Pozdrawiamy: Marka Grzeszkowiaka z Poznania, Jacka Rączkę
z Połymi, Zbigniewa Lata z Radlina, Edmunda Polakowskiego
z Katowic, Andrzeja Szykownego z Grobli, Janusza Kosmalę
z Łodzi, Piotra Szarguta, Tomasza Barjaszewskiego z Torunia,
Marka Szymochę, Witolda Kozłowskiego, Dariusza Zelka, Łuka−
sza Kruszonę, Daniela Kmiecika, Piotra Oleksiaka, Daniela Pia−
skowego, Marka Różańskiego z Przemyśla, Łukasza Plisa z Szo−
stakowa, Przemka Andryskiewicza, Sławomira Surowiaka, An−
drzeja Danela, Rafała Dudara, Tomasza Dudka z Łańcuta, Prze−
mka Agatę i Mateusza Łosia z Pabianic, Grzegorza Zawadę z Go−
rzowa Wlkp., Jacka Wójcika, Michała Waleckiego, Beatę Budzy−
nowską, Piotra Maślaka, i Piotra Orłowskiego z Warszawy.

Uwagi do rubryki Errare humanum est dotyczące EdW 09/2002 przy−
słali: Krzysztof Wysocki z Kozienic, Jakub Siwiec z Tarnowa, Łu−
kasz Podgórnik z Dąbrowy Tarnowskiej, Grzegorz Dulski z Wieru−
szowa i Marcin Mućko z Opola.

Nagrody otrzymują: Krzysztof Wysocki i Marcin Mućko.

Czy można u Was kupić folię TES200 reklamowaną w EP?

Czy istnieje możliwość zamówienia numerów archiwalnych EdW?

(interesują mnie całe roczniki, 2000, 2001 oraz z 1996 roku). Jeśli
tak, to w jakiej cenie można zamówić w/w roczniki?

Proszę o przysłanie mi w wersji elektronicznej artykułu...

Dostępne numery archiwalne EdW i EP, jak również kity, podzespoły,

książki i in. można zamawiać w sklepie internetowym AVT
http://www.sklep.avt.com.pl , telefonicznie (22) 835−67−67 w. 18 lub
(22) 835−66−88, listownie lub za pomocą e−maila handlowy@avt.com.pl.
Pytania związane z działalnością handlową prosimy kierować bezpo−
średnio do Działu Handlowego AVT (handlowy@avt.com.pl).

Niestety nie mamy możliwości przesłania artykułów w wersji elektro−

nicznej. Najlepszym rozwiązaniem jest zakup płyt archiwalnych EdW:
płyta CD/A zawiera kompletne roczniki EdW z lat 1996,1997,2001,
płyta CD/B zawiera kompletne roczniki EdW z lat 1998−2000.

Na płytach znajdują się także wszystkie płytki drukowane w for−

macie Autotraxa. Prenumeratorzy EdW mają 85% zniżki na płyty
i mogą zakupić je w cenie 7,90zł za sztukę.

Jak „ściągnąć” program AUTOTRAX?

Słynny DOS−owski program do projektowania płytek drukowa−

nych (wreszcie jako freeware) można ściągnąć ze strony Protela:
http://www.protel.com/resources/downloads/eula_autotrax.htm.
Program „waży” − 821kB. Przypominamy, że w archiwalnych nume−
rach EdW (1−11/96; 6/98; 1,2/99) można znaleźć niezbędne informa−
cje do obsługi programu i poprawnego projektowania płytek drukowa−

nych. Z naszej strony internetowej http://www.edw.com.pl/libra−
ry/pliki/libatrax.zip można „zassać” bibliotekę EdW do Autotraxa.

Witam,
Mam w ręku EdW październikowe, przeczytałem kurs bascoma i ...
załamka!!!!!!!!!!

Panie Górecki, czy pan myśli, że my czytelnicy jesteśmy idiotami?
Dziś, kiedy programowanie jest modne, czy to html, czy np. pascal,

c++, ten, kto się chce nauczyć jeszcze i bascoma, nie powinien mieć
problemów. Chodzi mnie o to, że te wszystkie podstawowe rzeczy da−
łoby się opisać na... dwóch stronach A4. A pan to zrobił na ośmiu.
Kompletne lanie wody. To jest nic innego jak zaniżanie poziomu EdW.
Jeśli ktoś nie może zajarzyć tak prostego języka, jakim jest bascom −
no to musi się zastanowić, czy to jest dla niego? Przecież programo−
wanie wymaga od programisty nie tylko wiedzy, ale i jakiegoś logicz−
nego myślenia. Bez tego ani rusz.

Dlaczego ja czekałem na ten kurs?
Ja po prostu nie znam wszystkich poleceń, jakie można wykorzystać

w bascomie. Dla mnie wystarczyłby biuletyn dorzucony do EdW, który
opisałby wszystkie istniejące komendy (z jakimiś małymi przykładami).

zawiedziony

Arko

arkos@interia.pl

Czytelnikowi polecamy po prostu lekturę pliku pomocy BASCOM−a.

Właśnie tam znajdzie to, czego potrzebuje: opis wszystkich komend
z przykładami. Plik Pomocy po polsku w tłumaczeniu Zbigniewa
Gibka dostępny jest na stronie EdW i MCS.

Witam Serdecznie
Nazywam się Tomek Mroczkowski. Mam 15 lat. Jestem stałym czytel−
nikiem EdW. Elektroniką interesuję się już od jakiegoś czasu. Zajmu−
ję się również od niedawna programowaniem w DELPHI. Postano−
wiłem napisać program związany z elektroniką, który przesyłam w za−
łączniku. Napisałem program przeliczający kod pasków oporników
na parametry opornika (opór, tolerancję, współczynnik temperaturo−
wy). Jest to jeden z moich pierwszych programów. Program ten na
pewno przyda się niejednemu elektronikowi. Do odpalenia programu
wystarczy komputer z Windowsem.

Tomasz Mroczkowski

thomas3000@poczta.fm

gadu−gadu: 4078107

Program można ściągnąć ze strony internetowej EdW

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

Za list do Poczty i program − Tomasz otrzymuje od nas nagrodę

książkową.

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

Poczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li−

stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek−

tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę

rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re−

dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami

w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa−

nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się

w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania.

Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika

drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników,

którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa−

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

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

możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól−

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

niu, bez względu na wiek.

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

Nie sądziłem, że po drobnej wzmiance na temat języków rozgorzeje tak
zacięta dyskusja! Zgadzam się ze wszystkimi, którzy piszą − w czym
zacząłeś programować to najlepszy język dla ciebie. Jednak (!!) cały czas
będę twierdził, że VB nie nadaje się do obliczeń (a mamy taki przykład w
numerze 11/2002 − ciekawy − bez drwiny przykład z elipsą i sufitem. Dziś
języki są nastawione na prostotę pisania (o czym można się przekonać
instalując delphi 7.0 − więcej RAM−u większe dyski itp., a nie o to chodzi
aby aplikacja ociekała kolorowymi guzikami i animowanymi menu.
Najważniejsze jest co robi, z drugiej strony nie należy popadać w zbytni
praktycyzm − patrz zaklęcia linuksowe − przydałoby się odrobinę intu−
icjonizmu (nie wiem czy się to tak pisze)! Co do OCX jest to świetna
rzecz! Jednak pisanie prostych procedur w OCX (czy innych obiektach z
serii ActivX) nie ma sensu − strasznie zwalnia pracę programu.

No cóż, jest to tak jak pisał pan Niemirowski − nie ma co dyskutować

nad wyższością któregoś języka.

Z kolei, co do drugiego listu, nigdy nie myślałem o VB w katego−

riach basica z commodore (nie miałem nigdy takiego komputerka −

pierwszy był PC z win95), natomiast nie jestem pewien czy VB daje
w pełni tego znaczenia skompilowane pliki, czy tylko półprodukty
przetwarzane przez biblioteki z VB (teraz w win98 i winME i NT−
kach są dołączone, ale w win95 wraz z plikiem exe, który mógł zaj−
mować nawet 10kB były dołączone pliki dll i ocx o „łącznej masie”
ok. 1MB).

KONIEC − bo na forum poczty EdW powstanie kolejna niczemu nie−

służąca pogawędka kilku „gości” spierających się o nic.

WAŻNE JEST, ABY:

1) Skompilowany program działał szybko i jego instalacja była nie
zauważalna dla korzystającego z niego osobnika.
2) Jeżeli dajesz kod źródłowy niech będzie opatrzony komentarzami −
najważniejszy jest algorytm − jak go wytłumaczysz to język tu nie ma
znaczenia!

Pozdrowienia

Bartosz Reichel

reichel@rudy.mif.pg.gda.pl

Tomasz Badura . . . Kędzierzyn−Koźle
Roman Biadalski . . . . . . Zielona Góra
Janusz Byrczek . . . . . . . . . .Trzebinia
Mariusz Chilmon . . . . . . . . Augustów
Adam Czerniawski . . . . . . . .Szczytno
Piotr Diaków . . . . . . . . . . . . . Kraków
Grzegorz Duplaga . . . . . . . . . . Zabrze
Czesław Golec . . . . . . . . . . .Warszawa
Krzysztof Grala . . . . . . . . . . . .Płońsk
Jolanta Greń . . . . . . . . . . . . . .Brenna

Krystyna Karulewska . . . .Nieradowo
Teresa Klonowska . . . . . . . . . .Wesoła
Paweł Konopacki . . . . . . . . . . Gliwice
Michał Koziak . . . . . . . . . . Sosnowiec
Ewa Krawczyńska . . . . .Myszkowice
Marek Krystecki . . . . . . . . .Ostrołęka
Grzegorz Luty . . . . . . . . . . . .Kraków
Piotr Łojko . . . . . . . . . . . . . .Szczecin
Tomasz Mroczkowski . . . . . . . . . . . .
Marcin Mućko . . . . . . . . . . . . .Opole

Józef Niewirowski . . . . . . . . . . .Sierpc
Dawid Pałka . . . . . . . . . . . . . . .Tychy
Grzegorz Pędzich . . . . . . . . . . . .Płock
Łukasz Podgórnik . . . Dąbrowa Tarn.
Jarosław Pomykała . . . . . . .Sadowne
Anna Przybysz . . . . . . . . . . .Szczecin
Piotr Romysz . . . . . . . . . . . . Koszalin
Krzysztof Stanowiec . . . . . . .Koszalin
Paweł Święconek . . . . . . . . . . .Słupsk
Grzegorz Urbanek . . . . . . . . .Rybnik

Sławomir Warecki . . . . . . . . . .Poznań
Bartłomiej Warzecha . . . . . .Przemyśl
Marcin Wiązania . . . . . . Busko Zdrój
Bogdan Wiśnicki . . . . . .Starachowice
Jakub Wizła . . . . . . . . . . . . . . . .Śrem
Marcin Włodarczyk . . . . . . . .Bytom.
Krzysztof Wysocki . . . . . . .Kozienice
Marcin Zygmanowski . . . . . . . . .Żory

Poczta

EdW 12/2002 Lista osób nagrodzonych

Grudzień 2002

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

Mam do Was pytanie: w jaki sposób „zmusić” AT89C2051
do wysyłania danych szeregowo?

Warto zainteresować się poleceniami SHIFTOUT (i „odwrotnym”
SHIFTIN) z BASCOM−a.

Jestem początkującym elektronikiem. Chciałbym prosić
o radę. Mam gotowy generator sygnału 100kHz i filtr rea−
gujący jedynie na tę częstotliwość. Nie wiem jednak, jakim
sposobem przyłączyć ich wyjścia do szyny zasilającej, tak
aby przesłać sygnał o częstotliwości ok. 100kHz równole−
gle z napięciem stałym 12V (za pomocą jednego przewo−
du). Układ ma pracować na makiecie kolejowej i służyć do
sterowania silnikiem kilku lokomotyw oddzielnie (różne
częstotliwości).

Najprostszym sposobem oddzielenia sygnału zmiennego od stałego
jest zastosowanie dławików (cewek). Ideę pokazuje w uproszczeniu
rysunek A. Zasada jest prosta: dla przebiegów zmiennych dławik po−
winien przedstawiać sobą znaczną oporność (reaktancję), natomiast
kondensator – małą. W ten sposób generator praktycznie nie „widzi”
zasilacza i silnika, oddzielony od nich dławikami. „Widzi” tylko
odbiornik sygnału sterującego, jak pokazuje rysunek B. Wartość in−
dukcyjności i pojemności nie są krytyczne – chodzi o to, żeby niepo−
trzebnie nie obciążać generatora. Przykładowo reaktancja dławika,
o indukcyjności 1mH przy częstotliwości 100kHz wynosi około 628

Ω

Dobierając dławiki do podanego zastosowania, trzeba wziąć pod

uwagę nie tylko sprawę reaktancji indukcyjnej (X

fL), ale też

prąd maksymalny dławika. Dławik o zbyt małym rdzeniu przy du−
żych prądach stałych nasyci się i spadnie jego indukcyjność.

Innym problemem, niezrozumiałym dla początkującego Czytelni−

ka, może być kwestia symetrii sygnału względem masy − punktu od−
niesienia. Zazwyczaj nadajnik−generator i odbiornik nie są zasilane
z tego samego źródła, a biegunowość napięcia silnika zmienia się.
Szczegółowa analiza sytuacji dla przebiegów zmiennych i stałych
wykracza poza ramy tej rubryki. Na szczęście te problemy mogą nie
ujawnić się w praktyce i układ sterowania może prawidłowo działać
pomimo wykorzystania nieoptymalnych rozwiązań.

Nazywam się (...) nie mogę zbudować żadnego układu
z zastosowaniem układów cyfrowych, chociaż nie tylko cy−
frowych, bo również układów z użyciem niektórych typów
tranzystorów. Już wyjaśniam o co chodzi: gdy buduję ja−
kiś układ (ostatnio dwa tygodnie męczyłem się ze zbudo−
waniem generatora na 4047), to na jego wyjściu pojawia
się sygnał o wyższej częstotliwości niż zamierzona, chyba
coś około 50Hz, gdy do wyjść licznika podłączę LED−y,
a na wejście zegarowe nie podam żadnego sygnału, to za−
czyna on sam pracować, podobnie ma się rzecz na wyjściu
wspomnianego już generatora. Czasem sytuację da się na−
prawić, podłączając wejście zegarowe licznika przez rezy−
stor do masy, ale ten sposób nie zawsze działa. Co najdziw−
niejsze, układy przeze mnie budowane świetnie działają
w... toalecie, w mojej szkole i w domu mojego kolegi. Za−
kłócenia nie są spowodowane tętnieniami napięcia na
wyjściu zasilacza! Sprawdziłem to, zasilając układy z aku−
mulatorków, efekt był ten sam − na wyjściu pojawiały się
„śmieci”. O CO CHODZI?! Czy to ja popełniam jakieś
błędy, czy to zakłócenia z sieci elektrycznej (...)
P R O S Z Ę ! ! ! O D P I S Z C I E !

Wszystko wskazuje, że Czytelnik lekceważy problem nieużywanych
wejść i pozostawia je „wiszące w powietrzu”. Na to przynajmniej
wskazuje przysłany opis. Wszystkie nieużywane wejścia układów
CMOS obowiązkowo należy podłączyć albo do masy, albo do plusa
zasilania, albo do czynnych wyjść. Beztroskie pozostawienie ich nie−
podłączonych może dać najróżniejsze efekty, w tym pojawienie się
przebiegu 50Hz – wejście CMOS ma ogromną rezystancję i dołączo−
ny doń nawet krótki kawałek ścieżki działa jak antena, zbierając
wszelkie „śmieci”, głównie przydźwięk sieci energetycznej. Sprawa
ta była omówiona w ramach „cyfrowych” wypraw na Oślą łączkę.

Skrzynka
Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na pytania nade−

słane do Redakcji. Są to sprawy, które, naszym zdaniem,

zainteresują szersze grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie jest w stanie

odpowiedzieć na wszystkie nadesłane pytania, dotyczące

różnych drobnych szczegółów.

Rys. A

Rys. B

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

Witam redakcję EdW i przesyłam gorące pozdrowienia.
Mam pewien problem. Otóż posiadam przedwzmacniacz
stereo wbudowany we wzmacniacz własnej roboty i chcę
z jednego wyjścia przedwzmacniacza podciągnąć sygnał
na drugi wzmacniacz, który będzie zasilał subwoofer. Ca−
łość to 2−drożny zestaw + subwoofer. Czy trzeba zastoso−
wać jakieś dodatkowe układy, aby taki sygnał z jednego
kanału rozdzielić na dwa?

Nie trzeba. Typowy wzmacniacz mocy ma rezystancje wejściową
rzędu 10k

Ω

lub więcej. A rezystancja wyjściowa przedwzmacniacza

jest znacznie niższa od 1k

Ω

(zwykle wynosi ułamki oma). Oznacza

to, że do jednego wyjścia przedwzmacniacza można wprost dołączyć
nawet kilka wejść wzmacniaczy mocy.

Zwracam się z prośbą o pomoc w rozwiązaniu następujące−
go problemu. Przymierzam się do budowy wzmacniacza lam−
powego opartego na lampie końcowej 6H13C, którą już po−
siadam. Niestety nie mam jej danych technicznych tzn. opor−
ności anodowej, prądu anodowego itp. Natomiast transfor−
mator wyjściowy chciałbym wykonać na rdzeniu toroidalnym.
Jakie wzory obowiązują do obliczeń takich transformatorów,
nie mogę się tego doszukać. Proszę o pomoc i odpowiedź.

Budowa wyjściowych transformatorów audio do wzmacniaczy lampo−
wych to trudna sztuka. Nikt spośród współpracowników Redakcji nie
ma wystarczającego doświadczenia w tej dziedzinie. Jeśli ktoś z Czy−
telników chciałby podzielić się na łamach naszego wspólnego czasopi−
sma swoim doświadczeniem w tym zakresie, serdecznie zapraszamy.
Zgłoszenia (listy i e−maile) prosimy opatrzyć dopiskiem LAMPOWE.

Mam pytanie, jaka jest indukcyjność cewki głośnika
TONSIL GDN 13/40/10 8

Ω

lub jak ją dokładnie zmierzyć.

Miernik LC wskazuje zero.

Cewka głośnika na pewno ma jakąś indukcyjność, jednak liczne
mierniki indukcyjności mogą jej nie zmierzyć. Powodem jest mała
dobroć tej cewki. Na oporność wypadkową (impedancję) składa się
opór indukcyjny (reaktancja) i opór czynny (rezystancja). W warun−
kach pomiarowych reaktancja indukcyjna jest dużo mniejsza od rezy−
stancji, dlatego w katalogach podaje się albo jedynie impedancję
(oporność wypadkową) głośnika, która tu wynosi 8

Ω

, albo i impe−

dancję, i reaktancję − dla 8−omowego głośnika GDN 13/40/2 rezy−
stancja wynosi 6,5

Ω

. Indukcyjność głośnika można zmierzyć, tylko

po co? Nawet w szczegółowych katalogach nie podaje się wprost in−
dukcyjności, ponieważ jest to parametr zupełnie niepotrzebny do
praktycznych obliczeń. W katalogach podawany jest zakres częstotli−
wości pracy i charakterystyka amplitudowa, częstotliwość rezonan−
sowa, moc, skuteczność, strumień w szczelinie, energia w szczelinie,
długość cewki i szczeliny oraz kluczowe parametry do obliczania
obudów: podatność, objętość równoważną i dobroci: mechaniczną,
elektryczną i całkowitą.

Chciałbym wiedzieć, jak nawiązać transmisję RS232
mikrokontrolera z komputerem PC. Chciałbym wiedzieć,
jakie są komendy w pisaniu programu na mikrokontroler
89c2051 za pomocą bascoma.

Wystarczy wykorzystać polecenia takie jak Print, Input, Inkey. Temat
ten w odniesieniu do procesora 90S2313 będzie omawiany w dalszej
części kursu mikroprocesorowej Oślej łączki.

Skrzynka porad

Układ opisany w artykule to uniwersalna
płytka testowa, przeznaczona na potrzeby
kursu programowania, prowadzonego w cy−
klu Mikroprocesorowa Ośla łączka.

Płytka testowa umożliwia przeprowa−

dzenie wszystkich ćwiczeń kursu. Nawet
jeśli nie zamierzasz w pełni skorzystać
z kursu, zapoznaj się z projektem i przeko−
naj się, jak duże możliwości oferuje nowo−
czesny mikroprocesor i kilka elementów
współpracujących.

Jeśli bardzo słabo znasz się na elektroni−

ce, nie rozpaczaj. Jak widzisz na górze stro−
ny, stopień trudności opisanych projektów
określa tylko jedna gwiazdka. O ile tylko po−
trafisz lutować, z powodzeniem zmontujesz
płytkę. Jeśli masz obawy co do swoich umie−
jętności w tym zakresie, możesz zakupić za−
równo gotową, uruchomioną płytkę testową,
jak i wszystkie potrzebne akcesoria.

Co ważne, podczas programowania nie

trzeba wyjmować procesora z podstawki!
Podczas ćwiczeń płytka testowa cały czas
będzie podłączona do komputera PC za po−
mocą kilkużyłowego kabla. Da to niezwykłą
wygodę: można pisać program, błyskawicz−
nie wprowadzać zmiany i poprawki, a po−

tem w ciągu kilku sekund zaprogramować
procesor. Wystarczy napisać program
w BASCOM−ie (lub ściągnąć gotowy z In−
ternetu) i załadować go do procesora. W ko−
lejnych numerach EdW prezentowane będą
ćwiczenia, a gotowe pliki z ćwiczeniami bę−
dą sukcesywnie umieszczane na stronie in−
ternetowej EdW.

W zasadzie nie musisz rozumieć, jak dzia−

łają i współpracują poszczególne elementy
płytki testowej. Nawet jeśli w ogóle nie znasz
się na elektronice, ćwiczenia kursu poprowa−
dzą Cię za rękę i zrealizujesz mnóstwo fanta−
stycznych urządzeń. Jednak lojalnie ostrze−
gam: nie znając podstawowych zasad, w tym
prawa Ohma, kwestii spadków napięcia, prą−
dów, mocy, nie osiągniesz w przyszłości peł−
nego sukcesu i napotkasz trudności przy rea−
lizacji własnych pomysłów. W razie potrzeby
uzupełnij więc podstawowe wiadomości,
choćby z pomocą pierwszych sześciu wy−
praw na Oślą łączkę (A1...A6).

Płytka testowa

Schemat ideowy płytki testowej pokazany
jest na rysunku 1. Fotografia wstępna po−
kazuje zmontowany model z dodatkowym

opisem obwodów. Schemat może wydać się
trochę dziwny, a wszystko dlatego, że jest to
układ przeznaczony do eksperymentów i po−
zwala zrealizować bardzo wiele interesują−
cych projektów.

Sercem jest układ scalony oznaczony U1

– mikroprocesor AVR typu AT90(L)S2313.
Współpracuje on z rezonatorem kwarcowym
X1 (4MHz) i dwoma kondensatorami C3,
C4 o pojemności po 33pF. Układ jest zasila−
ny napięciem 4,5V...5,5V podawanym na
złącze śrubowe oznaczone POWER. Aby
uchronić układy przed uszkodzeniem
w przypadku odwrotnego dołączenia napię−
cia, nietypowo zastosowana jest równoległa
dioda D1. Jest to 3−amperowa dioda Schott−
ky’ego – przy odwrotnej biegunowości ogra−
niczy napięcie zasilania do bezpiecznej war−
tości około −0,5V. Można też zastosować
podobnej wielkości diodę Zenera mocy o na−
pięciu 6,2V. Typowo układ ma być zasilany
z niewielkiego zasilacza wtyczkowego o na−
pięciu nominalnym 4,5V lub 5V, więc 3−am−
perowa dioda nie ulegnie uszkodzeniu przy
zwarciu takiego zasilacza.

O obecności napięcia zasilania i popraw−

nej biegunowości zaświadczy świecąca na

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

Grudzień 2002

łł

zielono dioda D2. Kondensatory C1 i C2 fil−
trują napięcie zasilania i zapobiegają niespo−
dziankom związanym z impulsowym sposo−
bem pracy procesora.

Mikroprocesor 90S2313 ma 15 uniwersal−

nych końcówek wejścia/wyjścia i wszystkie
one mogą być wykorzystane na wiele sposo−
bów. Różnorodne wykorzystanie umożliwia−
ją dodatkowe punkty oznaczone B0...B7,
D0....D6 oraz 1...3. Na płytce są to dwa rząd−
ki „goldpinów” oraz szpilki złącza J6 dołą−
czone do punktów I1...I3.

Z procesorem może współpracować albo

4−cyfrowy wyświetlacz LED, albo typowy
wyświetlacz LCD ze sterownikiem. Wyświe−
tlacz LCD dołączony jest do kilku wyprowa−
dzeń portu B. Potencjometr montażowy PR1
pozwala ustawić optymalny kontrast wy−
świetlacza. Z uwagi na różne możliwości wy−
korzystania końcówek PB.1 oraz PB.3,
w układzie przewidziano jumper J3, który za−
pewni większą elastyczność układu.

Wyświetlacz LED zawiera cztery segmen−

ty ze wspólną anodą, pracujące w trybie mul−
tipleksowym. Cały port B służy do sterowa−
nia katod wyświetlaczy LED. Końcówki po−
rtu B0....B6 sterują segmentami a...g, nato−
miast końcówka PB.7 steruje punktami dzie−
siętnymi wyświetlaczy (DP). Wspólne anody
poszczególnych wyświetlaczy dołączane są
do plusa zasilania przez tranzystory T3...T6.

Mogą to być albo zwykłe tranzystory PNP, al−
bo „darlingtony” PNP. Aby włączyć jeden
z tranzystorów T2...T6, na jednej z końcówek
PD2...PD6 musi się pojawić stan niski, czyli
logiczne zero. Oprócz sterowania wyświetla−
czy, tranzystory T3...T6 oraz T2 mogą być
wykorzystane do innych celów – umożliwia−
ją to punkty oznaczone Q2...Q6, zrealizowane
jako złącza śrubowe ARK. Właśnie dlatego
w zestawie AVT−3500 przewidziano „darling−
tony” BC516, mające dopuszczalny prąd ko−
lektora 400mA. W układzie można też śmiało
wykorzystać popularne zwykłe tranzystory
BC558B lub podobne, i to bez zmiany współ−
pracujących rezystorów.

Końcówki PD.5 i PD6 mogą być dodatko−

wo wykorzystane do współpracy z układami
sterowanymi szyną I

C. Cztery zaciski złącza

śrubowego umożliwiają dołączenie do płytki
dowolnej liczby układów sterowanych szyną
I

C. Zwory J1, J2 umożliwiają odłączenie

tranzystorów T5, T6 i wyświetlacza W2, gdy
linie PD.5, PD.6 wykorzystywane będą do
innych celów. Zwarcie ich punktów B−
C podłączy rezystory podciągające potrzebne
przy pracy z szyną I

C. Na płytce jest jeden

układ wykorzystujący łącze I

C: kostka

PCF8591. Zawiera ona czterokanałowy 8−bi−
towy przetwornik A/C oraz jeden 8−bitowy
przetwornik C/A. Napięcie odniesienia dla
przetworników z tej kostki zapewnia U3, po−
pularne źródło napięcia wzorcowego typu

TL431. Wieloobrotowy potencjometr PR2
pozwala precyzyjnie ustawić napięcie odnie−
sienia równe 2,56V. Przy ośmiobitowym
przetworniku daje to wielkość jednego
„schodka” równą dokładnie 10mV. Złącza
śrubowe oznaczone I0...I3 pozwalają podać
napięcie na cztery wejścia przetworników
A/C, zacisk OUT to wyjście przetwornika
C/A. Przewidziano też trzy dodatkowe punk−
ty podłączeniowe (J6), które zapewnią wyko−
rzystanie zacisków I1, I2, I3 do innych ce−
lów. Rezystory R27...R30 dodano ze wzglę−
du na zalecenia producenta kostki PCF8591
– końcówki wejściowe przetwornika nie po−
winny „wisieć w powietrzu”.

Wejścia PD.0 i PD.1 mikroprocesora

współpracują z dwoma przyciskami S1, S2
oraz są wyprowadzone na złącze śrubowe,
umożliwiające różnorodne ich wykorzysta−
nie. Dodatkowo, przez jumpery J4, J5 mogą
być podłączone do inwerterów z tranzystora−
mi T1, T7, co umożliwia najprostszą realiza−
cję łącza RS−232. Trzyżyłowy kabel standar−
dowego łącza RS−232 będzie podłączony do
zacisków oznaczonych GND, RxD, TxD.

Dodatkowe punkty R, G pozwolą w pro−

sty sposób zresetować procesor (przez zwar−
cie ich), o ile zaszłaby taka potrzeba.

Rezystory R15...R18, umieszczone w li−

niach wykorzystywanych do programowania
procesora to rezystory ochronne. Nie są nie−
zbędne i można je zastąpić zworami, jeśli

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

Rys. 1

podczas programowania moduł nie będzie za−
silany napięciem niższym niż 4,5V. Przy niż−
szym napięciu zasilania może płynąć prąd
z wyjść portu komputera do dodatniej szyny
zasilania płytki testowej, przez obwody
ochronne wejść PB.5...PB.7 procesora CMOS
(nie dotyczy to wejścia RESET, bo jest zbudo−
wane inaczej). Do punktów oznaczonych
CLK, MISO, MOSI, RST i GND dołączone
będzie pięć przewodów kabla programujące−
go. Od strony płytki do kabla programującego
przylutowany będzie odcinek kątowej listwy
„goldpin”, z drugiej strony kabla – wtyk
DB25F, współpracujący z portem drukarko−
wym (LPT1, Centronics) komputera PC.

Płytka podczas ćwiczeń i programowania

zwykle będzie zasilana napięciem z zewnę−
trznego zasilacza 4,5...5V. Do programowa−
nia procesora umieszczonego w płytce testo−
wej wystarczy wtedy pięć przewodów. Ale
złącze programujące w płytce ma osiem
punktów. Niecodzienny sposób wykorzysta−
nia ośmiopunktowego złącza programujące−
go zapobiegnie uszkodzeniu w przypadku
omyłkowego odwrotnego włożenia wtyku
programującego oraz zapewni kompatybil−
ność płytki testowej z przygotowywanym
uniwersalnym modułem.

W praktyce kabel programujący będzie

sześcioprzewodowy. Szósty przewód będzie
wykorzystywany podczas programowania
procesora umieszczonego w małym uniwer−
salnym module – wtedy zasilanie pobierane
będzie z komputera.

Uwaga! Przy zasilaniu płytki testowej

z zasilacza szósty przewód nie może być
podłączony do komputera. Powinien pozo−
stać niepodłączony, by jednocześnie nie
podać napięcia zasilania z komputera
i z zasilacza.

Montaż i uruchomienie

Montaż dwustronnej płytki testowej, pokaza−
nej na rysunku 2, jest łatwy i nie powinien
sprawić trudności nawet mało zaawansowa−
nym. Na płytce nie ma żadnych zwór, trzeba
tylko wlutować elementy. Warto wziąć pod
uwagę, że wylutowanie nawet prostych ele−
mentów z płytki dwustronnej nie jest łatwe.
A wylutowanie elementów wielonóżkowych
z takiej płytki jest zadaniem niezmiernie kło−
potliwym i zwykle wiąże się z nieodwracal−
nym zniszczeniem metalizacji w otworach
punktów lutowniczych, co z kolei może pro−
wadzić do błędnego działania układu. W de−
montażu niewiele pomoże odsysacz. Dlatego
przed wlutowaniem kluczowych elementów
warto starannie sprawdzić na schemacie
i na fotografii modelu położenie wszystkich
elementów.

Uwaga! Nie wolno zapomnieć, że pod

wyświetlacz i dwa układy scalone koniecznie
trzeba dać podstawki. Wlutowanie wyświe−
tlaczy W1...W3 i układów scalonych U1, U2
wprost w płytkę, bez podstawek, byłoby istot−

nym błędem, uniemożliwiającym pełne wy−
korzystanie płytki testowej.

Należy wlutować poszczególne elementy,

zgodnie ze schematem ideowym, najlepiej
zaczynając od najmniejszych (rezystorów),
a kończąc na największych. Układy scalone
i wyświetlacze należy włożyć do podstawek
na końcu, gdy wlutowane zostaną wszyst−
kie elementy. Podczas wkładania układów
scalonych do podstawek zaleca się zacho−
wanie daleko idącej ostrożności − aby do
minimum zredukować możliwość uszko−
dzenia układów przez ładunki statyczne,
należy unikać łatwo elektryzujących się
ubrań z tworzyw sztucznych (np. polar)
i rozładować swoje ciało przez dotknięcie
np. kranu wodociągowego.

Pomocą w montażu będą fotografie mo−

delu, pokazujące sposób montażu szpilek
„goldpin” i innych złącz. Najpierw warto
włożyć do podstawki wyświetlacz LED W2
umieszczony z lewej strony. Przy wkładaniu

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

Grudzień 2002

Fot. 1

Fot. 2 Zmontowany układ

Rys. 2 Schemat montażowy

wyświetlaczy trzeba zwrócić uwagę, że
ostatnie styki 40−nóżkowej podstawki, te od
strony tranzystorów T2...T6, będą niewyko−
rzystane. Podobnie dwie nóżki w środku
podstawki. Zaznaczyłem je na fotografii 1
kolorem czerwonym. Błędne włożenie wy−
świetlaczy uniemożliwi ich pracę.

W gotowej płytce trzeba odpowiednio

ustawić „przełączniki” J1...J3: Należy ze−
wrzeć jumperkami punkty A−B J1, J2 oraz
punkty 2−3 przełącznika J3. Kołki J4, J5
powinny zostać rozwarte. Fotografia 2 po−
kazuje płytkę zmontowaną przez mojego
15−letniego syna.

Układ poprawnie zmontowany ze spraw−

nych elementów będzie od razu pracował. Je−
dyną regulacją jest ustawienie za pomocą
wieloobrotowego potencjometru PR2 napię−
cia 2,56V w punkcie oznaczonym Vref na
schemacie i na płytce.

W wersji podstawowej przewidziano listwę

z gniazdami do podłączenia wyświetlacza
LCD, ale sam moduł wyświetlacza LCD nie
wchodzi w skład zestawu podstawowego AVT−
3500. Pierwsza seria ćwiczeń dotyczy wyświe−
tlacza LED. Aby podłączyć wyświetlacz LCD,
należy wyjąć z podstawek wyświetlacze LED
W1, W2. Wcześniej w otwory wyświetlacza
LCD trzeba wlutować listwę goldpinów, szpil−
kami w dół jak pokazuje fotografia 3. Tak
przygotowany wyświetlacz można włożyć
w gniazdo wlutowane w płytkę testową.

Typowy moduł wyświetlacza LCD ma 14

punktów połączeniowych. Na płytce przewi−
dziano dwa dodatkowe punkty, które mogą
być użyte np. do podświetlania, o ile zastoso−
wany wyświetlacz ma taką możliwość. Przy
korzystaniu z wyświetlacza LCD należy też
wyregulować potencjometr PR1, by uzyskać
optymalny kontrast wskazań. Na początek
ten potencjometr należy skręcić w lewo
(przeciwnie do ruchu wskazówek zegara).

Wyświetlacz taki nie jest konieczny do

pierwszej serii ćwiczeń, które wykorzystują
wyświetlacz LED.

Płytkę testową należy zasilać z zasilacza

wtyczkowego o napięciu 4,5...5V i prądzie co
najmniej 200mA. Z kilku powodów warto za−
stosować

zasilacz

4,5−woltowy

(ZS

4,5V 600mA). Odważniejsi Czytelnicy mogą
zrezygnować z zasilacza i zasilać płytkę testo−
wą cały czas napięciem +5V z portu joysticka
(GAME PORT) komputera PC. Wtedy wyko−
rzystana będzie szósta żyła kabla programują−
cego, a zasilacz nie może być podłączony.

Napięcie +5V występuje na pewno na

końcówkach 1, 9, a także na końcówkach 8
i 15 portu joysticka. Fotografia 4 pokazuje
gniazdo GAME PORT w PC−cie z zaznaczo−
nymi końcówkami, gdzie dostępne jest na−
pięcie +5V.

Nabywcy zestawu AVT−3500 mogą

sprawdzić poprawność montażu od razu po
zmontowaniu i to bez podłączania do kompu−
tera. W procesorze dostarczonym w zestawie

umieszczony jest program testowy. Po dołą−
czeniu zasilania (4...5V) do złącza śrubowego
oznaczonego POWER zaświeci się zielona
kontrolka D2, a na wyświetlaczu LED zosta−
nie wyświetlona sekwencja testowa.

Naciśnięcie S2 spowoduje przejście w in−

ny tryb pracy – moduł stanie się miernikiem
refleksu.

Wykorzystanie miernika

refleksu jest następujące: po
zaświeceniu wyświetlacza
trzeba jak najszybciej naci−
snąć przycisk S1. Na wy−
świetlaczu pokaże się wtedy
czas opóźnienia podany
w setnych częściach sekun−
dy. Dodatkowo do punktów
Q2, GND można dołączyć
brzęczyk piezo, by spraw−
dzić swój czas reakcji nie
tylko na sygnał optyczny, ale
też na akustyczny (dobre
wyniki to czas reakcji poni−
żej 20 setnych sekundy).

Uwaga! Osoby mające

małą wprawę w montażu
układów na płytkach dwu−
stronnych

mogą

nabyć

zmontowany zestaw AVT−

3500C. Literka C wskazuje, że jest to kom−
pletny, sprawdzony zestaw zawierający płyt−
kę testową z zamontowanymi elementami
oraz kabel programujący.

Do tego warto od razu zamówić zalecany

zasilacz, podając w zamówieniu: zasilacz ZS
4,5 600mA. Później będzie można dokupić tak−
że zestaw uzupełniający AVT−3500/U, zawiera−
jący m.in. wyświetlacz LCD (LCD 16x2) oraz
inne podzespoły do kolejnych serii ćwiczeń.

Programowanie

Aby skorzystać z płytki testowej, trzeba zapro−
gramować procesor, na przykład za pomocą
darmowego programu BASCOM AVR DE−
MO, zainstalowanego na komputerze PC.
Wszystkie szczegóły dotyczące pozyskania,
instalacji i wykorzystania tego programu poda−
ne są w kolejnym odcinku mikroprocesorowej
Oślej łączki na stronie 39 tego numeru EdW.

Nie jest wymagany żaden specjalny pro−

gramator. Port drukarkowy komputera PC
trzeba po prostu połączyć z płytką testową za
pomocą kilkużyłowego kabla. Ponieważ
w ogromnej większości komputerów jest tyl−
ko jeden port drukarkowy, więc na czas ćwi−
czeń należy odłączyć drukarkę. Połączenia
należy wykonać według rysunku 3. Fotogra−
fia 5 pokazuje kilka kabli programujących

Uwaga! Ze względu

na możliwość uszkodze−
nia obwodów portu dru−
karkowego komputera
pod wpływem ładunków
statycznych, dołączanie
płytki testowej do kom−
putera

późniejsze

powtórne przyłączanie

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

Fot. 5

Fot. 4

Fot. 3

drukarki obowiązkowo należy przeprowa−
dzić tylko wtedy, gdy komputer i zasilacz
płytki (drukarka) są wyłączone.

Zawsze przed połączeniem urządzeń

warto dotknąć uziemionego punktu, na
przykład rury wodociągowej, a następnie
metalowej obudowy komputera.

Co prawda niektórzy użytkownicy kom−

puterów dołączają
urządzenia do portu
LPT „na gorąco”,
czyli w trakcie pra−
cy komputera i nic
złego się nie dzieje,
jednak według zale−
ceń producentów
jest to ryzykowne,
ponieważ obwody
portu LPT nie są za−
bezpieczone przed
ładunkami statycz−
nymi – są to obwo−
dy z poziomami na−
pięć zgodnymi ze
standardem TTL.
Inaczej jest z porta−
mi

szeregowymi

(COM,

COM2),

które funkcjonują
według standardu
RS−232, a ich spe−
cyficzna

budowa

zapewnia

dużo

większą odporność
na uszkodzenia.

Przy dołączaniu

jakichkolwiek urzą−
dzeń do komputera
warto

zachować

ostrożność i rozłado−
wać swe ciało przez
dotknięcie do uzie−
mienia. Choć uszko−
dzenia zdarzają się
rzadko, to jednak się
zdarzają, zwłaszcza,
gdy na podłodze leży
dobrze izolująca wy−
kładzina z tworzywa
sztucznego, a użyt−
kownik nosi ubrania
z tworzyw sztucz−
nych (np. polar).
Szkoda byłoby zo−
stać „szczęśliwcem”,
któremu jako jedne−
mu na dziesięć tysię−
cy użytkowników
uda się uszkodzić
obwody portu LPT,
umieszczane z regu−
ły na płycie głównej
PC−ta (chyba że ktoś
szuka pretekstu do
wymiany tej płyty).

W ramach przygotowań do cyklu mikro−

procesorowej Oślej łączki zostały wykonane
i sprawdzone aż trzy wersje płytki testowej.
Dociekliwi Czytelnicy mogą prześledzić
zmiany wprowadzane w kolejnych wersjach
pokazanych na fotografii 6.

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

Grudzień 2002

Fot. 6 Kolejne wersje

Rys. 3 Kabel programujący

Wykaz elementów
płytki testowej − kit AVT−3500

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

R22−R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8822

Ω

R1100−R

R1144,,R

R1199−R

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R1155−R

R1188,,R

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

R2255,,R

R2266,,R

R3311,,R

R3322 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R2277−R

R3300 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R m

miinniiaattuurroow

wyy

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R hheelliittrriim

Kondensatory
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

µµ

FF//1100V

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

miicczznnyy

C33,,C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

Półprzewodniki
D

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

N55882222

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

D zziieelloonnaa 33m

TT11−TT66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C551166

TT77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488B

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

ATT9900S

S22331133

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

CFF88559911

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL443311
W

W11,,W

W22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..D

A5566−1111EEW

Pozostałe
55 jjuum

mppeerrkkóów

w,, cczzyyllii nnaassaaddeekk zzw

wiieerraajjąąccyycchh

bbrrzzęęcczzyykk ppiieezzoo 1122V

V zz ggeenneerraattoorreem

lliissttw

waa ggoollddppiinnóów

w .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5500 sszzppiilleekk

lliissttw

waa zz ggnniiaazzddaam

mii ggoollddppiinn .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3322 ppuunnkkttyy

K11,,K

K44−K

K99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22 m

maałłyy

K22,,K

K1100−K

K1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K33 m

maałłyy

S11,,S

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..uussw

wiittcchh 22......44m

W33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

moodduułł LLC

D 1166**22

X11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..rreezzoonnaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 44M

Hzz

3300ccm

m ppoojjeeddyynncczzeeggoo pprrzzeew

woodduu ((nnpp.. kkyynnaarr))

Pooddssttaaw

wkkii ((m

mooggąą bbyyćć zzw

wyykkłłee))::

4400ppiinn
2200ppiinn
1166ppiinn
**W

Wyyśśw

wiieettllaacczz LLC

D 1166**22 − nniiee w

wcchhooddzzii w

w sskkłłaadd zzeessttaaw

wuu

ppooddssttaaw

woow

weeggoo A

VTT−33550000,, w

weejjddzziiee ddoo zzeessttaaw

wuu ddooddaattkkoow

weeggoo,,

uuzzuuppeełłnniiaajjąącceeggoo..

Wykaz elementów kabla programującego

− w

dzzii w

w s

kłła

d k

kiittu

u A

T−3

wttyykk D

B2255M

kkaabbeell 66−żżyyłłoow

wyy ((nnpp.. oodd ssyysstteem

móów

w aallaarrm

moow

wyycchh)) − 11,,55m

jjeeddnnaa zzłłooccoonnaa sszzppiillkkaa zz rroozzeebbrraanneeggoo zzłłąącczzaa D

B−2255

kkąąttoow

wyy ggoollddppiinn ((88 sszzppiilleekk))

ZZaassiillaacczz ZZS

S 44,,55V

V 660000m

A m

moożżnnaa zzaakkuuppiićć w

w D

Dzziiaallee H

Haannddlloow

wyym

VTT w

w cceenniiee 3300 zzłł..

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−3500

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

Grudzień 2002

Opisany dalej układ powstał z potrzeby
chwili: podczas pracy nad układem łagodne−
go włączania transformatora toroidalnego
trzeba było sprawdzać moc strat, wydzielają−
cą się w elemencie regulacyjnym. Nie cho−
dziło o moc ciągłą, średnią, tylko moc chwi−
lową. Badane przebiegi nie są powtarzalne −
występują bowiem tylko w krótkich okresach
czasu podczas włączania, a chwilowa war−
tość mierzonej mocy strat mocy zależy silnie
od tego, przy jakim chwilowym napięciu sie−
ci dołączony został transformator.

Aby zmierzyć chwilową wartość mocy

nie wystarczyło oddzielnie mierzyć napięcie
i prąd. Trzeba było od razu pomnożyć chwi−
lowe wartości prądu i napięcia, zapamiętać
wartość tak obliczonej maksymalnej mocy
chwilowej i sprawdzić, czy nie zagraża ona
elementowi regulacyjnemu.

Aby rozwiązać ten i podobne problemy,

potrzebny jest jakiś układ mnożący, analogo−
wy bądź cyfrowy. Wybrano prostszą w reali−
zacji metodę analogową. Po sprawdzeniu
oferty rynkowej okazało się, że bez kłopotu
(w poznańskiej firmie Alfine) można zakupić
analogowy układ mnożący AD633 produkcji
Analog Devices.

Ponieważ wspomniane pomiary mocy

chwilowej przeprowadzone są w obwodach
dołączonych wprost do sieci energetycznej,
na początek powstał dość rozbudowany sche−
mat z wejściowymi wzmacniaczami różnico−
wymi i z izolacją galwaniczną. Schemat ten
jednak nie doczekał się praktycznej realizacji
ze względu na znaczny czas, potrzebny na
wykonanie płytek próbnych oraz zmontowa−
nie i skalibrowanie układu. Układ pomiaru
mocy był potrzebny natychmiast, więc osta−
tecznie powstała wersja znacznie uproszczo−
na. Spełniła ona znakomicie swoje zadanie
i właśnie ją opisuje niniejszy artykuł.

Oprócz pomiarów przebiegów niepowta−

rzalnych i przypadkowych, układ z powodze−
niem może mierzyć moc czynną i bierną, co
umożliwi zastosowanie pokazanego rozwią−
zania w wielu aplikacjach, w tym jako część
prac dyplomowych.

Pomiar mocy

Na początek warto przypomnieć elementarne
wiadomości o mocy.

Dla obwodu elektrycznego z rysunku 1

moc elektryczna wydzielana w obciążeniu to
iloczyn napięcia na obciążeniu i prądu płyną−
cego przez to obciążenie:

P = U*I

W układzie z rysunku 1 w rezystorze bę−

dzie się wydzielać ciepło − mówimy, że moc
elektryczna zamienia się na cieplną. Przy
prądzie stałym sprawa jest oczywista – czym
większy prąd i większe napięcie, tym więk−
sza moc, czyli więcej ciepła.

Taka sama zależ−

ność (dla wartości
skutecznych napięcia
i prądu) obowiązuje,
gdy układ jest zasila−
ny napięciem prze−
miennym – patrz ry−
sunek 2. Inaczej jest,
gdy w obwodzie prą−
du przemiennego za−
miast

rezystora

umieścimy konden−
sator lub cewkę.
Wtedy również przez
obciążenie

będzie

płynął prąd i na ob−
ciążeniu wystąpi na−
pięcie – patrz rysu−
nek 3. W (idealnej) cewce lub (idealnym)
kondensatorze nie będzie się jednak wydzie−
lać ciepło. Iloczyn U*I może być duży, a cie−
pło się nie wydzieli...

Co można powiedzieć o mocy w takim

przypadku? Czy podany wzór na moc już nie
obowiązuje? Intuicja podpowiada, że jeśli
mamy jednocześnie prąd i napięcie, to po−
winna tu występować jakaś moc.

I tak jest w istocie, choć w cewce czy

kondensatorze nie wydziela się ciepło. Wy−
jaśnienie okaże się proste, jeśli sięgniemy do
definicji.

Definicja głosi, że moc elektryczna to po−

chodna energii elektrycznej względem czasu.
Mówiąc prościej, moc wyraża zależność pra−
cy (energii) i czasu. Właśnie ten szczegół
uchodzi początkującym, którzy nieodłącznie
kojarzą moc z ciepłem. Tymczasem nie za−
wsze moc wiąże się z ciepłem − w ogólnym
przypadku moc wskazuje na zależność ener−
gii i czasu, czyli przepływ energii.

W obu układach z rysunku 3 w obciążeniu

w pewnych chwilach gromadzi się energia.
Trzeba jednak pamiętać, że jest to obwód
prądu przemiennego. W pewnym niewielkim
uproszczeniu można to rozumieć następują−
co: w jednej części okresu kondensator jest
ładowany i energia przekazywana jest ze
źródła do obciążenia. W drugiej części okre−
su kondensator jest rozładowywany i... ener−
gia z obciążenia jest zabierana z powrotem
do źródła. Tak samo jest z cewką. W obwo−
dzie z kondensatorem lub cewką jak najbar−
dziej możemy mówić o energii. Trzeba jed−
nak pamiętać, że energia ta krąży nieustannie
między źródłem a obciążeniem. Inaczej jest
w obwodzie z rezystorem – rezystor nie ma
zdolności magazynowania energii − tu ener−
gia źródła nie krąży, tylko jest przekazywana
ze źródła do obciążenia i zamienia się tam na
ciepło.

Podsumowując możemy powiedzieć, że

w obwodach z rysunku 3 nie wydziela się
ciepło, ale z obwodem związana jest jakaś
moc. Ta „dziwna” moc wskazuje po prostu,
jak dużo energii krąży między źródłem a ob−
ciążeniem.

Już tu widać, że należałoby wykorzystać

pojęcie mocy chwilowej. Zależność jest tu
prosta i zgodna z intuicją: moc chwilowa to

łł

żż

–

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

iloczyn chwilowej wartości napięcia i prądu.
Aby wskazać, że są to wartości chwilowe,
zapisujemy to małymi literkami:

p = u*i

Wartości chwilowe prądu i napięcia mogą

być dodatnie bądź ujemne, nietrudno się więc
domyślić, że o wartości mocy chwilowej de−
cyduje nie tylko wartość, ale też kierunek
prądu i napięcia. Wychodzi na to, że moc
chwilowa może być dodatnia, ujemna lub
równa zeru. Określenie ujemna moc może się
wydać szokujące, ale w sumie chodzi tu o jak
najbardziej zgodne z intuicją rozładowywa−
nie cewki lub kondensatora i przekazywanie
energii z powrotem do źródła. Możemy
mówić o mocy dodatniej, gdy energia jest
przekazywana ze źródła do obciążenia oraz
o mocy ujemnej, gdy energia jest zabierana
z powrotem do źródła.

W układach z rysunków 1 i 2 moc nie

może być ujemna − rysunek 4a, b pokazuje
jak zmienia się w czasie moc chwilowa
związana z rezystorem w tych przypadkach.
Zmiana biegunowości źródła napięcia stałe−
go nie spowoduje, że moc będzie ujemna.
Ujemne (względem wcześniej przyjętych za−
łożeń) będą zarówno prąd, jak i napięcie,
a z pomnożenia dwóch wartości ujemnych
otrzymujemy dodatnią – zgadza się to z intu−
icją – z rezystora nie da się pobrać energii
i „cofnąć” ją do źródła.

Rysunek 5 pokazuje, zależność mocy

chwilowej od czasu w układach z rysunku 3
z idealnymi elementami C, L, gdzie prąd
przesunięty jest w fazie względem napięcia
dokładnie o 90

(

radianów).

W rzeczywistości sytuacje z rysunków 3, 5

nie występują, ponieważ nie ma idealnych
kondensatorów i cewek. Cewka ma jakąś re−
zystancję uzwojenia, a w kondensatorze za−
wsze występują jakieś straty reprezentowane
przez szeregowy rezystor. Z tego względu
prąd przesunięty jest względem napięcia
o kąt mniejszy niż 90

(

radianów).

Jak wspomniano, chwilowa wartość mocy

zależy od kierunku (biegunowości) napięcia
i prądu. Jeśli prąd przesunięty jest względem
napięcia o kąt mniejszy od 90

, przebieg mo−

cy może wyglądać jak na rysunku 6. Poka−
zane dwa wykresy dotyczą przykładowych
obwodów RL oraz RC.

Rysunek 6 przedstawia jakieś wybrane

dowolnie przypadki pośrednie między przy−
kładami z rysunków 4 i 5. Widać wyraźnie,
że dodatnie części przebiegu mocy chwilo−
wej są teraz większe niż części ujemne. Zna−
czy to, że choć energia nieustannie krąży
między źródłem a obciążeniem, średnio bio−
rąc, energia jest przekazywana ze źródła do
obciążenia i wydziela się w rezystancji ob−
ciążenia w postaci ciepła. Można więc
mówić o „rzeczywistej” mocy wydzielanej
w rezystancji oraz o dziwnej mocy „błąkają−
cej się” między źródłem a obciążeniem. Tę
„rzeczywistą” moc powodującą wydzielanie
się ciepła nazywamy mocą czynną i oznacza−
my literą P. Moc „błąkającą się” nazywany
mocą bierną i oznaczamy literą Q. Dodatko−
wo możemy mówić też o tak zwanej mocy
pozornej (S), która jest w pewnym sensie cał−
kowitą mocą związaną z tym obwodem. Moc
czynna P jest też mocą średnią, a właściwie
odwrotnie: uśredniona w czasie wartość mo−
cy całkowitej jest mocą czynną. Co ciekawe
i ważne moc pozorna nie jest zwykłą sumą
mocy czynnej i biernej, ale ten szczegół nie
jest istotny dla niniejszego artykułu.

Ważne jest natomiast to, że przy przebie−

gach sinusoidalnych prądu i napięcia można
łatwo obliczyć moc pozorną, czynną i bierną,
znając wartości skuteczne prądu, napięcia
i (kąta) przesunięcia fazowego między nimi.

Wyrażają to znane wzory:
moc pozorna S = U*I
moc bierna Q = U*I*sin

moc czynna P = U*I*cos

Trzeba jednak podkre−

ślić, iż obliczenia są proste
jedynie dla przebiegów
o czystym kształcie sinusoi−
dalnym. Niestety, w wielu
przypadkach trzeba zmie−
rzyć moc, najczęściej moc
czynną, w obwodach, gdzie

przebiegi są odkształcone. Czasem trzeba też
mierzyć moc bądź energię przebiegów niepo−
wtarzalnych, występujących sporadycznie.
Wtedy jedynym rozwiązaniem jest pomiar
mocy chwilowej i analiza uzyskanego prze−
biegu. Aby dowiedzieć się, jaka jest moc
czynna, wystarczy uśrednić uzyskany prze−
bieg mocy chwilowej. Do takich operacji
można śmiało wykorzystać czteroćwiartko−
wy analogowy układ mnożący. Czteroćwiart−
kowy, to znaczy mnożący dwa sygnały o do−
wolnej biegunowości.

Kostka AD633

Na rysunku 7 pokazany jest blokowy sche−
mat wewnętrzny czteroćwiartkowego układu
mnożącego AD633 oraz układ wyprowa−
dzeń wersji w klasycznej obudowie DIP8
(wersja SMD ma inny rozkład wyprowa−
dzeń). Sygnałem wejściowym są dwa napię−
cia podane na wejścia X, Y, a sygnałem wyj−
ściowym – napięcie na wyjściu W. Na wej−
ściach umieszczono dwa różnicowe bufory
o wzmocnieniu 1. Dzięki temu rezystancja
wejściowa jest bardzo duża, a napięcia wej−
ściowe o dowolnej biegunowości nie są mie−
rzone względem masy, tylko właśnie różni−
cowo, między wejściami.

Każdy egzemplarz układu scalonego

AD633 jest podczas produkcji dodatkowo
korygowany za pomocą lasera, co zapewnia
dużą precyzję. Duża szybkość i szerokie pa−
smo pozwalają stosować tę stosunkowo tanią
kostkę w wielu interesujących aplikacjach,
na przykład w precyzyjnych modulatorach,
detektorach fazy, wzmacniaczach o wzmoc−
nieniu regulowanym napięciem (VCA),
w tłumikach, filtrach, miernikach wartości
skutecznej i innych układach, gdzie w sposób
analogowy trzeba wykonać operacje mnoże−
nia, dzielenia, potęgowania czy wyciągania
pierwiastka.

Dużą zaletą jest fakt, że w podstawowych

aplikacjach nie są po−
trzebne żadne ele−
menty zewnętrzne –
wszystko realizuje
układ scalony. Zaleca
się jedynie standar−
dowe odsprzęgnięcie
szyn zasilania za po−
mocą kondensatorów
100nF.

Działanie i wyko−

rzystanie tego bardzo
pożytecznego elemen−
tu jest w sumie bardzo
proste. Mnoży on dwa
sygnały wejściowe,
a konkretnie napięcia
podawane na wejścia
WeX, WeY. Na wyj−
ściu W występuje na−
pięcie, którego war−
tość jest iloczynem

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

Grudzień 2002

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 4

napięć wejściowych podzielonym przez
10V. Dzielenie przez 10V oznacza, że wynik
jest dziesięciokrotnie mniejszy, niż wynika−
łoby z prostego przemnożenia napięć wej−
ściowych. Przykładowo jeśli napięcie UX
wynosiłoby 9V, a UY wynosiłoby –9V, ich
iloczyn wynosi –81V. Jest to wartość, której
na pewno nie uzyska się w układzie zasila−
nym napięciem ±15V. Wprowadzenie dzie−
lenia przez 10V bez problemu pozwala
zmieścić się w zakresie użytecznych napięć
wyjściowych.

Końcówka Z otwiera dodatkowe możli−

wości. Pozwala sumować sygnały z kilku ta−
kich układów mnożących, zmieniać współ−
czynnik skalowania, ewentualnie zamienić
wyjściowy sygnał napięciowy na prądowy.

Ostatecznie układ AD633 realizuje funkcję:
W ={[(X1−X2)(Y1−Y2)] / 10V} +Z
Warto podkreślić, że jest to układ cztero−

ćwiartkowy, czyli oba napięcia wejściowe
mogą mieć dowolną biegunowość. Oczywi−
ście napięcia wyjściowe będą ujemne lub do−
datnie, zależnie od biegunowości napięć wej−
ściowych.

Nietrudno się domyślić, że układ musi

być zasilany napięciem symetrycznym
względem masy – typowo ±15V. Układ po−
prawnie pracuje w zakresie napięć zasilania
±8...±18V, a pobór prądu wynosi 4...6mA.

Podstawowe parametry kostki AD633

przy napięciu zasilania ±15V podane są
w tabeli 1.

W oryginalnej karcie katalogowej kostki

AD633 (www.analog.com także na stronie
internetowej EdW) można znaleźć wiele dal−
szych informacji dotyczących sposobów wyko−
rzystania układu do mnożenia, dzielenia, podno−
szenia do kwadratu, realizacji funkcji odwrot−
nych, modulacji amplitudy, realizacji przestra−
jalnych filtrów, podwajania częstotliwości, itd.

Opis modułu pomiarowego

Schemat blokowy układu pomiarowego
i przykład wykorzystania pokazany jest na
rysunku 8. Rezystor Rs o niewielkiej warto−
ści służy jako bocznik do pomiaru prądu. Ob−
wody wejściowe umożliwiają wybór zakresu
pomiarowego. Sercem modułu jest układ
mnożący AD633, na wyjściu którego uzy−
skuje się napięcie proporcjonalne do mocy
chwilowej. W punkcie C występuje przebieg
odwzorowujący moc chwilową związaną
z obciążeniem RL. Do wyjścia można podłą−
czyć oscyloskop albo, jak pokazano na ry−
sunku, kondensator uśredniający i wolto−
mierz, który pokaże moc czynną.

Oczywiście przyrządem można mierzyć

moc w obwodach zarówno prądu stałego, jak
i zmiennego.

Pełny schemat ideowy modułu pokazany

jest na rysunku 9. Jak widać układ mnożący
pracuje tu w najprostszej konfiguracji, zasila−
ny napięciem syme−
trycznym, typowo
±15V.

Ważną rolę od−

grywają

obwody

wejściowe: wzmac−
niacze/tłumiki. Po−
zwalają one mierzyć
napięcia i

prądy

w bardzo szerokim
zakresie. Należy za−
uważyć, że napięcia
wejściowe mierzone
są nie różnicowo,
tylko

względem

wspólnej

lokalnej

masy. Ogranicza to,
co prawda, zakres
zastosowań, ale po−
zwala

radykalnie

uprościć układ i do−
skonale zdaje egza−
min w większości
przypadków.

W z m a c n i a c z

U2B pracuje w torze
pomiaru napięcia.
Jest to najzwyklej−
szy wzmacniacz od−
wracający. Wzmoc−
nienie, które nigdy
nie jest większe niż
1, ustalane jest za
pomocą dołączane−
go rezystora R5.

W obwodzie pomiaru prądu pracują dwa

wzmacniacze. Pomiar prądu polega na
sprawdzaniu spadku napięcia na małej rezy−
stancji szeregowej Rs (patrz rysunek 8). Po−
nieważ ten spadek napięcia jest niepożądany,
powinien być i jest, bardzo mały, rzędu mili−
woltów. Dlatego Rs powinien mieć małą
wartość, przykładowo 0,1

Ω

. Właśnie ze

względu na to, że tor „prądowy” wzmacnia
maleńkie napięcia zmienne, przewidziano
wzmacniacz dwustopniowy, przy czym
pierwszy stopień ze wzmacniaczem opera−
cyjnym U1 wyposażony jest w obwód ko−
rekcji napięcia niezrównoważenia. Potencjo−
metr montażowy PR1 pozwala wyelimino−
wać nie tylko błędy wzmacniacza operacyj−
nego, ale w dużym stopniu także napięcia
niezrównoważenia układu mnożącego. Nie
jest więc potrzebna dodatkowa korekcja ko−
stki AD633.

Wzmocniony sygnał z kostki U1 jest do−

datkowo wzmacniany dziesięciokrotnie
w nieodwracającym wzmacniaczu z kostką
U2A. Sygnały „napięciowy” i „prądowy”
są doprowadzone do nóżek 4, 1 kostki
AD633. Takie dołączenie może się na
pierwszy rzut oka wydać dziwne, ale wła−
śnie ono zapewnia dodatnie napięcie wyj−
ściowe przy „dodatniej” mocy dostarczanej
do obciążenia RL.

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

Grudzień 2002

Rys. 7

Rys. 8 Schemat blokowy

Rys. 9 Schemat ideowy

Tabela 1

Zakres różnicowych napięć wejściowych

min ±10V

Zakres wspólnych napięć wejściowych

min ±10V

Wejściowe napięcie niezrównoważenia (X, Y)

typ ±5V, max ±30V

Wejściowy prąd polaryzujący

typ 0,8

A, max 2

Różnicowa rezystancja wejściowa

10M

Ω

Nieliniowość toru X

typ. ±0,4%, max 1% pełnej skali

Nieliniowość toru Y

typ. ±0,1%, max 0,4% pełnej skali

Błąd całkowity

max 2% pełnej skali

Pasmo (małe sygnały)

1MHz

Szybkość zmian na wyjściu

typ. 20V/

Zakres napięć wyjściowych

min ±11V

Zwarciowy prąd wyjściowy typ

30mA, max 40mA

Wyjściowe napięcie niezrównoważenia typ. ±5, max ±50mV

Gwarantowany zakres temperatur pracy

0...+70

Sygnały z punktów oznaczonych R,

S można wykorzystać do pomiaru wartości
chwilowych prądu i napięcia.

Wbrew pozorom, ten prosty moduł ma

duże możliwości. Zakresy pomiarowe mocy
można zmieniać w bardzo szerokim zakresie
co najmniej 1W...10kW przez zmianę rezy−
storów R2 i R5 oraz Rs. Zasady ich doboru
są, wbrew pozorom, dość proste.

Warto pamiętać, że układ AD633 mnoży

dwa sygnały i uzyskaną wartość dzieli przez
10V. Jeśli na przykład sygnały na nóżkach
będą mieć wartość 10V, to na wyjściu pojawi
się napięcie 10V (10*10/10), jeśli oba mieć
będą 1V, napięcie wyjściowe wyniesie tylko
0,1V (1*1:10). Napięcia wejściowe mogłyby
teoretycznie mieć np. po 100mV, ale wtedy
napięcie wyjściowe wyniosłoby tylko 1mV
(0,1x0,1:10), czyli mniej, niż wynoszą napię−
cia niezrównoważenia i szumy.

W prezentowanym układzie napięcie

10V jest w pewnym sensie napięciem „nomi−
nalnym”.

Aby uzyskać dużą dokładność pomiarów,

napięcie wyjściowe układu mnożącego
(w punkcie C) powinno w miarę możliwości
wynosić 1...10V, a do tego potrzebne są na−
pięcia wejściowe kostki AD633 (w punktach
R, S) o amplitudach w zakresie 3...10V. Moż−
na je uzyskać dzięki odpowiednim warto−
ściom Rs, R2, R5.

W zasadzie rezystancje te można dobrać

na niezliczoną liczbę sposobów, jednak dla
wygody obliczeń należy stosować „okrągłe”
wartości, by zakresy pomiarowe prądu i na−
pięcia po pomnożeniu również dawały „okrą−
głe” wartości. Zaleca się stosowanie R5
o wartościach:
300k

Ω

− zakres 0...10V

100k

Ω

− zakres 0...30V

30k

Ω

− zakres 0...100V

10k

Ω

− zakres 0...300V

Rs powinien mieć wartość 0,1

Ω

, ewentu−

alnie 0,01

Ω

lub 1

Ω

. Natomiast zalecane war−

tości R2 to:
300k

Ω

− zakres 0...1A przy Rs=0,1

Ω

100k

Ω

− zakres 0...3A przy Rs=0,1

Ω

30k

Ω

− zakres 0...10A przy Rs=0,1

Ω

10k

Ω

− zakres 0...30A przy Rs=0,1

Ω

Dla napięć i prądów stałych nie ma pro−

blemu, wszystko jest jasne. Inaczej z przebie−
gami zmiennymi.

W tym wypadku trzeba wyraźnie podkre−

ślić, że nie chodzi tu o wartości skuteczne,
tylko szczytowe, czyli największe możliwe
amplitudy (dla sinusoidy wartość szczytowa
jest 1,41 razy większa od skutecznej, dla
przebiegów odkształconych może być je−
szcze większa).

Przykładowo można ustawić zakresy po−

miarowe 10A i 100V, stosując Rs=0,1

Ω

R2=30k

Ω

, R5=30k

Ω

, a wtedy zakres pomia−

ru mocy wyniesie 1kW. Oznacza to, że chwi−
lowe napięcie wyjściowe w punkcie C równe
10V odpowiada mocy chwilowej 1kW.

Chwilowe wartości mocy można obser−

wować za pomocą oscyloskopu. Natomiast
dodanie prostego filtru uśredniającego RC
pozwoli mierzyć moc skuteczną za pomocą
jakiegokolwiek miernika – woltomierza.

Dla dociekliwych

Dobór zakresów pomiarowych związany jest
z dopuszczalnymi amplitudami przebiegów
w module pomiarowym, a to wynika z warto−
ści napięcia zasilającego. Przy zasilaniu
±15V zakres napięć wejściowych kostki
AD633 (napięć w punktach R, S) wynosi co
najmniej ±10V.

Najpierw, znając maksymalne napięcie na

obciążeniu należy dobrać R5. Jeśli maksy−
malna wartość szczytowa napięcia na obcią−
żeniu RL wynosiłaby, powiedzmy, 100V, sy−
gnał należy zmniejszyć dziesięciokrotnie,
czyli R5 winien mieć wartość 30k

Ω

. Jeśli

przykładowo napięcie maksymalne (szczyto−
we) w jakimś układzie wynosiłoby 15V, na−
leżałoby zastosować R5 o „okrągłej” warto−
ści 100k

Ω

, bo wtedy maksymalne napięcie

w punkcie S wyniesie 5V, a co ważne, ma−
ksymalny zakres pomiaru napięcia będzie
równy 30V. Jeśli rezystor R5 będzie miał
10k

Ω

, zakres pomiaru napięcia wyniesie

300V – takie napięcie wejściowe da w punk−
cie S napięcie równe 10V.

Podobnie, znając lub zakładając maksy−

malny prąd obciążenia, należy zastosować
odpowiednie wartości Rs i R2. Zewnętrzny
rezystor Rs może mieć typową wartość 10

Ω

, 0,1

Ω

, ewentualnie nawet 0,01

Ω

. W każ−

dym razie przy maksymalnym prądzie spa−
dek napięcia na Rs powinien być wielokrot−
nie mniejszy niż napięcie na obciążeniu RL.
Trzeba też zastosować rezystor Rs o odpo−
wiedniej obciążalności.

Jeśli przykładowo maksymalny spodzie−

wany prąd wyniesie 8A, należy zastosować
Rs o wartości 0,1

Ω

lub 0,01

Ω

. Wtedy spadek

napięcia na Rs wyniesie 800mV lub 80mV.
Aby uzyskać sensowne napięcie w punkcie
R, należy zastosować R2 o wartości odpo−
wiednio 30k

Ω

lub 300k

Ω

. W obu przypad−

kach zakres pomiarowy prądu będzie wyno−
sił 10A, a przy prądzie 8A w punkcie R wy−
stąpi napięcie równe 8V.

Jeśli natomiast maksymalny prąd wynosi

tylko, powiedzmy 300mA, Rs powinien mieć
wartość 1

Ω

lub 0,1

Ω

, a R2 odpowiednio

30k

Ω

lub 300k

Ω

. W oby wypadkach prąd ten

da w punkcie R napięcie równe 3V, a zakres
pomiarowy prądu wyniesie 1A.

Gdy Rs=0,1

Ω

, a R2=100k

Ω

zakres po−

miarowy prądu wyniesie 3A – przy takim
prądzie w punkcie R napięcie wyniesie 10V.

Znając zakres pomiarowy prądu i napięcia

(odpowiadający napięciu 10V w punktach R,
S) można obliczyć zakres pomiaru mocy. Je−
śli przykładowo zakres pomiaru prądu wy−
niesie 10A, a napięcia 300V, zakres pomiaru
mocy będzie równy 3kW. Należy pamiętać,

że mocy 3kW odpowiadać będzie napięcie
wyjściowe (w punkcie C) równe 10V, czyli
współczynnik

przetwarzania

wyniesie

300W/V. Jeśli z kolei zakres pomiaru prądu
wynosiłby 1A, a napięcia 100V (R5=30k

Ω

napięcie wyjściowe 10V wystąpi przy mocy
100W, czyli współczynnik przetwarzania bę−
dzie równy 10W/V. Przy wartościach
R2=0,1

Ω

, R2=100k

Ω

i R5=10k

Ω

zakresy

prądowy i napięciowy wyniosą 3A i 300V,
a zakres pomiaru mocy 900W, czyli napięcie
1V będzie odpowiadać mocy 90W (90W/V).

Ponieważ układ modelowy ma pracować

w obwodach sieci, największe spodziewane
szczytowe napięcie mierzone wyniesie
325V (230V*1,41). Gdy R5 będzie miał
10k

Ω

, wzmocnienie U2B wyniesie 0,0333

(10k

Ω

/300k

Ω

) i

maksymalne napięcie

w punkcie S będzie wynosić 10,83V (ale nie
zmienia to poprzednich rozważań – „nominal−
ne” napięcie wyjściowe w punkcie C nadal
wynosi 10V). Większość egzemplarzy układu
AD633 powinna poradzić sobie z takimi na−
pięciami wejsciowymi już przy zasilaniu
±15V. Aby jednak kostka U3 bez cienia ryzy−
ka poradziła sobie z takim zakresem napięć
wejściowych, warto ją zasilić napięciem
±16,5...18V, bo przy takim napięciu zasilania
zakres gwarantowanych napięć wejściowych
kostki AD633 (w punktach R, S) wynosi co
najmniej ±11V. Przy rezystorach Rs=0,1

Ω

i R2=30k

Ω

nominalny zakres pomiarowy prą−

du (odpowiadający napięciu 10V w punkcie
R) wynosi 10A. Maksymalny spadek napięcia
na Rs sięga wprawdzie 1V, jednak w układzie
zasilanym z sieci energetycznej nie jest to
wartość znacząca. Oczywiście napięcie wyj−
ściowe równe 1V odpowiada mocy 300W.

Montaż i uruchomienie

Jak pokazuje fotografia, układ modelowy
zmontowano na kawałku płytki uniwersalnej.
Montaż jest w zasadzie dowolny, trzeba tylko
skutecznie oddzielić punkty A, B od pozosta−
łej części układu, a elementy C3, C4 umie−
ścić blisko kostki U3.

Uwaga! Układ nie jest przeznaczony dla

początkujących! W czasie pracy wystę−

pują na nim napięcia sieci, groźne dla

życia i zdrowia. Układ może być wyko−

rzystany tylko pod nadzorem wykwalifi−

kowanych opiekunów i nauczycieli.

Podczas pomiarów można stosować roz−

maite wartości Rs, R2, R3. Aby to ułatwić,
w modelu zastosowano szpilki i nasadki ze
złącza DB−xx dla rezystorów R2 i R5 – zna−
komicie ułatwia to zmianę zakresu. Celowo
zrezygnowano z przełączników.

Ciąg dalszy na stronie 29.

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

Grudzień 2002

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Ciąg dalszy ze strony 21.

Zakresy pomiarowe zmienia się nasadzając
rezystory z dolutowanymi nasadkami na
kołki wlutowane w płytkę. Szczegóły wi−
doczne są na fotografii.

Zmontowany i starannie sprawdzony układ

wymaga tylko prościutkiej regulacji. Miano−
wicie przy zwarciu punktów A, B do masy
(punktu O1) należy za pomocą PR1 ustawić
napięcie na wyjściu U3 (punkt C) równe zeru.

Biorąc pod uwagę fakt, że przyrząd ma

być wykorzystywany przez osoby doświad−
czone, w modelu w obu kanałach nie zastoso−
wano elementów zabezpieczających. Przy

stosunkowo dużej wartości rezystorów
R6...R8 oraz R1 ryzyko uszkodzenia kostek
U2 przez zbyt wysokie napięcie wejściowe
jest minimalne, ale jeśli ktoś dopuszcza moż−
liwość pomyłki, może dodatkowo wlutować
diody zabezpieczające. Dwie możliwości po−
kazane są na rysunku 10.

Podczas pomiarów moduł pomiarowy

włączony będzie jak pokazuje rysunek 8.
Należy zwrócić uwagę, że przy pomiarach
obwodów zasilanych z sieci energetycznej
masa modułu niestety nie może być uzie−
miona. Masa modułu i dołączonego oscylo−
skopu będą na pewnym potencjale wzglę−
dem ziemi. Aby zminimalizować ryzyko po−
rażenia, należy w miarę możliwości podłą−

czyć punkt A modułu do prze−
wodu zerowego, a nie fazowe−
go. Wtedy na masie modułu
i współpracującego oscylo−
skopu wystąpi niewielkie na−
pięcie względem ziemi.

Piotr Górecki

Kartę katalogową kostki AD633 można

ściągnąć ze strony firmy Analog Devices
(www.analog.com) oraz z naszej strony
www.edw.com.pl/ z działu FTP.

Wykaz elementów

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300kk

Ω

((3300

Ω

,,11kk

Ω

11%

%))

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
R

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

Ω

((11kk

Ω

11%

%))

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..99kk

Ω

((99,,0099kk

Ω

11%

%))

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
R

R66−R

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

Ω

((110000kk

Ω

11%

%))

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11......110000kk

Ω

55%

Rss .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
P

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222......5500kk

Ω

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100......110000

µµ

FF//2255V

C33,,C

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

m..

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLFF335566
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL007722 lluubb TTLL008822
U

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

D663333

Rys. 10

Obwody prądu

Impulsowy sposób sterowania według idei z
rysunku 49 wygląda bardzo obiecująco, jeśli
chodzi o sprawność, należy jednak pamiętać,
że w przerwach pomiędzy impulsami klucza
S prąd w cewce musi płynąć, pomimo odłą−
czenia napięcia. Wynika to z elementarnych
właściwości cewki – indukcyjność nie lubi
gwałtownych zmian prądu i reaguje na nie
przepięciami, które próbują podtrzymać
przepływ prądu.

Problem dotyczy nie tylko sterowania im−

pulsowego według rysunku 49, ale także
wszystkich prostszych układów sterujących,
gdzie następuje wyłączanie prądu. W chwili
przerywania obwodu prądu zawsze w induk−
cyjności uzwojeń powstają przepięcia, które
przy niewłaściwie zaprojektowanym ukła−
dzie mogą spowodować uszkodzenie tranzy−
storów sterujących. Aby wyeliminować takie
ryzyko, trzeba przewidzieć i zapewnić obwo−
dy przepływu prądu cewki także po wyłącze−
niu tranzystora sterującego. Zazwyczaj reali−
zują to dodatkowe diody.

W przypadku silnika VR wystarczyłyby

diody lub kondensatory według rysunku 51.
Kolorem czerwonym zaznaczony jest obwód
prądu po zatkaniu tranzystora.

Silnik unipolarny ma dzielone uzwojenie,

które działa jak autotransformator. Jeśli na ko−
lektorze wyłączającego się tranzystora poja−
wia się dodatni impuls przepięcia, to na kolek−
torze drugiego tranzystora (który np. przy
sterowaniu półkrokowym pozostaje wyłą−
czony) pojawia się impuls ujemny. Dlatego
na schematach sterowników silników unipo−
larnych zazwyczaj znajduje się podwójna
liczba diod według rysunku 52a. Zielona li−

nia pokazuje ob−
wód prądu, gdy T1
jest otwarty. Gdy
T1 zostaje zatkany
(i T2 także nie
przewodzi), ener−
gia zgromadzona w
indukcyjności po−
woduje przepływ
prądu w dwóch ob−
wodach przez diodę D1 oraz przez D4, w ob−
wodach zaznaczonym kolorem czerwonym.

Można też zastosować kondensatory we−

dług rysunku 52b. W przypadku stosowania
kondensatorów należałoby dobrać ich pojem−
ność, żeby częstotliwość rezonansowa obwo−
du LC odpowiadała częstotliwości rezonansu
mechanicznego. Zdecydowanie częściej sto−
suje się jednak sposób z diodami.

W przypadku tranzystorów MOSFET

układ można uprościć, bo tranzystor ma w
swej strukturze włączoną równolegle do ob−
wodu źródło−dren. W przypadku stosowania
dużych tranzystorów MOSFET do sterowania
małych silników krokowych można też zwy−
kle pominąć „górne” diody, jak pokazuje ry−
sunek 53. Energia „dodatniego” impulsu jest
mała, bo dzięki działaniu autotransformatora
większość energii przepływa przez diodę
„ujemną”. Energia
„dodatnia” związana
jest z indukcyjnością
rozproszenia takiego
autotransformatora.
Jest ona niezbyt duża
i może być pochło−
nięta przez zatykają−
cy się tranzystor

MOSFET,

który

wtedy przez chwilę
pracuje w dozwolo−
nym przez produ−
centa trybie przebi−
cia lawinowego i
działa podobnie jak
dioda Zenera.

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

Grudzień 2002

Podzespoły

Rys. 51

Rys. 52

część 6 − właściwości
i sterowniki

Rys. 53

Rys. 54

Omawiany problem dotyczy też silników

bipolarnych. Dlatego w układach sterowni−
ków mostkowych też występują dodatkowe
diody według rysunku 54a. Choć silniki nie
pracują przy dużych prędkościach obroto−
wych, nie zaszkodzi zastosowanie tu diod
szybkich, a nie zwykłych prostowniczych.
W przypadku tranzystorów MOSFET, za−
równo z kanałem N, jak i P, problem zostaje
rozwiązany przez wewnętrzne diody, jak po−
kazują rysunki 54b, 54c.

Układy scalone

Produkowane są rozmaite układy scalone do
sterowania silników krokowych. Można za−
kupić układy, które zawierają niemal kom−
pletny sterownik z całą elektroniką sterują−
cą i stopniem mocy. Są stopnie sterujące,
wytwarzające potrzebne sekwencje impul−
sów. Dostępne są też same stopnie mocy,
najczęściej zawierające dwa mostki po−
trzebne dla silników bipolarnych. W pierw−
szym odcinku cyklu (EdW 7/2002) był za−
prezentowany układ ULN2803, który czę−
sto jest stosowany do sterowania małych
silników unipolarnych. Można też wyko−
rzystać kostkę ULN2003, zawierającą nie
osiem, tylko siedem stopni.

Znanym od lat uniwersalnym stopniem mo−

cy, produkowanym przez wiele firm, jest
L298D. Schemat wewnętrzny pokazany jest na
rysunku 55. Maksymalny prąd stopnia przy
pracy impulsowej wynosi 1,2A, a maksymalne
napięcie stopnia mocy sięga 50V. Wersja bez
litery D (L298) nie zawiera diod zabezpiecza−
jących i trzeba takowe dołączyć z zewnątrz.

Na układ ten muszą być podane odpowie−

dnie impulsy sterujące. Do ich wytworzenia
można wykorzystać układ UC3517 (Unitrode)
lub odpowiednik PBD3517/1 (Ericsson). Upro−
szczony schemat wewnętrzny pokazany jest na
rysunku 56. Rozbudowane obwody wyjścio−
we umożliwiają różnorodne wykorzystanie.
Układ ‘3517 może też bezpośrednio współpra−
cować z małymi silnikami o prądzie do 0,5A.

Kostka, taktowana sygnałem prostokąt−

nym podawanym na wejście STEP (nóżka 7),
wytwarza potrzebne sygnały sterujące, zależ−
nie od stanu wejść DIR (kierunek, nóżka 6)
i HSM\ (praca pół−/pełnokrokowa, nóżka 10).

Układ ‘3517 może też sterować stopniem

wykonawczym

PBL3775/1

(Ericsson),

zawierającym dwa kompletne mostki mocy.
Kostka PBL3776 przeznaczona jest do stero−
wania mostków z zewnętrznymi tranzystora−
mi mocy MOSFET. Pełny mostek MOSFET
o prądzie maksymalnym 6A (w impulsie)
oraz obwody sterujące i diagnostyczne za−
wiera też kostka TLE5205, produkowana
przez Infineon (Siemens).

Jeden pełny mostek o prądzie 3A (6A w

impulsie) i rozbudowane stopnie sterujące,
pozwalające na pracę siekaną (chopper), za−
wiera układ LMD18245 (National Semicon−
ductor). Schemat blokowy pokazany jest na
rysunku 57. Układ IMT901 (Nanotec) za−
wiera stopnie mocy (2,5A w impulsie) i logi−
kę sterującą, pozwalające w prosty sposób
zrealizować także sterowanie mikrokrokowe.
Prędkość określa sygnał zegarowy podawany
z zewnątrz. Układ sam wytwarza wszystkie
przebiegi potrzebne do pracy mikrokrokowej.

Szczegółowe omówienie tych i jeszcze in−

nych interesujących układów wykracza poza
ramy artykułu. Zainteresowani tematem ze−
chcą samodzielnie przeanalizować karty ka−
talogowe, które można też ściągnąć z pol−
skiej strony www.wobit.com.pl

Ciąg dalszy na stronie 26.

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

Grudzień 2002

Podzespoły

Rys. 55

Rys. 56

Rys. 57

Ciąg dalszy ze strony 23.

Piękno silników

krokowych

Pierwszy artykuł kończącego się właśnie cy−
klu udowodnił, że silniki krokowe można
sterować w bardzo prosty sposób za pomocą
czterech MOSFET−ów i dwóch układów scalo−
nych kosztujących w detalu złotówkę. Kolejne
odcinki pokazały, że można w pełni wykorzy−
stać możliwości tych interesujących silników,
stosując zaawansowane sposoby sterowania.

Obecnie coraz częściej stosuje się silniki

bipolarne – lepiej wykorzystane są wtedy
możliwości silnika, a koszt scalonych sterow−
ników i tak jest znacznie mniejszy od ceny sil−
nika hybrydowego. Często przy sterowaniu bi−
polarnym można zastosować mniejszy i tańszy
silnik. Wtedy różnica cen większego i mniej−

szego silnika pokrywa koszt bardziej skompli−
kowanego sterownika. Warto przypomnieć, że
podczas pracy silnik krokowy może być bar−
dzo gorący. Temperatura uzwojeń nie powinna
przekroczyć +130

C, co oznacza, że metalowa

obudowa silnika może mieć +90

C. Ponieważ

maksymalna moc silnika ograniczona jest
przez temperaturę uzwojeń, można i warto za−
stosować radiator chłodzący, co pozwoli wy−
korzystać mniejszy i znacznie tańszy silnik.

Warto dodać, że tylko w nielicznych przy−

padkach zachodzi potrzeba dogłębnej analizy
wszystkich niuansów tego obszernego zagad−
nienia. Profesjonalny konstruktor, mając
przed sobą cel, określa warunki pracy silnika
i dobiera z szerokiej oferty rynkowej zarów−
no silnik, jak i obwody sterowania. Uwzglę−
dnia wszystkie czynniki, a celem jest zapro−
jektowanie możliwie taniego systemu, speł−
niającego podane wymagania.

Hobbysta zazwyczaj jest w innej sytuacji.

Najczęściej wykorzystuje silniki z odzysku, a
sterowniki wykonuje, wykorzystując stosun−
kowo proste sposoby i układy (silnik unipo−
larny, sterowanie półkrokowe).

Informacje podane w kolejnych częściach

cyklu zawierają wszystkie kluczowe kwestie
związane z silnikami krokowymi. Ale siłą
rzeczy nie obejmują wszystkich szczegółów.
Czytelnicy zainteresowani dalszymi informa−
cjami zechcą samodzielnie przeanalizować
poszczególne rozwiązania sterowników. Po−
mocą będą obfite zasoby Internetu. Można
zacząć od polskojęzycznej strony www.silni−
ki.pl i wspomnianej strony firmy Wobit.

Przy dalszych poszukiwaniach warto wpi−

sać do wyszukiwarki „silnik* krokow*” oraz
„stepper moto*”.

Leszek Potocki

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

Grudzień 2002

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

Grudzień 2002

śś

Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych

Generatory przebiegów
sinusoidalnych

Wytworzenie przebiegów prostokątnych jest
bardzo proste. Z przebiegiem sinusoidalnym
jest nieco trudniej. Podstawą działania gene−
ratora jest podanie części sygnału z wyjścia
wzmacniacza operacyjnego na wejście. Wy−
tworzenie prawidłowego przebiegu sinusoi−
dalnego wymaga precyzyjnego spełnienia
dwóch warunków: przesunięcia fazy i utrzy−
mania odpowiedniego wzmocnienia. Speł−
nienie warunku fazy oznacza, że sygnał
sprzężenia zwrotnego dla częstotliwości pra−
cy musi mieć odpowiednią fazę, by sprzęże−
nie zwrotne było dodatnie, co warunkuje po−
wstanie i utrzymanie drgań. Warunek ampli−
tudy oznacza precyzyjne utrzymanie wypad−
kowego wzmocnienia równego jedności. Na−
wet znikome zmniejszenie wzmocnienia spo−
woduje zanik drgań, zaś zwiększenie wzmoc−
nienia spowodowałoby wzrost amplitudy
i w efekcie nasycenie wzmacniacza i obcię−
cie wierzchołków przebiegu – układ genero−
wałby nie sinusoidę, tylko przebieg trapezoi−
dalny, a w skrajnym przypadku prostokątny.

W uproszczeniu można stwierdzić, że ge−

nerator przebiegu sinusoidalnego cały czas
musi pracować „na skraju wzbudzenia”.

Spotykany w literaturze schemat genera−

tora z przesuwnikami fazowymi, pokazany
na rysunku 67, nie ma praktycznego zasto−
sowania. Układ należałoby wzbogacić o ob−
wody stabilizacji amplitudy przebiegu wyj−
ściowego. Układ z rysunku 68 wyposażony
jest w diodowy ogranicznik amplitudy. Do−
datkowy wzmacniacz U2 pozwala uzyskać
przebieg przesunięty o 90

. Generatorów

z przesuwnikiem fazowym praktycznie się
nie stosuje, choćby ze względu na trudności
z korekcją częstotliwości – wymagana jest
zamiana trzech pojemności C albo rezysto−
rów w jednakowej proporcji.

Nieporównanie częściej stosuje się gene−

ratory z mostkiem Wiena. Na rysunku 69

przedstawiony jest podstawowy schemat, na−
rysowany nietypowo, by pokazać obecność
mostka. Gałąź z elementami RC mostka Wie−
na, zawierająca (zwykle) po dwa jednakowe
rezystory i kondensatory, zapewnia niezbędne
przesunięcie fazowe i tłumi sygnał 3−krotnie.

Aby układ, gdzie
R1=R2=R,
C1=C2=C, wytwarzał przebieg sinusoidalny
o częstotliwości

f =

wzmocnienie między wejściem nieodwraca−
jącym a wyjściem, wyznaczone przez R3,
R4, musi wynosić 3. Ściślej biorąc wzmoc−
nienie musi być dokładnie takie, żeby skom−
pensować tłumienie wnoszone przez gałąź
z obwodem RC − wypadkowe wzmocnienie

całości ma być dokładnie równe 1. Można
powiedzieć, że dodatnie sprzężenie zwrotne
przez obwód RC musi współdziałać z ujem−
nym sprzężeniem przez R3, R4, by utrzymać
wzmocnienie wypadkowe równe jedności.

W praktyce, choćby ze względu na wpływ

temperatury na parametry wszystkich ele−
mentów, układ z rysunku 69 zawsze musi być
wzbogacony o obwody automatycznej regu−
lacji wzmocnienia (stabilizacji amplitudy).
W najprostszym przypadku mogą to być
dwie diody według rysunku 70. Jeśli ampli−
tuda przebiegu wzrasta, zaczynają przewo−
dzić diody (zwykłe krzemowe lub LED)
i wypadkowe wzmocnienie maleje, zapobie−
gając dalszemu wzrostowi amplitudy. Wpro−
wadzenie do obwodu sprzężenia zwrotnego

Rys. 67

Rys. 68

Rys. 69

Rys. 70

elementów nieliniowych, diod, powoduje
zniekształcenie wierzchołków, czyli wzrost
zawartości harmonicznych.

W praktyce można śmiało zastosować

układ według rysunku 71, dobrać ekspery−
mentalnie wartości P1, P2 i koniecznie
sprawdzić potem stabilność generowanego
przebiegu w spodziewanych warunkach
użytkowania (przy różnych temperaturach
i napięciach zasilania). Koniecznie też trzeba
sprawdzić, czy i jak szybko w takich różnych
warunkach pracy generator wystartuje, czyli
zacznie wytwarzać drgania po włączeniu na−
pięcia zasilania. Jeśli układ nie będzie chciał
się wzbudzić lub będzie to trwać zbyt długo,
należy zwiększyć wartość P1 (lub zmniej−
szyć P2). Czym większa wartość P2, tym
mniejsze zniekształcenia przebiegu, ale gor−
sza stabilność amplitudy.

Taki prosty, diodowy sposób stabilizacji

jest jak najbardziej przydatny w praktyce, jeśli
tylko generowanemu przebiegowi nie są sta−
wiane wysokie wymagania. Odpowiednio do−
bierając wartość P1 i w razie potrzeby korygu−
jąc wartość P2, można uzyskać stabilny prze−
bieg o zniekształceniach znacznie poniżej 1%.

Inne proste sposoby stabilizacji amplitudy

to wykorzystanie żarówki albo termistora
NTC. Na rysunku 72a pokazany jest do dziś
stosowany w praktyce generator ze zwykłą ża−
rówką. Zimne włókno żarówki ma jakąś okre−
śloną, małą rezystancję. Przepływ prądu spo−
woduje podgrzanie włókna i wzrost rezystan−
cji, bo metalowy żarnik ma duży dodatni
współczynnik cieplny. Aby układ generował
drgania, rezystancja R3 (zwykle kilkadziesiąt...

kilkaset omów) musi
być dobrana stosowa−
nie do rezystancji
włókna, żeby uzyskać
wzmocnienie wyma−
gane do powstania
i utrzymania drgań.
Jeśli amplituda gene−
rowanego przebiegu
wzrośnie, przez ża−
rówkę popłynie więk−
szy prąd, wzrośnie jej
rezystancja,

zmniejszy wypadko−
we

wzmocnienie

i amplituda przebiegu
wzrośnie niewiele. Należy zwrócić uwagę, że
układ musi być zasilany napięciem symetrycz−
nym. Wersja zasilana pojedynczym napięciem
według rysunku 72b nie zapewni stabilizacji,
bo średnie napięcie na żarówce nie będzie za−
leżeć od amplitudy przebiegu – zawsze będzie
równe połowie napięcia zasilania. Przy zasila−
niu napięciem pojedynczym należałoby zasto−
sować kondensator według rysunku 72c.

W układzie należy stosować jak najmniej−

sze żarówki o możliwie wysokim napięciu
(np. 12V/0,05A, 24V/20mA). Można też wy−
próbować połączenie w szereg kilku małych
żarówek. Żarówki o większej mocy i niskim
napięciu mają małą rezystancję i wymagają
do podgrzania znacznej mocy, co wymagało−
by zastosowania R3 o bardzo małej wartości.
Ograniczeniem byłaby wtedy wydajność prą−
dowa wyjścia wzmacniacza operacyjnego.

Choć żarówka ma charakterystykę w pew−

nym sensie nieliniową, dzięki znacznej bez−
władności cieplnej żarnika zniekształcenia
przebiegu wytwarzanego przez taki prosty

układ mogą być

zadziwiająco małe
– zawartość har−
monicznych rzędu
kilku

setnych,

a nawet kilku ty−
sięcznych części
procenta. Z więk−
szymi zniekształ−
ceniami należy się
liczyć tylko przy
bardzo

małych

częstotliwościach.

Innym, znacznie rzadziej wykorzystywa−

nym sposobem jest wykorzystanie popular−
nego termistora. Typowe termistory zmniej−
szają rezystancję ze wzrostem temperatury,
czyli mają ujemny współczynnik temperatu−
rowy (NTC – Negative Temperature Coeffi−
cient). W układzie z rysunku 73 wartość R4
należy tak dobrać, by zapewnić wzmocnienie
gwarantujące powstanie drgań. Rezystancję
nominalną i typ (gabaryty i masę) termistora
należy dobrać zależnie od potrzeb z zakresu
wytwarzanych częstotliwości. Zbyt mała re−
zystancja może spowodować przeciążenie
wyjścia wzmacniacza operacyjnego. Mała
masa czynna termistora spowoduje zwięk−
szenie zniekształceń przy najmniejszych czę−
stotliwościach.

Opisane generatory z żarówką i termisto−

rem są znane i stosowane od wielu lat, po−
zwalając uzyskać znikome zniekształcenia.
Stabilność amplitudy wytwarzanego przebie−
gu jest jednak niezbyt dobra, bo rezystancja
elementu regulacyjnego (żarówki, termisto−
ra) zależy nie tylko od amplitudy sygnału, ale
też od temperatury otoczenia.

Dlatego w urządzeniach pomiarowych

stosowane są jeszcze inne wersje generatora
z rysunku 69. Obwody stabilizacji amplitudy

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

Grudzień 2002

Rys. 71

Rys. 72

Rys. 73

Rys. 75

Rys. 74

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

Grudzień 2002

są bardziej rozbudowane, a elementem regu−
lacyjnym jest tranzystor polowy albo jeszcze
lepiej fotorezystor.

Przykład generatora z tranzystorem polo−

wym pokazany jest na rysunku 74. Wartość
P1 należy dobrać indywidualnie. W przypad−
ku tranzystora JFET dla uzyskania jak naj−
mniejszych zniekształceń zmienne napięcie
między źródłem a drenem tranzystora powin−
no być możliwie małe i jego szczytowa war−
tość może sięgać co najwyżej kilkudziesięciu
miliwoltów. Dlatego przy tego typu regulacji
stosuje się jeszcze bardziej rozbudowane ob−
wody, na przykład według rysunku 75.

Układ z fotorezystorem, a właściwie

transoptorem zawierającym fotorezystor, nie
wymaga takiego indywidualnego doboru ele−
mentów i w sumie pozwala uzyskać najlep−
sze parametry spośród wszystkich zaprezen−
towanych sposobów regulacji. Niezbyt istot−
ną wadą jest konieczność samodzielnego wy−
konania transoptora albo zakupu fabrycznego
– elementy takie są dostępne, choć ich cena
nie jest niska. Przykład generatora z transop−
torem zawierającym fotorezystor pokazany
jest na rysunku 76.

Kilka interesujących rozwiązań generato−

rów pomiarowych o znikomych zniekształce−
niach (zawartość harmonicznych rzędu 3ppm,
czyli 0,0003%) można znaleźć w nocie apli−
kacyjnej Linear Technology AN−43 (June
1990). Przy konstruowaniu generatorów o tak
wysokich parametrach należy uwzględnić nie
tylko właściwości wzmacniacza operacyjne−
go, ale też szereg dodatkowych czynników,
na przykład liniowość rezystorów.

Są sytuacje, gdzie potrzebne są dwa prze−

biegi sinusoidalne, przesunięte względem

siebie o jedną czwartą okresu, czyli
o 90 stopni. Do ich wytworzenia
można wykorzystać tzw. generator
kwadraturowy. Sygnał z jednego
wyjścia jest nazywany sinusoidal−
nym, drugiego – kosinusoidalnym,
a używane nazwy pochodzą od ma−
tematycznej zależności: suma kwa−
dratów chwilowych wartości obu
przebiegów wyjściowych zawsze
jest jednakowa (równa kwadratowi
amplitudy), zgodnie ze znanym
wzorem trygonometrycznym:
sin

a+cos

a=1.

Rysunek 77 pokazuje schemat podstawo−

wy z trzema jednakowymi rezystorami i kon−
densatorami. Podstawowy układ musi być

uzupełniony o obwód stabilizacji amplitudy
drgań. Praktyczny przykład realizacji poka−
zany jest na rysunku 78.

W tym wypadku jest to prosty układ z dwie−
ma diodami LED i rezystorem Rx, którego
wartość może być równa R. Potencjometr P1
o niewielkiej wartości jest potrzebny, by za−
pewnić niezawodne wzbudzenie drgań po
włączeniu zasilania.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w kolejnym numerze EdW.

Rys. 76

Rys. 77

Rys. 78

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

Grudzień 2002

Po poprawieniu schematu mógłbyś załado−
wać elementy na płytkę GenWizard.PCB po−
leceniem D – P. Tym razem nie powinno być
ostrzeżeń ani błędów. Po sprawdzeniu (przez
Preview Changes, potem Only show errors)
wykonasz Execute i Protel załaduje elementy
obok płytki. Ekran wyglądałby mniej więcej
jak na rysunku 25.

Ponieważ na płytce niepotrzebne są war−

tości elementów, warto je wcześniej ukryć,
by nie pojawiły się podczas ładowania na
płytkę. Nie ładuj więc od razu elementów,
tylko mając jeszcze na ekranie „gołą” płytkę,
wykonaj polecenie T – P (Tools, Preferences),
wybierz zakładkę Defaults, na niej podwójnie
kliknij Component, w nowym oknie wybierz
zakładkę Comment i zaznacz okienko Hide.
Pokazuje to rysunek 26. Na sąsiedniej zakład−
ce Designator zmień opcję Autoposition z Ma−
nual na Center−Above według rysunku 27, co

zapewni umieszczenie numeru elementu nad
środkiem tego elementu. Zatwierdź zmiany,
klikajac OK w obu oknach.

Dopiero teraz ze schematu załaduj ele−

menty poleceniem D – P. Po przełączeniu na
GenWizard.PCB i wykonaniu polecenia Z –
A (Zoom, All) ekran będzie wyglądał mniej

więcej jak na rysunku 28. Zwróć uwagę na
sensowne rozmieszczenie numerów elemen−
tów. W projekcie GenSin1.ddb znajdziesz

płytkę z tak rozmie−
szczonymi elementami
jako GenWizard1.PCB.

Teraz trzeba ustawić

elementy na płytce. Na
wszelki wypadek zapisz
kopię płytki poleceniem
F – Y (File, SaveCopy−
As). Ja zapisałem trzy
dodatkowe kopie, jak
pokazuje rysunek 29.

Najpierw wypróbuj−

my automat – Autopla−
cer. Przed skorzystaniem
z niego upewnij się, że

wyłączony jest ewentualny względny punkt
odniesienia – wykonaj polecenie E – O – R.
Uruchom Autoplacer poleceniem T – L – A
Tools, Auto Placement, Auto Placer). Po
upewnieniu się, że zaznaczona jest opcja Clu−
ster Placer (przeznaczona dla płytek o liczbie
elementów mniejszej niż 100), naciśnij OK.
Opcja Global Placer przeznaczona jest dla
płytek o liczbie elementów co najmniej 100.
Wykorzystuje ona inne algorytmy i co dość
istotne, nie działa bezpośrednio na płytce, tyl−
ko tworzy tymczasowy plik, który trzeba zapi−
sać poleceniem File, UpdatePCB (jego działa−
nie można przerwać poleceniem File, Close).

Uwaga! Na powolnych komputerach pro−

ces ustawiania elementów może trwać nawet
kilka minut. U mnie po dłuższej chwili prób
automat (Cluster Placer) ustawił elementy,
jak pokazuje rysunek 30.

Przyjrzyj się tej propozycji. Ja jestem zde−

cydowanie niezadowolony.

Próba wykorzystania automatu okazała

się, jak na razie, całkowicie chybiona.

Nie rezygnuj jednak z automatu. Rozmieść

kluczowe elementy ręcznie, a pozostałe niech

Rys. 25

Rys. 26

Rys. 27

Spotkanie 9

Jak wspomniałem na poprzednim spotkaniu,
moim zadaniem jest przekonać Cię, że projekto−
wanie płytek za pomocą Protela, na pozór bar−
dzo skomplikowane i dziwne, w rzeczywistości
jest lekkie, łatwe i przyjemne, ale pod warun−

kiem pełnego zrozumienia kluczowych zasad.

Wszystko dlatego, że domyślne ustawienia

Protela są dobre dla płytek z maleńkimi elemen−
tami SMD, a nie z klasycznymi, przewlekanymi
elementami. Muszę Cię więc najpierw zapoznać

z filozofią, która legła u podstaw Protela i w tym
kontekście zapoznać zarówno z wbudowanymi
automatami, takimi jak Autoplacer i Autorou−
ter, jak i mechanizmami bieżącej kontroli po−
prawności projektu.

ustawi automat. Ja dla ułatwienia w jednym
oknie umieściłem i schemat, i płytkę, a po−
tem ustawiłem dwa układy scalone i punkty
dołączenia baterii jak pokazuje rysunek 31.
Przesuwanie elementów jest niezmiernie pro−
ste – trzeba myszką „chwycić” (kliknąć) ele−
ment i przeciągnąć, ewentualnie obracając za
pomocą klawisza spacji. Omyłkowe chwyce−
nie napisu zamiast elementu przesunie tylko
napis; można się z tego wycofać, naciskając
E – U (Edit, Undo).

Przed

po−

nownym

uru−

chomieniem Au−
toplacera trzeba
jeszcze poinfor−
mować program,
że te trzy ele−
menty powinny
pozostać

swoich

miej−

scach – podwój−
ne kliknięcie na
elemencie otwo−
rzy tabelkę z właściwościami. Trzeba w niej
zaznaczyć okienko Locked, jak pokazuje ry−
sunek 32. Po „unieruchomieniu” tych trzech
elementów zapisz efekt pracy (F – S lub F –
L) i rozmieść pozostałe (T – L – A). Efekt,
pokazany na rysunku 33, znów był dla mnie
nie do przyjęcia. Trzeba było powrócić do
stanu wyjściowego poleceniem E – U (Edit,
Undo). Kolejne uruchomienia Autoplacera
(w tym w opcji Global Placer) też nie dały
akceptowalnych rezultatów.

Elementy trzeba rozmieścić ręcznie, a ści−

ślej interaktywnie. Patrząc na schemat ideo−
wy w górnej części ekranu (patrz rysunek
31), zacząłem rozmieszczać elementy bierne
w pobliżu wyprowadzeń układów scalonych,
do których będą dołączone. Zwróć uwagę, że
program „podpowiada”, gdzie warto, a gdzie
nie warto umieścić elementu. Wskazują na to
zielone (lepiej) i czerwone (gorzej) linie po−
kazujące się na ekranie podczas przesuwania

elementu myszką. Rysunek 34 pokazuje te
„podpowiedzi” podczas przesuwania rezy−
stora R5. Taka pomoc nie jest idealna, nie−
mniej warto z niej korzystać. Zwróć uwagę,
że wcześniej włączyliśmy za pomocą polece−
nia D – O zarówno wyświetlanie błędów
(DRC Errors), jak i tymczasowych połączeń
(Connections). Teraz, jak widzisz na rysun−
ku 35, program pokazuje jaskrawym zielo−
nym kolorem konflikty podczas rozmie−
szczania elementów, a cienkimi szarymi li−

niami tymczasowe
połączenia. Jedno
i drugie jest znako−
mitą pomocą pod−
czas ręcznego roz−
mieszczania ele−
mentów.

Trzeba

unikać konfliktów
oraz tak ustawiać
i obracać elementy
(klawiszem spacji),
by cienkie szare li−
nie połączeń jak
najmniej się przeci−
nały. Warto też od
razu przewidzieć,
jak będą prowadzo−

ne obwody masy i zasilania. Oczywiście
umiejętności takich nabywa się przez prak−
tyczne działania.

Ja wstępnie ustawiłem elementy jak na ry−

sunku 36 (dla lepszego obrazu wyłączyłem
obie siatki i pogrubiłem linie tymczasowych
połączeń). Płytka zapowiada się nieźle, jednak
trzeba jeszcze poprzesuwać elementy, w tym

układy scalone. Po tych zmianach płytka wy−
glądała jak na rysunku 37. W projekcie Gen−
Sin1.ddb znajdziesz płytkę z tak rozmieszczo−
nymi elementami jako GenWizard1.PCB.

Ja wszystkie elementy poprzesuwałem

ręcznie, przy czym skok elementu ustawiłem
na 25mil. Jeśli chcesz, masz do dyspozycji
narzędzia do interaktywnego porządkowania
i wyrównywania. Znajdziesz je w menu, na−
ciskajac T – I (Tool, Interactive Placement).
W tym wypadku lepiej jest jednak zrobić to

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

Grudzień 2002

Rys. 34

Rys. 35

Rys. 32

Rys. 33

Rys. 28

Rys. 29

Rys. 30

Rys. 31

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

Grudzień 2002

samo za pomocą palety narzędzi Component
Placement – patrz rysunek 38, którą włą−
czysz/wyłączysz poleceniem V – B – M – En−
ter. Rysunki na poszczególnych przyciskach
(i objaśnienia pokazujące się, gdy umieścisz
kursor nad przyciskiem) informują o pełnionej
funkcji. Aby wyrównać dane elementy lub
rozmieścić je w jednakowych odstępach, za−
znaczysz je i klikniesz odpowiedni klawisz.
W niektórych przypadkach trzeba potem do−
datkowo zaznaczyć element, względem które−
go mają być wyrównywane. Zaznaczone ele−
menty można odznaczyć poleceniem E−E−A.

Możesz śmiało wypróbować narzędzia

z tej palety. Te narzędzia są bardzo pomocne
w przypadku ustawiania na płytce dużej licz−
by jednakowych elementów. Ja przy projek−
towaniu niewielkich płytek, zwłaszcza ukła−
dów analogowych, korzystam z niej rzadko
i ustawiam elementy ręcznie, w oczkach 25−
−milsowej siatki.

Protel ma szereg dalszych narzędzi

i możliwości, przeznaczonych do dużych
projektów. W omawianej palecie masz moż−
liwość stworzenia i korzystania z tzw. unii.
Te unie (unions) to po prostu grupy elemen−
tów, które są traktowane nie pojedynczo,
tylko jako blok. Podczas ładowania elemen−
tów ze schematu na płytkę można też stwo−
rzyć tzw. klasy (classes). Na płytce, gdzie
będą umieszczane takie grupy elementów
(bloki), można wykorzystywać tzw. obszary
(rooms), gdzie będą umieszczane elementy
z danych grup. Ma to sens w dużych projek−
tach, gdzie na jednej płytce umieszczane są
elementy z wieloarkuszowych schematów.
Wtedy po stworzeniu klas, elementy z jed−
nego arkusza są traktowane jako blok
i umieszczane na płytce w określonych
miejscach (rooms).

Unii (unions), klas (classes) i obszarów

(rooms) nie wykorzystuje się w małych pro−
jektach. Tu wszystkie lub przynajmniej klu−
czowe elementy trzeba rozmieścić ręcznie.

Pamiętaj, że dobre ustawienie elementów

to niezmiernie ważna sprawa. Nie tylko uła−
twi prowadzenie ścieżek, czy to automatycz−
ne, czy ręczne. Rozmieszczenie elementów
decyduje też o ich wzajemnym oddziaływa−
niu (sprzężenia pojemnościowe, indukcyjne,
prowadzenie obwodu masy) i w niektórych
układach może mieć wpływ na działanie
urządzenia.

Dlatego zawsze warto bardzo starannie

rozmieść elementy, nie żałując na to czasu.

I od początku przyjmij żelazną zasadę:

nigdy nie „wrzucaj” elementów na płytkę
bez korzystania z netlisty.

Jeśli wrzucisz elementy biblioteczne na

płytkę na podstawie schematu z kartki, na
ekranie oczywiście nie pojawią się cienkie
„nitki” (Connections), które są znakomitym
ułatwieniem przy ustawianiu elementów,
a potem dają gwarancję, że ścieżki zostaną
poprowadzone prawidłowo, zgodnie ze sche−
matem ideowym.

Poćwicz teraz rozmieszczanie elementów.

Wykorzystaj różne płytki, różne układy. Mo−
żesz wykorzystać schematy dostarczone
z Protelem, ale znacznie lepiej będzie, jeśli
stworzysz kilka własnych schematów, nary−
sujesz obrys płytki i wrzucisz elementy na
płytkę.

Przy okazji rozwiążesz dodatkowe pro−

blemy i niewątpliwie uzupełnisz i „dopie−
ścisz” biblioteki schematowe i płytkowe.

Piotr Górecki

Rys. 36

Rys. 37

Rys. 38

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

Grudzień 2002

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

Pomysł zadania 82 nadesłał e−mailem Robert
Abram. Napisał: (…) wiele osób ma poważne
problemy z porannym wstawaniem. Ja też nie
jestem wyjątkiem. Typowe budziki mają za ci−
chy sygnał i nie potrafią obudzić z twardego
snu. Proponuję postawienie w Szkole Kon−
struktorów tematu skutecznego budzenia.

Oto temat zadania:

Zaprojektować skuteczny budzik
lub nietypowy system budzenia.

Zanim zdecydowałem się na postawie−

nie tego zadania, poważnie zastanawiałem
się, czy aby nie okaże się zbyt trudne.
Przypuszczam jednak, że Wy po przemy−
śleniu zadania zaproponujecie interesujące
idee i pomysły. Przecież budzik to jedno
z urządzeń, z którymi mamy kontakt na co
dzień.

Rozwiązaniem zadania może być elektro−

niczny zegar ze skutecznym budzikiem. Ale
na pewno nie jest to preferowany sposób.
Chodzi mi raczej o różnego rodzaju przy−
stawki do budzika.

Pomysłodawca zadania chce mieć sku−

teczny, domyślnie bardzo głośny, budzik. Ale

ja rozszerzam temat. Typowe budziki mają
mało atrakcyjny sygnał. Może ktoś zechce
zastąpić typowy brzęczyk innym układem
budzenia? Mogłaby to być melodyjka, głos
bliskiej osoby (z kostki ISD), itp.

Bardzo dobrze byłoby, gdyby głośność

sygnału budzenia stopniowo wzrastała,
ewentualnie, żeby po pewnym czasie łagod−
nego budzenia włączany był głośny, przera−
źliwy sygnał, podnoszący na nogi nawet
umarłego. Co jednak będzie, gdy gospodarza
nie ma w domu (np. weekend, popołudnie),
a taki piekielny budzik włączy się – jak zare−
agują sąsiedzi?

Czy należy wprowadzić dodatkowy ob−

wód−włącznik, pozwalający na jednorazowe
uruchomienie sygnalizatora na wyraźne ży−
czenie właściciela?

Przystawka może być uruchamiana sy−

gnałem dźwiękowym budzika, ale można też
zaingerować we wnętrze fabrycznego zegara.
W ramach przygotowań spreparowałem je−
den z domowych klasycznych budzików
i wyprowadziłem przewody od styku urucha−
miającego sygnalizator. Przyznaję, że nie by−
ło to łatwe, bo wymagało rozebrania ponad
połowy „wnętrzności”, począwszy od szkieł−
ka, wskazówek, tarczy. Niemniej operacja
udała się: maleńkie gniazdko umieściłem

z boku na pod−
stawce budzika,
jak

pokazuje

fotografia 1.

każdym

razie zwróćcie
rwnież baczną
uwagę na pro−
blem zasilania
budzika

czy

p r z y s t a w k i .
Proponuję rów−
nież, żebyście
przeprowadzili
wywiad wśród
znajomych. Do−
wiedzcie się, czy budzony delikwent ma skłon−
ności do destrukcji budzących go przedmiotów
i osób? Jeśli tak, należałoby to uwzględnić.

Zadanie to otwiera pole do dalszych po−

mysłów – może zaproponujecie coś jeszcze
bardziej wymyślnego. Czekam więc na dobre
idee. Jak zawsze za interesujący pomysł
można będzie otrzymać nagrodę i więcej
punktów, niż za kiepski model.

Zachęcam więc do udziału i w tym zada−

niu. Czekam też na propozycje kolejnych te−
matów. Pomysłodawcy wykorzystanych za−
dań otrzymują nagrody rzeczowe.

Zadanie nr 82

Fot. 1 Przeróbka

budzika

Temat zadania 78 brzmiał: Zaprojektować
układ elektroniczny do samochodu pokazu−
jący, który bieg jest aktualnie włączony albo
inny układ pełniący rolę użyteczną lub
ozdobną. Cieszę się, że napłynęło wiele roz−
wiązań, w tym 18 modeli i ich fotografii.
Przy okazji okazało się, że dla wielu uczest−
ników poważnym problemem okazało się

zdobycie wyświetlacza 16−segmentowego
lub matrycowego. W efekcie niektórzy odstą−
pili od realizacji głównej propozycji, uzna−
jąc, że zwykły wskaźnik 7−segmentowy jest
zdecydowanie za mało atrakcyjny.

Rozwiązania teoretyczne
– wskaźniki włączonego
biegu

W przypadku wskaźnika włączonego biegu
trzeba zaprojektować dekoder, który zamieni

sygnał zwarcia jednego ze styków na odpo−
wiedni znak na wyświetlaczu.

Szereg osób zaproponowało dekodery dio−

dowe. W najprostszym przypadku dekoder ta−
ki zawiera tylko diody, a oprócz wyświetlacza
trzeba zastosować rezystory ograniczające
prąd. Rysunek 1a pokazuje podstawową ideę,
pozwalającą zrealizować wyświetlanie po−
trzebnych znaków na jednym popularnym wy−
świetlaczu ze wspólną anodą. Rysunek 1b
pokazuje analogiczne rozwiązanie przy

Rozwiązanie zadania nr 78

zastosowaniu kilku wskaźników. Kilka osób
opowiedziało się za wersją z rysunku 1b, po−
mimo że jest dużo droższa. Osoby te stwier−
dziły, że dopiero rządek wyświetlaczy LED
będzie robił dobre wrażenie. Cóż, z gustami
się nie dyskutuje, a rzeczywiście koszt jedne−
go dużego wyświetlacza będzie zbliżony do
kosztu kilku popularnych półcalowych wy−
świetlaczy podwójnych.

Tu muszę odnotować, że nie wszyscy pa−

miętali o rezystorach ograniczających prąd
oraz o sytuacji, gdy żaden bieg nie jest włą−
czony. W niektórych prostszych rozwiąza−
niach „wyrzucenie na luz” wygasza wyświe−
tlacz. Uważam, że nie jest to zaletą, a powód
do satysfakcji mogą mieć ci Koledzy, którzy
nie przeoczyli tego szczegółu. Przykładem
jest Jarosław Tarnawa z Godziszki, który
dodał obwód według rysunku 2, wyświetla−
jący literę L (luz), gdy nie jest zwarty żaden
ze styków (Tarnawa.gif).

Znaczna część

uczestników zapro−
ponowała wykorzy−
stanie jednego ze
scalonych dekode−
rów,

przeznaczo−

nych dla wyświetla−
czy

7−segmento−

wych. Podstawową
ideę pokazuje rysu−
nek 3. Tu „wyrzuce−
nie na luz” automa−
tycznie powoduje
wyświetlenie zera.
Układ jest prostszy,
a jedynym proble−
mem jest wyświetla−
nie

nietypowych

znaków,

przede

wszystkim wskaźnika biegu wstecznego, na
co zresztą nie wszyscy mieli pomysł.

Bardziej rozbudowany układ wskaźnika,

zawierający obwody pomiaru hałasu silnika,
zaproponował

Mirosław

Gołaszewski

z Warszawy. Przekroczenie nastawionego
poziomu hałasu (co ma odpowiadać nadmier−
nemu wzrostowi obrotów) będzie powodo−
wać pulsowanie wyświetlacza, przypomina−

jąc o potrzebie włączenia wyższego biegu.
Pomysł jest bardzo dobry, ale obawiam się,
że taki uproszczony ekonomizer może nie
sprawdzić się w praktyce. Mimo wszystko
proponuję zapoznać się ze schematem (Gola−
szewski.gif), a Autorowi za pomysłowość
przydzielam 3 punkty.

Piotr Bechcicki z Sochacze−

wa proponuje układ sterowania
wskaźnika 16−segmentowego
według rysunku 4. Wyświetle−
nie literki R (bieg wsteczny) za−
pewnia układ z tranzystorami,
który jednocześnie wyłącza wte−
dy zasilanie dekodera 4543.
Odłączanie zasilania nie jest
najlepszym pomysłem, należy
raczej wykorzystać wejście wy−
gaszające BL (nóżka 7), gdzie
stan wysoki wygasza wyświe−
tlacz. W każdym razie należy
pamiętać, że nie spowoduje to
wyłączenia wszystkich tranzy−
storów wyjściowych dekodera,
tylko takie stany logiczne, które
spowodują wygaszenie wyświe−
tlacza – dla wyświetlacza ze
wspólną anodą na wejście PH

(n. 6) należy podać stan wysoki. Radosław
Ciosk z Trzebnicy też proponuje wykorzy−
stać wskaźnik 16−segmentowy. Rysunek 5
pokazuje schemat, a oto fragment opisu: (...)
rozważyłem, który dekoder będzie najlepszy.
Wybór padł na układ 4056, gdyż może on wy−
świetlać oprócz cyfr, także litery L i P (które
łatwo przerobić na R) oraz A i H (niewykorzy−
stane). (...) Gdy zostanie włączony bieg
wsteczny, na wejściach bramki U2A pojawią
się stany wysokie, a na wyjściu niski, który po
odwróceniu przez bramkę U2D wysteruje seg−
ment F wyświetlacza, czyli dorobi kreskę liter−
ce P tak, że wyjdzie R (tak na marginesie: nie
wiedząc jak w rzeczywistości są oznaczane
segmenty wyświetlaczy 16−segmentowych,
przyjąłem własne oznaczenia, które widać na
schemacie). (...)Nóżkę 7 (VEE) dołączyłem do
masy, tak jak to się robi w układach z multiple−
kserami 4051/52/53, i sądzę, że tak powinno
być dobrze. Ze względu na to, iż kostka 4056
jest przystosowana do pracy z wyświetlaczami
LCD, potrzebne było zastosowanie generato−
ra częstotliwości wyświetlania (zbudowanego
na bramce U2B) o częstotliwości ok. 50Hz.

Układ powstał tylko na papierze i nie był

sprawdzany ze względu, iż nie posiadam
układu 4056. Schemat nie jest dopracowany
(m.in. nie ma żadnych driverów wyświetlacza
ani rezystorów ograniczających prąd).

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

Grudzień 2002

Rys. 3

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 4

Rys. 5

Rzeczywiście układ należy dopracować,

dodać rezystory ściągające wejścia do masy,
a generator 50Hz do wyświetlacza LED na
pewno nie jest potrzebny. Niemniej pomimo
błędów należy docenić pomysłowość Autora.

Wspomnę jeszcze, że Tomasz Knefel

z Skorocic zaproponował między innymi
prosty układ z diodami (Knefel.gif). Paweł
Lasko z Nowego Sącza wspomniał o możli−
wości wyświetlania dodatkowych znaków
ostrzegawczych (symboli) na matrycowym
wyświetlaczu 7x5. Zbigniew Meus z Dąbro−
wy Szlacheckiej próbował opracować deko−
der do wskaźnika matrycowego 7x5, jednak
zaproponowana idea nie jest godna polecenia
(Meus.gif)

Rozwiązania teoretyczne
– inne układy

Tomasz Jadasch z Kęt przysłał schemat „do−
pałki” do wzmacniacza samochodowego na
bazie

dwóch

archaicznych

układów

TDA2003. 14−letni Piotr Diaków z Krako−
wa, który do tej pory rozwiązywał zadania
Szkoły „sam dla siebie”, proponuje wyposa−
żyć samochód w elektroniczną blokadę.
Otwarcie blokady−zamka następowałoby
przez przesunięcie w szczelinie karty z rzę−
dami otworów umieszczonych na różnej wy−
sokości. Cztery liczniki zliczą wtedy odpo−
wiednie liczby impulsów i zdejmą blokadę.
Interesujący, choć niepozbawiony usterek
schemat dostępny jest na naszej stronie inter−
netowej jako Diakow.gif, a młodemu Autoro−
wi należą się słowa uznania za pomysł. Ra−
dosław Szycko z Goleniowa przysłał trzy
proste schematy wskaźnika napięcia akumu−
latora, opóźniacza wyłączenia żarówki, aku−
stycznego sygnalizatora cofania oraz sygnali−
zatora niesprawnych hamulców.

Dwaj Koledzy zajęli się sprawą automa−

tycznego sterowania wycieraczek. Robert
Jaworowski z Augustowa zaproponował wy−
korzystanie zewnętrznego czujnika w postaci
dwóch „grzebieni” (Jaworowski.gif). 18−let−
ni Jakub Siwiec z Tarnowa napisał: Chodzę
do klasy o profilu mechanicznym (...). Elek−
troniką interesuję się od około 1,5 roku po
tym, jak w drugiej klasie nauczyciel elektro−
techniki powiedział, że z elektronika bardzo
ciężko zrobić mechanika, a z mechanika moż−
na zrobić elektronika. (...) Intensywniej zaczą−
łem się interesować elektroniką, gdy dostałem
w ręce Wasze pismo. Jeśli ktoś kilka lat wcze−
śniej powiedziałby mi, że będę interesował się
elektroniką, nie dałbym wiary, po prostu nie
wyobrażałem sobie siebie w tej roli. Chyba
słowa mojego nauczyciela się spełniły.

W opinii nauczyciela jest sporo prawdy.

A mechanik, gdy stanie się elektronikiem,
ma w ręku dodatkowy atut, dotyczący nie−
zmiernie ważnego problemu obudowy
i ogólnej estetyki. Jakub przysłał schemat
„automatycznego czyściciela szyby przed−
niej”, pokazany na rysunku 6. Ma to być

automat wykrywający deszcz i włączający
wycieraczki. Dla zwiększenia funkcjonalno−
ści Autor przewidział podgrzewanie czujni−
ka, by podczas pracy wycieraczek pozosta−
wał on w temperaturze ok. +50 stopni, co
pomoże wyłączyć wycieraczki po ustaniu
deszczu (ja dodam, że podobną pomoc
w wyparowaniu wody z czujnika odegra pęd
powietrza podczas ruchu samochodu). Do
punktów D, E, F należy podłączyć: „grze−
bieniowy” czujnik wilgotności, rezystor
podgrzewacza i

termistor pomiarowy

(których drugie końce dołączone będą do
masy). Do punktów A, B, C dołączone ma−
ją być: silnik wycieraczek, spryskiwacz,
przewód zasilania 12V. Schematu na pewno
nie należy traktować jako bezbłędnego
wzorca, tylko jako źródło ewentualnej inspi−
racji. A Jakuba zachęcam do dalszej aktyw−
ności i do praktycznych prób.

Bogusław Łącki z Nysy przysłał kilka

bardzo starannie wykonanych schematów
urządzeń zapłonowych. Jeden z ręcznie wy−
konanych schematów pokazany jest na ry−
sunku 7. Niestety, opis towarzyszący rysun−
kom jest bardziej niż skromny. Z lakonicz−
nych uwag na marginesach schematów może
wynikać, że Bogusław jest autorem tych pro−
jektów i że gotów jest nawiązać bliższą
współpracę z Redakcją. Jeśli intencją Autora
jest przedstawienie swoich dokonań Czytel−
nikom na łamach EdW, proszę o list w tej
sprawie. A pozostałych Czytelników proszę
o opinie w ramach Miniankiety: czy jesteście
zainteresowani opisem systemów zapłono−
wych do samodzielnego wykonania?

Rozwiązania praktyczne

Andrzej Szymczak z Środy Wlkp. przysłał
prościutkie modele testera akumulatora

i symulatora alarmu,
pokazane na foto−
grafii 2, oraz sche−
mat „ostrzegacza go−
łoledzi”. Jego kolega,
Jakub Świegot ze
Środy Wlkp. przysłał
model wskaźnika bie−
gu z linijką diod LED
pokazanego na foto−
grafii 3 (Swiegot.gif)
oraz schematy „aku−
stycznego alarmu”
i „alarmu wstrząso−
wego”. Obu młodych
Kolegów zachęcam

do dalszych prób praktycz−
nych, a także do staranniej−
szego rysowania schematów.

Fotografia 4 pokazuje

model nie tyle wskaźnika bie−
gu, co prędkościomierza, wy−
konany przez Dawida Licho−
syta z Gorenic. Ma to być
w sumie efekt świetlny z czuj−
nikiem w postaci kontaktronu
zamontowanego przy tylnym
kole pojazdu (Lichosyt.gif).
Doceniam pomysł, ale jedno−
cześnie zwracam uwagę, że
proponowanego czujnika nie
sposób porządnie zrealizować
w warunkach amatorskich.

Fotografia 5 pokazuje

„Ściemniacz−rozjaśniacz”
Łukasza Podgórnika z Dą−
browy Tarnowskiej. Z przy−
jemnością cytuję, co na po−
czątku listu napisał Autor,
którego nazwisko dość często
pojawiało się na łamach
EdW: Mam 20 lat, moja przy−
goda z elektroniką zaczęła się
w 1997 roku, kiedy przypad−
kowo dostałem do ręki EdW

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

Grudzień 2002

Rys. 6

Rys. 7

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

Grudzień 2002

nr 8/97. Zafascynowany, od tej pory postano−
wiłem na bieżąco kupować ten miesięcznik.
Potem wykupiłem prenumeratę, którą konty−
nuuję do dziś. Obecnie posiadam wszystkie
numery EdW (...) Jestem już studentem Poli−
techniki Krakowskiej na kierunku Elektrotech−
nika (studia zaoczne). Elektronikę traktuję jak
na razie jako hobby. Od pewnego czasu posta−
nowiłem praktycznie wykorzystać zdobytą do−
tychczas wiedzę, naprawiając telefony (...)

Układ płynnego sterowania jasnością

lampki oświetlenia kabiny kierowcy może
zainteresować Czytelników, dlatego projekt
skierowałem do sprawdzenia w Pracowni
i do ewentualnej publikacji.

Fotografia 6 przedstawia prototyp „Czuj−

nika temperatury z transmisją prądową”, wy−
konany przez Michała Stacha z Kamionki
Małej. Układ przeznaczony jest do Malucha.
Nie jestem przekonany o potrzebie stosowania
transmisji prądowej, niemniej oryginalny opis
i schematy dwóch wersji układu można znaleźć
na naszej stronie internetowej jako Stach.zip.

Mariusz Chilmon z Augustowa wykonał

dwa modele, pokazane na fotografiach 7 i 8.
Jeden to akustyczny sygnalizator cofania,
drugi – symulator alarmu (Chilmon.gif). Ma−
riusz zaproponował też budowę sterownika
wewnętrznej lampki według rysunku 8.

Roman Biadalski z Zielonej Góry przysłał

model mikroprocesorowej centralki alarmo−
wej, pokazanej na fotografii 9 oraz skan mo−
delu obrotomierza, pokazany na fotografii 10
(bez jakiegokolwiek opisu). Centralkę prze−
kazuję do Pracowni do sprawdzenia i ewen−
tualnej publikacji w Forum Czytelników.

Bartosz Czerwiec z Mogilna przysłał model

pokazany na fotografii 11. Układ (Czerwiec.gif)

zawiera wskaźnik włączonego biegu na dio−
dach LED i dwa obwody pomocnicze, przy
czym wyświetlacz siedmiosegmentowy ma
pokazywać tylko literkę L – luz.

Prosty wskaźnik włączonego biegu

z siecią diod i wyświetlaczem ze wspólną
katodą, pokazany na fotografii 12, wykonał
Michał Gołębiewski z Bydgoszczy (Gole−
biewski.gif). Piotr Romysz z Koszalina

Fot. 2 Model Andrzeja Szymczaka

Fot. 3 Wskaźnik Jakuba Świegota

Fot. 4 Układ Dawida Lichosyta

Fot. 5 Model Łukasza Podgórnika

Fot. 7 Sygnalizator Mariusza Chilmona

Fot. 8 Symulator Mariusza Chilmona

Fot. 6 Prototyp Michała Stacha

Fot. 9 Centralka Romana Biadalskiego

Fot. 10 Obrotomierz

Romana Biadalskiego

Rys. 8

Fot. 11 Prototyp Bartosza Czerwca

w swoim prototypie z fotografii 13 wykorzystał
enkoder priorytetowy 74147. Przedstawił swo−
ją drogę do ostatecznego schematu z rysunku 9
(model zamiast chwilowo niedostępnych in−
werterów zawiera bramki NAND i tranzystor).

Marcin Wiązania z Buska Zdroju, naj−

bardziej aktywny uczestnik Szkoły, przysłał
trzy modele. Fotografie 14 i 15 pokazują
układy opóźniaczy wyłączenia żarówki zrea−
lizowane według schematów z rysunku 10.
Fotografia 16 i rysunek 11 przedstawiają
prototyp wskaźnika włączonych biegów
z dodatkowymi obwodami powodującymi
miganie wskaźnika przy zbyt małej i zbyt
dużej prędkości obrotowej silnika. Taki
wskaźnik ma więc pełnić rolę ekonomizera.
Podobnie ekonomizerem ma być ładny
układ Michała Koziaka z Sosnowca, przed−
stawiony na rysunku 12 i fotografii 17. Nie
jest to wskaźnik biegów, tylko obrotomierz
z obwodami przypominającymi o zmianie
biegu na inny. Michał nie tylko wykonał
model „na sucho”, ale spróbował wykorzy−
stać go praktycznie. Napotkał i opisał pro−
blemy związane z przepięciami na cewce.

Wykonał i przysłał też model przery−
wacza elektronicznego z fotografii 18
według rysunku 13. Informacje o ty−
pach i wartościach elementów zawarte
są w pliku Koziak.zip na naszej stronie
internetowej. Przekaźnik w przerywa−
czu należy zmienić na inny – złocone
styki przekaźnika telekomunikacyjne−
go nie wytrzymają długo przy prądach
rzędu 4A. Doceniam jednak wielki po−
stęp dokonany przez Michała i zachę−
cam do dalszych eksperymentów.

Tomasz Badura z Kędzierzyna−Koźla do−

piero drugi raz, i to z pewną obawą, wziął
udział w naszej Szkole i nadesłał model z płytą
czołową, pokazaną na fotografii 19, przezna−
czony dla posiadanego Malucha z czterobiego−
wą skrzynią i brakiem styku do światła cofania.
Oryginalny schemat pokazany jest na rysunku

Rys. 11

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

Grudzień 2002

Fot. 12 Wskaźnik

Michała Gołębiewskiego

Fot. 13 Prototyp Piotra Romysza

Fot. 14 Opóźniacz 1 Marcina Wiązani

Fot. 15 Opóźniacz 2 Marcina Wiązani

Rys. 9

Rys. 12

Fot. 16 Wskaźnik biegów Marcina Wiązani

Fot. 17 Ekonomizer Michała Koziaka

Rys. 10

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

Grudzień 2002

14, przy czym Autor lojalnie przyznaje, że pod−
stawowe obwody obrotomierza zostały skopio−
wane z Internetu (są to skany starego artykułu
z Praktycznego Elektronika). Tomek nie napi−
sał, czy wypróbował układ w swoim pojeździe,
dlatego nie zdecydowałem się na bliższy opis.

Propozycje ekonomizerów trzech ostatnio

wymienionych Kolegów są jak najbardziej

godne uwagi i to właśnie oni otrzymają nagro−
dy i po 6 punktów. Nie zdecydowałem się jed−
nak na skierowanie żadnego z nich do Pracow−
ni, ponieważ nie mam uzasadnionej podstawy
do przekonania, że któryś z Autorów spraw−
dził swój model w rzeczywistych warunkach.
Podane schematy należy więc potraktować ja−
ko inspirację do własnych opracowań. A przy
wykonywaniu modeli należy obowiązkowo
wziąć pod uwagę problem wibracji oraz
zmiennych warunków atmosferycznych.

Podsumowanie

Cieszę się z dużej liczny modeli (18 fotografii).
Jednak tym razem pomimo dużej liczby nade−
słanych prac przydzielam mniej nagród i upo−
minków, co wiąże się z licznymi usterkami
i niedoróbkami. Przypominam, że to jest Szko−
ła Konstruktorów. Dlatego najwięcej punktów,
upominki i nagrody można zdobyć za niepo−
wtarzalne, własne pomysły oraz za praktyczne
próby, a nie za powtarzanie typowych rozwią−
zań czy przerysowywanie schematów. Cieszę
się, że projekty Łukasza Podgórnika i Roma−
na Biadalskiego mogłem skierować do Pra−
cowni i ewentualnej publikacji. Wszystkich
sympatyków Szkoły gorąco zachęcam do prak−
tycznych prób. Cieszę się, że dla wielu uczest−
ników podstawową motywacją do udziału
w Szkole wcale nie są skromne nagrody i upo−
minki, tylko chęć rozwijania swoich umiejętno−
ści. Nagrody otrzymują: Tomasz Badura, Mi−
chał Koziak i Marcin Wiązania. Upominki
otrzymają: Piotr Diaków, Piotr Romysz, Ma−
riusz Chilmon, Łukasz Podgórnik i Roman
Biadalski. Prawie wszyscy wymienieni z na−
zwiska otrzymują punkty (1...6). Autorzy opu−
blikowanych projektów otrzymają honoraria.

Serdecznie zapraszam do udziału w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Rozwiązanie zadania 78

W EdW 8/2002 zamieszczony był schemat
„Deszczoostrzegacza”, nadesłany jako roz−
wiązanie jednego z wcześniejszych zadań
Szkoły. Układ pokazany jest na rysunku A.

Autor tego schematu zapewne włożył wie−

le trudu w jego opracowanie. Przyjął ambitne
założenia, jednak nie do końca uwieńczone
sukcesem. Niemniej główna idea jest jak naj−
bardziej prawidłowa: po wykryciu deszczu
układ na stałe włącza sygnalizator i zdejmuje
napięcie z czujnika, zapobiegając elektrolizie.
A obwody z tranzystorem T6 miały pełnić ro−
lę testera baterii, o czym nie wspomniałem

celowo, by utrudnić zadanie. Za przedstawio−
ną ideę pomysłodawcy na pewno należy się
uznanie. Wielu uczestników podkreślało, że

układ jest naprawdę interesujący, choć zawie−
ra błędy. Oto przykład: Witam, Koncepcja
układu ogólnie jest fajna; podoba mi się zwła−

szcza pamięć Autora o zjawisku elektrolizy
i próba zapobieżenia temu (...). Nie dziwię
się też, że analiza układu sprawiła uczestni−
kom duże kłopoty. Pozwólcie, że najpierw
ja się trochę pomądrzę, a potem omówię
znalezione przez Was usterki.

Przed wielu laty, w epoce tranzystorów,

w literaturze można było spotkać wiele
układów o bardzo interesującym działaniu,
uzyskiwanym dzięki różnym „chwytom”.
Właśnie dzięki takim niekonwencjonalnym

Rys. 13

Rys. 14

Fot. 18 Przerywacz Michała Koziaka

Fot. 19 Model Tomasza Badury

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

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

Grudzień 2002

rozwiązaniom udawało się czasem w pro−
ściutkim układzie uzyskać zaskakujące efek−
ty. Pomysłowość niektórych ówczesnych
konstruktorów wprawiała w podziw. Oczywi−
ście na stosowanie „chwytów układowych”
mogą pozwolić sobie tylko doświadczeni
elektronicy, którzy doskonale potrafią przea−
nalizować wszystkie właściwości układu.

Inna sprawa, że wiele z takich nieortodo−

ksyjnych układów wymagało bardzo staran−
nego dobierania wartości elementów
i wzmocnienia tranzystorów, co niekiedy
uniemożliwiało skopiowanie układu za po−
mocą posiadanych typowych podzespołów.
Obecnie takich zaskakująco oryginalnych
rozwiązań jest coraz mniej, ale za to propo−
nowane układy są łatwiejsze do wykonania
i uruchomienia. Prezentowany schemat za−
wiera przykład niecodziennego rozwiązania
i jednocześnie pokazuje, jak wiele czynni−
ków trzeba uwzględnić przy jego analizie.

Narysujmy

naj−

pierw obwody „wej−
ściowe” w sposób jak
na rysunku B, pomija−
jąc diodę D1. Chwilo−
we naciśnięcie S1 na
pewno zatka T2 i wte−
dy stan T1 zależeć bę−
dzie od rezystancji czujnika. Jeśli czujnik bę−
dzie suchy, prąd płynący przez potencjometr
P1 otworzy T1 i tym samym utrzyma T2 w sta−
nie zatkania. Będzie to stan spoczynku. Poja−
wienie się deszczu i obniżenie rezystancji czuj−
nika zatka T1, otworzy T2 i... układ się zatrza−
śnie. Co ważne, w tym stanie zatrzaśnięcia
przewodzący tranzystor T2 obniży napięcie na
czujniku niemal do zera (kilkanaście miliwol−
tów napięcia nasycenia), przez co zlikwidowa−
ny zostanie problem elektrolizy. Oznacza to, że
tranzystor T3 nie byłby w ogóle potrzebny!

Kilka osób doszu−

kiwało się w sche−
macie zastępczego
układu tyrystora. Ty−
rystor można zastą−
pić parą tranzysto−
rów komplementar−
nych, a nie dwoma tranzystorami NPN. Obwody
z rysunku A można natomiast narysować w po−
staci z rysunku C, i wtedy od razu widać, że jest
to... znany z podręczników, klasyczny dwutran−
zystorowy przerzutnik bistabilny (RS).

Układ z rysunku B i C nie budzi więk−

szych zastrzeżeń. Jedynie wartość R2 należa−
łoby zwiększyć i to z dwóch powodów. Po
pierwsze, przez R2 zawsze płynie prąd
o wartości około 0,5...0,6mA, co przy zasila−
niu z małej baterii jest wartością znaczącą,
wręcz niedopuszczalnie dużą. Po drugie, jak
wynika z rozważań Autora, duża wartość P1
(kilkaset k

Ω

) oznacza bardzo mały prąd bazy

T1, rzędu kilku miliamperów. Nic nie wiado−
mo o wzmocnieniu prądowym T1. Tak mały
prąd może nie nasycić T1, co z kolei unie−

możliwi zatkanie T2. Wartość R2 należałoby
więc zwiększyć co najmniej 10−krotnie.

Kolejnym

problemem

jest obecność diody D1. Po−
nieważ jest to zwykła dioda
krzemowa 1N4148 o napię−
ciu przewodzenia około
0,6V,

nawet

całkowite

otwarcie T2 nie daje gwa−
rancji, że zatkany zostanie T1, którego napię−
cie progowe też wynosi około 0,6V. O stanie
T1 w układzie z rysunku D zadecydowałoby
kilka czynników, w tym temperatury diody
i tranzystora oraz rozmiary ich złącz. I na tę
sprawę zwróciło uwagę kilku uczestników,
proponując jako D1 albo diodę germanową, al−
bo diodę Schottky’ego. Propozycja ta na pozór
jest sensowna, ale przy bliższym zbadaniu...

Dla

ułatwienia

analizy przyjmijmy
na początek, że czuj−
nik będzie zmniej−
szał swą rezystancję
stopniowo, a nie na−
gle, jak zakładali
niektórzy. Dla upro−
szczenia przyjmij−
my, że jego rezystancja na koniec wynosi zero
(zwarcie) i przerysujmy układ do postaci jak
na rysunku E. Na rysunku tym niebieskimi
strzałkami zaznaczyłem (powolne) zmiany
napięcia w poszczególnych punktach, gdy re−
zystancja czujnika malała. Zwróćmy jednak
uwagę, że zmniejszanie się napięcia na bazie
T3 będzie go stopniowo zatykać, a więc napię−
cie na kolektorze zacznie rosnąć – ilustruje to
czerwona strzałka, która niedwuznacznie su−
geruje, że w układzie występuje bardzo silne
ujemne sprzężenie zwrotne. W wersji z rysun−
ków B, C występowało silne dodatnie sprzę−
żenie zwrotne, które powodowało zatrzaski−
wanie się układu. W układzie z rysunku E do−
datnie sprzężenie zwrotne w ogóle nie wystą−
pi, ponieważ wcześniej wytworzy się stan
równowagi – na wszystkich bazach napięcie
będzie wynosić około 0,6V. Wszystkie tranzy−
story będą przewodzić i układ stanie się
wzmacniaczem. Jeśli napięcia na wszystkich
bazach będą wynosić około 0,6V, dioda D1
w ogóle nie spełni swojej roli, bo napięcia na
jej końcach będą jednakowe. Nic nie zmieni
więc zastosowanie diody germanowej czy
Schottky’ego. Ujemne sprzężenie zwrotne
uniemożliwi wystąpienie sprzężenia dodatnie−
go, warunkującego pracę według oczekiwań.
Pomijam tu wpływ zakłóceń, a przy okazji
zwracam uwagę na brak jakichkolwiek kon−
densatorów odsprzęgających i filtrujących.

Trochę inna byłaby sytuacja, gdyby za−

miast T1 zastosować klasycznego „darlingto−
na”, a w roli D1 – diodę Schottky’ego we−
dług rysunku F, co zaproponowało dwóch
uczestników. Tu jednak należałoby się zasta−
nowić, czy przewodzące tranzystory T1A,
T1B zdołają zatkać T2?

Pozwoliłem sobie

na taki opis, ponie−
waż

zdecydowana

większość uczestni−
ków pogubiła się przy
próbie analizy tej czę−
ści układu.

A teraz przecho−

dzę do usterek zgło−
szonych przez Was.

Słusznie zakwestionowaliście brak rezy−

storów w bazach tranzystorów T2, T4, które
włączone są w pewnym sensie równolegle.
Sytuacja jest podobna, jak na rysunku
D i rozpływ prądów zależy od temperatury
obu tranzystorów i geometrii złącz.

Słusznie stwierdziliście też, że T4 jest

zbędny. Nie ma potrzeby takiego sterowania

generatorem. Układ scalony 4093 powinien
być cały czas zasilany, a do sterowania należy
wykorzystać jedno z wejść bramki.

Tu zdecydowana większość uczestników

zwróciła uwagę, że nawet gdyby układ czujni−
ka działał zgodnie z zamiarem Autora, zatka−
nie tranzystora T1 nie uruchomi generatora.
Wykrycie deszczu i zatkanie T1 spowodowa−
łoby wzrost napięcia na kolektorze T1 tylko

do 0,6V, bo na tyle pozwolą bazy T2, T4. Ge−
nerator na pewno nie zacznie pracy!

Tylko kilku uczestników zwróciło uwagę,

że taki sposób pracy niesie jeszcze inne ryzy−
ko. W spoczynku, gdy T1 przewodzi, a T4
jest zatkany, bramka jest zasilana przez obwo−
dy ochronne wejścia, co ilustruje rysunek G.
Jest to jeszcze jeden przykład, że sterowanie
przez kluczowanie napięcia zasilania, zwła−
szcza od strony masy, jest ryzykowne.

Ale to nie koniec problemów z generato−

rem. Gdyby nawet wejście generatora praco−
wało poprawnie, generator nie zacznie pracy.
Podczas pracy na wyjściu bramki na prze−
mian powinien pojawiać się stan niski i wy−
soki, czyli praktycznie napięcie zasilania
i potencjał masy. Nie dopuści do tego tranzy−
stor T5. Napięcie na bazie T5 nie może spaść
do zera, tylko od VCC do (VCC−0,6V). Pro−
ponowaliście włączenie szeregowego rezy−
stora ograniczającego w obwód bazy T5.
Można też włączyć T5 w układzie wspólne−
go kolektora i wtedy rezystor ograniczający
nie będzie potrzebny – patrz rysunek H.

Oddzielną sprawą są obwody z tranzy−

storem T6. W oryginalnym układzie dioda

Zenera zupełnie nie
będzie pełnić swo−
jej roli, bo przy
włączeniu T4 stale
będzie na niej na−
pięcie

zaporowe

0,6V, uniemożli−
wiające przepływ przez
nią prądu – patrz rysunek
J. T6 będzie przy tym
stale otwarty. I tu słusznie
zwróciliście uwagę na
brak rezystora ogranicza−
jącego prąd diody LED, a Autor nie wspo−
mniał, że miałaby to być dioda migająca.
Z niezacytowanej części oryginalnego opisu
wynika, że układ z tranzystorem T6 ma pełnić
rolę testera baterii, włączanego przez T4 tyl−
ko podczas wykrycia deszczu. Pomijając za−
sadność takiego rozwiązania, trudno dociec,
jak miałby działać ten układ kontroli baterii.

Ryzykowne jest też proponowane włączenie

P1, ponieważ w skrajnym położeniu nastąpi
zwarcie przez bazę T1 i uszkodzenie zarówno

potencjometru, jak i
T1, a w najlepszym
razie – rozładowa−
nie baterii. Na sche−
macie trzykrotnie
występuje symbol
D2, co jednak jest
drobiazgiem, nie−
godnym omawia−
nia. Stwierdziliście,
że obwód R3, R4,
D2, D3 w generato−
rze można uprościć
i zastąpić jednym
rezystorem.

Jak z tego wi−

dać, układ należa−
łoby gruntownie
z m o d y f i k o w a ć .
Wśród nadesłanych
prac

znalazłem

wiele propozycji
poprawy. Niestety,
większość z nich
była albo błędna,
albo co najmniej
niedopracowana
i nieelegancka. Nie
wiem dlaczego tyl−
ko kilku uczestni−
ków zwróciło uwa−
gę, że w autono−
micznym przyrzą−
dzie, jakim ma być
Deszczoostrzegacz
pozostają niewyko−
rzystane trzy bram−
ki kostki 4093. Dla−
czego nie zastoso−
wać ich w miejsce
tranzystorów?

Nie miałem wątpliwości przy rozdziale na−

gród, a właściwie drobnych upominków.
Otrzymują je Koledzy, którzy nie skoncentro−
wali się na wyłapaniu oczywistych szcze−
gółów (np. trzykrotne oznaczenie D2), tylko
spróbowali przeanalizować działanie układu,
co wcale nie było proste. Chciałbym zdecydo−
wanie wyróżnić jednego z uczestników, który
napisał m.in.: Ponieważ po raz pierwszy biorę
udział w Szkole Konstruktorów (i jak na razie
dopiero w klasie II), chciałbym się przedsta−
wić kilkoma zdaniami o sobie. Nazywam się
Paweł Konopacki, i od urodzenia (czyli 17 lat)
mieszkam w Gliwicach. Elektroniką interesuję
się już od dawna. W dzieciństwie rozkręcałem
wszystkie zabawki wykorzystujące jakieś sil−
niczki, LED−y czy żaróweczki. Po kilku moich
oględzinach zazwyczaj nic z nich nie zostawa−
ło, ale moja ciekawość była niepohamowana.
Cały czas marzyłem, aby coś zbudować same−
mu. We wczesnych latach szkoły podstawowej
wykorzystując kartonowe pudełko, 2 baterie
R6, 2 wyłączniki ścienne, żaróweczkę, 2 diody
LED (bez rezystorów...:) ) i kilka przewodów,
zbudowałem swój pierwszy układ...

Służył mi jako lampka nocna... . Później

przeżyłem fascynację pewną książką o fizyce.
Były tam poruszone ogólnikowo wszystkie
działy, jakimi zajmuje się ta nauka. Było też
coś o prądzie elektrycznym i o półprzewodni−
kach. Poznałem wtedy prawo Ohma (ale go
nie zrozumiałem) oraz wydawało mi się, że po−
jąłem, jak działa tranzystor... Ale tylko mi się
wydawało... . Ciągle czułem w tej dziedzinie
jakiś niedosyt... . Aż pewnego pięknego dnia
w maju 1998 roku dostałem do ręki taką kolo−
rową gazetę − „Elektronikę dla Wszystkich”.
I zaczęło się. Ten numer poznałem chyba na
pamięć. Był moją lekturą na całe wakacje.
Przeczytałem go chyba we wszystkich możli−
wych kierunkach. Wtedy wszystko zaczęło się
wyjaśniać... . Zrozumiałem (z pomocą mojego
ojca) prawo Ohma, poznałem bramki logiczne
i wiele z dotychczasowych pytań nagle odna−
lazło swoje odpowiedzi. Ale dla
mnie to było mało! W paździer−
niku poprzedni numer EdW mi
się znudził i kupiłem kolejny.
I był to pierwszy numer z jak
dotąd nieprzerwanej kolekcji.
Dzięki EdW zacząłem wszystko
pojmować, zacząłem budować
własne układy, o czym zawsze
tak bardzo marzyłem.

A czytając EdW, ciągle się

szkoliłem. Nie wiem tylko,
czemu jak dotąd byłem dosyć
biernym czytelnikiem. Anali−
zowałem tylko zadania ze Szkoły Konstruk−
torów, ale niewiele mi z tego wychodziło.
Żałuję za to bardzo, że nie wysłałem swoje−
go pomysłu na dawno temu rozstrzygnięty
już konkurs „Podwójny przycisk”, gdyż
stworzony przeze mnie układ był równie
prosty, jak te nagrodzone. Nie zmusiło mnie

to jednak to zmiany stopnia aktywności
elektronicznej. Lecz w te wakacje podjąłem
decyzję − w miarę możliwości będę wysyłał
rozwiązania konkursu „Co tu nie gra?”.
I tak oto zaczynam. (...)

Paweł otrzyma upominek nie za treść za−

cytowanego listu, tylko za analizę usterek
i propozycję poprawy układu według rysun−
ku K. Wprawdzie i ten układ można nieco
uprościć, usuwając R4, D1 oraz podłączając
brzęczyk wprost do wyjścia bramki i elimi−
nując diodę LED, której przydatność w jasny
dzień jest wątpliwa. Powiem szczerze, że
sam zaproponowałbym podobny schemat.
Zwróćcie uwagę na obwody czujnika, który
tylko w przypadku przerzutnika z bramek „ze
szmitem” może być włączony w ten sposób,
gwarantujący zanik napięcia na czujniku po
zadziałaniu sygnalizatora. Serdecznie zachę−
cam Pawła i jemu podobnych mniej śmiałych
Czytelników do nadsyłania rozwiązań nie
tylko do tej rubryki.

Nagrody otrzymują: Paweł Konopacki −

Gliwice, Grzegorz Duplaga − Zabrze, Ja−
kub Wizła − Śrem.

Zadanie 82

Na rysunku L pokazany jest układ prostego
automatu akwariowego, nadesłany niedawno
jako rozwiązanie zadania 77. Jak zwykle py−
tanie brzmi:

Co tu nie gra?

Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi.

Kartki, listy i e−maile oznaczcie dopiskiem
NieGra82 i nadeślijcie w terminie 45 dni od
ukazania się tego numeru EdW. Autorzy naj−
lepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

Maarrcciinn W

Wiiąązzaanniiaa Gacki. . . . . . . . 111155

Maarriiuusszz C

Chhiillm

moonn Augustów . . . . . 7744

Daarriiuusszz D

Drreelliicchhaarrzz Przemyśl . . . . . 7722

Miicchhaałł S

Sttaacchh Kamionka Mała . . . . 5511

Maarrcciinn M

Maalliicchh Wodzisław Śl. . . . 4444

JJaarroossłłaaw

w C

Chhuuddoobbaa Gorzów Wlkp. 4422

Room

maann B

Biiaaddaallsskkii Zielona Góra . . . 3399

Krrzzyysszzttooff K

Krraasskkaa Przemyśl . . . . . . 3377

Baarrttłłoom

miieejj R

Raaddzziikk Ostrowiec Św. . 3377

JJaarroossłłaaw

w TTaarrnnaaw

waa Godziszka . . . . 3344

Piioottrr W

Wóójjttoow

wiicczz

Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . 3333
P

Piioottrr R

Room

myysszz Koszalin . . . . . . . . 3311

Daarriiuusszz K

Knnuullll Zabrze . . . . . . . . . . 2299

FFiilliipp R

Ruuss Zawiercie . . . . . . . . . . . 2288

Miicchhaałł K

Koozziiaakk Sosnowiec . . . . . . 2266

Raaffaałł S

Sttęęppiieeńń Rudy . . . . . . . . . . . 2266

Piioottrr D

Deerreesszzoow

wsskkii Chrzanów . . . . 2244

Szzyym

moonn JJaanneekk Lublin . . . . . . . . . 2233

Raaddoossłłaaw

w C

Ciioosskk Trzebnica . . . . . . 2222

Maarriiuusszz C

Ciioołłeekk Kownaciska . . . . . 2200

JJaakkuubb K

Kaallllaass Gdynia . . . . . . . . . . 2200

JJaacceekk K

Koonniieecczznnyy Poznań . . . . . . . 2200

Daaw

wiidd LLiicchhoossyytt Gorenice . . . . . . . 1199

Miicchhaałł P

Paassiieecczznniikk Zawiszów . . . . 1188

Raaddoossłłaaw

w K

Kooppppeell Gliwice . . . . . . 1177

ŁŁuukkaasszz C

Cyyggaa Chełmek . . . . . . . . . 1166

JJaakkuubb JJaaggiieełłłłoo Gorzów Wlkp. . . . . 1166
A

Annddrrzzeejj S

Saaddoow

wsskkii Skarżysko−Kam. . 1166

Roobbeerrtt JJaaw

woorroow

wsskkii Augustów . . . 1155

Maacciieejj JJuurrzzaakk Rabka . . . . . . . . . . 1155
R

Ryysszzaarrdd M

Miilleew

wiicczz Wrocław . . . . . 1155

EEm

miill U

Ullaannoow

wsskkii Skierniewice . . . . 1155

Baarrtteekk C

Czzeerrw

wiieecc Mogilno . . . . . . . 1144

Arrttuurr FFiilliipp Legionowo . . . . . . . . . 1144
P

Piioottrr B

Beecchhcciicckkii Sochaczew . . . . . 1133

Alleekkssaannddeerr D

Drraabb Zdziechowice . . 1133

Woojjcciieecchh M

Maacceekk Nowy Sącz . . . . 1133

ZZbbiiggnniieew

w M

Meeuuss Dąbrowa Szlach. . 1122

Arrkkaaddiiuusszz ZZiieelliińńsskkii Częstochowa . . 1122
S

Seebbaassttiiaann M

Maannkkiieew

wiicczz Poznań . . . 1111

Paaw

weełł S

Szzw

weedd Grodziec Śl. . . . . . . 1111

Maarrcciinn D

Dyyoonniizziiaakk Brwinów . . . . . 1100

TToom

maasszz G

Gaajjddaa Wrząsawa . . . . . . . 1100

Daaw

wiidd K

Koozziioołł Elbląg . . . . . . . . . . 1100

Piioottrr P

Pooddcczzaarrsskkii Redecz . . . . . . . 1100

Baarrtteekk S

Sttrróóżżyyńńsskkii Kęty . . . . . . . . . 1100

Punktacja
Szkoły
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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Instalacja i wykorzystanie programu
BASCOM AVR

Instalacja

Aby skorzystać z płytki testowej, trzeba zapro−
gramować procesor, na przykład za pomocą
darmowego programu BASCOM AVR DEMO.
Wbrew nazwie nie jest to jedynie wersja de−
monstracyjna – to wersja w pełni funkcjonalna,
a głównym ograniczeniem jest wielkość kodu wy−
nikowego (2kB). Nie musisz się przejmować
ograniczeniami – program ten doskonale sobie po−
radzi z zaprogramowaniem procesora 90S2313,
który jest wykorzystywany w ramach kursu
i który zawiera właśnie
2kB pamięci programu.

Najświeższą

wersję

programu można ściągnąć
z Internetu (www.mcse−
lec.com/download/avr/).
Ćwiczenia kursu były
przygotowywane i testo−
wane w oparciu o wersję
1.11.6.8. Wersję tę można
ściągnąć z naszej strony internetowej.

Ja swego czasu wprost ze źródła, czyli ze

strony MCS, ściągnąłem cztery spakowane pli−
ki: bcavrd_1.zip...bcavrd_4.zip, zawierające
BASCOM AVR DEMO w wersji 1.11.6.8.

Uwaga! Najpierw trzeba je rozpakować do

jednego wspólnego katalogu, uzyskując pliki:
Setup.exe, Setup.W02, ... Setup.W04. Po uru−
chomieniu Setup.exe program zainstaluje się
bez kłopotu, trzeba tylko mu pomóc, zatwier−
dzając poszczególne kroki Enter, Enter, Yes,
i potem 4 razy Enter, a po zakończeniu instala−
cji − Finish. Po instalacji warto umieścić na pul−
picie i w pasku stanu skróty do programu.

Warto też ściągnąć polskojęzyczne tłuma−

czenie pliku pomocy dokonane przez Zbignie−
wa Gibka albo z naszej strony internetowej
EdW, albo spod adresu: www.mcselec.com/do−
wnload/avr/bascomavr_polish.hlp

Z instalacją nie powinno być żadnych pro−

blemów. Jedynie na starszych komputerach mo−
że zajść potrzeba zainstalowania nowszej wersji
biblioteki systemowej Windows comctl32.dll
(za pomocą programiku 40comupd.exe ze stro−
ny Microsoftu lub MCS). W systemie Windows
komputera musi też być zainstalowana jakakol−
wiek drukarka.

A swoją drogą, już teraz rozważ zakup peł−

nej, komercyjnej wersji programu – dostępna
jest np. w sieci handlowej AVT. Cena wcale nie
jest szokująca w porównaniu do możliwości.
Tylko za pomocą wersji komercyjnej zaprogra−
mujesz inne procesory AVR, które mają w sobie
więcej niż 2kB pamięci programu, jak choćby
bardzo atrakcyjny 90S8535. Poza tym nie ryzy−
kujesz, że kupiony program się zestarzeje. Na−
bywając program, otrzymasz kod−klucz, który
pozwoli Ci na bezpłatne ściąganie wszystkich
najnowszych wersji i dodatków. Oczywiście te
nowości dostępne są tylko dla posiadaczy we−
rsji komercyjnej.

Obsługa

Po pierwszym uruchomieniu oraz ewentualnym
stworzeniu nowego, pustego pliku poleceniem
File, New (Ctrl+N) ekran będzie wyglądał mniej
więcej jak na rysunku 1. Program BASCOM
AVR DEMO jest typowym programem pracują−
cym pod Windows, więc jego obsługa nie sprawi
trudności. Większość poleceń w pasku menu jest
taka sama, jak w innych programach Windows.
Kolorowymi obwódkami zaznaczyłem przyciski
związane z poszczególnymi pozycjami menu.

Mam dla Ciebie bardzo dobrą wiadomość:

wcale nie musisz szczegółowo poznać wszyst−
kich możliwości programu. Na początek bę−
dziemy wykorzystywać tylko kilka poleceń –
konkretnie trzy spośród siedmiu przycisków za−
znaczonych zieloną obwódką.

BASCOM AVR to w sumie potężne narzę−

dzie, ale my będziemy na razie wykorzystywać
tylko ułamek jego możliwości. Niech nie niepo−
koi Cię fakt, że nie wszystko wykorzystamy. To
akurat jest jak najbardziej normalne. Z innymi
programami (Word, Corel, Photoshop, Flash)
jest dokładnie tak samo – zazwyczaj wykorzy−
stujemy tylko znikomą część ich możliwości
i nic nam to nie przeszkadza, a nawet uważamy
się za doświadczonych użytkowników.

W ramach ćwiczeń kursu cały proces pro−

gramowania obejmuje następujące oczywiste
kroki:

Przedstawiony nieprawdopodobnie łatwy spo−

sób pracy dotyczy ćwiczeń kursu, które zostały
starannie dobrane i praktycznie sprawdzone. Do−
datkowym warunkiem umożliwiającym taką pra−
cę jest właściwe skonfigurowanie programu.

I tu mam kolejną przyjemną informację:

wstępna konfiguracja też jest beznadziejnie ła−
twa i naprawdę nie musisz rozumieć wszystkich
związanych z nią szczegółów.

Konfiguracja

Przed rozpoczęciem ćwiczeń trzeba dostosować
program do naszych potrzeb, wybierając w me−
nu Options i ustawiając potrzebne parametry.
Twórca programu, Mark Alberts, zaplanował
takie ustawienia domyślne, że w zasadzie nic
nie musielibyśmy zmieniać. Zdecydowana
większość domyślnych ustawień pozostanie bez
zmian, a my dla wygody wprowadzimy tylko
drobne korekty: po kliknięciu Options, Pro−
grammer, jak pokazuje rysunek 5, dopilnuj, że−
by okno wyglądało, jak na rysunku 6. Na czer−
wono zaznaczyłem okienka, których zawartość
ewentualnie trzeba zmienić, by uzyskać obraz,
jak na rysunku 6. I to jest cała zalecana konfi−
guracja! Jeśli chcesz, zmień jeszcze dla wygody
na zakładce Environment wartość w okienku
Comment position z 060 na znacznie mniejszą,
na przykład 25 lub jeszcze mniej, jak pokazuje
rysunek 7. To drobiazg, który spowoduje, że
komentarze nie będą odsuwane daleko w prawo.

1. Przepisanie treści pro−
gramu z EdW lub otwar−
cie pliku *.bas z goto−
wym programem, ścią−
gniętym z naszej strony
internetowej.
2. Sprawdzenie popraw−
ności (składni) programu
poleceniem Syntax Check
– przyciskiem z rysunku
2 lub kombinacją klawi−
szy Ctrl+F7.
3. Skompilowanie pro−
gramu – przyciskiem
Compile z rysunku 3 lub
klawiszem F7.
4. Zaprogramowanie pro−
cesora – przyciskiem Run
programmer według ry−
sunku 4 lub klawiszem F4.

Podczas pisania tego materiału dostępna by−

ła wersja 1.11.6.8 programu BASCOM AVR
DEMO. W przyszłości zapewne pojawią się ko−
lejne wersje i być może podczas konfiguracji
trzeba będzie coś zmienić w opcjach (dlatego na
wszelki wypadek warto korzystać z wspomnia−
nej wersji, dostępnej stale na stronie interneto−
wej EdW). W każdym przypadku trzeba wybrać
typ programatora (Sample programmer).

Tworzenie programu

Pisząc program, najpierw tworzysz tak zwany
program źródłowy. Ma on rozszerzenie .bas,
ale jest to najzwyklejszy plik tekstowy, zazwy−
czaj zawierający dużą liczbę komentarzy. Ten
program źródłowy powstaje za pomocą edytora
na komputerze PC i, co nie jest przypadkowe,
przypomina programy, które wcześniej pisali−
śmy w QBASIC−u. Nic dziwnego – wykorzy−
stujemy przecież odmianę języka BASIC.

Do napisania programu z powodzeniem mo−

żesz użyć Notatnika Windows (ale nie Worda,
choć teoretycznie też byłoby to możliwe, gdy−
byś na koniec zapisał plik w formacie teksto−
wym). Nieporównanie wygodniejsze jest sko−
rzystanie ze specjalizowanego edytora, zawarte−
go w pakiecie BASCOM AVR. Jego dużą zale−
tą jest fakt, że zwiększa przejrzystość tworzone−
go pliku, inteligentnie stosując różne kolory dla
poszczególnych składników programu, co
w ogromnym stopniu pomaga uniknąć elemen−
tarnych błędów. Jeśli na przykład napiszesz na−
zwę polecenia, znaną edytorowi, automatycznie
zmieni on kolor tego polecenia na ciemnonie−
bieski. A jeśli nie zmieni, to źle napisałeś nazwę
polecenia. Jeśli napiszesz nazwę portu, kolor
zostanie zmieniony na ciemny czerwony. Z ko−
lei komentarze zostaną automatycznie wyświe−
tlone w kolorze zielonym. Przykład masz na ry−
sunku 8. Edytor BASCOM−a potrafi też popra−
wić niektóre najprostsze błędy.

Pakiet zawiera też dodatkowe narzędzie do

wykrywania błędów. Jak pokazuje przykład

z rysunku 9, w programie zamiast If wpisałem
Iff. Po sprawdzeniu składni (Syntax Check –
klawisze Ctrl+F7) na dole ekranu pojawiły się
aż trzy doniesienia o błędach. Podwójne klik−
nięcie na dolnej linii z raportem o pierwszym
błędzie podświetli na jaskrawy, czerwony kolor
linię nr 51, gdzie występuje ten błąd – patrz ry−
sunek 10. Po późniejszym kliknięciu na inną li−
nię programu źródłowego czerwone podświe−
tlenie znika, ale na marginesie pozostaje znacz−
nik błędu – czerwona literka E w kółku.

Zwróć uwagę, że jeden drobny błąd dał aż

trzy komunikaty o błędach. Pierwszy dotyczy
linii 51, gdzie rzeczywiście występuje błędna,
niezrozumiała dla BASCOM−a formuła Iff Wy−
gasz. Pozostałe dwa zgłoszenia błędu (w linii
62) wynikają z tego, że w linii 62 występuje po−
zornie zbędna formuła End If.

Gdy plik tekstowy z programem źródłowym

jest gotowy, można zaprogramować mikropro−
cesor, ale wcześniej trzeba zamienić program
źródłowy z postaci tekstowej na postać zrozu−
miałą dla procesora (na język maszynowy). Jak
zapewne pamiętasz, QBASIC to tak zwany in−
terpreter. Kolejno linia po linii interpretuje on
napisany program źródłowy – cechą charaktery−
styczną jest to, że program w języku QBASIC
jest zamieniany na postać zrozumiałą dla proce−
sora na bieżąco, stopniowo, w czasie wykony−
wania tego programu.

Pakiet BASCOM AVR nie zawiera interpre−

tera, tylko tak zwany kompilator. Kompilator
tworzy plik dla mikroprocesora od razu, a nie
stopniowo, podczas wykonywania programu.
Kompilator na Twój rozkaz (Compile – klawisz
F7) najpierw zapisze na dysk oraz przeanalizu−
je napisany przez Ciebie program źródłowy

z pliku z rozszerzeniem
.BAS i zgodnie z ustawienia−
mi konfiguracyjnymi prze−
tworzy go w sobie znany
sposób na postać przezna−
czoną dla mikroprocesora.
Zapisze ją do pliku z rozsze−
rzeniem .BIN. I ten plik, zu−
pełnie nieczytelny dla czło−
wieka (rysunek 11 pokazuje
taki plik otwarty w Notatni−
ku), zostanie później „spu−
szczony” do pamięci FLASH

mikroproceso−
ra. Dodatkowo
k o m p i l a t o r
utworzy też plik
.HEX, wymaga−
ny przez nie−
które programa−
tory (rysunek
12). Oprócz tre−
ści programu,
która zostanie
wpisana do pa−
mięci FLASH,
w pliku z roz−

szerzeniem .EEP pojawią się dane, które mają
być zapisane w pamięci EEPROM. Dla potrzeb
symulatorów kompilator stworzy pliki .DBG
i .OBJ. Komplet uzupełni plik tekstowy raportu
z rozszerzeniem .RPT, a w przypadku wystąpie−
nia jakichś błędów także plik .ERR z informa−
cją o błędach kompilacji. Poważne błędy unie−
możliwią lub zatrzymają kompilację, a na dole
ekranu, ewentualnie w pliku .ERR pojawią się
informacje o błędach, które trzeba usunąć.

Różnego rodzaju błędy są codziennością

przy samodzielnym pisaniu
programów. Dotyczy to nie
tylko początkujących. Ty też
niewątpliwie popełnisz je−
szcze mnóstwo błędów. Na−
staw się na niespodzianki

i porażki, ale się ich nie obawiaj – w ramach
kursu będziesz korzystać ze sprawdzonych
wzorów i gotowych plików. A z czasem mody−
fikując te wzorcowe programy i popełniając po−
myłki, nauczysz się usuwać swoje błędy, czyli
„pluskwy”. Nauczysz się odpluskiwiać, czyli
z angielska debugować program.

Pierwsze ćwiczenia

Nadeszła pora na pierwsze ćwiczenie. Płytkę te−
stową należy podłączyć do gniazda drukarkowe−
go komputera za pomocą kabla programującego.

Uwaga! Ze względu na ryzyko uszkodze−

nia pod wpływem ładunków statycznych,
operacja połączenia powinna być dokonana
przy wyłączonym komputerze i zasilaczu
płytki testowej. Dodatkowo warto przedtem
rozładować swe ciało, dotykając uziemienia,
np. rury wodociągowej.

Jeśli płytka testowa jest zasilana z zasila−

cza, wtedy szósta żyła kabla programujące−
go (z pojedynczym wtykiem – zasilanie z po−
rtu joysticka) nie może być dołączona do
komputera.

Po podłączeniu płytki testowej do kompu−

tera włącz zasilacz płytki oraz komputer. Jeśli
jesteś szczęśliwym posiadaczem zestawu
AVT−3500, w procesorze masz umieszczony
program testowy z miernikiem refleksu. Za−
stąp go Twoim własnym programem, który na−
piszesz za pomocą Notatnika Windows. Uru−
chom Notatnik i napisz program dokładnie jak
na rysunku 13. Nie musisz wszystkiego rozu−
mieć − zapisz program na dysk, np. do folderu
Moje Dokumenty. Koniecznie dopilnuj, żeby

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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa 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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

plik miał rozszerzenie .bas. Nadaj mu choćby
niezbyt wymyślną nazwę Proba1.bas, ale nie
Proba1.bas.txt.

Uruchom program BASCOM AVR DEMO

i za pomocą polecenia File, Open (Ctrl+O)
otwórz swój program Proba1.bas. Ekran będzie
wyglądał mniej więcej jak na rysunku 14.
Sprawdź składnię za pomocą polecenia Syntax
Check (przycisk z rysunku 2 albo lepiej jedno−
czesne naciśnięcie klawiszy Ctrl+F7). Jeśli nie
popełniłeś błędów, możesz skompilować swój
program poleceniem Compile (przycisk z ry−
sunku 3 lub klawisz F7). Teraz załaduj program
do procesora poleceniem Send to chip (przycisk
z rysunku 4 lub klawisz F4).

Po dosłownie dwóch...trzech sekundach

program zostanie załadowany do procesora
i uruchomiony. Program będzie najpierw za−
świecał wszystkie wskaźniki wyświetlacza,
a potem będzie je kolejno gasił, dając wraże−
nie przesuwania się wyświetlacza w prawo.
Efekt może wyda Ci się niezbyt atrakcyjny,
ale czego można oczekiwać po tak małym
programie?

Jeśli uważasz, że poszło Ci aż za łatwo i je−

śli podejrzewasz, że to komputer PC nadal ste−
ruje płytką, możesz odłączyć kabel programują−
cy. Przekonasz się, że to niezbyt wymyślne za−
danie naprawdę realizuje mikroprocesor
90S2313. Jeśli wierzysz mi na słowo, niech
podczas ćwiczeń płytka będzie na stałe połączo−
na z portem drukarkowym komputera PC. (Oso−
biście radzę, żebyś nie odłączał kabla – każde
kolejne podłączanie kabla powinno dla bezpie−
czeństwa zostać przeprowadzone przy wyłączo−
nym komputerze i zasilaczu płytki).

Świetnie Ci poszło, ale niestety to już koniec

przykładów. W następnym numerze EdW zaj−
miemy się szczegółowo portami procesora
i wtedy zrealizujemy mnóstwo atrakcyjnych
ćwiczeń. Zanim je zrealizujesz, starannie przea−
nalizuj dalszą część materiału zatytułowaną Dla
dociekliwych. Nie musisz i nie próbuj od razu
zrozumieć wszystkich podanych tam szcze−
gółów. Materiał ten ma dać Ci ogólne wyobra−
żenie o możliwościach BASCOM−a.

Na razie możesz ponownie załadować do

procesora program testowy z miernikiem refle−
ksu. Znajdziesz go na naszej stronie interneto−
wej jako Test.bas. Znajdziesz tam też kilka in−

nych prościutkich programików, którymi mo−
żesz się pobawić, ładując je do procesora.

Jeżeli nigdy nie programowałeś, nie zachę−

cam Cię do pisania od razu własnych progra−
mów, bo to może być najlepsza droga do fru−
stracji i całkowitego zniechęcenia. Radzę cze−
kać na kolejne ćwiczenia i nie wybiegać zbyt−
nio naprzód, ewentualnie tylko modyfikować
i rozbudowywać sprawdzone programy ćwi−
czeń. Proponuję jednak, żebyś jednak przej−
rzał gotowe fragmenty kodu zawarte w pli−
kach .bas w katalogu ...\BASCOM−AVR−DE−
MO\Samples. Skopiuj je do jakiegoś innego
katalogu i otwieraj za pomocą BASCOM−a.
Nie są to kompletne programy i nie nadają się
dla naszej płytki testowej. Dadzą Ci tylko wy−
obrażenie o sposobie pisania programów. Ko−
niecznie poćwicz też działanie edytora. Prak−
tycznie poznaj skróty klawiaturowe, które
warto wykorzystywać przy pisaniu programu
źródłowego:

Dla dociekliwych

Na początku, aby zrealizować kolejne ćwi−
czenia kursu, wystarczy używać tylko trzech
przycisków, pokazanych na rysunkach 2, 3,
4, lub lepiej skorzystać z odpowiadających
im skrótów (Ctrl+F7, F7, F4). Przy wykorzy−
staniu przetestowanych, gotowych plików
*.bas ściągniętych z naszej strony interneto−
wej nie musisz nawet sprawdzać poprawno−
ści, więc wystarczą tylko dwa przyciski z ry−
sunków 3, 4 (klawisze F7, F4).

Po pewnym czasie, gdy opanujesz podsta−

wy i gdy przejdziemy do trudniejszych zaga−
dnień, wspólnie zajrzymy do zakamarków
BASCOM−a, by praktycznie wykorzystać je−
go niemałe możliwości. Wtedy wzbogacisz
swą wiedzę i nauczysz się wykorzystywać
cały jego potencjał. Ja, planując ten cykl, po
przemyśleniu doszedłem do wniosku, że jed−
nak powinienem już na początku zaprezento−
wać Ci możliwości BASCOM−a przynaj−
mniej w zarysie. Niezależnie od tego, ile zro−
zumiesz z poniższego materiału, zdobyte in−
formacje na pewno okażą się pożyteczne.
Przede wszystkim usuną lęk przed niezna−
nym, dadzą Ci wyobrażenie o możliwościach

pakietu BASCOM i ośmielą do samodzielnego
poznawania jego zakamarków.

I jeszcze raz powtarzam: nie musisz wszyst−

kiego zrozumieć od razu.

Przede wszystkim nie powinieneś się bać

obfitości parametrów, które możesz zmieniać na
palecie Options. Zacznijmy od parametrów po−
mocniczych, które nie mają istotnego wpływu
na pracę programu. Kliknij w menu Options
i wybierz Printer. Możesz tu ustawić margines,
font oraz inne ustawienia drukarki. Zakładka Si−
mulator, pokazana na rysunku 15, pozwala Ci
wykorzystać zewnętrzny symulator, na przy−
kład symulator ze słynnego pakietu AVR Studio
(wtedy trzeba podać ścieżkę do takiego zewnę−
trznego symulatora). Domyślnie używany jest
wewnętrzny symulator wbudowany (integra−
ted) w BASCOM−a. My w początkowych ćwi−
czeniach nie będziemy wykorzystywać symula−
tora. Na razie mało ważna jest też dla Ciebie
zakładka Communication, pokazana na rysun−
ku 16. Dotyczy ona pracy wbudowanego
w BASCOM−a terminala (właściwie jego emu−
latora). Terminal ten będzie potrzebny w ćwi−
czeniach, gdzie mikroprocesor będzie kontakto−
wał się z szerokim światem za pomocą popular−
nego łącza RS−232 (port szeregowy COM
w komputerze). Na tej zakładce możesz ustawić
parametry terminala zawartego w komputerze
PC. Natomiast parametry transmisji dotyczące
mikroprocesora ustawisz gdzie indziej. W za−
kładce Monitor możesz zmienić ustawienia mo−
nitora, ale to też na razie nieistotne.

Więcej uwagi poświęć zakładce Program−

mer. Powróć do rysunku 6, pokazującego po−
trzebne ustawienia. Zaznaczenie okienka Auto
Verify zapewni każdorazowe sprawdzanie doko−
nanego zapisu. Błędy zapisu są wprawdzie bar−
dzo rzadkie, jednak my w ramach ćwiczeń bę−
dziemy wielokrotnie kasować i zapisywać pa−
mięć programu. Teoretycznie minimalna liczba
cykli zapisu pamięci programu FLASH wynosi
1000, jednak znane są doniesienia, że niektóre
egzemplarze procesorów po dokonaniu znacznie

Klawisz

działanie

HOME

kursor na początek linii

END

kursor na koniec linii

CTRL+HOME

kursor na początek dokumentu

CTRL+END

kursor na koniec dokumentu

CTRL+LEFT

kursor jeden wyraz w lewo

CTRL+RIGHT

kursor jeden wyraz w prawo

CTRL+ Y

usuń całą linię

INS

zmień tryb: wstawianie

/zastępowanie

CTRL+F

znajdź tekst

znajdź następny

CTRL+R

zastąp tekst

CTRL+Z

wycofaj ostatnią zmianę

CTRL+X

wytnij zaznaczenie do Schowka

CTRL+V

wstaw zawartość Schowka

CTRL+SHIFT+J

odsuń blok

CTRL+SHIFT+U

przysuń blok

Pomoc (dotyczy elementu, gdzie

jest kursor)

mniejszej liczby zapisów nie chciały dać się za−
programować. Prostym rozwiązaniem problemu
okazało się obniżenie napięcia zasilania z 5V do
około 4,4V. Między innymi dlatego, niejako na
wszelki wypadek, zalecany dla zestawu zasilacz
to ZS 4,5V 600mA, a nie zasilacz 5−woltowy
(napięcie zasilania podczas programowania mo−
że być jeszcze niższe: 3V...4,5V). Jak by nie by−
ło, zaznaczenie opisanej opcji automatycznego
sprawdzania zapisu jest jak najbardziej zaleca−
ne, choć nieco przedłuża cykl programowania.
Podobnie zaznaczenie opcji Upload Code and
Data (automatyczne zapisywanie zarówno pro−
gramu, jak i zawartości EEPROM−a) może
odrobinę przedłużyć zapis, ale jest to dobre
ustawienie na przyszłość.

Ważne jest zaznaczenie opcji Auto Flash –

dzięki niej po naciśnięciu klawisza F4 (lub klik−
nięcie przycisku z rysunku 4) nastąpi automa−
tyczny cykl obejmujący kasowanie, programo−
wanie i weryfikację zapisu. Odznaczenie tej
opcji spowoduje, że po naciśnięciu F4 pojawiło−
by się okno obsługi programatora, pokazane na
rysunku 17. Daje ono szerokie możliwości ka−
sowania, programowania, odczytywania zawar−
tości i testowania pamięci FLASH, EEPROM
oraz obsługi dodatkowych bitów zabezpieczają−
cych, a w oknach pokazana jest pełna zawartość
pamięci. Na czas programowania w pamięci
komputera PC tworzony jest tymczasowy plik
(nazwany buffer − bufor), którego zawartość zo−
stanie przepisana do pamięci programowanego
mikroprocesora, do bufora można też wczytać
zawartość programu, o ile pozwalają na to bity
zabezpieczające. Choć opisywane funkcje są po−
żyteczne, na początek uprościmy sobie zadanie
– zaznaczając okienko Auto Flash, będziemy au−
tomatycznie przeprogramowywać procesor jed−
nym przyciśnięciem klawisza (F4). Ponieważ
w ogromnej większości komputerów jest tylko
jeden port drukarkowy, więc nie musisz nic wię−
cej zmieniać w podzakładce Parallel.

Szerokie pole do popisu masz natomiast na

zakładce Environment, pokazanej na rysunku 18.
Możesz zaszaleć i zmieniać co chcesz, nie tylko
w pokazanych okienkach podzakładki Editor,
ale i w podzakładkach Font oraz IDE. Zastana−
wiałem się, czy to opisywać szczegółowo – do−
szedłem do wniosku, że zajęłoby to zbyt dużo
miejsca, a pożytek byłby niewielki. Możesz
śmiało zmienić poszczególne ustawienia
i sprawdzić, co zmieniają w pracy edytora. Za−
pewne z łatwością przetłumaczysz też informa−
cje z pliku pomocy: Help (F1) – Zawartość –
Options Environment. Na wszelki wypadek za−
pisz na kartce pierwotne ustawienia, które są
zupełnie dobre.

Najważniejsza jest bardzo obszerna zakładka

Compiler. Tu na pięciu podzakładkach zawarte

są kluczowe informacje dla kompilatora.
Przede wszystkim tu określony jest typ proce−
sora − domyślnie nasz bohater 90S2313, jak po−
kazuje rysunek 19. A na rozwijalnej liście
masz do dyspozycji ponad 20 procesorów
AVR. Tu w okienku Chip określisz tylko typ
procesora, a kompilator stosownie do tego za−
czerpnie potrzebne dane z jednego z plików
*DEF.dat, zawartych w katalogu ...\BASCOM−
AVR−DEMO. Zajrzyj tam i sprawdź; możesz
też otworzyć plik 2313DEF.dat za pomocą
Notatnika Windows.

Na podzakładce z rysunku 19 można też

ustawić wielkość tzw. stosu (stack) oraz tzw.
ramki (frame), co zaawansowanym umożli−
wia optymalne gospodarowanie skromny−
mi zasobami pamięci RAM. W przypadku
innych, większych procesorów tu informu−
jesz o współpracującej pamięci zewnętrznej
– XRAM.

Druga podzakładka Output wyznacza,

jakie pliki wygeneruje kompilator. Kolejna
– Communication – określa szybkość trans−
misji wbudowanego w procesor układu UART,
który realizuje transmisję za pomocą łącza RS−
232. Zwróć uwagę na kilka ważnych szcze−
gółów. Wcześniej w głównej zakładce o tej sa−
mej nazwie (Communication) ustawiliśmy para−
metry terminala w komputerze PC – patrz rysu−
nek 16. Teraz w oknie pokazanym na rysunku 20
ustawiamy parametry transmisji dotyczące mi−

kroprocesora. Określając parametry, podajemy
tylko prędkość (Baudrate) – zostanie uzyskana
przez odpowiedni podział częstotliwości rezo−
natora kwarcowego, którą trzeba wpisać
w okienku Frequency. W trzecim, dolnym
okienku zostanie podany błąd częstotliwości –
by wyeliminować ryzyko przekłamań, błąd ten
nie powinien przekraczać 1%. Dlatego z kwar−
cem 4MHz nie wykorzystuje się szybkości
większych niż 19200 bitów na sekundę.

W omawianym okienku określasz tylko

prędkość, brak natomiast możliwości ustawie−
nia typowych parametrów: kontroli parzystości,

liczby bitów danych oraz bitów stopu. Są one
ustalone na stałe: brak kontroli parzystości, 8
bitów danych, 1 bit stopu.

dwóch ostatnich podzakładkach

I2C,SPI,1WIRE oraz LCD możesz dowolnie
określić, do których nóżek mikroprocesora
dołączone będą układy wykorzystujące łącza
I

C, SPI i 1WIRE oraz wyświetlacz LCD. Do

tych ważnych ustawień powrócimy, gdy bę−
dziemy wykorzystywać odpowiednie urzą−
dzenia. Już teraz możesz zwrócić uwagę, że
układ połączeń wyświetlacza LCD w naszej
płytce testowej zgadza się z domyślnymi
ustawieniami BASCOM−a.

Tyle na temat palety Options.
Główną częścią pakietu BASCOM AVR

jest niewątpliwie kompilator. Ale pakiet za−
wiera też kilka pożytecznych narzędzi dodat−
kowych (Tools), które są dostępne w menu
po kliknięciu polecenia Tools, jak pokazuje
rysunek 21.

O terminalu, a właściwie emulatorze ter−

minala (Terminal emulator) mówiliśmy już
wcześniej – pozwoli w prosty sposób prze−
prowadzić ćwiczenia, gdzie mikroprocesor
będzie korzystał z łącza RS−232. Rysunek 22
pokazuje okno terminala.

Kolejne narzędzie to LCD Designer– po−

zwoli w dziecinnie prosty sposób zdefinio−
wać własne znaki dla wyświetlacza LCD, np.

typowo polskie litery (ą, ę, ć, ł, ń, ś, itd.) – patrz
rysunek 23.

Narzędzie LIB mana−

ger przeznaczone jest dla
zaawansowanych progra−
mistów, którzy wykorzy−
stują wstawki pisane nie
w języku BASCOM BA−
SIC, tylko w języku asem−
blera procesorów AVR.

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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa 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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

W wersji DEMO przydatność tego narzędzia
jest poważnie ograniczona.

Narzędzie Graphic converter służy do prze−

twarzania prostych obrazków na format strawny
dla BASCOM−a (.BGF) – potrzebne bywa tylko
do współpracy z graficznym wyświetlaczem
LCD, a nie popularnym wyświetlaczem teksto−
wym LCD.

Auto Update to narzędzie bardzo pożytecz−

ne dla posiadaczy pełnej, komercyjnej wersji
BASCOM−a. Pozwala automatycznie (i bez−
płatnie) ściągnąć przez Internet najnowsze we−
rsje i uaktualnienia. Dla potrzeb naszego kursu
nie jest potrzebne.

Stack analyser (analizator stosu) przydaje

się bardziej zaawansowanym programistom.

Do krótkiego omówienia pozostały nam je−

szcze dwa polecenia z menu Program: Show re−
sult oraz Simulate – patrz rysunek 24. Po prze−
prowadzeniu kompilacji programu możemy
wykonać polecenie Show result (Ctrl+W), co
otworzy okno z licznymi informacjami. Na po−
czątek informacje te niewiele Ci powiedzą – zo−
bacz przykład na rysunku 25.

Natomiast polecenie Simulate (F2) urucho−

mi wbudowany symulator, o którym Ci już
wspomniałem. Symulator, zgodnie z nazwą,
zachowuje się dokładnie tak, jak mikroproce−
sor, a tym samym pozwala wstępnie przetesto−
wać program „na sucho” bez ładowania go do
procesora. W naszym systemie pracy załado−
wanie programu do procesora i sprawdzenie,
czy działa, to kwestia dwóch sekund i nie sta−
nowi żadnego problemu. Symulator okazuje
się niezmiernie przydatny wtedy, gdy program
nie działa, mimo że po sprawdzeniu daje się

skompilować. Znaczy to, że
choć składnia jest prawidłowa,
programista popełnił błędy lo−
giczne. Program formalnie jest
poprawny, ale będzie pracował
inaczej, niż planował jego
twórca. Niekiedy naprawdę
trudno jest znaleźć i usunąć ta−
kie błędy, a wtedy symulator
oddaje nieocenione usługi, bo
pozwala przeanalizować krok
po kroku, jak się zachowuje
program i co dzieje się w po−
szczególnych rejestrach, ko−
mórkach pamięci, itp.

Na rysunku 26 masz widok

głównego okna symulatora
z

otwartymi dodatkowymi

oknami, pozwalającymi spraw−
dzić, co dzieje się w każdym za−
kątku mikroproceso−
ra. Aby w pełni sko−
rzystać z symulatora,
trzeba dobrze znać
wnętrze i działanie
mikroprocesora – my
na początku nie bę−
dziemy tu zaglądać.

Przypuszczam, że

podane

informacje

mogły Cię nieco przy−
tłoczyć. Dlatego je−
szcze raz powtarzam:
nie musisz wszystkie−
go rozumieć. Cykl
ćwiczeń jest tak po−
myślany, żebyś wie−
dzę i doświadczenie
zdobywał stopniowo,
bez niepotrzebnych
stresów.

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Słowo ROBOTYKA wywołuje u większości
Czytelników, podobnie jak u mnie, miły
dreszcz. Niestety, nie ma zbyt wielu artyku−
łów poruszających ten temat (robotyki, a nie
dreszczy). Chcąc wypełnić tę lukę, zaprojek−
towałem układ, który powinien przynajmniej
w części zaspokoić apetyty Czytelników na
tego typu projekty.

A więc do rzeczy! Przedstawiony w artyku−

le układ pozwala na sterowanie modelem poja−
zdu typu czołg, tzn. napędzanym dwoma silni−
kami, gdzie lewy silnik napędza lewą gąsieni−
cę (lewe koło), a prawy silnik prawą gąsienicę
(prawe koło). Ponieważ w XXI wieku inaczej
już nie wypada – model sterowany jest za po−
mocą komputera. Program pracujący w środo−
wisku Windows steruje modelem przez port
szeregowy RS232. Pozwala na kontrolę czte−
rech czynności: jazdy do przodu, skrętu w le−
wo, skrętu w prawo i zatrzymania się modelu.
Brakuje co prawda opcji jazdy w tył, ale
w przypadku czołgu nie ma to wielkiego zna−
czenia. Czołg jest bardzo zwrotny, skręca prak−
tycznie w miejscu, dzięki czemu łatwiej nim
manewrować niż np. modelem samochodu.

Program steruje modelem za pomocą

wcześniej zapisanej jazdy. Można ją zapro−
gramować na „sucho”, przewidując, jaką
drogę model ma przebyć i wpisując ją do
programu. Drugi sposób polega na „nagra−
niu” jazdy modelu sterowanego ręcznie (kur−
sorami klawiatury). Daje to fantastyczne
możliwości. Możemy np. zarejestrować ja−
zdę modelu z pokoju do kuchni, następnie
ustawić model na miejsce, z którego rozpo−
czął jazdę, i włączyć w programie odtwarza−
nie jazdy. Teraz nasz czołg sam trafi do kuch−
ni! Po prostu odtworzy wcześniej zapisaną
jazdę. W ten sposób możemy zaprogramo−
wać trasy jazdy po całym mieszkaniu. Korzy−
stając z programowania na „sucho”, możemy
z kolegami zorganizować zawody. Ustalić tor
jazdy i sprawdzić, kto najtrafniej zaprogra−
muje model do jego przejechania. Liczyć się
powinny: czystość przejechania przewidzia−

nego toru (bez ocierania się o przeszkody)
i czas przejazdu.

Dodatkowym atutem programu jest fakt,

że każdą zaprogramowaną (lub nagraną) ja−
zdę możemy zapisać do pliku. A więc progra−
mując nową jazdę – możemy zachować inne
i w dowolnym momencie wczytać je i odtwo−
rzyć. Dodam też, że program może być do−
wolnie długi, tzn. składać się z dowolnej licz−
by instrukcji.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 1. Część elektroniczna jest bardzo
prosta. Można ją podzielić na dwa zasadnicze
bloki. Pierwszy ma za zadanie ochronę ukła−
dów portu komputerowego. Drugi steruje
pracą silników modelu.

Złącze S1 to gniazdo komputerowe typu

DB25. Podłącza się je do złącza (wtyku) portu
szeregowego, znajdującego się z tyłu obudo−
wy komputera. Na końcówce 4 tego złącza
wyprowadzone jest wyjście RTS, a na koń−
cówce 20 – wyjście DTR. Na końcówce 7
wyprowadzona jest masa. Bezpośrednio
z wyjść portu szeregowego można pobrać
prąd o wartości około 10mA. Rezystory R1−
R4 ograniczają pobór prądu przez diody LED

D1−D4 oraz diody wewnątrz struktury trans−
optorów do takiej mniej więcej wartości.

Diody LED D1−D4 pełnią funkcję infor−

macyjną. Swoim świeceniem informują o sta−
nach logicznych, jakie panują w danej chwili
na wyjściach portu. Diody D2 i D3 informują,
że na wyjściach portu panuje stan niski, a dio−
dy D1 i D4, że na wyjściach jest stan wysoki.

Pojawienie się stanu wysokiego na jednym

z wyjść portu powoduje włączenie podłączo−
nego do niego transoptora, który steruje pracą
tranzystorów w module sterownika silników.
Moduł sterownika silników połączony jest
z modułem transoptorów za pomocą trzech
przewodów. Pary tranzystorów T1, T2 i T3,
T4 pracują w układzie Darlingtona.

Obsługa programu Tank

Poniżej zamieszczam opis działania i postę−
powania z programem Tank, jego współpra−
cy z częścią elektroniczną i sposobami stero−
wania modelem. Program można ściągnąć ze
strony internetowej EdW http://www.edw.
com.pl/library/pliki/tank.zip. Szerszy opis
funkcji programu znaleźć można w dołączo−
nej do niego pomocy.

((

))

łł

Rys. 1

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

Grudzień 2002

Wymagania programu

Program steruje pojazdem za pomocą układu
elektronicznego podłączonego do portu sze−
regowego COM 2. Wybrałem ten port
z oczywistych względów – jego złącze wy−
prowadzone jest na zewnątrz komputera.
Program nie współpracuje z innymi portami.
Jeżeli w Twoim komputerze na porcie COM
2 pracuje jakieś urządzenie (np. modem), to
może pojawić się problem. Aby móc korzy−
stać z programu Tank, będziesz prawdopo−
dobnie musiał zainstalować je na innym po−
rcie. W moim komputerze jest to skonfiguro−
wane tak: COM 1 – mysz, COM 2 – wolny
(Tank), COM 3 – modem.

Programowanie jazdy

Program Tank steruje modelem, używając
wcześniej zaprogramowanego toru jazdy.
Jazdę można zaprogramować na dwa sposo−
by. Pierwszy sposób polega na wpisaniu
w pole edycyjne programu sekwencji mają−
cych następować kolejno po sobie zachowań
modelu. Drugi sposób polega na tym, że pro−
gram rejestruje jazdę modelu sterowanego
ręcznie – kursorami klawiatury. Można rów−
nież sterować modelem za pomocą kursorów
klawiatury bez rejestracji jazdy.

Programowanie jazdy jest dziecinnie pro−

ste. Polega na wpisaniu w pole edycyjne se−
kwencji skrótów jednoliterowych reprezentu−
jących zachowanie się pojazdu. Przewidzia−
ne zostały następujące skróty:
f – jazda do przodu,
l – skręt w lewo,
r – skręt w prawo,
s – zatrzymaj się.

Skróty te pochodzą od pierwszych liter

angielskich słów: forward, left, right i stop.
Wpisanie jakiegokolwiek innego znaku
z klawiatury zostanie przez program zinter−
pretowane jak litera s (zatrzymaj się).

Przykładowy program mógłby więc wy−

glądać tak (bez cudzysłowów): „flafsr”. Mo−
del więc pojedzie prosto (f), skręci w lewo
(l), zatrzyma się (a – znak zinterpretowany
jako „zatrzymaj się”), pojedzie prosto (f), za−
trzyma się (s), skręci w prawo (r) i zatrzyma
się (koniec programu). Oczywiście jest to
przykład bardzo krótki, składający się z sze−
ściu poleceń. W praktyce program może
mieć dowolną długość (składać się z dowol−
nej liczby poleceń).

Starszym Czytelnikom, pamiętającym erę

panowania DOS−u, przypomina to pewnie
program LOGO. Można w nim było stero−
wać żółwiem poruszającym się po ekranie za
pomocą podobnych komend.

Rejestracja jazdy

Aby zarejestrować jazdę, należy ustawić mo−
del w miejscu, od którego ma zacząć jechać.
Następnie kliknąć na przycisku „Rejestruj ja−
zdę” i rozpocząć sterowanie modelem za po−
mocą kursorów klawiatury. Po dojechaniu na

miejsce docelowe należy kliknąć na przyci−
sku „Zakończ sterowanie”. Teraz należy
ustawić model w miejscu, od którego rozpo−
częliśmy sterowanie. Kliknięcie na przycisku
„Rozpocznij jazdę” spowoduje, że model po−
jedzie zapisaną właśnie trasą.

Zegar sterujący

Wpisanie do programu instrukcji „f” (jedź do
przodu) spowoduje, że model pojedzie do
przodu. Tylko kiedy ma się zatrzymać? Pro−
blem ten rozwiązuje funkcja oznaczona jako
Interval, która określa długość jednego kroku
programu. Jest ona wyrażona w milisekun−
dach, a jej aktualną wartość wskazuje pierw−
sza linia wyświetlacza (Interval). Jeżeli chce−
my, aby model poruszał się z większą precy−
zją – wartość tego parametru powinna być
mniejsza. Nie może być jednak mniejsza niż
100ms. Jeżeli wpiszemy wartość niższą od
100ms (np. 25), to po kliknięciu na przycisku
„Rozpocznij sterowanie” lub „Rejestruj ja−
zdę” – wartość ta zostanie automatycznie
zmieniona na 100ms. Wartość maksymalna,
jaka może być wpisana, to 3600000ms (1 go−
dzina). Przy próbie wpisania większej liczby
program automatycznie wyzeruje wyświe−
tlacz. Domyślna wartość tego parametru to
500ms. Jeżeli zachodzi potrzeba, aby np. mo−
del pojechał do przodu dalej, niż zdoła to zro−
bić w czasie 500ms, wystarczy wpisać kilka
instrukcji „f”. Wpisanie sekwencji: „ffff”
spowoduje, że model będzie jechał do przodu
przez 2 sekundy (4 * 500ms).

Korektę wartości częstotliwości zegara

sterującego dokonać można za pomocą kla−
wiatury numerycznej znajdującej się obok
wyświetlacza w oknie programu. Jej wartość
wskazuje pierwsza linia wyświetlacza (Inte−
rval). Dokonywać tego można wówczas, gdy
przycisk oznaczony „Inv” jest wciśnięty.

Pozostałe funkcje
programu

Kliknięcie na przycisku „Nowy” spowoduje
wyczyszczenie pola edycyjnego, aby można
było wpisać nowy program jazdy.

Kliknięcie na przycisku „Otwórz” spowo−

duje otwarcie okna dialogowego, z którego
można otwierać pliki programu Tank (*.tnk)
z zapisanymi programami jazdy.

Kliknięcie na przycisku „Zapisz” spowo−

duje otwarcie okna dialogowego, z którego
można zapisać program jazdy z pola edycyj−
nego do pliku (*.tnk).

Kliknięcie na przycisku „Rozpocznij ste−

rowanie” spowoduje rozpoczęcie sterowania
pojazdem przez komputer (stanie się tak wte−
dy, gdy w polu edycyjnym będzie wpisany
program jazdy). Spowoduje również, że
większość przycisków i pole edycyjne staną
się nieaktywne. Można będzie tylko zatrzy−
mać pojazd (przycisk „Wstrzymaj sterowa−
nie”) lub zakończyć jazdę (przycisk „Za−
kończ sterowanie”).

Kliknięcie na przycisku „Wstrzymaj ste−

rowanie” spowoduje zatrzymanie pojazdu.
Większość przycisków i pole edycyjne stanie
się aktywne. Można teraz wprowadzić korek−
cję zaprogramowanej jazdy lub zmienić jej
parametry. Po wciśnięciu przycisku „Roz−
pocznij sterowanie” program będzie konty−
nuował sterowanie modelem od miejsca
wstrzymania jazdy. Jeżeli wprowadzone zo−
stały jakieś zmiany – zostaną oczywiście
uwzględnione.

Kliknięcie na przycisku „Zakończ stero−

wanie” spowoduje zatrzymanie pojazdu,
a wszystkie elementy okna programu staną
się aktywne.

Kliknięcie na przycisku „Sterowanie au−

tomatyczne” spowoduje, że program będzie
gotowy do sterowania pracą pojazdu. Nor−
malnie przycisk ten jest wciśnięty. W tym
trybie pracy możesz zapisać nową jazdę, od−
tworzyć ją lub dokonać zmian w zapisanej
jeździe.

Kliknięcie na przycisku „Sterowanie ręcz−

ne” spowoduje, że większość przycisków
i pole edycyjne staną się nieaktywne. Będzie
za to można sterować modelem za pomocą
kursorów klawiatury komputera (jazda pro−
sto, skręt w lewo, skręt w prawo i stop).

Za pomocą przycisków klawiatury nume−

rycznej można zmieniać częstotliwość zega−
ra sterującego (interval) oraz miejsce (step),
od którego program rozpocząć ma sterowa−
nie modelem.

Kliknięcie na przycisku „Step” spowodu−

je, że będzie można zmieniać miejsce, od
którego program rozpocząć ma sterowanie
modelem. Wartość tego parametru wskazuje
druga linia wyświetlacza (step). Po kliknięciu

Wykaz elementów

Rezystory:

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200

Ω

R55,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..339900

Ω

R66,,R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

Kondensatory:

C11,,C

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

Półprzewodniki:

D11,,D

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D żżóółłttee,, pprroossttookkąąttnnee

D22,,D

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D zziieelloonnee,, pprroossttookkąąttnnee

U11,,U

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

Y−1177

TT11,,TT33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

D113366

TT22,,TT44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

Inne

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ggnniiaazzddoo D

B2255

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT ja−

ko kit szkolny AVT−2653

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

Grudzień 2002

na przycisku „Rozpocznij sterowanie” lub
„Rejestruj jazdę’, wartość tego parametru bę−
dzie zwiększała się o jeden, zgodnie z często−
tliwością zegara sterującego. Informuje tym,
który krok jest aktualnie wykonywany (przy
sterowaniu) lub który krok jest rejestrowany
(przy rejestracji).

Wyświetlacz

Pierwsza linia wyświetlacza (Interval) wska−
zuje częstotliwość zegara sterującego, a jest
ona wyrażona w milisekundach. Druga linia
wyświetlacza (Length) wskazuje liczbę kro−
ków, z których składa się program. Trzecia li−
nia wyświetlacza (Step) informuje, który
krok jest aktualnie wykonywany. Czwarta li−
nia wyświetlacza (Action) informuje o za−
chowaniu się modelu:
Forward − jedzie prosto.
Left − skręca w lewo.
Right − skręca w prawo.
Stop − stoi.

Montaż i uruchomienie

Płytki drukowane przedstawione zostały na
rysunkach 2 i 3. Montażu dokonujemy we−
dług ogólnie znanych zasad, tzn. rozpoczyna−
jąc lutowanie od elementów najmniejszych,
a kończąc na elementach największych. Pod
transoptory warto zastosować podstawki.
Część elektroniczna nie wymaga zabiegów
uruchomieniowych i jest gotowa do pracy od
razu po zmontowaniu. Oczywiście pod wa−
runkiem, że została zbudowana ze spraw−
nych elementów.

Do punktów lutowniczych oznaczonych

M1 dołączamy prawy silnik czołgu, a do
punktów lutowniczych oznaczonych M2 do−

łączamy lewy silnik czołgu. Przy pierwszej
próbie sterowania zorientujemy się, czy sil−
niki są dobrze podłączone, tzn. pchają czołg
do przodu, a nie do tyłu. W drugim przypad−
ku trzeba przemienić miejscami kable dołą−
czone do silników. Do punktów oznaczo−
nych na schemacie VCC podłączamy źródło,
z którego zasilane będą silniki (baterie, aku−
mulatorki, zasilacz), o odpowiednim dla
nich napięciu.

Aby sprawdzić, czy wszystko działa, do−

brze jest przeprowadzić krótki test. W tym ce−
lu należy podłączyć do portu w komputerze
moduł z transoptorami. Można to zrobić przy
włączonym komputerze – port na pewno nie
zostanie uszkodzony. Jeżeli układ jest zmon−
towany poprawnie, to powinny zaświecić się
zielone diody. Teraz uruchom program Tank
i wpisz w jego pole edycyjne sekwencje zna−
ków (bez cudzysłowów): „rlrlrlrlrl”. Następ−
nie kliknij na przycisku „Rozpocznij sterowa−
nie”. Jeżeli wszystko jest w porządku, to żół−
te diody będą na przemian z zielonymi za−
świecać się i gasnąć 10 razy (bo takiej długo−
ści jest nasz program). Jeżeli wszystko prze−
biegło pomyślnie, to do modułu transoptorów
możemy podłączyć moduł sterownika silni−
ków i model. Teraz klikając na przycisku
„Rozpocznij sterowanie”, spowodujemy nie
tylko zmianę w świeceniu diod, ale również
po raz pierwszy pozwolimy sterować kompu−
terowi naszym modelem. Co prawda będzie
się on poruszał dość niezdecydowanie, skrę−
cając raz w lewo, raz w prawo, ale będzie to
oznaczało, że wszystko działa bez zastrzeżeń.

Jeżeli coś poszło nie tak lub nie spowo−

dowało wyżej opisanej reakcji, trzeba je−
szcze raz dokładnie sprawdzić: popraw−
ność montażu części elektronicznej i port
COM 2 w komputerze. Może się zdarzyć,
że port ten nie jest zainstalowany. Można
to sprawdzić w Menedżerze Urządzeń (Pa−
nel Sterowania _ System _ Menedżer urzą−
dzeń _ Porty (COM & LPT)), lub jest on
wyłączony w BIOS−ie.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

Rys. 2

Rys. 3

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Po opublikowaniu w EdW 12/2000 opisu
wykonania transwertera 6m/20m − kitu AVT−
2460 redakcja otrzymała wiele pozytywnych
opini, jak również prośby adaptacji układu na
inne pasmo.

Oto wypowiedź Andrzeja Rząsy SP7THE

ze Starachowic na temat jego koncepcji przy−
stosowania AVT−2460 do pracy z transceive−
rem na pasmo 10m lub radiotelefonem CB
typu Lincoln itp.

„Transwerter ten ma bardzo dobre para−

metry po stronie odbiorczej oraz nadawczej.
Po uruchomieniu transwertera stwierdziłem,
że ww. urządzenie można zaadaptować np. do
TRX 14MHz z pośrednią 5MHz (w przypad−
ku kitów AVT−157 i AVT−351) oraz
TRX−a 14MHz z bezpośrednią prze−
mianą częstotliwości. Podsunął mi się
taki pomysł, by ww. płytkę można by−
ło zastosować do TRX−a SP5WW − 3
wersja 8/1986. Stwierdziłem, że po
dokonaniu drobnych zmian oraz prze−
róbek można zastosować do TRX−a
na pasmo 10m przy zastosowaniu ge−
neratora 80MHz w miejscu 36MHz,
co spowoduje przesunięcie zakresu
(80−50=30MHz) z pasma 6m na za−
kres 10m w dół (30MHz odpowiada
50MHz, a 28MHz – 52MHz)”.

Koncepcja taka jest szerzej opi−

sana w Świat Radio 11/2002, jednak
trzeba przypomnieć, że prowadzenie
dwustronnych łączności w pasmie
amatorskim wymaga posiadania ze−
zwolenia radioamatorskiego oraz
urządzenia nadawczo−odbiorczego
(transceivera) na odpowiedni zakres
częstotliwości i emisję.

Transceivery krótkofalowe choć

są coraz bardziej dostępne w naszym
kraju, to ich cena jest z reguły zbyt
wysoka dla początkujących krótko−
falowców.

Z tego też względu, widząc potrzebę

umożliwienia pracy początkującym krótkofa−
lowcom w najbardziej popularnym pasmie
amatorskim 80m, czyli w zakresie 3,5−
3,8MHz emisją SSB np. za pośrednictwem ra−
diotelefonu CB, proponujemy im właśnie
transwerter 80m/11m na bazie kitu AVT−2460.
Dzięki takiej przystawce będzie można za po−
średnictwem już posiadanego urządzenia
nadawczo−odbiorczego CB, czyli transceivera
(radiotelefonu CB) wyposażonego w emisję
SSB oraz posiadającego możliwość pracy
w wyższej „czterdziestce CB” posłuchać, co
się dzieje na „osiemdziesiątce”, a uprawnieni
do pracy − mogą nawiązywać dwustronne
łączności.

Moc wyjściowa radiotelefonu CB nie jest

istotna, a nawet lepiej będzie, jeżeli będzie
jak najmniejsza, ponieważ wystarczy moc
rzędu 20mW.

Jak to działa?

Opisany poniżej transwerter to w zasadzie
dwustronny konwerter KF, który dołączony
do radiotelefonu CB spowoduje przesunięcie
zakresu częstotliwości 11m do innych zakre−
sów pasm amatorskich.

Ponieważ większość początkujących krót−

kofalowców rozpoczyna swoją przygodę
w zakresach 80m, postanowiliśmy przysto−
sować transwerter właśnie do pracy w zakre−
sie 3,5−3,8MHz.

Rys. 1

Schemat ideowy transwertera 11m/80m

przedstawiony jest na rysunku 1. Jest on
uproszczony do granic możliwości, a w skład
układu nie wchodzi nic więcej poza dwiema
parami mieszaczy i wzmacniaczy oraz
wspólnym generatorem. Urządzenie na płyt−
ce nie posiada przekaźnika niezbędnego do
przełączania z odbioru na nadawanie oraz
dodatkowego stopnia mocy w.cz., ponieważ
te brakujące elementy można wykorzystać
z domowego zbioru (mogą być nawet więk−
szych rozmiarów). Dzięki takiej koncepcji
koszt kitu został zmniejszony do minimum.
Częstotliwość generatora 24MHz została tak
dobrana, aby uzyskać wymagany zakres czę−
stotliwości, a dokładniej, aby suma częstotli−
wości sygnału transceivera i generatora wy−
padła w pasmie 11m. Zastosowanie fabrycz−
nego oscylatora kwarcowego używanego
m.in. w sprzęcie komputerowym znacznie
upraszcza konstrukcję.

Sygnał wyjściowy generatora jest podawa−

ny na bramki drugie tranzystorów Q2 i Q4 po−
przez filtr F5. Oprócz dopasowania impedan−
cji pełni on funkcję filtrującą sygnału (zmniej−
sza poziom sygnałów harmonicznych).

Przy odbiorze następuje przesunięcie czę−

stotliwości wejściowej − 3,5MHz na zakres
27,5MHz, a

przy nadawaniu sygnał

27,5MHz zostaje przesunięty w zakres
3,5MHz (można zastosować inne sposoby
przemiany w zależności od potrzeb).

Przy odbiorze sygnał z anteny poprzez

dochodzi do cewki sprzęgającej filtru zestro−
jonego na 80m i dalej na wzmacniacz w.cz.
z tranzystorem MOSFET BF966 zapewniają−
cy wzmocnienie układu około 20dB. Na wyj−
ściu wzmacniacza znajduje się filtr dwu−
obwodowy F1−F2 zestrojony również na 80m.

Z filtru F2 sygnał podany jest na pierw−

szą bramkę tranzystora polowego MOSFET
T1 − BF966 pracującego jako mieszacz czę−
stliwości.

Na uzwojeniu wtórnym filtru F4 zostaje

wytworzony sygnał pośredniej częstotliwo−
ści leżący w paśmie 11m, będący sumą czę−
stotliwości sygnału generatora i sygnału wej−
ściowego. Obok tego pożądanego sygnału
będzie występował (między innymi) sygnał
będący różnicą tych dwóch składowych, ale
zostanie on wraz z innymi dodatkowymi
kombinacjami składowych harmonicznych
sygnałów odfiltrowany poprzez dalsze obwo−
dy, w tym głównie obwody odbiornika.

Tor nadajnika działa w podobny sposób

z tym, że odwrotnie to znaczy tranzystor Q2
dzięki filtrom F6 i F7 przetwarza sygnał wej−
ściowy 11m na 80m (dzięki dodaniu sygnału
24MHz z oscylatora).

Tranzystor Q1 pełni funkcję wzmacniacza

liniowego.

Wszystkie użyte indukcyjności w trans−

werterze są fabryczne. Oprócz pierwotnie
stosowanych filtrów 7x7 typu 514 użyto fil−
trów o oznaczeniu 433. Charakteryzują się

one indukcyjnością główną na poziomie
11

H i po dołączeniu kondensatorem

160pF mogą być przystosowane do pracy
w pasmie 80m.

Montaż i uruchomienie

Transwerter został zmontowany z wykorzy−
staniem płytki drukowanej AVT−2460. Warto
wiedzieć, że pod oscylatorem kwarcowym
znajdują się podwójne doprowadzenia ście−
żek na wypadek użycia oscylatora w mniej−
szej obudowie (kwadratowej).

W przypadku trudności z nabyciem fil−

trów 7x7 o podanych numerach, można prze−
winąć inne filtry z serii 7x7 najlepiej takie,
które mają zbliżone numery, oznaczeń (ze
względu na rdzeń ferrytowy).

W przypadku filtru 514 uzwojenie pier−

wotne powinno zawierać 11 zwojów drutu
DNE 0,25, zaś wtórne 2 zwoje takiego same−
go drutu nawiniętego obok uzwojenia pier−
wotnego. Z kolei w filrze 433 uzwojenie
pierwotne może zawierać 34 zwoje drutu
DNE 0,15, zaś wtórne 3 zwoje takiego same−
go drutu nawiniętego obok uzwojenia pier−
wotnego. Podczas uruchomienia płytki
w pierwszej kolejności ustawiamy rdzeń
w filtrze F5 na maksimum sygnału na bram−
kach drugich mieszaczy (Q2, Q4) i spraw−
dzamy częstotliwość generatora kwarcowego
za pomocą częstościomierza cyfrowego (po−
winno być dokładnie 24MHz).

Strojenie toru odbiorczego jest proste,

bowiem sprowadza się do ustawienia rdzeni
w filtrach F1...F4 na maksimum sygnału
wyjściowego po podaniu na wejście RX sy−
gnału 3,5MHz. Wstępnego zestrojenia toru
odbiorczego można dokonać za pomocą
sondy w.cz. nawet bez współpracującego
transceivera. Jako źródło sygnału 80m moż−
na użyć GDO (TDO), a nawet sygnał
z kwarcowego oscylatora 3,68MHz, oczy−
wiście poprzez tłumik regulowany (np. za
pomocą potencjometru czy najprościej po−
przez kondensator rzędu 10pF). Dołączony
do wyjścia RX miernik częstotliwości powi−
nien wskazywać sumę sygnałów doprowa−
dzonych.

Zestrojenia toru nadawczego także moż−

na dokonać podając na wejście TX sygnał
z TDO czy innego oscylatora kwarcowego
o wartości zbliżonej do 27MHz. Przy prawi−
dłowym zestrojeniu obwodów F6−F8 na
wyjściu powinien występować sygnał zbli−
żony do wartości 3,5MHz. Na jakość sygna−
łu nadajnika ma wpływ w dużej mierze rów−
nież poziom sygnałów wejściowych tranzy−
stora Q2 (zarówno sygnał oscylatora, jak i
sygnał wejściowy; należy trochę poekspery−
mentować).

Po wstępnym sprawdzeniu poprawności

zestrojenia transwertera można układ podłą−
czyć do konkretnego urządzenia i wtedy
w takich warunkach skorygować jeszcze raz
ustawienia filtrów.

Przykładowy sposób podłączenia trans−

wertera pokazano na rysunku 1.

Do zasilania transwertera można wyko−

rzystać ten sam zasilacz, którym zasilany jest
radiotelefon CB. Uzwojenia przekaźników
załączane są za pośrednictwem przycisku
PTT radiotelefonu CB.

Jako wzmacniacz końcowy można zasto−

sować układ dwutranzystorowy (BC211 +
IRF520) identyczny jak w minitransceiverze
ANTEK − AVT−2310 (opis EdW11/98) lub
każdy inny wzmacniacz liniowy na pasmo
80m o mocy wejściowej około 50mW.

Jeżeli nie posiadamy jeszcze licencji

nadawcy, możemy pominąć stopień nadajni−
ka i wykorzystywać urządzenie jako konwer−
ter (stroimy tylko filtry F1...F4). Niedopu−
szczalne jest wtedy załączenie PTT, bo może
doprowadzić do uszkodzenia urządzenia.

Nie należy także zapomnieć o właściwej

antenie. W przypadku pasma 80m można
z dobrym rezultatem zastosować dipol
2x19,5m zasilany kablem koncentrycznym
50

Ω

Warto także wiedzieć, że po zamontowa−

niu oscylatora 20MHz można przystosować
układ do pracy w pasmie 40m. Obwody fil−
trów 433 po zmniejszeniu współpracujących
kondensatorów do wartośći 33pF będą teraz
pracowały w pasmie 7MHz, zaś zakres pracy
radiotelefonu CB będzie ograniczony do
wartości 27−27,1MHz.

Oczywiście do precyzyjnego dostrojenia

się do pasma niezależnie od zakresu wymaga
użycia pokrętła coarse.

Andrzej Janeczek

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

Grudzień 2002

Wykaz elementów

R11,, R

R44,, R

R1100,, R

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800

Ω

R22,, R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333kk

Ω

R33,, R

R55,, R

R88,, R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5566kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

C11,, C

C44,, C

C66,, C

C99,, C

C1122,, C

C1133,, C

C1144,, C

C1166 .. .. .. .. .. .. ..116600ppFF

C22,, C

C33,, C

C77,, C

C1188,, C

C2211,, C

C2222,, C

C2233,, C

C2244 .. .. .. .. .. .. ..44,,77nnFF

C55,, C

C88,, C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122ppFF

C1100,, C

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477ppFF

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6622ppFF

C1199,, C

C2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF

Q11,, Q

Q22,, Q

Q33,, Q

Q44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BFF996666

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11880055 ((7788LL0055))

G11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..oossccyyllaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 2244M

Hzz

FF11,, FF22,, FF33,, FF66,, FF77,, FF88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..443333

FF44,, FF55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..551144

Płytka drukowana jest dostępna

w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2460A

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Przedstawiony zamek szyfrowy jest typowym
tego rodzaju urządzeniem, którego obsługa
sprowadza się do wprowadzenia za pomocą
klawiatury właściwego, czterocyfrowego ko−
du dostępu. Układ zamka charakteryzuje pro−
stota oraz niewielki koszt wykonania. Powo−
duje to jednak, że posiada on pewne ograni−
czenia, o których piszę w dalszej części.
W związku z tym zamek nadaje się do wyko−
rzystania wówczas, gdy zachodzi potrzeba
wykonania szybko i tanio niezbyt wyrafino−
wanego zabezpieczenia. W konstrukcji tej nie
przewidziano zastosowania konkretnego ele−
mentu wykonawczego, pozostawiając to wy−
borowi użytkownika, w zależności od indy−
widualnych potrzeb. Projekt ten może stano−
wić punkt wyjścia dla własnych rozwiązań.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawia ry−
sunek 1. Na schemacie linią
przerywaną zaznaczono obszar,
w którym za pomocą odpowie−
dnich połączeń dokonuje się
ustawienia wybranego, czterocy−
frowego kodu dostępu. Przyjęto,
że przykładowy ustawiony kod
to 1−2−3−4 (odpowiednio przyci−
ski P1−P2−P3−P4).

W stanie spoczynkowym na

wyjściu Q0 licznika pierścienio−
wego US1 panuje wysoki stan
logiczny. Naciśnięcie przycisku
P1, połączonego z tym wyj−
ściem, powoduje pojawienie się
dodatniego impulsu na wejściu
CLK licznika. Reakcją licznika
pierścieniowego na ten impuls
jest, zgodnie z jego zasadą dzia−
łania, przeniesienie jedynki lo−
gicznej z wyjścia Q0 na kolejne
wyjście Q1. To wyjście z kolei
połączone jest z następnym przy−
ciskiem

P2,

wchodzącym

w skład ustawionego kodu. Użycie tego
przycisku powoduje ponowne uruchomienie
wyżej opisanego mechanizmu swoistego sa−
monapędzania się licznika US1. W rezultacie
naciśnięcia pozostałych przycisków P3 i P4,
wysoki stan logiczny zostanie przesunięty
poprzez kolejne wyjścia Q2 i Q3 aż do Q4,
kończąc w ten sposób wprowadzenie kodu
dostępu. Zamek jest otwarty. Stan ten sygna−
lizowany jest świeceniem diody LED, prze−
wodzącej poprzez wysterowany z wyjścia Q4
tranzystor T1. Tranzystor ten załącza rów−
nież podłączony do zacisków 3 i 4 element
wykonawczy np. przekaźnik pośredniczący
lub elektromagnes małej mocy.

Wyzerowanie licznika, czyli zamknięcie

zamka, doprowadzenie go do stanu zasadni−
czego, następuje w wyniku naciśnięcia w do−

wolnym momencie któregokolwiek z przyci−
sków, które nie wchodzą w skład ustawione−
go kodu (w tym przypadku P5−P10).

Elementy C1,R5 i D6 zapewniają wyzero−

wanie układu w momencie załączenia napięcia
zasilającego. Rezystory R3 i R4 wymuszają
stabilny, niski stan logiczny na wejściach
RST oraz CLK w czasie, gdy żaden z przyci−
sków nie jest naciśnięty. Dioda D1 zabezpie−
cza tranzystor T1 przed ewentualnymi prze−
pięciami. Wartość napięcia zasilającego jest
dowolna w zakresie ok. 6÷12V.

Ograniczeniem o jakim wspomniano na

wstępie jest zmniejszona liczba możliwych
kombinacji szyfru, wynikająca z faktu, że
w kodzie dostępu nie wolno wykorzystać tych

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Grudzień 2002

samych, bezpośrednio po sobie następujących
cyfr. Wadą zamka jest również to, że w przy−
padku próby złamania szyfru, naciśnięcie
w niewłaściwej chwili klawiszy wchodzą−
cych w skład kodu nie powoduje wyzerowa−
nia licznika. Niedogodności te mogą jednak
zostać zrekompensowane łatwym w realizacji
zwiększeniem liczby cyfr kodu dostępu, do
maksymalnie dziewięciu, poprzez podłącze−
nie do przycisków niewykorzystanych dotąd,
następnych wyjść licznika US1.

Montaż
oraz ustawienie kodu

Układ zamka z powodzeniem można zmon−
tować na uniwersalnej płytce drukowanej lub
zaprojektować płytkę pod kątem tylko jedne−
go, wybranego kodu dostępu.

Prototyp urządzenia zmontowany został

na płytce umożliwiającej wielokrotną, do−
wolną zmianę czterocyfrowego kodu. Płytka,
której schemat montażowy pokazano na ry−
sunku 2, jest dwustronna, ale nie wymaga
metalizacji otworów.

Klawiaturę wykonano z wykorzystaniem

typowych mikroprzycisków, wyposażonych
w nakładane klawisze. Przed rozpoczęciem
montażu klawisze te należy zdjąć. Przyciski
umieszcza się na płytce od strony druku,
oznaczonej jako STRONA B, lutując je do
punktów lutowniczych umieszczonych tyl−
ko na tej stronie. Punkty te powinny posia−
dać odpowiednio dużą średnicę otworów,
uniemożliwiającą kontakt elektryczny
z punktem lutowniczym umieszczonym po

STRONIE A. Od strony druku należy przy−
lutować również diodę LED. Pozostałe ele−
menty umieszczone są na STRONIE A.
Trzeba zwrócić uwagę na obustronne luto−
wanie lewej końcówki kondensatora C1,
końcówki 8 układu US1 oraz zwory Z, po−

nieważ punkty te spełniają funkcję połącze−
nia pomiędzy warstwami.

Procedura ustawienia wybranego kodu do−

stępu polega na przylutowaniu końcówek
przycisków do odpowiednich punktów lutow−
niczych od strony elementów, zgodnie z ry−
sunkiem 3. W pierwszej kolejności końców−
ki wszystkich klawiszy o numerach niewcho−
dzących w skład ustalonego kodu (w tym
przypadku P5−P10) należy przylutować do
kwadratowych pól lutowniczych, okrągłe po−
zostawiając nielutowane. Następnie końców−
ki przycisków, których numery wchodzą
w skład wybranego kodu (w tym przypadku
P1,P2,P3 i P4) należy przylutować do okrą−
głych pól lutowniczych, kwadratowe pozosta−
wiając nielutowane. Ustalenie kolejności,
w jakiej wymienione przyciski mają występo−
wać w wybranym kodzie, dokonywane jest
poprzez obustronne przylutowanie przy każ−
dym z nich zwory−przelotki do odpowiednie−
go pola lutowniczego, skojarzonego z kolej−
nymi wyjściami licznika Q0−Q3.

Krzysztof Markowski

Od Redakcji: Dostarczony model działa

poprawnie. Gdyby jednak drgania styków
powodowały błędne działanie, na wyjściu ze−
garowym CLK należy dodać typowy obwód
odkłócający: szeregowy rezystor 220k

Ω

i kondensator 100nF między wejściem CLK
a masą.

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Schemat montażowy

Wykaz elementów

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

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

Ω

R33,,R

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

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

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

D11−D

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

N44114488

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

C223388

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44001177

LLEED

D .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddoow

woollnnyy ttyypp

P11−P

P1100 .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzyycciisskkii ttyyppuu µµssw

wiittcchh zz kkllaaw

wiisszzeem

Fot. 1 Płytka drukowana − strona A

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Opisany moduł przeznaczony jest dla szero−
kiej rzeszy miłośników różnego rodzaju za−
baw i gier, a w szczególności mających żyłkę
hazardzisty. Jak sama nazwa wskazuje „2 w 1”
jest to połączenie dwóch różnych projektów
w jednym. Sięgając po wcześniejsze numery
EdW, możemy odnaleźć kilka projektów do−
tyczących elektronicznej kostki i ruletki. Są
także gotowe kity do samodzielnego monta−
żu, ale nie było jeszcze projektu łączącego te
dwie różne „zabawki”. Patrząc na fotografię
modelu, ułożenie diod na płytce nie odzwier−
ciedla oczek na kostce, ale jeśli zmontujecie
sobie taki właśnie układ, zobaczycie, że łatwo
się w tym połapać. Mianowicie, liczba zapa−
lonych diod będzie oznaczać liczbę oczek na
kostce. Z ruletką nie powinno być najmniej−
szych problemów, jest klasyczna. A co po−
wiecie, aby sterować tą zabawką pilotem na
podczerwień? Myślę, że wszystkim znudziły
się przyciski umieszczone bezpośrednio na
płytce, a sterowanie bezprzewodowe jest te−
raz na topie. Do wykonania układu zachęcam
wszystkich, którzy lubią się bawić!

Jak to działa?

Schemat ideowy układu pokazany jest na ry−
sunku 1. Połączenie kostki i ruletki nie było−
by możliwe, gdyby nie mikrokontroler z ro−
dziny AVR. Mowa oczywiście o AT90S2313,
który jest bardzo popularny ostatnimi czasy
w µProjektach 3000. Program znajdujący się
w jego wnętrzu został napisany w Bascomie
AVR ver.1.11.6.4. Jak widać, układ jest bar−
dzo prościutki, zawiera dosłownie kilka ele−
mentów, tak więc nie powinien sprawić Wam
żadnych problemów. Zajmijmy się teraz
oprogramowaniem. Opuścimy deklarację
zmiennych i konfigurację portów, a przej−
dziemy od razu do pętli głównej – listing 1.
Jak widać, jest ona bardzo króciutka, zawie−
ra cztery funkcje. Pierwsza funkcja Rnd
oznacza skrót z języka angielskiego Random

Number Drawning, czyli generacja liczb lo−
sowych. Funkcja ta jest niewątpliwie rewela−
cją w Bascomie, bo nie musimy wymyślać
żadnej procedury pozwalającej generować
liczby losowe, tylko po prostu wpisujemy
Rnd i w nawiasie górną wartość przedziału,
z którego mają być generowane liczby.
Druga funkcja Getrc5 odpowiedzialna
jest za dekodowanie kodów pochodzą−
cych z pilota, który pracuje oczywiście
w standardzie RC5. Trzecia funkcja
Debounce umożliwia podłączenie prze−
łącznika bezpośrednio do linii portu
oraz eliminuje efekt drgania jego sty−
ków. Zadaniem czwartej funkcji Wa−
itms jest spowolnienie pracy trzech
wcześniejszych. Oprócz pętli głównej
w programie znajdują się dwie proce−
dury: Kostka i Ruletka. W zależności
od zmiennej Kod, która przyjmuje war−

tości zdekodowanego kodu, program wyko−
nuje odpowiednią procedurę. Naciśnięcie
klawisza o kodzie 1 lub Przycisku_1 (S1)
spowoduje wywołanie procedury Kostka – li−
sting 2. Na początku procedury umieściłem
w pętli powtórzeń „symulację” losowania,

„

”

µµ

Rys. 1 Schemat ideowy

Listing 1

Do
Liczba_generowana = Rnd(6)
Waitms 100
Getrc5(address , Kod)

'dekodowanie kodów

If Address = 0 Or Address = 10 Then

Kod = Kod And &B10111111
End If

If Kod = 1 Then

Call Kostka
End If

If Kod = 2 Then

Call Ruletka
End If

Debounce Przycisk_1 , 0 , Kostka , Sub
Debounce Przycisk_2 , 0 , Ruletka , Sub

Loop

polegającą na miganiu sześciu diod z towa−
rzyszącym im dźwiękiem. Następnie w za−
leżności od wygenerowanej w pętli głównej
liczby ustawić port w stan odzwierciedlający
tę liczbę. Zastosowałem do tej operacji funk−
cję Select Case. Wynik w postaci zapalonych
diod widoczny jest przez 5 sekund, a po upły−
wie tego czas diody gasną.

Zasadę działania elektronicznej Kostki mamy
już za sobą, przejdziemy więc do wyjaśnie−
nia, na czym będzie polegać działanie Rulet−
ki – listing 3. Wejście do tej procedury moż−
liwe jest po naciśnięciu klawisza o kodzie 2
lub Przycisku_2 (S2). Jak na pewno zauwa−
żyliście, jest tu pełno, chętnie przeze mnie
stosowanych, pętli powtórzeń „wzbogaco−
nych” o funkcję Rotate. Na początku proce−
dury zakładam początkową wartość zmiennej

A, którą będę obracał
o jedno miejsce w lewo.
Rolowaniu będzie towa−
rzyszył dźwięk. Zastoso−
wanie jednej pętli w dru−
giej pozwoliło na stopnio−
we zmniejszanie prędko−
ści obracania bitu. Aby
„kulka” nie zatrzymywała
się w jednym miejscu, po−
wtórzyłem drugi raz tę
samą pętlę, tylko liczbę
powtórzeń zależy od
zmiennej Liczba_gene−
rowana, czyli wygenero−
wanej w pętli głównej
liczby. Tak jak w przypad−
ku Kostki wynik widoczny
jest przez pewien czas.
Oprogramowanie mamy
za sobą, w razie niejasno−
ści polecam analizę kodu
źródłowego dostępnego na
stronie internetowej EdW.

Montaż
i uruchomienie

Cały układ można zmontować na płytce dru−
kowanej pokazanej na rysunku 2. Z własne−
go doświadczenia polecam rozpoczęcie mon−
tażu od zamontowania stabilizatora i spraw−
dzenia poprawności jego działania. „Zaszy−
cie” całej inteligencji układu we wnętrzu mi−
kroprocesora spowodowało, że montaż płytki
jest banalny, więc przeprowadzamy go
w sposób typowy, od elementów najniższych
do najwyższych. Diody LED montujemy na
przemian raz koloru czerwonego, raz koloru
zielonego. Dwa kolory mają odzwierciedlać
klasyczną ruletkę. Niestety nie ma diod świe−
cących na czarno, dlatego użyłem koloru zie−
lonego. Po wlutowaniu podstawki i umie−
szczeniu w niej zaprogramowanego mikro−
procesora możemy zaczynać zabawę.

Obsługa układu

Przy okazji omawiania programu wspomina−
łem już o obsłudze naszej „zabawki”, ale chcę
tę informacje zebrać osobno. Obsługa jest ba−
nalnie prosta: naciskając klawisz 1 lub przy−
cisk_1 (S1) „rzucamy kostką”, naciskając
klawisz 2 lub Przycisk_2 (S2) „puszczamy
kuleczkę”. Życzę wszystkim miłej zabawy!!!

Łukasz Hrapek

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

Grudzień 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11−R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..332200

Ω

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

Ω

Kondensatory

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222ppFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF

Półprzewodniki

D11−D

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

D55 cczzeerrw

woonnee

D55−D

D88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D55 zziieelloonnee

IIC

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT9900S

S22331133

IIC

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880055

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..S

SFFH

H550066

Inne

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..88M

Hzz

G11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

Buuzzzzeerr ppiieezzoo

K 22

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−3019

Listing 2

Sub Kostka:

For L = 1 To 15
Diody = &B11000000
Sound Bzyczek , 500 , 50
Diody = &B11111111
Waitms 150
Set Bzyczek
Next L

Select Case Liczba_generowana
Case 0 : Diody = &B11111110
Case 1 : Diody = &B11111100
Case 2 : Diody = &B11111000
Case 3 : Diody = &B11110000
Case 4 : Diody = &B11100000
Case 5 : Diody = &B11000000
End Select
Wait 5
Diody = &B11111111
End Sub Kostka

Listing 3

Sub Ruletka:
Rolowana_liczba = &B11111110

For L = 1 To 25
Zwloka = Zwloka + 5
Rotate Rolowana_liczba , Left , 1
Diody = Rolowana_liczba
Sound Bzyczek , 800 , 10
Set Bzyczek

For I = 1 To Zwloka
Waitms 2
Next I

Next L

For L = 1 To Liczba_generowana

Zwloka = Zwloka + 5

Rotate Rolowana_liczba , Left

, 1

Diody = Rolowana_liczba
Sound Bzyczek , 800 , 10
Set Bzyczek

For I = 1 To Zwloka
Waitms 2
Next I

Next L

Zwloka = 0
Wait 5
Diody = &B11111111
End Sub Ruletka

Rys. 2 Schemat montażowy

Czy pamiętacie modne do niedawna drew−
niane układanki? Odpowiednio poskładane
kawałki cienkiej sklejki (bez konieczności
stosowania kleju!!!!!) tworzą przestrzenne,
atrakcyjnie wyglądające bryły: statku, samo−
lotu, samochodu, dinozaura itp. Czy może
być coś więcej? Otóż okazuje się, że tak.
Z myślą o najmłodszych konstruktorach fir−
ma Velleman wprowadziła na rynek serię
modeli wyposażonych w układy napędowe.
Szereg przekładni zapewnia współpracę
i ruch np. wirników śmigłowca, dodatkowo
w niektórych modelach zamontowano oświe−
tlenie. Całość wygląda atrakcyjnie, ale dość
skomplikowanie. W rzeczywistości zmonto−
wanie zestawu jest łatwe i przyjemne. Ocena
ta wynika z rzeczywistej obserwacji, autor
dostał do „przetestowania” modele śmigłow−
ca i robota. Oba składał jego syn.

Komplet elementów zapakowany jest

w estetyczne pudełko. Znajdują się w nim:
zawinięty w folię pakiet elementów ze sklej−
ki, „bąbelkowa” torebka z elementami me−
chanicznymi, silniczkiem elektrycznym i po−
jemnikiem na baterie oraz instrukcja monta−
żu. Zestaw śmigłowca pozwala wykonać
model, który, napędzany silniczkiem elek−
trycznym, będzie jeździł, obracał wirnikiem
głównym i śmigłem ogonowym. Wszystkie
części tworzą po wypakowaniu spory stosik
drewnianych formatek, kolorowych kółek,
pasków, wkrętów itp. Jedynym narzędziem
potrzebnym do złożenia modelu jest nie−
wielki wkrętak (nie potrzeba kleju, należy
natomiast zakupić dwie baterie R6,
których nie ma w wyposażeniu). Ka−
belki instalacji elektrycznej łączone
są przez skręcenie gotowych, odizo−
lowanych końcówek. W ten spo−
sób

wyeliminowano

konieczność zastoso−
wania lutownicy, co mo−
gło być znaczącym proble−
mem, zwłaszcza w przypadku
młodszych kolegów.

Montaż zestawu należy rozpocząć

od dokładnego przejrzenia instrukcji.
O ile składanie elementów ze sklejki jest
stosunkowo proste, zainstalowanie przekła−
dni wymaga zachowania określonej kolejno−
ści montażu. Główne elementy wchodzące
w skład szkieletu helikoptera łączone są me−
talowymi blaszkami−kątownikami przykrę−
canymi miniaturowymi wkrętami. I tu pierw−
sze, miłe zaskoczenie. Składanie przebiega
bardzo łatwo, a sklejka w czasie wkręcania
wkrętów nie pęka.

Podstawowym elementem konstrukcyj−

nym jest korpus helikoptera. W ściankach
bocznych mocowana jest większość elemen−
tów przekładni pasowych − tu kolejne miłe
zaskoczenie. Belgowie nie poszli na łatwiznę
− wszystkie ośki montowane są w łożyskach
z tworzywa sztucznego. Mają one postać
„grzybków” z otworem w środku, wciska−
nych w wybranych miejscach w elementy ze
sklejki. Kolejna miła wiadomość − wszystko
wzajemnie doskonale pasuje. Łożyska wcho−
dzą w swoje gniazda z lekkim oporem, co po−
woduje, że po zamontowaniu nie wypadają
i trzymają się stosunkowo pewnie. Wszystkie
kółka pasowe i zębate wykonane są z ela−
stycznego tworzywa sztucznego. Na ośki na−
suwają się z pewnym, lekkim oporem − po−
woduje to, że po złożeniu pewnie trzymają
się w wybranym miejscu. W przekładniach
pasowych zastosowano elementy gumowe
zbliżone wyglądem do popularnych „recep−
turek”. W rzeczywistości są to elastyczne pa−
ski napędowe, prawdopodobnie stosowane

w mechanizmach napędu magne−

tofonów kasetowych. Powodu−

je to, że są trwałe i mocne. Po

zamontowaniu pracują bardzo pewnie − nie
zrywają się i nie spadają. Silnik napędowy
mocowany jest w blaszanym jarzmie. Umoż−
liwia to jego wygodne zastosowanie w in−
nych zabawkach.

Poszczególne elementy drewniane zapro−

jektowano w taki sposób, że po złożeniu mo−
delu pewnie tkwią w wybranych miejscach.
Wszystkie przygotowano bardzo dokładnie −
wyjęte z arkusza sklejki nie mają, tak szpecą−
cych u innych producentów, śladów na

obrzeżach. Całość tworzy bardzo zwarty
i trwały układ. Drgania powstające podczas
pracy silniczka i przekładni ani razu nie spo−
wodowały wypadnięcia jakiejkolwiek części
czy uszkodzenia modelu.

Złożona zabawkę można oczywiście po−

malować, jednak kolorowe kółka i paski cie−
kawie prezentują się na tle naturalnego
drewna.

Reasumując, całość jest bardzo atrakcyj−

nym produktem, doskonałym np. na prezent
dla osób od lat 10 do 100, interesujących się
techniką. Poszczególne elementy przekładni
są trwałe a jednocześnie nadają się do wyko−
rzystania w innych modelach. Montaż jest sto−
sunkowo prosty, o ile przestrzega się zaleca−
nej kolejności montażu. Jedyną łyżką dzieg−
ciu w rewelacyjnym skądinąd produkcie są
zbyt małe rysunki w instrukcji montażu. Wy−
maga to ich dokładnej analizy i precyzyjnego
śledzenia poszczególnych etapów budowy.

Jarosław Barański

PS. Z ostatniej chwili. Wobec dużego zainte−
resowania zestawami, w ofercie AVT pojawi−
ły się, jako wyposażenie dodatkowe, zestawy
przekładni wraz z silniczkiem napędowym
(kod handlowy: KNS7). Można je zamonto−
wać w posiadanych zabawkach − z modeli sta−
tycznych zamieniają się w działające urządze−
nia. Pełna oferta mechanicznych modeli drew−
nianych Vellemena znajduje się na stronie 62.

KNS4

Zamówienia można składać pocztą, telefonicznie lub pocztą elektroniczną. 01−939 Warszawa, ul. Burleska 9; tel. (022) 864 64 82, tel./fax (022) 835 66 88; e−mail

handlowy@

@avt.com.pl

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

Grudzień 2002

Każdy z nas próbuje oszczędzać energię oraz
racjonalnie ją wykorzystywać. Związane są
z tym mniejsze koszty, jak i dbałość o nasze
środowisko. W artykule chciałbym się skupić
nad możliwością sterowania najzwyczajniej−
szym piecem centralnego ogrzewania, który
możemy spotkać w domach jednorodzin−
nych. Ma to na celu maksymalne wykorzy−
stanie opału oraz wygodę w eksploatacji
tychże pieców. Dość ciągłego sprawdzania −
co tam się dzieje w naszym piecu! Każdy
oczywiście chciałby, aby można było nasta−
wić pożądaną temperaturę wody w instalacji
centralnego ogrzewania bez konieczności
ciągłego dokładania opału, czy też zamar−
twiania się o zbyt duży wzrost temperatury
wody w c.o. (jak wiemy nie jest to pozytyw−
nym zjawiskiem). Osobiście miałem podob−
ne problemy, dlatego postanowiłem wykonać
sterownik do mojego pieca.

Układowi po−

stawiłem następu−
jące wymagania:
1. Pomiar tempe−
ratury w trzech
punktach (max.
w czterech) − na
piecu, na bojlerze
z ciepłą wodą oraz
w pomieszczeniu,
w którym znajdu−
je się sterownik.
N a j w a ż n i e j s z y
odczyt stanowi
temperatura

piecu, ponieważ
względem niej do−
konywane są na−
stawy. Pozostałe
pomiary tempera−
tury są opcją czy−
sto informacyjną.
2. Odczyt wska−
zań

sterownika

(temperatur, alar−
mów, nastawów,
itp.) za pomocą
LCD 16*1 (16*2).

3. Sterowanie pompką wodno−cyrkulacyjną.
Ważne jest, by pompka nie pracowała na „próż−
no”, np. gdy w instalacji jest zimna woda lub
gdy temperatura wody w piecu jest zbyt mała.
4. Sterowanie wentylatorem wtłaczającym
powietrze, który jest potrzebny do procesu
spalania.

Opis układu

Schemat blokowy przedstawiony został na
rysunku 1, natomiast schemat ideowy na ry−
sunku 2.

Sercem sterownika jest mikroprocesor

AT89C4051 współpracujący na I

C ze zna−

nym przetwornikiem A/C PCF8591. Dzięki
niemu analogowe sygnały z czujników tempe−
ratury LM35 (U3−U6) zamieniane zostają na
słowo cyfrowe zrozumiałe dla mikrokontrole−
ra. Jako napięcie odniesienia przetwornika
A/C użyłem układu LM385/1,2V (U8). Waż−

ną zaletą tych czujników jest brak kalibracji
oraz dość dobra dokładność w odniesieniu do
ceny. Do sygnalizacji dźwiękowej użyłem
buzzera, który ożywa podczas przyciskania
S1, S2, S3 oraz w krytycznych sytuacji: np.

Rys. 1 Schemat blokowy

Rys. 2 Schemat ideowy

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

Grudzień 2002

przegrzanie wody w piecu T>94

C. Układ nie

jest zbyt skomplikowany, gdyż wszystko
skupia się w obszarze oprogramowania
AT89C4051.

Sl, S2, S3 to przyciski sterujące pracą układu:
Sl (czujnik) − dokonujemy wyboru czujni−

ka, którego odczyt temperatury chcemy uj−
rzeć na LCD.

S2 (Todn) − sprawdzamy aktualnie usta−

wioną temperaturę odniesienia, czyli tempe−
raturę wody w piecu, do której utrzymania
sterownik będzie dążył. Poprzez dłuższe
przytrzymanie przycisku (około ls) dokonu−
jemy zmiany Todn z krokiem co 2

C w za−

kresie od 56 do 86 [

C].

S3 (on/off) − w momencie włączenia zasi−

lania przycisk ten służy do uruchomienia ste−
rownika, a w momencie działania do ręczne−
go włączenia lub wyłączenia wentylatora.
Załączenie wentylatora i pompki następuje
poprzez przekaźniki 5−woltowe (K1, K2)
wysterowane przez tranzystory T1 i T2,
wprowadzane w stan nasycenia stanem ni−
skim z wyjść mikrokontrolera. Do sygnaliza−
cji wzrokowej włączenia pompki i wentyla−
tora użyłem diod LED (D2, D3).

Opis programu sterownika

Program można ściągnąć ze strony interneto−
wej EdW www.edw.com.pl z działu FTP. Do
napisania i skompilowania programu użyłem
pakietu BASCOM 8051. Na wstępie wspom−
nę, iż napisanie programu było ciężkim zada−
niem w odniesieniu do pieca c.o. ze względu
na dużą stałą czasową tego obiektu cieplne−
go. Opis programu podzielę na części, aby
był on bardziej zrozumiały:

Działanie pompki
Pierwsze załączenie następuje, gdy tempera−
tura T wody w piecu przewyższy 50

C. Jeże−

li T osiągnie Todn (temperaturę pożądaną,
ustawioną opcjonalnie), ponowne załączenie
nastąpi gdy T=Todn. Wyłączenie pompki na−
stąpi zawsze gdy T<49

C. W przypadku nor−

malnej pracy bliskiej Todn sterownik wyłą−
czy pompkę (gdy T=Todn−3). Kiedy tempe−
ratura wzrośnie powyżej 90

C, zostaniemy

szybko poinformowani cyklicznym alarmem
dźwiękowym.

Działanie wentylatora
Pierwsze załączenie następuje ręcznie, wenty−
lator działa do czasu osiągnięcia temperatury
Todn, z czym wiąże się oczywiście jego wy−
łączenie. Ponowne załączenie nastąpi, gdy
woda w instalacji zostanie schłodzona do
temperatury Todn−1. Sterownik będzie dążył
do utrzymania zadanej temperatury. W pro−
gramie przewidziałem automatyczne wyłą−
czenie wentylatora, zostaniemy powiadomie−
ni o tym alarmem dźwiękowym. Sytuacja ta−
ka nastąpi, kiedy w piecu nie będzie wystar−
czającej ilości opału do utrzymania Todn lub
też kiedy piec będzie wygasał. Kiedy wenty−

lator działa, mikroprocesor sprawdza co czte−
ry minuty, czy temperatura zmienia się, jeże−
li dwukrotnie będzie niezmienna (8min),
wówczas wentylator zostanie wyłączony. Je−
żeli natomiast kolejne trzy sprawdzenia wy−
kryją, iż temperatura jest za każdym razem
mniejsza od poprzednio przepisanej − wenty−
lator zostanie bezwzględnie wyłączony. Za−
wsze możemy go włączyć przyciskiem S3.

Wszelkie nastawy oraz parametry czaso−

we zostały dobrane doświadczalnie.

Montaż i uruchomienie

Z montażem nie powinno być żadnych pro−
blemów. Czujniki nie wymagają kalibracji.
Należy pamiętać, żeby czujniki połączyć
z płytką ekranowanymi przewodami oraz za−
opatrzyć je w kondensatory 100nF. Sterow−
nik składa się z dwóch płytek.

Płytka „zasilacza” przedstawiona została

na rysunku 3. Umieściłem na niej przekaźni−
ki, stabilizator napięcia 5V (U1) oraz przy−
cisk typu Reset (S3B), który jest równoważ−
ny z przyciskiem S3 (on/off). Płytka ta, skry−
ta w obudowie, umieszczona jest w pomie−
szczeniu gdzie znajduje się piec. Dodatkowy
przycisk S3B staje się przydatny, gdy chce−

my włączyć sterownik lub silnik, stojąc przy
piecu (np. podczas dokładania opału).

Płytka „LCD” przedstawiona została na

rysunku 4. Znajdują się na niej podzespoły
związane z odczytem temperatur oraz przyci−
ski sterujące (Sl, S2, S3). Płytkę tę umieści−
łem w mieszkaniu. Jako przyciski najlepiej
użyć mikrostyków typu Reset 9mm. Lutuje−
my je od strony druku.

Największy problem może być ze znale−

zieniem odpowiedniego wentylatora nadmu−
chowego. Najczęściej w sklepach możemy
spotkać zwyczajne wentylatory łazienkowe,
których nie polecam ze względu na ich małą
wydajność. Piecowi musimy zapewnić dużą
ilość powietrza, by mógł prawidłowo działać.
Najlepszy jest wentylator typu ślimakowego
na napięcie sieciowe, przykładem odpowie−
dniej budowy może być nadmuch z Fiata
126p. Wentylator łączymy z piecem, pamię−
tając o zapewnieniu szczelności. Na rynku
znalazłem dobry wentylator − AXC 100, jed−
nak dość wysoka jest jego cena 300−400 zł.
Można też do niego dokupić powietrzny za−
wór przepływowy, który zabezpiecza przed
dostawaniem się „fałszywego” powietrza.
Wszelkie rury łączeniowe możemy nabyć

w sklepach z materiałami budowlanymi. Do−
bieramy je w zależności od typu naszego
pieca oraz od kształtu otworu wlotowego
w piecu. W piecu, którym dysponowałem,
fabrycznie był już przygotowany wlot po−
wietrza z wentylatora. Pozostało mi jedynie
zapewnić szczelność, aby do pieca wpadało
wyłącznie powietrze z wentylatora. Objawia
się to następującym działaniem − w momen−
cie, kiedy wentylator nie działa, w piecu bra−
kuje tlenu podczas procesu spalania. Dzieje
się tak do momentu, kiedy temperatura nie
spadnie poniżej Todn−1, następuje załączenie
wentylatora, prawidłowe spalanie i powolny

wzrost temperatury wody w instalacji, która
ciągle krąży, oddając ciepło w całym domu.

W przypadku zastosowania wentylatora
o zbyt małej wydajności, ilość wtłoczo−
nego powietrza może być za mała do
spalenia opału. Wówczas cała idea stero−
wania piecem będzie niepoprawna!

Praktyczne wnioski

Po roku eksploatacji i wielu popraw−
kach programu, które, jak każdy wie, są
nieuniknione, ze względu na nowe roz−
wiązania i pomysły, mogę zrobić małe
podsumowanie:
− nie występują już sytuacje przegrzania
wody w instalacji c.o.,
− obsługa pieca stała się mniej uciążliwa,
mamy cały obraz procesu w piecu na LCD,
− odczuwa się wrażenie kontroli nad spa−
laniem opału,
− ważnym aspektem jest również fakt, iż
w momencie zaniku napięcia sieciowego
(220V) zatrzymuje się pompka cyrkulacyj−
na. Jeżeli odpowiednio nie zareagujemy,

Rys. 3 Schemat montażowy „zasilacza“

Rys. 4 Schemat montażowy „LCD“

to w piecu bez sterownia przegrzanie się wo−
dy w c.o. mamy pewne (brak obiegu wody +
stały dopływ powietrza). Natomiast w roz−
wiązaniu ze sterownikiem dopływ powietrza
jest na stałe zamknięty i uszczelniony – to
wentylator przejmuje zadanie nadmuchu po−
wietrza. Podczas zaniku napięcia zarówno
pompka nie pracuje, jak i wentylator, dlatego
nie ma spalania i zagrożenia przegrzaniem
się wody w instalacji. Zastosowałem również
zabezpieczenie programowe, które zawsze
obsługuje pompkę – oczywiście przy włączo−
nym sterowniku, przeciwdziała to chwilo−
wym zanikom napięcia zasilającego.

Życzę miłego eksperymentowania, zima

tuż−tuż.

Krzysztof Nawacki

krzysztofnawacki@wp.pl

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

Grudzień 2002

Wykaz elementów

Rezystory:

R11−33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R44,,R

R66,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

ppootteennccjjoom

meettrr

R88−R

R1100,,R

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

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

Ω

Kondensatory

C11,,22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF
C

C33,,C

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

miicczznnyy

C55,,C

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

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF//1166V

C88−C

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

Półprzewodniki

D11,,D

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D22,,D

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

D cczzeerrw

woonnaa

TT11−TT33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555577

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880055
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT8899C

C44005511

U33−U

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M3355

U77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

CFF88559911

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

M 338855//11,,22V

W11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLC

D 1166**11

Pozostałe

JJ11−JJ44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22

K11,,K

K22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..R

M8811//55V

S11,,S

S22,,S

S33,,S

S33B

B .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miikkrroossttyykkii ttyyppuu R

Reesseett 99m

Y11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..rreezzoonnaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 1122M

HZZ

Y22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

UZZZZEER

R 55V

ZZaassiillaacczz 99V

V//445500m

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

Grudzień 2002

Wśród młodych adeptów elektroniki,

i nie tylko, zawsze dużą popularnością

cieszyły się układy mające charakter

rozrywkowy. Prezentowany w artyku−

le układ jest właśnie takim “bajerem”,

wytwarzającym efekt rozbiegania się

następnie zbiegania dwóch linii

świetlnych, utworzonych przez diody

LED. Może on znaleźć mnóstwo zasto−

sowań, np. jako efektowna ozdoba, je−

den z

elementów wystroju pomie−

szczenia itp.

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 1. Układ ma nietypową konstrukcję − na
schemacie brak jakiegokolwiek generatora, nie
ma też żadnych liczników, bramek i innych ele−
mentów charakterystycznych dla podobnych
układów z biegającymi światełkami. Zastoso−
wanie do tego celu układu scalonego LM3914
znacznie uprościło konstrukcję. W układzie do
każdego wyjścia podłączone są równolegle
dwie diody. Ogólna zasada działania jest prosta:
na wejście kostki U1 jest podawane napięcie
z kondensatora C1, który jest cyklicznie łado−

wany i rozładowywany przez oporność
R1+PR1, wskutek czego napięcie na tym wej−
ściu również cyklicznie wzrasta i maleje.
Liczba zapalonych diod LED na wyjściach U1
jest zależna od napięcia na kondensatorze,
a więc będzie ona na przemian rosnąć i maleć.
Aby kondensator C1 był ładowany i rozłado−
wywany w odpowiednich momentach, ko−
nieczne było zastosowanie przełącznika elek−
tronicznego, który steruje tymi procesami. Je−
go rolę pełni multiplekser 4053. Współpracu−
je on z wyjściami Q0 (n.1) oraz Q9 (n.10) ko−
stki U1. Nie mogą one być w tym przypadku
obciążone i dlatego linijka składa się z 16 a nie
20 diod. Gdy wyjście Q0 jest w stanie aktyw−
nym (występuje na nim potencjał masy), na
wyjściu X układu US2 jest ten sam potencjał
co na wyjściu Q9 US1. Wskutek tego na wyj−
ściu Y panuje napięcie równe Vcc i kondensa−
tor C1 jest ładowany poprzez R1+PR1 do mo−
mentu zapalenia diod D8, D18. Gdy to nastąpi,
na wyjściu Y zapanuje potencjał masy i kon−
densator C1 zacznie być rozładowywany aż do
momentu wygaszenia diod D1 i D12 na wyj−
ściu Q1. Po chwili pojawi się tam znów poten−

cjał masy i sytuacja
taka będzie się powta−
rzać. Kostka U1 musi
pracować w trybie li−
nijkowym (n.9 podłą−
czona do plusa). Ja−
sność diod będzie
oczywiście zależała
od ich rodzaju, ale
można ją regulować
za pomocą rezysto−
rów R3 i R4, gdzie
prąd świecenia zależy
od sumy tych rezysto−
rów. Ich stosunek wy−
znacza również na−
pięcie

odniesienia,

przy którym zapalą
się wszystkie diody.
Czas ładowania i roz−
ładowania C1 można
regulować potencjo−
metrem PR1.

Ciąg dalszy na stronie 65.

Rys. 1

śś

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1188kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122kk

Ω

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

Ω

R m

miinniiaattuurroow

wyy

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

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

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

Półprzewodniki

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991144

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44005533

D11−D

D88,, D

D1111−D

D1188 .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D 88m

Różne

Pooddssttaaw

wkkii 1188ppiinn,, 1166ppiinn

K 22

Rys. 2

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

Grudzień 2002

Ciąg dalszy ze strony 63.

Montaż i uruchomienie

Układ montujemy na płytce pokazanej na ry−
sunku 2. Montaż elementów należy przepro−
wadzić w odpowiedniej kolejności. Najpierw
wlutowujemy diody. Ich krótsze nóżki (kato−
da) lutujemy w kwadratowe pole lutownicze.

Najlepiej jest lutować po jednej nóżce, aby
było możliwe późniejsze wyrównanie wszy−
stkich diod. Później montujemy pozostałe
elementy. Pod układy scalone należy zastoso−
wać podstawki.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów powinien zadziałać od razu. Aby go
uruchomić, podłączamy pod zaciski zasila−

nia napięcie z zasilacza 12V. Napięcie zasi−
lające nie powinno przekraczać 15V ze
względu na zastosowanie układu CMOS.
Szybkość poruszania się linijki regulujemy
potencjometrem PR1.

Piotr Wójtowicz

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

Grudzień 2002

Podstawy

Obecnie przetwornice impulsowe są

stosowane coraz częściej i wypierają

klasyczne zasilacze transformatorowe

z kolejnych obszarów zastosowań.

Stała tendencja do obniżania napięcia zasila−
jącego układów elektronicznych stawia przed
konstruktorami przetwornic coraz większe
wymagania. Wjednym z wcześniejszych nu−
merów EdWomówiona była sprawa zasila−
nia procesorów komputerowych. Współcze−
sne procesory zawierają miliony tranzysto−
rów, pracują przy częstotliwościach zegara
taktującego większych niż 1000MHz i przy
napięciu zasilającym niewiele większym od
1V pobierają już nie kilka, tylko kilkanaście,
a nawet ponad 20 amperów prądu. Moc tra−
cona w postaci ciepła w strukturze mikropro−
cesora może przekraczać 20W. Różne sposo−
by chłodzenia procesorów (patrz artykuł Czy
nadchodzi era lodówkokomputerów? w EdW
10/2000 str. 89) zapewniają bezpieczną pracę
procesora, a przy chłodzeniu struktury za po−
mocą ciekłego azotu, procesor może praco−
wać przy częstotliwości taktowania nawet
dwa razy większej od nominalnej, co oczywi−
ście daje wzrost mocy obliczeniowej.

Stosowanie procesorów i innych elemen−

tów elektronicznych o bardzo niskich napię−
ciach zasilania, a za to dużym poborze prądu,
stawia przed konstruktorami zasilaczy szcze−
gólne wymagania. Przy niskich napięciach
wyjściowych i dużych prądach wyjściowych
nie mogą być stosowane klasyczne stabilizato−
ry liniowe (o pracy ciągłej). Rysunek 1 poka−
zuje przykładową sytuację przy zastosowaniu
takiego stabilizatora. Jak widać, straty mocy
w stabilizatorze byłyby prawie 3−krotnie więk−
sze, niż moc dostarczana do obciążenia. Spraw−
ność jest zatrważająco mała i wynosi 26%.

Najgorszym problemem nie jest cena

zmarnowanej energii. Wwielu przypadkach
można byłoby sobie pozwolić na taki koszt.
A w dużych komputerach, na przykład kla−
sycznych PC−tach, można się także uporać
z odprowadzeniem tak dużych ilości ciepła.

Sytuacja znacznie komplikuje się w przy−

padku urządzeń przenośnych, np. laptopów.

Tu możliwości chłodzenia są bardzo ograni−
czone i należy redukować wszelkie niepo−
trzebne straty. A jednym z większych proble−
mów jest też czas pracy baterii (akumulato−
rów) w komputerach przenośnych. A czas ten
zależy w istotnym stopniu od sprawności we−
wnętrznych stabilizatorów, obniżających na−
pięcie baterii (zwykle 6...9V) do 5V, 3,3V,
2,7V, a ostatnio nawet 1,6...1,2V, zależnie od
zastosowanego procesora.

Zastosowanie zasilaczy impulsowych

(przetwornic) zdecydowanie polepsza sytua−
cję. Przetwornice obniżające mają sprawność
przekraczająca 90%, ale tylko wtedy, gdy na−
pięcie wyjściowe nie jest bardzo niskie. Wkla−
sycznej przetwornicy obniżającej kluczową
rolę odgrywają dwa elementy przełączające:
tranzystor i dioda. Aby zmniejszyć straty
z reguły stosuje się tu tranzystor MOSFET
i diodę Schottky’ego – patrz rysunek 2.

Gdy tranzystor jest otwarty, prąd płynie

przez cewkę L i przez obciążenie. Wcewce
przy przepływie prądu gromadzi się energia –
patrz rysunek 3a. Gdy tranzystor zostaje zatka−
ny, źródłem zasilania staje się cewka − energia
w niej zmagazynowana przekazywana jest do
obciążenia, a prąd płynie w obwodzie cewka −
obciążenie − dioda. Ilustruje to rysunek 3b.

Cewka i kondensator wyjściowy tworzą

też filtr, dzięki któremu tętnienia napięcia
wyjściowego są stosunkowo małe. Wartość
napięcia wyjściowego można łatwo regulo−
wać przez zmianę współczynnika wypełnie−
nia przebiegu sterującego bramką tranzystora
MOSFET.

Główną przyczyną strat jest tu spadek na−

pięcia na tranzystorze i diodzie, podczas ich

przewodzenia. Istotny wpływ ma również re−
zystancja cewki.

Zastosowany tranzystor powinien mieć

jak najmniejszą rezystancję w stanie otwarcia
(R

DSon

) i jak najlepsze charakterystyki dyna−

miczne. Należy też zastosować cewkę o ma−
łej rezystancji. Spełnienie tych wymagań nie
jest specjalnie trudne: można zastosować
tranzystor o rezystancji w stanie otwarcia
20...30 miliomów, a nawet mniejszej. Można
też połączyć równolegle kilka tranzystorów.
Przy małych napięciach wyjściowych głów−
ną przyczyną strat okazuje się wtedy spadek
napięcia na diodzie Schottky’ego. Teoretycz−
nie powinien on wynosić 0,3...0,4V, jednak
w praktyce, przy dużych prądach może się−
gać 0,6V, czy nawet 0,7V. Aby znacząco zre−
dukować straty w tej diodzie, należy ją zastą−
pić... tranzystorem MOSFET. Spadek napię−
cia na (dobrze dobranym) otwartym tranzy−
storze jest mniejszy. Ilustruje to rysunek 4.

Idea modyfikacji pokazana jest na rysunku

5. Uzyskuje się w ten sposób tak zwaną prze−
twornicę synchroniczną. Nietrudno zrozumieć
zasadę pracy. Drugi tranzystor sterowany jest na

przemian z pierwszym. Gdy przewodzi
tranzystor T2, spadek napięcia na nim
jest znacznie mniejszy, niż spadek napię−
cia na diodzie Schottky’ego. Wrezultacie
straty są znacznie mniejsze – sprawność
przetwornicy znacząco rośnie.

Na pierwszy rzut oka wszystko jest

jasne i proste. Wnikliwi Czytelnicy za−
uważą jednak w układzie kilka „haczy−

ków” i postawią kilka ważnych pytań.

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 4

Rys. 3

Rys. 5

Podstawy

Szczegóły, szczegóły

Po pierwsze w tranzystorze MOSFET N prąd
ma płynąć od drenu do źródła, a tu wygląda,
że w tranzystorze T2 będzie odwrotnie. Po
drugie każdy MOSFET ma pasożytniczą dio−
dę, włączoną równolegle do kanału.

Rzeczywiście, prąd płynie przez otwarty

tranzystor T2 „nieprawomyślnie”, od źródła
do drenu. Jest to dopuszczalne i nie ma żad−
nych niekorzystnych konsekwencji. Podobna
sytuacja występuje w tranzystorach polo−
wych złączowych (JFET), gdzie nawet moż−
na bezkarnie zamieniać wyprowadzenia dre−
nu i źródła. WMOSFET−ach nie dokonuje się
podobnej zamiany ze względu na obecność
pasożytniczej diody. Niemniej MOSFET zo−
staje otwarty dla przepływu prądu w obie
strony przez podanie znacznego dodatniego
napięcia na jego bramkę. Spadek napięcia na
otwartym tranzystorze jest rzędu 0,05...0,4V,
zależnie od wartości prądu. Tak mały spadek
napięcia na przewodzącym tranzystorze nie
dopuszcza do przepływu prądu przez paso−
żytniczą diodę zawartą w tym tranzystorze.
Jest to „zwykła” dioda, więc przy napięciach
w kierunku przewodzenia poniżej 0,5V, prąd
przez nią praktycznie nie płynie. Ilustruje to
rysunek 6.

Jeszcze bardziej dociekliwi Czytelnicy

niewątpliwie zwrócą uwagę na kolejne ogra−
niczenia. Wukładzie z rysunków 4 i 6 trzeba
skutecznie wykluczyć możliwość jednocze−
snego przewodzenia obu tranzystorów nawet
przez drobne ułamki sekund, bo oznaczałoby
to możliwość ich uszkodzenia i duże straty
energii. Jest to bardzo ważne, zwłaszcza ze
względu na fakt, że poszczególne egzempla−
rze, a tym bardziej typy tranzystorów mają
różne pojemności międzyelektrodowe i różne
napięcia progowe, przez co czasy włączania
i wyłączania będą różne. Aby wykluczyć
możliwość przewodzenia obu tranzystorów
nawet przez bardzo krótki czas, impulsy ste−
rujące obu tranzystorów muszą być oddzielo−

ne niewielką przerwą, o czasie co najmniej
kilkudziesięciu nanosekund.

Przerwa ta jest niezbędna ze względu na

rozrzut parametrów tranzystorów, jednak jej
wprowadzenie ma negatywne konsekwencje.
Jak wiadomo, cewki „nie znoszą” przerw
w przepływie prądu. Na otwarcie obwodu re−
agują powstaniem dużego napięcia samo−
indukcji. Wtym przypadku podczas krótkiej
przerwy, gdy oba tranzystory są zatkane, du−
że napięcie samoindukcji nie powstanie, po−
nieważ prąd popłynie przez pasożytniczą
diodę tranzystora T2. Wydawałoby się, że
jest to świetne rozwiązanie – w króciutkiej
chwili po wyłączeniu tranzystora T1 prąd
płynie przez wewnętrzną diodę MOSFET−
a T2, a w chwilę potem otworzy się T2,
przejmie cały prąd i napięcie na tranzystorze
radykalnie zmniejszy się.

Niestety, w obszarze tej pasożytniczej

diody podczas przepływu prądu zostałby
zmagazynowany stosunkowo duży ładunek,
który później musiałby być usunięty, gdy T2
zostanie wyłączony. Pasożytnicza dioda
MOSFET−a nie ma dobrych parametrów
w tym zakresie, co zaowocowałoby powsta−
niem dodatkowych, zupełnie niepotrzebnych
strat mocy w czasie odzyskiwania przez tę
diodę właściwości zaworowych. Aby popra−
wić właściwości, w przetwornicy synchro−
nicznej tego typu dodaje się równolegle do
pasożytniczej diody MOSFET−a T2 diodę
Schottky’ego, która jest szybsza, bo groma−
dzi znacznie mniej ładunku – patrz rysunek
7. Przewodzi ona tylko w bardzo krótkim
okresie czasu, gdy oba tranzystory są zatka−
ne, więc może to być dioda o małym prądzie
średnim.

Na podobnej zasadzie można zbudować

inne odmiany przetwornic.

Bardzo uproszczone przykłady są pokaza−

ne na rysunkach 8 i 9. Więcej informacji na
temat przetwornic synchronicznych można

znaleźć na stronach internetowych producen−
tów przeznaczonych do tego układów scalo−
nych. Oto kilka przykładów: Philips –
TEA1207T, National Semiconductor –
LM2651, Motorola – MC33470, Analog De−
vices – ADP3161, Linear Technology –
LTC1700, IR (International Rectifier) –
IR1175 czy Fairchild Semiconductor –
FAN5240.

Idea

wykorzystania

przewodzącego

MOSFET−a może być zrealizowana nawet do
prostowania napięcia z transformatora siecio−
wego. Przykład pokazuje rysunek 10.
Obecnie pokazane sposoby okazują się eko−
nomicznie uzasadnione tylko w przetworni−
cach o najniższych napięciach wyjściowych,
rzędu 1...3,3V.

Tomasz Fertak

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

Grudzień 2002

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 6

Rys. 10

Rys. 7

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

Grudzień 2002

W lipcowym numerze EdW ogłosiliśmy kon−
kurs związany z procesorem AT90S2313. Po−
mysł konkursu podał jeden z Czytelników,
który pytał:

Jak zapewnić pewny start procesora −
AT90S2313, aby po włączeniu zasilania
odmierzył dokładnie 250ms?

Czytelnik co prawda nie określił potrzeb−

nej dokładności, niemniej problem jest god−
ny uwagi. Specyficzna budowa procesora
‘2313 powoduje, że zadanie precyzyjnego
odliczenia krótkiego czasu od włączenia za−
silania wcale nie jest łatwe.

Znaczna część uczestników zapropono−

wała jedynie procedury (w BASCOM−ie lub
w asemblerze), które zapewnią odliczenie
250ms. Większość tych propozycji wykorzy−
stuje jeden z liczników TC0, TC1. Niektórzy
przeanalizowali też odchyłkę związaną z nie−
dokładnością częstotliwości rezonatora
kwarcowego i zaproponowali albo korekcję
sprzętową przez dołączenie trymera, albo ko−
rekcję programową.

Niestety, takie propozycje, choć formalnie

poprawne, pomijają najważniejsze źródła
błędów i tym samym nie kwalifikują się do
nagród. Aby prawidłowo odpowiedzieć także
na pytanie konkursowe dotyczące oszacowa−
nia spodziewanego błędu odmierzania cza−
su, należało starannie przeanalizować pracę
obwodów zerowania AT90S2313.

Istnieją trzy sposoby wyzerowania tego

procesora:
− wyłączenie i włączenie napięcia zasilania,
− podanie stanu niskiego na wejście zerujące
(nóżka 1) oraz
− przepełnienie licznika watchdoga.

Procesor ma rozbudowane obwody zero−

wania, zapewniające między innymi nieza−
wodne wyzerowanie procesora po włączeniu
zasilania, i to bez potrzeby dołączania do
nóżki 1 (wejście zerujące) jakichkolwiek ob−
wodów zewnętrznych. Procedura zerowania
po włączeniu zasilania, nazywana POR (po−
wer on reset), polega najpierw na wykryciu
wzrostu napięcia zasilania powyżej napięcia
progowego, a potem na odliczeniu czasu
gwarantującego poprawną pracę oscylatora
kwarcowego. Dopiero później procesor
podejmuje normalną aktywność.

Procedura POR zaczyna się, gdy napięcie

zasilania wzrośnie powyżej pewnego progu.
Według karty katalogowej napięcie to (ozna−
czane V

POT

) może wynosić 1,0V...1,8V, zależ−

nie od egzemplarza procesora. Tu występuje
pierwsze źródło niepewności: napięcie zasila−
jące narasta po włączeniu z jakąś skończoną
szybkością. Czym wolniej narasta, tym
z większymi różnicami trzeba się liczyć. Ilu−

struje to rysunek 1, pokazujący zakres czasu,
w którym rozpocznie się procedura POR.

Narośnięcie napięcia do wartości V

POT

nie

oznacza, że procesor zaczyna normalnie pra−
cować. To dopiero początek procedury POR,
gdy zostaje włączony oscylator watchdoga.
14−bitowy licznik zlicza impulsy tego we−
wnętrznego oscylatora RC. Gdy zliczy 16384
taktów tego oscylatora, następuje koniec pro−
cedury POR i procesor zaczyna normalną pra−
cę, zaczynając wykonywanie programu od
komórki pamięci programu o adresie 0. I do−
piero od tej chwili programista ma pełną kon−
trolę nad procesorem. Ilustruje to rysunek 2.

Źródłem błędu jest mała stabilność we−

wnętrznego oscylatora watchdoga. Rysunek 3,
wzorowany na charakterystyce z karty kata−
logowej procesora, pokazuje przeciętną za−
leżność częstotliwości tego oscylatora od na−
pięcia zasilania. W dopuszczalnym zakresie
napięć zasilania częstotliwość może zmie−
niać się w zakresie 300kHz...1600kHz.
Oznacza to, że zliczenie wspomnianych
16384 taktów tego oscylatora może trwać od
około 10ms do około 55ms. Według katalogu
nawet przy napięciu zasilania wynoszącym
5V należy liczyć się z rozrzutem czasu zli−
czania 16ms±5ms (11...21ms).

Oznacza to, że różnica czasu odmierzane−

go po włączeniu zasilania przez poszczególne
egzemplarze procesora może sięgać aż 10ms!

W przypadku budowy jednego układu

opóźniającego

można

zmierzyć

czas

opóźnienia i potem dobrać indywidualnie i
skorygować czas w programie. Nadal trzeba
się jednak będzie liczyć ze zmianami czasu
pod wpływem temperatury – patrz rysunek 3.
Nieznana jest także stabilność długoczasowa
wewnętrznego oscylatora RC – w karcie ka−
talogowej nie ma wzmianki na ten temat.

Opisany błąd można znacznie zmniejszyć,

zapewniając szybkie narastanie napięcia za−
silania po włączeniu oraz programując spe−
cjalny dodatkowy bit oznaczony FSTRT. Bit
ten skraca czas zliczania impulsów wewnę−
trznego oscylatora z

16ms±5ms na

0,28ms±0,3ms przez skrócenie cyklu zlicza−
nia z 16384 na 256 taktów oscylatora. Dało−
by to rozrzut odliczanego czasu rzędu 0,6ms.
Niestety, bit FSTR nie jest bitem w normal−
nej przestrzeni adresowej programu. Jest to
jeden z dwóch bitów dodatkowych (SPIEN,
FSTRT), które można modyfikować tylko
w trybie programowania równoległego.
Oznacza to, że popularny programator szere−
gowy, wykorzystujący łącze SPI, nie może
zmienić stanu bitu FSTRT. Tym samym moż−
liwość ta jest praktycznie niedostępna dla
użytkownika, posługującego się popularnym,
prostym programatorem szeregowym.

Podane wiadomości są najistotniejsze jeśli

chodzi o precyzyjne odmierzanie czasu. Kwe−
stie programu oraz dokładności rezonatora
kwarcowego mają znaczenie dużo mniejsze,
ponieważ można je w prosty sposób kontrolo−
wać. Głównym źródłem błędu będzie słaba
stabilność wewnętrznego oscylatora RC, pra−
cującego podczas procedury POR.

Tylko niewielka część uczestników kon−

kursu zwróciła uwagę i opisała ten problem.
Pierwszą nagrodę otrzymuje Anna Przybysz
ze Szczecina, która w liście napisała m.in.:
Jest to moje pierwsze podejście do asemble−
ra AVR i mogłam popełnić przy tym wiele
błędów. Korzystałam z noty aplikacyjnej do
procesorów AT90S2313. Można oczywiście
korzystać z

BASCOM−a, ale nie bardzo

wiem, jak obliczyć błąd, ponieważ nieznane
mi są liczby cykli maszynowych na każdą in−
strukcję BASICA.

Anna zaproponowała wykorzystanie licz−

nika TC1 i asemblera przy skróceniu cyklu
POR do 0,28ms±0,3ms. Wtedy całkowity
spodziewany rozrzut odliczania czasu 250ms
powinien być mniejszy niż 0,2%.

Nagrody otrzymują także Jarosław Po−

mykała z Sadownego oraz Marcin Włodar−
czyk z Bytomia.

Konkurs 250ms

– rozwiązanie

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

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

Grudzień 2002

Nawiązując do treści mego wcześniejszego listu, dotyczącego „uni−
wersalnego zasilacza wtyczkowego” (EdW 1/98), mając także na
uwadze zawartość „chudego portfela początkującego elektronika” ,
zająłem się (marginalnie, bo zasilaczy mi nie brakuje) poszukiwa−
niem prostego i taniego rozwiązania. Powinno ono zapewnić uzyska−
nie dwóch symetrycznych napięć o znacznej „współbieżności” , do−
brej filtracji, o możliwie małych gabarytach, łatwości wykonania na
ogólnie dostępnych częściach, przy zapewnieniu około 30 mA dostar−
czanego prądu, z możliwością regulacji poszczególnych napięć i speł−
nieniu warunków bezpieczeństwa.

Z góry wyeliminowałem zasilanie bezpośrednio z sieci oraz wyko−

rzystanie dwóch oddzielnych transformatorów sieciowych (zwiększe−
nie gabarytów i kosztów), a także zastosowanie jednokierunkowego
prostowania (gorsza filtracja), pomimo że takie rozwiązanie stosowa−
ne jest w praktyce.

Potrzebując do doświad−

czeń napięć symetrycznych
o nierównych wartościach, wy−
konałem prosty układ według
rysunku A, zasilając go z zasi−
lacza stabilizowanego z do−
brym zabezpieczeniem prądo−
wym. Przeprowadziłem próby
układu według rysunku B ze
szczególnym uwzględnieniem
wpływu rozdzielających kondensatorów C1 i C2 w „ujemnej” części
zasilacza na zadowalającą „współbieżność”. Część „dodatnia” jest kla−
sycznym niestabilizowanym zasilaczem, część „ujemna” jest dołączana

przez kondensatory C1,
C2. Możliwości układu
przedstawiają rysunki
C, D, E.

Dla uzyskania napię−

cia

stabilizowanego

zmontowałem stabiliza−
tor według rysunku F,
wybierając tanie i łatwo
u nas dostępne 12−wolto−
we stabilizatory scalone
o większej mocy. Do ich
zasilania wymieniłem
używany przy opisanych
próbach transformator
typu TS2 na TS6 o wy−
ższym napięciu na uzwo−
jeniu wtórnym. Wyniki
pomiarów, w poszerzo−
nym zakresie prądowym,
przedstawiono na rysun−
ku G. Wykresu napięcia
wyjściowego stabilizato−
rów nie ma sensu kreślić:
U+ utrzymuje się na po−
ziomie 12,2V (bez ob−
ciążenia) do 100mA,
a U −11,8V w tym sa−
mym zakresie (przy
130mA spadek napięcia
wejściowego ma już
wpływ na pracę układu).

Nadesłał Edward

Krach z Ostrowca Św.

czyli co by było, gdyby...

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

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

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

Zasilacz symetryczny

Document Outline

84_08
84_10
84_13
84_18
84_22
84_24
84_27
84_30
84_39
84_49
84_52
84_54
84_56
84_58
84_60
84_63
84_64
84_66
84_68

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EdW 01 2002
EdW 10 2002
EdW 02 2002
1452930 8000SRM0680 (12 2002) UK EN
Rozporządzenie 18.12.2002, Haccp-DOC
EdW 06 2002
EdW 11 2002
2002, ASD k1 11.12.2002, Kolokwium ALGORYTMY I STRUKTURY DANYCH
EdW 04 2002
pierwsze kolo 02 03 kolokwium 6 12 2002
EdW 03 2002
EdW 12 2003
EdW 08 2002
Rozporządzenie 19.12.2002, Haccp-DOC
WYKAAD 12 2002
EdW 05 2002
11 12 2002
Rozporządzenie 19.12.2002-2, Haccp-DOC

więcej podobnych podstron

EdW 12 2002

Document Outline