Szkoła Konstruktorów
Druga klasa Szkoły Konstruktorów
 Szkoła Konstruktorów klasa II
Co tu nie gra?
Co tu nie gra?
Na rysunku A pokazany jest schemat, będą- dowiesz się, jak liczyć
Rys. B
cy propozycjÄ… rozwiÄ…zania jednego z wczeÅ›- rezystory i potencjo-
niejszych zadań CoTuNieGra. Ma to być metr wyznaczające
stabilizator z możliwością pomiaru napięcia zakres regulacji sta-
(JP1) i prądu (JP3) przez współpracujący bilizatora LM317,
mikroprocesor. Wejście JP2 umożliwia usta- oraz co należy zro-
wianie potrzebnego napięcia wyjściowego. bić, gdy stabiliza-
Jak zwykle pytanie brzmi: tor bez obciążenia
pobiera prÄ…d mniej-
Co tu nie gra? szy od minimalnego
prÄ…du (...)
Bardzo proszę o możliwie krótkie odpowie- A teraz szczegóły.
dzi. Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopi- Wszyscy uczestnicy
skiem NieGra173 i nadeślijcie w terminie wychwycili podsta-
60 dni od ukazania się tego numeru EdW. wowe dwa błędy. Niektórzy zwrócili uwagę Rzeczywiście,
IN OUT
W e-mailach podawajcie też od razu swój na dodatkowe usterki, a kilku Kolegów choć teoretycznie ADJ
adres pocztowy, żebym nie musiał pisać, zaproponowało interesujące propozycje stabilizator mógł-
R2
gdy przydzielę upominek. Można też jeszcze usprawnienia zasilacza. Zacznijmy od by pracować przy
Uwe
U
w
e
Uwy
U
w
y
przysyłać rozwiązania poprzedniego zada- spraw oczywistych. napięciu wyjścio-
P1
nia 172. Autorzy najlepszych odpowiedzi O najbardziej rzucajÄ…cej siÄ™ w oczy uster- wym 522V (byle
*
Rx
R
x
otrzymają upominki, a najaktywniejsi uczest- ce jeden z uczestników napisał: Bardzo dużym nie przekroczyć
nicy są okresowo nagradzani bezpłatnymi błędem jest dobór potencjometru P1 o warto- dopuszczal nej
Rys. C
prenumeratami EdW lub innego wybranego Å›ci 100k©. Jest to wartość daleko wykracza- różnicy napięć
czasopisma AVT. jąca poza granice rozsądku. Podstawiając Uwe-Uwy, równej
IN OUT
T2 BD243 100k© do wzoru 37...40V), jednak
T
2
B
D
2
4
3
Rys. A ADJ
na napięcie wyj- zaproponowana
T1 BD140
T
1
B
D
1
4
0
R2
ściowe LM317 wartość potencjo-
R14 510
R
1
4
5
1
0

U
U
R13 (przy R2 = 240©), metru P1 jest zde- Uwe Uwy
R
1
3
w
y
w
e
5
,
1
k
R4 5,1k
R
4
otrzymamy 522V cydowanie za duża.
LM 317 P1
L
M
3
1
7
22
2
2

Uwe Uwy
U
w
e
U
w
y
C4 C1 R3 C5 C2
(O dziwo, czyta- Nie jest to błąd,
IN OUT
jąc dokumentację który doprowa-
D2
D1 ADJ
R8
R
8
JP3 układu, stwierdzi- dzi do katastrofy i
Rys. D
R15
R
1
5
R6 łem, że przy odpo- uszkodzenia. Ale
R
6
Pr1 33...
3
3
.
.
.
wiednim napiÄ™ciu zastosowanie potencjometru 100k© przekre-
R1 JP1
R9 R2
R10 120
1
2
0

wejściowym taka śla praktyczną przydatność takiego regula-
JP2 R5
+ IC1B
IC1A
T3
T
3
wartość jest real- tora. W praktycznym układzie potencjometr
R11 LM 358 R7
L
M
3
5
8
R
7
R12
LM 358
L
M
3
5
8
BC 558
B
C
5
5
8
C3
na, bo dla LM317 powinien mieć wartość mniejszą niż zapro-
liczy siÄ™ tylko róż- ponowana 2,064k©, obliczona teoretycznie
nica wejście-wyjście, a nie wartość napięcia, dla napięcia wyjściowego 12V. Jak się dalej
Rozwiązanie zadania 168 chyba że coś jeszcze jednak z
le zrozumiałem). okaże, przy napięciu wejściowym 12V sta-
W EdW 2/2010 pokazany był rysunek B, Oczywiście w tym przypadku stabilizator bilizator LM317 da na wyjściu pod obciąże-
przysłana przez młodziutkiego Czytelnika nigdy takiej wartości nie osiągnie, bo nigdy niem napięcie co najwyżej 10V, więc wartość
propozycja stabilizatora, który ma współ- nie osiągnie więcej niż jego napięcie wejścio- potencjometru powinna być niższa, około
pracować z typowym zasilaczem kompute- we, a konkretnie może osiÄ…gnąć tylko mniej, 1,7...1,9k©. Trzeba też uwzglÄ™dnić tolerancjÄ™
rowym. Ma to być stabilizator regulowany ale o tym za chwilę. Prawidłową wartością rezystancji i napięcie Uref stabilizatora. Tu
  przystawka, która z typowych napięć P1 dla 12V jest 2064©, czyli bez problemu chcÄ™ pochwalić czterech uczestników, którzy
komputerowych zrobi dowolne napięcie można zastosować łatwo dostępny potencjo- zwrócili uwagę na te zagadnienia. Dwóch
1,2V do 12V . metr 2k©, ewentualnie sprawdzajÄ…c kilka zaproponowaÅ‚o wÅ‚Ä…czenie równolegle do
Zadanie okazało się bardzo łatwe i napły- egzemplarzy, aby znalez
ć taki z tolerancjÄ… potencjometru P1=2k© lub 4,7k© dobranego
nęło mnóstwo odpowiedzi. Jeden z uczest- lekko w górę, a nie w dół. Przy zastoso- rezystora, który zmniejszyłby wypadkową
ników zaczÄ…Å‚ swój list od rad dla mÅ‚odego waniu potencjometru 100k©, wykorzystamy rezystancjÄ™, a tym samym maksymalne napiÄ™-
Autora schematu: ChcÄ™ zaproponować Ci zakres jego regulacji tylko do 2k©, czyli cie wyjÅ›ciowe wedÅ‚ug rysunku C. Dwaj inni
lekturę założeń do zadania głównego162, zakładając że jest to model liniowy, jedynie zaproponowali zastosowanie potencjometru
EdW 08/09, str. 36, 37, z których dowiesz 1/50 część możliwoÅ›ci. ZakÅ‚adajÄ…c, że oÅ›kÄ™ o nominale 1k©, 2k© lub 2,2k©, a zamiast
się, jak należy podłączyć amperomierz, żeby potencjometru obrotowego możemy obró- rezystora R2 helitrima lub dobieranego rezy-
znalazł się poza głównym obwodem stabili- cić o 300 stopni, na regulację o jeden wolt stora, którym można dokładnie dobrać mak-
zacji. Znajdziesz tam dwa poglądowe rysunki napięcia wyjściowego przypada 300/50/12 = symalne napięcie wyjściowe  rysunek D.
 dobrze i  z
le , które przybliżą Ci to zagad- 0,5 stopnia. Więc regulacja takiego zasilacza A teraz druga kwestia: jednogłośnie
nienie. Natomiast z omówienia rozwiązania graniczyłaby z cudem. Nie sądzę, żeby nawet stwierdziliście, że nie jest możliwe uzy-
zadania Policz 162, EdW 01/10, str. 45 47, potencjometr wieloobrotowy tu pomógł. skanie na wyjściu napięcia 12V. Na pewno
Lipiec 2010
L
i
p
i
e
c
2
0
1
0
48 El ektronika dl a Wszystkich
+
Szkoła Konstruktorów
stabilizator LM317 nie jest stabilizatorem pewnością, bo zależy to od właściwości uży-
3.0
3
.
0
LDO. Minimalna różnica napięć między wej- tego zasilacza, w tym od sposobu realizacji
I =1.5A
=
1
.
5
A
ściem a wyjściem jest znaczna  szczegóły obwodów regulacji napięć wyjściowych.
2.5
2
.
5
na rysunku E. Jak widać, przy większych Dwóch uczestników zakwestionowało
1.0A
1
.
0
A
prądach wyjściowych trzeba się liczyć ze sens obecności kondensatora C1. Jest on
2.0
2
.
0
spadkiem napięcia na stabilizatorze rzędu 2V niezbędny w klasycznym zasilaczu, gdzie
500 mA
5
0
0
m
A
lub nawet więcej. Nie oznacza to jednak, że jest głównym kondensatorem filtrującym.
1.5
1
.
5
200 mA
2
0
0
m
A
w układzie z rysunku B jest błąd  błąd jest Natomiast w analizowanym układzie rzeczy-
20 mA
2
0
m
A
tylko w opisie  na rysunku B. Po prostu przy wiście nie jest potrzebny. Zasilacz kompu-
1.0
1
.
0
-50 -25 0 25 50 75 100 125 150
-
5
0
-
2
5
0
2
5
5
0
7
5
1
0
0
1
2
5
1
5
0
napięciu wejściowym stabilizatora, równym terowy ma na wyjściu kondensatory filtru-
TJ Temperatura złącza (oC)
12V, nie da się na wyjściu uzyskać napięcia jące. I są to znacznie lepsze od  zwykłych
Rys. E
wyjściowego powyżej 10V, zwłaszcza przy elektrolitów kondensatory tzw. Low ESR, może powodując w
większych prądach. Niektórzy zwrócili też niezbędne tu z uwagi na dużą częstotliwość ten sposób szkody
IN OUT
uwagę, że nie uda się uzyskać napięcia wyj- przetwornicy impulsowej. W takiej sytuacji (nie wspomina-
ADJ
ściowego 1,2V, tylko 1,25V i to z rozrzutem dodanie  zwykłego elektrolita C1 jest po jąc o możliwości
technologicznym do 5%. prostu niepotrzebne. Warto natomiast pozo- uszkodzenia ukła-
R2
Uwe
U
w
e
Uwy
U
Jak wspomniałem, praktycznie wszyscy stawić C2=100nF z uwagi na ryzyko samo- dów komputera,
w
y
uczestnicy zwrócili uwagę na te dwie usterki. wzbudzenia stabilizatora LM317. jeśli zasilacz pra-
P1
Natomiast nieliczni zauważyli kolejne błędy, Zgodnie z zaleceniami producentów warto cuje równocześnie
CF
C
F
niedoróbki, a także wskazali na inne aspekty też dodać kondensator C między masą a w jego wnętrzu).
F
zagadnienia, które w praktyce okazują się nóżką ADJ. Zasadniczo układ mógłby wyglą- Rozwi ązani em
Rys. F
jeszcze ważniejsze. dać jak na rysunku F, ale w grę wchodzą też mogłoby był zasto-
Oto kolejny problem praktyczny: tylko dodatkowe szczegóły. sowanie paru niezależnych stabilizatorów,
trzy osoby napisały, że zasilacz kompute- Tylko nieliczni uczestnicy napisali, że każdy byłby podłączony do osobnego napię-
rowy musi być wstępnie obciążony, choćby niepotrzebny jest przełącznik S2, a w szcze- cia wejściowego, a konfiguracja jego rezysto-
żarówką, ponieważ bez obciążenia i przy gólności bezużyteczna jest pozycja 3,3V. rów pozwalałaby na ustawienie odpowiednio
małym obciążeniu wyjścia nie będzie on Rzeczywiście, przy takim napięciu wejścio- obliczonych przedziałów napięć. (...)
prawidłowo pracował. To prawda. Należy wym stabilizatora trudno byłoby przy peł- Jeśli chodzi o amperomierz, to można
na stałe obciążyć jedno z wyjść, np. żarów- nym prądzie 1,5A uzyskać nawet minimalne go włączyć  przed stabilizatorem, według
ką. Być może dobrym rozwiązaniem byłoby napięcie 1,25V, a to z uwagi na spadek napię- rysunku G. Jeden z Kolegów napisał, że w
obciążenie wyjścia +5V żarówką 6V o takiej cia, zobrazowany na rysunku E. Podobnie przypadku amperomierza wskazówkowego
mocy, żeby zapewnić prawidłową pracę zasi- wątpliwości wzbudziła praca z napięciem można, pokręcając śrubką, przestawić zero
lacza komputerowego. Jeden z uczestników wejściowym 5V. Ale wątpliwości jest więcej. i przez to jakby odjąć prąd pobierany przez
przedstawił wyniki swoich eksperymentów: Oto fragmenty jednej z prac: (...) błędem w stabilizator (...) tym bardziej że prąd mak-
(...) Przy pierwszym uruchomieniu zasilacza układzie jest umiejscowienie amperomierza symalny to 1...1,5A, a prąd stabilizatora to
 na krótko wystąpił dziwny objaw, mia-  znajduje się on poza pętlą sprzężenia 5mA (...)
nowicie wentylator startował i zatrzymywał zwrotnego stabilizatora. W ten sposób układ Dwóch uczestników zaproponowało, żeby
się. Wiedząc już, co może być przyczyną, traci na utrzymywaniu stałego napięcia w na wyjściach +5V i +3,3V włączyć w związ-
postanowiłem obciążyć wyjście 5V rezysto- zależności od pobieranego prądu. (...) Mam ku z tym diody szeregowe. Ja ze swej strony
rem 150© (co daje prÄ…d 33mA), jednak też wÄ…tpliwoÅ›ci co do zasadnoÅ›ci stosowania dodam, że gdy kondensator C4 zostaÅ‚ wczeÅ›-
nic się nie zmieniło. Następnie obciążyłem przełącznika napięć wejściowych. Wprawdzie niej naładowany do napięcia rzędu 10V, to
wyjście rezystorami 82ohm (prąd 61mA) takie rozwiązanie pozwala zredukować ilość póz
niejsze przełączenie przełącznika S2, z
oraz 47© (prÄ…d 106mA), jednak nadal nie wydzielanego ciepÅ‚a na stabilizatorze, jest pozycji +12V na niższÄ…, spowoduje koniecz-
było pożądanego efektu. Dopiero obciąże- jednak z
ródłem paru problemów. Po pierw- ność szybkiego rozładowania nie tylko C1,
nie wyjÅ›cia rezystorem 22© (prÄ…d 227mA) sze, trzeba pamiÄ™tać o stosownym przeÅ‚Ä…- ale wÅ‚aÅ›nie C4 i ewentualnego dodatkowego
pozwoliło na normalną pracę zasilacza. (...) czeniu napięcia w zależności od ustawienia C . Jak podają producenci kostki LM317,
F
I kolejny szczegół: najprawdopodobniej stabilizatora. Po drugie, rozwiązanie to może może to spowodować uszkodzenie stabili-
okaże się, iż przy niewielkim w sumie obcią- spowodować uszkodzenie zasilacza kompu- zatora. Aby tego uniknąć, należałoby dodać
żeniu potężnego zasilacza komputerowego terowego. Załóżmy, że przełącznik znajdu- proponowane w katalogach diody, jak na
napięcie na wyjściu +12V będzie wyższe je się w położeniu 12V. Kondensatory C1 rysunku H.
od nominalnego. Przy niektórych egzempla- oraz C2 zostają naładowane do napięcia Kilku Kolegów zwróciło uwagę na fakt,
rzach zasilaczy komputerowych może się 12V. Następnie przełączamy S2 na linię, że w najgorszym przypadku, dla niektórych
okazać, że na wyjściu stabilizatora LM317 powiedzmy, 3,3V. W tym momencie napięcie egzemplarzy, minimalny prąd stabilizatora
można będzie jednak uzyskać napięcie równe na kondensatorach jest wyższe niż na linii powinien sięgać 10mA. Tymczasem rezystor
12V. Nie sposób tego jednak stwierdzić z zasilajÄ…cej i prÄ…d wpÅ‚ywa do zasilacza, być R2 o wartoÅ›ci 240© zapewnia prÄ…d obciążenia
okoÅ‚o 5mA (1,25V/240©).
Rys. G
Rys. H
Dla zdecydowanej większo-
lub
l
u
b
ści egzemplarzy LM317 to
D1
A IN OUT IN OUT
wystarczy, ale w nielicznych
+ + + +
IN OUT
ADJ ADJ
D2 przypadkach trzeba będzie
ADJ
R2 R2 zwiększyć prąd obciążenia
Uwe
U
w
e
Uwe
U
w
e
albo przez zmniejszenie war-
Uwy Uwy Uwe R2
U
U
w
y
w
y
U
w
e
Uwy
U
w
y
toÅ›ci R2 do 120©, albo przez
P1 P1
dodanie obwodu wstępnego
CF CF
C
C
F
F
_ CF _ _ CF _
C
C
F
F
obciążenia.
P1
CF
C
A
F
Lipiec 2010
L
i
p
i
e
c
2
0
1
0
El ektronika dl a Wszystkich 49
t
u
o
V
V
-
n
in
i
V-
out
V
 Szkoła Konstruktorów
+12V
Uwy 0...9V
U
0
.
.
.
9
V
w
y
S1A
S
1
A
Jeden z uczestni- +12V Rys. L
S1B +5V
S
1
B
0...2V
0
.
.
.
2
V
C4 22
C
4
2
2

+3,3V
ków zaproponował
IN OUT
układ według rysunku
C2 C3
C
2
C
3
2x1N4148
2x
1
N
4
1
4
8
ADJ
+5V
100n 100n
1
0
0
n
1
0
0
n
J o dwóch zakresach
+12V
+
U
A IN OUT +Ureg
r
e
g
P3 V
P
3
L
M
3
1
7
C1 1000 LM 317
C
1
1
0
0
0

P2 D2
P
2
ADJ
1,2...9V
R
1
1
2
0

napięcia wyjściowego R1 120
3,3k
3
,
3
k
S3
S3
+5V
333
3
3
3

GND KOMP.
G
N
D
K
O
M
P
.
0...2V i 0...9V. Inny C1 R2
T1
T
1
+3,3V 100nF * C3
BC 558
B
C
5
5
8
Kolega o propozycji
P1
P
1
C5
C
5
1k
1k
P1
z rysunku K napisał: 1k
1k
A
10
1
0

100 F
1
0
0

F
l
u
b
-12V lub
S2
CF
C
F
(...) S1 jest w pozy- 6V
2,2k
2
,
2
k
R1 820
R
1
8
2
0

GND GND
cji  1 : Uout jest z
-5V -5V
LM 113 1,2V
LM
1
1
3
1
,
2
V
zakresu od 1,2V do
-12V -12V
Rys. J
12V z wydajnością prądową 0,25A (lub wię-
cej, w zależności od wydajności prądowej terowego. Układ mógłby więc wyglądać jak
wyjścia  12V zasilacza komputerowego). na rysunku L.
Zastosowałem tutaj połączenie szeregowe Wszystkie nadesłane rozwiązania mogłem
napięcia  12V, dostępnego na złączu do płyty uznać za prawidłowe, choć nie wszyst-
głównej oraz +12V, uzyskując w ten sposób kie zawierały wykaz wszystkich usterek.
24V. Podczas użytkowania tego trybu pracy Upominki za zadanie Co to nie gra? 168
należy bardzo uważać na prąd, gdyż przekro- otrzymują:
Rys. K
czenie prądu wyjścia  12V może skutkować Paweł Hoffmann  Wrocław,
przepaleniem niektórych elementów zasila- Mateusz Malec  Bucze,
cza komputerowego. ralne napięcie komputerowe 12V w celu Grzegorz Sobiegraj  Wrocław,
S1 jest w pozycji  2 : Uout jest z zakresu zasilenia nim układu LM317. Paweł Szczurowski  Zielona Góra.
od 1,2V do 9V z wydajnością prądową ok. Kilku uczestników słusznie napisało, że
1,5A (lub więcej, w zależności od zasilacza można też bezpośrednio wykorzystać stan- Wszystkich uczestników dopisuję do listy
komputerowego). Wykorzystałem tutaj  natu- dardowe napięcia z wyjść zasilacza kompu- kandydatów na bezpłatne prenumeraty.
Trzecia klasa Szkoły Konstruktorów
+
Policz 173 niewątpliwie impulsy świetlne muszą być
+
Zadanie Policz167 ze stycznia, rozwiązane krótkie. Ale czy nie będą zbyt krótkie? Czy
LD271
L
D
2
71
w numerze czerwcowym, czyli przed mie- jest to realny pomysł?
CX
C
X
mikro-
m
i
k
r
o
-
siącem, dotyczyło baterii i ich pojemności. W ramach zadania 173 należy:
procesor
pr
o
c
e
s
o
r
Zawarte tam informacje mogą być przydatne  obliczyć, jaki może być maksymalny
ID PNP
I
D
w zadaniu Policz 173. Otóż potrzebny nam czas impulsu (t ), by baterie wystarczyły
I
lub NPN
l
u
b
N
P
N
jest oszczędny symulator alarmu z diodą na pół roku.
Impulsy prądu o częstotliwści 36kHz wypełnienie 50%
I
m
p
u
l
s
y
p
r
Ä…
d
u
o
c
z
Ä™
s
t
o
t
l
i
w
Å›
c
i
3
6
k
Hz
w
y
p
e
Å‚
n
i
e
n
i
e
5
0
%
LED, który mógłby pracować w domku letni- Jak zawsze bardzo proszę, żeby nadsyłane
skowym na wsi, przynajmniej przez pół roku. rozwiązania były możliwie krótkie. Praca
Chcemy go zasilić z trzech połączonych sze- powinna zawierać zwięzły opis przebiegu
regowo baterii AA (LR6). Symulator będzie obliczeń.
zrealizowany Nagrodami będą kity AVT lub książki,
IB
I
B
max 1ms
m
a
x
1
m
s
na układach a najaktywniejsi uczestnicy są okresowo
CMOS Rys. B
CMOS i mamy nagradzani bezpłatnymi prenumeratami
gotowy układ EdW lub innego wybranego czasopisma analizować wszystkich subtelności układu.
sterujący, który AVT. Wszystkie rozwiązania nadsyłane w Można też jeszcze nadsyłać rozwiązania
tI
t
I
pobiera w spo- terminie 60 dni od ukazania siÄ™ tego nume- zadania Policz172 z poprzedniego miesiÄ…ca.
sób ciągły 40 ru EdW powinny mieć dopisek Policz173
mi kroampe- (na kopercie, a w tytule maila dodatko- RozwiÄ…zanie zadania
rów. Symulator wo nazwisko, np.: Policz173Jankowski). Z Policz 168
ten ma wysyłać uwagi na specyfikę zadania, bardzo proszę W EdW 2/2010 przedstawione było zada-
5 sekund
5
s
e
k
u
n
d
krótkie impul- o podawanie swojego wieku oraz miejsca nie Policz168, które brzmiało: Budujemy
Rys. A
sy światła co pięć sekund. Impuls nauki czy pracy. W e-mailach podawajcie też system zdalnego sterowania podczerwienią,
świetlny ma być dość silny i od razu swój adres pocztowy. gdzie odbiornikiem będzie układ TSOP1733.
zakładamy, że prąd diody LED w impulsie Zapraszam do rozwiązania tego zadania Chcemy zrealizować do tego pilota  będzie
wyniesie 20mA  rysunek A. Aby układ zarówno doświadczonych, jak i początkują- to mikroprocesor sterujący tranzystorem, w
mógł pracować pół roku z jednych baterii, cych elektroników, którzy nie potrafią prze- którego kolektorze włączona będzie dioda
R E K L A M A
+
+
y
w
o
r
e
t
u
+
p
m
o
k
z
c
a
l
i
s
a
Zasilacz komputerowy
Z
+
80mA
A
mA

0
0
20mA
2
40

A
4