Czy triak może działać na prąd stały?

Tak. Jednak trzeba pamiętać, że otwarte tyrystor i triak będą przewo-
dzić do czasu, gdy prąd przewodzenia spadnie poniżej niewielkiej
wartości, zwanej prądem podtrzymywania (typowe wartości podane
są w katalogu). Właśnie ze względu na trudność wyłączenia triaka
i tyrystora rzadko stosowane są one przy prądzie stałym.

Mam problem ze wzmacniaczem gitarowym. Zamiast

wstawić końcówkę mocy (TDA2030), zastosowałem osob-

ny wzmacniacz (TDA7294) i podłączyłem go do „nóżki”

wejścia TDA2030. Wszystko gra.... Ale jest słychać lekkie

buczenie w głośniku i jak dam trochę głośniej i uderzę

strunę A (440Hz), to w głośniku pojawia się dziwny

szum, trzask i syczenie. (...) Może przyczyną są potencjo-

metry po 47kA?

Przyczyny mogą być różne, ale na pewno nie obecność potencjome-
trów o charakterystyce A - liniowej. Opis sugeruje, że problem może
leżeć w zasilaczu (zbyt mała wydajność, bardzo słaba filtracja). Przy-
czyną może też być samowzbudzenie: albo ciągłe, albo pojawiające
się w szczytach wysterowania – to trzeba sprawdzić oscyloskopem.
W tym wypadku prawdziwym źródłem kłopotów może być nieprawi-
dłowe prowadzenie obwodu masy i/lub słabe odsprzęganie zasilania
dla wysokich częstotliwości.

Sam wzmacniacz warto sprawdzić, podając na wejście czysty sy-

gnał wprost z wyjścia odtwarzacza CD (przez potencjometr). Jeśli
wzmacniacz będzie pracował poprawnie, przyczyną może być sam
przedwzmacniacz lub nieprawidłowe połączenie masy przedwzmac-
niacza.

Zbudowałem generator wysokiego napięcia według pod-

stawowego schematu z numeru 4/02 EdW. Wykorzystałem

tylko inny tranzystor. Uzyskałem wyładowanie 1cm, ale po

jakimś czasie wyładowanie powstawało tylko przy 2mm

odległości elektrod. Czy cewka zapłonowa mogła się prze-

bić? Używałem napięcia 12V.

Odpowiedź brzmi: tak, cewka mogła się przebić. Ale przyczyny mo-
gą być inne. Najczęściej uszkodzeniu ulegają nie elementy bierne,
tylko półprzewodnikowe.

Podobnych pytań pojawia się wiele. W tym i podobnych przypad-

kach pytanie nadesłane do redakcji nie rozwiąże problemu. Rzetelnej
odpowiedzi dostarczy jedynie wymiana elementów. Praktyka poka-
zuje, że elektronik musi liczyć się z rozmaitymi uszkodzeniami,

zwłaszcza w układach eksperymentalnych. Tymczasem niektórzy
Czytelnicy mają nieuzasadnione przekonanie, że elementy elektro-
niczne są bardzo trwałe i tylko ewidentny błąd spowoduje ich uszko-
dzenie. Tymczasem generalnie rzecz biorąc, półprzewodniki są deli-
katne i do ich uszkodzenia niekiedy wystarczy niewielki ładunek sta-
tyczny, gromadzony w ciele człowieka. Niestety, ryzyko uszkodzenia
elementów jest duże, zwłaszcza w układach, gdzie występują wyso-
kie napięcia i duże prądy. Bardziej doświadczeni elektronicy wiedzą,
że warto mieć zawsze co najmniej dwa egzemplarze danego elemen-
tu półprzewodnikowego, żeby w razie uszkodzenia jednego, nie szu-
kać usterki po omacku. Naraża to wprawdzie na dodatkowe wydatki,
ale trzeba się pogodzić z takim stanem rzeczy i w miarę możliwości
nie kupować pojedynczych egzemplarzy.

W EdW 2/2001 umieściliście układ o nazwie „Wskaźnik

wysterowania kolumny”. (...) nie do końca rozumiejąc za-

sadę działania wyżej wymienionego (...) pomyślnie i pra-

widłowo wytrawiłem PCB. (...) Okazało się, że układzik

prezentuje istotnie bardzo ciekawy i „bajerancki” efekt

wizualny, ale... żeby tak się działo, trzeba ustawić dosyć wy-

soki poziom głośności dźwięku. I tutaj mam pytanie. W ja-

ki sposób wzmocnić napięcie (np. z wyjścia Line Out kom-

putera) tak, aby układ działał w pełnym zakresie. Czy mu-

szę użyć w tym celu transformatora?! Mówię o komputero-

wym wyjściu Line Out, ponieważ wpadłem na pomysł

umieszczenia wskaźnika z przodu w zaślepce na obudowie.

Myślę, że uatrakcyjniłoby to wygląd mojej „szarej skrzyn-

ki”.

Wskaźnik wysterowania kolumny zawiera diody LED i w sumie po-
trzebuje znacznego napięcia i znacznej mocy, żeby te diody zaświe-
ciły. Problem w tym, że do zaświecenia jednej diody potrzebne jest
napięcie około 2V. Dla kolejnego zaświecania kilku diod napięcie
musi być znacznie wyższe. Właśnie dlatego we wzmacniaczu trzeba
ustawić dosyć wysoki poziom głośności. Do tego dochodzi problem
mocy: świecąca dioda pobiera do 10...30mA prądu, co daje moc rzę-
du kilkudziesięciu miliwatów. Dla wzmacniacza dużej mocy te dodat-
kowe kilkadziesiąt czy kilkaset miliwatów dosłownie nic nie znaczy.

Z wyjściem liniowym sprawa jest inna. Po pierwsze, występują

tam sygnały o napięciu rzędu 1V, czyli za małe do zaświecenia diody.
Po drugie, ważniejsze, wydajność prądowa (moc wyjściowa) jest zni-
koma (prądy rzędu pojedynczych miliamperów, moce rzędu pojedyn-
czych miliwatów). Zastosowanie transformatora podwyższającego na-

10

Elektronika dla Wszystkich

Skrzynka

Porad

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

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

pięcie nic nie pomoże, właśnie ze względu na znikomą moc takiego
wyjścia. Można wprawdzie transformatorem dowolnie podwyższyć
napięcie, ale wtedy wydajność prądowa transformatora będzie rzędu
mikroamperów, co na pewno nie wystarczy do zaświecenia diody
LED. Trzeba więc zastosować inne rozwiązanie: układ wskaźnika
wysterowania zasilany zewnętrznym napięciem (w komputerze łatwo
dostępne są napięcia +12V i +5V o dużej wydajności prądowej).

Co to jest damping factor?

Damping factor, często oznaczany skrótem DF, to po prostu współ-
czynnik tłumienia. Jest to istotny parametr wzmacniaczy mocy audio.
Wzmacniacz audio steruje pracą głośnika, a membrana głośnika ma
znaczną bezwładność mechaniczną. Głośnik jako konstrukcja zawie-
rająca elementy sprężyste ma też jakąś częstotliwość rezonansową,
wynikającą z właściwości mechanicznych samego głośnika i zastoso-
wanej obudowy. Wskutek tego ruch membrany nie odzwierciedla do-
kładnie kształtu impulsu na wyjściu wzmacniacza i wytworzony im-
puls akustyczny nie odwzorowuje oryginału.

Ściślej biorąc, ruch membrany i cewki głośnika powoduje powsta-

wanie w tej cewce napięcia (ruch cewki w polu magnetycznym). Moż-
na sobie wyobrazić, że wzmacniacz chce kontrolować ruch membrany,
ale własne napięcie indukowane w poruszającej się cewce przeciwstawia
się temu w specyficzny sposób, związany ze wspomnianą częstotliwo-
ścią rezonansową i w efekcie powoduje zniekształcenia. Problem ten
ujawnia się właśnie w pobliżu częstotliwości rezonansowej głośnika,
bo jakakolwiek pobudzona cewka głośnika ma tendencje do wytwa-

rzania szkodliwych prądów zmiennych o takiej właśnie częstotliwo-
ści.

Na zachowanie membrany mają więc wpływ dwa źródła: wzmac-

niacz i cewka głośnika. Wpływ prądów indukowanych w cewce moż-
na zlikwidować, jeśli wyjście wzmacniacza będzie „sztywne”, to zna-
czy jeśli wyłącznie wzmacniacz będzie decydował o napięciu na gło-
śniku, tłumiąc niejako napięcia powstające w cewce. W praktyce
oznacza to, że oporność wyjściowa wzmacniacza powinna być jak
najmniejsza. Każda oporność wtrącona między wyjście wzmacniacza
a głośnik będzie pogarszać sytuację. I tu dochodzimy do współczyn-
nika tłumienia: jest to po prostu stosunek oporności głośnika (kolum-
ny) do całkowitej oporności wyjściowej wzmacniacza. Na tę opor-
ność (impedancję) wzmacniacza składa się zarówno impedancja wyj-
ściowa samego wzmacniacza, jak też oporność kabli. Nietrudno się
domyślić, że współczynnik tłumienia DF zmienia się w funkcji czę-
stotliwości. Przyczyną jest nierównomierna charakterystyka impe-
dancji głośników oraz wzrost impedancji wzmacniacza w funkcji
częstotliwości.

Współczesne wzmacniacze tranzystorowe mają bardzo wysoki

współczynnik DF – do kilku tysięcy. I często w materiałach reklamo-
wych podaje się go jako dowód na wierne brzmienie wzmacniacza.
Trzeba pamiętać, iż w takim przypadku poważny wpływ na wypad-
kową wartość DF będzie mieć oporność kabli. Wzmacniacze lampo-
we mają zaskakująco niski współczynnik tłumienia: DF w poniżej
10, a panuje powszechna opinia, że grają one znakomicie. Oznacza
to, że nie można przeceniać znaczenia parametru DF. Zawsze warto

Skrzynka porad

11

Elektronika dla Wszystkich

12

Elektronika dla Wszystkich

Konkurs

Na rysunku przedstawiony jest układ z czte-
rema diodami.

Jak zwykle

zadanie kon-
kursowe pole-
ga na rozszy-
frowaniu

Jak działa i do czego służy taki układ?

Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopi-

skiem Jak10, należy nadsyłać w terminie 45
dni od ukazania się tego numeru EdW. Nagro-
dami w konkursie będą kity AVT lub książki.

Rozwiązanie zadania z EdW

6/2003

P r z e d s t a w i o n y
układ z dwoma
tranzystorami jest
sterownikiem ża-
rówki – układem
opóźniającym, za-

pewniającym płynne gaśniecie lampki
oświetlającej wnętrze kabiny samochodu.

Oryginalny układ pochodzący z czechosło-
wackiego oryginału pokazany jest na rysun-
ku poniżej.

Nie trzeba szukać ścisłych odpowiedników
tranzystorów: T1 może być dowolnym tran-
zystorem mocy PNP o prądzie kolektora co
najmniej 1A. T2 może być dowolnym ma-
łym tranzystorem NPN, np. BC548. Zamiast
potencjometru warto zastosować dobrany
eksperymentalnie rezystor stały. Zależnie od
czasu gaśnięcia, w tranzystorze T1 będzie
się wydzielać różna ilość ciepła – w razie
potrzeby należy dodać niewielki radiatorek
z małego kawałka blaszki. Ze względu na
fakt, że układ pozostaje przez większość
czasu pod napięciem, kondensator może być
zwykłym aluminiowym „elektrolitem”.
W spoczynku jest on naładowany, zaformo-
wany i zawsze gotowy do pracy. Ewentualne
zmiany pojemności pod wpływem zmian

temperatury mogą wpłynąć na czas gaśnię-
cia żarówki.

Kilku Czytelników nie mając pewności

zmontowało ten układ i wypróbowało go
praktycznie. Przekonali się, że istotnie jest to
układ opóźniający. Jeden z nich napisał na-
wet: Pierwszy raz biorę udział w konkursie
„Jak to działa?”, a to dlatego, że w końcu za-
interesował mnie schemat przedstawiony
w zadaniu nr 6.

Większość uczestników trafnie określiła

działanie i przeznaczenie układu. Ale były też
odpowiedzi ewidentnie chybione. Jeden
z uczestników chce w roli obciążenia zastoso-
wać głośnik, bo w jego opinii układ jest pro-
stym generatorem relaksacyjnym.

Inny stwierdził, że jest to układ całkujący,

ale jakby nie do końca. Ma reagować na stro-
mość zboczy i pełnić rolę filtru dolnoprzepu-
stowego dla przebiegów sinusoidalnych.

Jeszcze inny Kolega napisał, iż jest to

układ ogranicznika prądu.

Nagrody za najlepsze odpowiedzi otrzy-

mują:
Rafał Dolatta - Trzciano,
Tomasz Jadasch - Kęty,
Stanisław Urban - Sośnica.

Czarna płyta winylowa wróciła do łask,
a w związku z tym niebywale rośnie popular-
ność gramofonów. Nie każdy współczesny
wzmacniacz ma wejście PHONO do podłą-
czenia gramofonu. Wejście to współpracuje
z przedwzmacniaczem o specyficznych para-
metrach. Opisywany moduł jest takim
wzmacniaczem. Nadaje się nie tylko do wbu-
dowania we wzmacniacze nieposiadające
wejścia i przedwzmacniacza gramofonowe-
go. Moduł ma na tyle dobre parametry, że
podłączony jako zewnętrzna przystawka do
wejścia liniowego AUX z powodzeniem za-
stąpi w popularnym sprzęcie wbudowany
przedwzmacniacz gramofonowy, który praw-
dopodobnie ma gorsze właściwości.

Zdecydowana większość gramofonów

wyposażona jest w tak zwaną wkładkę ma-
gnetyczną. Uzyskiwane z niej sygnały są nie-
wielkie, rzędu pojedynczych miliwoltów. Po-
nadto odczytany sygnał jest proporcjonalny
do prędkości ruchu igły poruszającej się
w rowku płyty. O właściwościach sygnału
decyduje też charakterystyka korekcyjna za-
stosowana podczas nagrywania. W sumie
oznacza to, że czym większa częstotliwość,
tym większy jest sygnał użyteczny uzyskiwa-
ny z wkładki. Sygnał z wkładki musi być też
silnie wzmocniony, a charakterystyka często-
tliwościowa wzmacniacza ma przywrócić
prawidłowe proporcje tonów niskich i wyso-
kich. Biorąc rzecz najprościej, przedwzmac-
niacz do gramofonu magnetycznego silnie
wzmacnia niskie częstotliwości, a znacznie
słabiej – wysokie. Aby proporcje były prawi-
dłowe, charakterystyka wzmacniacza korek-
cyjnego musi odpowiadać ustalonym wiele
lat temu wymaganiom.

Od roku 1953 płyty są nagrywane w ten

sposób, żeby przy odtwarzaniu prawidłowo
współpracowały ze wzmacniaczem o charak-

terystyce ustalonej przez RIAA (Recording
Industries Association of America - Amery-
kańskie Stowarzyszenie Producentów Prze-
mysłu Płytowego). Oryginalna charaktery-
styka RIAA z roku 1953 jest zaznaczona na
rysunku 1 kolorem czerwonym. Później
(1976) europejska organizacja IEC wprowa-
dziła modyfikację, polegającą na obniżeniu
wzmocnienia dla (różnych zakłócających)
przebiegów o częstotliwościach poniżej
20Hz. Zmodyfikowana charakterystyka
RIAA-IEC zaznaczona jest na rysunku 1 ko-
lorem niebieskim. Różni się od „starej
charakterystyki RIAA tylko w zakresie naj-
niższych tonów. W praktyce taka różnica nie
ma żadnego znaczenia.

Przebieg charakterystyk RIAA oraz

RIAA-IEC określają konkretne wzory,
w których występują stałe czasowe 3180

µs,

318

µs, 75µs oraz 7950µS. Na przykład wzór

na „starą” charakterystykę RIAA to:

Praktykowi takie wzory do niczego się nie

przydadzą. Bardziej potrzebne mogą się oka-
zać tabele zawierające informacje, jak zmie-
nia się wzmocnienie dla poszczególnych czę-

stotliwości. Tabela 1 zawiera wyliczenia
z oryginalnych wzorów. Znormalizowanym
wynikiem dla częstotliwości 1000Hz powin-
na być liczba 0,00 i inne wyniki powinny być
odnoszone do tej częstotliwości. Odchyłka
0,09dB nie ma żadnego praktycznego zna-
czenia, a poza tym w rzeczywistości sygnał
uzyskiwany z wkładki jest mały i przy czę-
stotliwości 100Hz wzmocnienie musi wyno-
sić co najmniej kilkadziesiąt razy.

Prezentowany projekt to wysokiej jakości

przedwzmacniacz korekcyjny dla analogo-
wego gramofonu z wkładką magnetyczną,
realizujący charakterystykę pośrednią mie-
dzy „starą” i „nową” charakterystyką. W ra-
zie potrzeby zmiana jednego elementu po-
zwala uzyskać przebieg dokładnie według
jednej albo drugiej charakterystyki.

Ponieważ młodzi Czytelnicy Elektroniki

dla Wszystkich na nowo odkrywają zalety
dźwięku analogowego i czarnych płyt, warto

przypomnieć w skrócie historię zapisu
dźwięku. Trwają prace nad przygotowaniem
artykułu do działu MEU, przedstawiającego
wiele interesujących faktów z tej dziedziny.

Jak to działa?

Ponieważ układ taki może stać się samo-
dzielną przystawką, jak też zostać wbudowa-
ny w istniejące urządzenie, przewidziano
dwie wersje: jedną do zasilania napięciem
symetrycznym w zakresie ±5...±15V i drugą
zasilaną napięciem pojedynczym 10...24V.
Każda z wersji może być zmontowana na tej
samej płytce drukowanej. Rysunek 2 poka-
zuje schemat ideowy wersji zasilanej napię-
ciem symetrycznym, a rysunek 3 – napięciem

13

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

P

P

r

r

z

z

e

e

d

d

w

w

z

z

m

m

a

a

c

c

n

n

i

i

a

a

c

c

z

z

g

g

r

r

a

a

m

m

o

o

f

f

o

o

n

n

o

o

w

w

y

y

R

R

I

I

A

A

A

A

2

2

6

6

8

8

0

0

+

+

+

Rys. 1

pojedynczym. O ile to możliwe, najlepiej jest
zrealizować wersję według rysunku 2 i zasi-
lać układ napięciem symetrycznym, stabili-
zowanym, z zakresu ±12...±15V.

W każdym przypadku sercem urządzenia

jest znakomity, a przy tym bardzo popularny,
łatwo dostępny i zaskakująco tani wzmac-
niacz operacyjny NE5532. Opracowany
został wiele lat temu i może dlatego oraz ze
względu na niską cenę jest niedoceniany
przez niektórych. Ten popularny układ sca-
lony optymalizowany jest właśnie pod kątem
zastosowań w układach audio. Był i nadal
jest doskonałym „klockiem” do budowy róż-
norodnych urządzeń audio, a ultranisko-
szumne wzmacniacze opracowane później
mają mniejsze szumy tylko przy współpracy
ze źródłami sygnału o rezystancjach niższych
od 50

Ω. Kostka NE5532 ma małe szumy na-

pięciowe i prądowe (typowo 5 nanowoltów
na pierwiastek z herca i 0,7 pikoampera na
pierwiastek z herca), a tzw. kolano charakte-
rystyki gęstości szumów napięciowych leży
nisko, w okolicach częstotliwości 100Hz.
Układ NE5532 jest szybki (SR=9V/µs, pa-
smo jednostkowe 10MHz, pasmo pełnej mo-
cy 140kHz) i ma dużą wydajność prądową
wyjścia (może pracować z obciążeniem
600

Ω). Układ ten ma na tyle dobre parame-

try, że do budowy zdecydowanej większości
układów audio nie ma potrzeby szukać

wzmacniacza operacyjnego o lep-
szych parametrach. Potwierdze-
niem jest szerokie stosowanie tej
kostki w aparaturze profesjonal-
nej.

I właśnie na układzie scalonym

NE5532 zrealizowany jest dwuka-
nałowy wzmacniacz korekcyjny
o charakterystyce zgodnej ze zna-
nymi od pięćdziesięciu lat zalece-
niami RIAA (oraz RIAA ze zmia-
nami zaproponowanymi przez
IEC).

Oryginalna charakterystyka

RIAA zawiera obwody o stałych
czasowych 3180µs, 318µs, 75µs –
w omawianym układzie realizują
je elementy R3, R3, C4, C5.
Zmiana wprowadzona przez IEC
polega na dodaniu obwodu filtru
górnoprzepustowego o stałej cza-
sowej 7950µs, co odpowiada czę-
stotliwości 20Hz. W omawianym
układzie realizuje to obwód R1C1.
Wartość R1 jest taka, żeby zapew-
nić wkładce magnetycznej gramo-
fonu standardowe obciążenie
(47k

Ω). Także C2 jest standardo-

wym obciążeniem wkładki
(100pF). Ściślej biorąc, producenci
wkładek wysokiej jakości zalecają

14

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

20

19,36

16,35

22

19,24

16,62

25

19,04

16,89

28

18,83

17,04

31,5

18,57

17,09

35

18,29

17,06

40

17,88

16,91

44

17,54

16,73

50

17,03

16,39

55

16,61

16,07

63

15,94

15,52

70

15,37

15,03

80

14,59

14,33

89

13,93

13,72

100

13,18

13,01

110

12,54

12,39

125

11,65

11,54

140

10,85

10,76

160

9,90

9,83

190

8,67

8,62

200

8,31

8,27

240

7,04

7,01

250

6,77

6,74

315

5,27

5,25

340

4,80

4,79

380

4,16

4,15

400

3,87

3,86

430

3,49

3,48

480

2,93

2,92

500

2,74

2,73

540

2,38

2,38

610

1,86

1,86

630

1,73

1,73

680

1,43

1,43

760

1,02

1,02

800

0,84

0,84

850

0,63

0,63

950

0,26

0,26

1000

0,09

0,09

1100

-0,23

-0,23

1200

-0,52

-0,52

1250

-0,65

-0,66

1300

-0,79

-0,79

1500

-1,31

-1,31

1600

-1,55

-1,55

1700

-1,80

-1,80

1900

-2,27

-2,27

2000

-2,50

-2,50

2100

-2,73

-2,73

2400

-3,39

-3,39

2500

-3,61

-3,61

2700

-4,04

-4,04

3000

-4,65

-4,65

3150

-4,95

-4,95

3400

-5,43

-5,43

3800

-6,17

-6,17

4000

-6,52

-6,52

4300

-7,02

-7,02

4800

-7,82

-7,82

5000

-8,12

-8,12

5400

-8,70

-8,70

6100

-9,64

-9,64

6300

-9,89

-9,89

6800

-10,50

-10,50

7600

-11,39

-11,39

8000

-11,81

-11,81

8500

-12,30

-12,30

9500

-13,22

-13,22

10000

-13,65

-13,65

11000

-14,44

-14,44

12000

-15,17

-15,17

12500

-15,52

-15,52

13000

-15,85

-15,85

15000

-17,07

-17,07

16000

-17,62

-17,62

17000

-18,14

-18,14

19000

-19,09

-19,09

20000

-19,53

-19,53

21000

-19,95

-19,95

Często- Wzmocnienie

tliwość

[Hz]

[dB]

[dB]

RIAA IEC

Często- Wzmocnienie

tliwość

[Hz]

[dB]

[dB]

RIAA IEC

Rys. 3

Rys. 2

Tabela 1

konkretną pojemność obciążenia, zwykle
w zakresie 47pF...150pF. Wartość 100pF jest
uniwersalna i często stosowana w praktyce.

Dokładna wartość C1 potrzebna dla uzy-

skania stałej czasowej 7950µs wynosi 167nF,
ale standardowa wartość 220nF jest tu jak
najbardziej na miejscu, ponieważ pozwala
uzyskać charakterystykę pośrednią między
starą RIAA i nową RIAA-IEC.

Rezystor R2 decyduje o wzmocnieniu.

Przy podanej wartości 100

Ω, wzmocnienie

dla częstotliwości 1kHz wynosi 100x (40dB).

W tym prostym, ale znakomitym układzie

przewidziano kondensatory tantalowe C3 i C6.

Kondensatory C3A, C3B są montowane

w obu wersjach. Teoretycznie nie są potrzeb-
ne, ale bez nich wzmocnienie stałoprądowe
wynosiłoby 1000 (R3/R3 +1). Tymczasem
napięcie niezrównoważenia układu NE5532,
które według katalogu typowo wynosi
0,5mV, w niektórych egzemplarzach może
sięgnąć 4...5mV. Oznacza to, że na wyjściu
mogłoby wystąpić przesunięcie składowej
stałej o kilka woltów. Nie byłoby to wpraw-
dzie groźne przy zasilaniu napięciem syme-
trycznym ±15V, ale przy zasilaniu niewiel-
kim napięciem pojedynczym takie przesunię-
cie zmniejszyłoby zakres sygnałów wyjścio-
wych, a w skrajnych przypadkach uniemożli-
wiło pracę. Obecność kondensatorów C3A,
C3B rozwiązuje problem i na wyjściu wzmac-
niacza operacyjnego napięcie stałe wzglę-
dem masy będzie pomijalnie małe, rzędu kil-
ku, najwyżej kilkudziesięciu miliwoltów.

W wersji układu zasilanej napięciem sy-

metrycznym elementy C6A, R5A, C6B,
R5B nie są potrzebne i nie należy ich monto-
wać, przy czym zamiast C6A, C6B należy
wlutować zwory. Sygnał wyjściowy będzie
pobierany wprost z wyjścia wzmacniacza
operacyjnego, gdzie napięcie stałe jest bar-
dzo bliskie potencjałowi masy.

Tu warto zauważyć, że w układzie zasila-

nym napięciem pojedynczym rolę masy
w rzeczywistości pełni ujemna szyna zasila-
nia, dlatego dławik L2 musi być zastąpiony
zworą. W tej „pojedynczej” wersji obwód
oznaczony jako masa jest na potencjale poło-
wy napięcia zasilania dzięki rezystorom R6,
R7 i jest dla przebiegów zmiennych zwarty
do masy przez kondensator C12, który w tej
wersji powinien mieć zwiększoną pojem-
ność. Aby uniknąć obecności napięcia stałe-
go na zimnym przewodzie prowadzącym od
wkładki gramofonu, należy wykorzystać ja-
ko wejście punkty A1, N1 oraz A2,N2.
Oczywiście wejściem mogą być punkty A1,
O1 oraz A2, O2 – należy wtedy zadbać, żeby
nie zewrzeć zimnych żył przewodów prowa-
dzących od wkładki z punktem N, czyli z rze-
czywistą masą.

Rezystory R5A, R5B dołączone do ujem-

nej szyny zasilania występują tylko w wersji
pojedynczej, by na wyjściu napięcie stałe by-

ło na potencjale ujemnego napięcia zasilania
które jest wtedy prawdziwą masą.

Wielu Czytelników będzie się zastana-

wiać, z jaką dokładnością odwzorowana jest
w tym układzie charakterystyka RIAA. Wy-
niki symulacji przekonują, że odwzorowanie
charakterystyki RIAA (z poprawką IEC) jest
wręcz znakomite. Pokazuje to tabela 2.

Jak widać, odchyłki w zakresie powyżej

1kHz są znikomo małe, a i dla częstotliwości
150...300Hz odchyłka jest mniejsza niż pół
decybela. Rozbieżność przy najniższych czę-
stotliwościach, nieprzekraczająca 1dB, abso-
lutnie nie jest wadą - warto zwrócić uwagę,
że wyniki uzyskane w modelu leżą pomiędzy
wymaganiami oryginalnej charakterystyki
RIAA a jej zmodyfikowanej wersji RIAA-
IEC. Jeśli ktoś chciałby uzyskać charaktery-
stykę dokładnie według RIAA-IEC, może
zmniejszyć pojemność C1A, C1B do około
167nF (np. 100+47+22=169nF). Z drugiej
strony, jeśli ktoś chciałby uzyskać charakte-
rystykę według starej wersji RIAA, może
zwiększyć pojemności C1A, C1B do
1...2,2µF, a przy zasilaniu napięciem syme-
trycznym można usunąć C1A, C1B oraz
C3A, C3B (zewrzeć), uzyskując pasmo prze-
noszenia od 0Hz, czyli od prądu stałego. Nie
ma to jednak większego sensu, ponieważ na
płytach nie ma tak niskich składowych uży-
tecznych.

Biorąc rzecz bardziej realistycznie, trzeba

stwierdzić, iż tak naprawdę to przedstawione
wyliczenia dotyczące dokładności są „dziele-
niem włosa na czworo” i „biciem piany”.
Rzecz w tym, że po pierwsze, ucho nie zau-
waży znikomych nierówności charakterysty-
ki rzędu ułamka decybela. Tym bardziej że
charakterystyka RIAA to jedno, a zawartość
spektralna poszczególnych utworów to zu-
pełnie inna kwestia, zależna od upodobań re-
żysera dźwięku nagrywającego utwór.

Po drugie, wyliczenia z tabeli dotyczą

układu z idealnie dobranymi wartościami
elementów. Tymczasem w rzeczywistym
układzie zastosowane zostaną wprawdzie
precyzyjne rezystory o tolerancji 1%, ale
kondensatory będą mieć tolerancję 5% lub
10%, co może zwiększyć odchyłki do ±1dB.

Mimo wszystko warto zastosować rezystory
1-procentowe nie tylko ze względu na tole-
rancję, ale głównie na fakt, że jednocześnie
są to rezystory niskoszumne.

Oczywiście można dobierać kondensatory

C4, C5 na precyzyjnym mostku, ale napraw-
dę nie ma takiej potrzeby. Nawet odchyłki
charakterystyki rzędu ±1dB nie mają znacze-
nia. W standardowym układzie z powodze-
niem wystarczą kondensatory 10-procento-
we, czyli z literką K. W miarę możliwości
warto zastosować kondensatory o tolerancji
5%, czyli z literką J. Kondensatorów 20 i 30-
procentowych (z literkami M, N) należy uni-
kać.

Za pomocą jakiegokolwiek miernika po-

jemności, na przykład z multimetru, można
natomiast dobrać parami C4A, C4B oraz
C5A i C5B. Wtedy oba kanały będą mieć
identyczne charakterystyki. Dokładność po-
pularnych mierników pojemności bywa
słaba, rzędu 5%, jednak dokładność nie ma
znaczenia, jeśli chodzi tylko o dobranie kon-
densatorów parami.

Montaż i uruchomienie

Montaż modułu jest klasyczny i nie wymaga
szerszego opisu. Zależnie od dostępnego na-
pięcia zasilającego na płytce pokazanej na ry-
sunku 4 można zmontować układ według ry-
sunków 2 i 3. W wykazach elementów poda-
no części potrzebne dla obu wersji, a zestaw
AVT-2680 umożliwia budowę każdej z nich.
W miarę możliwości należy wykorzystywać
wersję zasilaną napięciem symetrycznym.

Montaż modułu warto zacząć od elemen-

tów najmniejszych: rezystorów i dławików.

Baczną uwagę trzeba zwrócić na bieguno-

wość kondensatorów elektrolitycznych,
zwłaszcza tantalowych. O ile zwykłe alumi-
niowe „elektrolity” niekiedy wytrzymują od-
wrotne włączenie i potem, po prawidłowym
wlutowaniu „dochodzą do siebie”, o tyle
„tantale” są bardziej wrażliwe i łatwo je bez-
powrotnie uszkodzić odwrotnym napięciem.

Pod układ scalony można dać podstawkę,

co umożliwi ewentualne testy z zastosowaniem

15

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Częstotliwość

Wzmocnienie znormalizowane [dB]

Tabela 2

Rys. 4 Schemat montażowy

RIAA IEC Model Różnica

(PSPICE) (IEC)

[Hz]

20

19,36

16,35

17,14

+0,79

39

17,96

16,95

17,22

+0,27

79

14,67

14,40

14,14

-0,26

150

10,36

10,28

9,86

-0,42

300

5,57

5,55

5,15

-0,40

610

1,86

1,86

1,64

-0,22

1000

0

0

0

0

1200

-0,52

-0,52

-0,56

-0,04

2400

-3,39

-3,39

-3,38

+0,01

4800

-7,82

-7,82

7,79

+0,03

9500

-13,22

-13,22

13,18

+0,04

19000

-19,09

-19,09

19,05

+0,04

innych wzmacniaczy operacyjnych. Przy
częstotliwościach pracy do 20kHz obecność
czy brak podstawki nie mają znaczenia.

Moduł należy zasilić dobrze filtrowanym

napięciem, najlepiej stabilizowanym. Do za-
silania wersji „niesymetrycznej” można wy-
korzystać popularny zasilacz stabilizowany
o napięciu wyjściowym 12...24V. Zwykle
jednak moduł będzie wbudowany w istnieją-
cy wzmacniacz. Jeśli napięcie potrzebne do
zasilania modułu nie jest dostępne w urzą-
dzeniu, można dodać obwód stabilizacji we-
dług rysunku 5. Można do niego dodać zasi-
lacz napięcia zmiennego (transformator)
i uzyskać zeń potrzebne niestabilizowane na-
pięcie symetryczne za pomocą dwóch pro-
stowników jednopołówkowych. Popularne
stabilizatory rodzin 78xx, 79xx mają maksy-
malne napięcia wejściowe 35V, więc jeśli we
wzmacniaczu występuje wyższe napięcie, na-
leży dodać diody Zenera według rysunku 6.
Liczbę i napięcie diod należy dobrać indywi-
dualnie, zależnie od dostępnego napięcia za-
silającego i wahań tego napięcia przy zmia-
nach obciążenia. Chodzi o to, by z jednej
strony w spoczynku napięcie wejściowe sta-
bilizatorów nie przekroczyło 35V, a z drugiej
strony, żeby przy maksymalnym obciążeniu
wzmacniacza, gdy napiecie zmniejszy się,
stabilizatory mogły prawidłowo pracować.
Moduł i stabilizator pobiorą niewielki prąd
około 20mA, więc można wykorzystać małe,
szklane diody Zenera o mocy 400mW, ale le-
piej jest zastosować trochę większe diody
o mocy 1,3W, wyglądem podobne do pro-
stowniczych diod 1-amperowych.

Układ zmontowany ze sprawnych elemen-

tów nie wymaga żadnego uruchamiania i od
razu będzie pracował poprawnie. Wykonanie
modułu jest bardzo łatwe i stopień trudności
słusznie określa jedna gwiazdka. Jednak do
pełnego wykorzystania jego możliwości po-
trzeba nieco doświadczenia. Ponieważ układ
będzie wzmacniał małe sygnały, rzędu poje-
dynczych miliwoltów, należy zwrócić uwagę
na możliwość „zbierania” rozmaitych za-
kłóceń. Przewody wejściowe powinny być
krótkie, najlepiej ekranowane. Zazwyczaj nie
będzie konieczne ekranowanie modułu, ale na
pewno zekranowanie płytki nie zaszkodzi
(ewentualny ekran musi być połączony z ma-
są urządzenia). Jeśli w pobliżu będzie znajdo-
wał się transformator sieciowy, trzeba maksy-
malnie oddalić od niego moduł i sprawdzić,
przy jakim geometrycznym ustawieniu indu-
kowany brum sieciowy będzie najmniejszy.

Możliwości zmian

W module doskonale sprawdzi się wzmac-
niacz operacyjny NE5532, który od lat zasłu-
żenie cieszy się uznaniem profesjonalistów.
Kto chce, może wypróbować mniej znany
układ również cieszący się znakomitą, może
nawet nieco lepszą opinią: OPA2134. Można
i warto też wypróbować różnice brzmienia
z popularnym TL072, który jest równie szyb-
ki, a nieco większe szumy napięciowe nie
powinny odgrywać roli ze względu na mniej-
sze wzmocnienie wysokich częstotliwości.
W podstawowym układzie trudno będzie na-
tomiast wypróbować pojedyncze wzmacnia-
cze OP-27, OP-37, chętnie stosowane w tego
typu sprzęcie.

Jak wspomniano wcześniej, w miarę moż-

liwości należy wykorzystywać wersję zasilaną
napięciem symetrycznym według rysunku 2.
W wersji „niesymetrycznej”
występują niejako dwa obwody
masy, które dla przebiegów
zmiennych są ze sobą zwarte
kondensatorem C12, który jed-
nak dla tych przebiegów ma ja-
kąś niezerową impedancję. Na
przykład dla częstotliwości
20Hz pojemność 470µF ma re-
aktancję prawie 17

Ω. Co praw-

da wpływ tej reaktancji jest
w sumie niewielki, jednak bar-
dziej „bezkompromisowa” jest
wersja zasilana symetrycznie,
gdzie jest jeden obwód masy.
Kto chciałby w wersji „niesy-
metrycznej” z rysunku 3 poważ-
nie zredukować wpływ impe-
dancji C12, może ujemne biegu-
ny C3A i C3B dołączyć wprost
do ujemnej szyny zasilania
(punkt N) według rysunku 7.
Na płytce zaprojektowano ścież-
ki w ten sposób, żeby punkty lu-
townicze „minusów” C3A,

C3B można było łatwo odciąć od obwodu ma-
sy. Punkty te po odcięciu należy połączyć
zworką i dołączyć do ujemnej szyny zasilania,
której punkt lutowniczy bez otworu przewi-
dziano w pobliżu.

Opisany układ z kondensatorem C1 reali-

zuje charakterystykę pośrednią między „sta-
rą” RIAA i „nową” RIAA-IEC. „Nowa” cha-
rakterystyka z dodatkowym filtrem odcinają-
cym składowe niższe niż 20Hz wcale nie zo-
stała przez wszystkich uznana za lepszą. Nie-
które dzisiejsze konstrukcje korektorów rea-
lizują „starą” charakterystykę, a na dodatek
pasmo zaczyna się od zera, czyli od prądu
stałego. Kwestią bardzo dyskusyjną jest po-
szerzanie pasma do zera, jednak są osoby,
które uważają, że tak jest lepiej i stosują
sprzężenie stałoprądowe. W opisywanym
układzie, ale tylko w wersji „symetrycznej”,
też można z powodzeniem zrealizować „sta-
rą” charakterystykę RIAA, zwiększając C1
do 1µF lub więcej, a nawet poszerzyć pasmo
do prądu stałego. W większości przypadków
wystarczy w tym celu zewrzeć C1A,
C1B oraz C3A, C3B. Choć wzmocnienie sta-
łoprądowe wynosi 1000, przy typowym na-
pięciu niezrównoważenia 0,5mV, napięcie
stałe na wyjściach nie powinno przekroczyć
±1V. To wyjściowe napięcie przesunięcia
można skorygować za pomocą klasycznego
obwodu według rysunku 8.

Puryści mogą też wziąć pod uwagę prąd

polaryzacji wejść i spadek napięcia, jaki wy-
woła na rezystancji R1 i rezystancji wkładki.
Z odłączoną wkładką prąd polaryzujący (typ.
0,2µA, max 1µA) wpływając do wejścia
nieodwracającego przez rezystancje R1 wy-
woła znacznie większy spadek napięcia, ty-
powo rzędu -10mV, maksymalnie -50mV.

Ciąg dalszy na stronie 21.

16

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 7

Rys. 8

Projekty

17

Elektronika dla Wszystkich

Układ ten, mimo iż został wykonany jeszcze
przed pojawieniem się opisu „Modułu uni-
wersalnego dla procesorów 90S2313 oraz
89Cx051” (EdW 5/2003), można potrakto-
wać jako rozszerzenie wymienionego projek-
tu. Projekt powinien ucieszyć Czytelników,
posiadających płytkę stykową, na której wy-
konują prototypy. W stosunku do „Modu-
łu...” układ został rozbudowany o złącze
RS232, RESET i zabezpieczenie przed od-
wróceniem polaryzacji zasilania. Zastosowa-
no także oryginalny rozkład końcówek złą-
cza ISP. Wszystkie te zmiany zmieściły się
na płytce, która po zmontowaniu ma wymia-
ry identyczne do poprzednika.

Opis układu

Schemat proponowanego układu przedstawia
rysunek 1. Obydwa układy U1 i U2 pracują
w typowej, można by rzec „katalogowej”, dla
siebie konfiguracji. Zworki J1 i J2 służą do
odłączenia układu konwersji poziomów
TTL/RS232 od procesora. Ma to na celu
umożliwienie wykorzystania sterownika
w aplikacjach, w których nie jest potrzebna
komunikacja z komputerem. Przycisk SW1
umożliwia ręczne wyzerowanie mikrokontro-
lera. Kondensatory C4 i C3 filtrują zasilanie.

Wiadomo jak łatwo, przy sporej plątani-

nie kabli, na płytce prototypowej o pomyle-
nie linii zasilania. W takiej sytuacji uratuje

nas dioda D1, która zewrze
zasilanie. Zasilaczowi labo-
ratoryjnemu, który jest zwy-
kle wykorzystywany przy te-
stowaniu prototypów, to nie
zaszkodzi, a może uratować nas przed pono-
szeniem kosztów takiej pomyłki.

To tyle, ile można napisać o działaniu ukła-

du. Cała reszta zależy od pomysłowości i po-
trzeb użytkownika. Ze względu na standardowy
rozkład wyprowadzeń złącza ISP nie są wyma-
gane jakiekolwiek przejściówki do typowych
programatorów. Układ modelowy świetnie
współpracował z programatorem AVT871/3.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy możemy zobaczyć na ry-
sunku 2. Nie udało mi się niestety uniknąć
trzech zworek i to od nich należy rozpocząć
składanie całości. Podstawki pod układy scalo-
ne nie są wymagane, choć zalecam ich stosowa-
nie. Warto natomiast wykonać podstawkę pod
rezonator kwarcowy. Umożliwi to jego bezpro-
blemową wymianę na element o innej wartości.
Odpowiednią podstawkę można wykonać z ka-
wałków rozmontowanego złącza precyzyjnego
SIP. Ich wlutowanie bardzo ułatwi wcześniejsze
włożenie w nie rezonatora, który utrzyma je
w odpowiedniej pozycji. Jako przedostatnie

umieszczamy na miejscu kondensatory elektro-
lityczne. Na końcu montujemy gniazdko Z5.

Ponieważ na płytce nie było miejsca na

umieszczenie opisu wyprowadzeń, proponu-
ję wykonać taki opis oddzielnie i nakleić go
na plastikowy element rzędu goldpinów
umieszczonych na brzegu płytki. Rozmie-
szczenie wyprowadzeń pokazuje rysunek 3.

Radosław Koppel

+

+

Wykaz elementów

C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF

C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V

C5-C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V

SW1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswitch

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MAX232

U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S2313

X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8MHz

Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin x 8

Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin x 7

Z3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2

Z4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .złącze ISP

Z5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo DB9

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

Podstawka pod rezonator kwarcowy

Rys. 1 Schemat ideowy

M

M

M

M

ii

ii

nn

nn

ii

ii

ss

ss

tt

tt

ee

ee

rr

rr

oo

oo

w

w

w

w

nn

nn

ii

ii

kk

kk

zz

zz

pp

pp

rr

rr

oo

oo

cc

cc

ee

ee

ss

ss

oo

oo

rr

rr

ee

ee

m

m

m

m

AA

AA

TT

TT

99

99

00

00

SS

SS

22

22

33

33

11

11

33

33

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Rozmieszczenie wyprowadzeń

2

2

6

6

8

8

3

3

Komplet ppodzespołów zz ppłytką jjest ddostępny ww sieci

handlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22683

18

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Kod RC5 jest najpopularniejszym sposobem
kodowania informacji przekazywanej przez
promieniowanie podczerwone. Obfitość
układów wykorzystujących go sprawia, że
także amatorzy i hobbyści coraz częściej się-
gają po niego w swoich konstrukcjach.
Nadawanie rozkazów RC5 w układach zbu-
dowanych ze „zwykłych scalaków” napotyka
na pewne kłopoty. Głównie chodzi o to, że
dostępne nadajniki kodu RC5 przeznaczone
są do pracy w pilotach zawierających wielo-
przyciskową klawiaturę matrycową, co prze-
kreśla ich zastosowanie w układach cyfro-
wych, gdzie prawie zawsze informacja wy-
stępuje w postaci binarnej.
Zastosowanie techniki mikroprocesorowej
otwiera bardzo szerokie możliwości jego wy-
korzystania. Jest ono proste zwłaszcza w dia-
lekcie BASCOM BASIC, gdzie dostępne są
polecenia GETRC5 oraz dodane ostatnio do
pakietu Bascom AVR polecenie SENDRC5.
O ile w pakiecie Bascom AVR dostępne jest
polecenie SENDRC5, to programujący w in-
nych językach, gdzie takich ułatwień nie ma,
stają przed koniecznością albo napisania go
samemu, albo sięgnięcia po dodatkowy hard-
ware, którym może być opisywany układ.
Dotyczy to także konstruktorów wykorzystu-
jących procesory mniej popularne, dla
których nie stworzono łatwych w wykorzy-
staniu pakietów takich jak BASCOM.

Prezentowane urządzenie rozwiązuje

wszystkie takie problemy. Jest to nadajnik
RC5 sterowany popularną magistralą I

2

C lub

poprzez podanie zwyczajnej liczby sześcio-
bitowej określającej adres odbiornika i/lub
wysyłany rozkaz.

Krótki opis kodu RC5

Krótki opis kodu RC5 zamieszczony był
w EdW 9/96. W niniejszym opisie przyjmij-
my następującą konwencję: cyframi 0 lub 1
oznaczymy wartości kolejnych bitów w ko-
dowanej liczbie (zwyczajny kod binarny),
zaś literami H lub L odpowiednie stany w od-

powiadającej tej liczbie sekwencji kodowej.
H oznacza paczkę impulsów o częstotliwości
36kHz trwającą ok. 1ms, zaś L trwającą tyle
samo przerwę.

Na początku transmisji występuje pewna

sekwencja startowa, która nie jest zbyt waż-
na z punktu widzenia sposobu kodowania.
Później wysyłany jest adres odbiornika
(0...31), a następnie komenda (0...63). Za-
równo w adresie, jak i w komendzie najpierw
nadawany jest najbardziej znaczący bit, a na
końcu najmniej znaczący.

Zasada kodowania jest następująca: jeśli

kolejny bit występujący w liczbie ma war-
tość 0, to w sekwencji wstawiamy frag-
ment HL, jeśli ma wartość 1, to wstawia-
my LH. To wszystko! Cała tajemnica kodu
RC5 zawiera się w tym krótkim zdaniu!

Tabelka zawierająca stosowne przykłady.

Dla ułatwienia sekwencje kodowe podzie-

lone zostały na pary liter L i H – każda para
odpowiada jednemu bitowi w kodowanej
liczbie. Nazwijmy umownie litery
H i L przeciwnymi, pamiętając ciągle, że
H to paczka impulsów podczerwieni, a L to
przerwa w nadawaniu. Zauważcie, że zasadę
kodowania można wtedy także wyrazić ina-
czej – jeśli kolejny bit, jest taki sam jak po-
przedni, to dodaj literę przeciwną do ostat-
niej i po niej wstaw przeciwną do dodanej,
jeśli jest inny, to dodaj taką literę jaka była
ostatnio i po niej wstaw przeciwną do doda-
nej. Właśnie taki algorytm realizuje program

znajdujący się w procesorze – kto chce, mo-
że przerobić go tak, aby działał „po bożemu”,
czyli zgodnie z pierwszą zasadą.

Do omówienia pozostała tylko sekwencja

startowa. Właściwie są dwie sekwencje wy-
stępujące na zmianę przy każdym kolejnym
wciśnięciu przycisku w klasycznym pilocie,
np. do telewizora. Dzięki temu odbiornik
„wie”, czy przycisk jest stale trzymany, czy
też ciągle puszczany i wciskany. Trzeba bo-
wiem wiedzieć, że przytrzymanie przycisku
w takim pilocie powoduje ciągłe wysyłanie
sekwencji kodowych (każda trwa ok. 25ms)
z odstępem ok. 100ms – każda z nich posia-
da tę samą sekwencję startową. Kolejne pu-
szczenie i wciśnięcie przycisku zmienia ją na
inną. A sekwencje te wyglądają następująco:
HLHLH lub też HLHHL. Jak widać, dwie
ostatnie litery kodują parzystość, a pierwsze
trzy to niezbyt interesujący bit startu (a nawet
1,5 bitu!). Możemy teraz podać przykład peł-
nego rozkazu, w którym adres niech będzie
równy na przykład 10 (01010 BIN), a ko-
menda 25 (011001 BIN). Celowo dodałem
nieznaczące zera na najstarszych pozycjach –
wysyłane liczby są zawsze traktowane jako
pięciobitowe (adres) lub sześciobitowe (ko-
menda), nawet gdy do ich zapisu wystarczy
mniejsza liczba bitów. A oto jak wygląda wy-
syłany rozkaz:

lub analogicznie z drugą sekwencją startową.
Na koniec wspomnijmy, że taki sposób kodo-
wania nazywany jest transmisją bifazową -
i rzeczywiście każda zmiana bitu w wysyła-
nej liczbie powoduje niejako odwrócenie fa-
zy w sekwencji kodowej.

Opis układu

Schemat układu znajduje się na rysunku 1.
Jak widać, sercem urządzenia jest dobrze
znany Czytelnikom EdW AT89C2051, który

P

P

i

i

l

l

o

o

t

t

R

R

C

C

5

5

s

s

t

t

e

e

r

r

o

o

w

w

a

a

n

n

y

y

m

m

a

a

g

g

i

i

s

s

t

t

r

r

a

a

l

l

ą

ą

I

I

2

2

C

C

l

l

u

u

b

b

r

r

ó

ó

w

w

n

n

o

o

l

l

e

e

g

g

l

l

e

e

++

++

++

2

2

6

6

8

8

1

1

HLHLH HL LH HL LH HL HL LH LH HL HL LH

Liczba binarna

Reprezentacja

w kodzie RC5

11000

LH LH HL HL HL

10000

LH HL HL HL HL

00001

HL HL HL HL LH

100001

LH HL HL HL HL LH

101011

LH HL LH HL LH LH

realizuje wszystkie funkcje związane z wysy-
łaniem rozkazów w kodzie RC5, łącznie
z modulowaniem wiązki podczerwieni. Wy-
korzystanie procesora w roli urządzenia pod-
porządkowanego w transmisji I

2

C (Slave) na-

potyka na spore trudności. Jest to wada, ale
w sumie nie tak bardzo duża, bo sterowanie
przy użyciu magistrali I

2

C jest opcją dodat-

kową i w wielu przypadkach w ogóle nie bę-
dzie wykorzystane. Wtedy ekspander I

2

C

PCF8574(A) nie będzie montowany.
Podstawowe założenia projektowe mówiły,
że układ ma być nadajnikiem RC5 sterowa-
nym słowem sześciobitowym. W takim przy-
padku U2 wraz z elementami R1...R3 oraz J2
jest zbędny, a w miejsce nóżek 4,5,6,7,
9,10,11 należy wlutować rzędy goldpinów –
wraz z odpowiednimi złączami szufladkowy-
mi i przewodem taśmowym posłużą one do
sterowania pilotem. Układ elektroniczny pi-
lota jest bardzo prosty. Jumper J2 służy do
wybrania adresu bazowego ekspandera U2,
tranzystor T1 steruje dwoma diodami IRED.
W praktyce okazuje się, że do poprawnej
pracy w zupełności wystarczy jedna taka dio-
da. Prąd ten, z rezystorem R5 o wartości
4,7

Ω, wynosi ok. 615mA, co w zupełności

wystarcza. Rezystor R4 nie powinien mieć
wartości większej od 220

Ω, gdyż minimalny,

gwarantowany przez producenta, współczyn-
nik wzmocnienia prądowego T1 wynosi 40
i przy większych wartościach R4 tranzystor
ten nie zostałby w pełni otwarty. W praktyce
z pewnością okaże się, że T1 ma wzmocnie-
nie znacznie większe, nawet dochodzące do
150...200, ale gdyby zdarzyło się, że jest ono
bliskie 40, to R4 można nawet zmniejszyć do
180...200

Ω.

Opisywany pilot, podobnie jak klasyczne

piloty RC5, może pracować w jednym
z dwóch trybów pracy: ze stałym (J3 rozwar-
ty) oraz ze zmiennym (J3 zwarty) adresem
RC5. W trybie ze stałym adresem każde opa-
dające zbocze na porcie P1.0 układu U1 po-

woduje wysłanie przez niego rozkazu RC5,
w którym komenda jest liczbą pobraną
z nóżek P1.2...P1.7, a adres liczbą ustawioną
przez użytkownika jumperami J1 (P3.5 to
najstarszy bit). Uwaga! Zwarcie jumperka
jest tu traktowane jako ustawienie określone-
go bitu adresu na 1, pomimo że stanowi to
zwarcie do masy odpowiadającego mu pinu
portu P3. Jest to tylko kwestia programowej
interpretacji - połączenie kojarzy się raczej
z jedynką niż z zerem. Oczywiście nie doty-
czy to ustawiania adresu bazowego I

2

C ukła-

du U2, gdzie zwarcie któregoś z jumperków
J2 to podanie zera na odpowiedni pin
A0...A2.

W trybie ze zmiennym adresem jest ina-

czej. Pierwsze opadające zbocze sygnału na
P1.0 sprawia, że procesor odczytuje 5 bitów
P1.7...P1.3 i zapamiętuje tę liczbę jako adres
kolejnego rozkazu RC5 (na razie jednak ni-
czego nie wysyła). Następne opadające zbo-
cze na P1.0 powoduje wysłanie rozkazu, przy
czym adresem jest odczytana przed chwilą
liczba, zaś komendą liczba aktualnie znajdu-
jąca się na sześciu pinach P1.7...P1.2. Kolej-
ne opadające zbocze na P1.0 znów powoduje
odczytanie adresu... i tak w kółko. Oprócz te-
go niezależnie od trybu pracy każdy kolejny
rozkaz wysyłany jest z przeciwną sekwencją
startową, czyli parzystością.

Jak widać, procesor podejmuje jakiekol-

wiek działania wraz z odebraniem opadające-
go zbocza sygnału na P1.0 (n. 12). Jest to dla
niego informacja, że na porcie P1 znajduje
się nowa, ważna liczba mogąca być adresem
lub komendą wysyłanego rozkazu. Niektórzy
zapytają, dlaczego nie wykorzystałem do te-
go celu wyprowadzenia INT układu U2 –
otóż impuls na tej nóżce pojawia się dopiero
przy zmianie liczby znajdującej się w jego
wewnętrznym rejestrze 8-bitowym i jej wy-
korzystanie uniemożliwiłoby wysyłanie kil-
ku takich samych rozkazów RC5 bezpośre-
dnio po sobie, a to byłoby poważną wadą.

A oto przykład użycia pilota:

Załóżmy, że U2 jest typu PCF8574

i zwarte są wszystkie jumpery J2 (adres ba-
zowy 64), a system sterujący naszym pilotem
jest oprogramowany w Bascomie. Aby wy-
słać jeden rozkaz RC5, należy wydać nastę-
pujące polecenia.

Praca pilota ze stałym adresem (adres ustawiony
za pomocą J1):

I2csend 64, komenda ‘ komenda na

P1.7...P1.2 oraz 0 na P1.0

Waitms 50
I2csend 64, 64

‘ wystaw 1 na P1.0

Praca pilota ze zmiennym adresem:

I2csend 64, adres
Waitms 50
I2csend 64, 64
Waitms 50
I2csend 64, komenda

‘

w tym momencie pilot wysyła rozkaz

Waitms 50
I2csend 64, 64

Jak widać, po wystawieniu liczby na port

P1, należy chwilę odczekać, aby zlikwidować
ryzyko ewentualnych zakłóceń odbioru. Nie
musi to wcale być 50ms – zwykle wystarczy
znacznie mniej. Należy pamiętać, żeby ko-
menda była liczbą z zakresu 0...63, a adres
liczbą z zakresu 0...31. Wprawdzie niepo-
trzebne bity są ignorowane, ale chodzi o to,
żeby wraz z wysłaniem tych liczb na P1.0 po-
dawany był stan niski. W przypadku bezpo-
średniego sterowania pilotem zasada sterowa-
nia pozostaje ta sama z tym, że zamiast wysy-
łania danych magistralą I

2

C, na nóżki

P1.7...P1.2 podajemy adres lub komendę bi-
narnie oraz wystawiamy zero na P1.0. Po za-
kończeniu transmisji należy „posprzątać”,
czyli wystawić 1 na P1.0. W praktyce z pew-
nością znacznie częściej wykorzystywany bę-
dzie tryb ze stałym adresem. Tryb z adresem
zmiennym wykorzystamy wtedy, gdy zaist-
nieje potrzeba niezależnego sterowania kilko-
ma odbiornikami lub gdyby okazało się, że 64
różne komendy to za mało. Możemy wtedy
potraktować adres jako starszą część przesy-
łanego rozkazu, a komendę jako młodszą.
Dzięki temu liczba różnych możliwych do
wysłania rozkazów wyniesie 32*64=2048.

Tyle opisu wystarczy, aby samodzielnie

wykonać układ. Dalsza część przeznaczona
jest dla bardziej dociekliwych Czytelników,
którzy chcą lepiej zrozumieć funkcjonowa-
nie programu.

Program pilota

Przy jego opisie pominę główną część,
w której następuje wybieranie trybu pracy,
odczytywanie liczb binarnych z portów oraz
wywoływanie procedury wysyłającej dane
w kodzie RC5. Ograniczę się jedynie do opi-
sania tej procedury, którą nazwałem
Sendrc5(Adrbin as Byte, Kombin as Byte).
W głównej części programu zadeklarowane
są zmienne o nazwach Adres i Komenda.

19

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Rys. 1 Schemat ideowy

Do nich wczytywane są odpowiednie liczby
będące wartościami adresu i komendy w wy-
syłanym rozkazie RC5. Odczytywanie ko-
mendy odbywa się zawsze z nóżek
P1.7...P1.2 i zostało zaimplementowane
w oddzielnej procedurze Zbieraj_komende.
Odczytywanie adresu – zależnie od trybu pra-
cy – odbywa się albo z pinów P1.7...P1.3, al-
bo z pinów P3.1...P3.5 i ma miejsce w głów-
nej części programu. Wywołanie Call Sen-
drc5 (Adres, Komenda) sprawia, że wysyłany
jest rozkaz o takim adresie i komendzie, jakie
znajdowały się w owych zmiennych w chwi-
li wywołania tej procedury. Podczas jej wy-
wołania wartości ze zmiennych Adres i Ko-
menda kopiowane są do zmiennych Adrbin
i Kombin (parametry procedury Sendrc5),
które są później używane i zmieniane w pro-
cesie odczytywania ich kolejnych bitów
(w sekwencji od najstarszego do najmłodsze-
go). Dzięki temu zmienne Adres i Komenda
nie zmieniają swojej wartości po wywołaniu
procedury Sendrc5 i mogą być ewentualnie
dalej wykorzystywane w programie.

Główne zmienne występujące w procedu-

rze Sendrc5 (Adres,Komenda) są następujące:
Wy – zmienna typu bit. Wywołanie podpro-
gramu Czekaj w chwili, gdy ma ona wartość
1 powoduje wysłanie paczki impulsów (H),
w przeciwnym razie następuje przerwa o ta-
kim samym czasie trwania (L).
Parity – zmienna typu bit określająca rodzaj
sekwencji startowej.
Ired – alias dla pinu P3.0, czyli wyjście na
bazę T1.
Present – zmienna typu bit równa wartości
aktualnie analizowanego bitu zmiennej Ad-
res lub Komenda.
Last – jak wyżej, z tym, że chodzi o bit po-
przednio analizowany.
Potega(n) - zmienna tablicowa zawiera (n-1)
potęgę dwójki, np. Potęga(4)=8 itd. Zapisano
w niej sześć kolejnych liczb 1,2,4,8,16,32.
Jest ona potrzebna do konwersji liczby dzie-
siętnej na dwójkową.

Początek procedury jest następujący

:

Sendrc5(adrbin,Kombin)
Set Ired

`na wszelki wypadek wyłącz

T1
Parity = Not Parity

`zmień sekw. startową

Set Wy

`wyślij 1,5 bitu startu, teraz H

Gosub Czekaj
Reset Wy

`L

Gosub Czekaj
Set Wy

`H

Gosub Czekaj
If Parity = 0 Then

`parzystość taka

Set Wy

`H

Gosub Czekaj
Reset Wy

`L

Last = 0

`to jest potrzebne później

Gosub Czekaj

Else

`lub parzystość taka

Reset Wy

`L

Gosub Czekaj
Set Wy

`H

Last = 1

`to jest potrzebne później

Gosub Czekaj

End If

Teraz następuje wysyłanie adresu. Odby-

wa się to zgodnie ze zmodyfikowanym algo-
rytmem. Oto ten fragment:

For Licznik1 = 5 Downto 1 `wysyłanie adresu
If Adrbin >= Potega(licznik1) Then
`pobierz kolejny bit adresu

Present = 1

`wynosi on 1

Adrbin = Adrbin - Potęga(licznik1)

Else

Present = 0

`lub 0

End If
If Present = Last Then `jeśli dwa ostatnie bity są

równe

Wy = Not Wy

`wyślij literę przeciwną

Gosub Czekaj

`do ostatniej (H lub L)

Wy = Not Wy

`i przeciwną do wysłanej

Gosub Czekaj

`przed chwilą

Else

`w przeciwnym wypadku

Gosub Czekaj

`wyślij tę samą literę co

ostatnia

Wy = Not Wy

`i wyślij przeciwną

Gosub Czekaj

End If
Last = Present

`aktualny bit staje się

poprzednim

Next Licznik1

`pobierz kolejny bit

Następnie tak samo wysyłana jest ko-

menda, z tym, że bitów jest 6 i zamiast
zmiennej Adrbin jest Kombin. Na tym koń-
czy się działanie procedury Sendrc5. Uważ-
ny Czytelnik może w tej chwili powiedzieć
„skoro na portach procesora mamy normal-
ne liczby dwójkowe, to po co zamieniać je
w głównej części programu na dziesiętne,
a potem w procedurze Sendrc5 z powrotem
na binarne?”. Zrobiłem tak po to, aby proce-
dura Sendrc5 była uniwersalna, czyli żeby
po prostu dostawała dwie zmienne typu By-
te i wysyłała odpowiadający im rozkaz
w kodzie RC5. Do omówienia pozostał pod-
program Czekaj, który ma dość niecodzien-
ną budowę. Oto on:

Czekaj:
If Wy = 1 Then

`wysyłanie paczki impulsów

H

Reset Ired

`błysk diod D1 i D2

Gosub Czas

`czekaj niecałe 14us

Set Ired

wygaś diody IRED

Gosub Czas

`czekaj niecałe 14us

..........

`tu powyższe 4 linie
`powtarzane są 29 razy!

Else

`przerwa L

Reset Dodatkowa `tak samo jak wyżej
Gosub Czas

`tylko zamiast pinu Ired

Set Dodatkowa

`jest zmienna typu bit

Gosub Czas

..........

`29 razy tak samo

End If
Set Ired

`wyłącz profilaktycznie diody LED

Return

Czas:

`skok do tego podprogramu

Dodatkowa = 1

`i jego wykonanie zajmuje

Dodatkowa = 1

`procesorowi niecałe 14

µs

Dodatkowa = 1

`z popularnym kwarcem

Dodatkowa = 1

`11,059MHz

Return

Otóż pierwsza część podprogramu Czekaj

zajmuje się wysyłaniem paczek impulsów
o częstotliwości ok. 36kHz (oznaczanych H).
Nie można użyć Timerów, bo 89C2051 jest
na to za wolny. Wykorzystałem tu czas, jaki
zużywa on na wykonywanie wszelkich czyn-
ności. Zmienna Dodatkowa typu Bit służy
tylko do tego, aby jej ustawianie zajmowało
prockowi czas równy 1 cykl zegara, czyli
1,085

µs. Cztery jej ustawienia plus czas po-

trzebny na skok i powrót z podprogramu
Czas (8 cykli) plus ustawienie/wyzerowanie
pinu Ired P3.0 (1 cykl) to w sumie
13*1,085

µs = 14,105µs. Jest to połowa okre-

su wysyłanego sygnału. Częstotliwość nośna
wynosi więc około 1/28,21

µs = 35,4kHz. Nie

36, bo w cyfrowym świecie dysponujemy
czasem skwantowanym – w tym przypadku
kwant wynosi 2 cykle (po jednym na pół
okresu). Zmiana okresu o tę wartość daje
częstotliwość różniącą się od 36kHz o więcej
niż 0,6kHz, czyli wynik gorszy niż 35,4kHz.
Praktyczne próby wykazały, że samo wyko-
nanie pustej pętli for...next zajmuje więcej
niż 14

µs. Przy jej zastosowaniu generowany

sygnał miał odpowiednią częstotliwość, ale
jego wypełnienie mocno odbiegało od 50%
co powodowało znaczne pogorszenie zasięgu
i pewności odbioru. W tej sytuacji zrezygno-
wałem z pętli i kosztem większego zużycia
pamięci programu uzyskałem wypełnienie
dokładnie równe 50%. Natomiast wytwarza-
nie przerwy L w zasadzie nie wymaga takich
zabiegów i wystarczyłoby napisać 8 lub 9 in-
strukcji Delay a nawet Waitms 1. Chcąc jed-
nak zachować absolutną równość czasów
trwania paczki i przerwy, zdecydowałem się
na analogiczne rozwiązanie.

Zarówno długość okresu nośnej, jak

i liczba 30 okresów w paczce zostały dobra-
ne w wyniku praktycznych prób z użyciem
fabrycznego pilota RC5 sterowanego nim
telewizora oraz programu „Monitor pod-
czerwieni”. Wyniki były więcej niż zachę-
cające. Opisywany układ spisywał się wręcz
rewelacyjnie, nie ustępując pilotowi fa-
brycznemu ani zasięgiem, ani jakością ge-
nerowanych przebiegów. Wynik ten uzyska-
no z tanim i popularnym kwarcem
11,059MHz. Zastosowanie kwarcu 12MHz
lub 24MHz pozwoliłoby na wygenerowanie
częstotliwości nośnej 35,7kHz, ale w więk-
szości wypadków 35,4 w zupełności wystar-
czy. Kto chce, może dokonać takiej zmiany,
pamiętając o dopisaniu kolejnej, piątej linij-
ki Dodatkowa=1 w podprogramie Czas
(kwarc 12MHz) lub piętnastu takich linijek
dla kwarcu 24MHz.

Choć opisany program pracuje z najpopu-

larniejszą częstotliwością nośną 36kHz
(z dokładnością do kwantu czasu równego
dwóm cyklom zegara), to w przypadku uży-
cia odbiornika TFMS pracującego z inną czę-
stotliwością rezonansową, odpowiednia
przeróbka jest oczywiście możliwa.

20

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

21

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Należy wtedy zmienić liczbę linijek Do-

datkowa=1 w podprogramie Czas (zmniej-
szenie powoduje wzrost częstotliwości). Jeśli
nawet usunięcie ich wszystkich nie pozwala
uzyskać odpowiednio dużej częstotliwości,
to należy zrezygnować z podprogramu Czas
(gdyż samo jego wywołanie zajmuje 8 cykli
zegara) i umieścić odpowiednią liczbę tych
linijek kodu bezpośrednio pomiędzy linijka-
mi Set Ired i Reset Ired w podprogramie Cze-
kaj. Należy przy tym pamiętać, że wraz ze
wzrostem częstotliwości skwantowany czas
daje się coraz bardziej we znaki. Maksymal-
ną możliwą do uzyskania częstotliwość (ok.
460kHz z kwarcem 11,059MHz) otrzymamy,
gdy linijek Dodatkowa=1 w ogóle nie bę-
dzie, ale wtedy okres staje się równy kwanto-
wi czasu! Na szczęście w praktyce nigdy nie
będziemy potrzebować częstotliwości więk-
szych od 100kHz. W przypadku zmniejsza-
nia częstotliwości nośnej taki problem nie ist-
nieje, a także nie ma ograniczenia jej warto-
ści od dołu.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy znajduje się na rysun-
ku 2. Montaż jest klasyczny. Rozpoczynamy
od wlutowania jednej zworki, a potem stop-
niowo przechodzimy od elementów naj-

mniejszych do największych. W trakcie
montażu musimy zdecydować, czy montuje-
my U2, J2 oraz R1...R3, czy też w miejsce
nóżek 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 U2 wlutujemy rząd
goldpinów i pilot będzie sterowany słowem
sześciobitowym plus bit sterujący. Prawidło-
wo zmontowany układ nie wymaga urucha-
miania i od razu działa poprawnie. Spraw-
dzenia działania możemy dokonać, zależnie
od wersji montażowej, albo za pomocą gene-
ratora sekwencji I

2

C (w tej roli zaprogramo-

wany drugi procesor lub emulator sprzęto-
wy), albo w jakikolwiek sposób, podając 6-
bitowe liczby na wejście.

Arkadiusz Antoniak

Uwaga! Plik z programem (w Bascomie)

można ściągnąć ze strony internetowej
www.edw.com.pl/ z działu FTP.

Wykaz elementów

RReezzyyssttoorryy
R1-R3,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7Ω

KKoonnddeennssaattoorryy
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF/16V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/16V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny

PPóółłpprrzzeewwooddnniikkii
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda nadawcza IRED
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD136
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C2051
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8574 lub PCF8574A

IInnnnee
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator kwarcowy 11,059MHz
J1...J3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpiny i jumperki

Rys. 2 Schemat montażowy

KKoom

mpplleett ppooddzzeessppoołłóóww zz ppłłyyttkkąą

jjeesstt ddoossttęęppnnyy ww ssiieeccii hhaannddlloowweejj AAVVTT

jjaakkoo kkiitt sszzkkoollnnyy AAVVTT-22668811

Ciąg dalszy ze strony 16.

Przy zwartym kondensatorze C3 może to do-
prowadzić do nasycenia wzmacniacza.
Po podłączeniu gramofonu do wzmacniacza
spadek napięcia na małej rezystancji wkładki
będzie rzędu ułamka miliwolta i układ może
pracować poprawnie. Inaczej mówiąc, dołą-
czenie wkładki spowoduje potężny skok spo-
czynkowego napięcia wyjściowego. Kto

chciałby zlikwidować taki efekt w wersji sta-
łoprądowej, może dodatkowo zastosować
obwód kompensacji prądu wejściowego we-
dług zasady pokazanej na rysunku 9. Tran-
zystory T1, T2 to klasyczne lustro i źródło
prądowe. Rezystor Rx trzeba dobrać indywi-
dualne, zależnie od wzmocnienia tranzysto-
rów, żeby prąd bazy tranzystora T3 był rów-
ny prądowi polaryzacji
wejścia nieodwracają-
cego wzmacniacza.
Napięcie na rezystorze
R1 będzie wtedy wy-
nosić zero. Także jed-
nakowe rezystory RA,
RB trzeba dobrać, że-
by spadek napięcia na
nich wynosił 0,1...
0,5V.

Ostatnie wskazów-

ki dotyczą „syme-
trycznej” wersji stało-
prądowej (ze zwarty-

mi kondensatorami C1, C3), którą zechcą
wykorzystać tylko nieliczni. W ogromnej
większości przypadków całkowicie wystar-
czy wersja podstawowa z rysunku 2, a nawet
wersja zasilana pojedynczym napięciem we-
dług rysunku 3.

Piotr Górecki

Komplet ppodzespołów zz płytką

jest ddostępny ww sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22680

Rys. 9

Wykaz elementów

RReezzyyssttoorryy
R1A,R1B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47,5kΩ
R2A,R2B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω
R3A,R3B . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ 1%
R4A,R4B . . . . . . . . . . . . . . . . .7,87kΩ 1%
R5A,R5B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R6,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
KKoonnddeennssaattoorryy
C1A,C1B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
C2A,C2B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100pF

C3A,C3B . . . . . . . . . . . .220µF/10V tantal
C4A,C4B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
C5A,C5B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C6A,C6B . . . . . . . . . . . . .22µF/16V tantal
C7-C9 . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C10-C12 . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V
PPóółłpprrzzeewwooddnniikkii
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE5532
PPoozzoossttaałłee
L1,L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33µH

22

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Zapobieganie

zimnym lutom

Warunkiem powstania prawidłowego połą-
czenia jest czystość łączonych powierzchni,
obecność topnika oraz odpowiednio wysoka
temperatura, umożliwiająca rozpuszczenie
warstewki miedzi w cynie. Tymczasem różne
agresywne substancje chemiczne, w tym te
zawarte w powietrzu, mogą wchodzić w re-
akcję z miedzią oraz stopem, z którego wy-
konane są końcówki, a ponadto na po-
wierzchni lutowanych elementów mogą
znajdować się substancje obce, na przykład
tłuszcz, kurz, brud. Topnik zawarty w drucie
lutowniczym pozwoli usunąć cienką war-
stewkę tlenków, ale nie poradzi sobie z tłu-
szczem, kurzem, brudem czy z grubszą war-
stwą śniedzi. Dlatego podstawowym klu-
czem do sukcesu jest czystość, czystość i je-
szcze raz czystość.

W razie potrzeby łączone elementy nale-

ży odtłuścić np. za pomocą spirytusu lub
roztworu detergentów (płynu do prania).
Mocno zaśniedziałe końcówki należy oczy-
ścić mechanicznie za pomocą noża, drob-
niutkiego papieru, gąbki, proszku ściernego
czy w inny sposób. Dopiero dobrze oczy-
szczone powierzchnie gwarantują prawidło-
we połączenie.

Niektórzy mają zwyczaj przed monta-

żem pobielić zarówno wszystkie końcówki
elementów, jak i punkty lutownicze. Na
pewno to nie zaszkodzi. Generalnie jednak
płytek drukowanych własnej produkcji nie
trzeba pobielać. Po wytrawieniu warto nato-
miast oczyścić ścieżki „do żywej miedzi”
gąbką ścierną, proszkiem do szorowania,
a tylko w ostateczności bardzo drobnym

papierem ściernym. Tak oczyszczoną po-
wierzchnię płytki należy polakierować roz-
tworem kalafonii w denaturacie – zapewni
doskonałe lutowanie bez konieczności
wstępnego pobielania punktów lutowni-
czych. A wstępne pobielenie końcówek lu-
towanych elementów jest zalecane tylko
wtedy, gdy są to elementy długo przecho-
wywane, mocno zaśniedziałe.

Bardzo ważne jest też, żeby nie być prze-

sadnie oszczędnym i nie wykorzystywać
starego, wypalonego, szarego lutu z odzy-
sku. Taki odzyskany lut na pewno nie za-
wiera topnika i nie zapewni dobrych połą-
czeń. Ponadto na powierzchni takiej wypa-
lonej cyny znajduje się sporo tlenków cyny
i ołowiu, które zdecydowanie nie sprzyjają
powstaniu dobrego połączenia. Skąpstwo tu
nie popłaca, koszt świeżej cyny to nie mają-
tek, a uzyskuje się pewność, że zawiera ona
topnik.

Odzyskany lut można natomiast wykorzy-

stać do pobielania końcówek przewodów
przy użyciu dodatkowego topnika – kalafonii.

Koniecznie trzeba też dbać o czystość

końcówki grota – trzeba okresowo usuwać
z grota wypaloną, szarą cynę. Należy co jakiś
czas starannie wytrzeć końcówkę grota
o specjalną gąbkę (wilgotną), którą można
kupić w każdym sklepie elektronicznym za
dwa czy trzy złote. Taka gąbka albo tzw. czy-
ścik z wiórków to absolutnie konieczne wy-
posażenie stanowiska lutowniczego.

Walka z zimnymi lutami

Nawet umiejętny i świadomy elektronik co ja-
kiś czas ma do czynienia z zimnymi lutami,
wynikającymi ze zbyt niskiej temperatury luto-
wania i źle przygotowanej powierzchni łączo-
nych elementów. Często bardziej doświadczeni
monterzy mówią, że takie połączenia nie zo-
stały polutowane, tylko „nasmarkane”. Trud-
no dziwić się takiemu mocnemu określeniu,
bo chodzi nie tylko o estetykę, lecz o trwałość
połączenia i późniejsze poważne kłopoty
podczas eksploatacji układu. Często zdarza
się otrzymać do naprawy urządzenie, wyka-
zujące dziwne objawy: okresowe przerwy
w działaniu, trzaski, szumy i przerwy poja-
wiające się i zanikające przy stukaniu, potrzą-

saniu czy lekkim wyginaniu płytki drukowa-
nej. Wskazuje to na obecność zimnych lutów.

Zwykle niewarto szukać konkretnego

zimnego lutu odpowiedzialnego za usterkę.
Jeśli ujawnił się jeden zimny lut, jest prawie
pewne, że z czasem ujawnią się kolejne. Dla-
tego warto jeszcze raz polutować wszystkie
punkty dobrze nagrzaną lutownicą. Należy
dokładnie obejrzeć płytkę i stwierdzić, które
krople cyny na punktach lutowniczych są
wypukłe i szare – to najlepsi kandydaci na
zimne luty. Takie punkty należy dobrze roz-
grzać z użyciem niewielkiej ilości kalafonii,
by cyna zwilżyła elementy. Czasem warto
odsysaczem usunąć starą cynę i ponownie
polutować końcówki dobrze nagrzaną lutow-
nicą z użyciem świeżej cyny. Trudno tu po-
dać recepty i zawsze należy ocenić konkretną
sytuację: niekiedy wystarczy tylko dobrze
rozgrzać punkty lutownicze, czasem trzeba
dodatkowo użyć kalafonii, a w jeszcze innym
przypadku warto wylutować elementy, oczy-
ścić, pobielić ich końcówki i wlutować z po-
wrotem.

Wyposażenie dodatkowe

Obowiązkowym, obok lutownicy, wyposaże-
niem nawet najskromniejszego stanowiska
jest specjalna gąbka, którą obecnie można
kupić w każdym sklepie elektronicznym –
fotografia 17. Służy ona do wycierania gro-
ta podczas pracy i musi być wtedy lekko wil-
gotna (nie mokra).

Bardzo ważnym i przydatnym narzędziem

jest odsysacz – prosta pompka do usuwania
roztopionej cyny. Przy zakupie odsysacza
warto wydać parę złotych więcej i nabyć
sprzęt, który dłużej będzie pełnił swoją rolę –
fotografia 28. Odsysacze warto okresowo
smarować wewnątrz albo olejem, albo lepiej
talkiem.

Do usuwania zbędnej cyny z punktów lu-

towniczych służy też specjalna miedziana
plecionka (lica) nasączona topnikiem. Ple-
cionka ta po dotknięciu do punktu lutowni-
czego i rozgrzaniu dobrze wciąga płynną cy-
nę między swoje cienkie włókna. Taką licę
nasączoną kalafonią można kupić w sklepie,
ale można ją uzyskać samemu z kawałka
przewodu z miedzianym ekranem. Po rozcię-
ciu izolacji z kawałka takiego przewodu trze-
ba od razu nasączyć oplot topnikiem, np. za-
nurzając w roztworze kalafonii w denatura-
cie, by zapobiec utlenianiu miedzi. Zwykła
linka z typowych przewodów elektrycznych
się tu nie nadaje, ponieważ żyłki są zbyt
grube, w grę wchodzą natomiast przewody

Fot. 27

Fot. 28

Wszystko o lutowaniu

część 5

głośnikowe, które zazwyczaj składają się
z wielu cieniutkich żyłek. Najlepszy jest
ekran z kabla o możliwie cienkich żyłkach.

Nie tylko starszym elektronikom przyda

się silna, najlepiej podświetlana lupa, ewen-
tualnie lupa i dobra lampa. Pozwoli to dokła-
dnie obejrzeć płytkę i odnaleźć ewentualne
pęknięcia i zwarcia. Młodzi zwykle uważają,
że mają sokoli wzrok i lupa im nie jest po-
trzebna, ale naprawdę warto mieć pod ręką
dobre szkło powiększające.

Pomocą w wylutowywaniu układów sca-

lonych (przewlekanych i SMD) są specjalne
nasadki, pozwalające równomiernie rozgrzać
wszystkie nóżki. Są to jednak elementy dość
kosztowne, oferowane za dodatkową opłatą
jako uzupełnienie profesjonalnych lutownic.
Fotografia 29 pokazuje przykład nasadki do
lutownicy elektrycznej (nieco inne są nasadki
do lutownic na gorący gaz). Pomimo wyso-
kiej ceny nasadki takie są bardzo pożyteczne,
ponieważ pozwalają jednocześnie rozgrzać
wszystkie nóżki układu, co w przypadku pły-
tek dwustronnych jest jedynym skutecznym
sposobem wylutowania układów scalonych.

Jeszcze droższe, choć bardzo pożyteczne

są rozlutownice na gorące powietrze (gaz).
Zwykle są standardowo wyposażone
w komplet nasadek do różnych układów
scalonych przewlekanych i SMD.

Fotografia 30 pokazuje rozlutownicę po-

wietrzną DIC DEN-ON o oznaczeniu
SC7000Z, oferowaną przez firmę Renex.
Rozlutownica umożliwia demontaż elemen-
tów elektronicznych przewlekanych z płyt do
12 warstw z metalizacją otworów oraz de-
montaż elementów elektronicznych monto-
wanych w technologii SMT. Klasyczne,

przewlekane elementy demontuje się metodą
„nóżka po nóżce” przy użyciu dysz do zasy-
sania. Do demontażu elementów SMD stosu-
je się nie odsysanie, tylko wydmuch. Demon-
tując elementy PQFP, SOP oraz PLCC, wy-
korzystuje się drut lub taśmę stalową, od-
dzielając wyprowadzenia układu od ścieżek
płytki po rozgrzaniu cyny strumieniem gorą-
cego powietrza. Do elementów SMD można
też wykorzystać polecane głowice. Co cieka-
we, urządzenie zasilane jest bezpośrednio,
z sieci 220 V, a silnik i kompresor (ssanie-
nadmuch) wbudowane są w urządzenie, dzię-
ki czemu nie ma osobnych stacji typowych
dla tego typu narzędzi.

Zagrożenia

Praktyka pokazuje, że nie można się nauczyć
lutowania bez kilkakrotnego poparzenia pal-
ców. Doświadczają tego wszyscy początku-
jący, zanim wykształcą w sobie niezbędne
odruchy i przyzwyczajenia. Mówi się, że po-
parzone palce to frycowe, które musi zapła-
cić każdy. Poparzone miejsca mocno bolą,
ale zwykle rany i pęcherze nie są groźne
i dość szybko się goją.

Ryzyko poparzenia lutownicą o tempera-

turze bliskiej 400

o

C tylko na pozór wygląda

poważne. Większość elektroników zapomi-
na, że przy lutowaniu występuje dużo gorszy
problem: stop lutowniczy zawiera duże ilości
ołowiu. A ołów jest silną trucizną. Przy doty-
kaniu drutu lutowniczego część ołowiu może
przedostać się na skórę dłoni. Dlatego należy
jak najmniej dotykać „cyny”, a po lutowaniu
obowiązkowo umyć ręce. Tej kwestii na-
prawdę nie warto lekceważyć, bo zatrucie
ołowiem może ujawnić się po wielu latach.
Warto przypomnieć, że kiedyś, gdy połącze-
nia wykonywano ręcznie, lutowaczki praco-
wały w cienkich rękawiczkach.

Kolejna godna uwagi sprawa to opary ka-

lafonii, innych topników i metali. W profe-
sjonalnych stanowiskach lutowniczych z re-
guły instaluje się systemy usuwania oparów,
żeby osoba obsługująca nie musiała ich wdy-
chać. Na problem ten koniecznie muszą
zwrócić uwagę osoby mające skłonności do
astmy. Dodatkowy wyciąg powietrza,
w praktyce otwarcie okna, jest w wielu przy-
padkach absolutną koniecznością.

Drobne wskazówki

praktyczne

Kalafonia powinna być stałym wyposaże-
niem stanowiska lutowniczego, jednak nie
należy jej wykorzystywać niepotrzebnie.
Tylko niektórzy elektronicy starej daty,
którzy dawno temu używali drutu lutowni-
czego bez topnika, sądzą, że jest ona nie-
zbędna przy normalnym montażu. Kalafonii
obecnie używa się praktycznie tylko do po-
bielania końcówek przewodów i elementów.
Warto wiedzieć, że do roli skutecznego,
agresywnego topnika nadaje się... tabletka

aspiryny, która jednak po rozgrzaniu wy-
dziela silnie gryzący dym.

Jeśli chodzi o substytuty, zwykle nie war-

to wykorzystywać „cyny” uzyskanej od bla-
charzy, dekarzy, mechaników samochodo-
wych i innych nieelektroników. Problemem
jest nie tylko brak w takiej cynie odpowie-
dniego topnika. Często skład chemiczny sto-
pu znacznie różni się od stopu „elektronicz-
nego”, co znacznie obniża jakość połączeń.

Zawsze, gdy lutowanie zostało przepro-

wadzone niestarannie i bez wystarczającego
udziału topnika, istnieje ryzyko zwarcia cyną
sąsiednich punktów. Zwykle wystarczy prze-
lutować takie punkty z użyciem odrobiny
topnika (kalafonii). Cyna w obecności topni-
ka niejako się skurczy. Gdy kalafonia nie po-
maga, należy usunąć nadmiar cyny odsysa-
czem lub plecionką (licą) i ewentualnie polu-
tować punkty od nowa z użyciem niewielkiej
ilości świeżej cyny.

Przy wymianie elementów czy innych

manipulacjach czasem punkty lutownicze
lub ścieżki ulegają uszkodzeniu (oderwaniu).
Szczególne kłopoty występują przy demon-
tażu układów scalonych z płytki dwustronnej
z metalizowanymi otworami. Jedynym sku-
tecznym sposobem jest użycie nasadki po-
zwalającej podgrzać jednocześnie wszystkie
końcówki (fotografia 19). Nawet najlepszy
odsysacz ani też plecionka z reguły nie po-
zwolą całkowicie usunąć cyny z metalizowa-
nych otworów. Próba wyrwania tak częścio-
wo „odessanego” elementu często kończy się
zniszczeniem metalizacji w otworach i oder-
waniem punktów lutowniczych z jednej stro-
ny płytki. Potem, przy wlutowywaniu nowe-
go elementu, trzeba pamiętać o metalizowa-
nych otworach, przewlec cieniutki drucik
przez otwór obok nóżki i polutować go z obu
stron płytki do odizolowanych uprzednio
i pobielonych odpowiednich ścieżek.

Jak wspomniano wcześniej, nie ma po-

trzeby usuwać po lutowaniu resztek topnika
(kalafonii) z płytki drukowanej. Wprost prze-
ciwnie, niektórzy po lutowaniu pokrywają
płytkę z obu stron (także elementy) roztwo-
rem kalafonii w denaturacie. Po wyschnięciu
warstewka kalafonii dodatkowo zabezpiecza
i służy jako lakier izolacyjny. Przed laty był
to powszechny zwyczaj, dziś mniej, bo do
zabezpieczenia przed wilgocią można wyko-
rzystać rozmaite lakiery lub lepiej powszech-
nie dostępne zalewy silikonowe.

Regeneracja grota

Nawet dobrej klasy groty z czasem ulegają
zabrudzeniu i nie chcą przyjmować cyny. Za-
zwyczaj wystarczy regularnie wycierać gorą-
cy grot o wilgotną gąbkę (czyścik) i natych-
miast pobielać go z użyciem świeżej cyny,
ewentualnie kalafonii. Jeśli to niewiele po-
może, trzeba oczyścić taki grot na wilgotnej
gąbce, wyłączyć, aż ostygnie, nawinąć na koń-
cówkę drut lutowniczy z topnikiem według

23

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Fot. 30

Fot. 29

24

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

rysunku 14 i włączyć lu-
townicę. Gdy się rozgrze-
je i stopi cynę, grot powi-
nien się pobielić. Jeśli
efekt nie jest zadowalają-
cy, procedurę należy po-
wtórzyć.

Niektórzy ryzykują

czyszczenie „żelaznego”
grota drobniuteńkim pa-
pierem ściernym, ale jest
to metoda co najmniej ry-
zykowna. Ewentualnie po
wyczyszczeniu na gorąco
na wilgotnej gąbce i osty-
gnięciu należy grot oczyścić delikatnie pro-
szkiem do szorowania, starannie wypłukać
i pobielić sposobem z rysunku 14.

Kierunki rozwoju

W związku z postępującą miniaturyzacją ele-
mentów ręczne lutownice elektryczne osią-
gnęły praktyczny kres swych możliwości.
Obecnie cały proces produkcji urządzeń
elektronicznych odbywa się z udziałem roz-
maitych automatów. Poszczególne firmy pro-
ponują albo kompletne, w pełni automatycz-
ne taśmy produkcyjne, albo poszczególne
stanowiska dla takich taśm. Niemniej potrze-
ba ręcznego montażu i demontażu elemen-
tów elektronicznych istnieje nadal. Choć jest
to coraz trudniejsze, pierwsze prototypy
zwykle nadal trzeba zmontować i polutować

ręcznie. Dopiero dla dłuższej serii warto pro-
gramować taśmę produkcyjną do automa-
tycznego dozowania pasty lutowniczej (kle-
ju), automatycznego umieszczania elemen-
tów i lutowania rozpływowego.

Choć wobec niskich kosztów produkcji

seryjnej coraz częściej wyszukanie uszko-
dzenia i naprawa okazują się nieopłacalne,
jednak nadal działają centra serwisowe. Tu
istotnym problemem jest wylutowanie i wlu-
towanie najnowocześniejszych subminiatu-
rowych układów scalonych, zwłaszcza z wy-
prowadzeniami kulkowymi umieszczonymi
od spodu (obudowy typu BGA). Na potrzeby
prototypowni i serwisu produkuje się spe-

cjalne stanowiska do ręcznego montażu i de-
montażu. Przykładem może być pokazana na
fotografii 31 stacja DIC DEN-ON SD-3000.
Jest to sterowany mikroprocesorem półauto-
mat wykorzystujący gorące powietrze (gaz)
i pincety próżniowe, umożliwiający montaż
i demontaż elementów montowanych w tech-
nologii SMT (PLCC, PQFP), podstawek
SMD, a nawet elementów BGA, jak również
demontaż elementów przewlekanych.

Nie tylko w takich rozbudowanych stano-

wiskach coraz częściej wykorzystywane są
lutownice i rozlutownice na gorące powietrze
(gaz) oraz lokalne podgrzewacze wykorzy-
stujące podczerwień. Do tego dochodzą do-

zowniki kleju i pasty SMD, pincety próżnio-
we, odsysacze, pochłaniacze oparów i inne.
Nieco więcej informacji można znaleźć w ar-
tykułach: SMD w EdW 12/1998, 1/1999
oraz Moje pierwsze SMD w EdW 8/1999.
Tradycyjna lutownica elektryczna zajmuje
tam podrzędną rolę, o ile w ogóle jest używa-
na. Osoby zainteresowane szczegółami mo-
gą poszukać dalszych informacji w Interne-
cie, zaczynając od stron producentów i dys-
trybutorów sprzętu lutowniczego, choćby
firmy Renex (www.renex.com.pl), oferującej
takie urządzenia kilku zagranicznych firm.

Zbigniew Orłowski

Fot. 31

Rys. 14

26

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Przed miesiącem zrealizowaliśmy wzmac-
niacz lampowy zasilany zaskakująco niskim
napięciem. Mam nadzieję, iż nie obawiasz
się już lamp. Lampy to naprawdę dość pry-
mitywne elementy i wcale nie jest łatwo je
uszkodzić.

W tym odcinku nadal będziemy się zaj-

mować najprostszymi układami. Nadal celo-
wo pomijam szereg szczegółów, do których
jeszcze wrócimy. Niniejszy artykuł ma Ci po-
kazać kluczowe zależności i wstępnie zapo-
znać z dwoma podstawowymi układami pra-
cy lampy: ze wzmacniaczami ze wspólną ka-
todą i anodą. Wzmacniaczem ze wspólną
siatką nie będziemy się zajmować, bo
w układach audio nie znajduje on samo-
dzielnego zastosowania.

Przed miesiącem badaliśmy prościutki

układ zrealizowany według rysunku 19. Je-
śli chcesz z takiego układu z jedną triodą
uzyskać większe wzmocnienie i zmniejszyć
zniekształcenia, a nie masz nic przeciwko
„splugawieniu” szacownej konstrukcji lam-
powej obwodem tranzystorowym, zamień re-
zystor anodowy R2 na układ według rysun-
ku 20. Dodany obwód z tranzystorem i dwie-
ma zielonymi (lub żółtymi) diodami LED za-
stępuje rezystor anodowy i pełni rolę aktyw-
nego, dynamicznego obciążenia. Takie ob-
ciążenie ma pożyteczne właściwości. Tran-
zystor pracuje jako źródło prądowe i dzięki
obwodowi RC ma dla przebiegów zmien-
nych bardzo dużą oporność. Oznacza to, że ta
duża oporność dynamiczna pozwala uzyskać
wzmocnienie napięciowe lampy bliskie ma-
ksymalnemu wzmocnieniu lampy Ka. Po
drugie, dzięki wspomnianemu obwodowi RC
takie aktywne, dynamiczne obciążenie nieja-
ko dostosowuje się do prądu anodowego:
diody LED, pełniące tu rolę diody Zenera,
zapewniają, że na takim obciążeniu spoczyn-
kowe napięcie stałe wynosi około 3V i nie-
wiele zależy od prądu pracy. Zakres uzyski-
wanych napięć wyjściowych zależy głównie
od „napięcia Zenera” użytych diod LED.

W układzie z rysunku 20 z lampą ECC88

(E88CC) prąd anodowy wynosił około
0,45mA, a napięcia anodowe około 9V. Z ze-

wnętrznym obciążeniem R4=47k

Ω uzyska-

łem wzmocnienie równe 19x (25,8dB),
a przy R4=1M

Ω wzmocnienie wyniosło 24x

(27,6dB). Co istotne, zniekształcenia harmo-
niczne były znacznie mniejsze niż w układzie
z rezystorem anodowym. Przy sygnale wyj-
ściowym równym w zakresie 0...2,5Vpp
zniekształcenia harmoniczne nie przekroczy-
ły akceptowalnej wartości 1,1% i była to wy-
łącznie druga harmoniczna. Dla napięć wyj-
ściowych w zakresie 2,5...4,3Vpp zniekształ-
cenia też były małe, nie więcej niż 1,1%, ale
co ciekawe, pojawiła się w nich trzecia har-
moniczna. Dla amplitud powyżej 4,4Vpp
zniekształcenia gwałtownie rosły z uwagi na
obcinanie górnych wierzchołków sygnału.
Żeby uzyskać większe niezniekształcone sy-
gnały wyjściowe, wystarczy w układzie z ry-
sunku 20 w szereg z diodami D1 i D2 włą-
czyć jeszcze jedną lub dwie takie same diody
LED, co podwyższy średni spadek napięcia
na aktywnym obciążeniu. Zrobiłem to.

W układzie z czterema diodami LED

i przy zasilaniu 12V napięcie na anodzie spa-
dło do żenującej wartości 6V, a prąd anodo-
wy do około 0,2mA. Mimo to uzyskałem za-
chęcające rezultaty: maksymalne napięcie
wyjściowe wzrosło do około 7,5Vpp! Dla
napięć wyjściowych w zakresie 0...7Vpp
zniekształcenia nie przekraczały 1%, z tym,
że jak poprzednio dla napięć 0...2,5V w sy-
gnale wyjściowym pojawiała się tylko druga
harmoniczna, a przy sygnałach 2,5...7V obe-
cna była też trzecia harmoniczna.

I tu parę słów na temat harmonicznych:

dawne wzmacniacze lampowe miały zaska-

kująco duże zniekształcenia – zawartość har-
monicznych sięgała nawet 5% i więcej. Co
ciekawe, mimo wszystko oceniano te wzmac-
niacze jako lepiej brzmiące od tranzystoro-
wych. Powstały liczne hipotezy, a nawet teo-
rie, dlaczego „gorszy” wzmacniacz lampowy
brzmi lepiej niż półprzewodnikowy o znacz-
nie lepszych zmierzonych parametrach. I tu
doszliśmy do ważnego punktu: jedna z najbar-
dziej znanych hipotez głosi, że decydujące
znaczenie ma nie tyle bezwzględna zawartość
zniekształceń harmonicznych, co charakter
tych zniekształceń. Panuje przekonanie, że pa-
rzyste harmoniczne nie tylko nie przeszkadza-
ją, ale wręcz polepszają wrażenie dźwiękowe,
a ma to wynikać z właściwości ucha ludzkie-
go (nie znaczy to jednak, że ciepły, „lampo-
wy” dźwięk bierze się wyłącznie z zawartości
parzystych harmonicznych). Nie wchodząc
w dyskusję na temat słuszności i wagi argu-
mentów oraz wpływu czynników subiektyw-
nych na powstanie takiego poglądu, stwier-
dzić trzeba, iż jest on szeroko uznawany. I tu,
wracając do naszych układów, chciałbym pod-
kreślić, iż omawiane właśnie prościutkie
wzmacniacze lampowe wytwarzają przede
wszystkim właśnie harmoniczne parzyste –
głównie drugą harmoniczną. Czyli mamy do-
kładnie to, o czym marzy wielu elektroników.

Wracając do układu z rysunku 20: w sy-

gnałach wyjściowych o amplitudach więk-
szych niż 2,5Vpp pojawiają się też nieparzy-
ste harmoniczne. Jeśli chcesz się ich pozbyć,

c

c

z

z

ęę

ęę

śś

śś

ćć

ćć

44

44

L

L

a

a

m

m

p

p

y

y

e

e

l

l

e

e

k

k

t

t

r

r

o

o

n

n

o

o

w

w

e

e

praktyka i teoria

dla młodego elektronika

Rys. 19

Rys. 20

po prostu zwiększ napięcie anodowe. Ja od-
dzielnie zasiliłem obwód żarzenia, a obwód
anodowy podłączyłem do innego zasilacza.
W takim układzie według rysunku 21 z czte-
rema diodami LED zwiększyłem napięcie za-
silające do 15V. Napięcie na anodzie wzrosło
do około 8,4V, a prąd anodowy do 0,4mA.
Wzmocnienie przy obciążeniu R4=47k

Ω

wzrosło do 20x (26dB), a przy R4=1M

Ω do

25x (28dB). Przy sygnałach o amplitudach
0...7V zniekształcenia nie przekraczały 1%,
i co ważne, w zakresie 0...3,3Vpp były to har-
moniczne parzyste, głównie druga harmonicz-
na. Zwiększyłem napięcie zasilania do 24V,
po czym prąd anodowy wzrósł do 1,4mA,
a napięcie anodowe do 17V. Zniekształcenia
jeszcze bardziej się zmniejszyły: przy sygnale
1Vpp było ich tylko 1,1%, przy 4Vpp tylko
0,41%. Dla sygnałów wyjściowych w zakresie
0...4Vpp zniekształcenia zawierały praktycz-
nie tylko parzyste harmoniczne. Co ciekawe,
dalsze zwiększanie napięcia zasilania miało
niewielki wpływ na zniekształcenia. Przy na-
pięciu zasilania 45V i przy sygnale wyjścio-
wym 4Vpp zniekształceń było 0,23% i dopie-
ro powyżej 5Vpp pojawiały się w nich nie-
wielkie składowe nieparzyste.

Jak widzisz, wprowadzenie aktywnego

obciążenia oraz zwiększenie napięcia zasila-
nia znacznie poprawiło parametry, przynaj-
mniej te mierzalne.

Jeśli jednak Ty od początku swej przygo-

dy z lampami chcesz być purystą i nie chcesz
splamić się łączeniem lampy z tranzystorem,
a parametry układu z rysunku 19 słusznie
uważasz za niewystarczające, po prostu pod-
wyższ napięcie zasilania w układzie z rysun-
ku 22. Oczywiście możesz zmieniać wartość
R2 w szerokim zakresie 1k

Ω...100kΩ. Ja

proponuję Ci stosowanie R2 o wartości
4,7k

Ω...47kΩ.

U mnie przy napięciu zasilania 24V z re-

zystorem 10k

Ω prąd anodowy wyniósł 1mA,

a napięcie anodowe 14V. Przy sygnale wyj-
ściowym 1Vpp zniekształcenia były równe
0,66%, a przy 4Vpp – 2,5%. Zniekształcenia

sięgnęły 5% przy napięciu 7Vpp. Po dalszym
zwiększeniu napięcia zasilania do 45V prąd
wzrósł do 2,3mA, napięcie anodowe do 22V.
Sygnał wyjściowy 1Vpp zawierał 0,19%
zniekształceń, sygnał 4Vpp – 0,74%, a do-
piero przy sygnale 18Vpp zniekształcenia
wzrosły do 5%.

I oto masz bardzo ważny wniosek prak-

tyczny: zwiększanie napięcia i prądu anodo-
wego pozwala uzyskać większy sygnał
i mniejsze zniekształcenia.

Wszystkie te wyniki uzyskałem z lampą

ECC88, a ściślej z jej długowieczną wersją
E88CC. Jeślibyś miał kłopoty ze zdobyciem

lampy ECC88, PCC88 czy E88CC, możesz
bez obaw wypróbować popularną ECC82 –
w tej lampie napięcie żarzenia ma wynosić
12,6V±10%, wiec R3 zastąp zworą. Ponie-
waż zapewne przeprowadzisz eksperymenty
przy różnych napięciach zasilania, niech od
razu układ wygląda jak na rysunku 23. Ob-
ciążeniem może być aktywny układ z 4 dio-
dami LED albo też rezystor. Z uwagi na
mniejsze wartości prądu możesz zwiększyć
wartość rezystora R2 do 15k

Ω lub 22kΩ.

Uzyskane wyniki będą nieco inne niż moje,
ale główne wnioski pozostaną identyczne.

Ja nie przeprowadzałem prób z lampą

ECC82, tylko z inną bardzo często stosowaną
we wzmacniaczach napięciowych lampą
ECC83. Najpierw zbadałem wzmacniacz z re-
zystorem według rysunku 19. Z uwagi na
znacznie mniejsze prądy lampy, od razu trze-
ba zwiększyć wartość R2 – ja zwiększyłem do
47k

Ω. Układ oczywiście pracował, ale nieste-

ty, przy napięciu zasilania 12V i z rezystorem
47k

Ω prąd anodowy wynosił tylko 37µA,

a przy sygnale wyjściowym 1Vpp zniekształ-
cenia sięgnęły 8,5%. Trochę lepiej było przy
napięciach zasilania 24V i 48V – zniekształce-
nia zmalały. Jeszcze mniejsze były zniekształ-
cenia układu z obciążeniem aktywnym. W za-
sadzie taki układ mógłby pracować, ale z uwa-
gi na małe prądy przy niskich napięciach zasi-
lania jest on bardzo czuły na wszelkie zewnę-
trzne zakłócenia, w tym przydźwięk sieci.
Masz tu kolejny wniosek praktyczny: lampa
ECC83 nie nadaje się do pracy przy niskich
napięciach, bo jej prąd jest wtedy znikomy,
a układ wrażliwy na zakłócenia.

Tabela 3 zawiera informacje o kluczo-

wych właściwościach poszczególnych ukła-
dów z lampami ECC88 i ECC83.

Pasmo przenoszenia we wszystkich

przypadkach było znacznie szersze niż
20Hz...20kHz. Dolną częstotliwość gra-
niczną wyznacza głównie stała czasowa
R1C1, a także C2R4. Właściwości przy
wysokich częstotliwościach i górna często-
tliwość graniczna zależą od kilku czynni-
ków, głównie od prądu anodowego i obcią-
żenia pojemnościowego wyjścia.

Podane napięcia wyjściowe to wartości

międzyszczytowe, czyli podwójna amplitu-
da przebiegu.

Piotr Górecki

27

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 21

Tabela 3.

Rys. 22
Rys. 23

Tematem zadania 70 był uciszacz psa. Zapro-
ponowaliście wtedy różnorodne rozwiązania
i pomysły. Jeden uczestników tamtego zada-
nia, Mirosław Kost z Golasowic, podczas prób
swojego układu wpadł na pomysł, że podobnie
może działać „dyscyplinator” chrapiącego
człowieka. I oto temat zadania:

Zaprojektować „dyscyplinator” chrapią-

cego człowieka, ewentualnie układ wykry-
wania lub monitorowania chrapania.

Od razu spodobał mi się ten temat. Rze-

czywiście zdarzają się nam wszystkim sytua-
cje, gdy będąc pod namiotem, w schronisku
czy w hotelu zmuszeni jesteśmy spędzić noc
pod jednym dachem z kimś, kto głośno chra-
pie. Potem przez całą noc cierpimy katusze,
nie mogąc zasnąć z powodu denerwującego
chrapania. A może to my mamy takie tenden-
cje i nieświadomie „umilamy” noc innym?

Sprawa jest, jak wiadomo, nieprzyjemna.

Często wystarczy zmienić pozycję – nie-

którzy chrapią tylko śpiąc na wznak. Ale cza-
sem sprawa jest wręcz beznadziejna, jeśli
osobnik taki wielokrotnie budzony czy sty-
mulowany gwizdaniem, po krótkiej chwili
znów zaczyna chrapać.

I tu niewątpliwie przydałoby się jakieś

nieskomplikowane urządzenie, które wyrę-
czy nas z obowiązku budzenia czy gwizdania
(które podobno pomaga). Na pewno ktoś, kto
wie, że ma problem z chrapaniem, sam ze-
chce sprawić sobie takie urządzenie, by nie
przeszkadzać innym, zwłaszcza podczas wy-
jazdów, gdy śpi się w jednym pomieszczeniu
z obcymi osobami.

Oczywiście ani Mirek, ani ja nie mamy na

myśli łóżka z generatorem impulsów wyso-
kiego napięcia. W zadaniu nie chodzi też tyl-
ko o uciszenie chrapiącego osobnika, który
nie pozwoli zasnąć innym. Problem wbrew
pozorom jest bardzo poważny, a zadanie
choć niełatwe, jest wręcz znakomite dla
wszystkich dociekliwych konstruktorów.
Mamy mianowicie niecodzienny problem
i trzeba podjąć próbę jego rozwiązania. Otóż
chrapanie najczęściej jest objawem nieprawi-

dłowej pracy organizmu. Czasem wręcz łą-
czy się z groźnym dla zdrowia, bardzo osła-
biającym bezdechem sennym. I oto niepo-
strzeżenie wchodzimy na bardzo poważny
grunt medyczny. Oczywiście od uczestników
Szkoły Konstruktorów EdW nikt nie wyma-
ga, żeby skonstruowali aparaturę medyczną,
zapobiegającą bezdechowi. Niemniej warto
zastanowić się, co można w tym zakresie
zrobić. I tu mam prośbę – w miarę możliwo-
ści zasięgnijcie informacji u zaprzyjaźnio-
nych lekarzy, zwłaszcza laryngologów (jeśli
to uczynicie, napiszcie proszę o tym w swo-
ich pracach). Ale nawet bez takich konsulta-
cji mamy wystarczająco dużo informacji
i ogromne pole do popisu. Wystarczy wyko-
nać urządzenie, które niezawodnie wykryje
chrapanie. Zachęcam do badań i prób prak-
tycznych, choćby dlatego, że różne osoby wy-
dają różne odgłosy. Czy trzeba indywidualnie
dostosowywać układ wykrywania do pojedyn-
czej osoby, czy wystarczy układ uniwersalny?

W takiej prostej „medycznej” wersji nie

chodzi o dyscyplinator – wystarczy jakkol-
wiek zasygnalizować, że oto zaczyna się

28

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.
Model i schematy montażowe nie są wymagane, ale przysłanie działającego modelu
lub jego fotografii zwiększa szansę na nagrodę.
Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania,
mile widziane jest podanie swego wieku.
Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone
na oddzielnych kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem.
Prace należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania się numeru EdW
(w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).

S

S

z

z

k

k

o

o

ł

ł

a

a

K

K

o

o

n

n

s

s

t

t

r

r

u

u

k

k

t

t

o

o

r

r

ó

ó

w

w

Zadanie nr 92

Suplement Galerii Szkoły Konstruktorów

W EdW 1/2003 przedstawiliśmy Galerię
Szkoły Konstruktorów – autoprezentację
uczestników i sympatyków Szkoły. Przed-
sięwzięcie to wywołało żywy odzew i zna-
komicie ułatwiło kontakty, zwłaszcza ze
stałymi uczestnikami Szkoły, publikujący-
mi już swe projekty w dziale E-2000
i w Forum Czytelników.

Nie chodziło nam wyłącznie o uhonoro-

wanie czołowych uczestników Szkoły, ale

też o danie sposobności nawiązania bezpo-
średnich kontaktów. Mając to na względzie,
planujemy uaktualnione wydanie Galerii
w numerze 1/2004. Chcemy więc w numerze
styczniowym zaprezentować nowych uczest-
ników i sympatyków Szkoły (z różnych
względów dane o kilku osobach nie znalazły
się w pierwszym wydaniu) oraz krótko przy-
pomnieć aktualne „namiary” wcześniej

przedstawionych Kolegów. Jeśli więc
u kogoś z uczestników już przedstawio-
nych zmieniły się „namiary” (adres, e-
mail, telefon, itp.) może uaktualnić swoje
dane, ewentualnie przedstawić inne ży-
czenia i uwagi. Zapraszamy też nowych
chętnych.

Informacje do uaktualnionego wyda-

nia Galerii należy nadsyłać najpóźniej do
15 listopada 2003.

Temat zadania 88 brzmiał: Zaprojektować
układ związany z pomiarem częstotliwości.

Temat wzbudził żywe zainteresowanie,

jednak zgodnie z oczekiwaniami, okazał się
dla wielu zdecydowanie zbyt trudny. Tym
bardziej cieszę się z dziewięciu modeli, które
nadesłaliście i z licznych prac teoretycznych.
Niektórzy nadesłali swe prace po raz pierw-
szy. Ze szczególną przyjemnością przeczyta-
łem list, który nadesłał interesujący się elek-
troniką od 12. roku życia, 30-letni Sławomir
Drożdż z Tomaszowa Mazowieckiego. W li-
ście można przeczytać: (...) dzięki EdW nie
czuję upływającego czasu i mam duchem 18
lat. Mam znajomych elektroników, którzy ma-
ją po 46 lat, a dzięki wam zachowują się jak
młode chłopaczki. Oczywiście oficjalnie nie
czytują EdW (“bo to pismo dla dzieci”, tak
mówią), ale wiem na 111%, że co miesiąc za-
suwają do kiosku, żeby kupić ten miesięcznik
i z wypiekami na twarzach przeglądają za-
wartość. Nie chwaląc się „jam to uczynił”.
Na samym początku zawsze tak sobie niby od
niechcenia przeglądali egzemplarz, który ja
kupiłem, a teraz „po kryjomu” kupują i sami
czytują. Hłe hłe...

Pozdrawiam i wszystkiego najlepszego

dla redakcji, koleżanek i kolegów „elektroli-
tów” ;-)

Sławomir przysłał schematy swojego wy-

konanego wiele lat temu miernika częstotli-
wości. Oryginalne materiały można znaleźć
na naszej stronie internetowej jako Droż-
dż.rar (129kB). Warto do nich zajrzeć, bo
choć konstrukcja jest rzeczywiście archaicz-
na, pokazuje, iż pożyteczne przyrządy można
wykonać za pomocą popularnych układów
scalonych TTL.

Michał Koziak z Sosnowca odpoczywał

w wakacje poza domem i tym razem nadesłał
tylko ogólne rozważania i plany. Z kolei Mi-
chał Włodarczyk nadesłał e-mailem pyta-
nie, czy prosty generator funkcyjny na pece-
cie (drabinka rezystorów i program w QBA-
SIC-u) zmieściłby się w ramach zadania. Ja-

kub Jagiełło z Gorzowa Wlkp. nadesłał pro-
sty schemat (Jagiello.gif) układu z linijką
diod i kostką 4017, podobny do tego, który
właśnie analizujemy w rozwiązaniu zadania
Co tu nie gra? Nieznany nadawca (w mailu
ściąganym z serwera w nietypowy, okrężny
sposób, nie ma adresu nadawcy) przysłał
schemat i program mikroprocesorowego
stroika do skrzypiec. Oryginalny schemat
i program w BASCOM-ie można ściągnąć ze
strony internetowej (Nieznany.zip), jednak
jego praktyczna przydatność będzie ograni-
czona: wskaźnikiem są tylko trzy diody
LED, a według schematu procesor 89C2051
ma być zasilany napięciem 9V, co niezbyt
dobrze świadczy o znajomości sprzętu. Wię-
cej pożytku da przeanalizowanie schematu
i programu, które przysłał 19-letni Krzysztof
Żmuda z Chrzanowa. Proponuje budowę
mikroprocesorowego automatycznego czę-
stościomierza (Zmuda.gif), przy czym zakres
pomiarowy do 150MHz uzyskuje się dzięki
układowi LB3500. Schematu i programu nie
można traktować jako „gotowców”, bo pro-
jekt nie został sprawdzony praktycznie
i wszystko wskazuje, że zawiera usterki.

Tomasz Jadasch z Kęt słusznie zapropo-

nował budowę przystawki do multimetru.
Schemat pokazany jest na rysunku 1.

Rafał Kuchta ze Skrzyszowa zmobilizo-

wany zadaniem 88 przeprowadził analizę po-
trzeb i możliwości. Słusznie doszedł jednak
do wniosku, że za pomocą „gołego” proceso-

ra AVR taktowanego częstotliwością 4MHz
czy 10MHz nie uzyska potrzebnych zakre-
sów i dokładności miernika. Pod koniec listu
przypomniał pośrednią metodę pomiaru
z wykorzystaniem dwóch przetworników
F/U, według rysunku 2. Rzeczywiście, mo-
że w pewnych przypadkach okazać się po-
mocna. Rafał obiecuje, że jeśli będzie miał
trochę wolnego czasu, spróbuje zbudować
precyzyjny miernik częstotliwości. Ja ze
swej strony dodam, że chętnie zaprezentuję
na łamach EdW dobry, wypróbowany prak-
tycznie miernik częstotliwości, czasu, okresu
i licznik zdarzeń.

Kilka kolejnych osób podało tylko ogólne

propozycje – niektórzy chcą wykorzystywać
komputer PC, a ściślej jego porty, inni przy-
słali schematy mierników mikroprocesoro-
wych. Oczywiście idea jest dobra, ale od
ogólnego schematu aplikacyjnego procesora
do dobrego miernika częstotliwości droga
jest daleka. Łatwiej zrealizować dokładny
miernik czasu i licznik impulsów. Podobnie
z wykorzystaniem komputera – wzmianka,

że program można napisać w QBASIC-u,
to trochę za mało. Tych uczestników ser-
decznie zachęcam do podjęcia działań
praktycznych.

Rozwiązania

praktyczne

Nadesłane rozwiązania praktyczne zada-
nia 88 wprawiły mnie w dobry humor.
Tym bardziej, że ostatecznie aż pięć pro-
jektów z dziewięciu nadesłanych skiero-
wałem do sprawdzenia i publikacji jako
projekty E-2000 lub Forum Czytelników,
a co do innych projektów, można skorzystać

29

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

chrapanie. Ale to nie wszystko. Oto kolejna
możliwość: zamiast konstruować dyscypli-
nator czy urządzenie wykrywające, można
wykonać pożyteczne stacjonarne urządzenie
monitorujące do zastosowania we własnym
domu. Jego zadaniem byłoby rejestrować
czas chrapania w ciągu całej nocy. Dobrze
byłoby wykrywać szczególne punkty, jak po-
czątek chrapania, a zwłaszcza gwałtowne
przerwy w chrapaniu, które mogą łączyć się
ze wspomnianym groźnym bezdechem. Ist-
nieją podobne urządzenia szpitalne, które
monitorują aktywność śpiącego nie tylko za
pomocą mikrofonu, ale też innych czujni-
ków, m.in. kontrolujących puls i oddech. I tu

otwiera się jeszcze szersze pole do popisu:
mając komputer, można łatwo utrwalić na
twardym dysku zapis akustyczny z całej no-
cy (nie musi to być zapis stereo o jakości pły-
ty CD, wystarczy zapis mono o niezbyt dużej
częstotliwości próbkowania) i sygnały
z ewentualnych innych czujników. Zapisany
sygnał można przetworzyć następnego dnia
albo też próbować go analizować i przetwa-
rzać na bieżąco.

Jak widać, temat jest obszerny. Macie na-

prawdę szerokie pole działania. Skonsultuj-
cie temat ze znajomym lekarzem. A jeśli
próbowalibyście przeprowadzać ewentualne
testy, pamiętajcie o bezpieczeństwie. Urzą-

dzenia medyczne są konstruowane z uwzglę-
dnieniem szczególnie ostrych przepisów bez-
pieczeństwa. Urządzenie medyczne musi być
absolutnie bezpieczne dla człowieka w każ-
dych okolicznościach. Dlatego nie nama-
wiam do prób z czujnikami dołączanymi do
ciała i radzę pozostać przy czujniku w posta-
ci mikrofonu.

Serdecznie zachęcam do udziału w tym

interesującym zadaniu. Jestem przekonany,
iż jak zawsze nadeślecie ciekawe pomysły,
rozwiązania i układy. Stale czekam też na
propozycje kolejnych tematów. Przypomi-
nam, że pomysłodawcy wykorzystanych za-
dań otrzymują nagrody.

Rys. 1

Rozwiązanie zadania nr 88

Rys. 2

30

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

bezpośrednio z materiałów autorskich. Z nie-
kłamaną przyjemnością czytałem o waszych
działaniach i długo podziwiałem nadesłane
modele. A oto szczegóły.

Stały uczestnik Szkoły, Jarosław Tarna-

wa z Godziszki, postawił sobie ambitny
i niełatwy cel – próbował zrealizować
odbiornik kalibracyjny 225kHz. Schemat
układu można znaleźć na stronie interneto-
wej jako Tarnawa.gif. Niestety po zmonto-
waniu i eksperymentach okazało się, iż układ
nie chciał działać prawidłowo, a Autor z po-
wodu braku sprzętu pomiarowego nie był
w stanie dojść przyczyny problemu.

Fotografia 1 pokazuje model Radosława

Cioska z Trzebnicy. Radek zdecydował się
na wykonanie układu, którzy służy jedynie
do dokładnego ustawiania częstotliwości no-
śnej w generatorach pilotów podczerwieni.
Radek pisze, że prosty, „analogowy” sposób
z odbiornikiem TFMS nie zapewnia potrzeb-
nej dokładności. Można dyskutować o szcze-
gółach, w każdym razie schemat układu
można znaleźć na stronie internetowej

(Ciosk.gif), a o program można poprosić
Autora e-mailem ([e-mail]).

Fotografia 2 pokazuje obrotomierz Mar-

cina Wiązani z Buska Zdroju. Szczegółów
nie przedstawiam, ponieważ kieruję układ do
sprawdzenia i publikacji.

Na fotografii 3 zaprezentowany jest mo-

del higrometru Michała Stacha z Kamionki
Małej. Schemat układu pokazany jest na ry-
sunku 3.

Według Autora, w układzie mogą być

stosowane czujniki przetwarzające wilgot-
ność na zmianę rezystancji, a także na zmia-
nę pojemności i rezystancji. Układ LM331
przetwarza wielkość mierzoną na częstotli-
wość, a mikroprocesor 89C4051 mierzy tę
częstotliwość. Co istotne, w dodatkowej pa-

mięci EEPROM zapisane są współczynniki
korekcyjne, pozwalające linearyzować cha-
rakterystykę czujnika, żeby na wyświetlaczu
LCD pojawiała się informacja o wilgotności
(względnej) wyrażonej w procentach. Układ
bardzo mi się spodobał. Podłączyłem zasila-
nie i sprawdziłem wstępnie działanie mode-
lu. Chętnie skierowałbym ten interesujący
projekt do publikacji, jednak podczas testów
w pewnych warunkach wskazanie osiągnęło
217%, co jest wartością ciut za dużą, jak na
wilgotność względną. Ponadto w modelu
pracuje prosty czujnik własnej roboty, zawie-
rający na płytce drukowanej zestaw „grzebie-
ni” pokrytych warstwą tlenku glinu i spoiwa.
Ewentualni naśladowcy mieliby spory kłopot
ze zdobyciem podobnego czujnika, którego
parametry mogą się zresztą znacznie zmie-
niać pod wpływem różnych czynników.

Fot. 1 Model Radosława Cioska

Fot. 2 Obrotomierz Marcina Wiązani

Fot. 3 Higrometr Michała Stacha

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5

Fot. 4 Model Mariusza Chilmona

31

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

W każdym razie pokazany układ może być

znakomitą inspiracją dla własnych opracowań.
Komplet oryginalnych materiałów Michała
można znaleźć na naszej stronie internetowej
jako Stach.rar. A kontakt do Autora podany
był w Galerii Szkoły Konstruktorów w stycz-
niowym numerze z tego roku. A swoją drogą,
jeśli Michał lub ktoś inny wykona i sprawdzi
praktycznie podobny układ z fabrycznym
czujnikiem wilgotności, chętnie zaprezentuję
projekt na łamach czasopisma. Warunkiem
jest użycie czujnika o powtarzalnych para-
metrach, najlepiej fabrycznego.

A teraz trzy projekty wykorzystujące

komputer i jego port szeregowy. Mariusz
Chilmon z Augustowa planował wykonanie
układu z preskalerem według rysunku 4. Po-
nieważ nie udało mu się nabyć kostek
74LS390, zdecydował się na wykonanie we-
rsji uproszczonej według rysunku 5. Model
pokazany jest na fotografii 4. Zadanie napi-
sania programu okazało się dość trudne. Do
chwili publikacji Mariusz przysłał wersję 1.2
(Chilmon.zip 313kB), a w mailu napisał:

Przesyłam ulepszoną wersję Miernika (usu-
nąłem całą masę drobnych błędów, dodałem
zapamiętywanie ustawień i poprawiłem in-
terfejs). Niewiele jej brakuje do wersji w peł-
ni użytecznej. Prawdopodobnie jeszcze przed
publikacją rozwiązania zadania 88 w EdW
uda mi się przygotować wersję 1.3 z pomocą.

Zrzut z ekranu okna wersji 1.2 pokazany

jest na rysunku 6, a o wspomnianą najnow-
szą wersję można pytać Autora e-mailem
([e-mail]) lub zajrzeć na stronę
www.vmario.prv.pl/

Warto!
A gdyby Mariusz zrealizował praktycznie

i sprawdził wersję z preskalerem, niewyklu-
czone, że udałoby się ją z czasem zaprezen-
tować w EdW, pomimo że jeden z podob-
nych projektów już kieruję do publikacji. Na-
pisałem też do Mariusza e-maila z propozy-
cją. Uważam bowiem, że dobrych często-

ściomierzy nigdy za dużo.

Podobny prosty układ wy-

konał Dariusz Drelicharz
z Przemyśla. Model pokazany
jest na fotografii 5, a schema-
ty na rysunku 7. Jest to rozwi-
nięcie jego projektu F-meter
w myszce opisanego w EdW
4/2003 (AVT-2638). Na naszej
stronie internetowej w orygi-
nalnym pliku Drelicharz.zip
można znaleźć dalsze informa-
cje, w tym program obsługują-
cy taki układ podłączony do
portu COM2.

Bardzo interesujący układ tego rodzaju

wykonał Andrzej Sadowski-Skwarczewski
ze Skarżyska-Kam. W małej wtyczce DB-
9F umieścił obwód z tranzystorem oraz pre-
skaler w postaci kostki CMOS 4040. Napisał
też program o sporych możliwościach. Foto-
grafia 6 pokazuje model. Na rysunku 8
można zobaczyć okno programu. Dalszych
szczegółów nie podaję, ponieważ z przyjem-
nością kieruję ten projekt do sprawdzenia
i publikacji, a Autora zachęcam do dalszych
prac projektowych i do ich publikacji
w EdW.

Na koniec zostawiłem trzy projekty kom-

pletnych, autonomicznych mierników czę-
stotliwości.

Arkadiusz Zieliński z Częstochowy

przysłał model pokazany na fotografii 7.
Podstawą konstrukcji jest procesor 90S8515.
Urządzenie komunikuje się z komputerem
przez łącze szeregowe. Ten ambitny i dość
trudny projekt jest interesujący i dobrze się
zapowiada. Na razie nie otrzymałem jednak
kompletnej dokumentacji. Wysłałem do
Autora e-maila i mam nadzieję, że ostatecz-
nie uda się „dopieścić” ten interesujący układ
i opublikować go w EdW.

Arek napisał też, że pracuje nad zaawan-

sowanym sterowaniem wentylatorów
w komputerze. Oczywiście gotów jestem
przedstawić stosowny projekt w EdW, zwła-
szcza że ostatnio też miałem ten problem

Fot. 5 Model Dariusza Drelicharza

Rys. 6

Fot. 6 Częstościomierz Andrzeja Sa-

dowskiego-Skwarczewskiego

Fot. 7 Projekt Arkadiusza Zielińskiego

Rys. 7

Rys. 8

32

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

(zmniejszyłem spoczynkowe obroty wenty-
latora procesora w moim komputerze).
Wiem, że inni Koledzy też chętnie zrealizo-
waliby wspomniany zaawansowany projekt.

Arek napisał dalej: Takie urządzenie bar-

dzo mi się przyda. Kończę właśnie budowę
własnego WC...w moim pokoju :-)

Ale nie w dosłownym słowa znaczeniu.

Oczywiście chodzi o chłodzenie wodne. Przy
okazji przerabiałem obudowę. Będzie na co
popatrzeć. Tylko mnie tak zastanawia, co re-
dakcja sądzi na temat MODowania kompute-
rów – dziury, okna, podświetlanie i cała ma-
sa innych bajerów? Czy pan redaktor byłby
skłonny do takich przeróbek?

Ja osobiście chyba już jestem za stary na ta-

kie przeróbki, niemniej interesujące (a przy
tym trwałe i powtarzalne) osiągnięcia można
byłoby zaprezentować w EdW. Jestem pewien,
że młodsi Czytelnicy byliby zachwyceni.
A przy okazji Arek poddał mi temat interesu-
jącego zadania do Szkoły... Już teraz możecie
się zastanowić, jakie zmiany i „bajery” można
zrealizować w komputerze. Takie zadanie po-
jawi się w jednym z najbliższych miesięcy.

Fotografia 8 pokazuje interesujący wie-

lofunkcyjny układ autorstwa Romana Bia-
dalskiego z Zielonej Góry. Konstrukcja
oparta jest na mikrokontrolerze 89C2051, ale
można zastosować 89C4051, a po niewiel-
kiej przeróbce także 90S2313. Moduł mierzy
częstotliwość do 100MHz i w przedstawio-
nej postaci może być wykorzystany do róż-
nych celów. Autor przysłał gotowe programy
wynikowe do takich projektów jak klasyczny
częstościomierz oraz pomiar częstotliwości
z uwzględnieniem przesunięcia 455kHz
i 6MHz. Roman pisze, że może to być dobra

platforma do realizacji wielu projektów, wy-
magających pomiaru częstotliwości, oczywi-
ście także w zakresie częstotliwości radio-
wych. Kieruję ten interesujący projekt do
sprawdzenia i do publikacji. A tak przy oka-
zji, bardzo proszę Romana o przysyłanie pli-
ków tekstowych w bardziej strawnej postaci,
najlepiej w formacie .DOC choćby z Word-
pada, a nawet .TXT z Notatnika.

Na koniec zostawiłem prosty układ, które-

go Autorem jest Dawid Kozioł z Elbląga.
Model pokazany jest na fotografii 9. Dawid
nie posiada komputera, więc z konieczności
wykonał prosty częstościomierz za pomocą
kilku układów rodziny CMOS 4000. Jestem
pewien, że taka prosta konstrukcja zainteresu-
je licznych Czytelników, dlatego i ten projekt
kieruję do Pracowni AVT i do publikacji.

Podsumowanie

Plon 88 zadania Szkoły uważam za znakomi-
ty, wręcz rewelacyjny. Jestem przekonany, że
opublikowane projekty okażą się przydatne
wielu Czytelnikom.

Mam co prawda pewien niedosyt, że

wśród modeli nie pojawiła się żadna przy-
stawka-częstościomierz do multimetru. Przy-
czyna jest chyba dość oczywista – w EdW
1/2001 str. 87 pojawił się projekt Przetwor-
nik U/f i f/U z układem LM331 (RC4151),
który można z powodzeniem wykorzystać ja-
ko taką przystawkę. A popularne przetworni-
ki F/U zostały opisane szeroko w EdW
12/2000 str. 25 w cyklu Najsłynniejsze apli-
kacje (LM331, RC4151 – uniwersalne prze-
tworniki U/f i f/U).

Oczywiście można wykonać przystawkę

kilkuzakresową z wstępnym dzielnikiem. Jeśli
ktoś wykonał taką przystawkę do miernika,
która z powodzeniem służy mu w pracowni,
ma szansę na publikację – proszę o informację.

A teraz uwagi ogólne. Z ogromną przy-

jemnością obserwuję postęp u uczestników
Szkoły. Cieszę się, że Koledzy walczą z pro-
blemami, potykają się, ale co ważne, nie re-

zygnują. I taki sposób zdobywania wiedzy
jest wręcz bezcenny. Muszę też przyznać, że
niektórzy po osiągnięciu pewnego poziomu
wiedzy i umiejętności jakby się zatrzymują.
Przestają eksperymentować i tworzą swoje
propozycje na podstawie wcześniejszych do-
świadczeń i materiałów z literatury. Przypo-
mina to składanie z gotowych klocków. Choć
taka umiejętność kompilacji jest cenna, dużo
lepiej, jeśli w projekcie zawarta jest własna
inwencja i błysk pomysłowości, a nie tylko
sprawność kompilacji gotowych „klocków”.
Piszę to również w tym celu, żeby uzasadnić
na pozór dziwny przydział punktów. Zawsze
doceniałem i doceniam eksperymenty, in-
wencję twórczą i iskierki geniuszu, błyszczą-
ce w wielu skądinąd niedopracowanych pro-
jektach. Jeszcze bardziej chciałbym niniej-
szym zachęcić wszystkich uczestników
Szkoły z jednej strony do staranności i solid-
nego wykonywania modeli, a z drugiej do
eksperymentów dających nieocenionej wagi
doświadczenie konstruktorskie.

Przykro mi, że nie mogę wszystkich obda-

rować odpowiednimi nagrodami i upominka-
mi; niech nagrodą będzie też przyjemność za-
prezentowania się ogromnej rzeszy Czytelni-
ków EdW. Nagrody za zadanie 88 otrzymują
Mariusz Chilmon, Michał Stach i Dariusz
Drelicharz. Upominki otrzymają też: Jaro-
sław Tarnawa i Radosław Ciosk. Drobne
upominki, a po publikacji honorarium otrzy-
mają Roman Biadalski, Marcin Wiązania,
Arkadiusz Zieliński, Andrzej Sadowski-
Skwarczewski i Dawid Kozioł. Aktualna
punktacja zawarta jest w tabeli. Ponawiam
prośbę: jeśli nadsyłacie pracę do Szkoły e-
mailem, podawajcie od razu swój adres po-
cztowy, a przynajmniej miejscowość zamie-
szkania. Serdecznie zapraszam do udziału
w rozwiązywaniu kolejnych zadań i do nad-
syłania prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Fot. 8 Moduł Romana Biadalskiego

Fot. 9 Częstościomierz Dawida Kozioła

Marcin Wiązania Busko Zdrój . . . . . .172

Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . .103

Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . .100

Michał Stach Kamionka Mała . . . . . . . .95

Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . .68

Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . .62

Michał Koziak Sosnowiec . . . . . . . . . .56

Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . 49

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

Piotr Wójtowicz

Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . . .44

Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . .41

Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . .41

Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . . . .39

Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . .37

Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . .34

Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . .30

Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . . .30

Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . .29

Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . .28

Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . .26

Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . .24

Piotr Bechcicki Sochaczew . . . . . . . . . .23

Andrzej Sadowski

Skarżysko Kam. . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Bartek Czerwiec Mogilno . . . . . . . . . .22

Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . .20

Robert Jaworowski Augustów . . . . . . .20

Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . .20

Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . .20

Dawid Kozioł Elbląg . . . . . . . . . . . . . . .20

Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . .18

Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . .18

Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . .17

Krzysztof Żmuda Chrzanów . . . . . . . .17

Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . .16

Piotr Podczarski Redecz . . . . . . . . . . .16

Jakub Świegot Środa Wlkp. . . . . . . . . .16

Tomasz Gajda Wrząsawa . . . . . . . . . . .15

Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . .15

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

Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . .15

Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . . . .14

Paweł Szwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . .14

Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . .13

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

Michał Gołębiewski Bydgoszcz . . . . . .12

Tomasz Jadasch Kety . . . . . . . . . . . . . .12

Zbigniew Meus Dąbrowa Szlach. . . . .12

Rafał Kobylecki Czarnowo . . . . . . . . . .11

Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . .11

Marcin Piotrowski Białystok . . . . . . . .11

Andrzej Szymczak Środa Wlkp. . . . . .11

Marcin Dyoniziak Brwinów . . . . . . . . .10

Bartek Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . . .10

Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . . .9

Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . .9

Paweł Knioła Lublewo . . . . . . . . . . . . . .9

Arkadiusz Kocowicz Czarny Las . . . . . .9

Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . .9

Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . .9

Kamil Urbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . .9

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

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

Tomasz Badura Kędzierzyn . . . . . . . . . .8

Krzysztof Budnik Gdynia . . . . . . . . . . . .8

Adam Czech Pszów . . . . . . . . . . . . . . . .8

Krzysztof Gedroyć Stanisławowo . . . . . .8

Przemysław Korpas Skierniewice . . . . .8

Sławomir Orkisz Kuślin . . . . . . . . . . . . .8

Michał Bielecki Konstancin . . . . . . . . . .7

Arkadiusz Biliński Środa Śl. . . . . . . . . .7

Paweł Broda Rzeszów . . . . . . . . . . . . . .7

Piotr Diaków Kraków . . . . . . . . . . . . . . .7

Remigiusz Idzikowski Szczecin . . . . . . .7

Maciej Kamiński Kędzierzyn-Koźle . . . .7

Rafał Kędzierski Toruń . . . . . . . . . . . . .7

Paweł Kowalski Kraków . . . . . . . . . . . . .7

Radosław Krawczyk Ruda Śl. . . . . . . . .7

Marek Osiak Żabno . . . . . . . . . . . . . . . .7

Łukasz Podgórnik Dąbrowa Tarn. . . . . .7

Łukasz Szczęsny Wybcz . . . . . . . . . . .7

Adrian Wojtaszewski Łódź . . . . . . . . .7

Punktacja Szkoły Konstruktorów

33

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

C

C

o

o

t

t

u

u

n

n

i

i

e

e

g

g

r

r

a

a

?

?

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

Rozwiązanie zadania 88

W EdW 6/2003 na stronie 38 zamieszczony
był schemat układu mającego pomagać przy
parkowaniu. Oryginalny schemat pokazany
jest na rysunku A. Autor napisał: (...) chwy-
ciłem kartkę i długopis i szybko sporządziłem
schemat. Następnie wyjąłem lutownicę, ka-
wałek płytki uniwersalnej i zbudowałem ten
układ. (...) Gdy samochód zbliży się do gara-
żu, układ zareaguje jako czujnik zbliżenia, co
ułatwi parkowanie. (...) fotorezystor po
oświetleniu będzie skracał impulsy generato-
ra U2A, które są zliczane przez licznik. Dru-
gi taki sam generator generuje impulsy takie
same jak pierwszy z nieoświetlonym fotorezy-
storem.

Tu muszę przyznać, że niektórzy z uczest-

ników konkursu w ogóle nie zrozumieli idei
projektu i „przyczepili się” jedynie do ozna-
czeń. Stwierdzili, że wejścia układu scalone-
go powinny być inaczej oznaczone:
błędnie .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..prawidłowo

CP1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ENA

CP0 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..CLK

MR .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..RST

W różnych katalogach występują rozmai-

te oznaczenia wejść i wykorzystanie alterna-
tywnych oznaczeń na pewno błędem nie jest.
Niewielu uczestników jako błąd uznało za-
mianę wejść ENA(ble) i RST (reset). I ci Ko-
ledzy byli zdecydowanie bliżsi prawdy. Prze-
cież w oryginalnym układzie z rysunku
A przebiegi o zbliżonych częstotliwościach
będą się wzajemnie bramkować i niewiele
z tego wyjdzie. Brak bowiem obwodu zero-
wania. W ten sposób impulsy z obu genera-
torów będą zliczane kolejno, nie dając żadnej
użytecznej informacji. Tymczasem wszystko
wskazuje, że w zamyśle Autora ten w sumie
interesujący pomysł ma polegać na tym, że
jeden z generatorów steruje pracą wejścia ze-

rującego. Tu chciałbym stanąć w jego obro-
nie, bo niektórzy zarzucili mu ewidentne
kłamstwo - otóż w liście Autor napisał też:
Impulsy z drugiego generatora zerują licznik,
co może wskazywać, że chodzi tylko o błąd
rysunkowy. Ja celowo pominąłem to zdanie,
żeby utrudnić zadanie.

Zapewne idea była taka: generator

U2B powinien być dołączony do wejścia MR
(RST). Impulsy o stałej częstotliwości z ge-
neratora U2B okresowo zerują licznik.
W okresach, gdy licznik nie jest zerowany,
zlicza impulsy z generatora U2A, który
w spoczynku pracuje z niewielką częstotli-
wością, nieco mniejszą niż czas bramkowa-
nia. Tym samym w spoczynku licznik nie zli-

czy żadnego impulsu lub zliczy jeden
(właściwie zliczy jedno zbocze). Jeśli
fotorezystor zostanie oświetlony, ge-
nerator U2A zwiększy częstotliwość
i licznik zliczy kilka impulsów. Czym
więcej światła dotrze do fotorezystora,
tym więcej impulsów zliczy licznik.
Zostanie to zobrazowane na linijce
diod LED, a brzęczyk ma pokazać do-
puszczalną granicę.

I w zasadzie taka idea jest godna

rozważenia, a Autor zasługuje na
szczerą pochwałę. Jednak młodziutki
pomysłodawca układu, nie mając prak-
tycznego doświadczenia, nie wziął pod
uwagę kilku istotnych czynników. Tak-
że tylko jeden z uczestników zwrócił

uwagę, że wskazanie będzie nieliniowe, a nie-
uniknione zabrudzenie czujnika umieszczo-
nego w garażu zmieni charakterystykę wska-
zań i może wprowadzić w błąd. Wpływ kurzu
i innych zanieczyszczeń to naprawdę istotny
problem w stacjonarnym urządzeniu, które
ma być nieprzerwanie użytkowane przez wie-
le lat. W praktyce dużo większym problemem
będzie nie tyle zabrudzenie czujnika, co po-
krycie błotem reflektorów samochodu. Czuj-
nik można okresowo wyczyścić, ale trudno li-
czyć, że kierowca kończąc długą podróż
przed wjazdem do garażu starannie wyczyści
reflektory.

I tu należy podkreślić, że podobną istotną

wadę miałby analogowy układ z linijką
LM3914, zaproponowany przez kilku uczest-
ników.

Druga sprawa to działanie brzęczyka.

W pokazanym prostym rozwiązaniu licznik
może łatwo zliczyć więcej niż 9 czy 10 im-
pulsów i wtedy wskazanie przeskoczy na
diodę „BRAK ŚWIATŁA”. To może nie jest
nieszczęście, bo i tak układ nie mając żadnej
pamięci, będzie pracował w sposób impulso-

wy. W każdym razie brzęczyk przy silnym
oświetleniu będzie włączany na krótkie
chwile, oddzielone długimi przerwami. Kil-
ku uczestników słusznie przypuszcza, że nie-
wielki brzęczyk sterowany impulsowo z wyj-
ścia kostki zostanie skutecznie zagłuszony
hałasem pracującego silnika. W grę wchodzi
tu niewielka wydajność prądowa wyjścia.
A z tym wiąże się kolejna usterka. Prawie
wszyscy zwrócili uwagę na brak rezystorów
czy też wspólnego rezystora ograniczającego
prąd diod LED. Rezystor taki nie jest ko-
nieczny przy niskim napięciu zasilania, bo
wtedy ograniczeniem będzie niewielka wy-
dajność wyjść licznika CMOS. Ale jednocześ-
nie będzie to oznaczać niewielką głośność
brzęczyka. Żeby brzęczyk spełnił swą rolę,
należało dodać jakiś prosty układ, np. prze-
rzutnik RS czy obwód wydłużania impulsów,
który powodowałby dłuższą i głośniejszą
pracę brzęczyka.

Sumując, można stwierdzić, że pomysł

z czujnikiem światła nie jest dobry ze wzglę-
du na specyficzne zastosowanie. Natomiast
ogólna idea jest interesująca i może znaleźć
zastosowanie w innych przypadkach.

Nagrody otrzymują: Mariusz Mąsior,

Michał Włodarczyk i Rafał Niecki.

Zadanie 92

Na rysunku B pokazany jest schemat układu
nadesłany jako rozwiązanie jednego z po-
przednich zadań Szkoły. Autor napisał, że
układ działa słabo, a jego parametry zależą
od parametrów T1.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi. Czy

idea jest błędna, czy chodzi tylko o drobną
usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopi-
skiem NieGra92 i nadeślijcie w terminie 45 dni
od ukazania się tego numeru EdW. Autorzy
najlepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

A

B

34

Elektronika dla Wszystkich

M1

70

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

READ – DATA – RESTORE

Polecenia READ, DATA, RESTORE wyda-
ją się wielu początkującym bardzo dziwne,
wręcz niezrozumiałe. Tymczasem idea jest
beznadziejnie prosta: dane zawarte w linii
lub w liniach po instrukcji Data zostaną
umieszczone w pamięci programu (w na-
szym przypadku w pamięci FLASH) pod-
czas programowania. Dane te umieszczamy
(zwykle za etykietą) na końcu programu,
w każdym razie po słowie kluczowym END,
kończącym główny program, na przykład:
Etykietka1:
Data 126 , 221 , 172 , 46 , ‘ ... i tak dalej
Data 116 , 14 , 142 , 236 , ‘ ... i tak dalej

Jak wiesz, etykieta zostanie w trakcie

kompilacji programu zamieniona na liczbę-
adres, gdzie zaczynają się „jej” dane. Potem
w trakcie pracy programu możemy te dane
kolejno odczytywać za pomocą instrukcji
READ, na przykład kolejne polecenia:
READ Zwyklazmienna
będzie wpisywać do zmiennej Zwykla-
zmienna kolejne dane. Zwróć uwagę, że
działa to trochę podobnie, jak znany Ci roz-
kaz Lookup, ale tam mieliśmy możliwość
określenia, którą z kolei daną należy odczy-
tać. W poleceniu READ takiej możliwości
nie ma – odczytujemy dane po kolei. Pole-
cenie READ wykorzystuje więc automa-
tycznie zwiększany (inkrementowany) licz-
nik czy wskaźnik, decydujący, skąd pobrać
kolejne dane.

W pamięci programu możesz umieścić

różne dane za różnymi etykietami, a potem
za pomocą instrukcji RESTORE możesz
wybrać, zza której etykiety je odczytać, na
przykład:
RESTORE Etykietka1
READ Zwyklazmienna
...

Polecenie RESTORE ma więc związek

ze wspomnianym automatycznym liczni-
kiem – wpisuje doń liczbę-adres, gdzie za-
czynają się dane zza potrzebnej etykiety.

Co istotne, danymi w liniach DATA nie

muszą być pojedyncze bajty. Mogą to być
liczby typu Word, Integer, Single czy Long,
a także łańcuchy tekstowe.

EEPROM

Zbyt niskie napięcie zasilania

Procesor AT90S2313-4 przeznaczony do zasilania
napięciem 2,7...6V będzie jako tako pracował tak-
że przy napięciu zasilania nieco poniżej 2,7V. Spa-
dek napięcia zasilania do 2V nie spowoduje zmian
w pamięci RAM, o ile tylko procesor nie pracuje
(np. w stanie Power Down). Testy firmowe wyka-
zały, że dopiero przy napięciu zasilania
0,5...1V tracona jest zawartość niepracującej pa-
mięci RAM i nieczynnych rejestrów. Niemniej
producent gwarantuje poprawną pracę, w tym nie-
zawodny zapis i odczyt pamięci EEPROM, tylko

dla napięć powyżej 2,7V. Przy zbyt niskim napię-
ciu zasilania w procesorze mogą wystąpić przy-
padkowe zmiany zawartości rozmaitych rejestrów,
w tym rejestrów I/O i pamięci RAM. Procesor mo-
że też błędnie reagować i przeprowadzić przypad-
kowe cykle zapisu swoich pamięci RAM i EE-
PROM. Przy napięciach zasilania niższych od mi-
nimalnego procesor może też jeszcze prawidłowo
realizować rozkazy, ale nie dokona już prawidło-
wego zapisu do pamięci EEPROM. Nie znaczy to,
że przy zbyt niskim napięciu zmianie ulegnie za-
wartość już zapisanych komórek EEPROM-a –
chodzi tylko o komórki, które są zapisywane przy
zbyt niskim napięciu.

Co ważne, problem błędnych zapisów do reje-

strów RAM-u i EEPROM-a może dotyczyć nie
tylko urządzeń zasilanych bateryjnie, gdzie takie
spadki napięcia są nieuniknione, ale też systemów
z zasilaczem. Napięcie z zasilacza, nie tylko przy
awarii sieci, ale też po normalnym wyłączeniu za-
silania, z uwagi na duże kondensatory filtrujące,
będzie spadać stosunkowo powoli i właśnie wtedy,
przez dość długi czas, nawet rzędu sekund, proce-
sor będzie zasilany zbyt niskim napięciem i może
zachowywać się nieprawidłowo.

Jeśli napięcie spadnie do zera i potem procesor

zostanie skutecznie zresetowany i zacznie pracę,
żadnego problemu nie ma, ponieważ jest to typowa

TECHNIKALIA

Najwyższa pora zapoznać się z pamięcią
EEPROM, co pozwoli zrealizować wiele in-
teresujących projektów. Podstawowym ce-
lem ćwiczenia 19 jest właśnie poznanie pa-
mięci EEPROM i jej specyfiki. Na początku
tego ćwiczenia wykorzystamy też klasyczne
polecenia niezwiązane z EEPROM-em.

Jak wiesz, pamięć EEPROM to coś pośre-

dniego między pamięciami FLASH i RAM.
W pewnych sytuacjach może pełnić rolę jed-
nej lub drugiej. I właśnie teraz się o tym prze-
konasz. Zaczniemy więc od prostego zada-
nia, które potrafisz zrealizować bez pomocy
pamięci EEPROM. Otóż chcemy wyświetlić
napis. Oczywiście możemy treść napisu
umieścić w pamięci FLASH. Wbrew pozo-
rom, na zwyczajnym wskaźniku siedmioseg-
mentowym można wyświetlić sporo liter.
W tabelce na rysunku 88 znajdziesz takie li-
terki. Przy niektórych od razu podałem kody,
które powodują ich wyświetlenie. W ramach
ćwiczeń możesz samodzielnie uzupełnić ta-
belkę. Trzeba lojalnie przyznać, że brak liter
k, w, m poważnie ogranicza możliwości
twórcze, ale po chwili zastanowienia każdy
może stworzyć sporo sensownych napisów
i komunikatów. Do przechowywania aktual-
nie wyświetlanych znaków wykorzystamy
cztery zmienne R1..R4. Gotowy program
znajdziesz na rysunku 89 oraz w pliku
C19a.bas. Zwróć uwagę, że do odczytywania
kolejnych danych (kodów) wykorzystujemy
znane z wielu poprzednich ćwiczeń polece-
nie Lookup. Timer0 na bieżąco wyświetla za-
wartość zmiennych R1...R4 – przepełniając
się powoduje zaświecanie co około 4ms ko-
lejnych wyświetlaczy, co daje wrażenie, że
cztery znaki są zaświecone jednocześnie. Ti-
mer1

ma cykl

skrócony do około
0,25s. Przepełnia-
jąc się, co około
250ms pobiera z pamięci FLASH kolejną li-
terkę i powoduje przesunięcie napisu o jeden
znak. Te 0,25 sekundy to czas dobrany eks-

perymentalnie, zapewniający sensowną
„szybkość przewijania” i czytelność napisu.
Oczywiście możesz go zmieniać, wpisując
w linii

liczbę inną niż 50000. Treść wyświetlanego
napisu możesz odszyfrować albo na podsta-
wie uzupełnionej samodzielnie tabeli z rysun-
ku 88, albo ładując program do procesora.

Ćwiczenie 19

Wyświetlanie napisów

Pamięć EEPROM

Rys. 88

Timer1 = 50000 ‘czas = (65536-50000)*16us

35

Elektronika dla Wszystkich

Pożyteczne polecenia READ, DATA,

RESTORE działają tylko na danych umie-
szczonych w pamięci programu FLASH.
Jak wiesz, możemy też dane umieścić w pa-
mięci EEPROM, ale niestety wtedy instruk-
cje READ – DATA – RESTORE nie zadzia-
łają. Można jednak osiągnąć podobny efekt
troszkę inaczej, nie zmieniając zasady ko-
lejnego odczytywania komórek (bajtów) pa-
mięci EEPROM. Przykłady z ćwiczenia 19
pokazały, iż można to zrobić w różny spo-
sób, ale zawsze dane, które mają być zapisa-
ne do pamięci EEPROM, należy umieścić
na początku programu i poprzedzić dyrekty-
wą $eeprom.

Dyrektywa ta informuje kompilator, że

dane umieszczone w liniach zaczynających
się jak poprzednio od słowa Data trzeba
umieścić w odrębnym pliku z rozszerze-
niem EEP, a potem podczas programowania
załadować do EEPROM-a.

Jeśli część danych chcemy umieścić

w pamięci EEPROM, a część w pamięci
programu, oprócz tego, że dane do EE-
PROM-a umieścimy na początku, a do
FLASH-a na końcu, musimy dodatkowo
poinformować kompilator, gdzie kończą się
dane „eepromowe”. Służy do tego dyrekty-
wa $data - umieszczone po niej linie zaczy-
nające się od Data zostaną umieszczone
w pamięci FLASH.

Zmienna tablicowa,

tablica

W ćwiczeniu 19 wykorzystaliśmy tak zwa-
ną zmienną tablicową, inaczej tablicę (ang.
array). Tablica zawiera pewną liczbę poje-
dynczych zmiennych określonego typu –
w naszym przykładzie były to bajty. Zmien-
ną tablicową deklarujemy analogicznie jak
inne zmienne, tylko musimy podac rozmiar
tablicy, na przykład polecenia:
Dim Zmtablicowa(10) as Byte
Dim Tabliczka(4) as Word
zarezerwują w pamięci RAM miejsce na
dziesięciobajtową tablicę Zmtablicowa oraz
ośmiobajtową (cztery dwubajtowe słowa)
zmienną Tabliczka. Oczywiście można
umieszczać te zmienne także w pamięci

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

71

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

sytuacja – rozpoczęcie pracy programu od począt-
ku, zerowanie rejestrów i konfiguracja. Problemy
mogą wystąpić, jeśli po nadmiernym obniżeniu
napięcia poniżej granicy 2,7V nie nastąpi reset,
tylko procesor nadal będzie pracował, niejako
kontynuując wcześniejszą sesję. Jeszcze raz pod-
kreślam, że w różnych egzemplarzach procesora
takie okresowe spadki napięcia mogą spowodo-
wać nieco inne błędne reakcje, których nie sposób
przewidzieć. Jeżeli istnieje obawa, że przypadko-
wa zmiana zawartości pamięci RAM lub EE-
PROM spowodowana okresowym obniżeniem na-
pięcia może zakłócić pracę programu lub zaowo-
cuje błędnymi wynikami, należy starannie rozwa-

żyć opisane niebezpieczeństwo i podjąć kroki za-
radcze. Mamy na przykład do dyspozycji pewien
godny uwagi sposób, o którym powinieneś wie-

dzieć. Związany jest on z wykorzystaniem wejścia
resetującego. W większości zastosowaniach pro-
cesora 90S2313 (i podobnych) całkowicie wystar-

TECHNIKALIA

Przekonasz się, że odrobina znajomości an-
gielskiego nigdy nie zaszkodzi. Ja stworzy-
łem dość długi napis, a właściwie trzy teksty.
Ponieważ napis jest długi, musimy wybierać
po cztery kolejne znaki i wyświetlać je kolej-
no, niejako przesuwając napis po wyświetla-
czu. Zwróć uwagę, że na końcu napisu są
dwa „wygaszone” znaki, reprezentowane na
końcu danych za etykietą Dluginapis przez
trzy liczby 255. Oczywiście możesz sam
„pokombinować” i stworzyć własny napis –
zachęcam.

Po chwili zastanowienia możesz jednak

dojść do wniosku, że program można znaczą-
co uprościć, bo zmienne R1...R4 są niepo-

trzebne, jeśli dane do wyświetlania będziemy
na bieżąco pobierać wprost z pamięci
FLASH.

Słusznie! Sposób z poleceniem Lookup

zastosowaliśmy niejako z rozpędu. Wcale nie
jest to jednak sposób jedyny ani najlepszy.

W programie zwiększamy zawartość licz-

nika i odczytujemy kolejne znaki, można so-
bie realnie wyobrazić sytuację analogiczną,
jak w przypadku cyfr 0, że mamy stałą tabelę
kodów. Każdej literze przyporządkowujemy
jej numer, a potem, żeby ją odczytać, podaje-
my ten numer. Taki sposób znakomicie pasuje
do wyświetlania cyfr, mniej do wyświetlania

Rys. 89

36

Elektronika dla Wszystkich

M1

72

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

EEPROM, jak też decydować o ich adre-
sach w pamięciach:
Dim Tab(5) as Eram Byte at 16
Dim Array(4) as Byte at 64

Potem można zapisywać lub odczytywać

poszczególne komórki tabeli, podając in-
deks, czyli numer komórki w zmiennej. I tu
trzeba pamiętać, iż w przypadku tablicy nu-
meracja komórek zaczyna się od 1. Pierw-
szą komórkę zapiszemy więc poleceniem
Tab(1)= Jaka1zmienna

Podkreślam to, bo w przypadku adreso-

wania pamięci jest inaczej – tam adresy za-
czynają się od zera, a nie od jedności.

Tablice w wielu sytuacjach są wyjątko-

wo wygodne, ponieważ za pomocą indeksu
można bardzo łatwo odwoływać się do po-
szczególnych jej komórek. Indeks nie musi
bowiem być podaną wprost liczbą, może
być wyrażeniem lub zmienną. Na indeksach
(numerach komórek) tablicy można wyko-
nywać operacje matematyczne, co często
genialnie ułatwia manipulacje bajtami.
Przykładowe polecenia:
Zmtablicowa(5) = 192
Index = 3
Zmtablicowa(Index) = 214
Portb = Zmtablicowa(Index+2)
spowodują wpisanie do trzeciej komórki ta-
blicy liczby 214, a potem przepiszą do portu
B zawartość piątej komórki, czyli liczby
192 – kodu wyświetlającego liczbę zero.

EEPROM

Procesor ‘2313 zawiera 128 bajtów pamięci
EEPROM, która jest zupełnie niezależna od
pamięci FLASH i RAM. Ty, wykorzystując
BASCOM, zupełnie nie musisz wgłębiać
się w ciekawe, ale miejscami dość zawiłe
szczegóły odczytu, a zwłaszcza zapisu do
tej pamięci.

Wykorzystasz przyjazne polecenia BA-

SCOM-a, które zrobią za Ciebie całą czarną
robotę.

Warto jednak pamiętać, że zapis do pa-

mięci EEPROM to stosunkowo powolny
proces, trwający według katalogu 2,5...4ms,
zależnie od napięcia zasilania (moje do-
świadczenia wskazują, że przy napięciu

czy pozostawić niepodłączoną końcówkę zerującą
- nóżkę 1. Jeśli jednak istnieje obawa błędnego
działania, warto zastosować zewnętrzny obwód
nadzorowania napięcia (tak zwany Brown-out de-
tector), który wyzeruje procesor, gdy napięcie zasi-
lania spadnie poniżej zadanej wartości minimalnej
(Rysunek ze strony 35), wzorowany na firmowej
nocie aplikacyjnej AVR180, pokazuje dwie wersje
takiego resetującego detektora napięcia: prostą
i oszczędną. Drugi układ pobiera poniżej 1µA prą-
du i nadaje się do projektów z zasilaniem bateryj-
nym. W obu układach rezystory R1, R2 decydują
o progu przełączania detektora i w miarę możliwo-
ści powinny to być rezystory stabilne, najlepiej

o tolerancji 1%. Na schematach podano wartości
R2 dla napięć przełączania 3V i 4,5V. Generalnie
wartość R1, R2 warto tak dobrać, żeby układ za-
działał już przy spadku napięcia o 15...20% poniżej
nominalnego. Oprócz takich rozwiązań z tranzy-
storami dostępnych jest szereg scalonych układów
tego typu. Zapewniają one nie tylko reset po włą-
czeniu zasilania – procesor AVR ma wewnętrzne
obwody gwarantujące niezawodny reset, ale
przede wszystkim zabezpieczają przed skutkami
nadmiernego obniżenia napięcia zasilania. Szcze-
gółów należy szukać w ich kartach katalogowych.

Omawiany właśnie problem dotyczy wpływu

zbyt niskiego napięcia zasilania na zawartość pa-

mięci i rejestrów procesora. Jeśli chodzi o pamięć
EEPROM, a konkretnie o możliwość wpisania tam
błędnych danych, opisane właśnie układy zerujące
nie rozwiązują problemu do końca. Mianowicie je-
śli taki zewnętrzny układ zresetuje procesor pod-
czas zapisywania komórki pamięci EEPROM, mo-
że nastąpić wyzerowanie rejestru adresowego i nie-
przewidziana zmiana zarówno zapisywanej ko-
mórki, jak i komórki EEPROM o adresie 0. Nie za-
wsze jest to groźne – wszystko zależy, o jaki pro-
gram chodzi, co on realizuje i jaką rolę odgrywają
dane w EEPROM-ie, zwłaszcza w komórce 0.

W ogromnej większości przypadków nie trze-

ba martwić się o błędne wpisy do EEPROM-a.

TECHNIKALIA

liter, bo musielibyśmy oddzielnie mieć tabe-
lę kodów i oddzielnie treść napisu jako num-
ry liter w tabeli. Taki sposób z tabelą kodów
byłby uzasadniony przy długich napisach i to

tylko wtedy, gdyby kody były znacznie dłuż-
sze od adresów.

Dlatego nie proponuję Ci wersji z tabelą

kodów. Niemniej spróbuj uprościć program.

Rys. 90

37

Elektronika dla Wszystkich

Napisz samodzielnie program odczytujący
niezawierajacy zmiennych pomocniczych
R1...R4. Prosty przykład realizacji znaj-
dziesz w pliku C019b.bas. Górna część ry-
sunku 90 pokazuje kluczowy fragment pro-
gramu. Dodałem jedną zmienną pomocniczą
Licznik2. Załaduj program do procesora
i przekonaj się, że napis wyświetlany jest
nieco inaczej: wcześniej po włączeniu (rese-
cie) napis „wchodził” na wygaszony wyświe-
tlacz. Teraz od razu pojawiają się cztery
pierwsze literki. To akurat nie jest wada, za-
uważ jednak, iż na koniec cyklu na wyświe-
tlaczu pojawiają się jakieś dwa dziwne znaki.
Zastanów się sam, jaka jest przyczyna...

Czy już wiesz?
Powodem jest to, że zmienna Licznik

przyjmuje wartości 0...68, a potem przy wy-
świetlaniu kolejnych znaków do zawartości
Licznika jeszcze dodajemy liczby 1...3, czy-
li próbujemy odczytać zawartość pamięci
spod adresów wyższych, wykraczających
poza treść napisu. Sięgamy tam, gdzie już

nie ma treści napisu, tylko program lub inne
dane – stąd błędny znak na końcu cyklu. Je-
śli chcesz, możesz poprawić program we-
dług swego uznania.

Na przykład skrócenie cyklu pracy licznika

usunie wspomniane „śmieci”, ale spowoduje
dziwny przeskok z końca napisu na początek.
Aby uzyskać sytuację zbliżoną do tej z poprze-
dniego programu, należałoby po prostu dopisać
na końcu danych jeszcze trzy „puste” pola, czy-
li trzy liczby 255, co nieco zwiększy długość
kodu. Poprzedni program (C019a.bas) miał
po kompilacji 656 bajtów, nowy (C019b.bas)

z trzema dopisanymi zna-
kami wykorzystuje
wprawdzie o trzy bajty
mniej RAM-u, ale za to
ma długość, nomen omen,
666 bajtów. Nie będziemy się wgłębiać
w szczegóły, w każdym razie chcę Ci poka-

2,7V proces ten w niektórych egzempla-
rzach trwa dłużej niż 4ms). Te kilka milise-
kund to wieczność w porównaniu z czasem
wykonania jednego typowego rozkazu,
który w naszej płytce testowej realizowany
jest w ciągu 0,00025 milisekundy. Fakt, że
zapis do pamięci EEPROM trwa stosunko-
wo długo, nie znaczy, iż w tym czasie
wstrzymane jest wykonywanie programu –
zapisem zajmują się autonomiczne obwody,
a procesor może w tym czasie realizować
program, niemniej następny cykl zapisu
(lub odczytu) może nastąpić dopiero po tych
kilku milisekundach. Odczyt z EEPROM-
a jest wielokrotnie szybszy.

W niektórych przypadkach należy uwz-

ględnić długi czas zapisu do EEPROM-a.

Uwaga 1. Ponieważ w pewnych warun-

kach (podczas wyłączania zasilania i resetu)
w pierwszej komórce pamięci EEPROM,
pierwszej, czyli o numerze 0, może pojawić
się przypadkowa zawartość, zaleca się nie
wykorzystywać tej pierwszej komórki. Dal-
sze szczegóły podane są w Technikaliach.

Uwaga 2. Liczba cykli odczytu z pamię-

ci EEPROM nie jest ograniczona, natomiast
producent gwarantuje tylko 100 000 cykli
zapisu/kasowania. Doba ma 86400 sekund.
Jeśli zapis do komórki EEPROM następo-
wałby co sekundę, gwarantowany limit wy-
czerpałby się po niecałych 28 godzinach.
Oznacza to, że pamięci EEPROM nie nale-
ży wykorzystywać do bardzo częstego zapi-
sywania, na przykład do liczników pętli,
a tylko do przechowywania danych, których
zawartość będzie zmieniana stosunkowo
rzadko. Przykładowo jeśli procesor miałby
pracować 10 lat, na rok przypadnie tylko
10 000 cykli zapisu/kasowania, czyli mniej
więcej jeden cykl zapisu na godzinę.

Procedury zapisu i odczytu pamięci EE-

PROM na poziomie elementarnych działań
procesora mogą się wydać skomplikowane,
na szczęście BASCOM ma możliwości, ge-
nialnie ułatwiające korzystanie z pamięci
EEPROM. Przede wszystkim istnieje nie-
zmiernie pożyteczna możliwość zdefiniowa-
nia (umieszczenia) rozmaitych zmiennych
w pamięci EEPROM (ERAM), na przykład:

Potem można bezpośrednio korzystać

z nich tak samo, jak ze zwykłych zmiennych

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

70

Niemniej warto wiedzieć o takim niebezpieczeń-
stwie. Przy odrobinie sprytu można wykorzystać
podobny monitor napięcia nie do resetowania
procesora, tylko do wprowadzania go w stan Idle
lub nawet Power down – wtedy przy dużych kon-
densatorach filtrujących można zagwarantować
programowo, że każdy cykl zapisu EEPROM-

a trwający do 4ms zostanie z powodzeniem do-
kończony przed wprowadzeniem procesora
w stan nieaktywności. Takie „chwyty” mają jed-
nak swoje wady i zalety. W odpowiedzialnych za-
stosowaniach, zamiast korzystać z EEPROM-a do
przechowywania stałych, warto te stałe „zaszyć”
w programie, czyli zapisać do pamięci FLASH,

która zupełnie nie jest wrażliwa na zmiany napię-
cia zasilania.

Sekwencyjna obsługa

EEPROM-a

Jak już wiesz, BASCOM i procesor oferują pewne
ułatwienie, upraszczające korzystanie z pamięci

TECHNIKALIA

Rys. 91

Dim ZmiennaTxt as ERAM String * 10 ’razem 11 bajtów
Dim Zmienna1 as ERAM Word ‘dwa bajty
Dim Zmienna2 as ERAM Byte ‘jeden bajt

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

38

Elektronika dla Wszystkich

zać, że niektóre „uproszczenia” okazują się
pozorne.

A teraz jeszcze inna wersja ze straszącymi

wielu początkujących poleceniami READ –
DATA – RESTORE. Więcej informacji
o tych pożytecznych poleceniach znajdziesz
w ELEMENTarzu. Kluczową część progra-
mu znajdziesz w dolnej części rysunku 90.

Cały program znajdziesz w pliku

C019b.bas, gdzie jednak jest on nieczynny,
bo został „zaremowany” parą globalnych
znaczników komentarza
‘( ... ‘)

Możesz przekopiować ten program do in-

nego pliku lub „zaremować” wcześniejszą
wersję i uruchomić „dolny” program.

A my wracamy teraz do głównego wątku

– chcemy umieścić treść napisu nie w pamię-

ci FLASH, tylko EE-
PROM. Po pierwsze,
zwolnimy tym sa-
mym część pamięci
programu, a po dru-

gie, uzyskamy możliwość zmiany napisów
w trakcie pracy procesora i programu. Mody-
fikujemy program C019a.bas i otrzymujemy
nowy C019c.bas. Przedstawiony jest on na
rysunku 91. Wcześniej treść napisu umie-
szczona była na samym końcu programu, za
etykietą Dluginapis (etykieta musi być umie-
szczona nad dyrektywą końca programu –
End). Wtedy kompilator niejako dołączył te
dane do programu i umieścił w pamięci
FLASH. Teraz treść napisu umieszczona zo-
stanie w pamięci EEPROM. Kompilator
umieści dane w oddzielnym pliku z rozsze-
rzeniem EEP, który zostanie załadowany do
EEPROM-a

podczas programowania

procesora. Dlatego umieściliśmy te dane
na początku i dodatkowo poprzedziliśmy
dyrektywą
$eeprom
wskazującą, że dane za etykietą zostaną
umieszczone w pamięci EEPROM, a nie
w pamięci FLASH.

Zauważ, że nie korzystamy już z rozkazu

Lookup, tylko odczytujemy literki do zmien-
nej R1, stosownie do zawartości zmiennej
Licznik, używając polecenia
Readeeprom R1 , Licznik

Zwróć uwagę, że teraz w ogóle nie korzy-

stamy z etykiety. Co ważne, wszystkie dane
za dyrektywami $eeprom i Data zostaną
umieszczone w kolejnych komórkach EE-
PROM-a, począwszy od adresu 0. Potem po-
lecenie Readeeprom będzie odczytywać
ich zawartość na podstawie adresu – numeru
komórki ze zmiennej Licznik.

Wypróbuj taki program. Działa tak samo,

jak ten z rysunku 89, a zajmuje w pamięci
FLASH 588 bajtów.

W tym przypadku treść napisów ładujemy

do EEPROM-a jednorazowo, podczas pro-
gramowania procesora. Ale przecież, jeśli
napisalibyśmy stosowny program, procesor
może potem w trakcie pracy wpisać do pa-
mięci EEPROM nową treść (inne napisy).
Otwiera to zupełnie nowe możliwości, nie-
mniej program z rysunku 91 zawsze będzie
wyświetlał 68 znaków. Zmodyfikujmy pro-
gram, żeby informacja o długości napisu też
była zawarta w pamięci EEPROM. Taką
zmodyfikowaną wersję znajdziesz na rysun-
ku 92 i w pliku C019d.

Zauważ, że mamy teraz wprawdzie trzy

oddzielne etykiety, ale to niczego nie zmienia
- trzy porcje zostaną „wrzucone” do pamięci
EEPROM bezpośrednio jedna za drugą i uzy-
skamy napis dokładnie taki, jak wcześniej.
Zwróć jednak uwagę, że licznik liczy teraz
nie w zakresie 0...68, tylko 2...70, bo na po-
czątku EEPROM-a dodane są dwa bajty.
W pierwszym, który znajdzie się w komórce
o adresie 0, możemy wpisać cokolwiek. Z tej
komórki nie będziemy korzystać. Mogliby-
śmy, ale nie chcemy, bo przy okazji chcę Ci
na wszelki wypadek zasygnalizować drobną
kwestię. Mianowicie jeśli podczas cyklu zapi-
su do dowolnej komórki EEPROM-a nastąpi
reset procesora, może nastąpić błędne wpisa-

M1

73

Mikroprocesorowa Ośla łączka

w pamięci RAM (byle nie za często z uwagi
na ograniczenie 100 000 cykli zapisu). Co
ważne, mogą to być zmienne różnego typu,
nie tylko bajtowe, ale też wielobajtowe, np.
typu Word, String, a także tak zwane zmien-
ne tablicowe (array). Nie mogą to jednak
być zmienne bitowe, bo nie ma możliwości
odczytu czy zapisu pojedynczych bitów pa-
mięci EEPROM. Przy okazji przypominam,
iż zmienna tekstowa, czyli typu String o po-
jemności 10 znaków (bajtów), zajmie 11
bajtów pamięci. Przypominam też, że to
kompilator zadecyduje, w jakich komór-
kach umieścić te zmienne. Jeśli z jakichś
powodów chcesz świadomie korzystać z po-
zostałej części pamięci EEPROM, możesz
sam zdecydować, gdzie umieścić takie
zmienne, na przykład:

Po takiej deklaracji program i procesor

poradzą sobie same przy zapisie i odczycie
także wielobajtowych zmiennych, a Ty mo-
żesz swobodnie korzystać z pozostałej pa-
mięci EEPROM. Mając tak zadeklarowane
zmienne w pamięci EEPROM, możesz po-
tem łatwo kopiować do nich zawartość zwy-
kłych zmiennych. Czasem warto mieć nieja-
ko zdublowane zmienne – jedną „zwykłą”
w pamięci RAM i odpowiadającą jej nieu-
lotną w pamięci EEPROM. Wtedy normal-
ne operacje wykonywane są na „zwykłej”
zmiennej, natomiast nieulotna zmienna „era-
mowa” jest co jakiś czas zapisywana i od-
czytywana i służy tylko do przechowywania
zawartości na czas zaniku napięcia zasila-
nia. W takim przypadku wygodnie jest sto-
sować podobne nazwy, różniące się jedną li-
terą np. pierwszą lub ostatnią. Oto przykład:

Polecam Ci ten bardzo prosty i przejrzysty

sposób ze zmiennymi w pamięci EEPROM.

‘ Uwaga! Komórki nr 0 nie wykorzystujemy!
Dim ZmiennaTxt as ERAM String * 10 at 1 ‘komórki 1...11
Dim Zmienna1 as ERAM Word at 12 ‘komórki 12, 13
Dim Zmienna2 as ERAM Byte at 14 ‘jeden bajt – komórka 14

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

EEPROM. Mianowicie jeśli zaczynasz odczyty-
wać lub zapisywać dane, musisz w programie po-
dać adres w postaci liczby lub etykiety. Ale jeśli
chcesz kontynuować ten proces, możesz spokojnie
pominąć adres – procesor automatycznie przejdzie
do komórek pamięci o kolejnych rosnących adre-
sach, na przykład:
READEEPROM Jednostki , 40
READEEPROM Dziesiatki
READEEPROM Setki
READEEPROM Tysiace

odczyta do czterech zmiennych w pamięci

RAM wcześniej zapisane dane z komórek pamię-
ci EEPROM o numerach 40...43. W zasadzie to
samo dotyczy zapisu za pomocą polecenia WRI-
TEEEPROM, jednak z pliku pomocy BASCOM-
a nie wynika niezbicie, że w BASCOM-owym po-
leceniu WRITEEEPROM zawarte są odpowiednie
procedury, gwarantujące poprawną pracę progra-
mu i zapis tym sposobem kolejnych komórek.

Trzeba pamiętać, że według katalogu procedura
zapisu każdej komórki pamięci EEPROM przy na-
pięciu zasilania 5V trwa typowo 2,5ms, przy
2,7V – 4ms. Ponieważ są to wartości typowe, a nie
gwarantowane, warto dodać pewien zapas. Warto
też zwrócić uwagę, że w oryginalnym pliku pomo-
cy BASCOM-a pod hasłami READEEPROM
i WRITEEEPROM znajduje się następująca lako-
niczna uwaga:

Autor nie stawia kropki nad i, natomiast omija

problem, wprowadzając opóźnienie przez wypro-
wadzenie na wyświetlacz LCD pytania i koniecz-
ność ręcznego potwierdzenia gotowości przez na-
ciśnięcie klawisza – póki co, nie dotyczy to naszej
płytki testowej, niemniej budzi niepokój. Sformu-
łowanie but since the programming can interfere
we add a stop here może wskazywać, że przynaj-
mniej w darmowej wersji demo 1.11.6.8 problem

TECHNIKALIA

39

Elektronika dla Wszystkich

nie danych zarówno do tej komórki, jak i ko-
mórki o numerze 0. W naszym programie
procesor nie wpisuje nic do EEPROM-a, ale
mając na względzie ewentualne przyszłe apli-
kacje, na wszelki wypadek nie korzystamy
z komórki o adresie 0. Długość napisu zawar-
ta jest więc w drugiej komórce (czyli o adre-
sie 1). Ściślej biorąc, w komórce o adresie 1
zawarta jest liczba o jeden większa niż adres
ostatniej literki napisu (ponieważ jednak nu-
meracja komórek pamięci zaczyna się od ze-
ra, jest to długość napisu, wraz z dwoma
wstępnymi bajtami).

W programie z rysunku 92 aktualną dłu-

gość napisu odczytujemy co 4ms. Można też
rozkaz
Readeeprom Dlugosc , 1
odczytujący długość napisu z komórki o nu-
merze 1 umieścić wcześniej i odczytać go
tylko raz, po włączeniu procesora, po resecie.

Jeśli chcesz, możesz też wykorzystać stary
sposób, znany z programu BASCOM 8051,
i wpisać dane (bajt) ze zmiennej Zmienna
umieszczonej oczywiście w pamięci RAM
do komórki pamięci EEPROM o numerze
Numer za pomocą rozkazu WRITEEE-
PROM (nie zapominając o trzech literkach
e), na przykład:

Writeeeprom Zmienna , Adres
gdzie Adres może być wprost liczbą albo
nazwą zmiennej, w której jest liczba
z przedziału 0...127. Przykładowo polecenie
Writeeeprom Zmienna , 6
spowoduje wpisanie zawartości Zmiennej
do komórki pamięci EEPROM o numerze 6.
Natomiast polecenie
Writeeeprom Zmienna3 , Numerek
spowoduje zapisanie zawartości zmiennej
Zmienna3 pod adres zawarty w zmiennej
Numerek.

Tak samo działa polecenie odczytu:

ReadEeprom Zmienna , Adres

W zmiennej Zmienna w pamięci RAM

uzyskasz zawartość komórki pamięci EE-
PROM o numerze Adres. Zamiast zmiennej
zawierającej adres możesz też wprost podać
numer komórki, czyli liczbę z zakresu 0...127.

Warto wiedzieć, że jeśli mamy odczy-

tać zawartość kolejnych komórek pamięci
EEPROM, w kolejnych instrukcjach READ-
EEPROM nie musisz podawać adresu. Wy-
starczy podać adres pierwszej komórki
(liczbę lub etykietę), potem będą one odczy-
tywane według wzrastających numerów. Na
przykład program:
READEEPROM Zmienna1, 16
READEEPROM Zmienna2

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

74

nie został do końca rozwiązany. W poszczegól-
nych wersjach BASCOM AVR może być inaczej
– wszystko zależy, jak kompilator „rozwinie”
i przetłumaczy na kod maszynowy polecenie
WRITE-EEPROM. Sam procesor ma bowiem me-
chanizm pozwalający precyzyjnie kontrolować za-
pis do komórek EEPROM. A w ogóle interesująca
jest procedura dostępu do tej pamięci. Mianowicie
można stwierdzić, że procesor nie „widzi” bezpo-
średnio pamięci EEPROM, tylko „zagląda do niej
przez małe okienko”.

Tym małym okienkiem jest rejestr I/O o na-

zwie EEDR (EEPROM Data Register). Przez to
okienko widać tylko jedną komórkę pamięci EE-
PROM. Można do tej komórki wpisać zawartość
rejestru EEDR, można jej zawartość odczytać.
Kolejny rejestr I/O, zwany EEAR (EEPROM Ad-
ress Register), wskazuje, która to komórka jest za-

pisywana lub odczytywana –
wykorzystanych jest siedem
bitów tego rejestru. Z zapisem
i odczytem zaadresowanej ko-
mórki pamięci EEPROM zwią-
zane są też trzy dodatkowe bity
w rejestrze EECR (EEPROM
Control Register). Programu-
jąc w BASCOM-ie wcale nie
trzeba znać tych szczegółów
ani rozumieć sposobu działania
procesora. Niemniej warto
przyjrzeć się sprawie bliżej, jak
to przebiega na poziomie pro-
cesora i asemblera. W powyżej
omawianym kontekście naj-
ważniejsze znaczenie mają bity
rejestru EECR - rysunek obok

Rys. 92

Dim Godziny as Byte, Minuty as Byte ‘zwykłe zmienne w pamięci RAM
Dim Egodziny as ERAM Byte, Eminuty as ERAM Byte ‘zmienne w pamięci EEPROM
...
Egodziny = Godziny ‘ kopiuje zawartość z RAM-u do pamięci EEPROM
Eminuty = Minuty
... ‘ później, na przykład po wyłączeniu zasilania przywraca
Godziny = Egodziny ‘ zawartość zmiennych w pamięci RAM
Minuty = Eminuty ‘ kopiując zawartość z pamięci EEPROM

ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Jeśli chcesz, zmodyfikuj program samo-

dzielnie. Poznałeś już kilka sposobów opero-
wania danymi z pamięci FLASH i EEPROM.
A co powiesz na zaskakująco prosty program
pokazany na rysunku 93?

Program ten znajdziesz też w pliku

C019e.bas. Możesz go załadować do proce-
sora i sprawdzić, że działanie jest praktycz-
nie takie samo, jak poprzednich wersji.

I oto doszliśmy do kolejnej bardzo ważnej

sprawy. A właściwie dwóch spraw. Wcześniej
pamięć EEPROM zastąpiła pamięć programu
FLASH w roli magazynu tekstów. Teraz pamięć
EEPROM jakby zastępuje pamieć RAM, bo
umieściliśmy w niej... zmienną. Wykorzystuje-
my tu tak zwaną zmienną tablicową (array).
Otóż w BASCOM-ie możesz w prosty sposób
zadeklarować dowolną zmienną w pamięci
EEPROM dodając słowo Eram. Oto przykłady:

W ostatnim programie zadeklarowaliśmy

w pamięci EEPROM zmienną tablicową, in-
aczej tablicę, przy czym N to liczba komórek
tej tablicy. Wcześniej nie wspominałem
o zmiennych tablicowych, ale nie pomyśl, że
związane są one jakoś z pamięcią EEPROM.
Oczywiście można zadeklarować „zwykłą”
tablicę w pamięci RAM i odczytywać ją
w identyczny sposób. Nasza „eramowa”
zmienna jest tu zdecydowanie wygodniejsza
od podobnej zwykłej zmiennej „ramowej”,
bo od razu zawiera potrzebne dane.

Generalnie tablica jest w wielu wypad-

kach wyjątkowo wygodną zmienną, ponie-
waż za pomocą indeksu można bardzo łatwo
odwoływać się do poszczególnych jej ko-

mórek. Na indeksach (numerach komórek) ta-
blicy można wykonywać operacje matema-
tyczne, co często genialnie ułatwia manipulacje
bajtami. Co ważne, w przypadku tablicy nume-
racja komórek zaczyna się od 1, a nie od 0, jak
w przypadku pamięci procesora.

A ujmując rzecz szerzej, umieszczenie

zmiennych w pamięci EEPROM to rewela-

cyjnie prosty sposób na
uzyskanie nieulotnych
zmiennych. Ale trzeba pamiętać
o ograniczeniach. Po pierwsze, kom-
pilator potraktuje tak zadeklarowane
zmienne w najprostszy sposób –

umieści je w kolejnych komórkach pa-
mięci EEPROM, poczynając od adresu
0. Często nie jest to pożądane lub wręcz nie-
dopuszczalne. Dlatego właśnie przy deklara-
cji zmiennych w EEPROM-ie z reguły ko-
rzystamy z możliwości określenia adresu
zmiennej. Na przykład polecenie

umieści tę dwubajtową zmienną w komór-
kach o adresach 14 i 15, polecenie zapisze

zmienną tekstową o długości 5 bajtów w sze-
ściu(!) komórkach począwszy od adresu 16
(dodatkowa, szósta komórka zawsze potrzeb-
na jest przy zmiennych typu String jako
znacznik końca). Kolejną zmienną należy
więc umieścić w komórce 22:

A oto drugie ograniczenie: na zawartości

„zwykłych” zmiennych, umieszczonych
w pamięci RAM, możesz wprost przeprowa-
dzać operacje arytmetyczne, np.

czy choćby
Incr Zwyklazmienna

Inaczej jest ze zmiennymi w pamięci

EEPROM. Aby przeprowadzić na nich ope-
racje, trzeba je przepisać do zwykłej zmien-

nej, przeprowadzić te operację
i wynik zapisać do EEPROM-a.

Oto przykład zwiększania zawartości zmien-
nej Eramzmienna za pomocą zwykłej zmien-

nej o nazwie Pomoc:

46

Elektronika dla Wszystkich

M1

75

Mikroprocesorowa Ośla łączka

READEEPROM Zmienna3
READEEPROM Zmienna4
READEEPROM Zmienna5
odczyta kolejno komórki pamięci EEPROM
o numerach 16...20 i umieści je w odpowie-
dnich zmiennych. Istnieją też inne, bardziej
zaawansowane sposoby korzystania z pa-
mięci EEPROM z wykorzystaniem etykiet.
Na razie nie będziemy z nich korzystać -
nieco więcej informacji znajdziesz w Tech-
nikaliach, a przede wszystkim w pliku po-
mocy BASCOM-a.

pokazuje fragment karty katalogowej z opisem re-
jestru. Bit EERE (EEPROM Read Enable –
EECR.0) związany jest z procesem odczytu. Tu
sprawa jest prosta: najpierw trzeba oczywiście za-
pisać w rejestrze EEAR adres komórki, której za-
wartość ma być odczytana, a potem programowo
ustawić bit EERE. Za moment procesor odczyta
komórkę pamięci, umieści zawartość w rejestrze
EEDR i sam automatycznie skasuje bit EERE.

Skasowanie bitu EERE jest znakiem, że w rejestrze
EEDR znajdują się odczytane dane. Proces odczy-
tu jest szybki, a dodatkowo po ustawieniu bitu EE-
RE procesor zostaje zatrzymany na cztery cykle
zegara kwarcowego. W tym czasie, przed wykona-

niem następnego rozkazu programu, na pewno da-
ne zostaną odczytane prawidłowo, więc nie ma
żadnej potrzeby sprawdzania stanu bitu EERE.

Inaczej jest przy zapisie, bo ten proces trwa

nieporównanie dłużej. Ponadto aby zapobiec

TECHNIKALIA

Rys. 93

Dim Dowolnazmienna as Eram Byte
Dim Dwubajtowa as Eram Word
Dim Ztekstowa as Eram String * 10
Dim CzterobitowyLong as Eram Long
Dim ZmTablicowa(N) as Eram Byte

Dim Drugazmienna as Eram Word at 14

Dim Napisik As Eram String * 5 at 16

Dim Trzeciazmienna as Eram Word at 22

Zwyklazmienna = Zwyklazmienna + 4

ELEMENT

arz

Pomoc = Eramzmienna ‘przepisujemy z EEPROM-a do RAM-u
Incr Pomoc ‘przeprowadzamy operację
Eramzmienna = Pomoc ‘z powrotem do pamięci EEPROM

47

Elektronika dla Wszystkich

Trzeba też pamiętać, że zapis do

EEPROM-a trwa bardzo długo, jak na mikro-
procesor – do 4ms, czyli tysiące cykli zega-
rowych.

Trzecim ważnym ograniczeniem jest to,

że w pamięci EEPROM można przeprowa-
dzić do 100 000 cykli zapisu (liczba cykli od-
czytu jest nieograniczona). Zmiennych
„Eram” nie można więc intensywnie wyko-
rzystywać np. w charakterze liczników pętli.
Warto zapamiętać, że jeśli urządzenie ma słu-
żyć nieprzerwanie przez 10 lat, to dziennie
można dokonać co najwyżej 27 cykli zapisu.

Idźmy dalej. Wcześniej realizowaliśmy

przesuwający się długi napis, teraz chcemy
wyświetlić długi napis inaczej – nie przesu-
wając go, tylko wyświetlając kolejne słowa.
W prostym przykładzie z rysunku 94
(C019f.bas) chcę Ci pokazać, że przy odczy-
cie za pomocą polecenia Readeeprom można
wykorzystać etykiety, z których wcześniej
nie korzystaliśmy. Zwróć uwagę, że odczytu-
jemy kolejne cztery komórki pamięci poda-
jąc etykietę tylko raz. Po resecie zmienne
W0...W3 są wyzerowane, dlatego najpierw
zaświecone są wszystkie segmenty wyświe-
tlaczy. Później naciskanie przycisków
pozwala wybrać jeden z dwóch napisów
(LOGO, colt).

Z kolei w następnym programie pokaza-

nym na rysunku 95 (C019g.bas) znów ko-
rzystamy z licznika, a nie z etykiet i wyświe-
tlamy długi napis w czteroliterowych
porcjach.

Dwa ostatnie rozwiązania mogą Ci się

wydać dziwne. I słusznie! W przyszłości bę-
dziemy wyświetlać tekst wykorzystując
zmienne tekstowe (String) i etykiety. Teraz
nie będziemy się w to wgłębiać, bo z napisa-
mi będziemy się poważniej bawić, gdy po-
znasz wyświetlacz LCD - dopiero tam będzie
to miało prawdziwy sens. Teraz bowiem cho-
dzi głównie o poznanie pamięci EEPROM,
a nie o napisy.

Wykorzystajmy teraz zdobytą wiedzę

w sposób jak najbardziej praktyczny. Zbu-
dujmy nieulotny licznik dwukierunkowy zli-
czający w zakresie 0...99, sterowany zmody-
fikowanymi „inteligentnymi przyciskami”,
którego zawartość pokazywana będzie na
wyświetlaczu. Co ważne, licznik ma być
dwójkowy, a my mamy zaprezentować jego
zawartość w postaci dziesiętnej za pomocą
polecenia Makebcd.

Aby zapewnić trwałość danych, zadeklaru-

jemy zmienną Licznik w pamięci EEPROM.

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

76

Rys. 94

Rys. 95

przypadkowym niepożądanym cyklom zapisu
i zasygnalizować zakończenie długiego cyklu
zapisu, wykorzystywane są dwa bity zezwolenia:
EEMWE (EEPROM Master Write Enable –
EECR.2) oraz EEWE (EEPROM Write Enable –
EECR.1). Przypadkowym cyklom zapisu zapo-
biega bit EEMWE, a informacje o końcu cyklu
daje EEWE. Cykl zapisu komórki pamięci

EEPROM wygląda tak: najpierw w dowolnej ko-
lejności wpisane zostają dane do zapisania
(EEDR) i adres (EEAR), potem ustawiony jest
bit zezwolenia EEMWE, a dopiero potem pro-
gramowe ustawienie bitu zapisu EEWE powodu-
je rozpoczęcie cyklu zapisu. Bit EEWE jest usta-
wiony przez cały czas trwania cyklu zapisu (ty-
powo 2,5...4ms, zależnie od napięcia zasilania)

i co najważniejsze, jest automatycznie zerowany
przez procesor. Wyzerowanie bitu EEWE przez
procesor świadczy więc, że można zacząć proces
zapisu czy odczytu kolejnej komórki. To jest
istotna sprawa – cykl zapisu nie blokuje bowiem
pracy procesora i programu. Ustawienie bitu EE-
WE zatrzymuje wprawdzie pracę procesora,
ale tylko na dwa takty zegara kwarcowego,

TECHNIKALIA

48

Elektronika dla Wszystkich

Do wyświetlania cyfr zamiast wcześniejsze-
go Lookup i danych w pamięci programu,
wykorzystujemy polecenie Readeeprom
i pierwsze 10 komórek pamięci EEPROM,
jak we wcześniejszym programie C019c.bas.
Uporządkowałem i skróciłem „inteligentny”
program obsługi przycisków znany Ci z po-
przednich ćwiczeń. Realizację takiego liczni-
ka znajdziesz na rysunku 96 i w pliku
C019h.bas. Zauważ, że do EEPROM-a wpi-
sujemy teraz nie dziesięć, ale 11 komórek -
pierwsze dziesięć to kody cyfr 0...9, ostatnia
to wstępna zawartość zmiennej Licznik
(liczba 124). Zmienną licznik deklarujemy
w EEPROM-ie podając adres
Dim Licznik As Eram Byte At 10

Komórka o adresie 10 jest właśnie jede-

nastą komórką (bo zaczynamy liczyć od ze-
ra, a nie od jedynki). Gdybyśmy nie zade-
klarowali adresu zmiennej, kompilator
umieściłby zmienną licznik w pierwszej
komórce (numer 0), a tam przecież ma być
kod wyświetlający liczbę zero na wyświe-
tlaczu.

Śmiało wykorzystuj podany właśnie pro-

sty sposób wstępnego wpisywania zawarto-
ści zmiennej w EEPROM-ie, nie zapomina-
jąc o prawidłowym określeniu adresu
zmiennej.

A teraz sprawdź działanie programu.

Wszystko wygląda prawidłowo i pracuje
prawidłowo. Niemniej wadą jest to, że pod-
czas naciskania przycisku następuje wielo-
krotny zapis do pamięci EEPROM, co jak
już wiesz, na pewno nie jest korzystne
z uwagi na ograniczoną liczbę cykli zapisu.
Zmieńmy więc program, żeby zapisywać
zmienną Licznik w pamięci EEPROM nie
wielokrotnie, tylko jednorazowo, po zwol-
nieniu przycisku. Rysunek 97 pokazuje klu-
czowe fragmenty tak zmodyfikowanego pro-
gramu (C019i.bas).

Na początku programu na wszelki wypa-

dek (teoretyczna możliwość skasowania za-
wartości podczas resetu) wpisujemy do ko-
mórki 0 pamięci EEPROM liczbę 192, która
powoduje wyświetlenie zera na wyświetla-
czu. Masz tu przykład wykorzystania polece-
nia Writeeeprom, którego składnia jest taka
jak polecenia Readeeprom, a praktyczna róż-
nica polega na tym, że zapis do pamięci trwa
nieporównanie dłużej niż odczyt. Potrzebna

M1

77

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Rys. 96

Rys. 97

tak że następny rozkaz z pamięci FLASH zostanie
wykonany ze znikomym opóźnieniem (w naszym
przypadku 0,5µs), co nie ma praktycznego znacze-
nia. W czasie kilku milisekund cyklu zapisu do
EEPROM-a może być realizowany program po-
bierany z pamięci FLASH, ale nie powinny być
dokonane żadne inne operacje na pamięci EE-
PROM póki nie skończy się cykl zapisu. Jeśli bo-
wiem na przykład zawartość rejestrów EEAR lub
EEDR zostałaby zmieniona przed zakończeniem
cyklu zapisu, na przykład przez nieprzemyślane

polecenia odczytu tej pamięci, uzyskane wyniki
będą nieprzewidywalne.

Warto też omówić sprawę niepożądanych

zmian stanu pamięci przez przypadkowe usta-
wienie bitu EEWE. Aby im zapobiec, wymagane
jest wcześniejsze ustawienie bitu zezwalającego
EEMWE. Co ważne, po pierwsze, jednoczesne
ustawienie obu tych bitów nie rozpocznie cyklu
zapisu (bit EEWE musi być wyzerowany przy
ustawieniu EEMWE), po drugie, bit EEMWE
jest samoczynnie zerowany po czterech taktach

zegara kwarcowego. Oznacza to, że jeśli po usta-
wieniu bitu EEMWE w ciągu tych czterech tak-
tów zegara nie nastąpi ustawienie bitu EEWE,
zapis nie zostanie przeprowadzony. Takie roz-
wiązanie ma też skutki uboczne. Jeśli w trakcie
normalnej realizacji programu tuż po ustawieniu
bitu EEMWE zgłoszone i obsłużone zostanie ja-
kiekolwiek przerwanie, zapis nie zostanie doko-
nany ze względu na to, że bit EEMWE zostanie
automatycznie wyzerowany po czterech taktach
zegara. Nawet jeśli podczas dostępu do pamięci

TECHNIKALIA

49

Elektronika dla Wszystkich

jest też dodatkowa zwykła zmienna Zero, po-
nieważ polecenie Writeeeprom nie może
wpisać wprost liczby, dlatego zamiast:
Writeeeprom 192 , 0
musimy napisać:
Zero = 192
Writeeeprom Zero , 0

Pomocniczy bit Wpis jest ustawiany po

wykryciu naciśnięcia któregokolwiek z przy-
cisków. A dopiero zwolnienie przycisku po-
woduje skasowanie tego bitu i zapis do
zmiennej Licznik. Zwróć też uwagę, że obe-
cność polecenia
A = Makebcd(pomoc)
powoduje pokazanie na wyświetlaczu aktual-
nej zawartości zmiennej Pomoc, a nie jak
wcześniej, „epromowej” zmiennej Licznik.

Czy już widzisz, dlaczego tak być powin-

no?

Bowiem tylko wtedy podczas naciskania

przycisku liczba na wyświetlaczu zmienia się
stosownie do aktualnej zawartości zmiennej
Pomoc – bez tego podczas naciskania przyci-
sków wyświetlana byłaby niezmienna „sta-
ra” zawartość zmiennej Licznik, która ulega
modyfikacji dopiero po zwolnieniu przyci-
sku. Obrazowanie zawartości zmiennej po-
mocniczej Pomoc nie jest żadną wadą –
w praktyce chodzi o to, żeby procesor pamię-
tał ostatnią wartość także po wyłączeniu za-
silania i przedstawione rozwiązanie realizuje
to z powodzeniem.

Świetnie! Mamy oto znakomity licznik

z pamięcią. Do pełni szczęścia brakuje nam
możliwości zliczania w zakresie 0...255,
a nie 0...99. Problemem nie jest przy tym sa-
mo zliczanie, bo wystarczy zamienić linię
If Pomoc = 100 Then Pomoc = 99
na
If Pomoc = 0 Then Pomoc = 255

Gorzej z wyświetleniem wyniku. Liczba

większa od 99 nie da się jednym poleceniem
zamienić na postać dziesiętną. Potrzebna jest
też nowa zmienna Setki. Zawartość tej
zmiennej określamy w prostym programie,
wykorzystując porównywanie wyniku
i odejmowanie liczby 100. Na rysunku 98
znajdziesz kluczową część zmodyfikowane-

go programu, a całość jest w pliku
C019j.bas. Zwróć uwagę, jak zrealizowałem
wygaszanie zera na wyświetlaczu setek, by
zamiast np. 072 wyświetlić 72 – gdy liczba
jest mniejsza od 100, do zmiennej setki wpi-
suję nie 0, tylko liczbę 10. Potem spowodu-
je to przepisanie do portu B kodu z komórki
EEPROM o numerze 10. Jest tam liczba
255, która spowoduje wygaszenie wszyst-
kich segmentów. W związku z tym zmienna
Licznik jest teraz umieszczona w komórce
o adresie 11.

Po analizie programu zapewne się domy-

ślasz, że oto tworzymy bardzo pożyteczny
program do współpracy z ośmiobitowym
przetwornikiem PCF8591, który mamy „na
pokładzie” naszej płytki testowej. W istocie,
jesteśmy niedaleko od programowanego za-

silacza. Ponieważ docelowo mógłby to być
zasilacz o napięciu 0...25,0V, w programie
z rysunku 98 nie wygaszam zera na miejscu
dziesiątek i włączyłem kropkę za drugim
wyświetlaczem. Mając taki program, jeste-
śmy o krok od prostego cyfrowo sterowane-
go zasilacza z pamięcią ostatniej wartości,
wykorzystującego 8-bitowy przetwornik
D/A z kostki PCF8591. Zanim zrealizujemy
taki zasilacz, musimy poznać obsługę szyny
I2C, która łączy procesor i przetwornik
PCF8591. Zajmiemy się tym w następnym
ćwiczeniu.

Piotr Górecki

Mikroprocesorowa Ośla łączka

M1

78

Rys. 98

EEPROM, ale w niekrytycznym momencie zosta-
nie zgłoszone i obsłużone inne przerwanie, też
modyfikujące zawartość pamięci EEPROM, może
pojawić się błąd – tym razem przyczyną będzie
zmiana zawartości rejestrów EEDR lub EEAR do-
konana przez procedurę przerwania. Gdyby za-
chodziła taka obawa, na czas korzystania z pamię-
ci EEPROM należałoby zablokować system prze-
rwań, zerując bit globalnego zezwolenia SREG.7.
Programista pracujący w asemblerze powinien do-
brze rozumieć problem i starannie przeanalizować
wszelkie możliwości i ich skutki. Mając taką wie-
dzę, może uzyskać pełną kontrolę nad programem
i procesorem. W przypadku BASCOMA (i innych
kompilatorów) mamy gotowe, bardzo pożyteczne
możliwości korzystania ze zmiennych w pamięci

EEPROM oraz polecenia WRITEEEPROM i RE-
ADEEPROM zawierające potrzebne mechanizmy
ochronne, ale nie wiadomo do końca, jak zostaną
one zamienione na elementarne rozkazy kodu ma-
szynowego i jak zareagują na różne nietypowe
przypadki. Oczywiście można drogą eksperymen-
tu sprawdzić szczegóły, niemniej należy liczyć się
z możliwością, że poszczególne wersje BA-
SCOM-a mogą zachowywać się nieco inaczej. Po-
wyższa uwaga dotyczy nie tylko poleceń związa-
nych z EEPROM-em, ale też innych – właśnie ta-
kimi szczegółami mogą różnić się poszczególne
wersje kompilatorów.

Może takie rozważania napełniają Cię przera-

żeniem. Zupełnie niepotrzebnie. W ogromnej
większości przypadków wystarczą opisane zmien-

ne w pamięci EEPROM oraz polecenia WRITEE-
EPROM i READEEPROM, które mają wbudowa-
ne zabezpieczenia. Omawiam to zagadnienie
szczegółowo tylko dlatego, żeby Ci pokazać temat
z szerszej perspektywy i ewentualnie przygotować
do programowania w asemblerze, które choć jest
trudniejsze, ma istotne zalety.

Na naszej stronie internetowej, oprócz plików

ćwiczeń, znajdziesz też plik C019t.bas, zawierają-
cy przykład programu pozwalającego sprawdzić,
ile czasu trwa zapisywanie bajtu w pamięci EE-
PROM. Pomiar polega na sprawdzaniu stanu bitu
EEWE, który jest ustawiany na czas zapisu bajtu.

Piotr Górecki

TECHNIKALIA

50

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Przy montażu układów w.cz., a także wszę-
dzie tam, gdzie występują obwody LC, za-
chodzi konieczność znajomości indukcyjno-
ści cewek.

Prawie zawsze taka sytuacja ma miejsce

przy budowie urządzeń nadawczo-odbior-
czych KF, bo spotykamy się z potrzebą okre-
ślania nieznanych wartości indukcyjności ce-
wek. Problem jest tym większy, kiedy cewki
muszą być nawijane własnoręcznie. O ile
z kondensatorami zwykle nie ma problemów,
ponieważ z reguły są dostatecznie dokładnie
oznaczane, to zawsze przy montażu indukcyj-
ności dodatkowo towarzyszy niepewność, czy
aby cewka nie zmieniła indukcyjności uzwo-
jenia (np. na skutek namagnesowania rdzenia
ferrytowego czy rozsunięcia zwojów).

Jak wiemy, droższe multimetry są wypo-

sażane w podzakresy do pomiaru wartości
pojemności kondensatorów. Niestety, tylko
nieliczne z nich mają podzakres do pomiaru
indukcyjności. Czasem można spotkać multi-
metry tylko do pomiaru LC.

Jednym z nich, dostępnym w sieci han-

dlowej AVT, jest multimetr Velleman typ
DVM6243, wyposażony w następujące
podzakresy:
L: 2mH, 20mH, 200mH, 2H,
C: 2nF, 20nF, 200nF, 2uF, 20uF, 200uF.

Jest on estetycznie wykonany w mocnej

obudowie plastikowej, ale pomimo znacznej ce-
ny nie nadaje się do pomiaru indukcyjności ce-
wek występujacych w wyższych pasmach KF.

Mówiąc dokładniej, przyrzad ten nie nada-

je się do pomiaru cewek o indukcyjnościach
rzędu pojedynczych mikrohenrów (jest przy-
stosowany do dokładnych pomiarów cewek
o indukcyjności kilkuset mikrohenrów). Co
prawda są produkowane i dostępne do celów
laboratoryjnych cyfrowe mostki RLC, umoż-
liwiające dokładny pomiar cewek od części
nH aż po H, ale cena odstrasza od zastosowań
w warsztacie radioamatora.

Do amatorskich pomiarów proponujemy

wykonanie prostego, a zarazem użytecznego
miernika umożliwiącego bezpośrenie wy-

świetlanie indukcyjności cewek w przedzia-
le 0,2-200

µH, a więc idealnego do zakresów

krótkofalowych.

Jak to działa?

Przyrząd składa się z dwóch częsci: gotowego
taniego modułu woltomierza LCD oraz bardzo
prostego układu pomiarowgo z wykorzysta-
niem jednego układu scalonego oraz dosłow-
nie trzech rezystorów i trzech kondensatorów.

Oznaczony symbolem PMLCDL moduł

(dostępny w sieci handlowej AVT) jest wy-
posażony w wyświetlacz 3-1/2 cyfry LCD
(szkic jego płytki drukowanej pokazano na
rysunku 1).

Zakupiony moduł z reguły ma zwarte punk-

ty oznaczone symbolem P1, czyli jest od razu
przystosowany do pomiaru napięcia 200mV
(dokładnie 199,9mV). W załączonej ulotce
jest podane, jak można go przystosować do
pomiaru innych napięć: 20V, 200V czy 500V.

Impedancja wejściowa urządzenia wg da-

nych producenta wynosi powyżej 100M

Ω

zaś zasilanie może zawierać się w zakresie 8-
12V/DC.

W naszym przypadku układ jest zasilany

z baterii 9V (6F22). Układ pomiarowy przed-
stawiony na rysunku 2 skonstruowany jest
w oparciu o cztery bramki Schmitta wcho-
dzące w skład układu scalonego US-1
74HCT132. Ponieważ układ scalony jest
przystosowany do napięcia 5V, to przy uży-
ciu baterii 9V (niestety należy użyć drugiej
baterii 6F22 ze względu na separację wejścia

modułu) zaszła konieczność użycia dodatko-
wego układu scalonego US-2 78L05.

Bramka 1 układu 74HCT132 z elementami

R1C1 tworzy generator fali prostokątnej. War-
tość kondensatora została tak dobrana, aby czę-
stotliwość generatora wynosiła około 30kHz.

Bramka 2 stanowi separator - układ formo-

wania sygnału generatora. Zasadnicze właści-
wości bramki Schmitta zostały wykorzystane
w bramce 3. Na jedno z jej wejść podany jest
przebieg piłokształtny uformowany z przebie-
gu prostokątnego po przejściu przez układ
różniczkujący zestawiony z elementów R2Lx.
Przełączenie bramki 74HCT132 następuje
z chwilą przekroczenia poziomu wejściowego
1,8V (zmiana sygnału z „0” na „1”) i przy
około 3V (przy zmianie sygnału z „1” na „0”).

Bramka 4 odwraca fazy sygnałów wyjścio-

wych bramki 3. Czas trwania jedynki logicz-
nej na wyjściu bramki 4 jest wprost proporcjo-
nalny do stałej czasowej l = Lx/R2. Impulsy
wyjściowe po przejściu przez układ całkujący
R3C3 są kierowane do zacisków woltomierza.
Wartość średnia tego napięcia praktycznie nie
zależy od rezystancji wejściowej podłączone-
go woltomierza. W przypadku użycia innego
woltomierza należy kierować się zasadą, że
im większa jest rezystancja wejściowa mier-
nika, tym pomiar będzie bardziej dokładny.

Wartości elementów w przedstawionym

układzie przystawki zostały tak dobrane, aby
można było mierzyć indukcyjności cewek
z przedziału 0,2...200

µH, czyli w najczęściej

wykorzystywanym przez krótkofalowca
przedziale wartości. W tym zakresie mierzo-

nej indukcyjności układ pracuje li-
niowo ze stałą przetwarzania
1

µH/1mV, więc łatwo zauważyć, że

górnemu zakresowi pomiarowemu
modułu odpowiada wartość induk-
cyjności 199,9

µH. Dokładność po-

miaru w górnym zakresie wynosi
około 0,5% (pomiar wartości poni-
żej 1

µH jest obarczony najwięk-

szym błędem).

Poprzez zmianę wartości ele-

mentów RC generatora układ można

P

P

r

r

o

o

s

s

t

t

y

y

m

m

i

i

e

e

r

r

n

n

i

i

k

k

i

i

n

n

d

d

u

u

k

k

c

c

y

y

j

j

n

n

o

o

ś

ś

c

c

i

i

+

+

Rys. 1 Moduł LCD

2

2

6

6

8

8

3

3

przystosować do innych zakresów mierzo-
nych indukcyjności.

Montaż i uruchomienie

Układ modelowy został zmontowany sposo-
bem przestrzennym według rysunku 3, ale
można użyć małej płytki uniwersalnej. Oczy-
wiście gdyby ktoś chciał, to może we wła-
snym zakresie wykonać bardzo prostą płytkę
drukowaną.

Można także pokusić się o zaprojektowa-

nie bardziej uniwersalnego multimetru z wy-
korzytaniem modułu (jeśli ktoś chciałby czy
miał taką potrzebę, to nic nie stoi na prze-
szkodzie).

Przy odwzorowaniu układu modelowego

należy w posiadanej obudowie plastikowej
najpierw wykonać niezbędne otwory pod
moduł (55x30mm) oraz zacisk pomiarowy
i wyłącznik zasilania, a dopiero potem przy-
stąpić do lutowania dodatkowych przewo-
dów. Jeszcze wcześniej należy przymocować
układ scalony w pobliżu zacisków pomiaro-
wych. W najprostszym przypadku układ sca-
lony można po prostu przykleić do obudowy
nóżkami układu do góry.

Po zmontowaniu układ jest gotowy do uży-

cia. Pozostaje jedynie skontrolować dokład-
ność pomiaru np. przy użyciu kilku dławików
fabrycznych (sposób kodowania był już opisa-
ny na łamach EdW) i ew. skorygować często-
tliwości generatora np. poprzez zmianę warto-

ści kondensatora C1
(zwiększenie pojem-
ności powoduje obni-
żenie napięcia wyj-
ściowego). Podczas
prawidłowej pracy
układu np. indukcyj-
ności 10

µH odpowia-

da napięcie wyjściowe
10mV i odpowiednio
199

µH - 199mV.

W przypadku bezpośredniego zwarcia zaci-
sków Lx napięcie wyjściowe zbliżone jest do
zera, a przy rozwarciu wynosi około 2,7V, co
jest sygnalizowane wyświetleniem „1”.

Podczas testowania przystawki można

wykorzystać także inny multimetr cyfrowy
(woltomierz) i porównać wskazania napięcia
wejściowego modułu z wyświetlaną warto-
ścią na wskaźniku LCD. Korektę wskazań
samego ukladu PMLCDL można zrobić za
pomocą potencjometru montażowego na
płytce modułu.

Oczywiście poprzez zmianę wartości ele-

mentów R1C1, jak również rezystora w oko-
licy puktów P1-P3 na płytce modułu wolto-
mierza, układ można przystosować do in-
nych zakresów mierzonych indukcyjności
(wiąże się to z koniecznością zastosowania
dodatkowego przełącznika).

Andrzej Janeczek

51

Elektronika dla Wszystkich

Wartości elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2nF
C2, C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74HTC132
US2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .moduł PMLCDL
W1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .wyłącznik 2x1
Z1, Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .zaciski 6F22 („kijanki”)
Z3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .zaciski głośnikowe

Rys. 2 Schemat ideowy miernika

Rys. 3

52

Elektronika dla Wszystkich

+

+

Do czego to służy?

W filmach sf takich jak Star Trek czy Star
Wars, scenografowie wykazują się dużą po-
mysłowością w kreowaniu futurystycznych
wnętrz kosmicznych statków przyszłości.
Uwagę przyciągają tablice chaotycznie mi-
gających kolorowych lampek. Umieszczone
na ścianach i pulpitach sterowniczych most-
ków kapitańskich wyświetlają niesamowite
wzory. Oglądający ma wrażenie, że ten wzór
jest efektem pracy komputera, zobrazowa-
niem danych jakie właśnie przetwarza. Wy-
gląda to bardzo efektownie i przykuwa uwa-
gę. Pomyślałem więc, czy aby nie zbudować
takiej tablicy? Mogłaby się nieźle prezento-
wać gdzieś obok komputera, a może nawet
wbudowana w jego obudowę? Tuning kom-
putera jest ostatnio bardzo modny. Podświe-
tlanie blue-ledami czy indywidualizowanie
wyglądu obudowy wykonuje coraz więcej
osób. Wszystko po to, aby wyróżnić swój
„grey-box” z tłumu reszty mu podobnych.
Nic też nie stoi na przeszkodzie, aby taka ta-
blica intrygowała znajomych i przyjaciół
w innym miejscu, np. na biurku czy półce.

Sam efekt wizualny oferowany przez

opisany układ jest trudny do zobrazowania
słowami. Dlatego napisałem prosty progra-
mik komputerowy (Display.exe), który go
Wam zaprezentuje. Jeżeli mój dotychczaso-
wy opis nie przekonał Was do budowy tego
układu, to zapraszam do ściągnięcia tego
programu ze strony internetowej EdW
z działu FTP.

Jak to działa?

Schemat podzielony jest na dwie części.
Pierwszą część (rysunek 1) stanowi matryca
złożona z 64 diod świecących D1-D64.
Z każdą z nich współpracuje odpowiedni re-
zystor R1-R64. Ogranicza on prąd płynący
przez diodę do bezpiecznej dla niej wartości.

Druga część (rysunek 2) to układ stero-

wania matrycą. Można powiedzieć, że zbu-
dowany jest z dwóch podobnych bloków:

dwóch generatorów U2A–U2F i U2B–U2C,
dwóch liczników binarnych połączonych ka-
skadowo U4A–U3A i U4B–U3B oraz tran-
zystorów T1-T8 i T9-T16. Dlatego też opisa-
ny zostanie tylko jeden z tych bloków, a da-
lej drobna różnica między nimi.

Negatory U2A i U2F stanowią wraz z to-

warzyszącymi elementami generator sygnału
prostokątnego. Jest on wykorzystywany jako
sygnał zegarowy przez liczniki binarne

U4A i U3A. Potencjometrem P1 można
zmieniać jego częstotliwość w pewnych gra-
nicach. Kontrowersje może budzić zastoso-
wanie kondensatora elektrolitycznego C1 za-
miast kondensatora stałego. Jest to oczywi-
ście związane ze zmianą polaryzacji, jaka bę-
dzie na nim następować. Jednak nie ma to
większego znaczenia (kondensator to przeży-
je), a jest to rozwiązanie często spotykane
w literaturze.

2

2

6

6

7

7

9

9

W

W

W

W

yy

yy

śś

śś

w

w

w

w

ii

ii

ee

ee

tt

tt

ll

ll

aa

aa

cc

cc

zz

zz

SS

SS

tt

tt

aa

aa

rr

rr

TT

TT

rr

rr

ee

ee

kk

kk

Rys. 1 Schemat ideowy matrycy

Liczniki U4A i U3A połączone są kaskadowo. W takt im-

pulsów zegarowych z generatora, na ich wyjściach pojawiają
się kolejne sekwencje słowa 8-bitowego. Wydajność prądowa
wyjść liczników jest niewielka i nie jest w stanie obsłużyć za-
potrzebowania prądowego diod świecących matrycy. Dlatego
zastosowany został bufor zbudowany na tranzystorach
T9-T16.

Do tego miejsca opis był wspólny dla obydwu bloków

układu. Elementy drugiego bloku pełnią te same funkcje.
Różnica tkwi tylko w sposobie sterowania matrycą. Negato-
ry dołączone do wyjść liczników U4A i U3A odwracają sy-
gnały logiczne tak, aby tranzystory T9-T16 mogły sterować
pracą diod świecących w matrycy od strony ich anod. Do
liczników U4B i U3B tranzystory podłączone są bezpośre-
dnio i sterują pracą diod świecących w matrycy od strony ich
katod.

I jeszcze kilka ogólnych wyjaśnień. Kondensator C5 jest

potrzebny do przeprowadzenia resetu liczników 4520. Dzięki
niemu, za każdym włączeniem zasilania zostaną one wyzero-
wane, czyli będą zliczać od zera. To z nim poniekąd związana
jest obecność „tajemniczego” rezystora R86. Na pierwszy rzut
oka nie robi on nic poza zużywaniem prądu. Tak jest w isto-
cie, ale ma to swoje uzasadnienie. Bez niego, po wyłączeniu
zasilania kondensator C3 nie rozładowywał się do zera przez
dobrą chwilę. Włączenie w tym czasie zasilania nie powodo-
wało wyzerowania liczników U3 i U4. Dzięki obecności tego
rezystora kondensator rozładowuje się niemal natychmiast po
wyłączeniu zasilania, a ponownemu załączeniu układu towa-
rzyszy reset liczników.

53

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Schemat ideowy układu sterowania matrycą

Rys. 3 Schemat montażowy matrycy

Przełącznik S1 pozwala na wybór pracy

układu. Liczniki 4520 mogą być sterowane
niezależnymi generatorami lub sygnałem
z jednego generatora. Wybranie pierwszej
opcji jest jednoznaczne z rozjeżdżaniem się
zliczeń sygnału zegarowego i chaotycznego
wyświetlania wzorów przez ledy. Wykorzy-
stanie jednego generatora powoduje, że wy-
świetlany wzór jest bardziej symetryczny
i uporządkowany.

Montaż i uruchomienie

Cały układ montuje się na dwóch płytkach
przedstawionych na rysunkach 3 i 4. Na
płytce z układami scalonymi znajdują się do-
datkowe otwory pod potencjometrami P1
i P2. Będzie można przez nie wsadzać śrubo-
kręt i regulować potencjometry po złączeniu
obu płytek.

Po tych wstępnych zabiegach można wre-

szcie chwycić za lutownicę i rozpocząć luto-
wanie. Zaczynamy od kilku zwór, których
nie dało się uniknąć. Dalej montujemy rezy-
story, podstawki pod układy scalone i gnia-
zda złocone CON1 i CON2. Kondensatory
elektrolityczne C1-C3 lutujemy obowiązko-
wo na leżąco.

Montaż płytki z diodami wymaga więk-

szej uwagi i staranności. Najpierw lutujemy
rezystory R1-R64. Przed wlutowaniem diod
świecących warto każdą z nich sprawdzić.
Czasami zdarza się, że niektóre nie świecą,
a wylutowywanie elementów z płytki dwu-
stronnej z metalizacją otworów nie należy do
przyjemności. Z tej też przyczyny warto
zwrócić baczną uwagę na biegunowość luto-
wanych diod. Łatwo bowiem przy lutowaniu
tylu diod pomylić się i wlutować diodę od-

wrotnie.

Uzyskanie odpowiednie-

go efektu wymaga staranne-
go montażu. Diody powinny
być lutowane w tej samej od-
ległości od płytki. Najłatwiej
osiągnąć to, lutując najpierw
cztery narożne diody D1,
D8, D57 i D64 na wybranej
(tej samej) odległości od
płytki. Ale uwaga! Tylko
jedną nóżkę. Drugiej na razie
nie lutujemy!

Pozostałe diody najlepiej

lutować rzędami, tzn. wkła-

damy diody w przewidziane dla nich miejsce
w pierwszym rzędzie. Odwracamy płytkę
stroną lutowania do góry i korygując położe-
nie wyprowadzeń diod, wyrównujemy je.
Wcześniej przylutowane cztery narożne dio-
dy dopilnują, żeby pozostałe diody lutowane
były w tej samej odległości od płytki.
Zwrócić trzeba uwagę na to, aby lutowane
diody opierały się o podłoże. Lutujemy tylko
po jednej nóżce każdej diody. Jest to bardzo
ważne. Pozwoli to na precyzyjne wyrówna-
nie diod w taki sposób, aby tworzyły równe
rzędy.

W ten sam sposób lutujemy kolejne rzędy

diod. Gdy wszystkie diody zostaną przyluto-
wane, odwracamy płytkę diodami do góry,
przeprowadzamy korekcję ich położenia. Cho-
dzi o to, aby wszystkie diody znajdowały się
w jednej linii, patrząc z każdego boku. Gdy już
wszystkie diody będą odpowiednio wyrówna-
ne, możemy obrócić płytkę stroną lutowania
do góry i przylutować drugą nóżkę każdej
diody.

Na końcu lutujemy wtyki CON1 i CON2

od strony druku (!). Jest to ważne, bo pozwo-
li na połączenie obu płytek „w kanapkę”. Do-
datkowo za pomocą śrub, nakrętek i ewentu-
alnie tulejek dystansowych skręcamy obie
płytki ze sobą. Cała konstrukcja stanie się
przez to bardziej odporna na uszkodzenia
mechaniczne.

I na koniec jeszcze jedna uwaga. W mo-

delu wszystkie diody są zielone, ale nic nie
stoi na przeszkodzie, aby zastosować inne
kolory diod. Można też użyć diod w różnych
kolorach.

Dariusz Drelicharz

[e-mail]

54

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R64 . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R65-R80 . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R81-R84 . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R85 . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
P1,P2 . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ

Kondensatory
C1,C2 . . . . . . . . . . . .10ΩF/16V
C3 . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C4 . . . . . . . . .100nF ceramiczny

C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
Półprzewodniki
D1-D64 .LED o dowolnym kolorze
T1-T8 . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
T9-T16 . . . . . . . . . . . . . . .BC558
U1,U2 . . . . . . . . . . . . . .CD4069
U3,U4 . . . . . . . . . . . . . .CD4520

Inne
CON1,CON2 . .złącze krawędziowe
S1 . . . .przełącznik dwupozycyjny

Rys. 4 Schemat mon-

tażowy

sterownika

Komplet ppodzespołów zz płytką jjest ddostępny

w sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22679

55

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Stopniowo zdobywa popularność wykony-
wanie płytek drukowanych metodą fotoche-
miczną. Metoda ta, mimo że trudna i dosyć
kosztowna, daje dobre efekty. Wiele osób
obawia się tej metody, a grozę u nich budzi
problem naświetlania. Jest to ważny mo-
ment. Warto ułatwić sobie życie, a jeśli uży-
wamy żarówki UV, przedłużyć żywotność
tej, bądź co bądź, drogiej żarówki. Prezento-
wane urządzenie odmierza czas naświetlania
i dodatkowo zapewnia łagodny start, zwięk-
szając czas eksploatacji żarówki UV.

Jak to działa?

Schemat ideowy zaprezentowany został na
rysunku 1. Jak widać, urządzenie opiera się
na generatorze z licznikiem typu 4060 pracu-
jącym w roli timera oraz na wzmacniaczu
operacyjnym LM358. Pierwszy wzmacniacz
wykorzystywany jest w roli komparatora
przy sterowaniu fazowym żarówki. Na dru-
gim wzmacniaczu, zawartym w układzie
LM358, zbudowany został nietypowy, ale
w pełni funkcjonalny przerzutnik zbliżony
działaniem do przerzutnika RS. Z urządze-
niem będziemy mieli kontakt w różnych oko-
licznościach, dlatego w zasilaczu zastosowa-
ny został transformator sieciowy. Budowa
samego zasilacza jest nietypowa, a wszystko
dlatego, że zasilacz dostarcza nie tylko na-
pięcia dla pozostałych elementów układu, ale
i sygnału wykorzystywanego przy sterowa-
niu fazowym żarówką. Prąd z transformatora
po wyprostowaniu w mostku ładuje konden-
sator elektrolityczny przez elementy

R1,R2,T1. Elementy te pozwalają na syn-
chronizację sterownika z przebiegiem siecio-
wym. Na kolektorze T1 uzyskujemy prze-
bieg prostokątny o częstotliwości 100Hz po-
kazany na rysunku 2.

Każda z połówek sinusa pochodząca

z mostka ładuje kondensator C1 przez R2.
Ponieważ wartość R2 jest duża, odkłada się
na nim napięcie wystarczające do otwarcia
T1. Tranzystor T1 otwiera się i przez około
5ms zasila prościutki generator piły. Dodany
rezystor R1 ma na celu ograniczyć prąd ba-
zy T1, bo tak naprawdę C1 przez większość
czasu ładuje się przez złącze bazy. Rozwią-
zanie z ładowaniem C1 przez złącze bazy
i rezystorem R2 o dużej wartości wybrane
zostało doświadczalnie. Tylko przy takich
elementach na kolektorze T1 uzyskujemy
ładny przebieg zbliżony do prostokąta (rys.
2). Gdyby przenieść rezystor ograniczający
z emitera w miejsce połączenia bazy T1,C1,

uzyskamy na nim spadek napięcia. Napięcie to
będzie efektem przepływającego prądu bazy.

S

S

t

t

e

e

r

r

o

o

w

w

n

n

i

i

k

k

ż

ż

a

a

r

r

ó

ó

w

w

k

k

i

i

U

U

V

V

2

2

6

6

8

8

2

2

++

++

Rys. 2 Przebieg na kolektorze T1

Rys. 1 Schemat ideowy

W urządzeniu występują wysokie napię-
cia, groźne dla życia i zdrowia. Osoby
niepełnoletnie mogą wykonać i urucho-
mić układ wyłącznie pod opieką wykwa-
lifikowanych opiekunów.

56

Przy największym prądzie potencjał bazy po-
dniesie się o 2V, podobnie napięcie na kolek-
torze T1 i w efekcie uzyskamy przebieg z ry-
sunku 2 z zaokrąglonymi wierzchołkami.
Podobne zaokrąglenia będzie mieć przebieg,
gdyby zdecydowanie zmniejszyć wartość
R2. Teraz układ będzie zasilany przez R2, ale
spadek napięcia na nim będzie niewielki i T1
nie będzie otwierać się w pełni. Obwód
z tranzystorami T2, T3 to prościutki genera-
tor piły. Zadaniem generatora piły jest do-
starczenie liniowo narastającego napięcia,
które porównywane jest w komparatorze
z napięciem z C8. Podstawą działania gene-
ratora jest powolne ładowanie pojemności
C5 przez rezystor R5 i szybkie rozładowanie
przez T3. T2 Pośredniczy w sterowaniu T3.
Zamyka T3 na czas ładowania pojemności
C5 i otwiera T3 na końcu tej fazy. Ładowanie
pojemności przez rezystancję nie daje ideal-
nie liniowego przebiegu, niemniej w pew-
nym zakresie przebieg ten jest zbliżony do
piły, a poza tym obwód taki ma sporą zaletę;
jest prosty. Wyjaśnienia wymaga jeszcze rola
dwu diod D1 i D2. Dioda D1 uniemożliwia
rozładowanie się pojemności przez bazę T2
i zablokowanie pracy generatora. Dioda D2
dodana została po próbach. Dzięki niej C5
nie rozładowuje się całkowicie. Napięcie,
które pozostanie na C5, będzie wyższe od te-
go, które pojawi się na R15. Nawet niewiel-
kie napięcie na R15 uniemożliwiłoby całko-
wite załączenie komparatora U3A, a jest to
warunek przekazania pełnej mocy do odbior-
nika. Napięcie na R15 można określić,
w przybliżeniu będzie efektem prądu polary-
zacji wejścia komparatora i upływność kon-
densatora C8.

Przebieg na kondensatorze C5 przedsta-

wia rysunek 3.

Samo sterowanie fazowe odbiornika jest

aktywne tylko na krótko na początku i na
końcu każdego załączenia odbiornika. Spo-
kojne załączenie i wyłączenie odbiornika nie
jest tylko dodatkiem. Spełnia ważną rolę,
szczególnie bezpośrednie załączenie tak
mocnej żarówki (typowo 250W) może być
dla niej śmiertelne. Prześledźmy przebieg
pełnego cyklu pracy. Zaraz po wyzwoleniu
układu klawiszem START przestaje funkcjo-
nować blokowanie komparatora U3A (ele-
menty D6, R14) i rozpoczyna się powolne
rozładowanie (w zasadzie ładowanie) C8.
Stopniowo obniża się napięcie na wejściu od-
wracającym komparatora. Napięcie to na bie-
żąco porównywane jest z przebiegiem piło-
kształtnym. Początkowo tylko wierzchołki
piły mają wyższą amplitudę niż napięcie
z C8 i na krótko wyzwalają komparator,
przebieg wygląda jak na rysunku 4.

Mamy wtedy krótkotrwałe przewodzenie

triaka, żarówka świeci blado, w zasadzie ża-
rzy się. Ponieważ musimy odczekiwać pe-
wien czas, aby wystarczająco naładował się
C5 i przerzucił komparator, mamy do czynienia

z opóźnieniem, co dla przebiegu przemienne-
go przekłada się na przesunięcie fazy.
Opóźnienie jest duże, czas przewodzenia
triaka krótki (rys. 4) więc, nazwijmy to po
książkowemu, uzyskujemy duży kąt (duże
przesunięcie fazy) zapłonu triaka. Jest to
około 150 w stosunku do około 180, kiedy to
triak wyłącza się samoczynnie. Sytuacja ta
nie trwa długo, napięcie na C8 obniża się sta-
le, a triak załącza się na coraz to dłużej, aby
w końcu załączyć się na stałe. Fazę końcowe-
go załączania pokazuje przebieg z rysunku 5.
Gdy C8 rozładuje się poniżej dolnego progu
przełączania komparatora, odbiornik zosta-
nie załączony na stałe. Od momentu wyzwo-
lenia układu pracuje generator 4060, odlicza-
jąc nastawiony czas. Po upływie czasu nastą-
pi przełączenie przerzutnika zbudowanego
na U3B. Na wyjście U3B powróci stan wyso-
ki. C8 rozładuje się (rozładuje się, ponieważ
włączony jest do plusa zasilania) przez R14
i D6. Napięcie na wejściu odwracającym
komparatora U3A podniesie się, a cała pro-
cedura z fazowym sterowaniem przebiegnie
w odwrotnej kolejności do startu. Tym razem
wyłączanie nastąpi błyskawicznie; stała cza-
sowa R14, C8 jest 10 razy mniejsza od R15,
C8. W całym urządzeniu do opisania pozo-
stał jeszcze sposób połączenia generatora
4060 z przerzutnikiem U3B.

Układ 4060 pracuje w typowej dla siebie

konfiguracji. Częstotliwość pracy wewnętrz-
nego generatora została tak dobrana, aby na
wyprowadzeniach Q12, Q13 i Q14 uzyskać
przebiegi o okresie 3min. 6min. i 12 minut.
Pewien kłopot był z uzyskaniem czasu pracy
równym 9min. Nie jest to wielokrotność
wcześniej wymienionych, a niekiedy stosuje
się taki czas naświetlania. Na całe szczęście
właśnie 9 minut potrzeba, aby na wyprowa-
dzeniach Q13 i Q14 jednocześnie pojawiły
się „1”. Fakt ten wykorzystany został przy bu-
dowie prostej bramki AND opartej o diody
D3, D4, D5. Układ U3B pracuje jako prze-
rzutnik. Przyjmując, że wyjście (pin 7) bę-
dzie wyjściem typu Q zwyczajnego przerzut-
nika RS, uzyskujemy zależność: wejście

nieodwracające wzmacniacza jest wejściem
S (ustawia przerzutnik), a wejście odwraca-
jące jest odpowiednikiem przerzutnikowego
R. Zaraz po załączeniu zasilania następuje
ustawienie przerzutnika dzięki obecności
kondensatora C6. Na wyjściu panuje stan
wysoki, który blokuje generator 4060, a tak-
że uniemożliwia rozładowanie się C8. Naci-
śniecie przycisku START sprawia, że na
wejściu R pojawia się napięcie wyższe od
obecnego na wejściu S i w efekcie przełą-
czenie przerzutnika. Dzięki silnemu sprzęże-
niu zwrotnemu stan taki utrzymuje się do
momentu odliczenia ustawionego czasu
przez 4060. Wtedy opadające zbocze które-
goś z wybranych wyjść Q układu 4060 gene-
ruje za pośrednictwem C7 krótki ujemy im-
puls i ponownie ustawia przerzutnik. Jest to
równoważne z podaniem dodatniego impul-
su z diodowej bramki AND na wejście S, po
wybraniu czasu 9min. Warto zauważyć, że
taki przerzutnik ma wejścia reagujące na po-
laryzację sygnału wejściowego. Dodatni im-
puls na R resetuje przerzutnik, ale ujemy im-
puls na tym wejściu ustawi przerzutnik.
W części połączonej bezpośrednio z siecią
zastosowano prosty filtr LC. Rezystor R18
ma na celu ograniczenie krótkotrwałego sa-
mozapłonu optotriaka występującego czasa-
mi przy podłączaniu układu do sieci.

Rys. 4 - Przebieg na wyjściu

komparatora zaraz po starcie

Rys. 5 - Przebieg sterujący triaka

pod koniec „miękkiego startu”

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3 - Przebieg na kondensatorze C5

Elektronika dla Wszystkich

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy przedstawiony został
na rysunku 6. Montaż należy przeprowa-
dzić w typowej kolejności, rozpoczynając od
rezystorów i podstawek pod układy scalone.
Na końcu montujemy transformator siecio-
wy. W podstawki wkładamy układy scalone,
poza optotriakiem. Triak powinno wyposa-
żyć się w niewielki radiatorek. Doświadcze-
nie pokazało, że dla żarówki 250W wystar-
czy kawałek blaszki aluminiowej o wymia-
rach 15mm na 30mm. Przed pierwszym włą-
czeniem w miejsce optotriaka w podstawce
umieszczamy diodę LED. Umieszczamy ją
tak samo jak występuje dioda w optotriaku,
tj. anoda 1, katoda 2. Załączamy zasilanie.
W tym miejscu należy przypomnieć, że
mamy do czynienia z urządzeniem zasila-
nym wprost z sieci i należy zachować
wszelkie środki bezpieczeństwa. Wybiera-
my czas np. 3 minuty i naciskamy przycisk
START. Dioda powinna stopniowo rozświe-
tlić się i świecić przez wybrany czas. Korek-
cji czasu dokonujemy poprzez zmianę rezy-
stora R7. Dla opisywanych czasów należy
tak dobrać wartość R7, aby na nóżce 9 U2
uzyskać przebieg 22Hz. Wkładamy optotriak
w podstawkę i możemy powtórzyć test. Uru-
chomiony układ należy koniecznie umieścić
w plastikowej obudowie. Jeśli będziemy
często zmieniać czas naświetlani, to listwę
goldpinów musimy wyprowadzić na ze-
wnątrz. Jeśli jednak sporadycznie będziemy

zmieniać czas, wystarczy przedłużyć klawisz
START. W przypadku problemów z urucho-
mieniem układu pomocne będą zamieszczo-
ne przebiegi.

Na koniec chciałbym podzielić się uwaga-

mi co do samego naświetlania. Czas 3 minut
w zupełności wystarcza przy naświetlaniu
przez pojedynczą kartkę i po zastosowaniu
transparentu. Dowodem jest chociażby płyt-
ka opisywanego sterownika. Czasem stosuje
się ułamkowe czasy naświetlania typu 3min.
20 sek. Nie jestem przekonany do tego typu
zabiegów. Jeśli nie wyjdzie nam płytka, po-
wodów może być wiele, utrzymując jednako-
wy czas i odległość naświetlania w dużym
stopniu wykluczamy błąd w tym etapie.

Michał Stach

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470Ω
R2,R4-R6,R8 . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . .270kΩ* patrz tekst
R9,R10,R11,R13 . . . . . . . . . . . .100kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7MΩ
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5kΩ
R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,7kΩ

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/25V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
C4,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF MKT
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF MKT
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF MKT
C9 . . . . . . . . . . . . . .100...220nF/630V

Półprzewodniki
M1 . . . . . . . . . .mostek prostowniczy 1A
D1-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
T2,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BT136
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L12
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4060
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
U4 . . . . . . . . . . . . .MOC3022, lub inny

bez detekcji przejścia przez zero

Pozostałe
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300µH/1A
F1 .bezpiecznik 2A z podstawką do druku
TS1 . . . . . . . . . . .transformator TS2/56
J1,J2 . . . . . . .złącza śrubowe ARK2/500
J3,J4 . . . . . .pojedyncze złącza goldpin,

4 bolce + jumperek

S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswitch 6mm

Komplet ppodzespołów zz płytką

jest ddostępny ww sieci hhandlowej

AVT jjako kkit sszkolny AAVT-22682

Rys. 6 Schemat montażowy

57

58

Elektronika dla Wszystkich

Zegar, który chcę zaprezentować, pokazuje
nie tylko godzinę, ale również datę i jest do
tego nieźle „zakręcony”. Nie posiada dodat-
kowych funkcji, takich jak np. budzik, ale za
jego wygląd można mu to wybaczyć. Sama
idea tego zegara nie jest do końca moim po-
mysłem, ponieważ po raz pierwszy spotka-
łem się z nią w reklamie kitu Vellemana, ale
reszta, czyli rozwiązanie układowe, jak i pro-
gramowe jest całkowicie moim dziełem.

Opis układu

Schemat ideowy układu jest przedstawiony na
rysunku 1. Jak widać, jest on bardzo prosty,
a jego sercem jest procesor firmy Atmel
AT90S8515. Posiada on 8KB pamięci Flash
oraz 512B pamięci operacyjnej oraz EE-
PROM. Zawiera także dwa sprzętowe liczniki.

W układzie zastosowałem matrycę 8x5

dwukolorową. Odmierzaniem czasu w ukła-
dzie zajmuje się dobrze znany i nieraz opisy-
wany na łamach EdW zegar RTC - układ
PCF8583. Komunikuje się on ze światem ze-
wnętrznym za pomocą magistrali I

2

C. Try-

metr dołączony między kwarc „zegarkowy”,
a plus zasilania okazał się konieczny w celu
dostrojenia zegara. Prawdę mówiąc, na po-
czątku nie stosowałem układu PCF8583,
a zliczaniem czasu zajmował się Timer0.
Wskazania nie były zbyt dokładne, a że bra-
kło pamięci programu na jakieś programowe
korekty, zastosowałem zewnętrzny zegar
RTC. Jak się okazało, dokładność mojego ze-
gara nie polepszyła się, wręcz odwrotnie. Wy-
miana kwarcu na inny nie poprawiła sytuacji.
Zajrzałem więc do karty katalogowej i znala-

złem tam informacje o tym, że należy dołą-
czyć na wejście oscylatora trymer w celu jego
kalibracji. Dodanie trymera przyniosło pożą-
dane skutki. Bateria dołączona przez diodę do
układu PCF8583 podtrzymuje jego wskaza-
nia po zaniku zasilania. Port A poprzez tran-
zystory T1-T8 steruje katodami w matrycy,
natomiast Port B i Port C, poprzez bufory
złożone z dwóch tranzystorów, sterują ano-
dami, Port B - diod czerwonych, a Port C -
zielonych. Bufory te były konieczne. Na po-
czątku anody były bezpośrednio podłączone
do wyprowadzeń procesora, ale w stanie wy-
sokim diody słabo świeciły, mimo zmniej-
szania rezystorów ograniczających prąd diod.
Wydaje mi się, że wyjścia nie wytrzymywały
prądowo, chociaż w karcie katalogowej było

FF

FF

oo

oo

rr

rr

uu

uu

m

m

m

m

CC

CC

zz

zz

yy

yy

tt

tt

ee

ee

ll

ll

nn

nn

ii

ii

kk

kk

óó

óó

w

w

w

w

ZZ

ZZ

ee

ee

gg

gg

aa

aa

rr

rr

z wyświetlaczem na matrycy punktowej

Rys. 1 Schemat ideowy

napisane, że wydajność prądowa wyjść to
20mA. Może miały na to wpływ też inne
czynniki. Próbując rozwiązać ten problem,
sprawdzałem również bufory CD4050 i o ile
w stanie wysokim wszystko było dobrze, to
w stanie niskim działy się trochę dziwne rze-
czy, i nie była to bynajmniej wina niepodłą-
czonych wejść. W końcu zdały rezultat
zastosowane tu dwutranzystorowe bufory,
niestety zwiększając znacznie liczbę tranzy-
storów.

Przyciski S1...S3 służą do sterowania

funkcjami zegara, ale to zostanie opisane nie-
co później.

To tyle jeśli chodzi o sprawy sprzętowe.

Czas przejść do programu.

Program

Zajmuje on prawie 8KB, dlatego omówię tyl-
ko główną zasadę jego działania. Tak
naprawdę w programie zawarte są cztery ta-
blice: - dwie bazowe i dwie wyświetlaczy
(dwie są dla koloru czerwonego, a dwie dla
zielonego). Mamy więc tablicę bazową. Zo-
stała ona tak nazwana, ponieważ to w niej
jest zapisana graficzna interpretacja danych,
które chcemy przedstawić, w tym przypadku
datę i godzinę. Każda cyfra ma przypisaną
sobie stałą pozycję w tablicy odpowiedniego
koloru i tak np. cyfra jedności minut ma po-
zycje 37, 38 i 39 w tablicy zielonej. Pozosta-
ła jeszcze do omówienia druga tablica (a ra-
czej, jak napisałem powyżej - dwie) tablica
wyświetlacza. Posiada ona tylko osiem ko-
mórek, ponieważ każda jest przypisana do
jednej kolumny (katody) w matrycy i w danej
komórce jest zapisana informacja o tym, co

ma wyświetlać dana kolumna. I tu dochodzi-
my do sedna sprawy, a mianowicie przewija-
nia się godziny na wyświetlaczu. Chcąc prze-
sunąć obraz na wyświetlaczu np. o jedną po-
zycję w prawo, zwiększmy pozycje zapisane
w tablicach wyświetlaczy o jeden. Musimy
to zrobić dla obu tablic jednocześnie, ponie-
waż obraz się „rozjedzie”. Osobne tablice dla
obu kolorów są potrzebne, ponieważ w ten
sposób łatwo uzyskać np. kolor pomarańczo-
wy, wpisując do tablic bazowych te same
wartości lub wpisując do jednej np. wartość 2
(01 w systemie dwójkowym), a do drugiej
dopełnienie do 31 (11111), czyli 29 (10111) -
uzyskamy tło dla danego znaku.

Obsługę wyświetlacza zapewnia Timer0

zliczający impulsy z wewnętrznego oscylato-
ra po wstępnym podzieleniu przez 64. Po
przepełnieniu wywołuje przerwanie. W cza-
sie przerwania jest załączana następna ko-
lumna matrycy i na porty B i C są przepisy-
wane odpowiednie dane z tablicy bazowej
wskazane przez tablice wyświetlaczy.
Zwiększana jest także zmienna odpowie-
dzialna za prędkość przesuwania danych na
wyświetlaczu. Polega to na tym, że zmienna
ta jest porównywana z wartością ustawioną
przez użytkownika i gdy są sobie równe, na-
stępuje skok do podprogramu odpowiedzial-
nego za zmianę pozycji w tablicach wyświe-
tlaczy, a tym samym przesunięcie obrazu wy-
świetlanego przez matrycę.

Główna pętla programu odczytuje datę

i godzinę z układu PCF8583. Informacje te
są zapisane w kodzie BCD, co w tym przy-
padku okazało się bardzo przydatne. Ponie-
waż program wpisuje liczby do tablicy bazo-

wej jako poszczególne cyfry
(osobno jedności i dziesiątki), na-
leży liczby zapisać nie dość, że
dziesiętnie, to jeszcze rozdzielić na
poszczególne cyfry. Ponieważ
w BASCOM-ie bez problemów
można przepisywać poszczególne
bity z jednej liczby do drugiej, ca-
ła procedura jest bardzo prosta.
Uzyskane w ten sposób cyfry są
dalej przepisywane do tablicy ba-
zowej.

Odczytane liczby i tak są następ-

nie przekształcane na typową postać
dziesiętną.

Ciąg dalszy na stronie 61.

59

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2

Rys. 3

60

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Wiele osób latem wiesza na zewnątrz uprane
ubrania, by szybko wyschły. Pojawienie się
nieoczekiwanie deszczu w chwili schnięcia
ubrań z powrotem je zmoczy. Niekiedy
deszcz zauważy się w porę, ale bywają sytua-
cję, że padający deszcz zdąży zmoczyć z po-
wrotem częściowo wyschnięte ubrania. Aby
zapobiec takim sytuacjom, proponuję wyko-
nanie prostego deszczoostrzegacza, który mo-
że być prezentem dla tytułowej gospodyni.
Układ ten należy umieszczać razem ze schną-
cymi ubraniami i może on być nieodzownym
wyposażeniem pudełka ze spinaczami.

Proponowany przyrząd jest bardzo prosty,

nie posiada żadnego wyłącznika, gdyż
w spoczynku pobór prądu jest niewielki. Pro-
jekt ten powstał w oparciu o nadesłane roz-
wiązania Zadania 71 „Szkoły Konstrukto-
rów” z EdW 5/02. Po przeanalizowaniu
nadesłanych projektów i propozycji powstał
właśnie ten opisany sygnalizator z dwoma
czujnikami. Ponieważ mokrym ubraniom
deszcz raczej nie zaszkodzi i sygnalizacja
jest niepotrzebna, to w przypadku częściowe-
go lub całkowitego wyschnięcia ubrań jest
raczej nieodzowna. Aby wykryć ten fakt,
układ oprócz czujnika deszczu dodatkowo
został wyposażony w prosty czujnik wilgot-
ności, którego działanie jest podobne do
czujnika deszczu. Układ ten jest drugą wersją
poprzedniego deszczoostrzegacza, który po-

siadał tylko jeden czujnik (deszczu) i nie
spełniał całkowicie swojego zadania.

Opis układu

Schemat ideowy układu znajduje się na ry-
sunku 1. Jako czujnik deszczu zastosowana
została płytka z odpowiednio wyprofilowa-
nymi miedzianymi ścieżkami przypominają-
cymi grzebień. Ponieważ padający deszcz
nie jest czystą wodą, tylko zawiera także in-
ne domieszki powodujące, że woda w jakimś
stopniu przewodzi prąd, fakt ten można było
wykorzystać i wykonać prosty czujnik wspo-
mniany wyżej. Jego działanie jest proste,
gdyż padające na niego krople wody powo-
dują zwarcie ścieżek wyprofilowanych na
czujniku. Drugi czujnik wilgotności został
zbudowany na podobnej zasadzie, tyle że
elektrodami są pineski wbite w spinacz.
Szczegóły na temat budowy tego czujnika są
zawarte w dalszej części artykułu. Jeżeli
czujnik deszczu zostanie zwarty przez krople
deszczu, przy dużej wilgotności ubrań na
wyjściu bramki U1A pojawi się stan wysoki,
który poprzez kondensator C1 nie spowodu-
je żadnej reakcji układu. Duża wilgotność
ubrań spowoduje utrzymanie napięcia na
wejściu (1) bramki U1A interpretowanego
jako stan niski. Zmiana stanu czujnika de-
szczu nie spowoduje żadnej zmiany na wyj-
ściu bramki, ale jeżeli ubranie częściowo
przeschnie, rezystancja czujnika wilgotności
wzrośnie. Jeżeli napięcie z tego czujnika

wzrośnie, aż będzie traktowane przez bramkę
jako stan wysoki, odblokowany zostanie
czujnik deszczu. Padający deszcz w takiej
sytuacji spowoduje zwarcie czujnika de-
szczu, przez co na obu wejściach bramki po-
jawia się stan wysoki, który zmienia stan
wyjścia bramki na niski. Stan ten przez
U1B włącza generator U1D na czas zależny
od stałej czasowej zależnej od wartości ele-
mentów C1 i R3. Generator U1D za pośre-
dnictwem R5 i T1 steruje sygnalizatorem
piezo z generatorem. Potencjometr P1 umoż-
liwia ustawienie progu, przy jakiej wilgotno-
ści możliwe jest działanie czujnika deszczu
(deszczoostrzegacza).

Montaż i uruchomienie

Układ ostrzegacza należy zmontować na pły-
tce drukowanej przedstawionej na rysunku 2.
Montaż należy rozpocząć od wlutowania ele-
mentów najmniejszych, kończąc na włożeniu
układu scalonego do podstawki. Po popraw-
nym zmontowaniu układu, powinien od razu
poprawnie pracować. Jako czujnik wilgotno-
ści można zbudować prosty czujnik w posta-
ci spinacza z wbitymi w jego końce pineska-
mi (tak jak w układzie modelowym). Pineski
te utworzą elektrody, do których należy do-
prowadzić przewody z sygnalizatora. Czuj-
nik deszczu, jak było wspomniane, wykona-
ny został w postaci płytki z odpowiednio wy-
trawionymi ścieżkami. Wygląd tego czujnika
przedstawiony jest na rysunku 3. Nie ma co

się martwić o korozję elektrod czujni-
ków, gdyż ostrzegacz nie będzie używa-
ny ciągle, tylko w razie potrzeby i tylko
przy odpowiedniej pogodzie. Układ
modelowy został zasilony baterią 9V,
choć możliwe jest niższe napięcie zasi-
lające, które w dużej mierze będzie za-
leżeć od użytego sygnalizatora piezo.
W przypadku większego oddalenia
czujnika od domu, można zastosować
buzzer o większym natężeniu dźwięku.
Na rynku dostępnych jest wiele takich
elementów, których głośność jest bar-
dzo duża. Zmontowany układ należy

„„

„„

DD

DD

ee

ee

ss

ss

zz

zz

cc

cc

zz

zz

oo

oo

oo

oo

ss

ss

tt

tt

rr

rr

zz

zz

ee

ee

gg

gg

aa

aa

cc

cc

zz

zz

””

””

dd

dd

ll

ll

aa

aa

gg

gg

oo

oo

ss

ss

pp

pp

oo

oo

dd

dd

yy

yy

nn

nn

ii

ii

Rys. 1 Schemat ideowy

61

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

zabezpieczyć specjalnym lakierem odpor-
nym na warunki atmosferyczne oraz umieścić
w obudowie, do wierzchu której można przy-
kleić czujnik deszczu. Wyregulowanie układu
będzie proste i musi się odbyć w warunkach
„bojowych” przy powieszonym praniu. Przy
częściowo wyschniętym praniu należy przy-
piąć czujnik wilgotności do prania i przy
zwartym czujniku deszczu doprowadzić po-
tencjometrem P1 do sytuacji, przy której
układ przestaje generować dźwięk. Po takiej
regulacji, zmoczenie ubrania powinno urucho-
mić sygnalizator. Sygnalizator włącza się na
określony czas zależny od elementów C1 i R3,
może to niekiedy przeszkadzać, gdy bardziej
sprawdzi się praca ciągła aż do zdjęcia ubrań.
Można wtedy nie montować tychże elemen-
tów a kondensator C1 należy zastąpić zworką,
by układ przeszedł w tryb pracy ciągłej. Nato-
miast gdyby czas pracy okazał się za krótki,
można przedłużyć go, zmieniając C1 na kon-
densator o większej pojemności, najlepiej tan-
talowy. Eksploatacja przyrządu sprowadza się
jedynie do umieszczenia go przy praniu, tak
by jego czujnik deszczu narażony był na pada-
jący deszcz, a czujnik wilgotności był przy-
pięty do schnącego ubrania. Ponieważ w sta-
nie spoczynku układ nie pobiera zbyt wiele
prądu, zbyteczne było zastosowanie wyłączni-
ka zasilania. Można układ wyposażyć w wy-
łącznik zasilania, ale jeżeli nie będzie on mon-

towany, to w spoczynku można zmniejszyć
pobór prądu prawie do zera, wkładając jakiś
izolator w zęby spinacza. Może to być kawa-
łek tektury czy plastiku. Przed każdym zasto-
sowaniem ostrzegacza należy sprawdzić stan

baterii, zwierając czujnik deszczu, a rozwiera-
jąc jednocześnie czujnik wilgotności.

Marcin Wiązania

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10MΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF/16V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V

Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548

Inne
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Przetwornik piezo

z generatorkiem o dużej głośności

BT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Złączka do baterii 9V
Obudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .KM-26

Ciąg dalszy ze strony 59.

Jest to potrzebne, aby te liczby można by-

ło zwiększać, a tym samym umożliwić zmia-
nę przez użytkownika daty czy też godziny.

Główna pętla programu sprawdza także

stan przycisków sterujących.

Montaż i uruchomienie

Chociaż układ zmontowałem na płytce uni-
wersalnej, jak zwykle zaprojektowałem także
płytkę drukowaną, a właściwie dwie. Należy
je połączyć ze sobą za pomocą kątowych
goldpinów. Montaż jest typowy, jedynie re-
zystory na płytce wyświetlacza należy przy-
lutować po stronie druku, ponieważ znajdują
się pod matrycą.

Układ nie wymaga regulacji oprócz skali-

browania oscylatora zegara RTC za pomocą
trymera. Pozostała jeszcze obsługa zegara.
Do jego sterowania służą trzy przyciski. S1
pozwala wybrać to co chcemy zmienić. Po
pierwszym naciśnięciu zapali się pomarań-
czowy punkt w lewym rogu matrycy, a obraz
się zatrzyma i pokaże nam tylko minuty. Dal-
sze naciśnięcie przycisku pokaże godziny,
następnie dni i miesiące. W tym czasie dru-
gim przyciskiem możemy zwiększać wybra-
ną wartość. Gdy nie jesteśmy w menu wybo-
ru, tzn., gdy dane się przewijają na wyświe-
tlaczu, przyciskami S2 i S3 możemy zwięk-
szyć bądź zmniejszyć prędkość przewijania

daty i godziny. Przycisk S3 niestety nie dzia-
ła w menu – powód bardzo prosty – jak zwy-
kle brakło pamięci...

Czasami na wyświetlaczu widoczne jest je-

go słabe migotanie. Spowodowane to jest za-
kłóceniami z sieci energetycznej. Podłączałem
zegar do różnych gniazdek w sieci, ale defekt
ten występował tylko w niektórych z nich.

Arkadiusz Zieliński

[e-mail]

Od Redakcji:

1. Prezentowany model pracuje, ale

układ nie był szczegółowo testowany w Re-
dakcji EdW. Osoby realizujące ten układ mo-
gą zwiększyć jasność świecenia wskaźnika

przez zmniejszenie wartości R29...R38.
Można też zmodyfikować i rozbudować pro-
gram.

2. Na stronie internetowej EdW w dziale

FTP znajduje się pełna, oryginalna wersja
artykułu, wraz z dodatkowymi rysunkami,
płytkami drukowanymi i programem.

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R29-R38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160Ω
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50pF trymer
Półprzewodniki
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N5404
T1-T18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
T19-T28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S8515
IC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8583
Inne
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8MHz
Q2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32,786kHz
S1-S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswitch
Matryca punktowa 8x5 dwukolorowa
Goldpin kątowy x 22

Rys. 4

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Czujnik deszczu

62

Elektronika dla Wszystkich

G

e

n

i

a

l

n

e

s

c

h

e

m

a

t

y,

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 pu-

blicznej prezentacji bądź przypomnie-

nia. Są to tylko schematy ideowe, nieko-

niecznie sprawdzone w praktyce, stąd

podtytuł „co by było, gdyby...”. Redakcja

EdW nie gwarantuje, że schematy są

bezbłędne i należy je traktować przede

wszystkim jako źródło inspiracji przy

tworzeniu własnych układów.

Przysyłajcie do tej rubryki przede wszy-

stkim 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 za-

interesowania schematy z literatury, po-

dawajcie źródło. Osoby, które nadeślą

najciekawsze schematy oprócz saty-

sfakcji z ujrzenia swego nazwiska na ła-

mach EdW, otrzymają drobne upominki.

Przesyłam schemat do rubryki „Genialne schematy”. Jest to Sterownik pieca wę-
glowego i nie tylko, z regulatorem temperatury, który wykonałem. Pracuje dosko-
nale. Nie wiem tylko, czy nadaje się do rubryki „Czyli co by było, gdyby...”.

Przekaźnik regulatora temperatury steruje silnikiem ze śrubą i mechanizmem

zamykającym. Wyłączniki krańcowe zapewniają poprawną pracę silnika.

Nadesłał

Jan Dulian - Mędrzechów

Sterownik pieca węglowego

Matrycę tę podłączyłem bezpośrednio do portu LPT komputera
PC, napisałem prosty program w Basicu, odświeżania wykona-
łem na kolumnach (x7), podobnie jak w AVT-2651. Działa ideal-
nie od ponad 3 lat. Szczerze polecam. W razie problemów z pro-
gramem lub jakichś innych w miarę możliwości postaram się
o przesłanie więcej danych.

Nadesłał

Tomasz Knefel - Skorocice

Wyświetlacz

Chciałbym opisać kilka układów, które możecie zamieścić w EdW jako
ciekawostki.

Na początek, czym zastąpić „Flasher LED” z LM3909N. Rysunek a

pokazuje typowy układ pracy LM3909N z diodą LED czerwoną jako
„Błyskacz LED”. W układzie z rysunku b z układem zegarkowym
MC1210(1211) diody LED 1 i LED2 mrugają na przemian, a dodatkowo
z końcówki 6 układu scalonego można uzyskać sygnał dźwiękowy. Układ
migacza LED z rysunku c pobiera prąd I=350...410

µA, więc układ może

działać wiele dni na jednej baterii.

Nadesłał

Roman Kielan - Kraków

Migacze

LM

3909

63

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

W naszym czasopiśmie, w numerach 9/2001
i 12/2001 zaprezentowane były artykuły do-
tyczące skanerów, skanowania i obrazu
w postaci elektronicznej. Artykuły te wywo-
łały żywy oddźwięk i pojawiły się prośby
o kontynuację. Poniższy artykuł jest rozwi-
nięciem wcześniej podanych informacji ze
szczególnym uwzględnieniem praktycznej
strony zagadnienia. Przeznaczony jest dla
wszystkich interesujących się multimediami,
w szczególności cyfrową obróbką obrazu.
Podane wskazówki pomogą uzyskać piękne
obrazy, zarówno na ekranie, jak i w postaci
wydruków na zwykłej domowej drukarce.

Jeśli jakieś informacje z niniejszego arty-

kułu okazałyby się niezrozumiałe, należy się-
gnąć do wspomnianych artykułów z EdW
9/2001 i 12/2001, które można znaleźć na pły-
cie EdW oraz na naszej stronie internetowej.

Popularne błędy

Szczęśliwy posiadacz skanera czy aparatu fo-
tograficznego oraz kolorowej drukarki z po-
czątku zupełnie nie zwraca uwagi na „drobia-
zgi” ciesząc się, że w ogóle udaje się mu wy-
drukować własne kolorowe obrazki. Często
po zeskanowaniu lub zrobieniu zdjęcia od ra-
zu wysyła obraz na drukarkę. Potem okazuje
się, że uzyskane wydruki prezentują się zu-
pełnie inaczej niż na ekranie – niestety, naj-
częściej zdecydowanie gorzej.

Czy winna jest popularna, niedoskonała

drukarka? A może przyczyną jest zbyt tani
skaner lub aparat?

Zazwyczaj ani jedno, ani drugie! Nawet za

pomocą popularnego skanera i taniej drukarki
atramentowej udaje się uzyskać zadziwiająco
dobre efekty. Także wszystkie współczesne
cyfrowe aparaty fotograficzne, z przetworni-
kiem większym niż 1 megapikselowy, po-
zwalają uzyskać zupełnie przyzwoite foto-
grafie wielkości pocztówki. Oczywiście pliki

ze skanera czy aparatu cyfrowego można też
oddać w postaci cyfrowej do laboratorium
i z cyfrowego minilaba uzyskać znakomite
odbitki na klasycznym światłoczułym papie-
rze fotograficznym. Niedawno firma Epson
wypuściła oprogramowanie (wtyczki do
Photoshopa), które dopasowuje wydruki na
drukarkach tej firmy do niektórych aparatów
fotograficznych, które przy zapisie obrazów
w pliku JPG dodają stosowne informacje
o odwzorowaniu kolorów i szarości – ma to
zapewnić zwiększenie wierności przy druko-
waniu plików wprost z aparatu.

Generalnie nie należy jednak drukować

czy oddawać do naświetlania plików wprost
ze skanera czy cyfrowego aparatu fotogra-
ficznego. Wiedząc na czym polega problem
i uwzględniając kilka czynników zawsze
trzeba i naprawdę warto przeprowadzić pod-
stawową obróbkę. Oczywiście wyczerpujące
omówienie wszystkich niuansów zdecydo-
wanie wykracza poza ramy tego artykułu, ale
nie wszystkie rozmaite szczegóły są niezbęd-
ne do wykonania w warunkach domowych
przyzwoitych skanów i wydruków. Aby ra-
dykalnie poprawić jakość swoich wydruków,
wystarczy posiąść podstawową wiedzę
i przeprowadzić prostą kalibrację. Koniecz-
nie trzeba jednak zrozumieć następujące pod-
stawowe zagadnienia:
A. Problem papieru
B. Niezgodność skanera, monitora i drukarki
C. Kalibracja monitora,
D. Obróbka zdjęcia.

A. Papier papierowi

nie równy

Oto podstawowa zasada: Nigdy nie drukuj
fotografii na zwykłym papierze! Tusz ła-
two wsiąka w zwykły papier i w rezultacie
otrzymujemy blady obraz. Aby uzyskać ład-
ny, żywy obraz, trzeba wykorzystać lepszy,

grubszy papier o gładkiej powierzchni,
w którą tusz mniej wsiąka. Odżałuj więc pa-
rę złotych i obowiązkowo kup papier foto-
graficzny odpowiedni dla swojej drukarki.
Tu lojalnie trzeba przyznać, że drukowanie
na papierze fotograficznym oznacza też
znacznie większe zużycie tuszu, co również
kosztuje. Jeśli bowiem przed drukowaniem
poinformujesz drukarkę, że drukujesz na pa-
pierze fotograficznym, zostanie ustawiony
tryb wyższej jakości, w którym zużycie tuszu
będzie większe niż w trybie standardowym.
Przekonaj się jednak, że warto ponieść te ko-
szty. Oszczędzanie na papierze czy tuszu
(tzw. tryby ekonomiczne) to ślepy zaułek,
strata pieniędzy i najprostsza droga do znie-
chęcenia siebie i innych. Natomiast na papie-
rze fotograficznym i w trybie wysokiej jako-
ści nawet z taniej drukarki można uzyskać
piękne obrazy, niewiele ustępujące odbitkom
fotograficznym.

B. Niezgodności sprzętu

Chcielibyśmy, żeby przy skanowaniu obraz
na ekranie nie różnił się niczym od zeska-
nowanego oryginału, a potem, by wydruk
idealnie odwzorował ekran i oryginał. Tak
samo chcielibyśmy, żeby obraz ściągnięty
z cyfrowego aparatu, na ekranie monitora
dokładnie odwzorowywał sfotografowaną
rzeczywistość.

I tu już na początku mam złą wiadomość:

osiągnięcie idealnej zgodności jest bardzo
trudne, a w przypadku popularnego sprzętu
wręcz niemożliwe. Spróbuj zrozumieć, dla-
czego tak jest, wtedy łatwiej zapanujesz nad
problemem. Nie przeraź się jednak podanymi
dalej informacjami, tylko zapoznaj z osta-
tecznymi wnioskami.

Zacznijmy od skanera. Ze skanera uzysku-

jemy obraz w trybie RGB. Jednak „cyferki”
uzyskane ze skanera i przetworzone na obraz

dodatek

do

miesięcznika

P

o

z

n

a

ć

i

z

r

o

z

u

m

i

e

ć

s

p

r

z

ę

t

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

M

U

To warto wiedzieć

Obróbka obrazów elektronicznych

na monitorze nie zawsze odwzorowują dokła-
dnie oryginał. Przykładem mogą być odcienie
głębokiej zieleni i fioletu oraz kolory „meta-
liczne”, jak srebrny i złoty, które na ekranie
na pewno zaprezentują się gorzej, niż w ory-
ginale. Skaner dobrze poradzi sobie natomiast
z typowymi materiałami drukowanymi.

Tak samo jest z aparatami cyfrowymi,

gdzie przetwornik obrazu zawiera filtry czer-
wony, zielony i niebieski, czyli też pracuje
w trybie RGB.

Krótko mówiąc, po pierwsze skaner i apa-

rat cyfrowy, pracując w trybie RGB, nie są
w stanie precyzyjnie przetworzyć na cyferki
wszystkich możliwych odcieni i kolorów,
które widzi oko ludzkie. I tu mamy dwa
aspekty sprawy. Ten prostszy związany jest
z ograniczoną rozdzielczością barwną. Jak
wiesz (EdW 12/2001 str. 64), barwy w posta-
ci elektronicznej to liczby. Standardowo sto-
sujemy tzw. ośmiobitową głębię koloru, więc
w pliku i na ekranie mamy do dyspozycji 256
odcieni danego koloru (0...255). Oczywiście
nie oddaje to idealnie wszystkich niuansów
i przejść tonalnych, jednak te 256 odcieni dla
domowej drukarki to liczba absolutnie wystar-
czająca, a nawet zbyt duża – mało która dru-
karka poradzi sobie z dobrym oddaniem tylu
odcieni. Drugi aspekt związany jest z potocz-
nym stwierdzeniem, że mieszanina kolorów
podstawowych RGB pozwala uzyskać dowol-
ny kolor i odcień. Ściśle biorąc, stwierdzenie
to jest... nieprawdziwe. Otóż za pomocą mie-
szaniny trzech kolorów podstawowych nie da
się uzyskać wszystkich barw, które widzi oko
ludzkie. Oko ma szerszy zakres widzenia, niż
zakres wyznaczony przez kolory podstawowe
RGB. To bardzo złożone zagadnienie, które
gruntownie badano przez wiele lat. Rysunek 1
pokazuje w pewnym uproszczeniu zakres wi-
dzialności oka ludzkiego (w uproszczeniu, bo
na papierze nie można wydrukować wszyst-
kich barw, które widzi oko). Na obrzeżu kolo-
rowego obszaru zaznaczone są długości fali
światła wszystkich kolorów tęczy –
420...680nm. Na rysunku 2a nieco jaśniejszy
czworokąt pokazuje zakres kolorów który
skaner czy aparat są w stanie poprawnie za-
mienić na „cyferki”. Nie znaczy to, że kolory
spoza zakresu są pomijane – urządzenie je
„widzi”, ale różnym dla oka kolorom spoza
trójkąta RGB przypisuje te same „cyferki”,
które potem zostaną oddane na ekranie jako ta
sama barwa. Barwy spoza zaznaczonego za-
kresu zostają zamienione na najbliższe im od-
powiedniki z tego zakresu. Zaznaczony obszar
to tak zwana przestrzeń
robocza skanera lub
aparatu. Należałoby pa-
miętać, że trzy wierz-
chołki obszaru wyzna-
czone są przez parame-
try filtrów RGB w prze-
tworniku, a że na przy-
kład czerwień czerwie-

ni nie równa, więc przestrzenie robocze po-
szczególnych skanerów i aparatów cyfro-
wych mogą się nieco różnić. Jest to bardzo
obszerne zagadnienie i rozmaici specjaliści
poświęcają mu bardzo dużo uwagi. Jednak
w warunkach domowych sprawa ograniczo-
nego rozróżniania barw przez skaner czy
aparat i niejednoznacznego definiowania ko-
lorów RGB ma niewielkie znaczenie.

Znacznie bardziej godny odnotowania jest

drugi problem - popularne skanery i aparaty
mogą przekłamywać kolory. Wynika to nie
tylko z różnic parametrów filtrów RGB, ale
też z niedoskonałości lamp oświetlających,
przetworników i innych elementów elektro-
nicznych. Pomimo godnego uwagi postępu
w tym zakresie przekłamania te mogą być
znaczne i zwykle zmieniają się z upływem
czasu. Obok przekłamań kolorów w praktyce
większe znaczenie ma, mówiąc nieprecyzyj-
nie, przekłamywanie odcieni szarości. Nie
zawsze jest to zresztą niedoskonałość sprzę-
tu. Problem wynika z tego, że w rzeczywi-
stych warunkach rozpiętość między czernią
a bielą jest bardzo szeroka, a w typowym
obrazie „elektronicznym” między bielą
a czernią ostatecznie ma występować tylko
256 odcieni szarości. W skanerze i aparacie
nie ma stałej granicy wyznaczającej ani „naj-
czarniejszą czerń”, ani „najbielszą biel”.
Wiele zależy od skanowanego (fotografowa-
nego) obiektu oraz od rozdzielczości i pozio-
mu szumów własnych przetwornika obrazu
i przetworników analogowo-cyfrowych.
Znów szczegóły są skomplikowane, a sprawa
ma ścisły związek z parametrem, zwanym
gamma. Parametr gamma dotyczy głównie

monitorów z lampą kineskopową i wynika
z nieliniowej zależności jasności świecenia
ekranu od napięć sterujących.

Po trzecie obraz zamieniony w skanerze

lub aparacie na cyferki zostaje przedstawiony
na ekranie w postaci punktów świecących
w kolorach RGB. Teraz z kolei wszystko za-
leży od monitora. I to nie tylko od właściwo-
ści luminoforu, ale głównie od ustawień mo-
nitora. Na rysunku 2b zaznaczony jest za-
kres kolorów, które mogą zostać wyświetlo-
ne na ekranie typowego monitora. Wierz-
chołki trójkąta wyznaczone są przez barwę
światła emitowaną przez luminofory R, G, B.
W poszczególnych monitorach stosowane są
różne luminofory – najprościej mówiąc, ko-
lory R, G, B nie są identyczne, ale te różnice
dla zastosowań nieprofesjonalnych są niei-
stotne. Co ważniejsze, różny jest też tak zwa-
ny współczynnik gamma monitorów (dla
komputerów Macintosh z systemem MAC
OS wynosi 1,8, dla PC z Windows 2,2), co
oznacza, że obrazek ściągnięty z Internetu na
monitorze Macintosha zazwyczaj jest ja-
śniejszy niż na ekranie PC-ta. W każdym
monitorze użytkownik może w szerokim za-
kresie zmieniać jasność, kontrast, tak zwany
punkt (temperatura) bieli, wartość gamma
i inne parametry. Do tego dochodzi oświetle-
nie zewnętrzne. Obraz na monitorze będzie
inaczej prezentował się w ciemności, inaczej
przy świetle dziennym (temperaturze barwo-
wej ok. 6000K), a inaczej przy żółtawym
świetle zwykłej żarówki (ok. 2500...2800K).

W sumie oznacza to, że skaner i aparat

„widzą” mniej niż nasze oko, że monitor nie
jest w stanie poprawnie wyświetlić wszyst-
kich subtelności, które był w stanie odróżnić
skaner i że ustawienia monitora i oświetlenie
zewnętrzne mają duży wpływ na obraz na
ekranie.

Jak widzisz, już na drodze skaner–obraz

na monitorze występują duże problemy
z wiernym odwzorowaniem. Jeszcze gorzej
jest z uzyskaniem papierowego wydruku od-
powiadającego obrazowi na ekranie. W grę
wchodzi tu wiele czynników.

Główny problem w tym, że na wydruku

obraz tworzy światło odbite od papieru.
W drukarkach nie ma tuszu w kolorach RGB,
tylko w tak zwanych kolorach CMYK: Cyjan
– zwany też karmazynowym, Magenta – zwany
purpurowym, Yellow – żółty i blacK – czarny

64

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

Rys. 3

Rys. 1

Rys. 2

(używa się skrótu CMYK, nie CMYB, żeby
B nie myliło się z Blue – niebieskim). Po-
szczególne kolory i odcienie uzyskuje się
mieszając kolory podstawowe, jak pokazuje
prosty przykład z rysunku 3.

Na ekranie mamy punkty obrazu świecą-

ce w kolorach RGB, w druku mamy na pa-
pierze kropelki farb w kolorach CMYK.
Różne nasycenie koloru uzyskuje się zmie-
niając wielkość plamek barwnych CMYK,
które występują na białym tle papieru –
mniejsze plamki powodują, że oprócz farby
widać więcej białego podłoża, więc barwa
ma mniejsze nasycenie. Fotografia 4 poka-
zuje w wielkim powiększeniu jak z kolorów
CMY uzyskuje się różne odcienie szarości –
wyraźnie widać elementarne plamki w kolo-
rach CMY. Ale popatrz na ten obrazek z
dużej odległości. Nie jest to istotne dla na-
szego głównego wątku, ale przy okazji parę
słów na ten temat: najprościej ujmując, czym
więcej jest tych elementarnych plamek, tym
lepiej. Miarą jest tu tak zwana gęstość, ina-
czej liniatura rastra. Nasze czasopismo jest
drukowane z rastrem 150lpi (lines per inch –
linii na cal). Wyższą liniaturę – do 180lpi ma-
ją jedynie niektóre ulotki reklamowe. Nato-
miast gazety codzienne mają liniaturę
60...120lpi. Dlatego te elementarne plamki
możesz łatwo zobaczyć gołym okiem lub
przez zwykłe szkło powiększające właśnie
w gazecie. W przypadku najpopularniejszych
kolorowych drukarek komputerowych – atra-
mentowych – rzecz ma się jeszcze inaczej.
Nie ma tam rastra, jak przy drukowaniu cza-
sopism czy gazet, a specyfika związana jest
z wielkością kropel atramentu i możliwością
zmiany średnicy tych kropel.

A wracając do głównego wątku: fakt, że

papierowy wydruk nie świeci, tylko wyko-
rzystuje światło odbite od papieru powoduje,
że wszelkie wydruki oferują znacznie mniej-
szy zakres kolorów i odcieni, niż obrazki na
ekranie. W tym przypadku wierzchołki trój-
kąta wyznaczającego przestrzeń roboczą
związane są z barwami podstawowymi CMY
– w dużym uproszczeniu ilustruje to rysunek
2c. Przykładowo w procesie drukowania
CMYK nie sposób uzyskać pięknych jasnych
zieleni, tak rewelacyjnie prezentujących się
na ekranie. Co istotne, maksymalna jasność
obrazu jest ograniczona jakością (bielą) pa-
pieru. Inna będzie „czysta biel” na papierze
gazetowym (bardzo daleko jej do prawdziwej
bieli), a inna na wysokiej jakości papierze
kredowym. O „głębokości” czerni decydują
właściwości i ilość użytych farb czy tuszu.
Można powiedzieć, że na wydruku mamy
problem z uzyskaniem jasnej bieli, a i z czer-

nią też nie jest najlepiej. Na ekranie przeciw-
nie – jasność łatwo zwiększymy, a ogromny
kłopot jest z uzyskaniem głębokiej czerni, bo
od szkła ekranu zawsze odbija się trochę
światła z otoczenia (dlatego zaleca się pracę
przy bardzo słabym oświetleniu zewnętrz-
nym monitora).

Kolejna kwestia to zamiana obrazka z try-

bu RGB na tryb CMYK. Nie ma jednego je-
dynego przepisu na taką zamianę. Można to
zrobić na nieskończenie wiele sposobów i za
każdym razem wyniki są nieco inne. Na
przykład neutralny kolor szary można wy-
drukować albo jako mieszankę kolorów
CMY (jak na rysunku 4), albo tylko kolorem
czarnym (K), albo wreszcie jako odpowie-
dnią mieszankę CMY z jakimś dodatkiem K.
Użytkownik drukarki nie zastanawia się nad
tym, tylko po prostu wydaje w programie
graficznym polecenie druku obrazka RGB na
drukarce CMYK. Zamiany na CMYK, czyli
rozbarwienia dokonuje program, zwykle ste-
rownik drukarki. W zastosowaniach profe-
sjonalnych grafik może zadecydować i zwy-
kle decyduje o sposobie zamiany RGB na
CMYK.

Tu znów występuje możliwość przekła-

mania: kolory farb drukarskich i tuszów dru-
karkowych C, M, Y tylko w teorii są iden-
tyczne, co oznacza w skrócie, że CMYK,
CMYK-owi nie równy. Ale to i tak jest pro-
blem mniejszej wagi. Co znacznie istotniej-
sze, wydruki są wykonywane na papierze
o bardzo różnych właściwościach, więc tusz
czy farba drukarska różnie się na nich zacho-
wują. Generalnie tusz (farba) wsiąka w pa-
pier, rozpływa się i ostatecznie tworzy więk-
szą plamkę, niż pierwotnie nałożona. Nazy-
wa się to przyrostem punktu. Czym lepszy
papier (kredowy, gładki), tym mniejszy przy-
rost punktu. W zależności od papieru, przy-
rost punktu może wynosić od kilku procent
(dobre papiery kredowe) do ponad 30% (ga-
zetowe). W praktyce oznacza to, że wydruk
na słabym papierze da obraz ciemniejszy, po-
zbawiony szczegółów w cieniach i ogólnie
dużo brzydszy, niż na porządnym błyszczą-
cym papierze kredowym. I to jest jeszcze je-
den powód, dla którego wydając polecenie
drukowania, obowiązkowo należy określić
rodzaj papieru.

Podane właśnie informacje mogły Cię

przerazić - nie to było moim celem. Szczerze
mówiąc, podane informacje to czubek góry
lodowej, a wniknięcie we wszystkie szcze-
góły to naprawdę poważne i pracochłonne
zadanie. Nie wspomnieliśmy ani słowa na
przykład o niezależnym od sprzętu modelu
kolorów Lab, o profilach i o praktycznym
znaczeniu parametru gamma, a bez zrozu-
mienia tych pojęć nie sposób dobrze opano-

wać zagadnienia. Ja chciałem dać Ci ogólny
zarys problemu i pułapek. Jeśli chcesz, mo-
żesz głębiej drążyć poszczególne zagadnie-
nia, a my teraz przejdziemy pomału do ele-
mentarnych wniosków praktycznych.

C. Kalibracja

Niech nie ujdzie Twojej uwagi, iż w sumie
chodzi o dwa główne problemy:
- uzgodnienie obrazu na monitorze ze skano-
wanym oryginałem,
- uzgodnienie obrazu na monitorze z wydru-
kiem.

Stosuje się tu różne sprytne sposoby.

Opracowano standardy, specjalne sterowniki
i tak zwane profile kolorów (*.icm, *.icc, do-
starczane z drukarkami, skanerami, aparata-
mi cyfrowymi). Mimo tego, pełne rozwiąza-
nie obu wymienionych problemów jest mimo
wszystko zadaniem bardzo trudnym, a w wa-
runkach amatorskich wręcz niemożliwym do
zrealizowania. Do kłopotów z kalibracją ko-
lorów dochodzą bowiem kwestie zmiany
tych kolorów z upływem czasu. Nic więc
dziwnego, że profesjonalne skanery, monito-
ry, drukarki i naświetlarki o ściśle określo-
nych i stabilnych właściwościach mają bar-
dzo wysokie ceny, rzędu dziesiątek tysięcy,
a nawet setek tysięcy złotych. Tu wspomnę,
iż profesjonaliści przy kalibracji swoich ska-
nerów korzystają ze specjalnych, standardo-
wych wzorcowych odbitek fotograficznych.
Skan takiego wzorca (IT 8.7/2) pokazany jest
na rysunku 5. Specjalny program kalibracyj-
ny porównuje potem „cyferki” uzyskane ze
skanera, i mając dokładne parametry standar-
dowego oryginału określa niezbędną korek-
cję. W rezultacie uzyskuje się nowe, skory-
gowane „cyferki” dokładnie odpowiadające
oryginałowi. Oczywiście uzyskanie takich
prawidłowych cyferek nie oznacza, że obraz
zostanie bezbłędnie odwzorowany na ekra-
nie. Kalibracja monitora to kolejne zadanie -
profesjonaliści wykorzystują tu specjalne
przyrządy do kalibracji monitorów (kolory-
metry) – są to czujniki optyczne podłączone
do któregoś portu komputera, porównujące
barwy na monitorze z „cyferkami”, które po-
wodują ich wyświetlenie.

65

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

Rys. 4

Rys. 5

Profesjonaliści mają też skomplikowane

sposoby, żeby uzgodnić obraz na monitorze
z przyszłym wydrukiem, który oczywiście
zostanie dokonany w „ubogim” trybie
CMYK. Precyzyjna kalibracja obejmuje wy-
konanie wydruków próbnych i ocenę ich za
pomocą specjalnych przyrządów (pomiary
densytometryczne, kolorymetryczne). Wła-
śnie ze względu na liczne czynniki dobre pro-
fesjonalne programy, jak choćby najnowsze
wersje znakomitego programu Photoshop,
mają niesamowicie bogate, przyprawiające
o ból głowy możliwości w zakresie zmiany
przestrzeni roboczych i kalibracji barw.

Amator nie ma szans na skalibrowanie

swego systemu i uzyskanie idealnej zgodno-
ści obrazu monitora z wydrukiem, skanerem
i aparatem cyfrowym. Nic nie szkodzi –
w domowym systemie kalibracja na drodze
skaner–monitor i aparat–monitor wcale nie
jest niezbędna. Naprawdę nie trzeba się
przejmować ewentualnymi niedoskonało-
ściami! Jeśli nawet nastąpi przekłamanie,
można je łatwo skorygować w programie do
obróbki zdjęć. Dużo ważniejsze jest nato-
miast, żeby obraz na ekranie jak najlepiej od-
powiadał wydrukowi na papierze – aby to
osiągnąć trzeba przeprowadzić kalibrację
swojego sprzętu. Typowy użytkownik kom-
putera nie wymaga wielkiej precyzji i za po-
mocą samodzielnie wykalibrowanego popu-
larnego sprzętu może osiągnąć zaskakująco
dobre rezultaty, zwłaszcza gdy przed druko-
waniem zostanie przeprowadzona standardo-
wa obróbka obrazka w programie graficznym.

Kalibracja do wydruku

W niektórych publikacjach dla amatorów
można spotkać ogólnikową informację, że
„wydruk zawsze jest ciemniejszy niż obraz
na ekranie” lub „jeżeli oprogramowanie
skanera na to pozwala, możesz ustawić
sprzętowe rozjaśnienie pracy. Równie dobre
efekty przyniesie obróbka obrazu w progra-
mie graficznym”. Nie załamuj się – w ra-
mach tego artykułu podejdziemy do proble-
mu kalibracji możliwie jak najprościej. Po-
miniemy kalibrację skanera, bo zwykle ste-
rowniki i program skanera nie dają możliwo-
ści jej przeprowadzenia (skanery mają lep-
sze lub gorsze wbudowane wewnętrzne pro-
cedury kalibracji). Pominiemy też bardzo
istotny dla profesjonalistów problem rozbar-
wiania, czyli zamiany obrazu RGB na
CMYK, bo drukarka i jej sterownik zrobią to
same w sposób, który ich konstruktorzy
uznali za optymalny.

Naszym ostatecznym celem jest wydruk,

odpowiadający obrazowi na ekranie. Ponie-
waż jednak w licznych drukarkach nie mamy
większego wpływu na kolory, przeprowadzi-
my kalibrację monitora, żeby obraz na nim
jak najdokładniej odpowiadał wydrukom.

Jeśli sensownie skalibrujesz monitor, że-

by wydruk i obraz były zgodne, możesz po-

tem ufać, że to co widzisz na ekranie otrzy-
masz też na papierze, a tylko o to chodzi!

Możesz wziąć jakiś ładny, kolorowy obra-

zek, otworzyć go za pomocą programu gra-
ficznego, w najprostszym przypadku Painta
i wydrukować go na papierze fotograficznym,
na którym także w przyszłości będziesz dru-
kował swe prace. Dlatego nie wysyłaj obraz-
ka do druku przyjmując domyślny, normalny
tryb. Wejdź we właściwości i opcje drukowa-
nia. Na rysunku 6 zobaczysz odpowiednie
okno z mojej drukarki, w Twojej zapewne jest
inaczej, ale zawsze jest możliwość wyboru
papieru i jakości drukowania. Jeśli znajdziesz
tam bardziej rozbudowane okna z możliwo-
ścią wpływu na wiele różnych parametrów,
których póki co nie rozumiesz, określ tylko
rodzaj papieru, a niech te zaawansowane
ustawienia pozostaną domyślne.

Jeśli porównasz uzyskany wydruk z obra-

zem na ekranie, zapewne stwierdzisz, że ład-
ny, jasny i kontrastowy obraz na ekranie po
wydrukowaniu okaże się ciemny i mdły,
a być może znikną też szczegóły w ciemnych
partiach.

Aby zapewnić zgodność monitora i wy-

druku należałoby coś zmienić, ale zapewne
trudno byłoby Ci dokonać takich zmian „na
oko”. Możesz wykorzystać obraz testowy, na
przykład taki, jak na rysunku 7. Na naszej
stronie internetowej w dziale FTP został
umieszczony odpowiedni plik (obraz w try-
bie RGB o wymiarach 15x10cm i rozdziel-
czości 300dpi w formatach JPG i TIF).

Ściągnij ten plik z Internetu i nie zastana-

wiając się nad niczym wydrukuj na swojej
drukarce na papierze fotograficznym. Porów-
naj uważnie obraz na ekranie z uzyskanym
wydrukiem.

Jeśli jesteś początkującym użytkowni-

kiem komputera i nie chcesz „grzebać” w za-
awansowanych ustawieniach, po prostu regu-
latorami kontrastu i jasności monitora
spróbuj ustawić jednakową biel i czerń,
a także w miarę możliwości – „schodki” sza-
rości wydruku i monitora. Najprawdopodob-

niej okaże się, że Twój monitor trzeba znacz-
nie przyciemnić i zmniejszyć kontrast.

Zmiana będzie prawdopodobnie na tyle

duża, że ciemniejszy i mniej kontrastowy
ekran będzie Ci przeszkadzać przy innych
programach, zwłaszcza przy grach kompute-
rowych. Cóż – coś za coś. Jeśli Twoje wydru-
ki mają przypominać obraz na ekranie, ko-
nieczna jest przynajmniej taka uproszczona
kalibracja. Na czas obróbki i wydruku zdjęć
po prostu zmienisz ustawienia kontrastu
i zmniejszysz jasność monitora do tak okre-
ślonych, a potem powrócisz do ustawień od-
powiednich dla innych programów i gier. Pa-
miętaj też, że tak przeprowadzona kalibracja
dotyczy tylko wydruku na papierze fotogra-
ficznym, którego używałeś do wydruku
próbnego.

Jeśli nie boisz się „grzebać” w ustawie-

niach komputera, możesz spróbować jeszcze
lepiej uzgodnić monitor z wydrukiem, zmie-
niając ustawienia karty graficznej. Choć
przez regulację kontrastu i jasności monitora
w miarę poprawnie ustawisz biel i czerń, mo-
żesz mieć kłopot nie tylko ze stopniami sza-
rości, ale też z niektórymi kolorami. Opro-
gramowanie wielu kart graficznych oraz mo-
nitorów daje możliwość ustawiania dodatko-
wych parametrów, takich jak temperatura
barwowa (5000...9000 stopni) czy parametru
gamma. Zmiana temperatury barwowej
wpływa na wyświetlanie koloru białego –
ustaw wartość co najwyżej do 6500K. Regu-
lacja wartości gamma jest bardzo ważna, bo
pozwala uzyskać jednostajny rozkład stopni
szarości. Włącz menu OSD monitora (klawi-
szami na monitorze) i zorientuj się, jakie re-
gulacje dostępne są w samym monitorze.
Monitory poszczególnych firm mają w tym
względzie różne możliwości – niektóre po-
zwalają tylko na regulację jasności, kontrastu
i geometrii obrazu, inne mają dodatkowe
opcje – niektóre wpływające na wyświetlanie
kolorów. Co ważniejsze, Twoja karta zapew-
ne też oferuje takie możliwości: kliknij
gdzieś na pustym pulpicie prawym klawi-
szem myszy, wybierz Właściwości (ekranu),
potem Ustawienia, następnie Zaawansowane
i dalej przeszukaj zakładki, zależnie od typu
karty. Jeśli nie ma tam dodatkowej zakładki
ze szczegółami, masz albo bardzo słabą kar-
tę, albo nie zainstalowałeś oprogramowania
dostarczonego z kartę i wykorzystujesz część
jej możliwości. Rysunek 8 pokazuje zrzut
z ekranu komputera z kartą NVIDIA GeFor-
ce2, podczas takiej kalibracji. Możesz tu re-
gulować jasność, kontrast oraz parametr
gamma wszystkich trzech kolorów podsta-
wowych. Radzę Ci ustawić jasność i kontrast
w monitorze na maksimum, ewentualnie też
temperaturę barwową 6500K, a potem regu-
lacji obrazu dokonać właśnie za pomocą ste-
rownika karty, jak pokazuje rysunek 8.

Przekonasz się, że przy takiej ręcznej ka-

libracji precyzyjne dopasowanie wszystkich

66

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

Rys. 6

kolorów i uzyskanie
jednolitej skali stop-
ni szarości i zgodno-
ści kolorów okaże
się trudne, ale jeśli
się nie zniechęcisz,
możesz uzyskać na-
prawdę dużą zgod-
ność ekranu i wydru-
ku. Warto też spraw-
dzić, czy takie regu-
lacje nie zakłócą wy-
świetlania łagodnych
przejść tonalnych –
do tego warto wyko-
rzystać inny (wła-
sny) obrazek z taki-
mi przejściami. Na
naszej stronie znaj-
dziesz też plik
CIE.tif, podobny do
rysunku 1. Możesz
też wykorzystać wła-
sne ładne fotografie.
Nie żałuj czasu na
takie eksperymenty.
W każdym przypad-
ku starannie zapisz na kartce, albo jeśli potra-
fisz – zapamiętaj w pliku, pierwotne ustawie-
nia monitora i karty, by móc wrócić do stanu
przed regulacją. W większości kart możesz
zapisać kilka różnych zestawów takich usta-
wień i potem błyskawicznie przełączać tryby
wyświetlania, stosownie do wykonywanego
zadania. Z różnych względów do takiej kali-
bracji warto wykorzystać zaawansowane
ustawienia koloru Twojej karty graficznej.

Jeśli jednak z jakichkolwiek powodów

karta nie zapewnia takich regulacji, możesz
wykorzystać specjalistyczne narzędzie prze-
znaczone do kalibracji monitora. Posiadacze
programu Photoshop od wersji 5.0 wraz
z tym programem otrzymują takie pożytecz-
ne narzędzie – program Adobe Gamma. Po-
nieważ jest to narzędzie niezależne od Photo-
shopa, po instalacji Photoshopa staje się do-
stępne w... Panelu sterowania. Dostaniesz się
doń klikając Start – Ustawienia – Panel Ste-
rowania i uruchamiając Adobe Gamma. Po
wybraniu opcji Control Panel możesz zmie-
nić i ustawić parametry w okienkach pokaza-
nych na rysunku 9 tak, żeby obraz na ekra-
nie zgadzał się maksymalnie z wydrukiem.
Główne regulacje to Kontrast i Jasność
w monitorze, a o oddaniu stopni szarości
i kolorów „pośrednich” zadecyduje parametr
gamma – jest to liczba z zakresu 1,0...3,0,
którą wpiszesz w okienko wskazane małą
strzałką. Takie ustawienia po kliknięciu przy-
cisku OK zapiszesz w katalogu WIN-
DOWS/SYSTEM/COLOR pod dowolną na-
zwą – stworzysz najprawdziwszy profil .ICM
(we wspomnianym katalogu jest wiele in-
nych profesjonalnych profili dla monitorów).
Potem na czas obróbki zdjęć będziesz łado-

wał taki „drukarski” profil za pomocą
programu Adobe Gamma. Na czas in-
nych prac załadujesz inny „zwykły” pro-
fil, który da jaśniejszy obraz, odpowiedni
do normalnej pracy komputera i do gier.
Taki „zwykły” profil do normalnej pracy,
wykorzystujący pełny zakres dynamiki
monitora możesz podobnie stworzyć
sam, zwracając uwagę, żeby ciemny pa-
sek pokazany dłuższą strzałką nie był
jednolitą czernią, tylko składał się z czar-
nych i ciemnoszarych kwadracików.

Jeśli nie masz kosztownego Photo-

shopa, możesz ściągnąć podobne narzę-
dzie: darmowy program WiziWYG z ko-
mercyjnej strony: www.praxisoft.com/
pages/support.downloads.html#wizi
z którego możesz wykorzystać opcję ka-
libracji monitora.

Jeśli naprawdę zależy Ci na dobrych

wydrukach, nie szczędź czasu i wykonaj
opisane próby z obrazem testowym oraz
z innymi obrazami. Choć opisana metoda
jest wręcz prymitywna, pomoże Ci rady-
kalnie poprawić zgodność wydruku
i ekranu. Do tematu kalibracji możemy
jeszcze powrócić, jeśli zechcesz, ale
ostrzegam, że to bardzo trudne i obszer-
ne zagadnienie. My w następnym odcin-
ku zajmiemy się dalszymi istotnymi
tematami związanymi z uzyskaniem zna-
komitych wydruków.

Piotr Górecki

67

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

M

E

U

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 7