie można 
znaleźć liczne sposo-
by realizacji najróż-
niejszych filtrów.

W następnym 

wykładzie poznamy 
kolejne interesu-
jące zastosowania 
wzmacniaczy opera-
cyjnych.

Piotr Górecki

dzie około 300mA. Eksperymentalnie 
ustaliłem, że absolutne minimum to około 
30 mA. Poniżej tej wartości strumień 
światła emitowany przez diody jest mizer
-
ny. Musimy także pamiętać, że LM317LZ 
charakteryzuje się dopuszczalną mocą 
strat wynoszącą 0,5W. Przy napięciu 18V 
(u mnie limit ten narzucają diody Zenera) 
i prądzie 30mA
 moc strat na nim już osią-
ga wartość 0,45W. Dlatego prąd płynący 
przez pojedynczą diodę LED1 nie powi-
nien znacząco przekraczać wspomnianej 
wartości minimalnej (rezystor R1 dobie-
ra się według zależności I=1,25[V]/R). 
W
 przypadku łańcucha diod LED2...
LED4 możemy sobie pozwolić na więcej 
(np. prąd rzędu 260mA), o ile LM317T
 
przymocujemy do wspólnego radiatora.

Uwaga! Pomiędzy płytką drukowa-

ną a radiatorem znajduje się warstwa 
pasty termoprzewodzącej. Warto o tym 
pamiętać i delikatnie się z nią obchodzić, 
jeżeli nie chcemy ponosić dodatkowych 
kosztów związanych z jej odtwarzaniem. 
Istotne też jest, aby klej, którego użyje-
my do połączenia elementów obudowy

nie nadtrawiał powierzchni plastikowych. 

Pozwoli to wielokrotnie rozmon-
towywać i składać nasz układ. 
Będziemy mogli więc idealnie 
dopasować obciążenie do naszej 
kondycji.

Pierwsze wrażenia eksploata-

cyjne. Wieczorem przyszedł czas 
na egzamin. Uruchomiłem dyna-
mo i ruszyłem powoli. Najpierw 
zaświeciła się pojedyncza dioda. 
Po przekroczeniu 9km/h dołączy-
ły do niej pozostałe. Muszę się przy-
znać, że w tym momencie zostałem mile 
zaskoczony. Wszystkie elementy odbla-
skowe infrastruktury drogowej stały się 
doskonale widoczne. Zacząłem się nawet 

zastanawiać, czy nie oślepiam kierowców 
nadjeżdżających z przeciwka.

Niestety, radość nie trwała długo. Efek-

tem ubocznym był wyraźnie wyczuwalny 
wzrost obciążenia. Na dystansie przekra-
czającym 30km powiedziałbym nawet, że 
trochę dokuczliwy. Toteż zaraz po powro-
cie obniżyłem prąd płynący przez diody 
LED2...LED4. Strumień światła nieco się 
zmniejszył, ale poprawił się za to kom-
fort podróżowania. I tak już pozostawi-
łem.  Fotografia 2 pokazuje porównanie 
wcześniejszej wersji z nową.

Robert Buchta

buchtini@gmail.com

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7

Ω /0,5W

C1   . . . . . . . . . . . . . . .  10 

μF/25V tantalowy

DZ1,DZ2   dioda Zenera 18V/3W, np. BZW03C18
D1-D4 . . . . . .dioda prostownicza, np. 1N4001
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LM317LZ
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LM317T
LED . . . . . . . . . . . . . . . . biała dioda LED 1W
G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . dynamo

Wykaz elementów

Fot. 2 

C

C

R

2C

R

R

2

wy

f

0

we

1

2SfRC

f

0

=

1

2SfR

F

C

F

R

f

0

Q

=

=0,5

+

+

C

F

R

F

C

F

R

F

R

S

R

S

R

Q

R

Q

R

Q

Rys. 21

Rys. 22

Rys. 23