Pozdrawiamy: Zbigniewa Siekierskiego z Gdyni, Mariana Ćwieka
z Warszawy, Michała Mącidyma z Chlebnej, Jakuba Świegota ze
Środy Wlkp., Sławomira Bednarczyka, Antoniego Banera z Pie−
kar Śl., Jacka Siemińskiego z Pińczowa, Janusza Kisiela z Lubli−
na, Sławomira Muchę, Tomasza Filipowicza, Krzysztofa Mrowca,
Piotra Wronowskiego, Andrzeja Pudelskiego, Jakuba Jagiełłę
z Gorzowa Wlkp., Radosława Małeckiego, Romualda Turka,
Pawła Wrzecionowskiego, Katarzynę Banaś z Warszawy
i Edwarda Beredę z Legionowa.

Uwagi do rubryki Errare humanum est z EdW 03/2002 przysłali ostat−
nio: Paweł Lasko z Nowego Sącza, Marcin Dyoniziak z Brwinowa,
Bartłomiej Radzik z Ostrowca Św. i Cezary Sikorski z Warszawy.
Nagrody otrzymują: Paweł Lasko i Cezary Sikorski.

Szanowne wydawnictwo AVT!

Myślę, że nie zrobiłem zamieszania wysyłając w jednej kopercie

„3 tematy”:
1. Do Elektroniki dla Wszystkich
2. Ogłoszenie do Elektronik Market
3. Ogłoszenie do magazynu Świat Radio.

Wszędzie jest podany ten sam adres, więc włożyłem w jedną ko−

pertę. Jeżeli tak nie jest, to napiszcie w jednym z pism.

Czesław

Nie mamy nic przeciwko temu, żeby do jednej koperty wkładać li−

sty (ogłoszenia) do naszych siostrzanych redakcji. Prosimy jednak
wyraźnie zaznaczyć na kopercie co zawiera list i o które redakcje
chodzi. Pomoże to w szybkim segregowaniu korespondencji.

W ostatnim czasie otrzymaliśmy dużo następujących e−maili:
Attachment: /nazwa pliku.*/
mks_vir: zalacznik skasowany z powodu wirusa: Trojan.Klez.E.Worm
mks_vir: attachment deleted because it contains virus: Tro−
jan.Klez.E.Worm

Wszystko wskazuje na to, że załączniki zostały skasowane przez

program antywirusowy serwera. Nie wiemy więc, co zawierały listy
i gdzie zostały „zainfekowane”. Być może, z tego powodu niektórzy
z Was nie otrzymali odpowiedzi od Redakcji. Warto więc zadbać
o porządny program antywirusowy i częste uaktualnianie jego bazy
danych, uniknie się w ten sposób przykrych niespodzianek.

Witam,

Elektroniką zainteresowałem się już w 7 klasie (podstawówki oczy−

wiście) i wszystko co do tej pory osiągnąłem zawdzięczam jedynie so−
bie. Oczywiście, bez moich przyjaciół nic bym nie zrobił, gdyż to od
znajomego dostałem oscyloskop (co prawda z ’82 roku, ale sprawny).
Postanowiłem, że pójdę do Liceum Technicznego o profilu elektro−
nicznym i, o dziwo, dostałem się. Niestety, przez lenistwo pierwszy rok

zawaliłem :) i mnie wywalili :(. Teraz chodzę do klasy zawodowej
i z elektroniką spotykam się jedynie w domu (na szczęście mam Was).
Dowiedziałem się z Waszego pisma, że mój „najulubieńszy” redaktor
zmarł, mówię tu o panu Zbigniewie Raabe. Jedynym pocieszeniem dla
mnie jest to, że wcale nie muszę mieć tytułu mgr inż., żeby być dobrym
elektronikiem (hobbystą rzecz jasna), bo jak wiadomo pan Zbigniew
był właśnie hobbystą i bardzo mi zaimponował. Będę robić wszystko,
żeby choć w połowie dorównać panu Zbyszkowi Raabe. (...)

Stały i wierny czytelnik

Mateusz Łoś, Pabianice

W innym swoim liście Mateusz napisał:

Dostałem od Was termometr elektroniczny AVT−2100 (za co gorą−

co dziękuję!), od razu znalazłem dla niego zastosowanie, tylko... je−
den mały problem przeszkadza mi w realizacji mojego zamysłu – mia−
nowicie brak noty aplikacyjnej układu ICL7107.

W EdW 5,6/97 w „Najsłynniejszych aplikacjach” szczegółowo

przedstawione zostały układy ICL7106 i ICL7107. Zachęcamy do za−
kupu nowej płyty EdW CD/A, która zawiera trzy roczniki EdW 1996,
1997 i 2001 oraz wszystkie płytki drukowane z lat 1996−2001. Wraz
z wydaną przed rokiem płytą EdW CD/B tworzy kompletne archi−
wum EdW. Szczegóły dotyczące możliwości zakupu nowej płyty
można znaleźć na stronie 36 tego numeru EdW.

Od naszych Czytelników otrzymaliśmy kilka bardzo ciekawych pro−
gramów m.in.: opis instrukcji i dyrektyw kompilatora do Bascoma
AVR, program do obliczania napięcia wyjściowego stabilizatora
LM317 i program do obliczania parametrów obudów głośnikowych.
Programy te zostaną zamieszczone na naszej stronie internetowej
w dziale FTP. Szczegóły poniżej:

Przesyłam wam wynik fascynacji kompilatorem plików pomocy dla
Bascoma AVR.

Jest to pierwsza wersja tego pliku, jeszcze w stadium głębokiej be−

ty. Nazwałbym to zajawką pliku pomocy, jaka być może powstanie.
Mam zamiar przetłumaczyć całość poświęconą instrukcjom i dyrekty−
wom, lecz jest to sporo materiału do przetłumaczenia i zlinkowania
w ramach tworzenia z tego tekstu pliku pomocy. (...)

Pragnę zaznaczyć, iż celem tego opracowania nie jest stworzenie

kompletnego pliku pomocy programu BASCOM−AVR, którym można
zastąpić jego wersję angielską. Jest to możliwe, ale ogrom pracy jest
przytłaczający, zwłaszcza bez źródłowej wersji pliku angielskiego.

Zauważyłem, że w wersji angielskiej pojawiły się małe błędy. Nie−

które poprawiłem, ale kilka jest pozostawionych tak jak było.

(...). Dawno temu pisałem w oryginalnym BASIC−u na Sinclair

Spectrum i mam pewne doświadczenia z językiem BASIC, który lubię
sobie czasem zapuścić.

Chęć przetłumaczenia fragmentu pliku pomocy BASCOM−AVR

wzięła się z czystej ciekawości, jak i w związku z tworzeniem pliku

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

Czerwiec 2002

Poczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li−

stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek−

tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę

rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re−

dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami

w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa−

nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się

w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania.

Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika

drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników,

którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa−

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

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

możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól−

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

niu, bez względu na wiek.

Poczta

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

Czerwiec 2002

pomocy dla Windows dla pewnego programu w języku Delphi. Po−
nadto chciałem znów stworzyć coś specjalnie dla siebie i czytelników
„Elektroniki dla Wszystkich” ;−)

Dziękuję za uwagę i być może jakieś konstruktywne uwagi.

Zbigniew Gibek

zbeegin@poczta.onet.pl

(...) Drugim punktem mego listu jest program, który napisałem. Służy
on do obliczania parametrów obudów głośnikowych (zamkniętych

i bas − reflex) na podstawie parametrów Thiele − Smalla. Program ko−
rzysta ze standardowych wzorów. Dołączyłem także instrukcje.

Michał Panufnik

Przesyłam program do obliczania napięcia wyjściowego stabilizato−
ra LM317. Przesyłam także ikony i kursory, choć nie są one dziełem
artysty myślę, że będzie to początek działu pt. „Prezenty”.

Pozdrawiam całą Redakcję EdW

Łukasz Kwiatkowski, Kraków

Marcin Ataman . . . . . .Kletno

Karol Bąk . . . . . . . . . . .Rybnik

Waldemar Bednarek . . . .Iława

Mariusz Chilmon . . .Augustów

Alicja Cicha . . . . . . .Szulmierz

Jerzy Czereśniewicz .Szczecin.

Dariusz Drelicharz . .Przemyśl

Szymon Janek . . . . . . . .Lublin

Robert Jaworowski .Augustów

Maciej Kaczmarek . .Drzewce

Jarosław Kaczmarek . . . . . . . .

Rawa Mazowiecka

Adam Karbowski . . . . . .Bełk

Bogusława Kolosek . . . .Mława

Dawid Kozioł . . . . . . . . .Elbląg

Nikodem Krasicki . . . . . .Serby

Krzysztof Kraska . . .Przemyśl

Radosław Krawczyk . .Ruda Śl.

Jacek Krzeszowski . .Katowice

Adam Kuklewski . . .Kowalewo

Paweł Lasko . . . . . .Nowy Sącz

Andrzej Masiel . . .Lwówek Śl.

Helena Michalska . . .Szczecin

Sławomir Pardoła . . . .Jęgrzna

Jan Pawlicki . . . . . . . . .Pułtusk

Adam Rowicki . . . . . . . .Gąbin

Zbigniew Sadoch . . . . . . .Łazy

Cezary Sikorski . . . .Warszawa

Michał Stach . .Kamionka Mała

Sławomir Szydełko Nieboczowy

Marcin Świerczyna .Piekary Śl.

Jarosław Tarnawa . .Godziszka

Marcin Wiązania .Busko Zdrój

Marek Wieliczka . . . . .Wesoła

Szymon Załężny . . .Wielopole

Łukasz Zieliński . . . . . . .Reda

Krzysztof Ziółkowski .Marysin

EdW 6/2002 Lista osób nagrodzonych

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

Czerwiec 2002

Czy wejścia kluczy analogowych można zamieniać miejsca−
mi (tzn. z której strony klucza ma być wyższy potencjał?)

Nie ma znaczenia, która „strona” klucza analogowego jest wejściem,
a która wyjściem. Dotyczy to nie tylko pojedynczych kluczy kostki
4066, ale także układów 4051, 4052, 4053, które mogą pełnić rolę
multiplekserów (wiele wejść − jedno wyjście), jak i demultiplekserów
(jedno wejście − wiele wyjść).

Napięcia na wejściach i wyjściach powinny „mieścić się” pomię−

dzy napięciami zasilania.

Czy można stosować wymiennie układy 4xxx i HC74xxx
(podobno szybsze)?

To zależy. Układy 74HCxxx są rzeczywiście dużo szybsze, ale mogą
pracować przy napięciach zasilania 2...6V. Mają wtedy większą wy−
dajność prądową wyjść, niż kostki CMOS4000, mogące pracować
przy napięciach 3...18V.

Generalnie układy rodzin CMOS 4000 i 74HCxxx mają inny układ

wyprowadzeń. Wyjątkami są kostki 4069 i 74HC04 zawierające po
sześć zwykłych inwerterów oraz 40106 i 74HC14 zawierające po sześć
inwerterów z wejściem Schmitta. Dodatkowo produkuje się układy
o parametrach 74HCxx będące dokładnymi odpowiednikami kostek ro−
dziny CMOS4000. Łatwo je poznać po oznaczeniu, którego końcówka
jest oznaczeniem z rodziny CMOS. Kilka przykładów: 74HC4040,
74HC4046, 74HC4060, 74HC4066, 74HC4049, 74HC4050,
74HC4051, 74HC4052, 74HC4053, 74HC4514, 74HC4538. Takie
układy mogą być stosowane wymiennie z kostkami CMOS (odpowie−
dnio 4040, 4046, 4060, 4066, 4049, 4050, 4051, 4052, 4053, 4514,
4538) z uwzględnieniem dopuszczalnego zakresu napięć zasilania.

Zwracam się do Państwa z prośbą o podanie, czy możliwe
jest zastąpienie układu operacyjnego CA 3130T innym
układem operacyjnym w układzie „pies na kable” EDW nr
9/01 str.28. (posiadam ukł. operacyjne z serii 071,72 i 74).

Kostka CA3130 jest bardzo starym
wzmacniaczem operacyjnym i może
być śmiało zastąpiona innym układem.
W odbiorniku można zastosować
wzmacniacz TLC271 z nóżką 8 połą−
czoną do masy.

Można też wykorzystać kostkę

TL071. Ponieważ układ pracy jest nie−
typowy, warto go wtedy nieco zmody−

fikować, co przy okazji pozwoli uzyskać większą czułość. W pierwo−
wzorze wejścia w spoczynku są na potencjale masy, a układy rodziny
TL0xx na pewno nie będą pracować liniowo w takich warunkach.
Stosując kostkę TL071 lub podobną, warto zmodyfikować obwody
wejściowe według zamieszczonego rysunku, a zamiast głośnika (słu−
chawki) zastosować membranę piezo PCA−100. Częstotliwość gene−
ratora można wtedy zmienić na ok.. 3,5kHz.

Bardzo proszę o podanie schematu, żeby z satelity odbie−
rać dwa programy?

Młody Czytelnik, który nadesłał to pytanie nie zna zasady działania sy−
stemu satelitarnego. Antena odbiera szerokie pasmo częstotliwości, gdzie
zawarte są sygnały wielu programów. Konwerter przy antenie przesuwa
odebrane sygnały do niższego zakresu częstotliwości i przesyła kablem
do tunera satelitarnego (dekodera). Tu użytkownik z pomocą pilota wy−
biera spośród wszystkich dostępnych programów jeden jedyny, który do−
prowadzany jest do odbiornika telewizyjnego. Nie ma prostego układu,
który pozwoliłby z jednego tunera (dekodera) uzyskać jednocześnie dwa
różne programy. Można, co najwyżej podłączyć kilka telewizorów, ale
wszystkie będą pokazywać ten sam program, wybrany przez użytkowni−
ka mającego „władzę” (czytaj: pilota od tunera satelitarnego).

W hotelach, pensjonatach są instalowane systemy, gdzie użytkow−

nik może za pomocą pilota telewizora wybrać jeden z kilku(nastu)
wybranych kanałów. Są to jednak kosztowne systemy, wykorzystują−
ce inne rozwiązania, nieopłacalne dla pojedynczego użytkownika.

Ile razy dłużej działa bateria alkaliczna DURACELL
ULTRA M3 od zwykłej baterii węglowo−cynkowej?

Pojemność baterii w pewnym stopniu zależy od obciążenia − czym
większe obciążenie, tym mniejsza pojemność. A co znaczy „zwykła
bateria”. „Zwykłe” baterie poszczególnych firm znacznie różnią się
pojemnością, oporem wewnętrznym i trwałością. Baterie alkaliczne
pokazują swoje zalety zwłaszcza przy dużych prądach obciążenia. Tu
różnica w czasie pracy może być nawet dziesięcio...dwudziestokrotna.
Przy mniejszych prądach obciążenia pojemności różnią się zwykle kil−
kukrotnie. Oprócz pojemności, w wielu zastosowaniach kluczową ro−
lę odgrywa opór wewnętrzny, a tym samym maksymalny prąd uży−
teczny. W innych najważniejsza jest trwałość i małe samorozładowa−
nie. W jeszcze innych możliwość pracy w niskich temperaturach.

Ponieważ pojemność baterii zwykłych i alkalicznych porównuje się

w różnych warunkach pracy, dlatego nie ma prostej odpowiedzi na po−
stawione pytanie. Przy szczegółowej analizie zalet i wad trzeba wziąć

Czerwiec 2002

Skrzynka
Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na

pytania nadesłane do Redakcji. Są to sprawy,

które, naszym zdaniem, zainteresują szersze

grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie

jest w stanie odpowiedzieć na wszystkie nade−

słane pytania, dotyczące różnych drobnych

szczegółów.

pod uwagę nie tylko wspomniane czynniki techniczne, ale i cenę. Po ta−
kiej analizie może się okazać, że w mniej wymagających zastosowa−
niach „zwykłe” baterie okazują się bardziej ekonomiczne, a ogniwa al−
kaliczne koniecznie trzeba stosować w trudniejszych warunkach pracy.

Proszę o podanie prostego schematu sondy wysokonapię−
ciowej, przystawki do miernika wskazówkowego 20k

Ω

/V.

Pomiar do 32kV.

Teoretycznie schemat elektryczny
sondy wysokonapięciowej dla napięć
stałych jest bardzo prosty. Wystarczy
zastosować odpowiedni rezystor sze−
regowy według rysunku obok. Obli−
czenie wartości takiego rezystora nie
jest trudne − dla miernika 20k

Ω

prąd pełnego odchylenia wskazówki wynosi 50

A. Przy napięciu

32kV prąd płynący przez rezystor Rd i miernik powinien wynieść
właśnie 50

A. Oznacza to, że sumaryczna rezystancja powinna wy−

nosić 640M

Ω

. Dla zakresu 50kV wymagana oporność wynosi

1000M

Ω

czyli 1G

Ω

. Warto zwrócić uwagę, że przy tak wielkiej rezy−

stancji szeregowej rezystancja miernika, która zależy od wybranego
zakresu, nie ma wtedy większego wpływu na wskazanie. Wskazania
będą praktycznie takie same (!) na wszystkich zakresach.

W praktyce samodzielna budowa sondy do miernika wskazówko−

wego nie ma sensu i redakcja EdW w żadnym wypadku jej nie poleca.

Po pierwsze trudno będzie znaleźć rezystor 640−megaomowy

o odpowiedniej stabilności, tolerancji i wytrzymałości napięciowej.
Teoretycznie można go złożyć z wielu rezystorów 10− czy 22−mega−
omowych, ale powinny to być stabilne rezystory metalizowane, a nie
popularne węglowe.

Po drugie omawiana sonda obciąży badany obwód prądem rzędu

kilkudziesięciu mikroamperów, co dla mierzonego układu może oka−
zać się obciążeniem zbyt dużym. Przykładowo prąd 50

A przy napię−

ciu 32kV to moc 1,6W.

Po trzecie, najważniejsze: z napięciami rzędu kilkudziesięciu kilo−

woltów nie ma żartów. Kluczowe znacznie ma tu zastosowanie odpo−
wiedniej obudowy, która zagwarantuje bezpieczeństwo. Hobbysta nie
ma dostępu do odpowiednich materiałów i obudów, dlatego należy
raczej rozejrzeć się za rozwiązaniami fabrycznymi.

Czym różnią się układy 4017 i 4022?
Czym się różnią układy 4016 i 4066?
Czym różnią się układy 4518 i 4520?

Kostki 4017 i 4022 są tzw. licznikami
Johnsona z dekoderem. Układ 4017 za−
wiera licznik 5−stopniowy, liczący od
0...9, 4022 z licznikiem 4−stopniowym
zlicza 0...8. Budowa wewnętrzna i zasa−
da działania są bardzo podobne. Układy
te różnią się tylko długością cyklu zlicza−
nia i rozmieszczeniem końcówek wyjściowych. W kostce 4022 nózki 6, 9
są niepodłaczone. Układ wyprowadzeń pokazany jest na rysunku obok.

Układy 4016 i 4066 mają identyczne funkcje i identyczny układ

wyprowadzeń. W wielu zastosowaniach mogą być stosowane wy−
miennie. Nowsza kostka 4066 ma nieco lepsze parametry, między in−
nymi rezystancję kluczy w stanie otwarcia. Generalnie powinno się
stosować układ 4066, a nie 4016.

Kostki 4518, 5420 są podwójnymi licznikami. Mają identyczny

układ wyprowadzeń. Kostka 4518 zawiera dwa liczniki BCD, liczące
0...9. Kostka 4520 zawiera dwa liczniki czterobitowe liczące 0...15.

Skrzynka porad

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

Czerwiec 2002

Miernik uniwersalny, oscyloskop i generator
to podstawowe wyposażenie warsztatu każ−
dego elektonika. Na pewno i Ty, Czytelniku,
posiadasz przynajmniej jeden miernik uni−
wersalny w postaci multimetru cyfrowego. Z
oscyloskopem i generatorem bywa różnie.
Nie od dziś wiadomo, że wykonanie w wa−
runkach amatorskich użytecznego oscylosko−
pu jest nie tylko trudne, ale też nieopłacalne
– ten przyrząd pomiarowy trzeba po prostu
kupić. Nie namawiam Cię więc na razie do
budowy oscyloskopu.

Inaczej jest z generatorami. Nawet mało

zaawansowany hobbysta może z powodze−
niem wykonać użyteczne generatory. W
Elektronice dla Wszystkich zaprezentowali−
śmy już wiele różnych przyrządów wytwa−
rzających określone przebiegi. W praktyce
elektronika najczęściej wykorzystywane są
generatory przebiegów sinusoidalnych, trój−
kątnych i prostokątnych.

Układ opisany w artykule wytwarza nie

tylko regularny przebieg prostokątny. Za po−
mocą przełączników typu DIP−switch można
niezależnie regulować czas impulsu (stan
wysoki) oraz czas przerwy (stan niski). Za−
kres regulacji jest bardzo szeroki: czas trwa−
nia najkrótszego impulsu wynosi około
50 nanosekund (50 miliardowych części se−
kundy), a najdłuższego – 5 sekund, daje to
maksymalny okres równy 10 sekund. Współ−
czynnik wypełnienia, czyli stosunek czasu
impulsu do czasu przerwy, można zmieniać
w szerokim zakresie 1:10000 ... 10000:1, co
pozwala wytwarzać impulsy w pełni zasługu−
jące na miano szpilkowych. Możliwość wy−
twarzania impulsów o dowolnym współczyn−
niku wypełnienia znakomicie rozszerza za−
kres zastosowań opisanego przyrządu. Mo−
duł doskonale nadaje się do testów urządzeń
cyfrowych, ale znajdzie zastosowanie pod−
czas różnorodnych eksperymentów oraz do
sprawdzania innych urządzeń, na przykład
wzmacniaczy audio.

Generator może być zasilany albo z bada−

nego układu albo z zewnętrznego zasilacza,

co dodatkowo zwiększa jego elastyczność.
Kolejną zaletą jest fakt, że moduł nie wyma−
ga obudowy.

Na marginesie nadmienię, że wstępny

projekt generatora impulsowego, prostego,
taniego i łatwego w realizacji zacząłem reali−
zować jeszcze w 1999 roku. Narysowałem
schemat, który najpierw dłuższy czas leżał na
półce, potem powstała płytka drukowana
i wreszcie narodził się model. Nie był to jed−
nak model pokazany na okładce i fotografii
wstępnej, tylko model, który możesz zoba−
czyć na fotografii poniżej. Konstrukcja
oparta była o dwie kostki 74HC00. Układ za−
wierał dwa dodatkowe MOSFET−y mocy,
a zmianę parametrów impulsu zapewniały
cztery zestawy przełączników typu DIP−
switch. Na fotografii są niewidoczne, bo są
montowane w podstawkach z drugiej strony
płytki drukowanej. Model został gruntownie
przebadany i...

tu muszę przyznać Ci się do porażki.

Układ generował prawidłowy przebieg pro−

stokątny. Zakres zmian częstotliwości był bar−
dzo dobry, stromość zboczy – znakomita. Rysu−
jąc schemat nie zastanawiałem się nad szcze−
gółami, ale chciałem uzyskać generator, pozwa−
lający regulować współczynnik wypełnienia
impulsów w szerokim zakresie. Jednak w do−
brze zapowiadającym się modelu nie na wszyst−
kich zakresach udawało się uzyskać przebieg
o skrajnie małym i skrajnie dużym współczyn−

niku wypełnienia. Kłopoty z uzyskaniem ekstre−
malnego wypełnienia dotyczyły tylko zakresów
najmniejszych częstotliwości. Krótko mówiąc,
układ nie chciał generować wąskich szpilek
o bardzo długim czasie powtarzania.

Bliższe testy pokazały, że przeceniłem

kondensatory tantalowe. Co prawda słusznie
cieszą się one opinią kondensatorów dużo
lepszych, niż popularne aluminiowe „elek−
trolity”, jednak ich „znacznie lepsze” para−
metry mimo wszystko nie pozwoliły zreali−
zować celów postawionych generatorowi.
Ponieważ także i Ty zapewne w przyszłości
natkniesz się na ten problem, zanim zapre−
zentuję Ci dalszy ciąg historii mojego gene−
ratora impulsów, poświęćmy wspólnie trochę
miejsca na omówienie problemu.

Niedoskonałości

kondensatorów

W podręcznikach szkolnych często opisuje
się kondensator jako dwie płytki metalowe,

rozdzielone warstwą dielektryka (izolatora).
Pojemność takiego kondensatora zależy od
pola powierzchni okładek (S), od ich odle−
głości, czyli grubości izolatora (d), a także od
właściwości tego dielektryka zwanej przeni−
kalnością dielektryczną (

C =

Takie podejście nie zapowiada żadnych nie−

spodzianek. Wszystko wydaje się jasne, proste

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

S
d

i oczywiste. Każdy, kto choć raz w życiu dla
ciekawości sprawdził, jak zbudowany jest kon−
densator foliowy, utwierdza się w przekonaniu,
że kondensator to rzeczywiście dwie metalowe
okładki, przedzielone izolatorem.

Niestety, przy takiej budowie nie można

osiągnąć dużych pojemności. Kondensatory
foliowe mają pojemności sięgające 1

F, a co

najwyżej 10

F. Aby uzyskać większe pojem−

ności, trzeba stosować inne sposoby. Są one
wykorzystane w kondensatorach ceramicz−
nych oraz w kondensatorach elektrolitycz−
nych aluminiowych i tantalowych.

W każdym przypadku właściwości kon−

densatora silnie zależą od użytego w nim die−
lektryka. A ten, oprócz przenikalności dielek−
trycznej, ma szereg innych parametrów, które
znacząco wpływają na właściwości konden−
satora. Na przykład podczas normalnej pracy
kondensatory są na przemian ładowane i roz−
ładowywane – płynie przez nie prąd. I oto
podczas przepływu prądu nasz element za−
chowuje się, jak połączenie idealnego
„podręcznikowego” kondensatora i szerego−
wego rezystora, jak pokazuje rysunek 1.
Choć nie ma tam prawdziwego rezystora, po−
jawia się rezystancja, i co ważne, rezystancja
ta nie jest stała – silnie zależy od częstotliwo−
ści i szybkości zmian prądu. Czym większa
częstotliwość, tym większy wpływ ma ta
szkodliwa rezystancja. Początkującym wyda−
je się to dziwne, a opisywany efekt wynika
właśnie z niedoskonałości izolatora.

Aby scharakteryzo−

wać kondensator pod
względem obecności
takiej szkodliwej rezy−
stancji, wprowadzono
współczynnik

strat

oznaczany tg

który

jest stosunkiem tej szeregowej rezystancji do
reaktancji pojemnościowej.

Dla bardzo dobrych kondensatorów miko−

wych, dziś praktycznie już nie stosowanych,
współczynnik ten wynosi 0,00001. W tabeli 1
możesz znaleźć wartości współczynnika strat
dla kilku rodzajów popularnych kondensato−
rów stałych przy częstotliwości 10kHz i elek−
trolitycznych dla częstotliwości 100Hz.
Zwróć uwagę, jak bardzo różnią się współ−
czynnikami strat.

Typy kondensatorów

ceramiczne

0,001...0,03

foliowe styrofleksowe (KS)

0,00015

foliowe poliestrowe (MKT)

0,012

foliowe polipropylenowe (MKP) 0,0005

foliowe poliwęglanowe (MKC)

0,005

elektrolityczne tantalowe

0,03...0,1

(100Hz)

elektrolityczne aluminiowe

0,1...1

(100Hz)

Takie nieprzyjemne właściwości zwykle

silnie dają o sobie znać dopiero przy dużych
częstotliwościach i krótkich impulsach. Je−
szcze bliższe przyjrzenie się zachowaniu
kondensatorów pokazuje bowiem, iż zacho−

wują się one jak połączenie kilku elementów,
w tym cewki o maleńkiej indukcyjności, jak
pokazuje rysunek 2.

W przypadku kondensatorów elektroli−

tycznych na schemacie zastępczym należało−
by dodać... diody, jak pokazuje rysunek 3,
dotyczący popularnego aluminiowego
„elektrolita”. Struktury zachowujące się
jak diody powstają na styku okładek
z elektrolitem.

Przy dużych częstotliwościach należałoby

też uwzględnić rezystancję samych okładek
kondensatora, którymi w wielu typach kon−
densatorów są zwinięte w wałeczek dwa pa−
ski folii aluminiowej. Nietrudno się domy−
ślić, że taki element można traktować jak po−
łączenie wielkiej ilości (niewielkich) rezy−
stancji i pojemności według rysunku 4, a to
nieuchronnie prowadzi do wniosku, że mamy
do czynienia z elementem w pewnym sensie
opóźniającym.

Wszelkie szkodliwe rezystancje, czy to

według rysunku 1, czy 4, utrudniają a nawet
wręcz uniemożliwiają natychmiastowe nała−
dowanie czy rozładowanie kondensatora.

Ale to nie koniec niespodzianek. W kon−

densatorach występuje jeszcze dziwniejsze
zjawisko. Niech kondensator zostanie nała−
dowany, a potem skutecznie rozładowany
„do zera”, aż przestanie płynąć prąd rozłado−
wania. Powinien być „pusty”. Okazuje się
jednak, że na pozostawionym w spoczynku
kondensatorze po takiej próbie pojawi się
stopniowo jakieś niewielkie napięcie. Znów
przyczyną są właściwości izolatora, a właści−
wie parametr nazywany absorpcją dielek−
tryczną. Choć opisany efekt jest stosunkowo
niewielki, koniecznie trzeba go uwzględniać
w co bardziej precyzyjnych układach impul−
sowych, na przykład w tak zwanych ukła−
dach próbkująco−pamiętających.

Omówione właśnie szkodliwe zjawiska

uniemożliwiły mi zrealizowanie generatora
wąskich impulsów i długim czasie powtarza−
nia, zawierającego kondensatory tantalowe.
Po prostu kondensator tantalowy nie dał się
całkowicie rozładować w krótkim czasie. Te−
oretycznie powinien, ale ze względu na dużą
wartość rezystancji szeregowej i inne szko−
dliwe zjawiska nie pozwolił na uzyskanie im−
pulsów o bardzo dużym i bardzo małym wy−
pełnieniu.

Dlatego jakiś czas po zbadaniu i odrzuce−

niu pierwotnej wersji narysowałem odmien−
ny schemat, nie zawierający jakichkolwiek
„elektrolitów” i po kolejnych kilku miesią−
cach na biurku pojawił się nowy model. Do−
świadczenia z poprzednim modelem pokaza−
ły, że generator można przy okazji znacznie

uprościć. W rezultacie opisywany układ,
pokazany na okładce i fotografii wstępnej,
został umieszczony na jednostronnej płyt−
ce drukowanej.

Opis układu

Nowy układ generatora impulsów jest
modyfikacją znanego generatora z jedną

bramką Schmitta. Na rysunku 5 pokazany
jest schemat ideowy i przebiegi. Przebieg
ma współczynnik wypełnienia równy 50%
tylko wtedy, jeśli napięcia progowe i okno
pętli histerezy danego egzemplarza kostki
są umieszczone w połowie drogi między
ujemnym a dodatnim napięciem zasilania.
W większości egzemplarzy bramek z wej−
ściem Schmitta ten warunek nie jest speł−
niony i generowany przebieg ma wypełnie−
nie różne od 50%.

Współczynnik wypełnienia takiego gene−

ratora można zmieniać przez zróżnicowanie
wartości prądu ładującego i rozładowującego
kondensator Cx. Rysunek 6a pokazuje naj−
prostszy sposób realizacji takiego generatora
i przykładowe przebiegi. W prezentowanym
module zrealizowano to nieco inaczej. Rysu−
nek 6b pokazuje dziwną na pierwszy rzut
oka modyfikację, gdzie rozdzielone są obwo−
dy ładujący i rozładowujący. Zastąpienie in−
werterów X, Y tranzystorami według rysun−
ku 6c pozwala nie tylko uprościć układ, ale
też uzyskać dowolnie duży prąd ładowania
i rozładowywania.

Takie rozdzielenie i wykorzystanie tranzy−

storów jeszcze bardziej pokazuje swoje zalety
przy zastosowaniu do ładowania i rozładowy−
wania kondensatora Cx dwóch niezależnych

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

Rys. 1

Rys. 2

−

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5

kluczowanych źródeł prądowych według idei
pokazanej na rysunku 6d.

Tym sposobem doszliśmy do uproszczo−

nego schematu naszego generatora, pokaza−
nego na rysunku 7a. Tranzystory T1, T2,
diody Zenera i rezystory Rx, Ry tworzą dwa
źródła prądowe, których wydajność jest wy−
znaczona przez rezystancję umieszczoną
w obwodach emiterów tranzystorów. Co
ważne, dzięki zastosowaniu źródeł prądo−
wych czasy impulsu i przerwy nie zależą już
od rozrzutu napięć progowych, a zmiany na−
pięcia na kondensatorze mają charakter linio−
wy. Ilustruje to rysunek 7b.

Pełny schemat ideowy modułu można

zobaczyć na rysunku 8. W roli diod Zene−
ra pracują po dwie zwykłe diody krzemo−
we. Dzięki temu podczas pracy źródeł prą−
dowych, na rezystorach RA, RB występuje
napięcie około 0,6...0,7V i łatwo można
obliczyć wartość prądów ładowania i rozła−
dowania.

Podstawą konstrukcji jest układ scalony

74HC14, zawierający sześć inwerterów
z wejściem Schmitta. Ten układ scalony jest
szybki, ma dużą wydajność prądową wyjścia
i doskonale nadaje się do wytwarzania nawet
bardzo krótkich impulsów.

Uwaga! W generatorze nie należy sto−

sować kostki 74HCT14. Układy z serii HCT
mają poziomy napięć progowych odpowia−
dające klasycznym, bipolarnym układom
TTL. Te obniżone progi mogą uniemożliwić
prawidłową pracę układu. Można natomiast
śmiało zastosować układ CMOS 40106, ma−
jący identyczny rozkład wyprowadzeń.

Najkrótszy impuls uzyskany podczas te−

stów prezentowanego modelu z kostką
74HC14 miał około 35ns (przy wypełnieniu
ok. 1:8). Przy proponowanych na schemacie
wartościach elementów najkrótszy czas wy−
niesie około 40...50ns, co też jest znakomi−

tym wynikiem. Model z kostką 40106 po−
zwolił przy napięciu zasilania 5V uzyskać
najkrótsze impulsy o czasie trwania
120...350ns (zależnie od producenta danego
egzemplarza kostki), co też jest wynikiem

godnym uwagi. W zestawie AVT−2633
zawarte są układy 74HC14 oraz 40106,
które dzięki podstawce można stosować
wymiennie.

Jak widać na schemacie ideowym, gene−

rator może być zasilany ze współpracującego
układu (przez punkt oznaczony P). Według
katalogu, układ scalony 74HC14 może być
zasilany napięciem 2...6V. Ze względu na
specyfikę układu, zalecany zakres napięć za−
silania generatora to 3,5...6V. Z kolei układ
40106 może być zasilany napięciem 3...18V,
przy czym zalecany zakres napięć zasilania
wynosi 5...18V. Zależnie od napięcia zasila−

nia współpracującego układu należy po
prostu zastosować w generatorze odpo−
wiednią kostkę.

Dodatkowo w module przewidziano

stabilizator U1. Przyda się w sytuacjach,
gdy generator ma wytwarzać sygnały
o poziomach typowych przy zasilaniu
napięciem 5V. Dzięki diodzie D5 przy
korzystaniu ze stabilizatora U1, układ
można zasilać napięciem zmiennym
5...12V, podawanym na punkt P1. Wybo−
ru sposobu zasilania dokonuje się za po−
mocą jumperka, zwierającego dwa
z trzech kołków zwory S4.

Trzy zestawy 12−stykowych przełączni−

ków DIP−switch pozwalają ustawić potrzeb−
ne parametry przebiegu wyjściowego.

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

VCC

74HC14

U2B

U2C

74HC14

U2E

74HC14

R13

2,2M

R27

2,2M

R28

680R

GND

78L05

10u

100n

cer.

100n

cer.

12 11 10

220k

100k

47k

22k

10k

4,7k

2,2k 1k 470R

470k

C17

220p

470p

2,2n

C10

4,7n

C11

10n

C12

22n

C13

47n

C14

100n

C15

220n

C16

470n

12 11 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9

18 17 16 15 14 13

24 23 22 21 20 19

R24

R23

2,2k

R22

4,7k

R21

10k

R20

22k

R19

47k

R18

100k

R17

220k

R16

470k

R15

R25

470R

R26

220R

10uH

10u/25V

jumper

Stab.

Zas.

R29

220R

U2F

R13

2,2M

R14

680R

R27

2,2M

VCC

1000u/

25V

1000u/

25V

GND

C18

R10 R11

R12

220R

3 4 5 6 7 8 9

17 16 15 14 13

22 21

R15

U2A

74HC14

U2D

74HC14

Rys. 6

Rys. 7

Rys. 8 Schemat ideowy

Przełącznik S2 dołącza do wejścia bramki

U2B

kondensatory

pojemnościach

220pF...1

F, natomiast przełączniki S1, S3

decydują o wydajności obu źródeł prądo−
wych. Ustawienie S1 decyduje o czasie prze−
rwy (stan niski), a S3 – o czasie impulsu (stan
wysoki). Gdy wszystkie styki S1, S3 są zwar−
te uzyskuje się największe prądy i najkrótsze
czasy. Gdy wszystkie styki są rozwarte, prąd
jest wyznaczony przez wartość R13 i R27,
a czasy są najdłuższe.

Zauważ, że w każdym z przełączników

można włączyć nie jeden, lecz kilka styków.
Dzięki zastosowaniu wartości rezystorów
i kondensatorów w sekwencji 1−2,2−4,7−10−
22... umożliwia to uzyskanie niemal dowol−
nej wartości czasu impulsu i przerwy. 36 sty−
ków daje prawie 70 miliardów (dokładnie
68719476736) różnych możliwości ustawie−
nia przełączników S1, S2, S3. Niewątpliwie
wszystkich nie wykorzystasz – gdybyś co se−
kundę wybierał inną kombinację, potrzebo−
wałbyś ponad 2177 lat na wykorzystanie
wszystkich możliwości!

Kondensatory C5, C18 okazały się niepo−

trzebne w wersji podstawowej z układem
74HC14 i 40106. Jedynie, gdyby ktoś chciał
przeprowadzić eksperymenty z jeszcze szyb−
szym układem 74AC14, może je wykorzy−
stać do zwiększenia szybkości przełączania
źródeł prądowych.

Trzy równolegle połączone inwertery

U2C, U2D, U2E nawet z kostką 40106 pra−
cującą przy napięciach rzędu 5V zapewniają
znaczną wydajność prądową wyjścia.

Przy pierwszych testach modułu zastoso−

wałem rezystory R1...R16 o znacznie mniej−
szych wartościach, niż podane na schemacie.
Rezystory (R12, R15) miały po 10

Ω

, co da−

ło maksymalny prąd ładowania i rozładowa−
nia rzędu stu miliamperów. Rezystory R13,
R27 mały wtedy po 100k

Ω

, co przy maksy−

malnej pojemności kondensatora (C17 –
1

F) dało najdłuższy czas impulsu około

0,2...0,3s. Nie zmniejszyło jednak radykal−
nie czasu najkrótszych impulsów, bo oprócz
czasu przeładowania pojemności decydującą
rolę odgrywają czasy propagacji bramek.
Dalsze próby wykazały, że układ prawidło−
wo pracuje także wtedy, gdy nie jest dołą−
czony żaden z kondensatorów (wszystkie
styki S2 są rozwarte). Ładowane
i rozładowywane są wtedy pojem−
ności montażowe i pojemność
wejściowa inwertera U2B, a para−
metry przebiegu można normalnie
regulować przełącznikami S1, S3.
Dało to dodatkowy, najwyższy za−
kres i umożliwiło radykalne
zwiększenie rezystorów do warto−
ści podanych na schemacie.

Najkrótszy czas impulsu wyno−

szący około 40...50 nanosekund
uzyskuje się przy rozwartych
wszystkich stykach S2 i zwartych

wszystkich stykach S3. Ustawienie S1 decy−
duje wtedy o czasie powtarzania impulsów.

Montaż i uruchomienie

Układ generatora można zmontować na jed−
nostronnej płytce drukowanej, pokazanej na
rysunku 9. Montaż nie powinien sprawić
trudności nawet mniej zaawansowanym. Po−
mocą będą też fotografie modelu. W modelu
zastosowano przełączniki 6−pozycyjne tylko
dlatego, że 12−pozycyjnych nie było akurat
w magazynie. Płytka modelu nieco różni się
od tej z rysunku 8 – po testach modelu mody−
fikacji uległy obwody zasilania i pojawiła się
zwora S4.

Montaż warto zacząć od kilku zaznaczo−

nych na płytce zwór i potem kolejno monto−
wać elementy coraz większe. Pod układ sca−
lony i wszystkie przełączniki DIP−switch
warto dać podstawki. Umożliwi to nie tylko
łatwą zamianę kostki 74HC14 na 40106, ale
też przełącznika w razie jego zużycia – trze−
ba bowiem pamiętać, że generalnie przełącz−
niki DIP−switch nie są przewidziane do czę−
stego przełączania.

Układ przeznaczony jest do pracy bez

obudowy. W rogach płytki umieszczono
otwory, w które można wmontować nóżki,
choćby w postaci śrubek M3. Moduł może
też być wmontowany do obudowy i umie−
szczony tuż pod płytą czołową, w której trze−
ba tylko wyciąć prostokątne otwory na prze−
łączniki DIP−switch. W takim przypadku
warto przełączniki i podstawki pod nie wlu−
tować od strony druku. Choć nie będzie to ła−
twe, może warto podjąć taki trud, bo umożli−
wi to bezproblemowe umieszczenie modułu
tuż pod płytą czołową.

Układ zmontowany bezbłędnie ze spraw−

nych elementów nie wymaga żadnego uru−
chamiania ani regulacji i od razu powinien
pracować poprawnie. Właśnie ze względu na
łatwość montażu i brak jakichkolwiek regu−
lacji projekt oznaczono jedną gwiazdką. Nie
oznacza to wcale, że jest on przeznaczony
tylko dla początkujących. Taki generator im−
pulsów przyda się przede wszystkim bardziej
zaawansowanym elektronikom, którzy w
pełni wykorzystają jego zalety.

Wykorzystanie przyrządu

Zależnie od sposobu zasilania należy odpo−
wiednio ustawić przełącznik zasilania – jum−
per na kołkach zwory S4.

„Zwykły” przebieg prostokątny uzyskasz

przy jednakowych ustawieniach S1, S3. Przy
różnych ustawieniach S1, S3 współczynnik
wypełnienia będzie różny od 50%. W skraj−
nym przypadku S1 – wszystkie styki zwarte,
S3 – rozwarte (albo odwrotnie) czas przerwy
i impulsu będą się różnić ponad 10 tysięcy
razy. Uzyskasz tym sposobem impulsy szpil−
kowe, które są często potrzebne podczas eks−
perymentów i testów.

Do ustawienia potrzebnych parametrów

impulsów całkowicie wystarczy jakikolwiek
oscyloskop. Osoby, które nie mają oscylo−
skopu mogą orientacyjnie wyskalować gene−
rator w prosty sposób opisany dalej.

Ze względu na rozrzuty wielkości pętli hi−

sterezy poszczególnych egzemplarzy kostek
74HC14 i 40106, nie mogę niestety podać
gotowego wzoru. Ale możesz z pomocą zwy−
kłego zegarka z sekun−
dnikiem taki wzór wy−
znaczyć samodzielnie.

Uwaga! Takie obli−

czenia dotyczą konkret−
nego egzemplarza ukła−
du scalonego U2 i kon−
kretnego napięcia zasi−
lania. Przy innym na−
pięciu zasilania wyniki
mogą być znacząco in−
ne. Tak samo odmienne
wyniki może dać inny
egzemplarz układu sca−
lonego U2.

Dołącz do punktów

B, O2 dowolną diodę
LED, wyłącz wszystkie
styki przełączników S1,
S3 (pozostaną dołączone
tylko rezystory R13,
R27) i ostatnim stykiem
przełącznika S2 dołącz
kondensator o pojemno−
ści 1

F. Ustawienia prze−

łączników pokazuje fo−
tografia obok. Dioda bę−
dzie migać w powolnym

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

Rys. 9 Schemat montażowy

rytmie. Sprawdź, ile wynosi okres generowa−
nego przebiegu. Dla zwiększenia dokładno−
ści warto zmierzyć czas trwania np. 10 peł−
nych impulsów.

Oczywiście czas przerwy i czas impulsu

będą proporcjonalne do pojemności i rezy−
stancji odpowiednio R13 i R27.
t

= K*R13*C17 = K*RC

= K*R27*C17 = K*RC

Nie zmienia sytuacji fakt, że w układzie ma−

my źródła prądowe, a nie proste obwody RC. W
tym przypadku C=1

F, R=R13=R27=2,2M

Ω

co daje stałą czasową RC równą 2,2 sekundy.

W pokazanym na fotografiach modelu

z kostką 74HC14 czas trwania całego okresu
wyniósł 5,8 sekundy. Czas przerwy i impulsu
wynoszą więc po około 2,9s.
możemy obliczyć współczynnik K
K = t

/RC = t

/RC

W przypadku mojego egzemplarza układu

74HC14 zasilanego napięciem 5V:
K = 2,9s / 2,2s = 1,32

Inaczej mówiąc, rzeczywisty czas impul−

su jest 1,32 razy większy od stałej czasowej
RC włączonych rezystorów i kondensatorów.

Znając ten współczynnik mogę potem do−

brać ustawienie przełączników S1, S2, S3.

Jeśli wypełnienie ma być równe 50%, za−

danie jest dziecinnie łatwe. Najpierw obli−
czam czas przerwy i impulsu, a potem wybie−
ram sensowną wartość rezystancji i na koniec
obliczam pojemność. Przykładowo, chcę uzy−
skać przebieg prostokątny o częstotliwości
36kHz. Okres wynosi
T = 1 / f
T = 1 / 36kHz = 27,8

czasy przerwy i impulsu wynoszą:
t

= t

= 13,9

Stąd
RC = 13,9us / 1,32 = 10,5

Przyjmuję rezystancję R=10k

Ω

(dołą−

czam R7 i R21). Jeżeli
10k

Ω

*C = 10,5

to
C = 10,5

s / 10k

Ω

= 1,05nF

Ponieważ tolerancja kondensatorów w ge−

neratorze wynosi 5% lub 10%, włączę kon−
densator C8 (1nF).

Mogę też włączyć rezystory 1−kiloomo−

we (R10, R24), a wtedy potrzebna pojem−
ność wyniesie 10,5nF. Włączę C14, a jeśli
trzeba byłoby dokładniej dobrać częstotli−
wość, jeszcze C7 (0,47nF), ewentualnie C6
(0,22nF). Uzyskanie jeszcze lepszej dokład−
ności jest możliwe po dołączeniu rezystorów
o dużych wartościach (47k

Ω

, 100k

Ω

220k

Ω

) w obu gałęziach.

W moim generatorze po dołączeniu

C7=1nF i R7, R21=10k

Ω

uzyskałem często−

tliwość mniejszą od oczekiwanej, i żeby uzy−
skać dokładnie 36,0kHz musiałem dodatkowo
dołączyć rezystory o znacznie większych war−
tościach, jak pokazuje następna fotografia.

W przypadku przebiegu o współczynniku

wypełnienia około 50% takie przybliżone

obliczenia są naprawdę
bardzo proste, a ewentu−
alny błąd można skorygo−
wać dołączając dodatko−
we rezystory albo kon−
densatory.

Obliczenia dla prze−

biegów o dowolnym
współczynniku wypeł−
nienia są tylko trochę
trudniejsze. Załóżmy, że
potrzebny jest przebieg
o czasie impulsu równym
3ms i czasie powtarzania
20ms – patrz rysunek 10.
Stała czasowa RC wyzna−
czająca przerwę ma wy−
nosić:
RC = t

/ 1,32 =

17ms/1,32 = 12,9ms
bo czas przerwy wyniesie
20ms−3ms=17ms, nato−
miast stała czasowa okre−
ślająca impuls:

RC = t

/ 1,32 = 3ms/1,32 = 2,27ms

Znów mamy mnóstwo możliwości doboru

pojemności i rezystancji. Dla ułatwienia obli−
czeń przyjmijmy „okrągłą” wartość rezystan−
cji wyznaczającej czas przerwy. Niech będzie
to 100k

Ω

− dołączymy rezystor R4. Oblicza−

my teraz potrzebną wartość pojemności. Jeśli
100k

Ω

*C=12,9ms

to
C = 12,9ms / 100k

Ω

= 129nF

Dołączymy C14, C12,

C10, co da pojemność
około 127nF (pomijając
tolerancję kondensato−
rów). Teraz obliczmy po−
trzebną rezystancję wy−
znaczającą czas impulsu.
Ponieważ
R*129nF = 2,27ms
stąd:
R = 2,27ms / 129nF = 17,6k

Ω

Włączymy rezystory

R22 (22k

Ω

) i R18

(100k

Ω

), co da rezystan−

cję połączenia równole−
głego około 18k

Ω

Przy takich ustawie−

niach w moim modelu
czas impulsu wyniósł
3,3ms, a czas powtarza−
nia 19,8ms, co jest bar−
dzo dobrym wynikiem.
Żeby uzyskać precyzyjne

wartości 3,0ms i 20,0ms musiałem nieco
zmodyfikować ustawienia przełączników,
jak pokazuje fotografia na dole strony.

Zgodność takich prostych obliczeń z rze−

czywistością nie jest wprawdzie idealna, ale
w bardzo wielu przypadkach wystarczy. Do−
kładnych wartości nie da się obliczyć za po−
mocą takich rachunków, choćby z uwagi na
tolerancje rezystorów (5%) i kondensatorów
(5 lub 10%). Przypominam jeszcze raz, że
przy innym napięciu zasilania i innym eg−
zemplarzu układu U2 współczynnik K będzie
inny. Kto więc chce uzyskać lepszą dokład−
ność, powinien dobrać parametry przebiegu
za pomocą oscyloskopu lub miernika czasu.

Ciąg dalszy na stronie 27.

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

3ms

20ms

Rys. 10

Wykaz elementów

Rezystory

R11,,R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R33 R

R1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R44,,R

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R55,,R

R1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

R66,,R

R2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R77,,R

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

Ω

R88,,R

R2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R99,,R

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

R1100,,R

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R1111,,R

R2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

R1122,,R

R2266 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

Ω

R1133,,R

R2277 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22M

Ω

R1144,,R

R2288 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

R22,,R

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700kk

Ω

R2299 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

Ω

dodatkowe rezystory:

1100

Ω

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

2222

Ω

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

4477

Ω

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

110000

Ω

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

Kondensatory

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

miicczznnyy

C22,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//2255V

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000µµFF//2255V

C55,,C

C1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..** nniiee m

moonnttoow

waaćć

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200ppFF
C

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700ppFF
C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF M

KTT

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF M

KTT

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77nnFF M

KTT

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF M

KTT

C1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222nnFF M

KTT

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF M

KTT

C1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF M

KTT

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF M

KTT

C1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700nnFF M

KTT

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF M

KTT

Półprzewodniki

D11−D

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

N44114488

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

C555588

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

C554488

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

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7744H

C1144

4400110066

Pozostałe

LL11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµH

S11−S

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..D

DiippS

wiittcchh 1122

S44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ggoollddppiinn xx 33
jjuum

mppeerr

ppooddssttaaw

wkkaa D

DIIP

P2244 w

wąąsskkaa .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33sszztt

ppooddssttaaw

wkkaa D

DIIP

P1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11sszztt

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−2633

Ciąg dalszy ze strony 17.

Tylko dla dociekliwych

Zastosowanie w generatorze źródeł prądo−
wych daje istotne korzyści. I o ile w pro−
stych układach według rysunków 6a...c
współczynnik wypełnienia zależy od warto−
ści napięć progowych bramki U2B, o tyle w
wersji ze źródłami prądowymi wypełnienie
zależy tylko od wartości prądów tych
źródeł. Trzeba jednak lojalnie przyznać, że
uzyskiwane czasy zależą od szerokości pętli
histerezy bramki U2B, a ta jest różna dla po−
szczególnych egzemplarzy układów scalo−
nych. Warto podkreślić, że czasy te zależą
tylko od wielkości histerezy, czyli różnicy
napięć progowych, a nie od bezwzględnej
wartości tych napięć progowych. Szerokość
pętli histerezy zmienia się nieznacznie z tem−
peraturą – te zmiany są jednak niewielkie
i można je spokojnie pominąć. Szerokość pę−
tli histerezy zależy natomiast w dużym stop−
niu od napięcia zasilania. W konsekwencji
czasy impulsów będą różne przy różnych
napięciach zasilających.

Nie będzie to jednak żadną przeszkodą

podczas użytkowania przyrządu, bo w da−
nym zastosowaniu wykorzystywane będzie
jakieś konkretne napięcie zasilania. Pamiętaj

tylko, że wykorzystywany współczynnik
K zmienia się wraz z napięciem zasilania –
możesz to zresztą zmierzyć i zaznaczyć na
wykresie zależność K od napięcia zasilania.

Pamiętaj, że dzięki wykorzystaniu źródeł

prądowych zmiany napięcia na dołączonych
kondensatorach i wejściu bramki U2B mają
charakter liniowy. Możliwe jest więc dodat−
kowo uzyskanie przebiegu trójkątnego lub
piłokształtnego. Aby praktycznie skorzystać
z tych interesujących przebiegów należy do−
dać bufor w postaci wtórnika, najlepiej ze
wzmacniaczem operacyjnym według rysun−
ku 11. Parametry przebiegu, zwłaszcza
ostrość wierzchołków, zależą od szybkości
użytego wzmacniacza operacyjnego.

Piotr Górecki

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

U2B

Rys. 11

Projekty AVT

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

Czerwiec 2002

Do czego to służy?

Chciałbym zaproponować Wam budowę
układu, który jest kolejnym remake projek−
tów publikowanych już w EdW i EP.

Przekonstruowanie zaprojektowanych daw−

niej układów jest w elektronice czymś zupełnie
normalnym i pożądanym. Przy obecnym tem−
pie rozwoju techniki urządzenie zaprojekto−
wane kilka lat temu jest teraz najczęściej bez−
nadziejnie przestarzałe i nadaje się co najwy−
żej do ekspozycji w muzeum techniki. Tak
też stało się z dwoma moimi projektami re−
gulatorów mocy pracującymi w systemie
grupowym. Były to w swoim czasie układy
dość nowoczesne, ale czas, najbardziej ni−
szczycielski z żywiołów, zdegradował je obe−
cnie do poziomu zwykłej amatorszczyzny.
Dlatego też powracam do tematu grupowych
regulatorów mocy i pozwalam sobie zapre−
zentować Czytelnikom Elektroniki dla
Wszystkich nowe, w miarę nowoczesne roz−
wiązanie takiego regulatora.

Regulatory mocy odbiorników energii

elektrycznej należą do grupy układów elek−
tronicznych najczęściej budowanych przez
hobbystów. O ile jednak przy zasilaniu
odbiorników energii napięciem stałym budo−
wa regulatora pobieranej przez nie mocy nie
przedstawia najczęściej większego problemu,
to regulacja taka w przypadku urządzeń zasi−
lanych z sieci energetycznej jest nieco bar−
dziej skomplikowana. Rozróżniamy trzy pod−
stawowe metody regulacji mocy urządzeń za−
silanych z sieci 220VAC, z których każda ma
swoje zalety i wady. Historycznie najstarszą
i jednocześnie najdoskonalszą metodą jest za−
stosowanie autotransformatora o zmiennym
przełożeniu, tzw. wariaka. Jest to w zasadzie
jedyny prosty sposób regulowania napięcia
sieci energetycznej, przy którym nie występu−
je jakiekolwiek zniekształcanie kształtu jego

TR1

TS2/16

−

BR2

BT136

CON2

CON1

MOC3020

R9 220

100nF/400V

R10 220

−

BR1

470uF

100uF

100nF

GND

OUT

IC1

7805

1N4007

BC548

100uF

100k

15V

BC548

10k

CNY17

3,3k

100k

VCC

CON3

CON4

R8 1k

PB0(AIN0)

PB1(AIN1)

PB2

PB3(OC1)

PB4

PB5(MOSI)

PB6(MISO)

PB7(SCK)

PD0(RXD)

PD1(TXD)

PD2(INT0)

PD3(INT1)

PD4(T0)

PD5(T1)

PD6(ICP)

XTAL1

XTAL2

RESET

GND

VCC

IC3

AT90S2313

GND

VCC

R/W

ENA

14 15

LCD

DP1

8MHz

27pF

IC2

DS1813

PR1

IN1

COM

IN2

100uF

100nF

10k

R14

R11

GND

VCC

OUT

10k

R12
10k

R13

10k

R15

10k

Rys. 1 Schemat ideowy

przebiegu. Stosowanie tej metody jest jednak
ograniczone dwoma czynnikami: dużymi wy−
miarami i ciężarem autotransformatorów oraz
ich bardzo wysoką ceną.

Drugą, najczęściej obecnie stosowaną me−

todą regulacji mocy odbiorników 220V jest
regulacja fazowa, polegająca na zmianie
opóźnienia momentu włączenia triaka po
przejściu napięcia sieci przez zero. Jest to
sposób niezwykle prosty: posiadając triak,
diak i kilka elementów dodatkowych, może−
my już zbudować regulator o znacznej mocy
i bardzo dobrych parametrach. Metoda ta ma
jednak jedną bardzo poważną wadę: genero−
wanie zakłóceń radioelektrycznych, które
szczególnie w przypadku odbiorników ener−
gii o znacznej mocy i indukcyjności, są bar−
dzo trudne, a niekiedy wręcz niemożliwe do
usunięcia.

Trzecią metodą regulacji mocy odbiorni−

ków zasilanych z sieci energetycznej jest
tzw. regulacja grupowa, Podobnie jak
w przypadku regulacji fazowej, elementem
przełączającym jest tu triak, ale o powstawa−
niu zakłóceń radioelektrycznych nie ma na−
wet mowy. Jednak zakres stosowania tej me−
tody jest ograniczony w zasadzie do stero−
wania urządzeniami grzewczymi. Nazwa
„regulacja grupowa” pochodzi stąd, że układ
zasila odbiornik energii elektrycznej za po−
mocą grup przebiegów sinusoidalnych, włą−
czanych zawsze przy napięciu bliskim zeru.
Sterowanie grupowe możemy, z dużym
przybliżeniem, porównać do regulacji mocy
metodą PWM stosowaną w obwodach prądu
stałego. Na rysunku 2 w sposób poglądowy
została przedstawiona zasada regulacji fazo−
wej i grupowej.

Podstawowym trybem pracy proponowa−

nego układu jest grupowa regulacja mocy.
Regulacja ta odbywa się w zakresie od 0 do
100% pełnej mocy sterowanego urządzenia,
z krokiem co 1%. Tak więc układ może zna−
leźć zastosowanie przy regulacji mocy
wszelkiego rodzaju grzałek, piecyków i in−
nych urządzeń grzewczych. W żadnym przy−
padku nie można by go było zastosować do

sterowania silnikami prądu przemiennego ani
żarówkami. Dołączona do wyjścia układu ża−
rówka migotałaby ze stałą częstotliwością,
a zmianie ulegałby jedynie czas błysków. Na
szczęście w technice mikroprocesorowej
„wszystko jest możliwe” i do naszego urzą−
dzenia został dodany drugi tryb pracy,
podobny do pierwszego, ale umożliwiający
sterowanie silnikami prądu przemiennego,
np. silnikami wiertarek elektrycznych.
W tym trybie regulacja mocy odbywa się tak−
że w przedziale od 0 do 100%, ale ze znacz−
nie większym krokiem, wynoszącym 10%.
Oczywiście, tryb drugi może być także wy−
korzystany do sterowania urządzeniami
grzewczymi, przy znacznie mniejszej precy−
zji regulacji. Można go także próbować za−
stosować do zasilania żarówek o znacznej
mocy, o dużej bezwładności cieplnej włókna.

W pamięci programu procesora sterujące−

go pracą regulatora pozostało mi jeszcze spo−
ro wolnego miejsca i postanowiłem dodać do
układu jeszcze jeden tryb pracy, będący do−
datkową opcją. Jest nim „zwykła” regulacja
fazowa, którą możemy zastosować do zasila−
nia urządzeń wszelkiego typu, licząc się jed−
nak z występowaniem zakłóceń radioelek−
trycznych.

Do budowy regulatora wykorzystany zo−

stał nowoczesny procesor typu AT90S2313,
„pinowy” odpowiednik dobrze Wam znanego
AT89C2051. Do napisania programu, przete−
stowania go, skompilowania i zaprogramo−
wania procesora użyty został pakiet BA−
SCOM AVR. Stosowany w nim dialekt języ−
ka MCS BASIC jest praktycznie identyczny
z poznanym przez Was na wykładach BA−
SCOM College językiem stosowanym w pa−
kiecie BASCOM 8081. Drobne różnice wyni−
kają jedynie z odmiennego nazewnictwa wy−
prowadzeń procesora i dodatkowych funkcji
dostępnych w nowoczesnych AVR−ach. Dla−
tego też chciałbym, abyście traktowali pro−
jekt regulatora nie tylko jako gotowe urzą−
dzenie, ale i jako tworzywo do dalszych eks−
perymentów i przeróbek. Nawet dysponując
tylko pakietem BASCOM AVR w wersji de−
mo (obecnie do 2kB kodu wynikowego, do
ściągnięcia ze strony www.mcselec.com)
możecie z powodzeniem przerobić program
sterujący regulatorem i dostosować go do
swoich potrzeb. W kicie dostarczany będzie
zaprogramowany procesor, ale dysponując
wspomnianym pakietem i banalnie prostym
programatorem ISP (np. AVT−871), będziecie
mogli zawsze przeprogramować procesor
zgodnie ze swoimi wymaganiami. Kod
źródłowy napisanego przeze mnie programu
będzie dostępny na stronie internetowej
EdW.

Wykonanie proponowanego regulatora

jest stosunkowo proste, a koszt użytych ma−
teriałów jest, w stosunku do użyteczności
wykonanej konstrukcji, niezbyt wysoki. Pa−
miętajmy jednak o jednym: budujemy

urządzenie, którego część połączona jest
galwanicznie siecią energetyczną i którego
wiele elementów znajduje się pod niebez−
piecznym dla zdrowia i życia napięciem
220VAC! Dlatego też, Koledzy nie mający
doświadczenia w budowie takich układów
proszeni są o zachowanie szczególnej
ostrożności podczas uruchamiania i testo−
wania regulatora!

Jak to działa?

Schemat elektryczny regulatora został poka−
zany na rysunku 1. Układ składa się z dwóch
części, umieszczonych na dwóch płytkach
obwodów drukowanych. Część oznaczona na
schemacie jako A zawiera zasilacz dostarcza−
jący prądu do części układu z procesorem,
układ detekcji przejścia napięcia sieci przez
zero i wykonawczy układ mocy. Cześć dru−
ga, oznaczona jako B, zawiera procesor ste−
rujący całym urządzeniem wraz z elementa−
mi dodatkowymi, wyświetlaczem alfanume−
rycznym LCD i elementami służącymi do
wprowadzania danych do procesora. Oma−
wianie schematu rozpoczniemy od części A.

Napięcie sieci dołączane do złącza CON1

zasila trzy układy:
1. Typowo skonstruowany zasilacz prądu sta−
łego. Napięcie sieci obniżane jest w transfor−
matorze TR1, wygładzane za pomocą konden−
satora C7, stabilizowane za pomocą monoli−
tycznego scalonego stabilizatora napięcia IC1
i następnie doprowadzane do złącza CON3.
2. Układ detekcji przejścia napięcia sieci
przez zero. Do zasilania tego fragmentu ukła−
du został skonstruowany pomocniczy zasi−
lacz, dający napięcie o wartości 15V, stabili−
zowane za pomocą diody Zenera D2. Napię−
cie sieci prostowane jest za pomocą mostka
prostowniczego BR2. Baza tranzystora T2
wysterowywana jest z dzielnika napięciowe−
go R5, R6, dołączonego do prostownika, na
którego wyjściu występuje przebieg pokaza−
ny na rysunku 3. Tak więc tranzystor T2 nie
przewodzi tylko w momencie, kiedy napięcie
sieci jest mniejsze od ok. 1,2V, czyli prak−
tycznie równe jest zeru.
Przez większą część czasu tranzystor T2
zwiera do masy bazę tranzystora T1, tak że
dioda umieszczona wewnątrz struktury trans−
optora Q1 włącza się jedynie na krótki mo−
ment, dokładnie w chwili przejścia napięcia
sieci przez zero. W konsekwencji na wejście
INT0 procesora podawany jest ciąg ujem−
nych impulsów szpilkowych o częstotliwości
100Hz (rysunek 3). Do czego służą te impul−
sy, dowiemy się w dalszej części artykułu.
3. Układ wykonawczy mocy z triakiem Q3.
Zadaniem triaka jest zasilanie napięciem sie−
ci odbiornika energii elektrycznej dołączo−
nego do złącza CON2. Bramka triaka stero−
wana jest za pomocą optotriaka Q3, którego
zadaniem jest galwaniczna izolacja obwo−
dów sieciowych od części cyfrowej układu.
W urządzeniu zastosowano optotriak typu

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

Czerwiec 2002

Projekty AVT

Regulacja fazowa

Regulacja grupowa

Mała moc

Średnia moc

Duża moc

Punkty zapłonu triaka

Duża moc

Rys. 2 Zasada regulacji fazowej

i grupowej

MOC3020, nie posiadający, w przeciwień−
stwie do dobrze znanego optotriaka
MOC3040, wbudowanego układu detekcji
przejścia napięcia sieci przez zero. Zastoso−
wanie optotriaka z taką detekcją uniemożli−
wiłoby realizację fazowej regulacji mocy, po−
nieważ triak mógłby być włączany jedynie
przy napięciu sieci bliskiemu zeru. Dioda
LED zawarta w strukturze optotriaka jest
włączana, za pośrednictwem złącza CON3,
bezpośrednio z wyjścia PD5 procesora.

Popatrzmy teraz na drugą część schematu,

oznaczoną literą B. Jest to część sterująca na−
szego regulatora, której sercem jest zaprogra−
mowany procesor typu AT90S2313. Opisy−
wanie hardware tej części układu nie miało−
by większego sensu, ponieważ w jej skład
wchodzi tylko kilka typowo połączonych ele−
mentów. Skupimy się zatem na programie za−
szytym w pamięci procesora, a szczegółowo
opiszemy tylko jeden element: impulsator
oznaczony na schemacie jako Q3.

Czytelnicy, którzy obejrzeli już zdjęcia

przedstawiające model układu regulatora,
z pewnością są przekonani, że nasze urządze−
nie będzie sterowane za pomocą potencjome−
tru. Element umieszczony po prawej stronie
wyświetlacza LCD do złudzenia przypomina
potencjometr, ale w rzeczywistości nie ma
z tym powszechnie znanym elementem, nic
wspólnego. Q3 jest obrotowym impulsatorem
mechanicznym, produkowanym przez firmę
BOURNS, który podczas obracania jego ośką
generuje impulsy na dwóch swoich wyjściach.
Kolejność występowania tych impulsów, po−
kazana w tabeli 1, jest tak dobrana, że dołą−
czony do wyjść impulsatora procesor może
z łatwością nie tylko liczyć impulsy, ale także
określić kierunek obrotu ośki impulsatora.

Zastosowanie impulsatora obrotowego,

zamiast zwykle używanych przycisków,
znacznie zwiększyło komfort obsługi regula−
tora. Za pomocą impulsatora nie tylko może−
my wygenerować dowolną liczbę impulsów,
ale w łatwy, intuicyjny sposób zwiększać lub
zmniejszać ich częstotliwość, przechodząc ze
zgrubnej regulacja na precyzyjną.

Jeszcze jednym elementem hardwa−

re’owym wartym wzmianki jest układ IC2 −
DS1813. Jest to układ standardowo stosowa−
ny w systemach mikroprocesorowych, które−
go zadaniem jest wykonanie resetu sprzęto−
wego procesora w przypadku spadku napię−
cia zasilającego poniżej 4,75VDC.

Zajmijmy się wreszcie najważniejszą

częścią składową regulatora, czyli sterują−
cym nim programem.

Po wykonaniu typowych czynności, ta−

kich jak deklaracja zmiennych i podprogra−
mów, program wchodzi w pętlę, w której po−
zostanie aż do momentu wyłączenia zasila−
nia. Wszystkie czynności wykonywane przez
program podczas pracy w pętli głównej są
pokazane na listingu 1.

Zajmijmy się teraz prostym podprogramem,

pokazanym na listingu 2. Jego zadaniem jest
wyświetlanie na ekranie wyświetlacza alfanu−
merycznego LCD aktualnie wybranego trybu
pracy i współczynnika regulacji. Jest to pro−
gram tak prosty, że możemy pozostawić go
bez komentarzy, skupiając się na kolejnym,

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

Czerwiec 2002

Projekty AVT

Obrót w prawo

Obrót w lewo

Styk 1

Styk 2

Styk 1

Styk 2

Krok1

Krok2

Krok3

Stop

‘‘L

Liis

sttiin

g 1

Sub Regulation
Ddisplay

‘skok do podprogramu wyświetla−

jącego na LCD aktualny współczynnik regulacji (listing 2)
Waitms 100

‘zaczekaj 100 ms

Do
Reset Portd.0 : Reset Portd.1
‘ustaw stan niski na pinach dołączonych do impulsatora
If Pind.0 = 1 And Pind.1 = 0 Then

‘jeżeli na pinie PO−

RTD.0 występuje stan wysoki, a na PORTD.1 stan niski,
co oznacza początek obrotu impulsatora w lewo, to:

Do
If Pind.1 = 1 Then Exit Do

‘zaczekaj w pętli,

aż na drugim wyprowadzeniu impulsatora także pojawi
się stan wysoki
Loop

Do
If Pind.0 = 0 Then Exit Do

‘następnie zacze−

kaj w pętli do momentu zakończenia jednego kroku im−
pulsatora
Loop

Select Case Regulation_type_flag
‘w zależności od trybu pracy układu:
Case 0 : Incr Regulation_counter
‘w trybie regulacji grupowej ze skokiem co 1% zwiększ
wartość licznika głównego o 1
Case 1 : Incr Regulation_counter
‘w trybie regulacji fazowej zwiększ wartość licznika
głównego o 1
Case 2 : Regulation_counter = Regulation_counter + 10

‘w trybie regulacji grupowej ze

skokiem co 10% zwiększ wartość licznika głównego
o 10
End Select

‘koniec wyboru

If Regulation_counter > 100 Then Regulation_counter =
100

‘jeżeli licznik główny stał się więk−

szy od 100, to licznik główny staje się równy 100
Ddisplay

‘skok do podprogramu wyświetla−

jącego na LCD aktualny współczynnik regulacji (listing 2)

End If

‘koniec warunku

Reset Portd.0 : Reset Portd.1
‘ustaw stan niski na pinach dołączonych do impulsatora
If Pind.0 = 0 And Pind.1 = 1 Then

‘jeżeli na pinie PO−

RTD.0 występuje stan niski, a na PORTD.1 stan wysoki,
co oznacza początek obrotu impulsatora w prawo, to:
Do
If Pind.0 = 1 Then Exit Do

‘zaczekaj w pętli,

aż na drugim wyprowadzeniu impulsatora także pojawi
się stan wysoki
Loop

Do
If Pind.1 = 0 Then Exit Do

‘następnie zacze−

kaj w pętli do momentu zakończenia jednego kroku im−
pulsatora
Loop
Select Case Regulation_type_flag
‘w zależności od trybu pracy układu:
Case 0 : Decr Regulation_counter
‘w trybie regulacji grupowej ze skokiem co 1% zmniejsz
wartość licznika głównego o 1
Case 1 : Decr Regulation_counter
‘w trybie regulacji fazowej zmniejsz wartość licznika
głównego o 1
Case 2 : Regulation_counter = Regulation_counter – 10
‘w trybie regulacji grupowej ze skokiem co 10%

zmniejsz wartość licznika głównego o 10
End Select

‘koniec wyboru

If Regulation_counter > 100 Then Regulation_counter =
0

‘jeżeli licznik główny stał się więk−

szy od 100, to licznik główny staje się równy
Ddisplay

‘skok do podprogramu wyświetla−

jącego na LCD aktualny współczynnik regulacji (listing 2)

End If

‘koniec warunku

Reset Portd.4

‘spróbuj ustawić stan niski na pi−

nie PORTD.4 (przycisk S1)
If Pind.4 = 1 Then

‘jeżeli próba nieudana, to:

Regulation_counter = 0 ‘wyzeruj licznik główny
Incr Regulation_type_flag
‘zwiększ wartość wskaźnika rodzaju regulacji
If Regulation_type_flag = 3 Then Regulation_type_flag
= 0

‘jeżeli wskaźnik regulacji przekro−

czył wartość 2, to wskaźnik rodzaju regulacji staje się
równy 0
Waitms 255

‘zaczekaj 255 ms

Select Case Regulation_type_flag

‘w zależności od

rodzaju regulacji:
Case 0:

‘jeżeli wybrana została regulacja

grupowa ze skokiem 1%, to:
Disable Timer0

‘wyłącz timer0 (używany przy re−

gulacji fazowej)
T$ = “GROUP1%” ‘zmienna tekstowa T$ będzie sy−
gnalizować wybranie regulacji grupowej o dokładności
1%
Case 1:

‘jeżeli została wybrana regulacja

fazowa, to:
Enable Timer0

‘włącz timer0

T$ = “PHASE”

‘zmienna tekstowa T$ będzie sy−

gnalizować wybranie regulacji fazowej
Case 2:

‘jeżeli wybrana została regulacja

grupowa ze skokiem 10%, to:
Disable Timer0

‘wyłącz timer0 (używany przy re−

gulacji fazowej)
T$ = “GROUP10%” ‘zmienna tekstowa T$ będzie sy−
gnalizować wybranie regulacji grupowej o dokładności
10%
End Select

‘koniec wyboru

End If

Reset Portd.3

‘spróbuj ustawić stan niski na pi−

nie PORTD.3 (przycisk S2)
If Pind.3 = 1 Then

‘jeżeli próba nieudana, to:

On_off_flag = Not On_off_flag

‘wskaźnik włącze−

nia układu zasilanego zmienia swoją wartość na prze−
ciwną
If On_off_flag = 1 Then ‘jeżeli urządzenie ma być włą−
czone, to:
Enable Int0

‘udziel zezwolenia na obsługę

przerwania Int0
Else
‘w przeciwnym przypadku:
Disable Int0

‘zakaż obsługi przerwania Int0

Set Portd.5

‘wyłącz diodę LED transoptora

End If

‘koniec warunku

End If

‘koniec warunku

Phase_counter = Regulation_counter * 1.5

‘prze−

liczenie wartości licznika głównego na potrzeby regulacji
fazowej
Phase_counter = Phase_counter – 6

‘prze−

liczenie wartości licznika głównego na potrzeby regulacji
fazowej
Loop
End Sub

trzecim listingu. Pokazany na nim podpro−
gram pełni decydującą rolę w naszym ukła−
dzie, odpowiada bowiem za włączanie i wy−
łączanie odbiornika energii we właściwych
momentach.

Aby w pełni zrozumieć zasadę działania

tego podprogramu, musimy pamiętać, że wy−
konywany on jest zawsze przy każdym przej−
ściu napięcia sieci przez zero.

Mam nadzieję, ze treść programu pokaza−

nego na listingu 3 stała się całkowicie zrozu−
miała dla Czytelników. Wyjaśnienia wymaga
chyba jeszcze tylko działanie programu pod−
czas realizacji regulacji fazowej. Wiemy już,
że po wybraniu tego trybu pracy i przejściu
napięcia sieci przez zero uruchomiony został
timer0. W tym momencie triak jest wyłączo−
ny, a timer0 zgłosi przerwanie tym szybciej,
im większa wartość została wstępnie załado−
wana do jego rejestru. Czyli, że im większy
ustawiliśmy współczynnik regulacji, tym
szybciej zajdą zdarzenia przedstawione na li−
stingu 4, ukazującym podprogram obsługi
przerwania pochodzącego od timera0.

To chyba wszystko, co mam do powiedzenia

na temat napisanego przeze mnie programu.
Bardziej dociekliwi Czytelnicy będą mogli za−
poznać się z całą jego treścią, umieszczoną na
stronie internetowej Elektroniki dla Wszystkich.

Montaż i uruchomienie.

Na rysunku 3 zostały pokazane trzy płytki
obwodów drukowanych. Tak naprawdę, to
trzecią płytkę trudno nazwać płytką obwodu
drukowanego, ponieważ jest to jedynie wy−
konana z laminatu płyta czołowa, która
umożliwi szybkie i w miarę estetyczne obu−
dowanie wykonanego urządzenia.

Montaż regulatora wykonujemy typowo,

przestrzegając wielokrotnie już opisywanych
w EdW zasad. Rozpoczniemy od elementów
o najmniejszych gabarytach, a zakończymy pra−

cę na wlutowaniu w płytkę transformatora siecio−
wego. Odstępstwem od powszechnie stosowa−
nych reguł montażu będzie jedynie wlutowanie
od strony ścieżek następujących elementów:
− wyświetlacza alfanumerycznego LCD,
− impulsatora obrotowego Q3,
− przycisków S1 i S2.

Pod układy scalone powinniśmy zastoso−

wać podstawki, z tym że podstawka pod pro−
cesor jest bezwzględnie konieczna. Obydwie
płytki łączymy ze sobą za pomocą odcinka
czterożyłowego przewodu o długości do kil−
kunastu centymetrów.

Ostatnią czynnością, jaką będziemy mu−

sieli wykonać będzie zamocowanie płyty
czołowej. Do tego celu będą nam potrzebne
cztery śrubki M3 i garstka nakrętek. Kolej−
ność postępowania jest następująca:
1. Pomiędzy wyświetlacz a przylutowaną do
niego płytkę z procesorem wsuwamy tulejki

dystansowe o odpowiedniej długości i skrę−
camy całość za pomocą śrubek tak, aby ich
łebki wystawały ok. 5 mm ponad powierzch−
nię płytki wyświetlacza. Do każdej śrubki da−
jemy w związku z tym dwie nakrętki.
2. Tak zmontowaną konstrukcję układamy na
płycie czołowej i starannie wyrównujemy.
Następnie lutujemy łebki śrubek do dużych
punktów lutowniczych wykonanych na spo−
dniej stronie płyty czołowej.
3. Jak zauważyliście, płyta czołowa jest
nieco większa od płytki z procesorem. Po−
zwoli to na łatwe dobudowanie tylnej czę−
ści i boków obudowy, które możemy wyko−
nać z kawałków laminatu lub tworzywa
sztucznego.

Starannie wykonany układ, w którym

zastosowano sprawdzone elementy, nie wy−
maga jakiejkolwiek regulacji poza regula−
cją kontrastu wyświetlacza LCD (potencjo−
metr montażowy PR1) i działa natychmiast
poprawnie.

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppootteennccjjoom

meettrr m

moonnttaażżoow

wyy 11kk

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R22,, R

R33,, R

R1111 ...... R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R44,, R

R55,, R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

//00,,55W

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

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R99,, R

R1100

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

222200

Ω

Kondensatory

C11,, C

C22,, C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

µµ

FF//1166V

C44,, C

C55,, C

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

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

µµ

FF//1166V

C88,, C

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2277ppFF

Półprzewodniki

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

N44000077

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa ZZeenneerraa 55V

IIC

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880055

IIC

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..D

S11881133

IIC

C33 .. .. .. .. .. .. .. ..zzaapprrooggrraam

moow

waannyy pprroocceessoorr A

ATT9900S

S22331133

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

Y1177

Q22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C33002200

Q33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BTT113366

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

C554488

Pozostałe

R11,, B

R22 .. .. .. .. .. .. .. ..m

moosstteekk pprroossttoow

wnniicczzyy 11,,55A

A//440000V

N11,, C

N22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22

P11 .. .. .. .. .. .. .. ..w

wyyśśw

wiieettllaacczz aallffaannuum

meerryycczznnyy LLC

D 1166**11

Q44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..rreezzoonnaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 88M

Hzz

S11,, S

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

miiccrroossw

wiittcchh

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..iim

mppuullssaattoorr oobbrroottoow

wyy

TTR

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ttrraannssffoorrm

maattoorr ssiieecciioow

wyy TTS

S22//1166

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2623

‘‘L

Liis

sttiin

g 2

Sub Ddisplay

Cls

Lcd T$

Locate 2 , 2

Lcd “ “

Locate 2 , 2

Lcd Regulation_counter ; “%”

Locate 2 , 6

If On_off_flag = 1 Then

Lcd “ON “

Else

Lcd “OFF”

End If

End Sub

‘‘L

Liis

sttiin

g 4

Sub_tim:

‘obsługa przerwania ti−

mera0
If On_off_flag = 1 Then

‘‘jeżeli wskaźnik włącze−

nia urządzenia odbiorczego jest ustawiony na 1, to;
Reset Portd.5

‘wygeneruj

pinie

PRTD.5 procesora impuls o czasie trwania 100us,
który spowoduje włączenie triaka
Waitus 100
Set Portd.5
End If

‘koniec warunku

Return

‘‘L

Liis

sttiin

g 3

Sub_int:

‘obsługa przerwania zewnętrznego Int0

If Regulation_type_flag = 0 Or Regulation_type_flag = 2 Then

‘jeżeli wybrany został tryb regulacji grupowej, to:

Disable Int0

‘chwilowo zawieś obsługę przerwania

Incr Int_counter

‘zwiększ wartość licznika przerwań o 1

If Regulation_type_flag = 2 Then Int_counter = Int_counter + 9 ‘jeżeli został wybrany tryb regulacji grupowej ze
skokiem co 10%, to dodatkowo zwiększ wartość licznika przerwań o 9
If Int_counter = Regulation_counter Then Set Portd.5

‘ jeżeli wartość licznika przerwań osiągneła war−

tość aktualnego współczynnika regulacji, to wyłącz triak
If Int_counter = 100 Then Int_counter = 0

‘jeżeli licznik przerwań osiągnął wartość 100, to

licznik przerwań staje się równy 0
If Int_counter = 0 Then

‘jeżeli licznik przerwań jest równy 0, to

If Regulation_counter <> 0 Then ‘jeżeli współczynnik regulacji nie został ustawiony na zero, to
If On_off_flag = 1 Then

‘jeżeli wskaźnik włączenia urządzenia odbiorczego jest ustawiony na 1, to

Reset Portd.5

‘włącz triak

End If

‘koniec warunku

End If

‘koniec warunku

End If

‘koniec warunku

Enable Int0

‘ponownie udziel zezwolenia na obsługę przerwania Int0

End If

‘koniec warunku

If Regulation_type_flag = 1 Then ‘jeżeli wybrany został tryb regulacji fazowej, to:
Timer0 = Phase_counter

‘załaduj do timera0 wartość współczynnika regulacji fazowej

Start Timer0

włącz timer0

End If

‘koniec warunku

Return

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

Czerwiec 2002

Projekty AVT

W układzie modelowym został zastoso−

wany najtańszy triak typu BT136. Umożli−
wia on zasilanie urządzeń elektrycznych
o poborze prądu nie przekraczającym 2A bez
radiatora i 5A z radiatorem dołączonym do
triaka. Nic jednak nie stoi na przeszkodzie,
aby zastosować w układzie triak o większym
prądzie maksymalnym i sterować urządze−
niami o mocy nawet wielu kilowatów.

Po zmontowaniu urządzenia dołączamy

do niego zasilanie 220VAC, a jako odbiornik
energii możemy podczas testów zastosować
żarówkę średniej mocy. Po włączeniu zasila−
nia układ automatycznie przechodzi do
pierwszego trybu pracy, współczynnik regu−
lacji wynosi zero, a zasilany układ pozostaje
wyłączony. Jeżeli w tym momencie naciśnie−
my przycisk S2 a następnie pokręcimy im−
pulsatorem w prawo, to dołączona do układu
żarówka zacznie migotać z częstotliwością
1Hz. W miarę dalszego kręcenia ośką impul−
satora, czas trwanie błysków zacznie się co−
raz bardziej wydłużać, aż do momentu, kiedy
przy współczynniku regulacji równym 100%

migotanie ustanie i żarówka zacznie świecić
ciągłym światłem. Za pomocą przycisku S2
możemy w każdej chwili wyłączyć odbiornik
energii i włączyć go powtórnie bez zmiany

współczynnika regulacji.

Oczywiście, dołączenie do układu jako

obciążenia żarówki ma na celu tylko spraw−
dzenie poprawności działania regulatora,

który w tym trybie pracy może być
wykorzystywany jedynie do zasila−
nia grzejników elektrycznych.

Następnie sprawdzamy działanie

układu w trybie regulacji grupowej
z krokiem 10%. Układ będzie zacho−
wywał się bardzo podobnie jak
w trybie pierwszym, z tym że proces
regulacji będzie przebiegał znacznie
szybciej, ale z mniejszą precyzją.
Zjawisko migotania światła będzie
znacznie słabsze. W tym trybie pra−
cy możemy stosować regulator także
do zasilania wiertarek i innych urzą−
dzeń wykorzystujących komutatoro−
we silniki prądu przemiennego.

Ostatnim testem jest sprawdzenie

działania układu w trybie regulacji
fazowej. W tym trybie pracy regula−
tor będzie działał dokładnie tak, jak
większość popularnych „ściemnia−
czy”, ale o znacznie większej precy−
zji regulacji. Tryb regulacji fazowej
jest traktowany jako dodatkowa
opcja i dlatego nie przewidziano na
płytce miejsca na kondensator i rezy−
stor oznaczone na schemacie jako
elementy „X”. Ich zastosowanie mo−
że w pewnym stopniu zredukować
zakłócenia powstające podczas włą−
czanie triaka przy znacznym napię−
ciu, tak jak ma to miejsce podczas re−
gulacji fazowej. Jeżeli mamy zamiar
wykorzystywać ten tryb pracy, to
wskazane będzie przylutowanie tych
elementów do płytki od strony druku.

Zbigniew Raabe

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

Czerwiec 2002

Projekty AVT

Rys. 3

Schemat montażowy

Podstawy

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

Czerwiec 2002

Podczas przepływu prądu przez elementy
elektroniczne wydziela się ciepło. Źródłem
ciepła jest czynna struktura półprzewodniko−
wa tranzystora (tranzystorów). Wydzielane
ciepło powoduje wzrost temperatury. Jeśli
temperatura tej struktury wzrośnie powyżej
+150

C, poważnie rośnie ryzyko uszkodze−

nia. Aby temu zapobiec, należy skutecznie
odprowadzić ciepło ze struktury. Problemy
dają o sobie znać, gdy wydzielana moc ciepl−
na jest większa niż 1W. Tranzystory mocy
umieszczane są w odpowiednich obudowach,
niemniej do skutecznego odprowadzenia
i rozproszenia do otoczenia większych ilości
ciepła konieczny jest radiator. Dobór wielko−
ści radiatora jest obszernym zagadnieniem,
wykraczającym poza ramy artykułu. Temat
ten był szerzej omawiany w artykułach z cy−
klu Tranzystory dla początkujących: Radia−
tor EdW 8−9/98 oraz Radiatory w sprzęcie
elektronicznym EdW 12/1999 str. 34, Prosty
miernik radiatorów EdW 1/2000 str. 15.

Niniejszy materiał dotyczy jedynie pro−

blemu smaru i podkładek.

Zawsze należy zapewnić jak najlepszy

kontakt termiczny między tranzystorem a ra−
diatorem. Pasta przewodząca ciepło znaczą−
co polepsza przewodzenie ciepła. Od wielu
lat wykorzystuje się do tego pasty oparte na
bazie silikonów (specyficznych związków
krzemu). Ze względu na pewne wady (po−
wolne parowanie półpłynnego silikonu), spo−
tyka się też inne rodzaje smarów termoprze−
wodzących. Fotografia wstępna pokazuje
pojemnik z klasyczną pastą silikonową i to−
rebkę ze smarem do radiatorów (Heatsink
compound), pochodzącą z zestawu wentyla−
torka komputerowego.

Uwaga! W elektronice należy wykorzysty−

wać specjalne silikony przeznaczone do oma−
wianych celów. Popularne silikony budowla−
ne mają inne właściwości i nie są zalecane.

Odpowiednia pasta silikonowa (smar) po−

lepsza przewodnictwo cieplne, ale nie izolu−
je tranzystora od radiatora. Tymczasem
w wielu wypadkach konieczne jest odizolo−
wanie elektryczne tranzystora od radiatora
przy zachowaniu możliwie dobrego przewo−
dnictwa cieplnego. Wtedy konieczne są prze−
kładki izolacyjne. Od dawna stosowano

w tym celu mikę, która ma dobre przewo−
dnictwo cieplne, a jednocześnie jest dosko−
nałym izolatorem pod względem elektrycz−
nym. Fotografia 1 pokazuje kilka płatków
miki różnej grubości (odzyskanych ze sta−
rych grzałek przemysłowych). Mika ma do−
bre właściwości mechaniczne, grubszy pła−
tek łatwo jest rozłupać nożem na dwa cień−
sze, a przy odrobinie ostrożności wywierce−
nie czy wycięcie niezbędnych otworów też
nie stanowi problemu. Nawet cieniutki płatek
miki zapewnia skuteczną izolację elektrycz−
ną między tranzystorem a radiatorem dla na−
pięć do kilkuset woltów.

W układach profesjonalnych zamiast miki

czasem stosuje się izolację w postaci tlenku
glinu lub (bardzo trującego) tlenku berylu.
Oba te związki chemiczne mają bardzo dobre
współczynniki przewodnictwa cieplnego
i jednocześnie bardzo dobrą wytrzymałość na
przebicie elektryczne. Fotografia 2 pokazuje
moduł Peltiera, którego zewnętrzne płytki
wykonane są właśnie z tlenku glinu.

Od kilku lat popularne są też miękkie,

cienkie podkładki (zwykle białe lub jasno−
szare), również wykonywane w oparciu o si−
likony. Często nazywa się je podkładkami
z gumy silikonowej. Takie podkładki prze−
znaczone do konkretnych obudów dużej mo−
cy można zobaczyć na fotografii 3. Na foto−
grafii tej widać także ciemniejszy arkusz gu−
my silikonowej, z którego można wyciąć no−
życzkami podkładkę o dowolnym kształcie.

Smar silikonowy (pasta) ma za zadanie je−

dynie polepszyć przewodnictwo cieplne mie−
dzy obudową tranzystora a radiatorem przez
wypełnienie mikronierówności i tym samym
zwiększenie aktywnej powierzchni styku.

Ogólna zasada jest prosta: jeśli izolacja

galwaniczna nie jest konieczna, należy stoso−
wać tylko smar polepszający przewodzenie
ciepła. Cieniutka warstewka smaru zapewni
optymalne przewodnictwo cieplne. Podkład−
ka mikowa, mimo stosunkowo dobrych wła−
ściwości cieplnych, nie polepsza przewo−
dnictwa cieplnego, wprost przeciwnie
zawsze pogarsza je. Każda, nawet bardzo
cienka (0,05mm) warstwa miki pogarsza
przewodzenie ciepła. Zapewnia za to wyma−
ganą izolację elektryczną tranzystora od ra−
diatora. Podkładki mikowe należy więc sto−
sować tylko wtedy, gdy konieczne jest odizo−
lowanie elektryczne tranzystora lub układu
scalonego od radiatora.

Ciąg dalszy na stronie 25.

łł

Podstawy

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

Czerwiec 2002

Ciąg dalszy ze strony 23.

W przypadku stosowania przekładek mi−

kowych należy koniecznie zastosować też
pastę: podkładkę mikową przed zmontowa−
niem należy z obu stron posmarować cienką
warstwą smaru.

Niektóre podkładki silikonowe łączą oba

te zadania: zapewniają izolację elektryczną,
a dzięki elastyczności tworzywa wypełniają
mikronierówności i polepszają przewodnic−
two cieplne (białe przekładki na fotografii 3).
Stosując taką podkładkę z gumy silikonowej
nie należy stosować ani smaru, ani miki.

Czym cieńsza podkładka, tym lepsze prze−

wodnictwo cieplne, ale mniejsza wytrzyma−
łość elektryczna. Według niektórych źródeł
najcieńsze podkładki silikonowe zapewniają
kontakt termiczny tak dobry, jak smar. Gene−
ralnie jednak należy się liczyć z tym, że pod−
kładki z gumy silikonowej będą mieć właści−
wości trochę gorsze, niż smar. Grubość pod−
kładki należy dobrać stosownie do roboczych
napięć między tranzystorem a radiatorem.
Przy dużych napięciach pracy, rzędu
1000V i więcej, należy stosować odpowie−

dnio grube przekładki. W przypadku stoso−
wania przekładek izolacyjnych, zarówno mi−
kowych jak i silikonowych, konieczne jest za−
stosowanie dodatkowych tulejek izolacyj−
nych, żeby również oddzielić obudowę tran−
zystora od śruby. Takie tulejki izolacyjne po−
kazane są na fotografii 4. Dodatkowo trzeba
zatroszczyć się o skuteczne odizolowanie
wszelkich elementów przewodzących i pod−
jąć środki uniemożliwiające przebicie między
elementami o dużej różnicy potencjałów. Ten
temat wykracza jednak poza ramy artykułu.

Konstruując zasilacz, o ile to możliwe,

warto stosować połączenie tylko z pastą
przewodzącą, a w razie konieczności izolo−
wać radiator od obudowy. Nieco inaczej jest
ze wzmacniaczami audio. Metalowe obudo−

wy tranzystorów mocy mają różne potencja−
ły – tu z reguły stosuje się przekładki izola−
cyjne, a radiator ma potencjał masy. Scalone
wzmacniacze mocy mają wkładkę radiatoro−
wą swej obudowy połączoną z ujemną szyną
zasilania. Tymczasem cała metalowa obudo−
wa wzmacniacza połączona jest obwodem
masy. W przypadku wzmacniacza samocho−
dowego nie ma problemu − przekładek izola−
cyjnych nie trzeba, bo ujemna szyna zasilają−
ca to masa. Natomiast w przypadku wzmac−
niaczy zasilanych napięciem symetrycznym
(np. TDA2030, TDA2040, TDA7294,
LM3886) albo trzeba oddzielić przekładką
układ scalony od radiatora godząc się na gor−
sze przewodnictwo cieplne, albo odizolować
radiator od obudowy godząc się, by radiator
pozostawał na potencjale ujemnego napięcia
zasilania. W praktyce we wzmacniaczach au−
dio najczęściej stosuje się wersję pierwszą:
przekładki izolacyjne między układem scalo−
nym a radiatorem, by uniknąć kłopotów pod−
czas przypadkowego zwarcia radiatora do
blaszanej obudowy urządzenia.

Zbigniew Orłowski

Listy od Piotra

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

Czerwiec 2002

W tym odcinku zajmiemy się filtrami

dolnoprzepustowymi

Sallen−Keya.

Z filtrami dolnoprzepustowymi tego

typu jest pewien kłopot. Przy wzmoc−

nieniu równym 1 trudno jest uzyskać

dobroć większą niż 0,5. Aby nie zrazić

Cię do tych filtrów podaję dwie proce−

dury projektowe. W dalszej części bar−

dziej zaawansowani znajdą ogólne

wzory, nieco bardziej skomplikowane,

ale za to pozwalające dobrać dodatko−

we parametry.

Aby w pełni i z sukcesem skorzy−

stać z tego i następnych odcinków,

konieczne jest przyswojenie sobie in−

formacji wstępnych, podanych w EdW,

począwszy od numeru 9/2001.

4. Filtr dolnoprzepustowy
Sallen−Keya. Wersja 1

Filtr dolnoprzepustowy zrealizujesz także
według rysunku 37. Jak zwykle, najpierw
wybierasz sensowną wartość pojemności. Je−
śli filtr ma mieć dobroć 0,707, korzystasz ze
wzoru:

C[nF] = 3000[nFHz] / f [Hz]
i wybierasz najbliższą wartość z szeregu E6.

Obliczyłeś tym sposobem wartość C2.
Teraz obliczasz reaktancję C2 przy czę−

stotliwości granicznej fg:
Xc[k

Ω

] = 160000 / fg[Hz]*C2[nF]

nie zapominając, że oporność uzyskasz
w kiloomach, jeśli częstotliwość będzie
w hercach, a pojemność w nanofaradach.

Następnie obliczasz wartości R2 i R1:

Dla Q=0,707
R1 = 0,088 * Xc
R2 = 1,32 * Xc
Dla Q=1,35 (podbicie +3dB)
R1 = 0,225 Xc
R2 = 0,845 Xc

Pojemność C1 jest dla obu filtrów dziesię−

ciokrotnie większa od C2:
C1=10 * C2

I to wszystko!

Dla Q=0,5, zadanie jest jeszcze łatwiejsze:
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]

Wybierasz najbliższą wartość z szeregu.

Masz już wartości C1, C2.
C=C1=C2

Obliczasz reaktancję przy częstotliwości

granicznej:
Xc[k

Ω

] = 160000 / fg[Hz]*C[nF]

i jednakowe wartości R1 i R2:
R1=0,65 * Xc
R2= 0,65 * Xc
Koniec!

Rysunek 38 pokazuje charakterystyki ta−

kich filtrów o częstotliwości granicznej
1kHz, obliczonych według podanych właśnie
wzorów z rezystorami o dokładnych warto−
ściach obliczonych ze wzoru. Wartości ele−
mentów wynoszą:
Q=0,5: R1=R2=10,4k

Ω

, C1=C2=10nF

Q=0,707: R1=4,24k

Ω

, R2=63,7k

Ω

C1=33nF, C2=3,3nF
Q=1,35: R1=10,9k

Ω

, R2=40,7k

Ω

, C1=33nF,

C2=3,3nF

Przykład

Obliczmy elementy filtru do subwoofera,
dolnoprzepustowego, Sallena−Keya o często−
tliwości granicznej 120Hz i dobroci 0,5. De−
cydujemy się na dobroć 0,5, by uzyskać do−
brą charakterystykę fazową, potrzebną do
w miarę wiernego przenoszenia impulsów.
C[nF] = 10000[nFHz] / 120[Hz]
C=83nF

Wybieramy najbliższą popularną wartość

z szeregu − 100nF. Masz już wartości C1, C2.
C=C1=C2=100nF
Xc[k

Ω

] = 160000 / 120[Hz]*100[nF]

Xc=13,3k

Ω

stąd
R1=R2=0,65*13,3=8,66k

Ω

Stosujemy 5−procentowy rezystor 8,2k

Ω

Układ i charakterystykę pokazuje rysunek 39.
Ze względu na nieco mniejszą wartość
rezystorów (8,2k

Ω

, zamiast 8,66k

Ω

), często−

tliwość graniczna jest nieco wyższa od zało−
żonej i wynosi około 126Hz.

5 Filtr dolnoprzepustowy
Sallen−Keya. Wersja 2

Schemat z rysunku 40 pozwala w prosty
sposób zrealizować filtr o dowolnej dobroci.

część 8

Rys. 37

Rys. 38

Rys. 39

Listy od Piotra

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

Czerwiec 2002

Zaletą jest to, że rezystory R1, R2 i konden−
satory C1, C2 są jednakowe. Dobroć zwięk−
szamy powyżej 0,5, zwiększając wzmocnie−
nie wzmacniacza za pomocą dodatkowych
rezystorów R3, R4.

Procedura jest typowa:

Mając fg obliczamy
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]
Dobieramy C=C1=C2 jako najbliższą war−
tość z szeregu.
Następnie obliczamy:
Xc = 160000 / fg[Hz]*C[nF]
Dla Q=0,5 jak poprzednio:
R1= 0,65 * Xc
R2= 0,65 * Xc
R3 − zwora
R4 − nie stosować
Dla Q=0,707
R1= Xc
R2= Xc
R3 = 0,59 * R4 (np. 5,9k

Ω

)

R4 − np. 10k

Ω

Dla Q=1,35

R1= 1,37 * Xc
R2= 1,37 * Xc
R3 = 1,2 * R4 (np. 12k

Ω

)

R4 − np. 10k

Ω

Wartość R4 nie musi być taka, jak poda−

no wyżej, ale należy zachować podane
wartości wzmocnienia. Oczywiście filtr
o dobroci powyżej 0,5 przy okazji wzmoc−
ni sygnały w paśmie przepustowym:
Q=0,707 − wzmocnienie 1,59x czyli
o 4dB,
Q=1,35 − wzmocnienie 2,2x

czyli

o 6,85dB.

Rysunek 41 pokazuje charakterystyki

takich filtrów. Jak widać, filtr o dobroci 1,35
najbardziej wzmacnia sygnały użyteczne,
a jednocześnie najlepiej tłumi sygnały spoza
pasma przenoszenia. Nie znaczy to jednak,
że we wszystkich przypadkach okaże się naj−
lepszy. Na przykład tam, gdzie istotna jest

odpowiedź na sygnały impulsowe, korzyst−
niejszy będzie filtr o mniejszej dobroci, bo
ma liniową charakterystykę fazową.

Dla zaawansowanych
i dociekliwych

Filtr z rysunku 40 można projektować stosu−
jąc następującą procedurę.

Do obliczeń potrzebne są wartości:

− częstotliwości granicznej f
− dobroci Q
− wzmocnienia G (G = + 1),

przy czym wzmocnienie ma być większe niż
2. Jak zawsze, na początek dobieramy sen−
sowną pojemność z szeregu E6 zbliżoną do
wartości
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]
Potem Xc
Xc[k

Ω

] = 160000 / fg[Hz]*C2[nF]

Następnie:

R2 = {1+ 1+Q

[4(G−2)] }

R1 = Xc

C = C1 =C2

Tyle na temat filtrów dolnoprzepusto−

wych. W następnym odcinku weźmiemy na
warsztat filtry pasmowe.

Piotr Górecki

Czerwiec 2002

Rys. 40

Rys. 41

Xc
R2

Xc
2Q

R3
R4

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

Czerwiec 2002

Gotowy, zmontowany i uruchomiony uni−
wersalny przyrząd pomiarowy PCS500 jest
przystawką do komputera, pełniącą rolę
dwukanałowego oscyloskopu cyfrowego
z pamięcią, rekordera oraz analizatora wid−
ma. Ważną zaletą jest wykorzystanie kompu−
tera PC ze specjalizowanym oprogramowa−
niem oraz monitora w roli wyświetlacza, co
przy umiarkowanych kosztach daje ogromne
możliwości pomiarowe.

Pasmo przenoszenia obejmuje 0...50MHz

(±3dB), przez co przyrząd zaspokoi potrzeby
zarówno profesjonalistów, jak i zaawansowa−
nych hobbystów. Impedancja wejściowa jest
typowa dla oscyloskopów − 1M

Ω

/ 30pF, co

pozwala na współpracę z typowymi sondami
oscyloskopowymi 1:10. Maksymalne napię−
cie wejściowe: 100V (DC+AC).

Zakresy

podstawy

czasu

obejmują

100ms/działkę do 20ns/działkę, co odpowiada
częstotliwości próbkowania 1,25kHz...50MHz.
Dodatkowo przebiegi powtarzalne można
próbkować w trybie pseudoprzypadkowym, co
odpowiada częstotliwości próbkowania 1GHz
(Equivalent Sampling Rate). Czułość wejścio−
wą można regulować w zakresie 5mV/działkę
... 15V/działkę, przy czym można wykorzystać
funkcję auto setup.

Obraz jest synchronizowany albo jed−

nym z przebiegów wejściowych, albo sy−
gnałem podawanym na gniazdo wyzwalania
zewnętrznego (EXT. TRIG). Funkcja pretrigger

pozwala obserwować kompletny obraz impul−
su, łącznie ze zboczem wyzwalającym. Istnie−
je możliwość wygładzenia przebiegu (smoo−
thing), co odpowiada usunięciu szumów.

Przyrząd

mierzy

także wartość skutecz−
ną (True RMS) składo−
wej zmiennej przebie−
gu. Kursory pozwalają
mierzyć czas i często−
tliwość oraz napięcia
i poziomy sygnałów.

Badane przebiegi

można zapamiętać i za−
pisać na dysk − jeden
rekord zawiera 4096
próbek.

Przyrząd pracując

w trybie rekordera po−
zwala rejestrować bar−
dzo wolne przebiegi
20ms/dz do 2000s/dz,
co daje maksymalny
czas rejestracji ponad
9 godzin. Przebieg
może być rejestrowa−
ny w postaci pliku te−
kstowego

ASCII

i analizowany według
potrzeb.

W roli analizatora

widma przyrząd pra−

cuje w

zakresach od 0...1,2kHz do

0...25MHz, wykorzystując algorytmy FFT
(szybkiej transformaty Fouriera) z rozdziel−
czością 2048 linii. Skala może być liniowa

−

łł

Najciekawsze kity

Belgijska firma Velleman jest światowym liderem w produkcji kitów elektronicznych

Kity Vellemana

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

Czerwiec 2002

albo logarytmiczna.
Pomiary

ułatwiają

markery częstotliwo−
ści i amplitudy oraz
funkcja zoom. Układ
oscyloskopu jest odi−
zolowany galwanicz−
nie od komputera za
pomocą

transopto−

rów, co w praktyce
ma duże znaczenie,
zmniejszając ryzyko
zakłóceń, zwiększa−
jąc bezpieczeństwo
użytkowania i umoż−
liwiając nietypowe
pomiary.

Przyrząd PCS500 zasilany jest z dołączo−

nego zasilacza (9V, 1A). Z przyrządem do−
starczony jest kabel połączeniowy do kom−
putera oraz dwie proste sondy (1:1). Aby
w pełni wykorzystać możliwości przyrządu
przy wysokich częstotliwościach, należy we
własnym zakresie zakupić klasyczne sondy
oscyloskopowe z dzielnikiem 1:10.

Przyrząd nie wymaga uruchamiania czy

kalibracji. Użytkownik musi tylko zainstalo−
wać program PC−Lab2000, dostarczony na
dołączonym CD−ROM−ie. Instalacja jest bły−
skawiczna i nie sprawia żadnych trudności.
Po wstępnym zapoznaniu się z przyrządem
warto zapoznać się z dodatkowymi możliwo−
ściami, dostępnymi w menu programu PC−
Lab2000.

Obsługa przyrządu jest bardzo prosta,

trzeba się tylko trochę przyzwyczaić do regu−
latorów innych, niż w klasycznym analogo−
wym oscyloskopie. Zamieszczone zrzuty
z ekranu pokazują przebiegi zdjęte w labora−
torium AVT podczas testów przyrządu. Jeden
zrzut pokazuje przebieg prostokątny o czę−
stotliwości ponad 10MHz na zakresie naj−
szybszej podstawy czasu. Drugi przedstawia
zawartość widmową przebiegu sinusoidalne−
go 1kHz (pokazanego na tym samym zdję−
ciu). Trzeci pokazuje przebieg impulsowy
ok. 1,5MHz z markerami i dodatkowym „re−
dakcyjnym” napisem.

Przyrząd PCS500 w postaci kompletnie

zmontowanego urządzenia dostępny jest
w AVT w cenie 1900 zł brutto.

Podzespoły

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

Czerwiec 2002

Prostownik liniowy

Poważną wadą zwykłych prostowników dio−
dowych jest to, że nie przepuszczają one sy−
gnałów o amplitudach 0...0,5V. Wzmacniacz
operacyjny doskonale nadaje się do budowy
precyzyjnego prostownika – prostownika ak−
tywnego, który dobrze radzi sobie także z ma−
leńkimi sygnałami rzędu miliwoltów, a na do−
datek może wzmacniać sygnał. Podstawowy
schemat aktywnego prostownika jednopo−
łówkowego pokazany jest na rysunku 25.
Jest to kolejna odmiana wzmacniacza odwra−
cającego, tylko zamiast jednego rezystora
w obwodzie sprzężenia zwrotnego mamy
dwa, a do tego dwie diody. Gdy na wejściu
pojawi się napięcie dodatnie, przez rezystor
R3 płynie prąd (zaznaczony na rysunku kolo−
rem czerwonym). Prąd ten popłynie dalej
przez rezystor R2 i diodę D2 do wyjścia
wzmacniacza operacyjnego. Prąd będzie
wpływał do wyjścia wzmacniacza. Na rezy−
storze R2 i na wyjściu 2 wystąpi napięcie
ujemne o wartości zależnej od stosunku
R2/R3. Analogicznie przy ujemnym napięciu

wejściowym prąd (zaznaczony na niebiesko)
popłynie przez rezystor R3, R1, D1. Prąd bę−
dzie wypływał z wyjścia wzmacniacza. Na
R1 i na wyjściu 1 pojawi się napięcie dodat−
nie o wielkości zależnej od stosunku R1/R3.
Jak widać, mamy dwa niezależne wyjścia,
a wielkość sygnału wyjściowego możemy re−
gulować przez zmianę wartości rezystorów.
Układ odwraca biegunowość napięcia.

W praktyce nie wykorzystuje się obu

wyjść, a wtedy można usunąć jeden z rezysto−
rów, uzyskując jeden z praktycznych układów
według rysunku 26. Na wejściu warto dodać
kondensator C

, który odetnie ewentualną

składową stałą sygnału wejściowego. Nie nale−
ży jednak usuwać na pozór zbędnej drugiej
diody – zapewnia ona właściwą pracę wzmac−
niacza przy nieaktywnych połówkach sygnału.
Wartość rezystorów nie jest krytyczna i można
ją zmieniać w szerokim zakresie. Zazwyczaj
najpierw ustala się wartość R

w zakresie

22k

Ω

...100k

Ω

, a potem dobiera R

, żeby uzy−

skać potrzebne wzmocnienie (które nie powin−
no przekraczać 25x). Należy pamiętać, że re−
zystancja wejściowa prostownika jest równa
R

, więc kondensator wejściowy musi mieć

odpowiednią pojemność, by nie obcinał naj−
niższych częstotliwości

Prostownik taki może prostować dowolnie

małe przebiegi. Parametry diod (wartość na−
pięcia przewodzenia) nie mają znaczenia, by−
le prąd wsteczny był znikomo mały, co w dio−
dach krzemowych jest normą. Dolną granicę
napięć użytecznych wyznacza wejściowe na−
pięcie niezrównoważenia wzmacniacza ope−
racyjnego. Zastosowanie wzmacniacza precy−
zyjnego (lub potencjometru korekcyjnego)

pozwoli pracować z napięciami wejściowymi
rzędu pojedynczych miliwoltów. Pasmo uży−
tecznych częstotliwości zależy od szybkości
wzmacniacza. Do zastosowań audio wystar−
czą popularne układy TL08x, TL07x.

Jeśli potrzebny jest prostownik pełnookre−

sowy, to w rzadkich przypadkach, gdy obcią−
żenie jest „pływające”, na przykład jest to
miernik wskazówkowy, można wykorzystać
prosty układ według rysunku 27 z ewentual−
nym dodatkowym kondensatorem.

Częściej wykorzystujemy prostownik

dwupołówkowy według rysunku 28. Do pra−
widłowej pracy kluczowe znaczenie ma war−
tość rezystorów R1...R5, które powinny być
jednakowe – warto zastosować rezystory 1−
procentowe. Zasada działania tylko na pozór
jest dziwna. Elementy U1A, R1, R2, D1, D2
tworzą prostownik półokresowy jak na rysun−
ku 26b. W punkcie B występują „odwrócone”
połówki sygnału dodatniego. Wzmacniacz

operacyjny U1B jest su−
matorem, sumującym prą−
dy płynące przez R3, R4,
R5. Jeśli na wejściu pojawi
się napięcie dodatnie, to
w postaci „odwróconej”
wystąpi ono w punkcie
B i wywoła przepływ prą−
dów przez rezystory R4,
R5. Ponieważ rezystory są

jednakowe, przez R3 popłynie prąd o takiej
samej wartości jak przez R4, ale przeciwnym
kierunku, więc prądy płynące przez R3 i R4
niejako się zniosą. Pozostanie „ujemny” prąd
płynący przez R5. Prąd ten płynąc także przez
R6 da na wyjściu C dodatnie napięcie.

Gdy na wejściu pojawi się napięcie ujemne,

prostownik ze wzmacniaczem U1A pozostanie
nieaktywny, w punkcie B napięcie będzie rów−

śś

−

Wy1

Wy2

1...100k

−

TL08x
TL07x

Rys. 25

Rys. 26

Rys. 27

0,16

*fmin

Podzespoły

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

Czerwiec 2002

ne zeru, a przez R4 nie będzie płynął prąd.
Wtedy „ujemny” prąd płynący przez R3 i R6
da na wyjściu C napięcie dodatnie.

Wartość R6 nie musi być równa wartości

R1...R5. Zmieniając R6 można regulować
wzmocnienie. Jeśli potrzebne jest jak najwięk−
sze wzmocnienie, należy zastosować R6 o war−
tości 100k

Ω

i R1...R5 o wartości co najmniej

4,7k

Ω

. Należy pamiętać, że oporność wejścio−

wa takiego prostownika wynosi tylko 0,5*R1,
więc R1...R5 powinny mieć wartość, która nie
obciąży nadmiernie poprzedniego stopnia.

Układ daje na wyjściu przebieg tętniący.

W wielu wypadkach trzeba go jeszcze odfil−
trować, by pozbyć się tętnień, a pozostawić
składową stałą. Dwa przykłady pokazane są
na rysunku 29. W praktyce warto oprócz ob−
wodu uśredniającego RC dodać bufor−
wzmacniacz. Napięcie stałe na wyjściu
odwzorowuje tu średnią wartość wyprosto−
wanego przebiegu zmiennego.

W wielu wypadkach, na przykład przy po−

miarach sygnałów audio, potrzebna jest infor−
macja nie o wartości średniej, tylko o wartości
szczytowej albo o wartości pośredniej między
średnią a szczytową. W takich przypadkach
należy zróżnicować szybkość ładowania i roz−
ładowania kondensatora uśredniającego.
W przypadku prostownika jednopołówkowego
jest to bardzo proste – wystarczy dodać jeden
rezystor i kondensator według rysunku 30.
Kondensator C

jest szybko ładowany z wyj−

ścia wzmacniacza operacyjnego przez diodę
D2 i rezystor R

, a powoli rozładowywany

przez R

i R

. W skrajnym przypadku R

można zastąpić zworą, co da miernik wartości
szczytowej. Rezystor R

wyznaczy wtedy

czas rozładowywania. W razie potrzeby R

można zwiększyć nawet do 1M

Ω

, a w roli C

zastosować kondensator tantalowy.

Analogiczna modyfikacja układu z rysunku

28 pokazana jest na rysunku 31, przy czym do−

datkowo dodałem
bufor wyjściowy.

Znacznie prost−

szy prostownik do
zastosowań audio
z dobieranymi cza−
sami

ładowania

i rozładowywania
kondensatora fil−
trującego możesz
zobaczyć na rysun−

ku 32. Zamieszczam go, choć nie zawiera
wzmacniacza operacyjnego, bo pokazuje on
nietypowy, ale bardzo prosty i przydatny spo−
sób realizacji prostownika jednopołówkowe−
go. Ten prościutki układ pracuje nawet przy
małych sygnałach wejściowych, ponieważ
spadek napięcia na diodzie (zwykła dioda

krzemowa) jest skompensowany przez spadek
napięcia na złączu emiter−baza tranzystora.
Czas ładowania wyznacza R3, a rozładowania
– R4. Kilka dalszych interesujących schema−
tów i wskazówek dotyczących prostowników
audio, w tym o charakterystyce VU (volume
unit) można znaleźć w karcie katalogowej
układu LM3916, którą można ściągnąć ze stro−
ny firmy National Semiconductor spod adresu:
h t t p : / / w w w . n a t i o n a l . c o m / p f / L M /
LM3916.html#Datasheet
albo od razu:
http://www.national.com/ds/LM/LM3916.pdf

Pokazane wcześniej rozwiązania

prostowników wymagają zasilania
wzmacniaczy operacyjnych napię−
ciem symetrycznym. Przy napięciu
pojedynczym można spróbować wy−
korzystać nietypowe prostowniki ze
wzmacniaczami, które mogą praco−
wać przy napięciach wejściowych
równych ujemnemu napięciu zasila−
nia (np. LM358, LM324, TLC271,
TLC272). Trzy propozycje pokaza−
ne są na rysunku 33. Nie ma tu żad−
nej diody – po prostu wzmacniacz
wzmacnia (przepuszcza) tylko do−

datnie połówki sygnału. Dodatkowa dioda
Schottky’ego i rezystor na wejściu mogą być
potrzebne, jeśli wzmacniacz przy większych
sygnałach ujemnych zachowywałby się
w dziwny sposób (przepływ znacznego prądu
wejściowego, zjawisko inwersji).

Stosując dowolny z przedstawionych

układów trzeba dodatkowo rozważyć kwestie
zasilania oraz kondensatora wejściowego od−
cinającego składową stałą. Należy też pamię−
tać, że w takich specyficznych zastosowa−
niach jak prostowniki aktywne niektóre typy
wzmacniaczy operacyjnych zachowują się
dobrze, a inne mają tendencję do oscylacji
i podobnych niespodzianek.

Piotr Górecki

I=0

U1B

U1A

R1=R2=R3=R4=R5=1k ...100k 1%

R6=1k ...100k

10...100k

0...10k

Cwe

R2 1k

100k

558

V+

1...10k

1N4148

100k...

10M

100k...

10M

V+

Rys. 28

Rys. 30

Rys. 31

Rys. 32

Rys. 33

U1B

100k...10M

10nF

...1 F

ewentualne

wzmocnienie

ewentualne

wzmocnienie

Rys. 29

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

Czerwiec 2002

Czerwiec to znakomity okres, by zmierzyć
się z kolejnym zadaniem, które zapropono−
wał dobrze znany sympatykom Szkoły Krzy−
sztof Kraska z Przemyśla. Oto fragment li−
stu: zadanie polega na zaprojektowaniu licz−
nika kilometrów przebytych na piechotę. Czę−
sto zastanawialiśmy się z kolegą z pracy, ile
kilometrów możemy „zrobić” podczas jednej
dniówki. Praca nie jest ciężka, ale trzeba się
nachodzić.

Myślę, że wiele osób zadaje sobie podob−

ne pytanie, ile w ciągu dnia czy tygodnia
człowiek może przebyć na piechotę.

Krzysztof napisał też, że ostatnio mało

udziela się w Szkole, bo konstruuje elektro−
wnię wiatrową. Mam nadzieję, że za jakiś czas
doniesie o sukcesach czy przynajmniej o eks−
perymentach i pomysłach z tym związanych.

A przedstawione zadanie chyba nie wymaga
komentarza. Oto oficjalny temat:

Zaprojektować urządzenie

mierzące drogę

przebytą na piechotę.

Oczywiście czekam na najróżniejsze pro−

pozycje. Spodziewam się, że większość
uczestników pomyśli o zaprojektowaniu kro−
komierza. Wystarczy, że będzie to licznik
kroków – użytkownik obliczy potem drogę,
mnożąc wskazanie urządzenia przez średnią
długość kroku. A może ktoś wpadnie na inny
pomysł?

Urządzenie nie musi być skomplikowane.

Przypuszczam, że najtrudniejszym proble−
mem będzie zaprojektowanie czujnika.
Z licznikiem kłopotów będzie zapewne
mniej. Zwróćcie uwagę, że przyrząd nie mu−

si pokazywać wyniku na bieżąco. Może wy−
starczy sam licznik, bez wyświetlacza, a da−
ne byłyby przekazywane do wyświetlacza
lub np. komputera co jakiś czas.

Dopilnujcie, żeby zaproponowany układ

pobierał mało prądu. Niewątpliwie bateryjka
powinna być mała i musi wystarczyć na co
najmniej tydzień pracy.

Kolejną ważną sprawą jest niezawodność.
Uwagi te dotyczą nie tylko modeli,

których się spodziewam, ale też propozycji
teoretycznych. Jak zawsze, szanse na nagro−
dy i liczne punkty mają nie tylko modele, ale
i dobre pomysły teoretyczne, niezrealizowa−
ne w praktyce. Jak zawsze jeden lub dwa
najlepsze modele mają szansę na publikację
w dziale E−2000 lub w Forum. Czekam też na
propozycje kolejnych zadań. Pomysłodawcy
wykorzystanych zadań otrzymują nagrody
rzeczowe.

Temat zadania 72 brzmiał:

Zaprojektować urządzenie elektroniczne,

przydatne w ogródku lub na działce.

Choć tematy „działkowe” i „ogrodniczo−

rolnicze” dotyczą szerokiego grona Czytelni−
ków, obawiałem się, czy aby nie uznacie, że
ostatnio za dużo zajmujemy się tym tematem.
Tym bardziej byłem zadowolony, gdy okaza−
ło się, iż nadesłaliście aż dziesięć modeli. Za−
nim je omówię, zajmijmy się propozycjami
teoretycznymi. Przypominam, że nie wszyst−
kie schematy mieszczą się w artykule – nie−
które można znaleźć na naszej stronie inter−
netowej (www.edw.com.pl) w postaci pliku
graficznego Nazwisko.gif.

Prace teoretyczne

Marcin Rekowski z Brusów podał ogólne
propozycje wykorzystania pH−metru, wilgot−
nościomierza, termometru i różnego rodzaju
odstraszaczy, w tym odstraszacza złodziei.
Podobnie Marcin Dyoniziak z Brwinowa
podał kilka ogólnych propozycji w tym... sy−
gnalizator podkradania ciepłej wody ze
zbiornika na działce. Andrzej Szymczak ze
Środy Wlkp. proponuje wykorzystanie „sy−
gnalizatora suchego kwiatka” i termometru.

(Prawie) 12−letni Karol Sikora z Koszali−

na przysłał schemat sygnalizatora wilgotno−
ści gleby, wykorzystującego moduły radio−
we. W liście napisał: chciałbym także ser−
decznie podziękować za moje wyróżnienie w
Szkole Konstruktorów. Gdy pokazałem to

w szkole wszyscy mi zazdrościli, a ksero tego
artykułu wywieszono w szkolnej gablocie.

Piotr Bechcicki z Sochaczewa zapropo−

nował wykorzystanie na działce kilkunastu
projektów publikowanych wcześniej w EdW.
Przysłał też schemat prostego systemu alar−
mowego z kostkami 555 (zbyt duży pobór prą−
du w spoczynku). Jako jeden z nielicznych,
zaproponował wykorzystanie wskaźnika lase−
rowego do powiadamiania o włamaniu. Rze−
czywiście idea jest godna rozważenia, bo za−
sięg lasera może być dużo większy (!), niż za−
sięg toru z modułami radiowymi, trzeba tyl−
ko zastosować modulację światła. Kamil
Urbanowicz z Ełku przysłał schematy od−
straszacza kretów (Urbanowicz.gif), dwuka−
nałowego termometru i... światłomierza.

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.

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

fotografii zwiększa szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane

jest podanie swego wieku.

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

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

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

łł

Zadanie nr 76

Rozwiązanie zadania nr 72

Szkoła Konstruktorów

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

Czerwiec 2002

Paweł Szwed z Grodźca Śl. uznał, że naj−
większym problemem są szkodniki i przysłał
schemat uniwersalnego odstraszacza. Sche−
mat pokazany jest na rysunku 1a. Rafał Ko−
bylecki z Czarnowa przysłał schemat auto−
matu do podlewania z czujnikiem wilgoci
i czujnikiem światła (Kobylecki.gif). Choć
układ jest trochę za bardzo skomplikowany
i zawiera kilka niedoróbek, warto zapoznać
się z rozwiązaniem. Prostszy układ zapropo−
nowany przez Szymona Janka z Lublina po−
kazany jest na rysunku 1b.

Szymon przysłał też schemat „alarmu

działkowego” (Janek.gif), reagującego na
przerwanie cienkiego drucika. Krzysztof
Żmuda z Chrzanowa przysłał schemat ukła−
du alarmowego z kostką 555 (pobór prądu)
oraz zamka szyfrowego (Zmuda.gif).

Jacek Konieczny z Poznania ma propo−

zycję wykonania automatu do podlewania.
W drugim liście podał ideę automatu do wy−
krywania chwastów (!?). Działanie miałoby
się opierać na porównywaniu negatywowego
obrazu „wzorcowego” roślin użytecznych
z obrazem aktualnym. Pojawienie się chwa−
stów zmieniałoby obraz i włączało sygnaliza−
tor. Pomijając przydatność takiego przyrzą−
du, Jacek nie rozwiązał problemu poruszania
się i wzrostu roślin użytecznych – to również
zmieni obraz „wzorcowy”.

Jacek Kowański ze Świecia wśród roz−

wiązań zadań z numeru lutowego nadesłał

krótką wzmiankę o możliwościach rozwiąza−
nia zadania 71.

Przy okazji kolejny raz apeluję, żebyście

poszczególne rozwiązania nadsyłali na od−
dzielnych kartkach. Ponieważ poszczególne
konkursy są rozwiązywane oddzielnie
i przez różne osoby, na każdej kartce powi−
nien być adres, imię i nazwisko. Umieszcze−
nie wszystkiego na jednym arkuszu i do te−
go zapisanym z obu stron, uniemożliwi
wzięcie udziału we wszystkich konkursach
i zmniejszy szansę na nagrody.

Rozwiązania praktyczne

Fotografia 1 pokazuje model czujnika de−
szczu, wykonany przez 12−letniego Radosła−
wa Krawczyka z Rudy Śl. Radek wykorzy−
stał fabryczną syrenę alarmową piezo.

Stały uczestnik Szkoły, Dariusz Dreli−

charz z Przemyśla przyznał lojalnie, że nie
ma ogródka ani działki, nigdy nie pociągały
go te sprawy, a praktyczna znajomość tematu
jest bliska zeru. Zaproponował budowę mier−
nika opadów deszczu. Wykonał model, poka−
zany na fotografii 2. Schemat i opis można
znaleźć na stronie internetowej (Dreli−
charz.zip). Warto je przeanalizować i zastano−
wić się nad zaproponowaną koncepcją. Układ
należałoby raczej nazwać miernikiem pozio−
mu wody, a nie opadów deszczu, a to nie jest
to samo. W układach mierzących wielkość
opadów mierzy się raczej ilość albo liczbę
elementarnych porcji wody, ale nie wody po−
zostającej w zbiorniku, tylko przepływającej
przez odpowiedni system pomiarowy.

Robert Jaworowski z Augustowa przysłał

prototyp układu alarmowego (Jaworowski.gif).
Model jest pokazany na fotografii 3. Jarosław
Tarnawa z Godziszki wykonał czujnik wilgot−
ności gleby, pokazany na fotografii 4. Chcąc
uniknąć elektrolizy, wykorzystał przebieg
zmienny (Tarnawa.gif). Mariusz Chilmon
z Augustowa zaproponował trzy schematy. Je−
den to wyłącznik zmierzchowy (Chilmon1.gif)
zrealizowany w postaci modelu, pokazanego na
fotografii 5. Drugi to sterownik pompy z kost−
ką 4541 (Chilmon2.gif). Układ co kilka godzin
włącza pompę i podlewa ogródek, a dodatkowy
fotorezystor wyłącza układ na noc. Trzeci układ
to schemat sterownika półautomatycznego,
który być może trafi do Co tu nie gra?.

Fot. 1 Model Radosława Krawczyka

CLK

RST

4017

3 14 16

9
6

4
5

VCO

4046

B1
4093

R11

470k

R11

470k

2,2 F

R12

470k

R12

470k

B2
4093

4093

B4
4093

R10

D10

D1...D10 1N4148

47k

10k

10n

R13

6M8

R14

10k

100n

4700 F/25V

+12V

−

Głośnik

8 ,10W

nadajnik

ultradźwiękowy

R15

3 5W

R15

3 5W

BUZ11

100

100n

10n

10M

VCC+
n.14

VDD
n.7

R4 100k

R3 10M

150nF

US1D

10k

PR1

100

US1A

US1B

US1C

DC=12V

−

Fot. 2 Układ Dariusza Drelicharza

Fot. 3 Alarm Roberta Jaworowskiego

Rys. 1a

Rys. 1b

Szkoła Konstruktorów

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

Czerwiec 2002

Dawid Kozioł z Elbląga oprócz czujnika

wilgoci i światła przewidział akustyczny
„ostrzegacz przed niespodziewaną kąpielą”,
co w praktyce może okazać się dość istotne.
Model pokazany jest na fotografii 6, a
schemat na rysunku 2.

Michał Stach z Kamionki Małej opisał

problemy swojego sąsiada, ogrodnika, mają−
cego uprawy ogórków i pomidorów pod folią.

Każda roślina ma kapilarę , a centralna pompa
jest włączana co jakiś czas przez „komputer”.
Ten „komputer” to układ czasowy, włączają−
cy pompę w regularnych odstępach czasu,
zupełnie nie uwzględniający temperatury
i stopnia nasłonecznienia. Problem w tym, że
pompa jest włączana regularnie także i w no−
cy. A po wyłączeniu i włączeniu zasilania
„komputer” nie podejmuje pracy i trzeba go
ręcznie wyzerować. Michał chciałby uzależ−
nić ilość dawkowanej wody od warunków, na
przykład nasłonecznienia i temperatury. Za−
planował też sterownik mikroprocesorowy za−
programowany z pomocą BASCOM−a. Na ra−
zie w ramach zadania 72 zrealizował dużo
prostsze urządzenie o schemacie z rysunku 3.
Jak widać na fotografii 7, w modelu pracuje
transoptor szczelinowy. Ma on współpraco−
wać z pływakiem i przesłoną. Pływak umie−
szczony byłby w dużym płaskim naczyniu
i „podlewany” tak jak roślinki. Powierzchnia
tego płaskiego naczynia musiałaby zapewniać
parowanie takie, jak typowa roślina. Wtedy

ubywanie wody z naczynia włączałoby
pompę, ale tylko w dzień. Jeśliby taki czujnik
pływakowy się nie sprawdził, należałoby ja−
koś inaczej kontrolować zużycie wody przez
rośliny. Może sprawdzać rezystancję gleby?
Czy wymyślicie lepszy sposób?

Marcin Wiązania z Gacek tym razem

wykonał aż trzy modele. Fotografia 8 poka−
zuje odstraszacz kretów. Układ można jeszcze
uprościć, stosując jeden układ scalony, na
przykład 4049, 4001, 4011 czy 4093 (przy−
kład prostego odstraszacza kretów z jednym
układem scalonym opublikowany był w EdW
5/97 na str. 57). Fotografia 9 pokazuje model
„Automatycznego podlewacza”. Oryginalny
schemat pokazany jest na rysunku 4. Ten
estetycznie wykonany układ mógł trafić do
publikacji, jednak przyjęte założenia nie są
zbyt realistyczne: podlewanie tylko po zmro−
ku, przy niewysokiej (!?) temperaturze. Na
pewno należy usunąć obwód z termistorem,
ewentualnie zamiast niego zastosować obwód

47k

100k

RPP

131

RPP

131

100n

CZUJNIK

R2 220k

U1A

+9...11V

100n

100k

BC558

LED

1N4148

BUZZER

ZRASZACZ

BC548

R6 1k

100k

U1B

U1C

CD4093

470k

U1D

100n

1000

100n

130

2,2k

100

47k

US1

1N4148

10k

1N4148

7812

TS2

/034

TS2

/034

~ 220V

1N4148

10 ...470

10k

337

7
US1

US1=4093

2,2k

10k

TRANSOPTOR

np.TK19

Fot. 4 Czujnik Jarosława Tarnawy

Fot. 5 Model Mariusza Chilmona

Fot. 7 Układ Michała Stacha

Rys. 2

Fot. 6 Model Dawida Kozioła

Rys. 3

Fot. 8 Model 1 Marcina Wiązani

Fot. 9 Model 2 Marcina Wiązani

Szkoła Konstruktorów

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

Czerwiec 2002

pomiaru wilgotności gleby. Również bardzo
ładnie wykonany układ minicentralki alarmo−
wej warto byłoby uprościć, co w istotnej mie−
rze obniżyłoby też koszt wykonania. Orygi−
nalny schemat pokazany jest na rysunku 5,
a model na fotografii 10. Na stronie interne−
towej można znaleźć garść dalszych informa−
cji o tych trzech układach (Wiazania.zip).

Podsumowanie

Nietrudno się zorientować, że za najważniej−
sze dla działkowca/ogrodnika układy elektro−
niczne uznaliście sterowniki umożliwiające
automatyczne podlewanie. Taki sterownik
zaprezentowałbym chętnie na łamach EdW.
Ale mam prośbę: jeśli ktoś zdecyduje się na
budowę takiego układu, niech przed przysła−
niem do Redakcji sprawdzi go w warunkach
rzeczywistej pracy. Osobiście uważam, że
prosty sterownik mógłby włączać pompę lub
elektrozawór raz dziennie, o zmroku na okre−
ślony czas. Czy wystarczy do tego fotoele−
ment i jedna jedyna kostka 4541 pracująca
w trybie uniwibratora? A może trzeba dodać
obwody zapewniające dobraną histerezę?

Czy taki układ powinien mieć czujnik

wilgotności, by nie podlewać ogródka na
przykład tuż po ulewnym deszczu? A może
warto wykorzystać dwa czujniki: jeden tuż

pod powierzchnią, drugi na głębokości kilku−
nastu centymetrów?

Nieco bardziej rozbudowany układ mu−

siałby być zastosowany w przypadku, gdyby
do podlewania była wykorzystywana pod−
grzana słońcem woda ze zbiornika (kiedyś
już zajmowaliśmy się takim tematem, ale
warto do niego wrócić). Układ musiałby ste−
rować najpierw podlewaniem, a potem na−
pełnianiem beczki zimną wodą.

Odmienny temat to sterownik podlewa−

nia do szklarni, gdzie dodatkowo można
uwzględnić dalsze czynniki, jak zasugerował
Michał Stach.

W każdym przypadku wykorzystanie mi−

kroprocesora dałoby wręcz nieograniczone
możliwości, jak uwzględnienie wilgotności
gleby, nasłonecznienia czy szybkości parowa−
nia. Ale trzeba przewidzieć szereg pułapek
i problemów, jak na przykład brak prądu, który
może wystąpić w dowolnej chwili. Chodzi
o to, żeby układ nie „zgłupiał” w takiej sytua−
cji, tylko zawsze poradził sobie z problemem.

Drugim istotnym urządzeniem dla dział−

kowicza/ogrodnika jest według Was alarm.
Choć wielu wypowiadało się negatywnie
o celowości zastosowania alarmu na działce
za miastem, ja jestem innego zdania. Rzeczy−
wiście występuje wtedy trudny problem po−
wiadomienia i wątpliwej skuteczności ewen−
tualnej (spóźnionej) reakcji właściciela.

To wszystko prawda, ale czy nie warto

czymś zaskoczyć ewentualnego złodzieja?
Aby go odstraszyć zazwyczaj wystarczy coś
nowego, nieoczekiwanego i nieznanego. Mo−
że już otwarcie furtki zaświeci światło przed
altanką? Będzie to sygnał, że na działce jest
jakiś system ochronny. Warto przewidzieć ja−
kieś zupełnie nieoczekiwane „powitanie”, na
przykład komunikat głosowy z kostki ISD
o powiadomieniu domowników i Policji.
Złodzieje, mam nadzieję, nie są elektronika−
mi i nie orientują się w trudnościach powia−

damiania radiowego czy innego. Każda za−
skakująca reakcja w domku na działce znie−
chęci wielu przypadkowych amatorów cu−
dzego mienia. Owszem, być może wzbudzi
ciekawość, ale moim zdaniem raczej odstra−
szy. Dlatego jestem za zainstalowaniem na
działce jakiegoś systemu sygnalizacyjnego
czy alarmowego. Ze względu na specyfikę
i mimo wszystko realną groźbę kradzieży,
powinno to być albo urządzenie bardzo tanie,
albo wyjątkowo dobrze ukryte. Zamiast kla−
sycznych systemów alarmowych i zamków
szyfrowych widziałbym potrzebę zainstalo−
wania czegoś nietypowego, oryginalnego
i zaskakującego. Tylko uważajcie na bezpie−
czeństwo – nie mogą to być w żadnym przy−
padku układy niebezpieczne dla życia i zdro−
wia, zasilane wprost z sieci. Polecam Waszej
uwadze temat: pomyślcie, wykonajcie i prze−
testujcie w praktyce coś takiego, co zasko−
czy, onieśmieli i zniechęci złodzieja−amatora.
Polska jest długa i szeroka, więc nawet publi−
kacja w EdW nie będzie odkryciem wszyst−
kich kart, a poza tym jestem przekonany, że
ogródkowi złodzieje nie czytają naszego cza−
sopisma.

Podsumowując wyniki, chciałbym zwrócić

uwagę niektórych z Was na problem kosztów.
Trzech uczestników napisało wprost, a z kil−
ku innych prac można się domyślić, że bar−
dzo często ograniczeniem jest brak funduszy.
Do tego często dochodzą duże trudności z za−
kupem w lokalnych sklepach nawet, wyda−
wałoby się, podstawowych elementów.

Poza tym obecna sytuacja w kraju na

pewno nie sprzyja rozrzutności. Dlatego kon−
struując układ zastanówcie się zawsze, czy
nie można go „odchudzić”, nie tracąc przy
tym żadnych funkcji i zalet. To jest szkoła,
więc jeśli już teraz nauczycie się właściwego
podejścia; przyda się to w przyszłości, nieza−
leżnie, czy zostaniecie zawodowymi elektro−
nikami, czy też nie.

Kończąc, kolejny raz proszę, żebyście po−

dawali na kopercie nie tylko adres, ale też ty−
tuł czasopisma i dział, gdzie przesyłka ma tra−
fić. Nie przysyłajcie paczek na adres skrytki
pocztowej. Przypominam prawidłowy adres:
AVT − EdW
Szkoła konstruktorów zadanie XX
ul. Burleska 9
01−939 Warszawa

Prawie wszyscy uczestnicy wymienieni

z nazwiska otrzymują punkty (1...6). Aktual−
na punktacja podana jest w tabeli. Upominki
otrzymują: Szymon Janek, Robert Jawo−
rowski, Mariusz Chilmon, Jarosław Tana−
wa, Radosław Krawczyk i Dariusz Dreli−
charz. Nagrody dostaną: Marcin Wiązania,
Michał Stach i Dawid Kozioł.

Zachęcam serdecznie do udziału w bieżą−

cym i następnych zadaniach.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Rys. 4

Rys. 5

Fot. 10 Model 3 Marcina Wiązani

Szkoła Konstruktorów

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

Czerwiec 2002

Rozwiązanie zadania 72

W EdW 2/2002 zamieszczony był fragment
schematu samochodowego regulatora głoś−
ności, nadesłanego jako rozwiązanie jednego
z poprzednich zadań Szkoły. Pokazany jest
on na rysunku A. Podstawowa idea jest inte−
resująca, a jej Autorowi niewątpliwie należy
się pochwała, niemniej orzekliście stanow−
czo, że układ nie będzie działał zgodnie
z oczekiwaniami.

Istotnie, koncepcji skokowej, logaryt−

micznej regulacji głośności nie da się zreali−
zować z pomocą tak włączonych tranzysto−
rów bipolarnych. Zgodnie stwierdziliście, że
„tranzystory będą przepuszczać tylko dodat−
nie połówki sygnału”. Takie stwierdzenie jest
na pewno zbyt uproszczone, ale jego główny
sens jest prawidłowy – zwykłe tranzystory
bipolarne nie czują się zbyt dobrze w obwo−
dach regulacji przebiegów zmiennych. Nie−
którzy przekonywali, ze sygnały o amplitu−
dach mniejszych niż 0,6V w ogóle przez taki
regulator nie przejdą, co jest już stwierdze−
niem ryzykownym, choć na pozór dobrze
uzasadnionym.

Trzeba lojalnie przypomnieć, bo młodsi

Czytelnicy o tym wiedzieć nie mogą, że
w niektórych starych magnetofonach najzwy−
klejszy tranzystor bipolarny pracował w ob−
wodzie automatycznej regulacji poziomu –
jako regulator, a nie przełącznik. Nie będę też
tłumaczył, że nawet w profesjonalnych przy−
rządach pomiarowych germanowe tranzysto−
ry TG50 czy ASY... pracowały w roli regula−
torów i kluczy analogowych (sam chyba z raz
popełniłem układ z tranzystorami, o ile do−
brze pamiętam, ASY36 pracującymi w roli
kluczy analogowych). W EdW nigdy nie zaj−
mowaliśmy się tym tematem, bo dziś są
o wiele lepsze sposoby regulacji, niemniej
tranzystor bipolarny może pracować w tak
zwanym trybie inwersyjnym, kiedy jest pola−
ryzowany napięciem „odwrotnym” niż nor−
malnie. Oznacza to, że odpowiednio włączo−
ny i spolaryzowany, może być regulatorem
przebiegu zmiennego. Jednak dotyczy to tyl−

ko małych amplitud sygnału, rzędu kilkuna−
stu miliwoltów, a i tak poziom zniekształceń
pozostawia wiele do życzenia.

W proponowanym układzie rzeczywiście

tranzystory bipolarne się nie sprawdzą. Przede
wszystkim należałoby zastanowić się nad za−
sadą działania układu regulacji. W praktyce
będzie on włączony między wyjście
przedwzmacniacza, a wejście wzmacniacza
mocy, gdzie poziom sygnałów jest rzędu setek
miliwoltów. Trzeba wziąć pod uwagę, jakie
napięcia stałe będą występować na elemen−
tach układu, jaka będzie oporność wyjściowa
współpracującego przedwzmacniacza i wej−
ściowa wzmacniacza, oraz czy z obu stron
omawianego regulatora będą umieszczone
kondensatory? Ilustruje to rysunek B.

Po uproszczeniu i pomi−
nięciu

niedoskonałości

tranzystorów zasada regu−
lacji pokazana jest na ry−
sunku C. Nawet gdyby
tranzystory spełniły swoją
role przełączników, taki
sposób regulacji jest niedobry. Wpływ rezy−
stancji

wyjściowej

przedwzmacniacza

(Rwy) możemy pominąć, bo rezystancja ta
jest zwykle mała, rzędu omów. Nie można
natomiast zapomnieć o rezystancji wejścio−
wej wzmacniacza mocy (Rwe). Przecież od−
grywa ona kluczową rolę i to właśnie ona
tworzyłaby dzielnik ze zmienną rezystancją
omawianego regulatora, co ilustruje rysu−
nek D. W takim razie właśnie rezystancja
Rwe decydowałaby o zakresie i charaktery−
styce regulacji systemu. A rezystancja ta mo−
że być różna – zakres spodziewanych warto−
ści wynosi 4,7k

Ω

...100k

Ω

. Już tu widać, że

w układzie powinien być dodatkowy rezystor,
uniezależniający od rezystancji Rwe.

To jeden pro−

blem. Teraz ko−
lejny. Rysunek B
wskazuje,

że

tranzystory mają
pełnić jedynie ro−
lę kluczy: tylko
jeden z nich bę−
dzie

otwarty,

wszystkie pozo−
stałe – zamknię−
te. Aby otworzyć
tranzystor bipolarny, trzeba umożliwić prze−
pływ prądu bazy. W pokazanym układzie prąd
bazy... nie ma którędy popłynąć do masy. Roz−
wiązaniem obu wspomnianych problemów
byłoby dodanie rezystora Rx o niedużej war−
tości (330

Ω

...1k

Ω

) według rysunku E.

Ale rozwiązanie

to nie rozwiązuje
problemu. Zawsze
na jednym z wyjść
układu

scalonego

U3 (patrz rysunek
A) pojawi się pełne
napięcie zasilania.
Patrząc z punktu wi−
dzenia prądów i napięć stałych sytuacja bę−
dzie wyglądać, jak na rysunku F, gdzie po−
minąłem pozostałe (wyłączone) tranzystory.
Czy już widzisz, że kolektor tranzystora nie
jest zasilany napięciem/prądem stałym? Wo−
bec tego tranzystor pracuje co najwyżej ja−
ko... dioda. Oile dobrze pamiętam, w kon−
kursie Jak to działa? w tym numerze oma−
wiany jest układ przełącznika diodowego. Tu
sytuacja jest nieco inna, bo zamiast diody jest
tranzystor pracujący w zupełnie nietypowym
układzie. Czy taki układ będzie działał?

Jeśli chcesz – sprawdź.
Ja nie będę sprawdzał. Zwrócę natomiast

uwagę na kolejny problem: jakie wartości będą
mieć rezystory umieszczone w obwodach baz
poszczególnych tranzystorów?

Czy mają być jednakowe, czy może mają

być w jakiś sposób związane z wartością
oporności umieszczonej w emiterze? Czy już
widzisz, że różne wartości sumy rezystancji
w obwodach bazy i emitera poszczególnych
tranzystorów, dadzą różne napięcia stałe na
rezystorze Rx? A jeśli tak, to przełączanie
spowoduje gwałtowne skoki tego napięcia
i tym samym głośne stuki w głośnikach. I to
jest ostateczny powód, dla którego układ nie
sprawdzi się w praktyce.

Przy jeszcze głębszej analizie układu nale−

żałoby jeszcze wziąć pod uwagę, że złącze
emiter baza spolaryzowane wstecznie zacho−

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

330

3,3k
10k

33k

100k

330k

1M
3,3M

10M

PRZEDWZMACNIACZ

WZMACNIACZ MOCY

Rwy

Cwy

Cwe

Rwe

reg

330

330 ...

...10M

330 ...

...10M

zas

Szkoła Konstruktorów

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

Czerwiec 2002

wuje się jak dioda Zenera o napięciu około 6V.
W układzie z rysunku E szansa na ujawnienie
się tych ukrytych diod Zenera jest znikoma,
niemniej w oryginalnym układzie z rysunku
A niewątpliwie dałyby o sobie znać przy na−
pięciach zasilania większych niż 7...8V.

Omawiając ten niecodzienny układ regu−

lacyjny, chciałbym zwrócić szczególną uwa−
gę właśnie na problem napięć stałych i stu−

ków wynikających ze zmiany stałych napięć
polaryzacji. Nie tylko hobbyści popełniają tu
błędy. Widać to było także po nadesłanych
propozycjach wykorzystania kluczy analogo−
wych. Stosując takie klucze, na przykład
w postaci kostek 4066 czy lepiej 4051, nale−
ży zastosować odpowiednie obwody polary−
zujące, na przykład według rysunku G, bo
wtedy taki regulator może pracować nawet
z bardzo dużymi sygnałami (byle zmieściły
się w zakresie napięć zasilania) i na pewno
nie wystąpią niepotrzebne stuki.

Na koniec muszę wspo−

mnieć, że większość uczest−
ników nie dotarła w analizie
do sedna problemu, choć ge−
neralnie wnioski były prawi−
dłowe. Często powtarzana
propozycja włączenia rezy−
storów nie w obwodach emi−
terów, tylko kolektorów też
nie jest do końca przemyśla−
na, bo właśnie wtedy na tranzystorach kolekto−
rach tranzystorów wystąpi zmienne napięcie
(gdy emitery będą dołączone do masy).
Trzeba wtedy też dodać „od góry” rezystor
Rx o dużej wartości – zobacz rysunek H.
Wtedy wartości rezystorów „dolnych” będą
małe, co w sumie nie jest korzystne. Jedna

z pozostałych
p r o p o z y c j i
prawdopodob−
nie niedługo
trafi do tej ru−
bryki.
Drobne nagro−
dy za najlep−
sze odpowie−
dzi otrzymują:

Marcin Ataman − Kletno
Maciej Kaczmarek – Drzewce

Jerzy Czereśniewicz – Szczecin.

Zadanie numer 76

Na rysunku J pokazany jest fragment
rozwiązania jednego z wcześniej−
szych zadań Szkoły (detektor burzy).
Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Wyjaśnienia mogą i powinny być

jak najkrótsze, co znacznie ułatwi mi

analizę nadesłanych odpowiedzi. Kartki opa−
trzcie dopiskiem NieGra76 i nadeślijcie
w terminie 45 dni od ukazania się tego nume−
ru EdW. Nagrodami będą drobne kity AVT
lub inne przydatne nagrody rzeczowe.

Piotr Górecki

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Mariusz Chilmon Augustów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Dariusz Knull Zabrze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Piotr Romysz Koszalin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Michał Stach Kamionka Mała. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Łukasz Cyga Chełmek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Michał Koziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ryszard Milewicz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Robert Jaworowski Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Dawid Lichosyt Gorenice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Paweł Szwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Piotr Kuśmierczuk Gościno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Kamil Urbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

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

Punktacja Szkoły Konstruktorów

+ zas

klucze

analogowe

klucze

analogowe

10k

22k

47k

10k

100

10k

100pF

6,8

470

C2 220nF

R4 4,6k

U1A

U1=LM358

220uF

/16V

220uF

/16V

+12V

przekaźnik
12V

680

R6 100k

R7 330k

U1B

1N4148

10uF

/16V

BC414

BC338

1N401

Kondensator elektrolityczny

Przeróbmy wygląd kolejnego popularnego
elementu.

Uruchom Protela. Zapewne automatycz−

nie otworzy się w nim projekt MojaBibliote−
ka.ddb i plik biblioteczny o tej samej nazwie
(MojaBiblioteka.lib).

I bardzo dobrze!
Poleceniem F − O (File, Open) otwórz do−

datkowo projekt Sim.ddb z katalogu, gdzie są
biblioteki (...\Design Explorer 99 SE\Libra−
ry\Sch\Sim.ddb).

Ach, cóż za bogactwo bibliotek! W folde−

rze Documents zaznacz i otwórz bibliotekę
Simulation Symbols.lib. W prawym dużym
oknie masz teraz jedno na drugim dwa od−
dzielne okna: jedno z prywatną biblioteką
MojaBiblioteka.lib i drugie z Simulation
Symbols.lib. Kliknij zakładkę Browse i ustaw
okna, jak pokazuje rysunek 1. Ja przy okazji
musiałem zwiększyć rozdzielczość ekranu na
1280x1024, bo nawet przy 1152x864 ważna
dla nas dolna część lewego panelu była ob−
cięta.

Teraz skopiujemy z biblioteki Simula−

tion Symbols.lib do naszej element ozna−
czony CAP2. Zapamiętaj − chodzi tu o ko−
piowanie kompletnego elementu. W le−
wym panelu kliknij prawym klawiszem my−
szy element CAP2. W otwartym okienku
wybierz Copy, jak pokazuje rysunek 2. Po−
tem kliknij gdziekolwiek w górnym pra−
wym oknie, by uaktywnić MojaBibliote−
ka.lib. Następnie kliknij gdziekolwiek w le−
wym górnym okienku „prawą myszą” i wy−
bierz polecenie Paste, czyli wklej, jak po−
kazuje rysunek 3. Po tej operacji w naszej
bibliotece pojawi się skopiowany element
CAP2 − patrz rysunek 4.

Zwróć teraz uwagę, że każdy element bi−

blioteczny może mieć trzy równorzędne po−
stacie graficzne. W lewym panelu w okienku
Mode masz trzy opcje: Normal, De−Morgan

i IEEE. Jeśli ich nie widzisz w lewym dol−
nym rogu, zwiększ rozdzielczość ekranu do
1280x1024, ewentualnie usuń pasek narzę−
dziowy poleceniem V − B − M (View, Tool−
bars, Main). Zaznacz opcję De−Morgan. Zo−
baczysz drugą postać naszego „elektrolita”
pokazaną na rysunku 5. Sprawdź, że trzeciej
postaci (IEEE) w tym i w ogromnej większo−
ści elementów nie ma. Na razie nie musisz
wiedzieć, skąd wziął się ten De−Morgan i IE−
EE, ogólnie biorąc, chodzi o inne standardo−
we postacie graficzne elementów logicznych.
My możemy te dostępne trzy możliwości
wykorzystać dowolnie.

Żeby bliżej zapo−

znać się z progra−
mem,

skopiujemy

oryginalną

postać

(Normal)

naszego

elementu do opcji
trzeciej

(IEEE),

a oryginał przerobi−
my według własnego
upodobania.

Uważaj − wcze−

śniej kopiowaliśmy
kompletny element
„z całym dobrodziej−
stwem inwentarza”,
czyli z wszystkimi je−
go atrybutami, w tym
z zawartością pól te−
kstowych,

opisem,

ewentualnymi nazwa−
mi obudów, itd. Teraz
będziemy kopiować
część jego właściwo−
ści − tylko jedną po−
stać graficzną.

Kurs Protela

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

Czerwiec 2002

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 1

Spotkanie 4

Na poprzednim spotkaniu założyliśmy nową
bibliotekę i mozolnie zbudowaliśmy od pod−
staw pierwszy element biblioteczny. Może nie
jest to element szczególnie szlachetny, ale za to
niezmiernie często wykorzystywany. Obieca−
łem, że z kolejnymi pójdzie dużo łatwiej. Jak
się domyślasz, przerobimy gotowe elementy
biblioteczne Protela. W projekcie .../Libra−
ry/Sch/Sim.ddb jest wiele oddzielnych biblio−
tek z symbolami tysięcy elementów gotowych
do symulacji. Mozolne ćwiczenia z poprze−

dniego spotkania nie pójdą jednak na marne −
teraz wiesz, co jest najważniejsze i w razie po−
trzeby potrafisz stworzyć dowolne „ciało” ele−
mentu czy nawet kompletny element.
Przypomnę, że mamy trzy możliwości: albo
decydujemy się na przerabianie wyglądu ele−
mentów w oryginalnej bibliotece Sim.ddb, albo
kontynuujemy tworzenie własnej biblioteki,
albo będziemy korzystać z oryginalnych ele−
mentów godząc się na ich wygląd. Zdecyduj
sam, jaką drogą chcesz pójść.

Ja w ramach niezbędnych ćwiczeń proponuję
dodanie do projektu MojaBiblioteka.ddb naj−
popularniejszych elementów. Kolejne będziesz
dodawać stopniowo, w razie potrzeby.
W przyszłości wypracujesz sobie własny spo−
sób pracy i wtedy skopiujesz całe biblioteki,
elementy, czy tylko ich postacie graficzne, by
mieć je „pod ręką”.
A na razie, podczas pracy nad następnymi ele−
mentami, zapoznajmy się z kolejnymi bardzo
ważnymi zagadnieniami.

S k ł a d n i k i

do skopiowa−
nia trzeba wy−
brać (zazna−
czyć). Można
to zrobić prze−
ciągając my−
szką, ale w tym
przypadku pro−
ściej będzie za−
znaczyć całość,
wykonując po−
lecenie E − S −
A (Edit, Select,
All). Element zostanie pod−
świetlony na żółto, jak poka−
zuje rysunek 6.

Uwaga! Polecenie „lite−

rowe”, np. E − S − A nie dzia−
ła, jeśli wcześniej zaznacza−
łeś coś w lewym panelu.
Aby edytować elementy
graficzne musisz uaktywnić
okno robocze z naszym ele−
mentem, klikając je myszką.

Polecenie kopiuj (E − C albo

klasyczne Ctrl+C) nie spowodu−
je od razu skopiowania do schow−
ka, pojawi się natomiast kursor
w formie krzyżyka. Dopiero klik−
nięcie tym krzyżykiem na podświetlonym żółtym
elemencie spowoduje jego skopiowanie.

Teraz w lewym panelu na dole zaznacz

opcję IEEE i wykonaj polecenie wklej: E − P
albo klasyczne Ctrl+V. Pojawi się krzyżyk
z „przyklejonym” elementem, który trzeba
kliknąć, najlepiej w samym środku arkusza.
Po powiększeniu obrazu poleceniem Z − A
można jeszcze myszką dowolnie przesuwać
cały zaznaczony element. Na koniec trzeba
odznaczyć wszystko poleceniem E − E− A
(Edit, DeSelect, All). Mamy teraz trzy posta−
cie naszego kondensatora. Powróć do postaci
Normal, odznacz ją (E−E−A) i zmodyfikuj.

W tym celu narysuj jakikolwiek prostokąt

poleceniem P − R (Place, Rectangle) i po
podwójnym kliknięciu zmodyfikuj jego wła−
ściwości dokładnie według rysunku 7. Wpi−
sując wartości w cztery górne kratki podajesz
położenie i rozmiary. Po zatwierdzeniu otrzy−
masz obraz, jak na rysunku 8.

Narysuj drugi, podobny prostokąt z czar−

nym wypełnieniem, najlepiej rysując jakikol−
wiek i przerabiając go według rysunku 9, by
uzyskać postać, jak na rysunku 10. Teraz usuń
wszystkie niebieskie elementy klikając je raz
i naciskając klawisz Delete. Przesuń też wypro−
wadzenia, by uzyskać obraz jak na rysunku 11.
Podwójnie kliknij górne wyprowadzenie i zmo−
dyfikuj niektóre właściwości, a konkretnie po−
łożenie „zimnego” końca (Y−Location = 5)
i długość (Pin Length = 5). Podobnie dla dolne−
go wyprowadzenia zmień położenie „zimnego”
końca (Y−Location = −5) i długość (Pin
Length = 5). Uzyskaj obraz jak na rysunku 12.

Teraz dodaj znak

plus. Mógłbyś umie−
ścić znak plus jako
napis poleceniem P −
T (Place, Text), ale
niech to będą po
prostu dwie skrzy−
żowane linie. Celo−
wo poprosiłem Cię
o skasowanie, a nie
o modyfikację ory−
ginalnego krzyżyka,
żeby pokazać Ci
bardzo ważne zaga−
dnienie. Mianowicie
jeśli zaczniesz ryso−
wać linię polece−
niem P − L (Place,
Line), będzie to linia
niebieska o grubości
Small. Wcale nie
musi tak być. Tak
samo rysowany pro−
stokąt nie musi mieć
cieniutkiego brązo−
wego obrysu i żółte−
go

wypełnienia.

Można to zmienić
na stałe. Zróbmy to!

Polecenie O −

P (Option, Preferen−
ces) otworzy okno
z trzema zakładkami.
Kliknij trzecią za−
kładkę Default Pri−
mitives, gdzie mo−
żesz zmieniać domy−
ślne

właściwości

składników. Znajdź
w większym białym
oknie

Rectangle

(prostokąt) i podwój−
nie na niej kliknij.
Otworzy się okno
z

właściwościami.

Zmień Border Width
na Medium, a kolory
obrysu i wypełnienia na
jakiekolwiek. Rysunek 13
pokazuje przykład. Po
dwukrotnym kliknięciu
OK możesz rysować pro−
stokąty o takich właściwo−
ściach − patrz rysunek 14.
Wszystko jasne!

Podobna operacja do−

tycząca linii najprawdo−
podobniej nie da jednak
spodziewanego efektu.
Pomimo zmiany grubości
linii na Medium i koloru
na czarny według rysun−
ku 15, nadal rysowane li−
nie będą niebieskie i cien−
kie − patrz rysunek 16.

(Na marginesie wspomnę, że to samo jest
przy rysowaniu schematów, a nie elementów
bibliotecznych, gdzie linie rysujemy polece−
niem P−D−L, a te same opcje domyślne
zmieniamy po poleceniu T−P.) Wszystko
wskazuje, że mamy tu do czynienia z niedo−
róbką twórców Protela. Na marginesie
wspomnę, że Protel, przynajmniej w tej we−
rsji 30−dniowej, ma wiele drobnych niedo−
róbek. Sam się jeszcze o tym przekonasz,
o ile już czegoś nie zauważyłeś. Świadczą
o tym także proponowane przez producenta
„łatki” i ich objętość − Service Pack 6 ma
nieprawdopodobnie wielką objętość −
12MB, porównywalną z objętością plików
systemowych Protela.

O m a w i a n ą

drobną

niedo−

godność może−
my łatwo obejść.
Oto recepta: za−
cznij

rysować

w elemencie bi−
bliotecznym li−
nię, ale po pole−
ceniu P−L nie
klikaj myszką,
tylko

naciśnij

klawisz Tab. Po−
każe się okienko właściwości linii i tam zmień
kolor na czarny, jak na rysunku 17. Po klik−
nięciu OK zaczniesz rysować czarne linie.
Przy okazji zwracam uwagę, że małe okienko
Permanent, widoczne na rysunku 15 powinno
pozostać puste (zaznaczenie go spowoduje,

Kurs Protela

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

Czerwiec 2002

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 7

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 13

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 11

Rys. 12

Rys. 4

że kolejne takie
zmiany z pomo−
cą klawisza Tab
będą się odnosić
tylko do jednego
r y s o w a n e g o
składnika i nie
zostaną zapamię−
tane, ale to drob−
ny szczegół).

Dodaj więc

naszego

„elektrolita” zna−
czek plus polece−
niem P−L, nie
z a p o m i n a j ą c
o klawiszu Ctrl.

Gotowy kon−

densator masz
na rysunku 18.
Koniecznie wy−
konaj polecenie
T − D (Tools,
Description) albo kliknij przycisk Descrip−
tion w lewym panelu. Obejrzyj, ale absolut−
nie nic nie zmieniaj w zakładkach Library
Fields oraz Part Fields Names. jak już wiesz,
są tu informacje niezbędne do symulacji.
Możesz natomiast w zakładce Designator
zmienić opis. Jak pokazuje
rysunek 19, ja na razie do−
myślnych obudów (Foot−
prints) nie podawałem, bo
w przyszłości zaprojektuje−
my własne biblioteki „płyt−
kowe” i wtedy dopiszemy
tu odpowiednie nazwy
(EL6, EL5, EL8, EL10).

Na koniec poleceniem T − E (Tools, Rena−

me Component) zmień nazwę z CAP2 na EL.

I to jest koniec zabawy z „elektrolitem”.

Aby nabrać wprawy, skopiuj i przerób
podobnie zwykły kondensator (CAP), zmie−
niając jego nazwę na C.

Serdecznie proponuję Ci też skopiowanie

do naszej biblioteki i przeróbkę cewki (z IN−
DUCTOR na L) oraz potencjometru
(z RPOT na P lub POT).

Tranzystor

Zauważ, że w bibliotece Simulation Sym−
bols.lib w projekcie Sim.ddb nie ma żadnych
przyrządów półprzewodnikowych. Ma to
sens, bo poszczególne elementy półprzewo−
dnikowe zawarte są tu w oddzielnych biblio−

tekach. W lewym panelu pod zakładką
Explorer znajdź i otwórz bibliotekę BJT.LIB.
BJT to Bipolar Junction Transistors, czyli
„zwykłe” tranzystory bipolarne. Po kliknię−
ciu zakładki Browse możesz przekonać się,
że zawiera ona setki, a może nawet tysiące
typów tranzystorów.

Praktyka pokazuje, że w ogromnej więk−

szości przypadków konstruktor używa tyl−
ko kilku typów tranzystorów małej mocy.
W Europie najczęściej wykorzystujemy
BC54x i BC55x. My chcemy mieć w swo−
jej

podręcznej

bibliotece

tranzystor

BC548B i BC558B, ewentualnie także
„uniwersalne” NPN i PNP.

Znajdź w bibliotece BJT.LIB tranzystor

BC548B. W lewym panelu kliknij go „prawą
myszą”, wybierz Copy, przełącz się na plik
MojaBiblioteka i w lewym panelu po kliknię−
ciu „prawą myszą” wybierz Paste.

??? Katastrofa!
Zamiast jednego BC548B przekopiowałeś

449 różnych tranzystorów NPN!

A nam zupełnie nie o to chodzi! My chce−

my mieć w podręcznej bibliotece co najwy−
żej dwa elementy: BC548B i NPN.

Nie martw się na zapas! Przy okazji do−

wiedzieliśmy się dwóch ważnych rzeczy. Po
pierwsze okazuje się, że ten sam element mo−
że występować „w różnych wcieleniach”.
Uważaj − jeden element biblioteczny, tranzy−
stor NPN występuje tu w postaci 449 tranzy−
storów o identycznych właściwościach i róż−
nych nazwach. Tak jest! Ściślej biorąc, ma−
my tu grupę elementów. Zwróć uwagę na
ramkę Group w lewym panelu. Jeśli w górnej
ramce Components zaznaczysz w okienku
nasze wcześniejsze elementy, na przykład R,
EL, to w ramce Group zobaczysz tylko na−
zwę jednego, zaznaczonego elementu. Jeśli
jednak zaznaczysz jeden z przekopiowanych
właśnie tranzystorów, w ramce Group poja−
wią się wszystkie, bo należą one do tej samej
grupy.

Na wszelki wypadek skasuj wszystkie

przekopiowane właśnie tranzystory − nie mu−
sisz zaznaczać wszystkich − kliknij prawym
klawiszem jeden, którykolwiek, choćby
pierwszy z brzegu, wybierz opcję Delete, jak
pokazuje rysunek 20 i jeszcze raz potwierdź
chęć usunięcia.

Powróć do biblioteki BJT.LIB z projektu

Sim.ddb. Jeśli poświęcisz trochę czasu na
sprawdzenie, przekonasz się, że w istocie za−
wiera ona tylko 8 głównych
grup. Sprawdź wygląd ele−
mentów o nazwach: PNP,
PNP1, PNP2, PNP3, NPN,
NPN1, NPN2, NPN3. Wyjąt−
kiem są pojedyncze elementy
BFS17 i D45H8.

To dobra wiadomość −

wystarczy przerobić wygląd
co najwyżej ośmiu elemen−
tów. Proponuję jednak, żebyś

nie eksperymentował „na
żywym organiźmie”, czyli
oryginalnej

bibliotece

BJT.LIB. Skopiuj ją. W pa−
nelu Explorer przeciągnij
„prawą myszą” bibliotekę
BJT.LIB do folderu Docu−
ments projektu MojaBiblio−
teka.ddb według rysunku
21 i wybierz opcję Copy he−
re. Po skopiowaniu ekran
będzie wyglądał jak na
rysunku 22. Po klik−
nięciu zakładki Browse
odnajdź i zmień wygląd
elementu NPN.

Nie będę Cię zanu−

dzał

szczegółami.

Z pewnością poradzisz
sobie sam z przeróbką.
Podpowiem tylko, że
strzałka emitera to wie−
lokąt (Polygon), a kółko
w trzeciej postaci to eli−
psa (P, E), którą po zmia−
nie właściwości „wsuną−
łem pod spód” polece−
niem E−M−B, Enter. Na
rysunku 23 znajdziesz
trzy wykonane przeze
mnie postacie (Normal,
De−Morgan, IEEE) tran−
zystora NPN i wszyst−
kich tranzystorów z tej
grupy. W pierwszym przypadku celowo dałem
króciutkie końcówki, żeby w razie potrzeby
móc gęściej „upakować” schemat.

Tylko dla dociekliwych

Z wcześniejszych rozważań wynika, że
wszystkie elementy w obrębie grupy mają
identyczne właściwości, a różnią się tylko
nazwą. Coś tu nie gra − przecież miały to być
elementy gotowe do symulacji, a przecież ta−
ki BC548 znacznie różni się parametrami od
np. BC338!

Słusznie! Różni się!
Wszystko jest jednak w porządku. Wpraw−

dzie definicja elementu z biblioteki schemato−
wej jest taka sama dla wszystkich (!) „zwy−
kłych” tranzystorów NPN i bardzo podobna
dla PNP. Popatrz jednak na rysunek 24

Kurs Protela

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

Czerwiec 2002

Rys. 16

Rys. 17

Rys. 20

Rys. 21

Rys. 22

Rys. 23

Rys. 18

Rys. 19

i zwróć uwagę na zawartość pól Text Field 2
i Text Field 3. Okazuje się, że nasz pieczoło−
wicie zmodyfikowany element biblioteczny
nie ma kompletu informacji dla celów symu−
lacji. We wspomnianych polach podana jest
informacja, skąd mają być do symulacji
wzięte dane konkretnego typu tranzystora.
Nie będziemy wchodzić w szczegóły progra−
mu SPICE i modelu tranzystora. Przyjmij do
wiadomości, że zgodnie z zawartością pola
Text Field 3 szczegóły zostaną pobrane z pli−
ku (file) wyznaczonym przez ścieżkę (Mo−
del_Path) i że plik ten ma rozszerzenie .mdl.
Ta ścieżka do modeli podana jest w systemo−
wym pliku
C:\Windows\AdvSIM99SE.INI

Jeśli otworzysz ten plik w Notatniku,

przekonasz się, że chodzi o ścieżkę ...\Libra−
ry\Sim. Sprawdź, co tam znajdziesz!

Jest tam tylko jeden projekt Simulation

Models.ddb. Otwórz go z Protela poleceniem
F−O (File, Open). Masz tu foldery z różnymi
rodzajami elementów. Nazwy folderów
z projektu ...\Library\Sim\Simulation Mo−
dels.ddb niemal w komplecie odpowiadają
bibliotekom z Projektu
...\Library\Sch\Sim.ddb. Otwórz „modelo−
wy” plik BJT z projektu Simulation Mo−
dels.ddb.

Oczywiście! Znaleźliśmy nic innego, tyl−

ko właśnie modele setek tranzystorów według
standardów programu symulacyjnego SPICE.
Okazuje się, iż ten model to króciutki plik te−
kstowy z pewnymi tajemniczymi parametra−
mi i kilkoma liniami komentarza. Rysunek 24
wskazuje też, że zgodnie z zawartością pola
Text Field 2 do symulacji będzie wzięta za−
wartość pola parttype, czyli po prostu typ
tranzystora zaznaczony na schemacie. Zwróć
uwagę, jakie to jest sprytne: jeśli po naryso−
waniu schematu zechcesz zmienić typ tranzy−
stora, nie musisz go kasować i brać z biblio−
teki nowego; wystarczy zmiana jednego jedy−
nego napisu w gotowym schemacie!

Jeśli chcesz się w to wgłębić, sprawdź jak

jest z „darlingtonami”. Są one złożeniem
dwóch tranzystorów, dlatego pole Part Field
3 zawiera odniesienie nie do modelu (.mdl),
tylko to bardziej złożonego tworu − podo−
bwodu, zwanego subcircuit, mającego roz−
szerzenie .ckt. Podobnie będzie z innymi,
bardziej złożonymi podzespołami elektro−
nicznymi, na przykład ze wzmacniaczami
operacyjnymi.

Głębiej w sprawy modeli

i podobwodów nie będzie−
my wchodzić. Jeśli znasz,
lub w przyszłości poznasz
choćby podstawy programu
SPICE, poradzisz sobie
z dalszymi szczegółami sa−
modzielnie. Jeśli chcesz, że−
byśmy jeszcze do tego
wrócili, napisz do mnie,
wtedy jedno ze spotkań po−
święcimy dalszym szcze−
gółom dotyczącym modeli
i symulacji.

A na razie wracamy do

naszych baranów, czyli
świeżo zmodyfikowanej ko−
pii biblioteki BJT.lib.

Kasowanie

Jeśli chcesz pozostawić
skopiowaną bibliotekę ze
wszystkimi elementami,
nie ma problemu. Jeśli jed−
nak chcesz pozostawić po
jednym lub po dwa ele−
menty z każdej grupy,
masz kłopot: trzeba skaso−
wać setki nazw. Możesz to
zrobić w środkowym okie−
nku Group, klikając przy−
cisk Delete, zaznaczony
czerwono na rysunku 25.
Zarezerwuj sobie na to

sporo czasu.

Ja zrobi−

łem inaczej.

Skopiowałem
naszą kopię
BJT.lib do po−
staci pliku te−
k s t o w e g o .
W tym celu

po poleceniu F − Y (File, Save Copy as) ko−
niecznie należy zmienić format z binary na
ascii, jak pokazuje rysunek 26, by uzyskać
plik tekstowy, który za chwilę zmienimy za
pomocą Notatnika Windows lub jakiegokol−
wiek podobnego edytora. Aby uzyskać od−
dzielny plik, wyeksportujemy go poza pro−
jekt poleceniem Export, klikając „prawą my−
szą” na pliku Copy of BJT.LIB według ry−
sunku 27. Ja wyeksportowaną bibliotekę
umieściłem po
prostu na dysku
C (C:\Copy of
BJT.LIB).

wysłaniu jej do
Notatnika

od−

szukałem frag−
ment biblioteki
definiujący ele−
menty

grupy

NPN, pokazany
z lewej strony

rysunku 28. Z 449 elementów tej grupy po−
zostawiłem tylko dwa (BC548B i NPN),
więc musiałem też zmienić linię określającą
liczebność grupy z 449 na 2. Treść po mo−
dyfikacji pokazana jest z prawej strony ry−
sunku 28. Po zapisaniu zmian w pliku trze−
ba najpierw usunąć z projektu pierwotną ko−
pię i w to miejsce zaimportować plik zmo−
dyfikowany właśnie w Notatniku. W Prote−
lu trzeba kliknąć folder Documents, a na−
stępnie w dużym oknie kliknąć „prawą my−
szą” i wybrać polecenie Import, jak zazna−
czyłem czerwoną obwódką na rysunku 29.
Teraz po otwarciu zmodyfikowanej bibliote−
ki i kliknięciu zakładki Browse można sko−
piować nowy tranzystor NPN do naszej
podręcznej biblioteki MojaBiblioteka.lib.
To tuż umiesz robić. Po tej operacji moja za−
wierała elementy pokazane na rysunku 30
(wcześniej usunąłem „pusty” Component_1,
a z pewnych względów chwilowo pozosta−
wiłem dwa identyczne elementy o nazwach
CAP_2 i EL).

Analogicz−

nie, według wła−
snego uznania
przerób tranzy−
stor PNP oraz
„darlingtony”
NPN1 i PNP1.
Pozostałe grupy
(PNP2, PNP3,
NPN2,

NPN3,

BFS17, D45H8),
mniej popularne, na razie mo−
żesz sobie spokojnie odpu−
ścić. W projekcie MojaBiblio−
teka.ddb na naszej stronie in−
ternetowej znajdziesz kilka
tak przerobionych elementów.

Do następnego spotkania!

Piotr Górecki

Kurs Protela

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

Czerwiec 2002

Rys. 24

Rys. 25

Rys. 26

Rys. 27

Rys. 28

Rys. 29

Rys. 30

Jak oni to zrobili?

Na poprzedniej wyprawie wykonaliśmy przerzut−
nik Schmitta z dwóch inwerterów (bramek)
i dwóch rezystorów. Teraz w ćwiczeniach wyko−
rzystujemy gotowe bramki z wejściem Schmitta
(4093, 40106). Znajomość ich budowy wewnętrz−
nej nie jest dla Ciebie ważna. Zapamiętaj tylko, że
nie są to dwie „zwykłe” bramki plus dwa rezysto−
ry. Histerezę (i dodatnie sprzężenie zwrotne) reali−
zuje się w inny sposób.

Niektóre bardziej złożone układy CMOS też

mają niektóre wejścia wyposażone w obwody rea−
lizujące histerezę. Przykładem może być używany
w tej wyprawie układ 4538, gdzie wejście wyzwa−
lające Ama obwód histerezy. Za pomocą tego wej−

ścia można wyzwalać uniwibrator przebiegami o
dowolnie łagodnych zboczach.

Co to znaczy „jak najszybciej”?

Bramki i w ogóle wszelkie układy cyfrowe są ele−
mentami bardzo szybkimi, ale ich szybkość też jest
ograniczona. Gdyby na wejściu bramki wystąpiła
nieskończenie szybka zmiana stanu, zmiana na
wyjściu pojawi się z pewnym niewielkim opóźnie−
niem. Poza tym napięcie na wyjściu nie może zmie−
niać się nieskończenie szybko. Przebieg wyjściowy
ma więc zbocza o ograniczonej stromości. Ilustruje
to rysunek A, pokazujący idealny przebieg na wej−
ściu (zielony) i nieco opóźniony wyjściu odwraca−
jacej bramki (fioletowy). Czas, w którym napięcie

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

Czerwiec 2002

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Napięcia progowe
wejścia „ze szmitem”

W przypadku wejścia „ze szmitem” sprawa
napięć progowych jest bardziej złożona. Jeśli
napięcie wejściowe inwertera z wejściem
Schmitta z kostki 40106 przy napięciu zasila−
nia 15V rośnie, charakterystyka wygląda jak na
rysunku V. Wygląda na to, że napięcie progo−
we wynosi 8,5V, a charakterystyka jest piono−

wa, co świadczy o bardzo dużym wzmocnie−
niu. Jeśli jednak napięcie wejściowe zmniejsza
się, charakterystyka przebiega nieco inaczej,
jak na rysunku VI i napięcie progowe wynosi
6,5V. Rysunek VII pokazuje kompletną cha−
rakterystykę przejściową. Niewątpliwie mamy
tu dwa progi przełączania: dolny i górny. Rysu−
nek VIII pokazuje, jak taki inwerter reaguje na
wolnozmienny i na „zaśmiecony” sygnał wej−
ściowy. Jak widać, jeśli tylko zakłócenia nie są
zbyt duże, mniejsze niż wielkość histerezy,
wejście Schmitta dosłownie czyści sygnał ze
„śmieci”. Sygnał wolnozmienny jest zamienia−
ny na prostokątny o bardzo ostrych zboczach.
I to są najważniejsze zalety takich wejść.

Generatory sterowane z bramkami NA−
ND z kostki 4093 są wykorzystywane
bardzo często, o ile tylko nie jest wyma−
gana dobra stałość częstotliwości. Chęt−
nie wykorzystywane są też układy z
dwoma generatorami, z których jeden
steruje pracą drugiego. Rysunek 8 poka−
zuje schemat i przebiegi. Oczywiście w
spoczynku układ w ogóle nie pobiera
prądu. Konieczna jest tu dodatkowa
bramka pośrednicząca U1B (inwerter).
Układ uproszczony według rysunku 8c
jest błędny. Czy wiesz, dlaczego?

Jeśli nie, zbuduj taki układ i zbadaj je−

go zachowanie.

Czasem, bardzo rzadko, wykorzysty−

wany jest układ według rysunku 9. Nie
polecam go, ma istotną wadę – w stanie
spoczynku na wyjściu B występuje stan
niski, natomiast później, w czasie pracy w
przerwach między impulsami pojawia się tam
stan wysoki, co w niektórych przypadkach
spowoduje błędną pracę następnych stopni.

Ośla łączka

113

Napięcie wejściowe [V]

Napięcie wyjściowe [V]

Rys. V

czas

(nanosekundy)

czas

(nanosekundy)

czas

(nanosekundy)

czas

(nanosekundy)

PHL

PLH

10ns

100ns

10% U

zas

10% U

zas

50% U

zas

50% U

zas

100% U

zas

100% U

zas

90% U

zas

90% U

zas

U1A

U1B

U1C

U1D

Rys. 8

Napięcie wejściowe [V]

Napięcie wyjściowe [V]

Rys. VI

Rys. A

Ćwiczenie 4

o−a

ulla

r a

alla

−

12V

+12V

100

10 F

1 F

470nF

piezo

z gen.

12V

piezo

z gen.

12V

470

2,2k

40106

+12V

Nieco inny przykład wykorzystania bufo−
rów masz na rysunku 12. Pracują tu trzy
generatory i trzy bufory, sterujące w niety−

powy sposób pracą sześciu diod LED, a
całość jest zasilana z baterii 9V. Diody po−
winny być ustawione w jednym rządku,

wyjściowe rośnie z 10% do 90% końcowej warto−
ści nazywany czasem narastania (ang. rise time)i
oznaczamy t

. Czas, w którym napięcie wyjściowe

opada z 90% do 10% nazywamy czasem opadania
(ang. fall time) i oznaczamy t

. Przebieg wyjścio−

wy jest „odwrócony” i opóźniony względem wej−
ściowego. To opóźnienie, mierzone na poziomie
50% napięcia zasilania, nazywany czasem propa−
gacji i oznaczamy t

PHL

oraz T

PLH

. Zwróć uwagę, że

są to czasy rzędu nanosekund. W układach CMOS
czym wyższe napięcie zasilające, tym krótsze są te
czasy.

W układach „czysto cyfrowych” bardzo rzadko

zwracamy uwagę na stromość zboczy. Nie mamy
zresztą na to wpływu. Może uważasz, że czasy rzę−

du kilkunastu czy kilkudziesięciu nanosekund (mi−
liardowych części sekundy) są pomijalnie małe. Jak
więc przyjmiesz wiadomość, że układy rodziny
CMOS4000 słusznie uważane są za.... najwolniejsze
ze wszystkich współczesnych układów cyfrowych?

Tak jest, ale niech Ci to nie przeszkadza. Układy

CMOS rodziny 4000 śmiało mogą pracować przy
częstotliwościach sygnałów do 1MHz (milion drgań
na sekundę). W zasadzie mogłyby pracować przy je−
szcze większych częstotliwościach, ale ze względu
na rosnący pobór prądu warto wtedy wykorzystać in−
ne, szybsze i nowocześniejsze rodziny układów
cyfrowych, na przykład 74HCXX oraz 74HCTXX
czy jeszcze szybsze 74ACXX i 74ACTXX, które
też są układami CMOS, ale należą do rodziny wy−

wodzącej się z serii TTL 74XX. Są też jeszcze now−
sze rodziny. Ale to już historia z zupełnie innej bajki.

W zależności od okoliczności...

Szybkość wszelkich układów CMOS zależy od na−
pięcia zasilającego – czym wyższe napięcie, tym
szybciej zmieniają się stany na wyjściach. Tabela
poniżej, zawiera informacje o czasach propagacji,

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

Czerwiec 2002

ELEMENT

arz

LEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Czyszczenie sygnałów

Początkujący elektronicy nie doceniają pro−
blemu zbyt małej szybkości zmian napięcia
na wejściach. W rezultacie pojawiają się
trudne do wykrycia błędy w działaniu ich
układów. Tymczasem trzeba brać pod uwagę,
że w niektórych przypadkach napięcia na
wejściach będą się zmieniać wyjątkowo wol−
no. Na poprzedniej wyprawie przy analizie
podstawowych właściwości bramek zupełnie
pominęliśmy tę sprawę i rozważaliśmy stany
ustalone. Tymczasem napięcia na wejściach
w niektórych zastosowaniach będą zmieniać
się bardzo powoli, a do tego wystąpią tam
przebiegi zakłócające.

Problem w tym, iż każda bramka tak na−

prawdę jest wzmacniaczem o dużym wzmoc−
nieniu i na dodatek bardzo szybkim. Ten
wzmacniacz normalnie pracuje w jednym
z dwóch stanów nasycenia, czyli w „czystych”
stanach logicznych. Wtedy praktycznie nie
pobiera prądu i nie ma z nią kłopotów. Nie−
trudno się jednak domyślić, że w „okolicach”

Generatory bramkowane możesz też

zrealizować z pomocą inwerterów i diod
według rysunku 10. Mogą być urucha−
miane poziomem wysokim (10a) lub ni−
skim (10b), zależnie od kierunku włą−
czenia diody. Drobną wadą jest fakt, że
w spoczynku pobierają niewielki prąd,
płynący przez diodę i rezystor. Czym
większa wartość rezystora, tym mniejszy
ten prąd spoczynkowy.

Rysunek 11 pokazuje schemat zaa−

wansowanego symulatora alarmu samo−

chodowego. Jeśli masz brzęczyk
piezo z generatorem i diodę
dwukolorową z poprzednich wy−
praw, wykonaj taki symulator.
Układ nie tylko zmienia kolor
świecenia dwukolorowej diody
LED, ale też wydaje w odstę−
pach kilkunastosekun−
dowych krótkie piski
świadczące, że „alarm”
czuwa.

Fotografia 3 poka−

zuje model zbudowany
na płytce stykowej.

Korzystając ze
zdobytych in−
formacji mo−
żesz zmodyfi−
kować układ
połączeń

uzyskać do−
wolny, odpo−
wiadający Ci
efekt. Zachę−
cam do eksperymentów. Po uzyskaniu
odpowiadającego Ci działania możesz
zmontować taki układ na płytce uniwer−
salnej albo nawet jako solidny „pająk” i
wykorzystać w samochodzie. Wtedy ze
względu na wilgoć musisz go starannie
zaizolować, na przykład zalać siliko−
nem.

114

Ośla łączka

Napięcie wejściowe

Napięcie wyjściowe

czas

Rys. VIII

Czas propagacji

4011

typ.

max

125ns

250ns

10V

50ns

100ns

15V

40ns

80ns

R − 4,7k ...10M

C − 1nF...1000 F

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 9

Ćwiczenie 5

Patchwork, czyli

(widmowa) makatka

Napięcie wejściowe [V]

Napięcie wyjściowe [V]

Rys. VII

Ośla łączka

115

narastania i opadania bramek układu CMOS 4011
przy różnych wartościach napięcia zasilającego.

Związane jest to z wydajnością prądową wyjść

(rezystancjami wyjściowymi). Na wyprawie A05
sprawdziliśmy, że rezystancja wyjściowa bramki,
a tym samym maksymalny prąd wyjściowy zależą
także od napięcia zasilającego. Wartość rezystancji
wyjściowej przy napięciach zasilających 3...5V
wynosi kilkaset omów do nawet dwóch kiloomów.
Przy napięciach zasilających 15...18V spada nawet
do 50 omów. Tym samym pojemności struktur
i pojemności montażowe są szybciej przeładowy−
wane, stąd wzrost szybkości. Nie będziemy wgłę−
biać się w szczegóły, na przykład w sprawy obcią−
żenia pojemnościowego wyjść. To, co jest najważ−
niejsze dla praktyka już wiesz, a na razie nie jest Ci
potrzebna szersza wiedza dotyczący szybkości
układów.

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

Czerwiec 2002

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

progu przełączania zachowuje się jak naj−
prawdziwszy liniowy wzmacniacz o dużym
wzmocnieniu – patrz rysunek I. Chętnie
wzmacnia wtedy wszelkie „elektroniczne
śmieci” – w tym wszechobecne szumy i za−
kłócenia. Przekonaliśmy się o tym na po−
przedniej wyprawie. Przy powolnej zmianie
napięcia w „okolicach” progu przełączania
pod wpływem nawet bardzo niewielkich
„śmieci”, na przykład przydźwięku sieci
i zakłóceń radiowych, wyjście zwykłej
bramki nie zostanie jednoznacznie i natych−
miastowo przełączone z jednego stanu do
drugiego, tylko mogą się pojawić i często
pojawiają się drgania.

Trzeba też pamiętać, że wzmacniacze

o dużym wzmocnieniu często wykazują
chęć do samowzbudzenia, czyli stają się ge−
neratorami. Podobnie może być ze „zwy−
kłą” bramką – gdy na wejściu pojawi się na−
pięcie bliskie napięciu progowemu, to na−
wet przy braku jakichkolwiek przychodzą−
cych z zewnątrz „śmieci”, ze względu na
pasożytnicze pojemności montażowe, in−
dukcyjności i rezystancje ścieżek, na wyj−
ściu samorzutnie mogą pojawić się drgania
o wysokiej częstotliwości.

Lojalnie przyznaję, że takie szkodliwe

zjawiska nie zawsze dają o sobie znać. Zale−
ży to między innymi od właściwości obwo−
dów zasilania, zwłaszcza obecności konden−
satorów odsprzęgających. Niestety, trzeba
brać pod uwagę najgorszy przypadek, że ta−
kie drgania zakłócą, a nawet uniemożliwią
pracę układu.

Dlatego, nie zważając na poglądy wielu

amatorów, nie dbających o takie „drobiazgi”,
nigdy nie podawaj przebiegów wolnozmien−
nych na wejścia „zwykłych” układów cyfro−
wych. Aby pozbyć się wszelkich śmieci i za−
pobiec powstawaniu drgań w.cz., stosuj
bramki z histerezą z obwodem RC na wej−
ściu. Typowe przykłady omawialiśmy w ćwi−
czeniu 2. Zapamiętaj raz na zawsze, że bram−
ki z wejściami Schmitta służą nie tylko do
budowy prostych (i niezbyt doskonałych) ge−
neratorów, ale przede wszystkim pozwalają
„wyczyścić” sygnały podawane do układu
z zewnątrz.

a ich kolory nie są istotne.
Gdy model jest nieruchomy,
nie widać nic szczególnego –
świecą wszystkie diody. Po−
machaj jednak nim energicz−
nie w ciemności, a przekonasz
się, dlaczego w tytule jest sło−
wo makatka. Nie muszę chy−
ba dodawać, że „długość pa−
sków” możesz zmieniać w
szerokim zakresie zmieniając
wartości rezystorów R7...R9
w zakresie 47k

Ω

...1M

Ω

Widok w ciemności jest

naprawdę fantastyczny i war−
to wypróbować ten atrakcyj−
ny efekt świetlny. Na foto−
grafii pokazany jest model
próbny na płytce stykowej.
W ciemności diody będą
znakomicie widoczne nawet
gdybyś znacznie zwiększył
wartość rezystorów R1...R6.
W ramach eksperymentów,
przy

napięciu

zasilania

9V możesz zmniejszyć war−
tość tych rezystorów i prze−
konać się, przy jakiej ich
wartości diody nie są całko−
wicie wygaszane.

Jeśli podoba Ci się nasza

makatka, możesz zbudować
wersję Jumbo z dwunastoma,
czy osiemnastoma różnokolo−
rowymi diodami sterowanymi
przez kilka generatorów, nie−
zależnych lub sprzężonych jak
choćby na rysunkach 8a, 10,
11. Możesz też wykorzystać
diody dwukolorowe. W ra−
mach ćwiczeń samodzielnie zaprojektuj
układ z bramkowanymi generatorami, co
da specyficzny wzór makatki. Diody LED
powinny być ustawione jedna obok dru−
giej, w jednej linii. W takim wypadku ko−

niecznie użyj baterii alkalicznej, która
może być obciążona większym prądem.

Zbuduj też układ według rysunku 13a.

Wprost do wyjścia generatora dołącz na
razie tylko brzęczyk piezo. Jego terkot
świadczy, że generator z bramką
Schmitta pracuje prawidłowo. Gdy zbyt
silnie obciążysz wyjście generatora,
przestanie on pracować. Jeśli na przy−
kład do wyjścia generatora dołączysz
„na żywca” diodę LED według rysun−
ku 13b, generator na pewno przestanie
pracować. Jeśli w szereg z diodą włą−
czysz rezystor według rysunku 13c,
działanie układu będzie zależeć od war−

tości tego rezystora i od
wielkości napięcia zasila−
nia. Sprawdź, przy jakich
wartościach rezystancji
Rx układ jeszcze pracuje.
Sprawdź to przy różnych
wartościach napięcia za−
silania. Czy częstotliwość
zależy od wartości Rx?

100n

−

+9V

100

+9V

40106

VDD

VSS

−

12V

VDD

VSS

n.14

n.7

membrana

PCA−100

membrana

PCA−100

VDD

Rys. 12

Rys. 13

Rys. 14

116

Ośla łączka

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

Czerwiec 2002

Możesz przeprowadzić takie testy przy
różnych napięciach zasilania.

Wnioski są oczywiste: nigdy nie dołą−

czaj znacznego obciążenia wprost do
wyjścia generatora. W ostateczności do−
bierz wartość rezystora ograniczającego
Rx, stosownie do napięcia zasilania. Je−

śli to możliwe, stosuj bufory w postaci
bramek lub inwerterów, jak robiliśmy to
w poprzednich układach. Oczywiście
kluczowym czynnikiem jest tu wydaj−
ność prądowa wyjścia, inaczej mówiąc −
rezystancja wyjściowa bramki, która jak
wiesz, silnie zależy od napięcia zasila−

nia. Jak pokazuje rysunek 14, rezystan−
cja wyjściowa bramki Rw tworzy z ze−
wnętrzną rezystancją obciążenia R

dzielnik napięcia, przez co napięcia na
wyjściu nie są już „czystymi” stanami
logicznymi. Pamiętaj o tym i nie obcią−
żaj wyjść generatorów.

Są osoby, które z różnych powodów ma−
ją duże kłopoty z porannym wstawaniem
z łóżka. Niektórzy po prostu nie słyszą
budzika. Dawniej, gdy królowały zegary
mechaniczne, niektórzy mieli głośne bu−
dziki z dwiema metalowymi czaszami
i dodatkowo dla zwiększenia głośności
stawiali je na noc na talerzu lub misce.
Gorzej z budzikami kwarcowymi. Sy−
gnały elektronicznych brzęczyków we
współczesnych budzikach niewątpliwie
do najgłośniejszych nie należą.

Jeśli Ty, lub ktoś z bliskich ma kłopo−

ty z usłyszeniem budzika, spróbuj wyko−
nać rewelacyjny układ „turbodopalacza”
według rysunku 15. Nawet jeżeli nie
masz kłopotów z budzeniem się, wyko−
naj ten interesujący układ. Znajdzie on
inne ciekawe zastosowania. Zauważ, że
taki turbodopalacz nie wymaga żadnej
ingerencji we wnętrze budzika. Zasada
działania jest w sumie łatwe do zrozu−
mienia. Układ scalony U1 jest zasilany
przez cały czas, natomiast U2 pracuje
tylko wtedy, gdy przewodzi tranzystor
T3. Membrana piezo Y1 (PCA−100) w
spoczynku pełni rolę mikrofonu. Tran−
zystor T1 jest polaryzowany przez ob−
wód D1, R1 i przewodzi, ale ze względu
na ogromne wartości rezystorów R1, R5
pobór prądu jest znikomy, rzędu 1,7...1,8
mikroampera. Spadek napięcia na R4 jest
mały i T2 nie przewodzi. Duża rezystan−
cja wejściowa T1 i duża wartość R2 za−
pewniają potrzebną czułość. Gdy pojawi
się dźwięk o odpowiedniej głośności,
przetwornik Y1 zamieni go na zmienny
sygnał elektryczny (w przybliżeniu sinu−
soidalny). Szczyty tego przebiegu
zmiennego będą na króciutki czas otwie−
rać tranzystor T1, a także T2. Naładują

one kondensator C1 i rozpoczną cykl
pracy. Obwód opóźniający R7C3 gwa−
rantuje między innymi, że krótki przy−
padkowy sygnał dźwiękowy nie wywoła
reakcji urządzenia. Dopiero dłuższy sy−
gnał z budzika poda na generator U2 za−
silanie przez tranzystor T3 i membrana
stanie się źródłem bardzo głośnego
dźwięku na czas wyznaczony przez
R8C4.

Co bardzo ważne, układ w spoczynku

prawie nie pobiera prądu (poniżej 2

przy 9V zasilania), nie wymaga więc
żadnego wyłącznika i cały czas jest go−
towy do pracy. Po umieszczeniu go wraz
z 9−woltową baterią w jakiejś obudowie
jak najbardziej nadaje się do praktyczne−
go wykorzystania. Tak wykonany turbo−
dopalacz powinien być umieszczony jak
najbliżej budzika. Przetwornik Y1 nie
powinien być oddalony więcej niż o 5cm
od budzika.

Fotografia 5 pokazuje model zmonto−

wany prowizorycznie na płytce stykowej.
Natomiast fotografia 6 pokazuje model
zbudowany na płytce drukowanej. Pro−
jekt płytki znajdziesz na rysunku 16 oraz
na wkładce w środku numeru. Układ ten
został też bliżej opisany w artykule na
stronie 54 niniejszego wydania EdW.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w kolejnym numerze EdW.

Ćwiczenie 6

Turbodopalacz do budzika

(dla śpiochów)

R14

U1C

U1B

U1A

U2B

U2A

U2D

U2C

U2 4049

U1 40106

U2F

U2E

10M

R2 1M

10k...22k

4,7M

330k...470k

R7 1M

10k

R10

R11

100k

R12

100k

R13

470k

470n

100n

10u

100u

10...100u

LED G

1N4148

PCA100

100k

czas

alarmu

opóźnienia

100n

U1D

U1E

U1F

Rys. 15

Rys. 16

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

Czerwiec 2002

Do czego to służy?

Jak sama nazwa wskazuje, układ służy do sy−
gnalizacji przepalonego bezpiecznika w in−
stalacji domowego urządzenia.

Czasem zdarzają się sytuacje, że urządze−

nie nagle milknie, choć na pierwszy rzut oka
wszystko jest w porządku. Zamiast nim szar−
pać, rzucać i „rozbebeszać” − należy spraw−
dzić bezpieczniki. Czasem jest to trudne, po−
nieważ nie zawsze gniazdo bezpiecznikowe
jest na zewnątrz obudowy. Najlepszym spo−
sobem na sprawdzenie takiego bezpiecznika
jest włączenie równolegle np. diody LED
i rezystora. W urządzeniach o wysokim
współczynniku bezpieczeństwa, takie roz−
wiązanie mogłoby bardziej zaszkodzić niż
pomóc. Dlaczego?

Jak wiadomo przez diodę LED przepływa

prąd rzędu 20mA, aby świeciła (a nie tylko
przewodziła prąd). W wypadku zwarcia (przy
elementach indukcyjnych np. transformatora)
napięcie jakie powstaje na przepalającym się
bezpieczniku może być kilkadziesiąt razy więk−
sze od zasilającego. Taki skok napięcia może
łatwo przebić delikatną strukturę diody LED,

która zamiast zasygnalizować przerwę w ob−
wodzie, będzie przewodziła prąd dalej (za−
chowa się jak kawałek przewodu).

Jak to działa?

Na rysunku 1 przedstawiony został schemat
ideowy. Układ odporny jest na skoki napięć.
Elementem kontrolującym stan bezpiecznika
(sprawny/przepalony) jest transoptor, które−
go odporność na przebicie wynosi około
2,5kV.

Działanie układu jest dość proste. Dioda

LED D2 jest zasilana bezpośrednio z sieci.
Dioda wewnętrzna transoptora zasilana jest
za bezpiecznikiem. Przepalenie bezpiecznika
spowoduje zgaszenie diody wewnętrznej
transoptora. Tranzystor T1 pełni rolę inwer−
tera napięcia sterującego sygnalizatorem
(dioda LED).

Gdy optotranzysor jest w stanie przewo−

dzenia (bezpiecznik sprawny) dioda LED nie
świeci. Przepalenie bezpiecznika, a więc zga−
szenie diody wewnętrznej transoptora, wy−
steruje tranzystor T1 i dioda sygnalizacyjna
D2 zaświeci.

Dioda Zenera D3 zabezpiecza elementy

sygnalizatora przed nadmiernym wzrostem

napięcia. Dioda ta powinna być na napięcie
od 5 do 16V. Ponieważ ta część układu jest
nie obciążona, to LED D2 do czasu przepale−
nia bezpiecznika − nie świeci. Po drugiej stro−
nie układu nie trzeba stosować takiego za−
bezpieczenia, ponieważ układ jest cały czas
obciążony diodą z transoptora.

Pobór prądu przez układ nie jest większy

niż 6mA, a więc rezystory ogranicznika mo−
gą mieć obciążalność 0,125W.

Montaż i uruchomienie

Układ montujemy na płytce drukowanej zgo−
dnie z rysunkiem 2.

Pod transoptor najlepiej jest wlutować pod−
stawkę. Następnie na płytce montujemy dio−
dy prostownicze D1 i D5, rezystory i inne
większe elementy. Połączenie z bezpieczni−
kiem należy wykonać w taki sam sposób jak
połączenie bocznika w amperomierzu. Zapo−
biegnie to przypadkowej przerwie obwodów
zasilających urządzenie.

Paweł Korejwo

UWAGA!
W układzie występują napięcia szkodliwe
dla zdrowia i życia, montować przy odłą−
czonym napięciu i rozładowanych kon−
densatorach sieciowych.

źź

30k 0,5W

180R

820R

4,7k

820R

330R

2,2k

22u/

25V

22u/

25V

22u/

25V

1N4001

9V1

OP1

CNY17

Bezpiecznik w urządzeniu

BC557

220VAC

Obciążenie

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2 Schemat montażowy

Wykaz elementów

Rezystory

R11,,R

R66 .. ..3300kk

Ω

11W

W lluubb 00,,55W

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

R55,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800

Ω

Kondensatory

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222

µµ

Półprzewodniki

D11,,D

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

N44000011

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

D cczzeerrw

woonnaa

D33 .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa ZZeenneerraa 99V

V11

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

Y1177

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

C555577

Do czego to służy?

Kable w systemach alarmowych czy w syste−
mach przesyłania informacji zazwyczaj cha−
rakteryzują się dużą liczbą przewodów. Zre−
guły przewody te muszą być połączone
w określony sposób, dlatego niekiedy dużym
utrudnieniem jest poprawna identyfikacja od−
powiedniego przewodu. Problem jest jeszcze
bardziej poważny, gdy końce przewodów są
od siebie w znacznej odległości i jednakowe−
go koloru. Proponowane rozwiązanie „Teste−
ra kabli” rozwiąże ten, niekiedy, czasochłon−
ny problem.

Tester składa się z nadajnika kodu oraz

odbiornika tego kodu. Nadajnik nadaje jedno−

cześnie dwanaście kodów, które odbiornik
identyfikuje na 7−segmentowym wyświetla−
czu LED. Odbiornik dodatkowo wyposażony
został w akustyczny tester ciągłości, który mo−
że pomóc w poszukiwaniu zwarć lub przerw
np. w uszkodzonym przewodzie. Nadajnik
(i odbiornik) zawiera prosty wskaźnik wyła−
dowania baterii zrealizowany na specjalnie do
tego celu przeznaczonym scalaku.

Jak to działa?

Schemat ideowy nadajnika testera znajduje
się na rysunku 1. Na mikrokontroler realizu−
jący zadania nadajnika jak i odbiornika wy−
brano tani MC68HC705J1A, który w obu

układach taktowany jest z częstotliwością
4MHz. Na schemacie nadajnika wyjścia PB0
– PB5 oraz PA0, PA1, PA3 – PA7 procesora
sterują buforami U2, U3, które zwiększają
niewielką wydajność prądową linii procesora.
Bufory te zapewnią wystarczający prąd stero−
wania nawet przy długich kablach. Na wyj−
ściach dwunastu buforów jednocześnie poja−
wia się nadawany kod, przy czym trzynasty
przewód jest masą dla odbiornika. U5 stabili−
zuje napięcie zasilające na poziomie 5V,
przy czym układ wykrywania wyładowania
baterii U4 zasilany jest bezpośrednio z baterii.

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

Czerwiec 2002

U2E

4049

U2D
4049

U2C
4049

U2B
4049

U3B
4049

U3D
4049

U3A
4049

U2A
4049

U3C
4049

U4
ICL8212

MC68HC705J1A

Vin

GND

Vout

U5
78L05

27p

X1 4MHz

R5 120k

22k

R1 510

750k

LED

100n

47u

R3(*) 10M

100u

100n

BT1

ON/OFF

C3
4,7u

U3E
4049

HEADER 13

U3F
4049

U2F
4049

OSC1

OSC2

PB5
PB4
PB3
PB2
PB1
PB0

Vdd

Vss

RESET

IRQ/Vpp

PA7

PA0

PA1

PA2
PA3
PA4
PA5
PA6

HYST

THR

OUT

V+

GND

Rys. 1 Schemat nadajnika

Jako układ wykrywający zbyt małe napięcie
baterii zastosowano ICL8212, którego wyj−
ście przy zbyt małym napięciu przyjmuje stan
wysoki. Alternatywnie można zastosować
ICL8211, którego wyjście przyjmuje stan od−
wrotny do wyjścia ICL8212. Jeżeli napięcie
na wejściu 3 układu U4 spadnie poniżej war−
tości 1,15V stan wyjścia 4 zmienia się na wy−
soki. Dzielnik R4, R5 został tak dobrany, by
na wyjściu 4 stan wysoki pojawiał się przy
napięciu baterii ok. 8V, co świadczy o jej wy−
ładowaniu. Rezystor R3 wprowadza niewiel−
ką histerezę. Ponieważ wyjście 4 jest typu
otwarty kolektor, rezystor R2 podciąga go do
dodatniego bieguna zasilania. Pracę nadajni−
ka sygnalizuje dioda D1. Realizuje ona także
funkcję wskaźnika wyładowania baterii. Jeże−
li bateria jest dobra, dioda miga szybko nato−
miast jeżeli jest rozładowana miga wolno. Re−
zystor R1 ogranicza prąd tej diody, natomiast
kondensatory C4 − C7 filtrują napięcie zasila−
jące nadajnik. Kondensator C3 zeruje proce−
sor przy włączaniu napięcia zasilania. Na ry−
sunku 2 przedstawione zostały przebiegi ko−
dów jakie pojawiają się na czterech wybra−
nych liniach nadajnika. Są to linie oznaczone
jako „1”, „2”, „B”, oraz „C”. Główną pracą
jaką zajmuje się nadajnik jest ciągłe realizo−
wanie nadawania kodów na 12 liniach wyj−

ściowych. Cały pojedynczy transmitowany
kod zajmuje ok. 32ms, przy czym odbiornik
reaguje na niskie stany transmitowanego ko−
du. Pierwszy impuls jest impulsem startu,
który jednocześnie informuje odbiornik o po−
czątku nadawanego kodu. Następna liczba
impulsów wskazuje na numer wyjścia jaki bę−
dzie pojawiał się na wyświetlaczu odbiornika.
I tak dla wyjścia „1” jest to jeden impuls, na−
tomiast dla wyjścia „B” jest transmitowanych
11 impulsów. Ostatni impuls, który trwa 4ms,
jest znacznikiem końca transmisji kodu. Na
jego podstawie odbiornik wie, że zakończona
została transmisja kodu. Jak widać każdy im−
puls trwa 1ms. Na rysunku 3 przedstawiony
został schemat ideowy układu odbiornika.
Funkcje jakie realizują układy U2 oraz U3 są
takie samie jak w przypadku układu nadajni−
ka, przy czym praca odbiornika sygnalizowa−
na jest kropką wyświetlacza W1. I tak, jak dla
nadajnika, miganie wolnej kropki wyświetla−
cza wskazuje na rozładowaną baterię. Przy
zastosowaniu detektora ICL8211 sygnalizacja
będzie odwrotna. Wyjścia procesora PA0−
PA7 bezpośrednio sterują wyświetlaczem
W1, przy czym rezystory R1− R8 ograniczają
prąd segmentów tego wyświetlacza. Jak
wspomniałem odbiornik dodatkowo wyposa−
żony został w akustyczny sygnalizator ciągło−

ści obwodu, sterowany
przez procesor, który steruje
tranzystorem T1. Wejściem
sygnału nadawanego jest
pin PB0 procesora. Elemen−
ty R15, D1, D2 zabezpie−
czają to wejście przed za−
kłóceniami oraz przepięcia−
mi. Rezystor podciąga to
wejście do plusa zasilania.
Ponieważ nadawanych ko−

dów jest 12, wyświetlacz
pozostałe 3 pokazuje w po−
staci liter „a”, „b” oraz „c”.

Odbiornik akceptuje dopiero nadany kod po
jego dwukrotnym poprawnym odebraniu. Tak
więc odbiornik wyświetla numer nadanego
kodu dopiero po ok. 70ms. Po odłączeniu
nadawanego sygnału od odbiornika wyświe−
tlacz automatycznie zostaje wyłączony po ok.
3 sekundach, co przyczynia się do oszczędno−
ści baterii. Jeżeli wejście odbiornika zostaje
zwarte do masy na dłużej niż ok. 100ms włą−
cza się sygnalizator akustyczny, dzięki czemu
odbiornik może być wykorzystany do bada−
nia ciągłości obwodów. Kondensatory C4−C7
filtrują napięcie zasilające odbiornik. Pro−
gram realizujący funkcje nadajnika, jak
i odbiornika, został napisany w asemblerze.

Montaż i uruchomienie

Nadajnik oraz odbiornik testera należy zmon−
tować na płytkach drukowanych przedstawio−
nych na rysunkach 4 i 5. Montaż należy roz−
począć od wlutowania elementów najmniej−
szych kończąc na włożeniu układów scalo−
nych do podstawek. Na płytce nadajnika, do−
datkowo od strony druku, należy połączyć ze
sobą punkty A’ – A’ oraz B’ – B’. Wyjścia
oznaczone jako 11, 12 od strony druku są wyj−
ściami „B”, „C” nadajnika. Po poprawnym
zmontowaniu nadajnika jak i odbiornika,
przed włożeniem układów scalonych należy
sprawdzić ich napięcie zasilania, które powin−
no wynosić 5V. Do układu nadajnika należy
przylutować trzynaście przewodów z których
jeden będzie masą. Odbiornik trzeba wyposa−
żyć w przewód dwużyłowy, którego linie będą
masą oraz wejściem sygnałowym odbiornika.
Przewody najlepiej będzie zakończyć miniatu−
rowymi krokodylkami. Należy pamiętać, aby
krokodylki przewodów masy były innego ko−
loru. Przewody sygnałów wyjściowych należy
ponumerować zgodnie z informacją jaką bę−
dzie pokazywał wyświetlacz odbiornika. Jeże−
li wyświetlacz po dołączeniu danego kodu do
wejścia odbiornika pokaże np. „2” to kroko−

dylek ten należy ozna−
czyć taką właśnie cyfrą.
Po odłączeniu danej linii
nadajnika od odbiornika
wyświetlacz po ok. 3 se−
kundach powinien zo−
stać wygaszony.

Do zasilenia testera

należy użyć baterii 9V,
przy czym może być
każda inna o napięciu
z zakresu 7−12V. Po włą−
czeniu nadajnika jak
i odbiornika powinna
migać dioda oraz kropka
wyświetlacza. Brak mi−
gania diod może świad−
czyć o błędzie w monta−
żu lub zwarciu. Aby
sprawdzić działanie ob−
wodu wykrywającego
rozładowanie

baterii

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

Czerwiec 2002

32ms

1ms

4ms

GND

1N4148

R15 10k

R14 22k

R13 10k

BC548

BUZZER

Z1
CON2

1 2

MC68HC705J1A

OSC1

OSC2

PB5
PB4
PB3
PB2
PB1
PB0

Vdd

Vss

RESET

IRQ/Vpp

PA7

PA0

PA1

PA2
PA3
PA4
PA5
PA6

27p

4MHz

C3
4,7u

22k

−R8

U4
ICL8212

Vin

GND

Vout

U5
78L05

R10 120k

R11

750k

100n

47u

R12(*) 10M

100u

100n

BT1

ON/OFF

HYST

THR

OUT

V+

GND

Rys. 2 Przebiegi

Rys. 3 Schemat odbiornika

można użyć zasilacza laboratoryjnego. Zasi−
lenie układu napięciem niższym niż 8V po−
winno spowodować wolniejsze miganie diod.
Przy zastosowaniu innego napięcia zasilania
niż 9V, należy odpowiednio zmienić dzielnik
detektora napięcia. Sprawdzenie testera cią−
głości obwodu polegać będzie na zwarciu li−

nii wejściowej odbiornika z jego masą. Jeże−
li montaż jest poprawny powinien odezwać
się sygnalizator akustyczny. Po poprawnym
sprawdzeniu działania testera należy umie−
ścić jego płytki w obudowach. Najlepszą
obudową będzie obudowa z pojemnikiem na
baterię 9V. W obudowie nadajnika należy
wywiercić otwór na diodę D1 oraz przełącz−
nik zasilania, natomiast w obudowie odbior−
nika należy oprócz otworu na przełącznik S1
wyciąć otwór na wyświetlacz LED. Aby
dźwięk z generatorka piezo był głośniejszy
można wywiercić dodatkowy otwór blisko
jego umieszczenia.

Marcin Wiązania

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

Czerwiec 2002

Wykaz elementów

Nadajnik

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..551100

Ω

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

Ω

R33((**)) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..775500kk

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..112200kk

Ω

Kondensatory
C

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2277ppFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77µµFF//1166V

C44,,C

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

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

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

Półprzewodniki
U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C6688H

C770055JJ11A

U22,,U

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44004499

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..IIC

CLL88221122 lluubb IIC

CLL88221111

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL0055
D

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

D zziieelloonnaa 33m

X11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44M

Hzz

Inne
O

Obbuuddoow

waa

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeełłąącczznniikk hheebbeellkkoow

wyy

BTT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..zzłłąącczzkkaa nnaa bbaatteerriięę 99V

Krrookkooddyyllkkii .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11 xx cczzaarrnnyy,, 1122 xx cczzeerrw

woonnyy

Prrzzeew

wóódd ttrrzzyynnaassttoożżyyłłoow

wyy 1100ccm

Odbiornik

Rezystory
R

R11 − R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R99,,R

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..112200kk

Ω

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..775500kk

Ω

R1122((**)) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R1133,,R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

Kondensatory
C

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2277ppFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77µµFF//1166V

C44,,C

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

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

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

Półprzewodniki
U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C6688H

C770055JJ11A

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..IIC

CLL88221122 lluubb IIC

CLL88221111

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL0055
D

D11,,D

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

N44114488

X11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44M

Hzz

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

C554488

W11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..W

Wyyśśw

wiieettllaacczz zzee w

wssppóóllnnąą aannooddąą

Inne
O

Obbuuddoow

waa

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

Piieezzoo zz ggeenneerraattoorrkkiieem

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeełłąącczznniikk hheebbeellkkoow

wyy

BTT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..zzłłąącczzkkaa nnaa bbaatteerriięę 99V

Krrookkooddyyllkkii .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11 xx cczzaarrnnyy,, 11 xx cczzeerrw

woonnyy

Prrzzeew

wóódd ddw

wuużżyyłłoow

wyy .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100ccm

Płytki drukowane są dostępne w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−2620A

Uwaga! Program napisany w asemblerze
można znaleźć na stronie internetowej EdW w dziale FTP.

Rys. 4 i 5 Schematy montażowe

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

Czerwiec 2002

Do czego to służy?

Prezentowany układ przeznaczony jest dla
osób, które mają kłopoty z usłyszeniem rano
budzika. Opisana przystawka reaguje na
dźwięk budzika i po około dziesięciu sekun−
dach dzwonienia budzika włącza dużo sil−
niejszy dźwięk, który nie obudzi tylko cał−
kiem głuchego. Co bardzo ważne, układ nie
wymaga żadnej ingerencji we wnętrze budzi−
ka, a obsługa jest niezmiernie prosta.

W cyklu Ośla łączka (na stronie 46 tego

wydania EdW) zaprezentowano ten układ,
ale ramy tego cyklu nie pozwalają na szerszy
opis. Ponieważ takie urządzenie niewątpli−
wie wzbudzi zainteresowanie wielu Czytelni−
ków, niniejszy artykuł zawiera dodatkowe
istotne szczegóły, które pozwolą w pełni zro−
zumieć działanie i z powodzeniem zrealizo−
wać przystawkę nadającą się do praktyczne−
go wykorzystania.

Jak to działa?

Schemat „turbodopalacza” pokazany jest na
rysunku 1. Membrana piezo Y1 (PCA−100)
pełni podwójną rolę. W roli bardzo głośnego
sygnalizatora sterowana jest przez generator
z inwerterami U2A, U2C, pracujący z czę−
stotliwością około 3,5kHz. Celowo wykorzy−
stano tu klasyczny generator dwubramkowy,
który ma dobrą stabilność częstotliwości.
Przy podanych wartościach elementów R11,
C5 częstotliwość powinna wynosić około
3,5kHz, czyli będzie bliska częstotliwości re−
zonansowej przetwornika piezo, co zapewni
wyjątkowo głośny dźwięk. Generalnie nie
ma potrzeby dostrajania częstotliwości gene−
ratora, ale kto chce, może dokładniej dobrać
wartość R11, albo też zamiast R11 zastoso−
wać potencjometr, by dokładnie dostroić się
do częstotliwości rezonansowej przetworni−
ka. Dźwięk jest przerywany dzięki generato−
rowi taktującemu U2E, U2F. Inwertery U2B,
U2D zapewniają wysterowanie przetwornika

sygnałami będącymi w przeciwfazie. Celowo
zastosowano tu inwertery kostki 4049, mają−
ce zwiększoną wydajność prądową. Taki
układ mostkowy zapewnia wyjątkowo dużą
głośność dźwięku.

Przy pracy w roli sygnalizatora rezystory

R3, R10 o stosunkowo dużej wartości nie od−
grywają żadnej roli.

Jeśli układ jest w stanie czuwania, tranzy−

stor T3 nie przewodzi i układ U2 nie jest za−
silany; stale zasilany jest tylko układ U1.
Przetwornik Y1 pełni w spoczynku rolę mi−
krofonu. Okazuje się mikrofonem o dobrej
skuteczności i wytwarza sygnały elektryczne
o amplitudach rzędu dziesiątek i setek mili−
woltów. Ponieważ kostka U2 nie jest zasila−
na, tranzystory w niej zawarte nie przewo−
dzą. Można powiedzieć, że przy takich sy−
gnałach z „mikrofonu”, struktury kostki U2,
zarówno tranzystory, jak i diody, nie są ak−
tywne, więc nie obciążają mikrofonu – za−
chowują się, jakby ich nie było. Oporność
wewnętrzna takiego piezoelektrycznego „mi−
krofonu” jest bardzo duża. Bardzo duża jest
też oporność wejściowa wzmacniacza z tran−

zystorem T1 (prawie 1M

Ω

). W rezultacie

obecność dwóch rezystorów R3, R10 prak−
tycznie nie zmniejsza poziomu sygnału poda−
wanego na T1 – cały sygnał z przetwornika
Y1 jest podawany na bazę T1.

Tranzystor T1 jest jedynym elementem

czynnym w stanie spoczynku. Polaryzowany
jest on przez obwód D1, R1 i przewodzi. Ze
względu na ogromne wartości rezystorów R1,
R5 pobór prądu jest znikomy, około 1,7...1,8
mikroampera przy zasilaniu 9V. Spadek na−
pięcia na R4 jest mały i T2 nie przewodzi.
Wzmocnienie sygnałów zmiennych jest
znaczne ze względu na obecność kondensato−
ra C8. Ciche dźwięki zostaną, co prawda,
wzmocnione, ale nie otworzą tranzystora T2.
Dopiero gdy pojawi się odpowiednio głośny
dźwięk, szczyty wzmocnionego przebiegu
zmiennego będą na króciutki czas otwierać
tranzystor T2. W tym czasie szybko zdąży się
naładować kondensator C1. Kondensator ten
będzie się pomału rozładowywał przez R6.
W rezultacie silniejsze dźwięki spowodują

R14

U1C

U1B

U1A

U2B

U2A

U2D

U2C

U2 4049

U1 40106

U2F

U2E

10M

R2 1M

22k

4,7M

330k

R7 1M

10k

R10

22k

R11

56...62k

R12

100k

R13

470k

470n

2,2n

470n

100n

10u

tantal

100u

47u

tantal

LED

1N4148

PCA100

100k

czas

alarmu

opóźnienia

100n

U1D

U1E

U1F

Rys. 1 Schemat ideowy

pojawienie się stanu wysokiego na wejściu
inwertera U1A. Dzięki obecności obwodu
opóźniającego R7C3, krótkie, przypadkowy
sygnały dźwiękowe nie wywołają reakcji tur−
bodopalacza. W układzie celowo dołączono
C3 do plusa zasilania, choć w spoczynku po−
zostaje on rozładowany i dlatego powinien to
być kondensator tantalowy (można też zasto−
sować R7=10M

Ω

i C3=1

F stały). Dołącze−

nie kondensatora C3 między masę a wejście
bramki U1B pozwoliłoby, co prawda, zasto−
sować zwykły, aluminiowy „elektrolit”, jed−
nak po włączeniu zasilania układ generował−
by przeraźliwie głośny dźwięk.

Dzięki obecności obwodu C3R7 dopiero

dłuższy sygnał z budzika spowoduje nałado−
wanie C3 i pojawienie się stanu niskiego na
wejściu U1B. Spowoduje to pojawienie się
stanu wysokiego na wyjściu U1B, pojawie−
nie się stanu wysokiego na wejściu U1C,
otwarcie tranzystora T3 i rozpoczęcie cyklu
pracy. Obwód różniczkujący R8C2 decyduje
o długości czasu alarmu − przy wartości
1M

Ω

czas przeraźliwego alarmu wyniesie

kilkadziesiąt sekund.

Jak widać, w stanie spoczynku T3 nie

przewodzi, a tranzystor T1 pobiera poniżej
2

A prądu. Dzięki obecności

obwodu R7C3 układ nie rea−
guje na przypadkowe hałasy,
więc w zasadzie turbodopalacz
nie wymaga żadnego wyłącz−
nika i cały czas jest gotowy do
pracy. Ma to dodatkową zaletę
– roztargniony użytkownik nie
zapomni go włączyć.

Trzeba jednak wziąć pod

uwagę, że takiej wersji układu
przeraźliwie wyjącego nad ra−
nem przez kilkadziesiąt se−
kund, nie można wyłączyć.
Użytkownik powinien sam
zdecydować, na jaką wersję
się zdecyduje. Ma co najmniej
trzy możliwości:
1. Skrócić czas alarmu do kil−

ku sekund (byle w tym
czasie śpioch został sku−
tecznie

obudzony)

–

w tym celu można zmienić
wartość

rezystora

(47k

Ω

...10M

Ω

) i konden−

satora C2 (1...100

F, stały

lub tantalowy).

2. Dodać przycisk skracający

czas alarmu (równolegle
do R8 – na płytce przewi−
dziano otwory X, Y na
przewody).

3. Dodać wyłącznik zasilania

układu.
Każda z metod ma swoje

wady i zalety, najbardziej god−
na polecenia wydaje się
wersja druga.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na niewielkiej płyt−
ce drukowanej, pokazanej na rysunku 2.
Montaż jest prosty i nie powinien sprawić
trudności nawet mniej zaawansowanym.
Układy scalone należy włożyć do podstawek
na samym końcu. Ponieważ w układzie nie
przewidziano żadnych elementów regulacyj−
nych, turbodopalacz bezbłędnie zmontowany
ze sprawnych elementów będzie od razu
działał poprawnie.

Przetwornik Y1 nie powinien być oddalo−

ny więcej niż o 5cm od budzika (dwa zbudo−
wane modele pracowały nawet przy odległo−

ści 8...9cm od tylnej ścianki budzika). W cza−
sie użytkowania turbodopalacza konieczne
jest więc umieszczenie budzika blisko prze−

twornika Y1. Warto sprawdzić czułość
swojego układu, żeby nie natknąć się na
niespodzianki. Dobrym rozwiązaniem bę−
dzie wykorzystanie płaskiej obudowy, np.
KM−33 (która ma miejsce na baterię 9V)
i umieszczenie przetwornika na zewnątrz,
jak pokazuje rysunek 3. Wtedy postawie−
nie budzika na turbodopalaczu zagwaran−
tuje jego zadziałanie.

Piotr Górecki

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

Czerwiec 2002

Wykaz elementów

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R22,,R

R55,,R

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

Ω

R33 R

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77M

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

** ppaattrrzz tteekksstt

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5566kk

Ω

((5566......6622kk))

R1122,,R

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

Ω

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700kk

Ω

Kondensatory
C

C11,,C

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700nnFF

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//1166V

V ttaannttaall

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100uu//1166V

V ttaannttaall

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF
C

C77,, C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

m..

Półprzewodniki
D

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

D zziieelloonnaa

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

N44114488

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

C554488

TT22 TT33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

Inne
Y

Y11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

A110000

oobbuuddoow

waa K

M−3333

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2634

PCA−100

KM−33

Budzik

Rys. 3

Rys. 2 Schemat montażowy

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

Czerwiec 2002

Do czego to służy?

Układ znajdzie zastosowanie
wszędzie tam, gdzie koniecznie
trzeba sprawdzać na bieżąco stan
baterii, głównie w przyrządach po−
miarowych oraz w układach sy−
gnalizacyjnych i alarmowych.

W EdW 1/2002 opisany był

prosty monitor baterii z trzema
tranzystorami i migającą diodą
LED. W tamtym prostym układzie
obniżenie się napięcia poniżej
określonej granicy powodowało
włączenie sygnalizatora na stałe.
W niniejszym artykule zaprezento−
wana jest inna wersja monitora.
W tej drugiej wersji, przy powol−
nym obniżaniu się napięcia baterii układ daje
krótkie sygnały dźwiękowe w długich odcin−
kach czasu, wskazując, że napięcie baterii
zbliża się do ustawionej granicy, a przy dal−
szym spadku napięcia baterii sygnały stają
się coraz częstsze, sygnalizując konieczność
wymiany baterii. Dzięki temu, gdy monitor
zacznie dawać wstępne sygnały, można je−
szcze jakiś czas wykorzystywać przyrząd
i jest czas, by postarać się o nową baterię.

Dodatkową zaletą jest fakt, że układ zo−

stał zrealizowany w wersji SMD, choć oczy−
wiście można go zrealizować z klasycznymi
elementami.

Jak to działa

Schemat ideowy pokazany jest na rysunku 1.
Tranzystor T2 pełni rolę komparatora. Po−
równuje „napięcie odniesienia” z diody D1
z napięciem z dzielnika R1/R9R10. Dioda
D1 jest źródłem napięcia odniesienia. Napię−
cie na niej wynosi około 1,5...1,8V. W stanie
czuwania wszystkie tranzystory w tym T1, są
zatkane, więc R2 nie odgrywa żadnej roli.

Przez diodę D1 i R8 płynie znikomy prąd,

mniejszy niż 1

A, więc spadek napięcia na

R8 jest pomijalnie mały.

Jeśli napięcie zasilania i tym samym na−

pięcie na bazie T2 zmniejsza się, T2 zaczyna

przewodzić. Otwiera się też T3 i T4. Otwar−
cie T3, T4 spowoduje w pierwszej kolejności
przepływ prądu w obwodzie R11,Y1, T4, R8.
Ten prąd, rzędu 0,5mA włącza brzęczyk pie−
zo z generatorem Y1. Płynący prąd wywołu−
je też niewielki spadek napięcia na rezystorze
R8, co zwiększa napięcie na emiterze T2
i jest sygnałem dodatniego sprzężenia zwrot−
nego, a w efekcie powoduje powstanie histe−
rezy. Dzięki temu T2, T3, T4 zostaną nasyco−
ne. Pojawienie się napięcia na R11 i Y1 spo−
woduje też otwarcie tranzystora T1. Dołą−
czony przez niego rezystor R2 zacznie rozła−
dowywać kondensator C1 i napięcie na bazie
T2 zacznie pomału rosnąć. Nie spowoduje to
od razu zatkania T2, T3, T4 ze względu na
histerezę, wynikającą z napięcia, jakie pod−
czas pracy brzęczyka panuje na R8. Po chwi−
li wszystkie tranzystory zostaną jednak za−
tkane, gdy napięcie na C1 zmieni się więcej,
niż wynosi napięcie na R8. Rezystor R3 jest
niezbędny właśnie ze względu na histerezę.

Jak z tego widać, po zmniejszeniu napię−

cia zasilającego poniżej napięcia progowego,
wyznaczonego przez dzielnik R1, R9, R10,
układ staje się generatorem o częstotliwości
wyznaczonej zależnej od pojemności C1,

przy czym czas trwania krótkiego sygnału
dźwiękowego zależy od R2.

Przy powolnym obniżaniu się napięcia

baterii układ najpierw daje sygnały w długich
odcinkach czasu, a przy dalszym spadku na−
pięcia baterii sygnały stają się coraz częstsze.

Uwaga! Do poprawnej pracy układu wy−

magane jest, by kondensator C1 był dobrze
zaformowany i miał znikomą upływność.
W przeciwnym wypadku prądy upływu kon−
densatora uniemożliwią zadziałanie układu.
Nie będzie to żadnym problemem, gdy układ
z aluminiowym „elektrolitem” zostanie na
stałe dołączony do monitorowanej baterii.

Jeśli jednak urządzenie miałoby być włą−

czane tylko na krótki czas, w roli C1 należy
zastosować kondensator tantalowy albo je−
szcze lepiej kondensator stały o pojemności
470nF...10

Montaż i uruchomienie

Montaż nie powinien sprawić większych
trudności. Układ sygnalizatora można zmon−
tować na maleńkiej płytce drukowanej, poka−
zanej na rysunku 2. Podstawowe informacje
i wskazówki dotyczące montażu elementów
SMD były podane w EdW 8/1999. Na wszel−
ki wypadek zestaw AVT−2635 zawiera dwie
płytki drukowane i dwa komplety elementów
(jeden brzęczyk).

Fotografia wstępna pokazuje pierwszy

model, zmontowany na nieco innej płytce,
przy czym układ połączeń w pełni odpowia−
da rysunkowi 1. W pokazanym modelu za−
stosowano w roli R10 potencjometr monta−
żowy 1M

Ω

SMD, a R9 to rezystor 1M

Ω

W zestawie AVT−
2635 przewidziano
kilka nominałów re−
zystorów w zakresie
470k

Ω

...1M

Ω

, co

pozwoli dobrać na−
pięcie progowe dla
baterii 9V. W razie
potrzeby

zamiast

elementów

SMD

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2

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

Czerwiec 2002

można

wlutować

zwykłe rezystory −
na płytce przewi−
dziano w tym celu
otwory w punktach
lutowniczych.

elementami

podanymi na sche−
macie i w wykazie
napięcie progowe,
przy którym odzy−
wa się brzęczyk
wynosi około 8,5V.
Przy

napięciu

8,45V krótkie piski
występują co około
33 sekundy, przy
8,15V − co 15s, przy
8,0V − 12s, 7,0V −
5s, 6,0V − 2,5s,
5,0V − 1,6V, 4,0V −
1s. Przy 3V słychać
terkot o częstotli−
wości około 1,5Hz, a poniżej 2V dźwięk jest
ciągły. Układ wydaje dźwięk dopóki napięcie
zasilania nie spadnie poniżej 1,2V.

Jeśli potrzebna byłaby inna wartość na−

pięcia progowego, należy we własnym za−
kresie dobrać R9, R10. Wartość rezystorów
R9, R10 można zmieniać w szerokich grani−
cach. Czym większa sumaryczna wartość
R9, R10, tym niższe napięcie progowe. Do
współpracy z baterią 9V wartość R9+R10 bę−
dzie wynosić około 1,5M

Ω

...2M

Ω

Oczywiście układ można także zrealizować

z wykorzystaniem klasycznych elementów
i zmontować na kawałku płytki uniwersalnej
lub „w pająku”. Fotografia poniżej pokazuje
pierwotny model próbny o nieco innym sche−
macie, zmontowany na płytce stykowej.

Jeśli układ ma długo i niezawodnie praco−

wać, trzeba zastosować kondensator o zniko−
mej upływności oraz obowiązkowo zabez−
pieczyć płytkę przed wpływem kurzu i wil−
goci, na przykład za pomocą lakieru izolacyj−
nego albo zalewy silikonowej.

Możliwości zmian

W układzie można śmiało zmieniać wartość
C1 w szerokich granicach 220nF...100

Należy jednak pamiętać, że prąd upływu tego
kondensatora powinien być znikomy ze
względu na duże wartości rezystorów współ−
pracujących. Można też zmieniać wartość R8
w zakresie 47

Ω

...4,7k

Ω

Jeśli ktoś chciałby we własnym zakresie

przystosować układ do monitorowania bate−
rii o napięciu nominalnym 3V...4,5V powi−
nien oprócz dobrania R9+R10 zmniejszyć
mniej więcej dwu... trzykrotnie wartości
wszystkich rezystorów.

W trakcie opracowywania monitora baterii

9V wypróbowano wiele rozwiązań, w tym roz−
budowaną wersję z układami CMOS według
rysunków 3 i 4. Ostatecznie wybrano znacznie
prostsze rozwiązania tranzystorowe, opisane
w EdW 1/2002 i w niniejszym artykule. Warto
jednak przeanalizować i ewentualnie samo−
dzielnie przebadać układ z rysunku 3. Genera−
tor 4541 pobiera znikomy prąd dzięki włącze−

niu szeregowego rezystora R3.
Kostka 4093 jest zasilana peł−
nym napięciem. Rezystor R4
zmienia współczynnik podziału
licznika 4541 oraz zapewnia...
histerezę. Układ pomiaru jest
włączany okresowo, gdy na
krótko zostaje otwarty tranzy−
stor T1. PR1 i PR2 powinny
być tak ustawione, żeby naj−
pierw zaczął z rzadka odzywać
się brzęczyk, a by po dalszym
obniżeniu napięcia przerzutnik
U2B, U2D zwiększył częstotli−
wość impulsów dźwiękowych,
podając stan wysoki na wejście
programujące A kostki 4541.

Piotr Górecki

Wykaz elementów

Rezystory

R11,,R

R44,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R22,,R

R33,,R

R55,,R

R66,,R

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

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

R99A

A .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800kk

Ω

R99B

B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200kk

Ω

R99C

C .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R99D

D .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700kk

Ω

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

µµ

FF//1166V

V S

Inne

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

D żżóółłttaa;; S

D,, eew

weennttuuaallnniiee zzw

wyykkłłaa 33m

TT33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

N S

TT11,,TT22,,TT44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

P S

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT−2635

Rys. 3

Rys. 4

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

Czerwiec 2002

Niestety, każdy z nas kiedyś chorował

lub będzie chorować. W takiej sytuacji

istnieje konieczność zażywania róż−

nych lekarstw, najczęściej dawkowa−

nych co pewien okres czasu. Aby jed−

nak nie męczyć się z nastawianiem

różnego rodzaju budzików dobrze jest

mieć przyrządzik, który co pewien

okres czasu, bez ciągłego nastawia−

nia, będzie nam przypominał o zażyciu

lekarstwa. Takie właśnie proste urzą−

dzenie jest opisane w tym artykule.

Opis układu

Schemat ideowy układu pokazany jest na ry−
sunku 1. Sercem układu jest kostka CMOS
4060. Umożliwia ona uzyskanie długich cza−
sów przy zastosowaniu kondensatorów sta−
łych w oscylatorze. Układ ma możliwość 4−
stopniowej regulacji czasu: 4, 6, 8 i 12 godzin.
Są to czasy typowe dla dawkowania większości
lekarstw. Zmiana zakresów odbywa się po−
przez przełączanie dwóch ostatnich końcówek
kostki (Q13 i Q14) oraz zmianę pojemności
kondensatora w oscylatorze. Zmiana pojem−
ności powoduje zmianę częstotliwości w sto−
sunku 2 do 3. Ma to na celu uzyskanie czasów
4, 8 oraz 6 i 12 godzin,
bardzo typowych dla ku−
racji większością le−
karstw. Dlatego w oscyla−
torze zostały zastosowane
kondensatory 220nF oraz
330nF, których stosunek
jest równy 2 do 3.

Elementem sygnali−

zującym upływ czasu
jest brzęczyk z generato−
rem, umieszczony w mi−
niaturowej

obudowie,

przeznaczonej do druku.
Steruje nim tranzystor
T1. Po ustawionym cza−
sie na wyjściu U1 pojawi
się logiczna jedynka

i spowoduje włączenie buzzera. Wciśnięcie
przycisku RESET wyłączy brzęczyk i zara−
zem zrestartuje układ. Każde wciśnięcie tego
przycisku powoduje wydanie przez buzzer
dźwięku. Dzięki temu łatwiej jest się zorien−
tować, czy przyrząd jest włączony, czy też
nie. Odpowiedzialne są za to diody D1 i D2
tworzące bramkę OR. Układ posiada wyłącz−
nik zasilania ze względu na sporadyczne ko−
rzystanie z układu.

Montaż i uruchomienie

Układ najlepiej jest umieścić w obudowie
KM−14N, przeznaczonej dla pilotów auto−
alarmów. Ze względu na małą ilość miejsca
we wnętrzu obudowy należy zastosować
montaż przestrzenny. Jako przełączniki za−
kresów najlepiej jest zastosować miniaturo−
we przełączniki hebelkowe, umieszczone
z boku obudowy. Uruchomienie poprawnie

zmontowanego układu nie powinno sprawić
trudności. Urządzenie będzie wymagało je−
dynie ustalenia okresu generatora kostki U1.
Można tego dokonać zmieniając wartość re−
zystora R1, ewentualnie zastosować rezystor
3,3M

Ω

i szeregowy peerek 1M

Ω

, za pomocą

którego będziemy mogli w pewnym zakresie
regulować częstotliwość oscylatora.

Piotr Wójtowicz

Rys. 1 Schemat ideowy

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33M

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..66,,88M

Ω

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

Ω

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300nnFF

Półprzewodniki

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44006600

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

C554477

D11,, D

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

N44114488

Inne

Bzz .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..bbuuzzzzeerr ddoo ddrruukkuu

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miikkrroossw

wiittcchh

S22−S

S44 .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miinniiaattuurroow

wyy pprrzzeełłąącczznniikk hheebbeellkkoow

wyy

Obbuuddoow

waa K

M−1144N

Baatteerriiaa 1122V

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

Czerwiec 2002

Kominek − wiadomo − dobra rzecz.

Oferuje ciepło, a przy okazji kilka in−

nych przyjemności. Bo to przecież ca−

ła ceremonia: czyszczenie, szykowa−

nie, rozpalanie, regulowanie ciągu, ży−

wy ogień itd. − jak z paleniem fajki.

Ale, gdy się już nacieszymy tym rytu−

ałem, to chcielibyśmy mieć po prostu

ciepło i ... święty spokój.

W związku z powyższym należy zadbać o to
aby po załadowaniu drewnem paleniska takie−
go wkładu kominkowego, rozpoczął się jak
najdłużej trwający proces spalania − przy moż−
liwie stałej temperaturze. Jestem w dość dobrej
sytuacji, ponieważ posiadam żeliwny piecyk
wolno stojący Jotul 3TD, którego konstruktor
(ponoć już 300 lat temu) zaprojektował nad
drzwiczkami przesuwaną listwę do regulacji
ilości powietrza wpadającego do paleniska. Li−
stwa ta wymaga do przesuwania niezbyt dużej
siły − około 0,5 kG − a zatem można do tego ce−
lu wykorzystać serwomechanizm modelarski.
Piecyki żeliwne i wkłady kominkowe mają to
do siebie, że stosuje się w nich najróżniejsze
metody regulowania dopływu powietrza, a co
za tym idzie prawie w każdej konstrukcji trze−
ba się najpierw zorientować, czy takie serwo
da sobie radę z mechanizmem regulacyjnym.
Musimy wziąć przy tym pod uwagę, że sam
serwomechanizm nie może znajdować się zbyt
blisko obudowy pieca, aby nie stopił się zanim
zacznie swoją misję.

Jest i pewne rozwiązanie dla dużych

wkładów kominkowych, które mają ciężkie
dźwignie regulacyjne wymagające zbyt du−
żych sił jak na modelarskie serwo. Spora
ilość wkładów wyposażona jest w jeden lub
kilka otworów, którymi za pomocą giętkich
rur aluminiowych dostarczane ma być po−
wietrze z zewnątrz pomieszczenia, a przezna−
czone do procesu spalania. Z moich doświad−

czeń wynika, że wystarczy pozostawić czyn−
ny tylko jeden z tych dopływów i na rurze
prowadzącej do niego zamontować przepust−
nicę powietrza, sterowaną serwem. Wtedy
serwo ma za zadanie jedynie poruszać bla−
szką o średnicy ok. 40−70 mm umieszczoną
w rurze przepustnicy, a to już nie wymaga
prawie żadnej siły. Przepustnica może się
oczywiście znajdować nawet metr od wlotu
powietrza do pieca, a zatem w znacznie chło−
dniejszej okolicy. Konstrukcję przepustnicy
pozostawiam Wam. Trzeba to zrobić możli−
wie prosto, tak aby jej działanie podobne
było do działania przepustnicy powietrza
w gaźniku samochodowym. A może by
rzeczywiście użyć kawałka gaźnika...?

Opis układu

Przedmiotem artykułu miał być jednak sam re−
gulator. Jego konstrukcję rozwiązałem dość
prosto, bo i nie ma tu czego komplikować.
Działa w moim 3TD (nie mylić z turbodieslem)
już piąty sezon i nie chcę w nim nic zmieniać.

Ze źródeł dobrze poinformowanych wiado−

mo, że aby poruszyć serwem modelarskim nale−
ży podłączyć do niego zasilanie ok. 4,5−6V a na
wejście podać impulsy powtarzające się cy−

klicznie co ok. 20ms. Czas ich trwania (szero−
kość) decyduje o kącie obrotu dźwigni serwa.

Już widzę błysk w oczach Bascom’owców;

oczywiście, że można to załatwić prostym
programikiem i użyć AT89C2051. Gdy jednak
powstał mój regulator − Bascoma jeszcze nie
było na świecie, a pisać program w asemble−
rze... no, nie wiem.

Zrobiłem zatem generator na timerze 555

(rys. 1), który wytwarza impulsy o częstotli−
wości ok. 50 Hz (20ms). Szerokość impul−
sów zależy między innymi od prądu, którym
ładuje się kondensator dołączony do nóżek 6
i 7 więc wystarczyło ten prąd uzależnić od
temperatury i już. Ten fragment może być
zbudowany na jakimkolwiek wzmacniaczu
operacyjnym − nawet 741. Potencjometrem
ustawiamy zadaną temperaturę, a serwo tak
reguluje dopływem powietrza do paleniska,
aby − poprzez informację z czujnika tempera−
tury − doprowadzić układ do równowagi.

Układ na małej płytce drukowanej i potencjo−

metr zadający mieści się wewnątrz wtyczkowe−
go zasilacza 5V/0,8A. Wychodzą z niego tylko 2
przewody: do serwa i czujnika temperatury.

Rys. 1

Okno na świat

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

Czerwiec 2002

Do pomiaru użyłem szklanego czujnika

temperatury o ujemnym współczynniku tem−
peraturowym rezystancji. W temperaturze
pokojowej ma oporność około 47k

Ω

Kilka rad dla „zapalonych
kominkowców”

Z moich doświadczeń wynika na przykład,
że słabym punktem tak prostego regulatora
jest to, że w wypadku zaniku napięcia sieci
pod nieobecność domowników pozycja regu−
latora pozostaje taka, jaka była przed zani−
kiem. I jeśli akurat wlot powietrza był nazbyt
otwarty, to możemy − w skrajnym przypadku
− nie mieć do czego wracać!

Dlatego kilka razy zdarzyło mi się przed

wyjściem z domu (jeśli nieopatrznie chwilę
przedtem załadowałem cały piec) rozłączyć
mechanicznie dźwignię regulacyjną od serwa
i zamknąć ręcznie dopływ. Tak na wszelki
wypadek.

Pole do popisu dla hobbystów; na pewno

jakiś konkurs pomysłów w tej branży miałby
powodzenie.

Chodziło mi po głowie takie rozwiązanie:

akumulatorek − aby uniezależnić się od sieci −
ale o małej pojemności, aby nie był zbyt duży.
Ponieważ serwo obciążone potrafi pobrać du−
ży prąd, można byłoby włączać je powiedz−
my co minutę − na 1−2 sekundy, tylko w celu

aktualizacji położenia. Czas pracy akumula−
torka będzie wtedy wielokrotnie dłuższy.

Druga podpowiedź: zauważyłem, że regu−

lacja lepiej działa, jeśli się operuje stosunko−
wo małym zakresem otwarcia dopływu po−
wietrza. Po prostu trzeba tak ustawić zakres
min/max., aby przy minimalnym dopływie
powietrza temperatura pieca malała, ale powo−
li, oraz aby przy maksymalnym otwarciu do−
pływu przez serwo temperatura rosła, ale rów−
nież powoli. Do tego wystarczył w przypadku
mojego piecyka ruch listwy około 10mm,
podczas gdy sama listwa umożliwia ruch oko−
ło 40mm. Przy zmniejszonym zakresie ruchu
regulacja odbywa się łagodniej, bez dużych
przeregulowań. Proces palenia się drewna jest
dość nieokiełznany i mało przewidywalny, za−
tem podejrzewam, że próby optymalizowania
„prawdziwego” regulatora PID nie byłyby ła−
twe i na pewno nie są tu potrzebne.

Trzecia sprawa to umieszczenie czujnika

temperatury. Metodą kilku prób doszedłem do
tego, że czujnik powinien być umieszczony
z tyłu za piecem, w odległości ok. 10cm od
korpusu pieca i w podobnej odległości od miej−
sca wylotu spalin do komina. Wtedy położenie
dźwigni serwa jest uzależnione od temperatury
samego pieca, ale i od temperatury spalin. Jest
to ważne np. przy rozpalaniu, gdy piec jest je−
szcze chłodny ale rura wylotowa może się
szybko rozgrzać do czerwoności. Odpowiednie
położenie czujnika powinno temu zapobiec.

I może jeszcze jedno. Gdyby ktoś chciał

rozwinąć nieco taki regulator, proponował−
bym umieszczenie np. przycisku powodują−
cego zamknięcie pieca bez względu na aktu−
alną temperaturę. Byłoby to przydatne wła−
śnie przy wyjściu z domu albo przed zaśnię−

ciem. Podczas normalnej pracy mojego regu−
latora − gdy zaczyna brakować paliwa piec staje
się coraz chłodniejszy, więc dopływ powietrza
się całkiem otwiera. A nie powinien, bo wte−
dy resztka drewna szybko się wypala przy
dużym dopływie powietrza i możemy nie
zdążyć dołożyć drewna. Można byłoby (raczej
już z użyciem Atmela) zaprojektować układ
obserwujący czas reakcji na otwarcie dopły−
wu. Jeśli po otworzeniu dopływu po kilku
minutach w dalszym ciągu temperatura nie
wzrasta do zadanej, to może to być sygna−
łem, że zaczyna brakować paliwa i serwo po−
winno całkiem zamknąć dopływ, aby oszczę−
dzać resztkę drewna i nie wychładzać pieca.
A może coś powinno zacząć wtedy piszczeć
(generatorek piezo) domagając się przyjścia
„palacza”? Ale przecież może się to zdarzyć
w nocy, a wtedy chcemy spać, a nie dokładać
do pieca. Warto o tym także pomyśleć.

Nowych pomysłów przy rozbudowie regu−

latora i miłego grzania przy kominku życzy.

Marek Klimczak

matik1@poczta.onet.pl

Wykaz elementów

R11,,R

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..334400

Ω

R44,,R

R55,,R

R77,,R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppootteennccjjoom

meettrr 11kk

Ω

TTR

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..tteerrm

miissttoorr 4477kk

Ω

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

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77µµFF//1166V

D11,,D

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

N44114488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..774411
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

NEE555555

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

Czerwiec 2002

Wyruszając na kilkunastogodzinną wyciecz−
kę rowerową z reguły myślimy nie tylko
o prowiancie, jaki powinniśmy ze sobą za−
brać, ale ponadto o odpowiednim oświetleniu
naszego pojazdu. Gdy rower wyposażony
jest w instalację oświetleniową korzystającą
z dynama często towarzyszą nam obawy, czy
w trakcie postoju, na przykład przed wjecha−
niem na skrzyżowanie, będziemy dobrze wi−
doczni dla kierujących pojazdami nadjeżdża−
jącymi z tyłu. W czasie postoju przecież dy−
namo nie zasila instalacji elektrycznej rowe−
ru i oczywiście zdani jesteśmy wyłącznie na
światła odblaskowe. Zatem dodatkowa lamp−
ka może nie tylko poprawić komfort
podróżowania rowerem, ale zwiększyć real−
nie nasze bezpieczeństwo. A więc warto dla
własnego bezpieczeństwa wzbogacić nasz
wehikuł o dodatkową, fabryczną lampkę lub
już istniejącą doposażyć w układ elektronicz−
ny, na przykład taki jak opisany poniżej. Ów
układ zaprojektowano tak, aby mieścił się
wraz z baterią w obudowie lampki standardo−
wo montowanej w rowerach wyposażanych
w dynamo. Niewielka przestrzeń dostępna
we wspomnianej obudowie pozwala jedynie
umieścić co najwyżej dwa ogniwa typu LR
44 (lub jedną baterię litową). Ze zrozumia−
łych względów zapotrzebowanie układu
elektronicznego na energię po−
winno być sprowadzone do mi−
nimum. Kierując się tą zasadą
zaprojektowano układ w miarę
oszczędny, włączający się auto−
matycznie tylko wtedy, gdy jest
to konieczne − w momencie za−
trzymania pojazdu.

Opis układu

Wymagania, jakie stawialiby−
śmy dodatkowemu układowi,
to zapewne jak najniższy pobór
prądu oraz jak najmniejszy cię−
żar. To zrozumiałe, gdyż każdy
gram zabrany ze sobą rano

w podróż zmienia się w kilogram pod wie−
czór. Dodatkowe światło może pracować
w trybie impulsowym. Jeżeli zaś tak, to aż
kusi by sięgnąć po niewielki rozmiarami
układ scalony LM3909N. W zupełności za−
dowala się on napięciem zasilania rzędu
1.5V, a to oznacza, że wystarczy tylko jedna
bateria np. typu LR44. Jego niewielkie zapo−
trzebowanie na prąd sprawia, iż sam układ
może pracować zasilany z ogniwa tego typu
kilkadziesiąt godzin. W zupełności może to
wystarczyć tym bardziej, iż włącza się on je−
dynie w czasie postoju i to na krótko (średnio
na kilkadziesiąt sekund).

Gdy zatrzymujemy się przed skrzyżowa−

niem dynamo przestaje się kręcić, napięcie
w instalacji spada do zera. Ponownie zaczy−
na wzrastać w momencie jak ruszamy. Fakt
ten próbowano bezpośrednio wykorzystać
umieszczając w obwodzie miniaturowy prze−
kaźnik, który załączał, bądź wyłączał zasila−
nie całego układu elektronicznego. Rzeczy−
wiście, przez pewien czas wydawało się, iż
będzie to rozwiązanie właściwe (rysunek 1).

Niestety, tylko do momentu pomiaru

prądu, na który zapotrzebowanie zgłasza
przekaźnik mechaniczny. Okazało się, że
jego apetyt na moc jest porównywalny
z apetytem żarówki umieszczonej z tyłu po−
jazdu. Przekaźnik na napięcie 5V potrzebo−
wał niemal 100mA. Naturalnie oznacza to
tylko dodatkowe zwiększenie obciążenia
rowerzysty.

Zaprzestano zatem dalszych ekspery−

mentów z układem. Należało poszukać in−
nych, lepszych pod tym względem rozwią−
zań. Z pierwotnego układu pozostała jedy−
nie sama idea wykorzystania oszczędnego
obwodu scalonego LM3909N. To przecież
dzięki niemu możliwa stała się miniaturyza−
cja całego układu. Jak wspomniano wcze−
śniej, sam układ scalony LM3909N zado−
wala się napięciem 1.5V. Niestety, po umie−
szczeniu elementu czynnego w obwodzie
załączającym tak niskie napięcie przestaje
wystarczać. Niezbędne staje się dodanie je−
szcze jednej baterii LR44. Oczywiście
w wersji finalnej układu można zastosować
baterię litową, np. CR2032. Przetestowano
najrozmaitsze warianty układów elektro−
nicznych. Ostatecznie zdecydowano się na
obwód przedstawiony na rysunku 2. Układ
ten charakteryzuje się niewielkim zużyciem
energii z dodatkowej baterii w czasie pracy
oraz zaniedbywalnie małym obciążeniem
dynama w stanie czuwania.

Ciąg dalszy na stronie 68.

Rys. 1 Wersja pierwotna

Rys. 2 Schemat układu

śś

łł

Forum Czytelników

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

Czerwiec 2002

Ciąg dalszy ze strony 62.

Zbudowany jest z szeroko dostępnych

elementów. Najkosztowniejszymi elementa−
mi są: układ scalony oraz dioda elektrolumi−
nescencyjna. Dioda musi charakteryzować
się światłością rzędu co najmniej 2.5cd (im
więcej tym oczywiście lepiej).

Sercem układu jest naturalnie LM3909N.

Jest on zasilany z dwóch baterii LR44 (lub
jednej baterii litowej) poprzez diodę D2. Dio−
da ta znalazła się w obwodzie z prostej przy−
czyny: chodziło o ograniczenie wartości na−
pięcia zasilającego układ scalony do mniej
więcej 1.5V. Napięcie przewodzenia samego
tranzystora T2 okazało się niewystarczające
by zrealizować powyższe założenie. Powin−
no się zastosować tutaj diodę Schottky’ego
o napięciu przewodzenia ok. 0,4V...0,7V. Je−
śli nie dysponujemy diodą Schottky’ego,
można wstawić dowolną diodę, byleby
o zbliżonym napięciu przewodzenia (sam
wlutowałem diodę BA244A). Kolejny istot−
ny element obwodu to tranzystor T2. Należy
zadbać, aby jego wzmocnienie było odpo−
wiednio duże, wartość współczynnika
wzmocnienia prądowego (h

21E

) powinna

kształtować się na poziomie 300.

Złączowy tranzystor polowy JFET zasila

bazę tranzystora T2. O przepływie prądu po−
przez kanał tranzystora T1 decyduje szero−
kość, a tym samym jego przewodność, która
jest modulowana głębokością wnikania war−
stwy zubożonej złącza p−n bramka−kanał. Ze
wzrostem napięcia na zaporowo spolaryzo−
wanej bramce obszar zubożony rozszerza się
i szerokość kanału maleje. Wartość prądu
płynącego przez kanał spada. Dzieje się tak
w momencie pojawienia się napięcia w insta−

lacji oświetleniowej roweru. Jeśli przyspie−
szymy − napięcie wzrośnie, szerokość kana−
łu zmniejszy się, a w konsekwencji prąd pły−
nący przez tranzystor JFET ulegnie obniże−
niu. Po przekroczeniu pewnego napięcia
zwanego napięciem odcięcia kanału prze−
pływ prądu niemal ustanie, wskutek czego
i tranzystor T2 przestanie przewodzić. Układ
się wyłączy. Ponownie załączy się, gdy na−
pięcie w instalacji oświetleniowej spadnie
poniżej określonego progu. Aby nasz układ
wyłączał się przy odpowiednio wysokim na−
pięciu, w momencie, gdy żarówki już świecą,
w roli tranzystora polowego powinno się
użyć BF245C. Charakteryzuje się on stosun−
kowo wysokim napięciem odcięcia. W mo−
delowym układzie JFET o podanym typie
przestawał przewodzić przy napięciu ok.
5.5V (wartość skuteczna).

W przypadku zastosowania baterii litowej

istotnego znaczenia nabiera kondensator C2.
Baterie tego typu cechują się względnie dużą
rezystancją wewnętrzną. Bardzo niechętnie
chcą przekazywać energię w stosunkowo
krótkim przedziale czasu. By pozbyć się tego
mankamentu włączono do obwodu konden−
sator o dużej pojemności, w którym groma−
dzi się potrzebna do pracy układu energia.

Montaż i uruchomienie

Prototyp wykonano na niewielkiej płytce
drukowanej. Zespół dwóch baterii zasilają−
cych umieszczono w rurce plastykowej po−
nad układem scalonym LM3909N. Całość
zamocowano przy pomocy wkręta we wnę−
trzu oryginalnej lampki rowerowej zasilanej
z dynama. Diodę LED o średnicy 3mm umie−
szczono tuż pod żarówką.

Problem montażu miniaturowego wyłącz−

nika jest nieco bardziej skomplikowany. Na−
leży go umieścić w takim miejscu, gdzie nie
będzie narażony na działanie wody. Ewentu−
alnie należy go tak zabezpieczyć, by woda
nie wnikała przez niego do wnętrza obudowy
lampki.

Robert Buchta

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100......4477kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

Kondensatory

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

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//66,,33V

C,, C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200µµFF//2255V

Półprzewodniki

D** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
D

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa uunniiw

weerrssaallnnaa 11N

N44114488

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

BFF224455C

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

C115577B

S .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33990099N

LLEED

D .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..cczzeerrw

woonnaa ddiiooddaa uullttrraajjaassnnaa

33 − m

miinn.. 22,,55ccdd..

Pozostałe

B11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..bbaatteerriiaa LLR

R4444 lluubb ppooddoobbnnaa ((11..55V

V))

B22 .. .. .. .. ..zzeessttaaw

w 22 xx LLR

R4444 lluubb jjeeddnnaa bbaatteerriiaa lliittoow

waa 33V

((nnpp.. C

R22003322))

W .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miinniiaattuurroow

wyy w

wyyłłąącczznniikk

K .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miinniiaattuurroow

wyy pprrzzeekkaaźźnniikk nnaa nnaappiięęcciiee 55V

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

Czerwiec 2002

Kompresor dynamiki

O kompresorach dynamiki, zasadzie ich działania, możliwych zasto−
sowaniach pisano parokrotnie w różnych czasopismach elektronicz−
nych. Dość dużo na ten temat można znaleźć w EdW 8/98. Konkret−
ny przykład takiego układu podaje rysunek obok. Układ taki można
podłączyć do wyjścia przedwzmacniacza (np. wzmacniającego napię−
cie indukowane w cewce z dużą ilością zwojów, która umieszczona
na obudowie telefonu domowego pozwoli odsłuchiwać i rejestrować
rozmowę) lub wzmacniacza mocy (np. na LM386). Podane wartości
elementów można zmieniać.

Nadesłał Dariusz Knull z Zabrza.

czyli co by było, gdyby...

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

„co by było, gdyby...”. Redakcja EdW nie
gwarantuje, że schematy są bezbłędne
i należy je traktować przede wszystkim
jako źródło inspiracji przy tworzeniu wła−
snych 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
zainteresowania schematy z literatury,
podawajcie źródło. Osoby, które nadeślą
najciekawsze schematy oprócz satysfak−
cji z ujrzenia swego nazwiska na łamach
EdW, otrzymają drobne upominki.

Mikrofon

Przesyłam do was dosyć ciekawy układ. Jest to prosty mikrofon bez−
przewodowy (podsłuch). Działa on na falach UKF 67 − 73MHz. Zasięg
tego nadajnika wynosi 10 − 100m w zależności od napięcia zasilającego.
„Sercem” układu jest generator w.cz. o sprzężeniu pojemnościowym

(układ Colpittsa) z tranzystorem T1
i obwodem rezonansowym L1, CT,
D1. Dioda pojemnościowa D1 jest
sterowana sygnałem z mikrofonu
elektretowego M1, co zapewnia
duży zakres zmian częstotliwości
przy niewielkim natężeniu dźwię−
ku. Częstotliwość podstawową
nadajnika (nośną) ustawia się try−
merem CT podczas uruchamiania
i strojenia mikrofonu. Trymer CT
jest jedynym elementem regulacyj−
nym. Ilość zwojów trzeba dobrać
eksperymentalnie.

Nadesłał

Marcin Schachtschneider

z Włocławka.

Prosta przetwornica lampy EL

Jakiś czas temu miałem przyjem−
ność otrzymać w ramach „Klubu
Konstruktorów”, lampę EL − świe−
cący kondensator wraz z układem
scalonym IMP528, który pozwala
łatwo zbudować przetwornicę do
lampy. Nie każdy ma jednak szansę
zdobyć taki scalak. Mając chwilę
czasu wykonałem bardzo prosty
układ przetwornicy jak na rysunku.
Zastosowałem „jakiekolwiek” ele−

menty − m.in. duży 50−watowy transformator toroidalny (można za−
stosować mniejszy, np. TS2/XX lub nawinąć kilkaset zwojów na ma−
łym transformatorze głośnikowym od strony uzwojenia pierwotnego
i kilkanaście ... kilkadziesiąt od strony wtórnego). Z nowej baterii al−
kalicznej 1,5V układ pobierał ok. 0,12A prądu.
Zachęcam do eksperymentów: warto zmieniać wartości elementów,
aby sprawdzić, przy jakich wartościach przetwornica będzie pobie−
rała najmniejszy prąd przy największej jasności lampy EL (zasada
działania świecących kondensatorów została podana w EdW 11/99).
Zasilanie 1,5V nie jest przesądzone − można zastosować np. 12−wol−
towe (wtedy oczywiście trzeba zwiększyć wartości rezystorów
i wymienić T2 na np. BD243 + radiator lub dołączyć transformator
za pośrednictwem MOSFET−a, np. BUZ11).

Nadesłał Dariusz Knull z Zabrza.

Wykaz elementów:

T1 . . . . . . . . . .BF414,440,441
T2 . . . . . . . . . .BF199,240,241
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C2,C3,C6 . . . . . . . . . . . .10nF
C4 . . . . . . . . . . . . .6,8...8,2pF
C5 . . . . . . . . . . . . . . 22...33pf
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . BB105
R1,R3,R4 . . . . . . . .10...15k

Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . 22...47k

Ω

R5 . . . . . . . . . . . . 3,3...4,7k

Ω

R6 . . . . . . . . . . . . .1,5...3,3k

Ω

CT . . . . . . . . . trymer 5...25pF
M1 . . . . . mikrofon elektretowy

W ostatnim czasie wiele mówi się i pi−

sze na temat rewelacyjnej techniki

rozprowadzania usług teleinforma−

tycznych bez użycia telefonu czy na−

wet linii. Wystarczy specjalny modem,

wtyczka do gniazdka 220V − i po pro−

blemie. A wszystko za sprawą PLC

(Power Line Communications). To roz−

wiązanie na pierwszy rzut oka jest

proste, bo nie wymaga budowy spe−

cjalnej sieci i przez to może być tań−

sze od rozwiązań proponowanych

przez TPSA i inne firmy telekomunika−

cyjne, takich jak SDI, SDX czy ISDN.

PLC nie jest nowością i po wielu

udoskonaleniach znów staje się mod−

ny. W wielu krajach, również w Polsce,

właśnie poprzez gniazdko energetycz−

ne jest oferowany zarówno szybki do−

stęp do Internetu, jak również prowa−

dzenie rozmów telefonicznych, wysyła−

nie faksów, a nawet oglądanie telewi−

zji. W rejonie Krakowa oferuje się już

usługę pod nazwą „Internet z gniazd−

ka”, umożliwiającą łatwy dostęp do In−

ternetu przy wykorzystaniu istniejącej

sieci energetycznej niskiego napięcia.

Początki
− historia rozwoju PLC
na świecie i w Polsce

Już w latach trzydziestych ubiegłego wieku
sieci elektroenergetyczne były wykorzysty−
wane do przesyłania danych i sterowania. Już

wtedy przy pomocy innej
technologii, m.in układów
lampowych, ale także po
drutach

energetycznych,

wysyłano i odbierano pole−
cenia dyspozytorów do od−
ległych stacji bezobsługo−
wych i obsługowych komu−
nikaty czy potwierdzenia
o stanie łączników, warto−
ściach napięć, mocy... Rów−
nież w ten sposób załączano niezbędne bate−
rie kondensatorów kompensacyjnych do po−
prawienia współczynnika mocy, a także,
w niektórych krajach, dokonywano odczytu
liczników energii elektrycznej czy przełącza−
nia taryf. Także dzisiaj w kilku krajach za−
chodnich firmy energetyczne dokonują od−
czytu liczników i przełączania taryf za pomo−
cą systemu PLC. Warto wiedzieć, że sygnały
o częstotliwości około 100kHz wprowadzane
w linię 220V są stosowane także w naszym
kraju przez Polskie Sieci Energetyczne. Wy−
korzystywane tu urządzenia PLC pracują na
niskich częstotliwościach i w zasadzie nie
wywołują zakłóceń radiowych.

Czasami zakłócający sygnał PLC można

usłyszeć na falach długich w promieniu kil−
kudziesięciu metrów, np. jadąc samochodem
pod linią WN lub nad kablem zakopanym
w ziemi.

Transmisja PLC odbywa się po przewo−

dach i z tego względu do tej pory nie podle−
gała bezpośrednim przepisom o emisjach ra−

diowych (fal elektromagnetycznych), a jedy−
nie przepisom o zakłóceniach wywoływa−
nych przez urządzenia elektryczne, jak silni−
ki, wyłączniki itd. Dotychczasowe przepisy
nie uwzględniały faktu promieniowania
elektromagnetycznego z nieekranowanych
linii przesyłowych (informacje przesyłano
na małej częstotliwości i nie budziło to ni−
czyich zastrzeżeń).

Od początku lat osiemdziesiątych zaczął

się rozwój technologii pozwalających na roz−
szerzenie możliwości domowych sieci ener−
getycznych o zdolność przesyłania danych.
Z chwilą wykorzystania wielkiej częstotliwo−
ści zaczęły się protesty innych użytkowni−
ków eteru.

W PLC mogą być stosowane różne syste−

my modulacji: od prostych kodów tono−
wych (odpowiednik DTMF) po PSK i FSK.
Jak wiemy, stopień generacji harmonicz−
nych zależy od kształtu przesyłanych sygna−
łów (niezależnie od częstotliwości podsta−
wowej). Najprościej są generowane sygnały

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

dodatek

miesięcznika

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

O tym się mówi

Czerwiec 2002

O tym się mówi

prostokątne, które mają bardzo szerokie wid−
mo (zgodnie z rozkładem Fouriera). Najko−
rzystniejsze są sygnały o kształcie odwróco−
nego cosinusa (stosowane w PSK31), ale to
jest kosztowne w kodowaniu, a następnie
wymaga odpowiedniego dekodowania i z te−
go względu jest niechętnie stosowane.

Z drugiej strony wiadomo, że sieci ener−

getyczne to środowisko o bardzo zmiennych
parametrach. Mimo że łatwo przewidzieć
rodzaj zakłóceń, które mogą się w nich po−
jawić, nie sposób określić momentu ich wy−
stąpienia. Opracowanie systemu, który po−
trafi poradzić sobie ze wszystkimi typami
zakłóceń występującymi w sieci energetycz−
nej nie rozwiązuje wszystkich problemów.
Niezbędnym staje się użycie takich rozwią−
zań, które pozwalają na opłacalną produkcję
jego komercyjnej wersji: stało się to możli−
we dopiero dzięki przetwornikom cyfro−
wym nowej generacji, pozwalającym na
większą kompresję danych oraz powiększe−
nie przepustowości istniejących kabli ener−
getycznych.

W USA, a następnie w Anglii, robiono

próby transmisji po sieci sygnałów różnymi
systemami, w tym fonii kodowanej cyfrowo,
wielokanałowej transmisji informacji z roz−
działem czasu lub/i rozdziałem częstotliwo−
ści. Z przyczyn technicznych były do tego
stosowane częstotliwości w dolnym zakresie
fal krótkich. Powodowały one silne pole za−
kłócające, zdecydowanie podnoszące poziom
szumów tła w.cz. Stosowano przeróżne sy−
stemy modulacji i częstotliwości fal nośnych.
Niektóre źródła podają, że prążki interferen−
cyjne rejestrowano także powyżej 30MHz,
a więc na UKF.

Od trzech lat w kilkunastu krajach są pro−

wadzone próby technologii PLC. Pomimo
niejednoznacznej opinii o celowości przed−
sięwzięcia PLC, system ten niedawno wdro−
żono komercyjnie na niewielką skalę
w Niemczech i Szwajcarii. Niebawem tech−
nologia PLC ma być również uruchomiona
w Szwecji, Finlandii i Austrii.

Prawo nie pozwala dystrybutorom energii

elektrycznej prowadzić takiej działalności je−
dynie w Japonii i Izraelu.

W Polsce od 1 stycznia 2002 r. świadcze−

nie usług telekomunikacyjnych nie wymaga
licencji. Z tego też powodu testy nowej tech−
nologii są prowadzone w wielu zakładach
energetycznych z wykorzystywaniem urzą−
dzeń zachodnich firm, m.in. Main.net oraz
Ascom. Pierwsze komercyjne świadczenie
usług w tej technologii w Polsce jest prowa−
dzone przez Pattern Communications w Za−
kładzie Energetycznym w Krakowie.

Pattern Communications to spółka pol−

sko−amerykańska działająca w Polsce od
2000 roku. Oprócz współpracy z zakładami
energetycznymi firma współpracuje w kraju
również z operatorem sieci światłowodowej
Tel−Energo, działającym na rynku przesyłu

danych i dzierżawy łączy. Misją firmy jest
umożliwienie korzystania z usług telekomu−
nikacyjnych oraz szybkiego dostępu do Inter−
netu wszystkim, niezależnie od miejsca,
w którym się znajdują.

Pattern Communications, w oparciu

o sprzęt izraelskiej firmy Main.net, zakoń−
czyła pierwszy w Polsce test technologii PLC
na terenie Zakładu Energetycznego Kraków
i w drugiej połowie marca rozpoczęła ofero−
wanie usług „Internet z gniazdka”. W ciągu
kilku miesięcy oferta obejmie również usługi
telefoniczne.

Z firmowych informacji prasowych wyni−

ka, że miesięczny abonament za Internet
przez gniazdko elektryczne będzie wynosił od
80 do 120 zł. Jednorazowa opłata instalacyjna
wynosi 150 zł oraz 50 zł za jednorazową
opłatę aktywacyjną. Dodatkowo użytkownik
jest zobowiązany uiścić kaucję w wysokości
99 zł za urządzenie udostępnione przez Pat−
tern Communications. Kaucja będzie zwraca−
na w przypadku rezygnacji z usług (wszystkie
powyższe opłaty będą
powiększone o należny
podatek VAT).

Usługi są dostępne

w dwóch taryfach: Sre−
brnej i Złotej. Wszy−
scy, niezależnie od wy−
branej taryfy, będą
mieć dostęp do prędko−
ści nie mniejszej niż
256kbs. W taryfie Sre−
brnej klienci mogą
ściągnąć

wysłać

250MB informacji. Po przekroczeniu limitu
są naliczane dodatkowe opłaty za ściągnięte
informacje (0,20 zł za każdy rozpoczęty MB
powyżej limitu). Warto uświadomić sobie, że
250MB jest równoznaczne z około 10,000
obejrzanych stron www lub 100000 krótkich
e−mail lub 500 minut (10 CD) muzyki w for−
macie MP3 lub 25 download−ów programów
lub gier. Ściągnięcie 250MB przy wykorzy−
staniu modemu jest równoznaczne z podłą−
czeniem przez dial−up 24 godziny na dobę
w ciągu prawie całego tygodnia.

Taryfa Złota pozwala w ciągu miesiąca

ściągnąć i wysłać 750MB informacji (po prze−
kroczeniu limitu są naliczane dodatkowe opła−
ty za ściągnięte informacje 0,16 zł za każdy
rozpoczęty MB powyżej limitu).

Obecnie Pattern Communications współ−

pracuje w kraju z sześcioma innymi zakłada−
mi energetycznymi (górnośląski, poznański,
warszawski, lubelski, płocki i toruński). Fir−
ma zamierza nawiązać komercyjną współ−
pracę z innymi zakładami energetycznymi,
z którymi prowadzi testy, tak by usługi wdra−
żać również w pozostałych rejonach kraju.

Plan Pattern Communications na ten rok

zakłada zaoferowanie usług 3...5 tysiącom
odbiorców. W 2003 liczba ta ma wzrosnąć do
10...15 tysięcy.

Inną firmą na polskim rynku, prowadzącą

testy podobnej technologii, jest Ascom. Fir−
ma nawiązała współpracę z warszawskim za−
kładem energetycznym STOEN. Obecnie są
prowadzone próby techniczne systemu. Jak
poinformował STOEN, testy przebiegły po−
myślnie i niebawem firma ma rozpocząć
sprzedaż usług m.in. w Warszawie.

Zasada działania Internetu
przez gniazdko
energetyczne

Dostęp do Internetu poprzez gniazdko siecio−
we jest możliwy dzięki specjalnej sieci szero−
kopasmowej wchodzącej w skład tak zwanej
komórki PLC (Power Cell). Z kolei każda
komórka PLC składa się z dwóch systemów
pracujących jednocześnie i połączonych ze
sobą przy wejściu do instalacji budynkowej:
zewnątrzbudynkowego (outdoor) i we−
wnątrzbudynkowego (indoor).

Schemat działania typowego systemu

PLC pokazano na rysunku poniżej.

System zewnątrzbudynkowy jest podłą−

czony do szkieletu komunikacyjnego przy
sieci transformatorowej i służy do przesyłania
sygnału po linii niskiego napięcia od transfor−
matora do punktu dostępu w budynku.

Kontroler zewnętrzny (Outdoor Master)

jest zamontowany w skrzynce lub sąsiadują−
cym pomieszczeniu stacji transformatorowej,
gdzie jest doprowadzony sygnał informa−
tyczny za pomocą kabla, światłowodu lub
radiolinii, czy drogą satelitarną. Zadaniem
kontrolera jest nałożenie na przyłączoną do
niego sieć elektryczną niskiego napięcia
o częstotliwości 50Hz dodatkowego sygnału
wielkiej częstotliwości, który jest dalej prze−
syłany do końcowego abonenta. Następnie
system wewnątrzbudynkowy dystrybuuje sy−
gnał z punktu dostępu w budynku do każde−
go gniazdka użytkownika systemu.

Z systemu zewnętrznego sygnał dochodzi

do kontrolera wewnętrznego (OAP/IC) umie−
szczonego w złączu elektrycznym przy bu−
dynku, skąd dalej jest przesyłany do wszyst−
kich gniazd sieciowych zainstalowanych
u użytkowników.

Użytkownik sieci − abonent końcowy przy−

łącza się ze swoim komputerem przez modem
wewnętrzny − adapter (Indoor Adapter).

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

Czerwiec 2002

łł

W taki sposób można przyłączyć do 20 abo−
nentów, a dla każdych kolejnych dwudziestu
trzeba instalować następny kontroler wewnę−
trzny przy budynku.

Podzielenie sieci PLC na dwa niezależne

systemy ma zalety techniczne i organizacyj−
ne. W aspekcie technicznym umożliwia to
uzyskanie wyższej przepływności danych,
ponieważ ruch odbywający się tylko w syste−
mie wewnętrznym, jak np. korzystanie z dru−
karki sieciowej, nie obciąża systemu zewnę−
trznego. Dodatkowo dwa systemy mogą być
ustawione optymalnie dla różnych parame−
trów transmisji.

W aspekcie organizacyjnym podzielenie

systemów ułatwia podział odpowiedzialności
za łącze po sieci energetycznej. Sieć od trans−
formatora do punktu dostępu jest własnością
zakładu energetycznego, natomiast sieć od te−
goż punktu do gniazdka jest własnością wła−
ściciela budynku. Podzielenie systemu wzglę−
dem tych samych granic umożliwia wytycze−
nie przejrzystych granic odpowiedzialności
i ułatwia unikanie interferencji w systemie.

Według obliczeń usługa PLC jest opłacal−

na, jeżeli w budynku mieszkalnym na 100 ro−
dzin co najmniej 20 zdecyduje się na Internet.

Mniejsze szanse będą mieli na pewno

mieszkańcy wolno stojących domków. Do−
starczenie sygnału od dostawcy usług inter−
netowych do stacji transformatorowej w rejo−
nie małego osiedla będzie mniej opłacalne,
niż w rejonie gęsto zamieszkałym, z wielo−
piętrowymi blokami. W przypadku jednego
abonenta, np. w wolno stojącym domku, kie−
dy nie opłaca się instalować drogiego kontro−
lera wewnętrznego, są oferowane tanie adap−
tery zewnętrzne (Outdoor Adapter), które
umożliwiają bezpośredni dostęp do systemu
zewnętrznego. Jednak warunkiem koniecz−
nym do przyłączenia użytkownika jest, aby
maksymalna odległość abonenta od stacji
transformatorowej nie była większa niż
250m, zaś odległość od kontrolera wewnętrz−
nego przy budynku nie większa niż 100m.

Nowa technologia PLC umożliwia ma−

ksymalną szybkość transmisji danych do

4,5Mb/s w obrębie jednej komórki PLC, ale
według ostatnich doniesień są już prototypy
urządzeń zapewniające przesył do 10Mb/s.
Faktyczna szybkość przesyłania danych bę−
dzie jednak zależeć od liczby abonentów ko−
rzystających w danej chwili z Internetu i mo−
że być dużo mniejsza. Także system kontroli
błędów transmisji (oprogramowanie) może
zmniejszyć tę szybkość do 2,25Mb/s. Trans−
misja danych w systemie zewnętrznym jest
realizowana w zakresie częstotliwości od ok.
1−10MHz, a w systemie wewnętrznym od ok.
12−30MHz. Moc przesyłu nie jest duża i wy−
nosi od 40nW do 20mW, w zależności od tłu−
mienia w sieci energetycznej, przy czym
w systemie wewnętrznym jest najmniejsza.

W podstawowych danych technicznych sy−

stemu PLC podaje się: dystans transmisji ze−
wnętrzny 150...250m

oraz wewnętrzny

30...100m, moc transmitowana 40nW...20mW
(w OA i OAP określa się stałą moc transmisji).

OA, OAP, IA używają najmniejszej moż−

liwej mocy transmisji przy określeniu możli−
wego maksimum prędkości przesyłu danych
750kb/s na nośną oraz 2,25Mb/s na komórkę

PLC (do 4,5Mb/s bez korekcji
błędów).

Podstawowymi zaletami

systemu PLC jest możliwość
wykorzystania każdego gnia−
zdka elektrycznego w budyn−
ku, a więc brak dodatkowego
okablowania oraz możliwość
tworzenia sieci wewnątrzbu−
dynkowych.

Jak już wspomniano, sy−

stem umożliwia, oprócz moż−
liwości dostępu do Internetu,
korzystanie z innych usług,
np.:
−

zarządzanie urządzenia−

mi domowymi poprzez sieć

(zdalne sterowanie),
− usługi telefoniczne (również Fax),
− systemy ochrony zdrowia (komunikacja
głosowa, sygnały przywoławcze),
− sterowanie zabezpieczeniami w budynku
(transmisja sygnału z kamer, sterowanie
czujnikami),
− zdalne odczytywanie mierników, np. zuży−
cia energii elektrycznej.

Aby korzystać z usługi użytkownik musi

mieć, oprócz gniazdka elektrycznego z na−
pięciem i modemu, komputer osobisty o na−
stępujących parametrach:
− procesor „Pentium”,
− system operacyjny (przynajmniej „Win−
dows 95”),
− karta graficzna,
− napęd CD−ROM,
− interfejs USB lub enthernet.

Są to w zasadzie typowe właściwości

obecnie dostępnych komputerów.

Dane techniczne adaptera wewnętrznego

(Indoor Adapter, IA):
− prędkość: <4,5Mb/s,
− współpraca z protokołem: H.323 (VoIP),
− technologia: VLAN (wg normy IEE
802.1Q),
− współpraca z protokołem: DHCP,
− maksymalny dystans transmisji: < 100m,
− pasmo częstotliwości: 12−30MHz (zgodne
CENELEC),
− interfejsy: 10Mb/s Ethernet, USB,
− szyfrowanie: RC−4 z wymianą kluczy wg
Diffie Hellmama.

Adapter zewnę−

trzny (Outdoor Ad−
apter) umożliwia
bezpośredni dostęp
od strony użytkow−
nika do systemu ze−
wnątrzbudynkowe−
go. To urządzenie
jest głównie uży−
wane do prostego
dostępu do Inter−
netu dla domków
jednorodzinnych,
gdzie nie jest wy−
magany system we−
wnątrzbudynkowy.

Dane techniczne adaptera zewnętrznego

(Outdoor Adapter, OA):
− prędkość: <4,5Mb/s,
− współpraca z protokołem: H.323 (VoIP),
− technologia: VLAN wg normy IEE 802.1Q,
− współpraca z protokołem: DHCP,
− maksymalny dystans transmisji: 250m,
− pasmo częstotliwości: 1,6−13MHz (pasmo
zgodne CENELEC),

O tym się mówi

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

Czerwiec 2002

łł

−

łł

−

łł

− interfejsy: 10Mb/s Ethernet, USB,
− szyfrowanie: RC−4 z wymianą kluczy wg
Diffie Hellmama.

Dane techniczne kontrolera zewnętrznego

(Outdoor Master, OM):
− prędkość: <4,5Mb/s,
− współpraca z protokołem: H.323 (VoIP),
− technologia: VLAN (wg normy 802.1Q),
− współpraca z protokołem: DHCP,
− maksymalny dystans transmisji: <250m,
− pasmo częstotliwości: 1,6−13MHz (pasmo
zgodne CENELEC),
− interfejsy: 10Mb/s Ethernet, RS 232,
− szyfrowanie: RC−4 z wymianą kluczy wg
Diffie Hellmama.

Producentami w/w. urządzeń są firmy:

izraelska Main.net, szwajcarska Ascom, nie−
mieckie Oneline i Politrax oraz iAd.

Wszystkie urządzenia mają zintegrowane

zabezpieczenia przesyłanych informacji
oparte na sieci wirtualnej i szyfrowanej
transmisji danych. Implementacja tych sieci
wykorzystuje standard IEE 802.1Q, zapew−
niający odpowiednią separację sygnałów
i gwarantujący, że dane informatyczne trafią

tylko i wyłącznie do konkretnego adresata.
Szyfrowanie danych skutecznie zabezpiecza
informacje przed próbą odczytania ich przez
innych. Urządzenia PLC są obsługiwane
przez protokół SNMP, pozwalający na łatwą
integrację z istniejącymi systemami zarzą−
dzania siecią elektroenergetyczną, co umoż−
liwia monitorowanie i szybką lokalizację
uszkodzeń.

Zagrożenia ze strony PLC
i nie tylko

Pomimo szeregu zalet Internet poprzez gnia−
zdko (PLC) może nieść wiele niebezpie−
czeństw. Przepisy nie przewidują prawnej
ochrony PLC przed zakłóceniami. Wielka
szkoda, że w kraju nie istnieje norma doty−
cząca poziomu dopuszczalnych zakłóceń po−
wodowanych przez system PLC. Na szczę−
ście są już przygotowywane normy europej−
skie (CEPT, WRC 2003) na ten temat, a jed−
nocześnie przemysł związany z PLC prowa−
dzi intensywne badania mające na celu ogra−
niczenie zakłóceń.

Aktualni dostawcy sprzętu PLC i operato−

rzy (firmy energetyczne)
powołują się na normę nie−
miecką (NB30) i twierdzą,
że wszystko jest w porząd−
ku; jednak normy te nie są
w Polsce obowiązujące.

Według wielu autoryte−

tów z dziedziny radiokomu−
nikacji poziomy dopuszczo−
ne przez normę NB30 są ab−
solutnie niewystarczające
dla zapewnienia właściwej
pracy służb krótkofalowych,
przede wszystkim wojsko−
wych, lotniczych, morskich,
policji i straży granicznej,
a także amatorskich.

Aktualnie dyskutowane

normy EMC dotyczące
ograniczeń promieniowania
przez PLC, to norma nie−
miecka NB30 i norma bry−
tyjska MPT 1570, które
w istocie nie obejmują wy−
żej wzmiankowanego ob−
szaru koordynacyjnego sto−
sowanego przy koordynacji
częstotliwości KF dla radio−
komunikacji krótkofalowej.
Tak więc uwzględnianie je−
dynie poziomów granicz−
nych EMC jest niewystarcza−
jące dla oceny kompatybil−
ności pomiędzy PLC i radio−
komunikacją krótkofalową.

Jest widoczne, że warto−

ści podane w normie NB30
są o wiele za wysokie, aby
chronić służby radiokomu−
nikacyjne HF przed za−

kłóceniami ze strony PLC.

Skrót najważniejszych stanowisk służb

profesjonalnych oraz amatorskich, którym
zagraża współistnienie z PLC, jest przedsta−
wiony w miesięczniku Świat Radio 5/2002.

Z obszernego materiału można wysunąć

jeden najważniejszy wniosek, że szerokopa−
smowy PLC powiększy całkowity próg szu−
mów w zakresie krótkofalowym, zaś zwięk−
szony poziom szumów automatycznie za−
kłóci pracę systemów z przeskokiem często−
tliwości (hopping) i wybieraniem częstotli−
wości. W efekcie wysokiego progu szumów
systemy te nie będą w stanie wyszukać ja−
kiejkolwiek wolnej częstotliwości dla usta−
nowienia łączności.

Z kolei symetria/asymetria sygnału w ra−

mach jednej sieci energetycznej jest zmienna,
nie kontrolowana, a więc nie może być dosta−
tecznie symulowana. Zakłócenia ze strony
PLC są zależne od charakterystyk symetrii
zastosowanych linii energetycznych, są więc
one nieprzewidywalne i niestabilne w czasie.
Zakłócenia będą się rozchodzić zarówno
wzdłuż powierzchni Ziemi, jak i przez jono−
sferę. W wyniku tego, zakłócenia (tj. znaczny
wzrost poziomu szumów) powodowane przez
PLC nie będą miały charakteru lokalnego.

Sądzi się, że z chwilą wprowadzenia PLC

w miastach czy okręgach, w liniach energetycz−
nych wystąpi podobny efekt, jak w antenach

łł

−

((

))

((

))

9 do 150 kHz

(pasmo pomiarowe 200 Hz, detektor szczytowy)

Często−
tliwość

(kHz)

Poziom graniczny

w odległości 1 metra

wg normy brytyjskiej

(MPT 1570 02/00)

93.5−20 log f (kHz)

Poziom graniczny

w odległości 3 metrów

wg normy niemieckiej

(NB30) 40−20*log (f/MHz)

różnica

Poziom graniczny minus

9.5 dB to skorygowany

dla 3 m 84−20 log f(kHz)

Poziom graniczny minus

16.5 dB skorygowany dla

sygnałów szerokopasmowych

23.5−20*log(f/MHz)

64.9 dB µV/m

64.4 dB (µV/m)

0.5

150

40.4 dB µV/m

39.9 dB (µV/m)

0.5

150 kHz do 1 MHz

(pasmo pomiarowe 9 kHz, detektor szczytowy)

Często

−tliwość

(MHz)

Poziom graniczny

w odległości 1 metra

wg normy brytyjskiej

(MPT 1570 02/00)

50−20 log f (MHz)

Poziom graniczny

w odległości 3 metrów

wg normy niemieckiej

(NB30) 40−20*log (f/MHz)

różnica

Poziom graniczny minus 9.

5 dB skorygowany

dla 3 m 40.5−20 log f

(MHz)

0.15

56.9 dB µV/m

56.4 dB (µV/m)

0.5

0.50

46.5 dB µV/m

46.0 dB (µV/m)

0.5

0.75

42.9 dB µV/m

42.4 dB (µV/m)

0.5

1.00

40.5 dB µV/m

40.0 dB (µV/m)

0.5

1 to 1.6 MHz

(pasmo pomiarowe 9 kHz, detektor szczytowy)

Często

−tliwość

(MHz)

Poziom graniczny

w odległości 1 metra

wg normy brytyjskiej

(MPT 1570 02/00)

50−20 log f (MHz)

Poziom graniczny

w odległości 3 metrów
wg normy niemieckiej

(NB30)

40−8.8*log (f/MHz)

różnica

Poziom graniczny minus 9.

5 dB skorygowany

dla 3 m 40.5−20 log f

(MHz)

1.00

40.5 dB µV/m

40.0 dB (µV/m)

0.5

1.20

38.9 dB µV/m

39.3 dB (µV/m)

0.4

1.40

37.6 dB µV/m

38.7 dB (µV/m)

1.1

1.60

36.4 dB µV/m

38.2 dB (µV/m)

1.8

O tym się mówi

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

Czerwiec 2002

kierunkowych (np. przy szeregu lamp ulicz−
nych), co częściowo spowoduje bardzo duże
natężenie pola zakłóceń wokół danego rejonu.

Reasumując, PLC może zakłócić służby

krótkofalowe. Udowodniono, że nawet przy
promieniowaniu ograniczonym do zgodnego
z normą NB30, odbiór krótkofalowy będzie
poważnie zakłócony, gdyż nie jest możliwe
instalowanie anten odbiorczych w dużej od−
ległości od przewodów sieciowych. Zakłóce−
niom podlegałaby również radiofonia śre−
dniofalowa. Powyższe niebezpieczeństwa
mogą zagrozić egzystencji szeregu służb ra−
diokomunikacyjnych, w tym łączności krót−
kofalowej i ogólnoświatowej służbie amator−
skiej.

Innym niebezpieczeństwem jest to, że

z kolei fale krótkie mogą zakłócić Internet
PLC. Szeroko rozgałęzione sieci energetycz−
ne, działając jak anteny, nie tylko wytwarza−
ją silne zakłócające promieniowanie, ale
również zbierają wszelkiego rodzaju sygnały
radiowe, wywołujące wysoki poziom szu−

mów w sieci zasilającej. Wysoki poziom szu−
mów może znacznie obniżyć szybkość trans−
misji danych lub nawet ją uniemożliwić,
utrudniając dostawcom usług zachowanie
gwarantowanych parametrów.

Odporność PLC na zakłócenia będzie

określona poziomem zabezpieczeń wbudo−
wanych w sam system. Duża odporność wy−
maga zastosowania odpowiednich środków
zabezpieczających, sprzecznych ze skutecz−
ną możliwością transmisji (szybkością).

Również PLC może zakłócić inne urządze−

nia elektroniczne mające bezpośredni dostęp
do wszystkich urządzeń zasilanych z sieci. Jest
prawdopodobne, że duża liczba urządzeń elek−
tronicznych będzie poddana zakłóceniom,
w szczególności dotyczy to urządzeń audio/wi−
deo i urządzeń medycznych w szpitalach
i przychodniach. Większość takich urządzeń
nie ma zabezpieczeń przed sygnałami PLC
i jest zagrożona zakłóceniami. W krytycznych
lokalizacjach, jak ośrodki intensywnej pomocy
medycznej, może być zagrożone ludzkie życie.

Z powodów bezpieczeństwa, każde urządzenie
będzie wymagać odpowiednich i kosztownych
środków zabezpieczających.

W każdym razie PLC może wywołać cał−

kowicie nowe problemy prawne.

Innym, poza radiowym, aspektem wpro−

wadzenia technologii PLC w skali masowej,
jest nie do końca zbadany szkodliwy wpływ
powszechnie występującego pola wysokiej
częstotliwości. Linie energetyczne znajdują
się przecież wszędzie i nasze mieszkania oraz
miejsca pracy są oplecione przewodami ener−
getycznymi, które − wraz z rozpowszechnie−
niem PLC − staną się antenami nadawczymi.
Trzeba też brać pod uwagę fakt, że wydajność
PLC może nie sprostać rosnącemu zapotrze−
bowaniu na szybką transmisję danych.

Oferowana szybkość transmisji PLC rzę−

du 2Mbit/s od dostawcy usług do użytkowni−
ka jest już niewystarczająca i perspektywicz−
nie może być skazana na niepowodzenie.

Andrzej Janeczek

O tym się mówi

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

Czerwiec 2002

Document Outline

78_08
78_10
78_13
78_18
78_23
78_24
78_26
78_28
78_30
78_37
78_39
78_50
78_51
78_54
78_56
78_58
78_60
78_62
78_63
78_64

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EdW 01 2002
EdW 10 2002
EdW 02 2002
151 193 251 inf 06[1] 2002
EdW 11 2002
1 Rozp MSWiA z dnia 14 06 2002
jaknapisacstatutstowarzyszenia 01 06 2002
EdW 12 2002
EdW 04 2002
EdW 03 2002
EdW 08 2002
MARKETING 22-06-2002, Zarządzanie studia licencjackie, marketing
EdW 05 2002
910114 2260SRM0138 (06 2002) UK EN
2 Rozp MG z dnia 28 06 2002 w sprawie
al 06 2002
EdW 09 2002
2a Rozp MG z dnia 28 06 2002 w sprawie BHP i bezp prowadz ruchu

więcej podobnych podstron

EdW 06 2002

Document Outline