Elektronika dla Wszystkich

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

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

Jak dobierać bezpiecznik sieciowy do zasilacza z transfor-

matorem toroidalnym?

W obwodzie pierwotnym transformatora umieszcza się zwykle bez-
piecznik zwłoczny (z literką T). Jego wartość nie jest krytyczna.
W pierwszym przybliżeniu można przyjąć wartość Pmax/Us, gdzie
Pmax to moc maksymalna, a Us – napięcie sieci. Zwykle jednak bez-
piecznik ma prąd nominalny większy niż wyliczony w ten prosty spo-
sób. Trzeba pamiętać, że bezpiecznik taki nie jest elementem precy-
zyjnym i nie jest w stanie uchronić urządzenia przed uszkodzeniem.
On ma tylko zapobiec powstaniu pożaru w przypadku uszkodzenia
i przeciążenia.

Generalnie w obwodzie sieciowym transformatora należy umie-

szczać bezpieczniki o najmniejszej wartości, które nie ulegną przepa-
leniu przy pełnym obciążeniu, a zwłaszcza podczas włączania. Jak
wiadomo, w transformatorach toroidalnych występuje impuls udaro-
wy podczas włączania i niezależnie od późniejszego obciążenia cią-
głego, właśnie maksymalna energia tego impulsu udarowego wyzna-
cza prąd bezpiecznika. W przypadku „toroidów” o mocach powyżej
100W warto stosować dostępne bez problemu, specjalne obwody
opóźnionego włączania, gwarantujące, że wspominany udar prądowy
nie wystąpi podczas włączania. Taki obwód ochronny zwykle ma po-
stać małego pudełeczka. Zawiera prosty obwód z przekaźnikiem i re-
zystorem mocy.

Mam pytanie dotyczące baterii LI-ION do telefonów ko-

mórkowych, tj. jak należy ją ładować, aby miała jak naj-

dłuższą żywotność?

Akumulatory litowo-jonowe należą do najnowocześniejszych i naj-
bardziej wydajnych. Pojawiły się na rynku stosunkowo niedawno
i w literaturze na razie praktycznie nie ma godnych zaufania informa-
cji o wpływie sposobu ładowania na żywotność. Jak we wszystkich
akumulatorach, na pewno szkodliwe jest przeładowanie. Aby tego
uniknąć, wystarczy zastosować ładowarkę pracującą w trybie ze sta-
łym napięciem (jak przy akumulatorach kwasowych). Ponieważ aku-
mulatory takie są dostarczane wraz ze współpracującym sprzętem
i fabryczną, dedykowaną ładowarka, należy po prostu przestrzegać
wskazówek producenta. Fabryczne ładowarki są tak zbudowane, że
pozostawienie w niej akumulatora na dowolnie długi czas nie grozi
niczym złym, bo po dojściu do zadanego napięcia prąd ładowania
zmniejsza się do bezpiecznej, niewielkiej wartości.

Do ładowania akumulatorów Li-Ion na pewno nie należy stoso-

wać prymitywnych prostowników, nie wolno też próbować wykorzy-

stywać ładowarek przewidzianych dla akumulatorów NiCd i NiMH,
bo mają one zupełnie inne właściwości i charakterystyki ładowania.
W akumulatorach Li-Ion, w przeciwieństwie do akumulatorów NiCd,
nie występuje efekt pamięciowy i co istotne, napięcie akumulatora
wskazuje na stopień jego naładowania. Pod tym względem przypomi-
nają akumulatory kwasowe – ładowarki Li-Ion pracują na podobnych
zasadach. Gdyby ktoś chciał samodzielnie budować taką ładowarkę,
powinien poszukać w Internecie dedykowanych układów scalonych
i układów aplikacyjnych. Zwykle są to dość zaawansowane rozwią-
zania zapewniające szybkie i bezpieczne ładowanie. Potrzebne infor-
macje są dostępne bez większego trudu na stronach internetowych
producentów układów scalonych. Inna sprawa to zdobycie pojedyn-
czych egzemplarzy takich układów. Maksymalne napięcie na akumu-
latorze należy ustalić według wskazówek producenta. I tu właśnie
tkwi podstawowa trudność praktyczna: dla akumulatorów dostarcza-
nych w komplecie ze sprzętem takich informacji się nie podaje, bo
producent zakłada, iż akumulator będzie ładowany za pomocą dostar-
czonej ładowarki fabrycznej.

Jaka powinna być i jest dewiacja w nadawaniu sygnału

radiowego oraz głębokość modulacji? Proszę o szybką od-

powiedź!!!

Sądząc z treści pytania, chodzi o młodego, niedoświadczonego Czy-
telnika. Generalnie dewiacja dotyczy modulacji FM, głębokość – mo-
dulacji AM. Pytanie jest nieprecyzyjne i nie sposób dać na nie krótką
odpowiedź. Zupełnie inna jest dewiacja w radiofonii FM, a inna
w wąskopasmowej modulacji FM w radiokomunikacji. Podobnie jest
z modulacją AM – w radiofonii stosuje się klasyczną modulację
o niedużej głębokości, w radiokomunikacji głębokość jest większa,
a dodatkowo często bywa wykorzystywana tylko jedna wstęga bocz-
na, z nośną lub bez.

Informacja o liczbowych parametrach modulacji nic nie da młode-

mu Czytelnikowi, który zapewne nie ma żadnej możliwości spraw-
dzenia i zmierzenia tych parametrów. Elektronika dla Wszystkich jest
pismem dla praktyków, dlatego zamiast podawać liczbowe parame-
try, które można znaleźć w podręcznikach, należałoby zachęcić pyta-
jącego do praktycznych prób, poczynając od układów najprostszych.
W przypadku urządzeń radiowych trzeba pamiętać o przepisach, by
nie narazić się na nieprzyjemności ze strony organów kontrolnych,
które łatwo i szybko potrafią namierzyć wszystkie pirackie nadajniki.
Czytelnika można zachęcić, by poszukał kontaktu z najbliższym klu-
bem krótkofalarskim.

Skrzynka

Porad

Mam problemy z hałasami, które wysyła mi sąsiedztwo

i nie jest to bynajmniej trochę głośniejsza muzyka, tylko b.

głośne dźwięki połączone z dudnieniem niskotonowych

głośników, co przypomina pracę młota parowego. Pytanie

brzmi: Czy można zbudować urządzenie, które zdalnie za-

kłócałoby pracę wzmacniacza końcowego w sposób unie-

możliwiający odbiór muzyki. Nie zamierzam wykorzysty-

wać tej broni przeciwko komukolwiek, kto nie zagraża

osobiście mojemu zdrowiu, ale marzę o tym, by móc obro-

nić się przed chamstwem ludzi, którzy nie liczą się z moim

prawem do wypoczynku i prawem do życia w spokoju.

Jeśli macie jakiś pomysł, to proszę o pomoc.

Niestety, problem jest poważny także z technicznego punktu widze-
nia. Gdyby chodziło o słuchanie muzyki z radia, można by było
próbować zakłócić odbiór, choćby umieszczając jak najbliżej anteny
radia prościutki nadajnik niemodulowanej fali nośnej odpowiedniej
częstotliwości (to może nawet byłoby na granicy prawa z uwagi na
znikomą moc takiego nadajnika). Na marginesie można nadmienić,
że spotyka się oferty sprzedaży radiowych zakłócaczy telefonów ko-
mórkowych.

Gdy jednak chodzi o odtwarzanie muzyki z płyt CD lub magneto-

fonu, ingerencja na odległość jest skrajnie trudna. Należałoby albo
nie dopuścić sygnału do wzmacniacza, albo zakłócić pracę odtwarza-
cza bądź wzmacniacza. Tu drogi ingerencji dostępne względnie pro-
sto (pole magnetyczne, elektryczne, przez sieć energetyczną) nie ro-
kują nadziei. Zbigniew Raabe proponował kiedyś budowę pilota-za-
kłócacza pracującego w podczerwieni, wysyłającego dodatkowe roz-
kazy do sprzętu, np. przez okno.

Posiadam stary silnik z napędu CD-ROM, zastanawiam

się, jak go uruchomić. Jest to silnik indukcyjny z 11

wyprowadzeniami. (...) Jest dziewięć cewek, jednak są

one ze sobą połączone, sądzę, że w zestawy po trzy. Jeśli

to możliwe prosiłbym o radę, jak taki silnik można uru-

chomić.

Sądząc z opisu, chodzi o silnik starego typu (tzw. VR). Dyskusyjny
jest sens stosowania takich silników – dziś powszechnie stosowane są
znacznie nowocześniejsze i lepsze silniki krokowe. Jeśli mimo wszy-
stko Czytelnik chciałby eksperymentować z takim starym silnikiem,
znajdzie garść wskazówek w cyklu Silniki krokowe od podstaw,
publikowanym w EdW w numerach 7-12/2002. Można także zajrzeć
do artykułów: Sterownik silników krokowych do napędu modeli
w EdW 10/1996 oraz Sterownik dwufazowych silników krokowych
w EdW 7/1997.

Czy istnieje możliwość podłączenia radaru kablowego

z przetwornikiem a/c z zestawu AVT i prowadzenia uda-

nych doświadczeń?

Cały problem z radarem kablowym polega na tym, że impulsy testo-
we, wysyłane w linię, są bardzo krótkie i mają bardzo strome zbocza.
Chodzi o czasy rzędu kilku, najwyżej kilkunastu nanosekund. Aby
zamienić je na postać cyfrową, należałoby wykorzystać bardzo szyb-
ki przetwornik A/C. Na pewno nie nadają się do tego popularne prze-
tworniki przeznaczone do zastosowań audio, a nawet przetworniki
dla sygnałów wideo o szybkości rzędu 10MSPS są za wolne. Gene-
ralnie idea jest prawidłowa, jednak powodzenie praktycznej realiza-
cji zależy od odpowiednio szybkiego przetwornika.

Skrzynka porad

Elektronika dla Wszystkich

Konkurs

Na rysunku przedsta-

wiony jest układ z dwoma
tranzystorami i trzema
diodami LED.

Jak zwykle zadanie

konkursowe polega na
rozszyfrowaniu

Jak działa i do czego
służy taki układ?

Odpowiedzi, koniecz-

nie oznaczone dopiskiem
Jak08, należy nadsyłać
w terminie 45 dni od uka-

zania się tego numeru EdW. Nagrodami w konkursie będą kity AVT
lub książki.

Rozwiązanie zadania z EdW 4/2003

Pokazany poniżej schemat ukazał się w jednym z niemieckich czaso-
pism przed 30 laty. Ten układ z dwoma tranzystorami ma niecodzien-
ną charakterystykę, przedstawioną na rysunku obok.

Dla napięć 0...0,7V między

punktami A, B oba tranzystory są
zatkane i prąd nie płynie. Przy na-
pięciach powyżej 0,7V a mniejszych
niż 4,5V rezystancja układu jest
równa R4 – przy wzroście napięcia
w tych granicach rośnie prąd. Tran-
zystor T1 jest wtedy zatkany, T2
otwarty. Jeśli jednak napięcie mię-
dzy punktami A, B będzie większe,
zostanie otwarty tranzystor T1 i za-
tkany T2. Wypadkowa rezystancja
układu radykalnie się zwiększy,

mniej więcej do war-
tości R3. Przy zwięk-
szaniu napięcia prąd
będzie rósł, ale bar-
dzo powoli, stosow-
nie do wartości R3.

Dla wąskiego za-

kresu napięć w okoli-
cach 4,5V układ wy-
kazuje dużą ujemną
rezystancję. Ujemną

rezystancję, to znaczy, że przy wzroście napięcia prąd maleje. Wy-
kazuje więc podobieństwo do diody tunelowej, a w niektórych
źródłach nazywany jest diodą lambda. Jak wiadomo, diody tunelowe
wykorzystywane są m.in. w generatorach bardzo wysokich częstotli-
wości. Prezentowany dwutranzystorowy układ nie zastąpi diody tu-
nelowej choćby dlatego, że jest zdecydowanie bardziej powolny.
Dziś takie układy zastępcze praktycznie nie mają zastosowania. Te-
go typu elementów czy obwodów o ujemnej rezystancji dziś się
praktycznie nie stosuje – w układach o niezbyt dużych częstotliwo-
ściach pracy wykorzystuje się różne aplikacje wzmacniaczy opera-
cyjnych, które pozwalają na uzyskanie lepszych i bardziej powta-
rzalnych parametrów. Tym samym zaprezentowany układ jest dziś
tylko ciekawostką.

Zadanie okazało się trudne, napłynęło mniej odpowiedzi. Wszyst-

kie były prawidłowe, choć nie wszystkie okazały się wyczerpujące.
Niektórzy uczestnicy zwracali uwagę na obecność odcinka charakte-
rystyki o ujemnej rezystancji i jej przydatność do wykonania genera-
tora lub powielacza częstotliwości. Inni skoncentrowali się na prak-
tycznym zastosowaniu i wskazali, że układ może służyć jako wska-
źnik obniżenia napięcia poniżej określonej granicy. Wystarczy na
przykład w miejsce R4 wstawić brzęczyk piezo z generatorem lub
w szereg z R4 diodę LED.

Nagrody książkowe otrzymują: Adam Pawłowski - Legnica,

Leszek Jaworski - Szymanów, Grzegorz Skrobol - Knurów.

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

Ku zaskoczeniu starszych wiekiem elektroni-
ków, ostatnio wyraźnie wzrasta zaintereso-
wanie lampami elektronowymi. Można śmia-
ło powiedzieć, iż lampy elektronowe przeży-
wają dziś drugą młodość we wzmacniaczach
mocy audio. Świecące ciepłym blaskiem
włókna żarzenia lamp wytwarzają specyficz-
ny nastrój, który często robi większe wraże-
nie niż dźwięk lampowego wzmacniacza.
Przed laty znacznie większy udział w wytwa-
rzaniu specyficznego nastroju podczas słu-
chania radia miały lampy wskaźnikowe. Każ-
dy stary odbiornik radiowy lepszej klasy miał
taką lampę, potocznie zwaną „magicznym
okiem”. Lampa taka pełniła funkcję wskaźni-
ka dostrojenia. Już w przedwojennych
odbiornikach lampowych stosowane były ta-
kie wskaźniki. Pierwsze wersje miały świecą-
cy ekran u góry bańki. Potem pojawiły się
wersje z elementem świecącym umieszczo-
nym z boku. W czasach, gdy o telewizji nie
można było nawet marzyć, zielone lub nie-
bieskozielone światło wskaźników o rozmai-
tym kształcie rzeczywiście robiło niesamo-
wite wrażenie. Każdy, kto choć raz widział
z bliska tak pracującą lampę rozumie, dlacze-
go nazywa się ją magicznym okiem. Nawet
dziś, w epoce niesamowitych osiągnięć tech-
nicznych, tajemnicze światło „magicznego
oka” robi duże wrażenie nie tylko na mło-
dych elektronikach. Wielu młodszych Czy-
telników chciałoby praktycznie wykorzystać
te interesujące elementy, niemniej duża część
z nich uważa lampy za elementy co najmniej
tajemnicze, które z kilku względów trudno

wykorzystać. Prezentowany projekt pokazu-
je, że wcale tak nie jest i że wcale nie trzeba
być ekspertem, żeby z powodzeniem wyko-
rzystać lampy.

Prezentowany układ to swego rodzaju ilu-

minofonia. Tańczące paski magicznego oka
zmieniają się w takt sygnału dźwiękowego
odbieranego przez wbudowany mikrofon –
nie jest więc wymagane dołączenie do źródła
dźwięku. Co bardzo ważne, do zasilania wca-
le nie jest potrzebny transformator sieciowy
z wysokonapięciowym uzwojeniem anodo-
wym i uzwojeniem żarzenia. Cały układ za-
silany jest z jakiegokolwiek zasilacza o na-
pięciu około 12V i prądzie 0,4A.

Przy budowie urządzeń lampowych jed-

nym z kluczowych problemów jest zapew-
nienie odpowiednich napięć zasilania. Lam-
pa elektronowa do prawidłowej pracy wyma-
ga wysokiego napięcia stałego o wartości
+150...+400V oraz stałego lub zmiennego
napięcia żarzenia o wartości 6,3V. Zwykle
wykorzystuje się do tego dedykowany trans-
formator z co najmniej dwoma uzwojeniami.
Obecnie o taki transformator jest bardzo
trudno i wykorzystuje się na przykład dwa
transformatory, jeden do żarzenia lampy i za-
silania ewentualnej części niskonapięciowej,
drugi do wytworzenia napięcia anodowego.
Ja w prezentowanym urządzeniu zdecydowa-
łem się na zupełnie inne, niestandardowe
rozwiązanie. Założyłem, że urządzenie ma
być przeznaczone dla mniej doświadczonych
Czytelników, dlatego musi być maksymalnie
bezpieczne. Definitywnie zrezygnowałem
z transformatora sieciowego i postanowiłem
wykorzystać zwyczajny zasilacz wtyczkowy.
W rezultacie ten najprawdziwszy lampowy
układ zasilany jest wyłącznie z 12-woltowe-
go zasilacza wtyczkowego, a potrzebne „nie-
typowe” napięcia uzyskiwane są za pomocą
przetwornicy, a właściwie dwóch przetwor-
nic. Dzięki obecności przetwornic, choć

w urządzeniu występuje wysokie napięcie
przekraczające 200V, nie jest to napięcie sie-
ci energetycznej, napięcie to nie występuje
między ziemią i układem, tylko między ele-
mentami urządzenia, więc układ jest bardziej
bezpieczny niż odpowiednik zasilany z sieci.
Oczywiście nie znaczy to, że nie istnieje ry-
zyko porażenia – tuż po włączeniu zasilania
w układzie może pojawić się napięcie rzędu
500V, które w czasie normalnej pracy spada
do 200...250V. Co prawda wydajność prze-
twornicy wysokonapięciowej jest niewielka,
niemniej takie napięcia mogą wywołać silny
szok, a w skrajnym przypadku nawet śmierć
(dotyczy zwłaszcza osób z rozrusznikiem
serca). Dlatego przy regulacji i użytkowaniu
układu należy zachować daleko posuniętą
ostrożność.

Wszystkie informacje potrzebne do wy-

konania urządzenia zawarte są w artykule.
Stopień trudności określony przez dwie
gwiazdki wynika przede wszystkim z obe-
cności w układzie wysokiego napięcia, a nie
z kłopotów z wykonaniem i uruchomieniem.
Informacje zawarte po śródtytułach Opis
układu oraz Montaż i uruchomienie w zupeł-
ności wystarczą do zbudowania i uruchomie-
nia urządzenia. Kto chciałby zagłębić się
w szczegóły, znajdzie dodatkowe wiadomo-
ści po śródtytule Dla dociekliwych i zaawan-
sowanych.

Pomysł na taki układ iluminofoniczny po-

jawił się już dawno: kilka lat na półce mojego
biurka komputerowego leżały dwie lampy:
EM1 i EM84. Od dawna obiecywałem sobie,
że zrobię układ, żeby pokazać ich „magiczne”
działanie. Ale dopiero przez trzema miesiąca-
mi, po konsultacjach ze swoim synem, przy-
stąpiłem do rysowania schematu. Kluczo-
wym elementem urządzenia jest lampa elek-
tronowa typu EM84. Lampa EM84 jest
przedstawicielką „nowocześniejszych” lamp
wskaźnikowych i można ją stosunkowo łatwo

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

zdobyć. Była stosowana jeszcze w latach sie-
demdziesiątych, między innymi w magneto-
fonach ZK120 i ZK140 produkcji warszaw-
skich Zakładów Radiowych im. Kasprzaka
(ZRK). Elementem wskaźnikowym w tej
lampie są dwa świecące paski, zmieniające
swą długość pod wpływem napięcia sterują-
cego. W układzie zamiast lampy EM84 moż-
na śmiało stosować lampy EM87 oraz EM85.
Po niewielkiej modyfikacji płytki drukowanej
można też wykorzystać lampy EM80 oraz
EM81 – wskazówki na ten temat zawarte są
w końcowej części artykułu.

Opis układu

Schemat ideowy iluminofonicznego układu
z „magicznym okiem” pokazany jest na ry-
sunku 1. Jak widać, urządzenie zasilane jest
pojedynczym napięciem 12V. Napięcie to
bezpośrednio zasila układ scalony U2. Jest to
popularny układ CMOS 4049 zawierający
sześć negatorów o zwiększonym prądzie
wyjściowym. Negatory U2E i U2D tworzą
klasyczny dwubramkowy generator CMOS.
Elementy L1, T1, D8, C1 tworzą prostą, kla-
syczną indukcyjną przetwornicę podwyższa-
jącą. Na schemacie kondensator C1 zazna-
czono jako elektrolityczny. Z uwagi na mały
prąd i dużą częstotliwość pracy wystarczają-
co dobrą filtrację można uzyskać już przy za-
skakująco małej pojemności 10nF. Oznacza
to, że można tu śmiało zastosować kondensa-
tor stały. Częstotliwość drgań generatora ste-
rującego wyznaczona jest przez elementy
C9, R13, R12 i D4. Obecność diody D4 i re-
zystora R12 powoduje, że przebieg na bram-
ce tranzystora T1 ma wypełnienie zdecydo-
wanie różne od 50% (czas impulsu wynosi
około 25µs, czas przerwy około 1,5µs). Taki
przebieg powoduje, że gdy przez te
25µs tranzystor T1 jest otwarty, na cewkę po-
dane jest napięcie zasilania 12V i prąd
w cewce L1 narasta przez ten stosunkowo
długi czas – ilustruje to rysunek 2a. W cew-
ce gromadzi się energia. Gdy tranzystor T1
zostanie na krótko zatkany, prąd na pewno

przestanie płynąć przez tranzystor, jednak
zgodnie z zasadą, że „cewka nie lubi zmian
prądu”, na cewce momentalnie zaindukuje
się takie napięcie, żeby podtrzymać przepływ
prądu. Aby podtrzymać przepływ prądu, mu-
si to być wysokie napięcie. Tak wysokie, że-
by spowodować przepływ prądu przez cewkę
L1, diodę D8 oraz kondensator C1 i obciąże-
nie, na których panuje wysokie napięcie. Ilu-
struje to rysunek 2b.

Wątpliwości może budzić obecność rezy-

stora R4, który „marnuje” energię przetwor-
nicy. Rezystor ten jest absolutnie niezbędny.
Rzecz w tym, że bez rezystora R4 w sytuacji,
gdy lampa nie pobiera prądu, napięcie na
kondensatorze C1 wzrosłoby do wartości
przekraczającej 500V, grożąc uszkodzeniem
nie tylko C1, ale i innych elementów, w tym
T1, L1 i R4, a nawet samej lampy elektrono-
wej. Wspomniana groźna sytuacja ma miej-
sce nie tylko po wyjęciu lampy z podstawki.
Po każdym włączeniu zasilania przetwornica
zaczyna pracować od razu, a lampa jeszcze
nie pracuje przez co najmniej kilka sekund,
dopóki nie rozgrzeje się jej włókno żarzenia.
I właśnie wtedy ważną rolę odgrywa rezystor
R4. Wstępnie obciąża on przetwornicę na ty-
le, że napięcie na C1 nie wzrasta powyżej
500V. Gdy po kilku... kilkuna-
stu sekundach lampa zaczyna
normalną pracę, prąd lampy
dodatkowo obciąża przetwor-
nicę i napięcie na C1 spada do
wartości około 200V.

Negatory U2B, U2C pracu-

ją w obwodzie drugiej prze-
twornicy – pojemnościowej.
Potrzebna jest ona do wytwo-
rzenia ujemnego względem
masy napięcia zasilania. To
ujemne napięcie o wartości
około 10V razem z napięciem
zasilacza 12V gwarantują, że
napięcie zasilające wzmac-
niacz operacyjny U1 jest rzędu
22V. A właśnie takie napięcie

jest potrzebne do wysterowania wejścia (siat-
ki) lampy wskaźnikowej EM84. Jak pokazu-
je rysunek 3a, gdy na wyjściu bramki panu-
je stan wysoki, kondensator C8 szybko się ła-
duje. Prąd ładowania płynie z wyjścia bram-
ki przez kondensator i dalej przez diodę D2
do masy. Gdy po chwili na wyjściu bramki
pojawi się stan niski, „górna”, dodatnia
okładka naładowanego kondensatora C8 zo-
stanie dołączona do masy – rysunek 3b. Na
„dolnej” ujemnej elektrodzie tak gwałtownie
„ściągniętego w dół” naładowanego konden-
satora pojawi się napięcie ujemne względem
masy. Kondensator
C8 staje się źródłem energii – podczas nor-
malnej pracy część ładunku C8 zostaje prze-
kazana przez diodę D2 do kondensatora
C7 i obciążenia. Kondensator C8 jest okreso-
wo ładowany i rozładowywany i w rezultacie
na kondensatorze C7 uzyskuje się ujemne na-
pięcie. Nie jest ono równe 12V - jest niższe
od 12V o spadek napięcia na diodach D2,
D3 oraz na rezystancji wyjściowej bramek
U2B, U2C.

Lampa EM84 sterowana jest w sposób po-

kazany w uproszczeniu na rysunku 4. W tym
uproszczonym układzie katoda lampy dołą-
czona jest do plusa napięcia z zasilacza 12V.

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Działanie przetwornicy

Rys. 1 Schemat ideowy

Anoda lampy i wyprowadzenie zwane ekra-
nem zasilane są wysokim napięciem z prze-
twornicy indukcyjnej. Lampa EM84, jak
większość lamp, jest żarzona pośrednio.
Oznacza to, że włókno żarzenia jest odizolo-
wane galwanicznie od katody – włókno ża-
rzenia można więc zasilać w dowolny sposób
napięciem zmiennym lub stałym o wartości
6,3V. Prąd nominalny żarzenia wynosi
210mA. Elektroda wejściowa lampy – siatka,
sterowana jest napięciem ujemnym wzglę-
dem katody (0...–20V). W uproszczonym
schemacie z rysunku 4 jest to napięcie z su-
waka potencjometru. W zależności od warto-
ści napięcia siatki zmienia się długość „cie-
nia”, czy inaczej przerwy między świecący-
mi paskami. Gdy napięcie siatka-katoda jest
równe zeru (zwarcie siatki
do katody), długość „cie-
nia” między fosforyzujący-
mi paskami jest największa.
Przy ujemnym napięciu
siatki wynoszącym około
–22V

długość cienia

zmniejsza się do zera, co
oznacza, że świecące „ma-
gicznym światłem” paski
schodzą się ze sobą. Ilustru-
je to rysunek 5.

W rzeczywistym ukła-

dzie występują dodatkowe
diody D6, D7, przez które
płynie prąd żarzenia i kato-
da dołączona jest do napię-
cia o około 1,2V niższego od dodatniego na-
pięcia zasilania. Pomaga to uzyskać większą
maksymalną

długość cienia-przerwy.

W układzie podstawowym elementy PR3
i D5 nie są montowane. Przewidziano je do
ewentualnych eksperymentów i nietypowych
zastosowań – lampa typu „magiczne oko”
może znaleźć szereg różnorodnych aplikacji.

Prąd żarzenia ograniczony jest przez rezy-

stor R15. Przy wartości 18...22

Ω na włóknie

żarzenia lampy EM84 powinno wystąpić na-
pięcie około 6,3V. Obecność tego rezystora
ogranicza także impuls prądu żarzenia
w chwili włączenia zasilania, związany z fak-
tem, że zimne włókno ma rezystancję kilka
razy mniejszą niż po rozgrzaniu. Praktyka po-
kazuje, że wartość tego rezystora można
zwiększyć nawet do 36

Ω. Niewielkie zmniej-

szenie jasności świecenia lampy nie ma zna-
czenia, a zmniejszenie napięcia i prądu żarze-
nia będzie miało pozytywny wpływ na trwa-
łość lampy.

Zgodnie z danymi katalogowymi zerową

długość cienia, czyli zetknięcie dwóch świe-
cących pasków następuje przy napięciu siat-
ki wynoszącym –22V. W prezentowanym
układzie całkowite napięcie zasilania
wzmacniacza operacyjnego wynosi około
22V. Uwzględniając wyjściowe napięcia na-
sycenia tego wzmacniacza, oznacza to, że na
wyjściu uzyskuje się zakres zmian napięcia

nieco mniejszy niż 22V. Tym samym w pro-
ponowanym układzie zakres zmian długości
cienia jest nieco mniejszy od maksymalnego
dla tej lampy – w praktyce nie ma to żadne-
go znaczenia. Po prostu świecące paski nie
schodzą się ze sobą, a największa długość
cienia jest nieco mniejsza od maksymalnej.

W układzie długość świecących pasków

zmienia się w zależności od głośności dźwię-
ku odbieranego przez mikrofon elektretowy
M1. Obwód polaryzacji tego mikrofonu
z elementami R3, C6, R5 jest klasyczny. Sy-
gnał z mikrofonu ma amplitudę rzędu poje-
dynczych miliwoltów, a na siatce lampy La1
zmiany napięcia muszą wynosić 20V. Nie-
zbędne wzmocnienie zapewniają dwa

wzmacniacze operacyjne z kostki TL082
(TL072). Wzmacniacze te zasilane są napię-
ciem bipolarnym (+12, –10V). Układ
U1B pracujący jako wzmacniacz odwracają-
cy ma wzmocnienie regulowane potencjome-
trem PR2, dzięki czemu można dobrać czu-
łość do potrzeb, a konkretnie do głośności
dźwięku w pomieszczeniu.

Potencjometr ten można skręcić do zera,

ale nie oznacza to, że wzmacniacz pracował
będzie z maksymalnym możliwym wzmoc-
nieniem - wzmocnienie będzie wtedy wyzna-
czone przez stosunek rezystancji R8 do rezy-
stancji wewnętrznej mikrofonu, która będzie
nieco mniejsza niż wartość R5.

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 4

Rys. 5

Rys. 3

Wykaz elementów uniwersalnego modułu

zapłonowego (patrz rysunek 4)

Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Ω/5W
R3,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2MΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8kΩ
R8,R10,R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150kΩ
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ PR miniaturowy
PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ PR miniaturowy
PR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ PR miniaturowy

Kondensatory
C1 . . . . . . .stały10nF/630V lub „elektrolit” 1...2,2µF/400V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/16V
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MKT 1µF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C10,C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22pF

Półprzewodniki
D1-D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BAT85
D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D6,D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BA159
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IRF840
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL082
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4049

Pozostałe
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7mH
La1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .lampa EM84
M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikrofon elektretowy
Podstawka pod lampę NOVAL
Obudowa KM-42
Srebrzanka 0,8...1mm - 30 cm

Płytka ddrukowana jjest ddostępna ww sieci

handlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22675

Napięcie stałe na wszystkich końcówkach

wzmacniacza U1B, także na wyjściu, to po-
tencjał masy (pomijając napięcie niezrówno-
ważenia wynoszące kilka miliwoltów).
Inaczej jest z wyjściem wzmacniacza U1A.
Na jego wejściach panuje wprawdzie napię-
cie równe zeru, jednak dzięki obecności po-
tencjometru PR1 i rezystora R9 spoczynko-
we napięcie wyjściowe można zmieniać
w szerokich granicach. Jest to konieczne, by
w spoczynku uzyskać na wyjściu wzmacnia-
cza potrzebne stałe napięcie spoczynkowe.

W czasie pracy wskaźnik jest sterowany

napięciem tętniącym, występującym na ele-
mentach R14, C5. W praktyce montowany
jest tylko jeden z rezystorów R14a, R14b,
zależnie od kierunku włączenia diody D1 –
dalsze wskazówki podane są w części Mon-
taż i uruchomienie. Wartość C5 można zmie-
niać w szerokim zakresie, uzyskując dłuższą
lub krótszą stałą czasową filtru (C5 może
być kondensatorem elektrolitycznym o na-
pięciu 25V).

W układzie występuje dodatkowy rezy-

stor R1, który pozwala na sterowanie lampą
za pomocą zewnętrznego napięcia stałego,
podawanego na punkty A1, O1.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej, pokazanej na rysunku 6. Montaż nie po-
winien sprawić większych kłopotów. Pomocą
będą też fotografie modeli (modele zostały
zmontowane na płytkach wcześniejszej wersji,
różniącej się szczegółami od tej z rysunku 6).

W układzie podstawowym nie należy

montować elementów D5, PR3, a R2 można
śmiało zastąpić zworą (elementy R2, D5 są
przewidziane do zupełnie nietypowych za-
stosowań, w których mógłby się pojawić
prąd siatki). Przypominam, że w mikrofonie
elektretowym elektroda połączona z obudo-
wą to końcówka ujemna.

Jak widać na fotografiach, podstawka lam-

py ma być umieszczona od strony elementów,
jak wszystkie pozostałe elementy. Płytka ma
wymiary pozwalające umieścić ją w popular-
nej obudowie KM-42. Podstawkę należy wlu-
tować za pomocą drutów o takiej długości, że-
by znalazła się tuż pod górną pokrywką obu-
dowy, w której trzeba wyciąć otwór na lampę.
Osoby zupełnie nieznające lamp elektrono-
wych muszą wiedzieć, że pod lampę EM84
koniecznie należy zastosować podstawkę.
W żadnym wypadku nie należy próbować do-
lutować przewodów do metalowych nóżek
lampy. Takie próby mogą łatwo skończyć się
mikropęknięciami szkła oraz rozhermetyzo-
waniem bańki, a więc nieodwracalnym
uszkodzeniem lampy.

Osoby, które same będą kompletować ele-

menty układu, należy przestrzec, iż do prze-
twornicy nie nadają się miniaturowe dła-
wiki o wielkości ćwierćwatowego rezystora
– mają za mały prąd maksymalny i za du-

żą rezystancję.
Oczywiście nie mo-
że to też być dławik
o jakiejkolwiek in-
dukcyjności. Zbyt
mała indukcyjność
s p o w o d u j e
nadmierny wzrost
prądu cewki, nasy-
cenie rdzenia i mo-
że spowodować
przegrzanie i wręcz
spalenie uzwojenia.
Minimalna induk-
cyjność to 3,3mH,
lepiej 4,7...10mH.
Druga istotna spra-
wa to rezystancja
uzwojenia – minia-
turowe dławiki
o rozmiarach małe-
go rezystora o in-
dukcyjności 4,7mH
mają zbyt mały ma-
ksymalny prąd
i zbyt dużą rezy-
stancję. Działanie
modeli zostało z po-
wodzeniem wypróbowane
z trzema gotowymi fabryczny-
mi cewkami o indukcyjności
3,3...10mH, oznaczonymi na
fotografii 1 numerami 1...3.

Pracę samej przetwornicy

wysokonapięciowej

łatwo

sprawdzić w gotowym układzie,
wyjmując z podstawek lampę
oraz wzmacniacz operacyjny
U1. Wtedy nie płynie prąd ża-
rzenia, przetwornica napięcia
ujemnego jest obciążona w zni-
komym stopniu przez PR1
i praktycznie cały prąd jest po-
bierany przez przetwornicę wy-
sokonapięciową.

W tabeli 1 pokazane są wartości prądu

zasilania oraz napięć na kondensatorze C1
dla różnych cewek z fotografii 1.

Tabela 1

W układzie z miniaturową cewką 1mH

(cewka numer 5) prąd zasilania narastał od
około 90mA do ponad 300mA, a cewka i tran-
zystor silnie się rozgrzały w ciągu kilku se-
kund. Przy pozostałych (prawidłowo dobra-
nych) cewka i tranzystor pozostawały chłodne.

W warunkach normalnej pracy (z lampą)

prąd zasilania przetwornicy będzie nieco

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 6

Fot. 1

pr„d

zasilania

napiŒcie

na C 1

num er

cew ki

indukcyjno

cew ki

m A

4,7m H

16,8

301

10m H

26,2

333

3,3m H

14,8

311

100m H

32,4

309

1m H

>100

510

Rys. 7

Rys. 8

większy, niż podaje tabela, ale tranzystor T1
cały czas powinien pozostawać chłodny, co
najwyżej lekko ciepły – nie radzę tego
sprawdzać podczas pracy, bo można doznać
silnego wstrząsu elektrycznego. W każdym
razie tranzystor T1 na pewno nie wymaga ra-
diatora.

Przez odpowiednie włączenie elementów

D1, R14 i stosowne ustawienie PR1 można ła-
two uzyskać dwa różne sposoby działania
układu. Warto wypróbować działanie obu we-
rsji i ostatecznie wybrać jedną z nich.

Wersja „dodatnia”. W tej standardowej

wersji dioda D1 ma być wlutowana, jak na
schemacie ideowym (rysunek 1), rezystor
R14 wlutować w miejsce oznaczone R14a,
czyli do minusa zasilania, a potencjometrem
PR1 trzeba ustawić na wyjściu wzmacniacza
U1A napięcie około –7...–8V, bliskie ujem-
nego napięcia nasycenia wzmacniacza opera-
cyjnego. Ilustruje to też rysunek 7. Na wyj-
ściu wzmacniacza U1A będą więc występo-
wać tylko dodatnie połówki wzmocnionego
sygnału. Będą one przechodzić przez diodę
D1 i zostaną uśrednione w filtrze R14, C5.
W takim układzie w spoczynku szerokość
przerwy będzie najmniejsza – świecące „ma-
giczne” paski będą najdłuższe. Dźwięki będą
zwiększać szerokość przerwy, czyli będą roz-
suwać paski.

Wersja „ujemna”. Należy włączyć diodę

D1 odwrotnie niż na rysunku 1, R14 wluto-
wać w miejsce R14b, czyli do plusa zasila-
nia, a potencjometrem PR1 ustawić na wyj-
ściu U1A napięcie spoczynkowe bliskie do-
datniemu napięciu nasycenia wzmacniacza –
patrz rysunek 8. Wtedy na wyjściu będą po-
jawiać się tylko ujemne połówki sygnału.
Działanie „magicznego oka” będzie odwrot-

ne – w spoczynku paski będą bardzo krótkie,
rozsunięte, a dźwięki będą powodować ich
wydłużanie i schodzenie się.

W każdej z wersji na początek potencjo-

metry PR1, PR2 warto ustawić w położe-
niach środkowych. Po zmontowaniu ze
sprawnych elementów układ powinien za-
działać – głośniejsze dźwięki powinny wyra-
źnie zmieniać długość świecących pasków.
Po takim wstępnym uruchomieniu trzeba je-
szcze ustawić spoczynkowy stan magicznych
pasków za pomocą PR1, a potrzebną czułość
na dźwięki potencjometrem PR2. Potencjo-
metrem PR1 można łatwo wprowadzić wyj-
ście wzmacniacza U1A w stan nasycenia –
w takim stanie układ będzie miał dramatycz-
nie małą czułość. Aby uzyskać dużą czułość,
należy dobrać położenie potencjometru PR1,
by wzmacniacz w spoczynku był tuż przed
progiem nasycenia.

Uwaga! W układzie występuje wysokie na-

pięcie. Osoby niepełnoletnie mogą wykonać
i uruchomić układ wyłącznie pod opieką wy-
kwalifikowanych opiekunów (nauczycieli).

Wszelkie manipulacje w układzie powin-

ny być wykonywane po wyłączeniu napięcia
zasilania.

Dla dociekliwych

i zaawansowanych

Układ w wersji podstawowej reaguje na
dźwięki odbierane przez mikrofon M1. Ale
ten lampowy wskaźnik można też sterować
zewnętrznym napięciem stałym o dowolnej

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 13

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

biegunowości. Można w tym celu wykorzy-
stać punkty A1, O1 według rysunku 9. Po-
nieważ układ będzie zasilany z niezależnego
źródła (zasilacza), by uzyskać odwrotny kie-
runek zmian, można po prostu odwrócić ko-
lejność dołączenia końcówek A1, O1 i diody
D1 według rysunku 10. W przypadku stero-
wania napięciem stałym według rysunków 9,
10 można też zewrzeć diodę D1.

W każdym przypadku potencjometrem

PR1 należy wtedy tak ustawić napięcie spo-
czynkowe, by uzyskać potrzebny zakres
zmian. Wartości rezystorów R10 oraz R1
i ewentualnie R7, R8, PR2 należy dobrać
w zależności od wielkości tego zewnętrznego
napięcia sterującego.

Można zwiększyć napięcie zasilania do

15V, co umożliwi uzyskanie na wyjściu
wzmacniacza U1A zmian napięcia więk-
szych niż 22V, a tym samym regulację długo-
ści cienia lampy EM84 w pełnym zakresie.
Zwiększając napięcie zasilania należy za-
dbać, by tuż po włączeniu, gdy lampa jeszcze
nie pracuje, napięcie na kondensatorze C1
nie przekroczyło 500V (o wartości tego ma-
ksymalnego napięcia decyduje m.in. wartość
R12, którą można wtedy zwiększyć). W we-
rsji podstawowej jako filtrujący kondensator
C1 przewidziano kondensator stały 10nF
o napięciu pracy 630V. Można też zastosować
kondensator elektrolityczny 0,22...2,2µF/630V.
W każdym przypadku napięcie maksymalne
na elektrodach 6, 7, 9 lampy tuż po włącze-
niu nie powinno przekraczać 500V – granicz-
nej wartości napięcia drenu tranzystora T1
(dopuszczalne napięcie podawane na „zim-
ną” lampę nie powinno przekraczać 550V).
Robocze napięcie zasilania na kondensatorze
C1 podczas normalnej pracy lampy będzie
niższe i nie przekroczy 300V.

Osoby, które są zainteresowane parame-

trami lampy EM84, na rysunku 11 znajdą
charakterystykę sterowania. Wartość b na osi
pionowej to szerokość przerwy między świe-
cącymi paskami wyrażona w milimetrach.
Całkowity pobór prądu ze źródła napięcia
anodowego (250V) jest więc niewielki i nie
przekracza 2mA. Oznacza to, że całkowita
moc pobierana ze źródła napięcia anodowe-
go nie jest większa niż 0,5W. Właśnie dzięki
temu możliwe jest zasilanie za
pomocą małej, prościutkiej prze-
twornicy.

Lampa wskaźnikowa EM84

i podobne lampy tak naprawdę
obok właściwej struktury wska-
źnika optycznego zawierają
dodatkową triodę, która pracuje
jako wzmacniacz. Widać to wyra-
źnie na rysunku 12. Na rysunku
13 pokazane są podstawowe pa-
rametry lampy EM84 oraz układ
wyprowadzeń. Katoda jest
wspólna dla obu części. Wypro-
wadzeniami triody wzmacniają-

cej są nóżki 1 (siatka) i 9 (anoda). Sam wska-
źnik optyczny zasilany jest napięciem
170...300V podanym na nóżkę 6 (ekran). Na-
tomiast nóżka 7 to właściwe wejście sterujące
wskaźnika. Tu warto dodać, że numeracja
nóżek w lampach jest prosta: należy odwrócić
lampę „do góry nóżkami” i liczyć je w kie-
runku ruchu wskazówek zegara, począwszy
od przerwy między nimi. Dodatkowym uła-
twieniem w razie wątpliwości jest fakt, że
wyprowadzeniami żarzenia są nóżki 4 i 5.

Przy normalnej pracy wejście to jest dołą-

czone do anody triody wzmacniającej i osta-
teczny typowy układ pracy jest taki, jak na
rysunku 14a. Jak widać na tym rysunku,
w typowym układzie pracy lampy anoda do-
łączona jest do dodatniego napięcia zasilania
przez rezystor o dużej wartości (470k

Ω), na-

tomiast elektroda zwana ekranem dołączona
jest do tego napięcia bezpośrednio. Kto
chciałby przeprowadzić eksperymenty, może
włączyć w obwód ekranu rezystor o wartości
kilkudziesięciu kiloomów (według rysunku
14b), co może nieco zwiększyć czułość
wskaźnika.

Podany układ wyprowadzeń i układ pracy

dotyczy też lampy EM87, która ma taki sam
wygląd wskaźnika jak EM84 (dwa świecące
paski), tylko jest czulsza. O ile, zgodnie z ry-
sunkiem 11, lampa EM84 wymaga napięć
sterujących na nóżce 1 w zakresie –22V...0V,
o tyle dla lampy EM87 wystarczy napięcie
sterujące w zakresie –10V...0V. Lampa EM87
w układzie według rysunku 14a powinna pra-
cować z rezystorem Ra o wartości 100k

Ω,

a w układzie z rysunku 14b z rezystorami
Ra=100k

Ω i Rl=33kΩ; zakres zmian szero-

kości przerwy od zera do wartości maksymal-
nej wynosi –7V...0V. Dla napięć niższych
(bardziej ujemnych) niż podane zakresy, oba
świecące paski będą na siebie zachodzić.

Identyczny rozkład wyprowadzeń i układ

pracy ma także lampa EM85, która ma wska-
źnik nie w postaci linijki, tylko „rozchylają-
cego się kielicha”. EM85 pracuje w układzie
według rysunku 1 z rezystorem Ra o warto-
ści 470k

Ω i wymaga napięć sterujących

w zakresie –18V...0V (przy zasilaniu napię-

ciem 250V). Oznacza to, że lampy EM84,
EM87 i EM85 można stosować wymiennie.

Bardzo podobnie działają lampy EM80

i EM81, które mają nieco inny układ wy-
prowadzeń. Pokazany on jest na rysunku
15. Jak widać, numeracja nóżek jest nieco in-

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 16

Rys. 17

na, a anoda triody wzmacniającej jest we-
wnętrznie połączona z elektrodą sterującą
wskaźnika. Lampy EM80, EM81, podobnie
jak EM85, także mają wskaźnik w postaci
„kielicha”.

Opisywany wcześniej układ według ry-

sunku 1 i płytkę według rysunku 6 można
z powodzeniem wykorzystać także do stero-
wania lampami EM80 i EM81 (jeden z wy-
konanych modeli zawiera lampę EM81).
W tym celu wystarczy na płytce przeciąć nie-
które ścieżki i zworkami z drutu wykonać
nowe połączenia. Uwaga, niewykorzystane
końcówki lampy EM80/81 (nóżki 3, 6, 7) po-
winny pozostać niepodłączone, ponieważ
niektóre mogą mieć wewnętrzne połączenia
z innymi nóżkami. W użytej w modelu lam-
pie EM81 nóżka 6 była wewnętrznie połą-
czona z nóżką 4, co nie jest jasno stwierdzo-
ne w katalogu – w niektórych katalogach wy-
stępuje mało precyzyjny opis takiej nóżki
w postaci i.c., co oznacza internal connec-
tion, czyli wewnętrzne połączenie.

Uwaga! Wszystkie wymienione lampy

mają napięcie żarzenia 6,3V±10%. W lam-

pie EM84 prąd żarzenia wynosi 210mA, we
wszystkich pozostałych wynosi 300mA – in-
formacja ta jest istotna, ponieważ w opisywa-
nym układzie według rysunku 1 prąd żarzenia
wyznaczony jest przez szeregowy rezystor
R15. W wersji z lampą EM84 rezystor R15
może mieć wartość 18...22

Ω, natomiast

z lampami EM80, EM81, EM85, EM87 –
12...15

Ω. Wartość napięcia i prądu żarzenia

nie jest krytyczna. Co prawda w katalogu po-
daje się zalecenie, żeby napięcie żarzenia wy-
nosiło 5,7...6,9V (6,3±10%), jednak praktyka
pokazuje, iż lampa będzie dobrze pracować
także przy mniejszym napięciu – tu dają o so-
bie znać korzystne właściwości włókna ża-
rzenia (duży dodatni współczynnik cieplny).

Pozostałe wymienione wcześniej lampy

mają podobne te podstawowe parametry. Ry-
sunek 16 pokazuje charakterystykę lampy
EM85 (charakterystyki i efekt wizualny lamp
EM80 i EM81 są podobne do EM85).

Praktyka pokazuje, że do typowych zasto-

sowań nie jest potrzebne wgłębianie się
w szczegóły. Kto chciałby gruntownie po-
znać właściwości tych lamp, może przepro-

wadzić dodatkowe próby. W lampach EM84,
EM85 i EM87 dostępna jest elektroda steru-
jąca samego wskaźnika – nóżka 7. Można
zbadać wpływ napięcia na tej elektrodzie na
wygląd świecących pasków. Rysunek 17 po-
kazuje zależność kąta świecenia lampy
EM85 od napięcia na nóżce 7. W takim za-
stosowaniu sekcja triodowa nie jest wyko-
rzystywana (i przynajmniej teoretycznie
można ją wykorzystać do innych celów. Po-
równanie rysunków 16 i 17 pokazuje, na ile
ta trioda zwiększa czułość sterowania.

Osoby zainteresowane dalszymi szcze-

gółami znajdą w Internecie pełne karty kata-
logowe wymienionych lamp. Dość obszerne
archiwum kart katalogowych lamp EM moż-
na znaleźć pod krajowym adresem:
http://www.mif.pg.
gda.pl/homepages/
frank/ sheetsE2.html

Wiele dodatkowych informacji można

znaleźć w sieci, wpisując w wyszukiwarkę
typ lampy i słowa kluczowe typu tube, tuning
indicator, itp.

Piotr Górecki

Projekty AVT

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Każde urządzenie elektroniczne musi posia-
dać układ zasilający, ale przy budowie nowe-
go urządzenia istnieje potrzeba posiadania
uniwersalnego przyrządu zasilającego. Pre-
zentowany w artykule zasilacz ma nieco inną
konstrukcję. Najważniejszą innowacją jest
sposób sterowania zasilaczem, a dokładnie
jego napięciem i prądem. W proponowanym
urządzeniu napięcie oraz prąd są ustalane na
drodze niemal całkowicie cyfrowej. W stan-
dardowych konstrukcjach zasilaczy zazwy-
czaj są stosowane wieloobrotowe potencjo-
metry. Dzięki cyfrowemu sterowaniu pozby-
to się potencjometrów, od parametrów
których zależały parametry zasilacza, a dzię-
ki zastosowaniu techniki mikroprocesorowej
zyskano dodatkowe funkcje jak choćby ste-
rowanie ze zdalnego terminala czy zapamię-
tywanie nastawień.
Funkcje zasilacza:
- zakres regulacji napięcia 3V–24V z kro-
kiem 100mV,
- zakres regulacji ograniczenia prądowego
10mA – 4A z krokiem 10mA,
- pomiar pobieranego prądu przez zasilany
układ,
- przycisk umożliwiający szybkie odłącze-
nie napięcia od zasilanego układu,
- pamięć dla ośmiu ustawień napięć oraz
prądów,
- przycisk uniwersalny nastaw „R”, który za-
pamiętuje każde ustawienie napięcia i prądu,
- możliwość współpracy z komputerem po-
przez łącze RS232,
- wskaźnik przekroczenia ustalonego ogra-
niczenia prądowego.

Przycisk ustawień „R” od pamięci ośmiu

nastaw zasilacza różni się tym, że po wyborze
tego przycisku każda zmiana napięcia i prądu
jest zapamiętywana pod tym przyciskiem.
Napięcie i prądy przypisane pod przyciskami
od 1–8 są przypisane na stałe tylko w trybie
programowania, który będzie opisany w dal-
szej części artykułu. Ponieważ jako sterownik
wszystkich funkcji zasilacza zastosowany zo-

stał łatwo dostępny i nieskomplikowany mi-
krokontroler 89C4051, którego pamięć 4kb
dla tak wielu funkcji okazała się trochę nie-
wystarczająca, program został napisany
w dwóch wersjach niewiele różniących się od
siebie, bo tylko obsługą komunikacji poprzez
złącze RS232. Pierwsza wersja umożliwia
wysyłanie bezpośrednio wpisanych w termi-
nalu napięć lub prądów do zasilacza. Nato-
miast druga wersja jest kopią wszystkich
przycisków znajdujących się na płycie czoło-
wej zasilacza. To znaczy, że do każdego przy-
cisku zasilacza jest przypisany odpowiedni
rozkaz, który można wysłać terminalem. Nie
ma w tej wersji możliwości bezpośredniego
wysłania wartości prądu lub napięcia. Ponie-
waż możliwości wersji drugiej są takie same,
jak przycisków na płycie zasilacza, poprze-
stałem na wersji pierwszej, która poszerza je-
szcze bardziej funkcjonalność zasilacza przez
umożliwienie bezpośredniego wysyłania wpi-
sanych wartości i napięć czy prądów. Dlatego
też program w wersji pierwszej umieściłem
w mikrokontrolerze 89C4051. Należy wspo-
mnieć, że cały program został napisany w re-
welacyjnym BASCOM-ie.

Aby nie korzystać z prostych rozkazów

przesyłanych przez terminal, napisałem dwa
proste programy do obsługi zasilacza po-
przez interfejs RS232. Pierwszy program do-
tyczy wersji pierwszej, natomiast drugi, ma-
ło różniący się, dotyczy wersji drugiej. Oba
programy zostały napisane w DELPHI 5. Po
tym wstępie proponuję przejść do zapoznania
się z elektroniczną budową tegoż zasilacza.

Jak to działa?

Całość elektroniki zasilacza została podzie-
lona na dwie części. Część główna zasilacza
przedstawiona została na rysunku 1, nato-
miast część sterownika na rysunku 2. Sche-
mat ideowy zasilacza (rysunek 1) wydaje się
skomplikowany, ale tylko z pozoru. Jako sta-
bilizator zastosowana została powszechnie
znana i od wielu lat produkowana kostka
LM723, której często spotykana aplikacja

różni się tym, że jej niektórymi wyprowadze-
niami sterują przetworniki cyfrowo-analogo-
we. Układ LM723 ma istotną zaletę, gdyż nie
narzuca żadnych ograniczeń co do maksy-
malnego prądu wyjściowego, gdyż zależne
jest to od typu tranzystora wyjściowego. Dla
przypomnienia, kostka ta zawiera wysoko-
stabilne źródło napięcia odniesienia (które
dla aplikacji tego zasilacza nie jest wykorzy-
stywane), komparator napięcia oraz tranzy-
stor odpowiedzialny za ograniczanie prądu.
Istotną wadą układu LM723 jest maksymal-
ne napięcie wejściowe wynoszące ok. 35V.
Komparator napięcia umieszczony w kostce
działa tak, by napięcia na wejściach NI oraz
IN były sobie równe. Jeżeli np. na wejście 5
zostanie przyłożone napięcie 4V, a dzielnik
R1, R2, P4 będzie miał podział równy 3,
komparator odpowiednio wysteruje T3, by
na jego wejściach napięcie było równe 4V.
Ponieważ dzielnik ma podział 3, na emiterze
T3, otrzyma się stabilizowane napięcie 12V.
Cyfrowe sterowanie napięciem wyjściowym
uzyskano poprzez zmianę napięcia na wej-
ściu NI (5) poprzez przetwornik C/A. Jako
przetworniki C/A zastosowane zostały 10-bi-
towe układy MAX504. Zastosowanie prze-
tworników 10-bitowych wynikło z możliwo-
ści późniejszej rozbudowy zasilacza oraz
z liczby kroków potrzebnych przy ustalaniu
napięcia czy prądu. Wystarczyłyby przetwor-
niki 9-bitowe, ale łatwiejsze do zdobycia są
przetworniki 10-bitowe. Przetwornik
MAX504 posiada w swoim wnętrzu napięcie
odniesienia równe 2,048V dostępne na wyj-
ściu REFOUT, co daje krok przetwornika
równy 2mV. Dzięki interfejsowi SPI wbudo-
wanemu w przetwornik możliwe stało się
sterowanie za pomocą tylko 3 linii. Powraca-
jąc do cyfrowego wyboru napięć wyjścio-
wych zasilacza, napięcie VOUT układu U5
wybrane cyfrowo poprzez interfejs SPI jest
wzmacniane we wzmacniaczu nieodwracają-
cym U8A dokładnie 10 razy. Zastosowanie
wzmacniacza dostosowuje małe napięcie
wyjściowe z przetwornika U5 do większego

zakresu napięć potrzebnych na wejściu NI
stabilizatora U1. Jeżeli na wyjściu U5 będzie
napięcie 400mV, to na wejściu NI pojawi się
napięcie 4V, co daje, jak było wspomniane
wcześniej, napięcie wyjściowe równe 12V.

Układ U1 dba o stabilizację napięcia z mo-

stka B1, by na wyjściu zasilacza utrzymywać
ustawione napięcie. Kondensatory C1, C2 re-
dukują tętnienia napięcia na wyjściu prostow-
nika, natomiast C3, C5 filtrują napięcie wyj-
ściowe. Kondensator C4 zapobiega wzbudza-
niu się komparatora i wzmacniacza prądowe-
go w LM723. Należy zauważyć, że dzielnik
pomiarowy R1, R2, P4 został umieszczony za
rezystorem R3, który służy do pomiaru prądu.
Gdyby dzielnik pomiarowy był dołączony
wprost do masy, napięcie wyjściowe różniło-
by się od napięcia ustawionego o spadek na-
pięcia na rezystorze R3, który zależy od po-
bieranego z zasilacza prądu. Mamy już
omówioną zasadę działania bloku ustawiania
i stabilizacji napięcia, tak więc przyszedł czas
na blok dotyczący obwodów związanych
z prądem. Spadek napięcia na rezystorze po-
miarowym R3 jest proporcjonalny do pobiera-
nego prądu. Dla prądu 10mA spadek na R3,
będzie wynosił 1mV, a przy prądzie 4A będzie
odpowiednio 400mV. Jak widać, spadki na-
pięć są niewielkie, przez co zostały wzmoc-
nione 10 razy we wzmacniaczu U8B. Napię-
cie wyjściowe z U8B jest podawane na nieod-
wracające wejście komparatora U9A. Na dru-
gie wejście podawane jest wzmocnione 5 razy

przez U9B napięcie z wyjścia przetwornika
C/A U4. Zadaniem przetwornika U4 jest ste-
rowanie wielkością ograniczenia prądowego.
Tak więc komparator U9A będzie porówny-
wał wzmocnione napięcie z wyjścia U8B,
które jest wprost proporcjonalne do prądu pły-
nącego przez rezystor pomiarowy R3 ze
wzmocnionym napięciem z wyjścia przetwor-
nika U4. W układzie LM723 znajduje się tran-
zystor, którego przewodzenie blokuje tranzy-
story wyjściowe zasilacza. Emiter tego tranzy-
stora został zwarty do masy (kon. 3), nato-
miast baza tegoż tranzystora sterowana jest
sygnałem z wyjścia komparatora U9A. Jeżeli

pobór prądu przekroczy zadaną przetworni-
kiem wartość, na wyjściu komparatora napię-
cie z ujemnego zmieni się na dodatnie, które
będzie sterowało tranzystorem wewnątrz
układu U1. Wyjście komparatora dodatkowo
steruje tranzystorem T4, którego przewodze-
nie załącza diodę LED (połączenia diody za-
mieszczone są na rysunku 2), sygnalizującą
przekroczenie pobieranego prądu od ustawio-
nego poziomu, co także skutkuje brakiem sta-
bilizacji napięcia wyjściowego zasilacza.

Następnym blokiem jest układ zgrubnego

pomiaru pobieranego prądu przez dołączone
do zasilacza układy. Pomiaru zgrubnego, gdyż

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 1 Schemat ideowy

zasilacza

Rys. 2 Schemat ideowy sterownika

tak zbudowany układ pomiaru prądu (ampero-
mierz) nie ma dużej dokładności, choć jego
działanie jest bardzo proste. Wzmocniony sy-
gnał z rezystora R3 jest filtrowany przez ob-
wód R35, C26, skąd dalej trafia na bufor
U10A. Odseparowany sygnał z wyjściu bufora
jest podawany na kolejny wzmacniacz U10B,
który ma wzmocnienie 20 razy. Wzmocnione
napięcie z tego wzmacniacza mierzy kolejny
przetwornik, tyle że A/C (MAX1243). Jest on
także 10-bitowy i posiada interfejs SPI, ale nie
ma wewnętrznego napięcia odniesienia. Na-
pięcie odniesienia zostało „pożyczone” od
przetwornika U5. Dioda D3 zabezpiecza wej-
ście przetwornika przed napięciami większymi
od 5V. Jeżeli napięcie na wyjściu U10B prze-
kracza zakres pomiarowy przetwornika U6,
mikrokontroler poprzez załączenie T8 lub T9
tworzy odpowiedni dzielnik 10 razy i 100 razy.
Odpowiednie załączanie dzielników gwarantu-
je pomiar prądu w szerokim zakresie, którego
proporcjonalne napięcie nie przekracza zakre-
su napięć wejściowych przetwornika A/C.
Kondensator C21 dodatkowo filtruje mierzone
przez przetwornik napięcie. Program został tak
napisany, że wyświetlany wynik jest średnią
dwóch pomiarów, dzięki czemu dodatkowo
został zminimalizowany wpływ zakłóceń. Za-
stosowanie tranzystorów T8, T9 typu MO-
SFET przyczyniło się do zmniejszenia wpływu
tychże elementów na rezystancje dzielnika.
Można by zastosować klucze np. 4066, ale ich
rezystancja w stanie otwarcia jest o wiele wy-
ższa niż tranzystorów MOSFET. Zastosowanie
trzech przetworników z magistralą SPI umoż-
liwiło ich sterowanie trzema przewodami
(SCLK, DIN oraz DOUT). Przy komunikacji
z danym przetwornikiem jest on odpowiednio
wybierany poprzez wejście /CS. W danej
chwili tylko jeden może być aktywny. Ponie-
waż zastosowany mikrokontroler ma niewiel-
ką liczbę portów, rozszerzono ich liczbę przez
zastosowanie układu PCF8574AP. Układ U7
steruje wejściami /CS przetworników, przeka-
źnikami, tranzystorami T8, T9 oraz załącza-
niem wentylatora. Dane wystawiane na wyj-
ściach układu U7 są przesyłane po magistrali
I

C. Zastosowanie tejże magistrali umożliwiło

zastosowanie dwóch układów PCF8574 oraz
pamięci dołączonych tylko do dwóch linii.

Aby zminimalizować straty w tranzysto-

rze T3 podczas niskich napięć wyjściowych,
zastosowano przełączane przekaźnikiem
uzwojenie transformatora TR1. Jeżeli napię-
cie wyjściowe jest mniejsze od 12V, zasilacz
korzysta tylko z jednego uzwojenia, nato-
miast jeżeli napięcie wyjściowe ustawione
będzie na większe od 12V, przekaźnik załą-
czy pozostałe uzwojenie transformatora.
Przekaźnik przełączający uzwojenia sterowa-
ny jest za pośrednictwem mikrokontrolera
w zależności od ustawionego napięcia wyj-
ściowego.

Bardzo często trzeba odłączać budowany

układ od zasilacza. Częste manewrowanie

przewodami zasilającymi staje się bardzo
uciążliwe, aby temu zapobiec do zasilacza
wprowadzono pewne udogodnienie, którym
jest przekaźnik PK2. Odłącza on po naciśnię-
ciu odpowiedniego przycisku napięcie od zasi-
lanego układu. Stan przekaźnika PK1 zmienia
się bistabilnie podczas naciskania przycisku
oznaczonego „ON/OFF”. Ponieważ podczas
resetu mikrokontrolera jak i układu U7 wyjścia
przyjmują stan wysoki, przekaźnik jest załą-
czany niskim stanem. Załączanie przekaźnika
PK2 stanem niskim chroni dołączony układ
np. przy włączaniu zasilania przełącznikiem
S1. Nieustalone napięcie na wyjściu mogłoby
uszkodzić zasilany układ. Stan przekaźnika sy-
gnalizowany jest diodą LED D2, której obwo-
dy pokazane zostały na rysunku 2.

Zasilacz został wyposażony w wentylator,

który chłodzi tranzystor T3 przy przekrocze-
niu granicy temperatury ustawianej potencjo-
metrem P1. Jako czujnik temperatury zastoso-
wany został termistor. Napięcie z dzielnika
R21, P1, R22 oraz z dzielnika RT1, R2 (rysu-
nek 2) dołączone są do komparatora, w który
wyposażony został mikrokontroler. Jeżeli
temperatura wzrośnie ponad próg ustawiony
potencjometrem P1, mikrokontroler poprzez
U7 załącza tranzystory T7, T5, które sterują
wentylatorem. Elementy D4, C27 chronią czu-
łe elementy zasilacza przed zakłóceniami emi-
towanymi przez silnik wentylatora. Do zasila-
nia pozostałych układów zastosowany został
zasilacz pomocniczy zbudowany z elementów
TR2, B2, U2, U3 oraz U11, który dostarcza po-
trzebnych stabilizowanych napięć –12V,
12V oraz 5V. Z napięć –12V, 12V zasilane są
wzmacniacze i wentylator, natomiast z napięcia
5V zasilane są pozostałe elementy cyfrowe jak
mikrokontroler, wyświetlacze czy pamięć. Po-
nieważ niektóre zastosowane wzmacniacze
pracują z napięciami bliskimi 0V, konieczna
okazała się dla U8B oraz U9B korekta napięcia
niezrównoważenia. Korektę napięcia niezrów-
noważenia tychże wzmacniaczy umożliwiają
elementy R26, P2 oraz R25, P3. Pozostałe nie-
wymienione kondensatory filtrują napięcia za-
silające elementy zasilacza. Do złącza Z1 dołą-
czone są elementy przedstawione na rysunku 2,
który, jak było wspomniane, przedstawia ste-
rownik zasilacza.

Diody LED D2, D1 są sterowane za pośre-

dnictwem omówionych już bloków zawartych
w części schematu na rysunku 1. Także
omówione zostało działanie czujnika tempera-
tury RT1. Wyświetlacz LCD 1*16 dołączony
został do pozostałych linii portu P1, natomiast
port P3 steruje komunikacją I

C, RS232 oraz

SPI. Do magistrali I

C dołączona została pa-

mięć EEPROM U4 (umożliwiająca zapamięty-
wanie nastaw napięć oraz prądów) oraz układ
U2. Zadaniem układu U2 jest sterowanie kla-
wiaturą, która została zbudowana z 16 przyci-
sków połączonych w matrycę. Potencjometr P1
umożliwia regulację kontrastu wyświetlacza,
natomiast kondensator C10 zeruje procesor U1

po włączeniu zasilania. Ponieważ w standar-
dzie RS232 poziomy napięć wynoszą odpowie-
dnio +12 i –12V, do zmiany poziomów
0V i 5V zastosowana została przetwornica U5.
Dławik eliminuje zakłócenia wytwarzane przez
tę przetwornicę, natomiast zadaniem kondensa-
torów C1, C2 oraz C7 jest dodatkowa filtracja
napięć zasilających. Sygnały z U5 bezpośre-
dnio zostały dołączone do gniazda Z2. Rezy-
stor R3 ograniczą prąd płynący przed diody
podświetlenia wyświetlacza, oczywiście jeżeli
zastosowany wyświetlacz jest z podświetle-
niem. Rezystory R1, R5 ograniczają prąd pły-
nący przez diody LED do bezpiecznej wartości.

Montaż i uruchomienie

Układ zasilacza składa się z dwóch płytek,
z których jedna tworzy płytę czołową urządze-
nia. Płytki zamieszczone zostaną w następnym
numerze EdW. Montaż należy rozpocząć naj-
lepiej od płytki zasilacza, wlutowując w pierw-
szej kolejności zwory, przechodząc dalej do
elementów najmniejszych a kończąc na ele-
mentach największych. Ze względu na dokład-
ność niektórych elementów zasilacza (np.
wzmacniaczy), niektóre rezystory zastosowa-
ne w zasilaczu najlepiej, jeśli będą o tolerancji
wykonania wynoszącej 1%, choć jeżeli nie za-
leży nam na dokładności, to bez większych
problemów mogą to być rezystory 5-procento-
we. Na samym początku nie należy wkładać
układów scalonych, gdyż mogą ulec uszkodze-
niu w przypadku nieprawidłowości napięć za-
silających te układy. Po podłączeniu transfor-
matora TR2 do gniazda Z2 należy sprawdzić
poprawność napięć zasilających. Dla wzmac-
niaczy operacyjnych powinny wynosić odpo-
wiednio –12V oraz +12V względem masy, na-
tomiast dla pozostałych układów cyfrowych
+5V. Jeżeli napięcia będę inne, może to świad-
czyć o nieprawidłowym podłączeniu transfor-
matora lub uszkodzeniu któregoś ze stabiliza-
torów. Jeżeli napięcia są poprawne, można
przystąpić do montażu pozostałej płytki, przy
której należy przestrzegać zasad takich jak
przy płytce zasilacza. Na płytce czołowej zo-
stały umieszczone punkty lutownicze do
podłączenia termistora oraz gniazda RS232.
Po poprawnym zmontowaniu należy płytki po-
łączyć kawałkiem 10-żyłowej taśmy. Po po-
nownym zasileniu całości należy sprawdzić
poprawność napięcia docierającego do ele-
mentów płyty czołowej, które nie powinno być
inne niż +5V. Po włożeniu wszystkich ukła-
dów scalonych, w tym zaprogramowanego mi-
krokontrolera, po włączeniu na wyświetlaczu
powinien ukazać się tekst. Jeżeli brak jest ja-
kiegokolwiek tekstu, należy ustawić potencjo-
metrem P1 (na płycie czołowej) odpowiedni
kontrast wyświetlacza.

Jeżeli to nie pomaga, uszkodzony może

być wyświetlacz lub nieprawidłowo pracuje
mikroprocesor. Po zasileniu mostka B1, naj-
lepiej transformatorem TST2*12V/200W,
możliwa będzie regulacja zasilacza, która

Elektronika dla Wszystkich

opisana będzie w dalszej części artykułu.
Płytka sterownika zasilacza zwymiarowana
została pod czoło obudowy Z17. Do
wywiercenia i wycięcia w niej otworów
można posłużyć się szablonem płyty
czołowej, który widoczny jest na rysunku 3.
Po przyłożeniu jej do płyty czołowej możli-
we będzie odpowiednie wyznaczenie miejsc
wierceń oraz wycięć. Na płytce czołowej na-
leży dodatkowo w zaznaczonym miejscu wy-
ciąć otwór na włącznik zasilania, ale tylko
gdyby wyłącznik montowany był nie na tyl-
niej części zasilacza. Na tylnej części należy
z prawej części wyciąć otwór na wentylator,
a w pozostałej części tejże płytki otwory pod
gniazdo RS232 oraz gniazdo bezpieczniko-
we (tak jak w urządzeniu modelowym). Po
dopasowaniu płyty czołowej do przedniej
części obudowy, można przykleić wspomnia-
ny rysunek z napisami. Przyklejony papier
można zabezpieczyć folią samoprzylepną,
która dostępna jest w większości sklepów
z artykułami papierniczymi. Tranzystor T3
trzeba umieścić na radiatorze, który powi-
nien znajdować się w pobliżu wentylatora.
Do jednego z żeber radiatora należy przykle-
ić czujnik temperatury np. klejem dwuskła-
dnikowym klejem topionym na gorąco.
W przypadku zastosowania do zasilania elek-
troniki, transformatora TS15/34, jego uzwo-
jenia pierwotne należy połączyć w szereg,

gdyż umożliwi to zasilanie go ze źródła o na-
pięciu ~220V. Jako TR2 można zastosować
każdy inny transformator o napięciach zbli-
żonych do 2*15V, przy czym powinien być
on co najmniej 15-watowy. Do stabilizatorów
U2, U3 należy przykręcić niewielkie radiato-
ry, choćby wykonany z kawałka odpowiednio
wyciętej blaszki. Przy przymocowywaniu
elementów do radiatorów należy pamiętać
o wcześniejszym posmarowaniu ich pastą
umożliwiającą lepsze odprowadzanie ciepła.
Po podłączeniu całości można przejść do eta-
pu uruchamiania zasilacza, do którego po-
trzebny będzie jedynie multimetr. W pierw-
szej kolejności do zacisków wyjściowych za-
silacza należy dołączyć woltomierz.

Po ustawieniu przyciskami „UP-H”,

„DW-„H” lub „UP-L”, „DW-L” np. napięcia
12,5V i włączeniu przekaźnika załączającego
wyjście przyciskiem ON/OFF (rola przyci-
sków zostanie omówiona w dalszej części ar-
tykułu), pokręcając heltrimem P4, na płytce
zasilacza należy doprowadzić do wskazań
woltomierza dokładnie 12,5V.
Jeżeli teraz zmienimy napięcie wyjściowe za
pomocą wspomnianych przycisków, to wy-
świetlane napięcie na wyświetlaczu zasilacza
powinno odpowiadać wskazaniom woltomie-
rza. Przestawiając przyciskiem „U/I” regulację
na prąd przyciskami wyboru wartości, należy
ustawić prąd na wartość 10mA. Dołączając
woltomierz do wyjścia 7 wzmacniacza U9B,
potencjometrem P3 należy ustawić napięcie na
wyjściu równe 10mV. Zmieniając wartość prą-
du przyciskami, wskazania woltomierza po-
winny być takie jak ustawiona wartość prądu
na wyświetlaczu. Ustawiając prąd zasilacza
np. na 1A, a napięcie na 10V, do jego wyjścia
należy dołączyć niewielkie obciążenie np. ża-
rówkę 24V. Na zaciskach rezystora R3 powi-
nien pojawić się spadek napięcia wprost pro-
porcjonalny do prądu płynącego przez żarów-
kę. Dla sprawdzenia prądu płynącego przez ża-
rówkę należy w jej szereg włączyć ampero-
mierz. Dołączając woltomierz do wyjścia
wzmacniacza U8B, należy potencjometrem P2
ustawić napięcie wyjściowe 10 razy większe
niż na rezystorze pomiarowym R3. Dla uła-
twienia pomiarów można wyjściowe napięcie
ustawić na 10V, a zamiast żarówki zastosować
rezystor 1k

Ω 0,5W. Jak wynika z prawa Ohma,

da to przepływ prądu równy 10mA. Jeżeli prąd
pobierany przez obciążenie przekracza prąd
ustawiony przyciskami, powinna zaświecić się
dioda „current”. Do sprawdzenia poprawności
działania przekaźnika PK1 wystarczy wolto-
mierz dołączony do wyjścia oraz próbna zmia-
na napięcia przyciskami w zakresie od 3 do
24V. Przy napięciach wyższych od 12V po-
winno być słyszalne zadziałanie przekaźnika.
Jeżeli przekaźnik przełącza uzwojenia niepra-
widłowo, nie będzie możliwe uzyskanie napięć
na wyjściu zasilacza do 24V. Przełączając
przyciskiem „MODE” na tryb pomiaru prądu,
można porównać wskazania z dołączonym

amperomierzem do obciążenia. Do sprawdze-
nia poboru prądu można użyć kilku różnych
żarówek lub rezystorów o odpowiedniej mocy.
Jak było wspomniane, jest to pomiar zgrubny
i wskazania dla najmniejszych prądów mogą
być obarczone znacznym błędem. W zasilaczu
można nie montować obwodów odpowiedzial-
nych za pomiar prądu. Bez nich zasilacz także
będzie pracował poprawnie. Dla zwiększenia
dokładności pomiarów można dołączyć do
U10 elementy regulacji napięcia niezrówno-
ważenia, jak dla U8B czy U9B, choć dokład-
ność, jaka jest, powinna jednak wystarczyć.
Lepszą dokładność pomiarów da dołączenie
osobnego woltomierza dołączonego do zaci-
sków R3, choćby zbudowanego na popularnej
ICL-ce. Zastosowanie w zasilaczu takiego roz-
wiązania z pomiarem prądu było spowodowa-
ne chęcią wykorzystania jednego wyświetla-
cza. W przypadku zewnętrznego woltomierza
dołączonego do R3 należy w płycie czołowej
wykonać drugi otwór na wyświetlacz, co
znacznie popsuje wygląd zasilacza. Ponieważ
dokładny pobór prądu można zmierzyć multi-
metrem, poprzestaję na zastosowaniu do po-
miaru prądu obwodów, które zostały wbudo-
wane w płytkę zasilacza. Jeżeli będzie istniała
chęć zastosowania osobnego woltomierza, to
najlepiej będzie się nadawał miernik z wyświe-
tlaczem LCD. W asortymencie AVT znajduje
się kilka tego typu przyrządów pomiarowych.
Powracając do uruchamiania zasilacza, został
do regulacji tylko próg temperatury, który spo-
woduje zadziałanie wentylatora. Dołączając
obciążenie (np. aktywne) do zasilacza, należy,
mierząc temperaturę radiatora termometrem
lub na dotyk, doprowadzić potencjometrem P1
na płycie zasilacza do zadziałania wentylatora.
Oczywiście przy temperaturze radiatora wyno-
szącej najlepiej ponad 60 stopni. Do sprawdze-
nia został tylko interfejs RS232. Po połączeniu
przewodem zasilacza i komputera należy uru-
chomić jakikolwiek terminal z ustawionymi
parametrami transmisji na: com(x):9600:8:n:1.
Po wysłaniu litery „p” zasilacz powinien prze-
słać do terminala swoje ustawienia. Jeżeli
transmisja nie działa, przyczyną mogą być nie-
prawidłowe ustawienia parametrów transmisji
w terminalu, zamienione przewody RX, TX
w kablu czy niepodłączone przewodami piny 6
z 4 i 7 z 8 gniazda DB9/M zasilacza. Połącze-
nia gniazda DB9/M pokazane są na rysunku 2.
W zasilaczu zastosowany został transformator
toroidalny o napięciu 2x12V i mocy 200W. Je-
żeli istnieje potrzeba zwiększenia wydajności
zasilacza, można zastosować transformator
o większej mocy, przy czym wymagać to bę-
dzie zmiany w programie ograniczenia do war-
tości 4A. Jeżeli zastosowany będzie transfor-
mator o innym napięciu, nie można przekro-
czyć wyprostowanego i przefiltrowanego
przez C1 napięcia większego niż 35V. Jak by-
ło wspomniane, większe napięcie zniszczy
układ LM723.

Marcin Wiązania

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3 Szablon płyty czołowej (50%)

Listy od Piotra

Elektronika dla Wszystkich

Prezentowany cykl artykułów przezna-

czony jest wyłącznie dla "analogow-

ców", czyli tych, którzy budują układy

analogowe, zarówno audio, jak i pomia-

rowe. Poniższego artykułu pod żadnym

pozorem nie powinni czytać ci, którzy

wykorzystują wyłącznie układy cyfro-

we! „Cyfrowcy“ zajmują się dziedziną

nieporównanie łatwiejszą, a podane da-

lej informacje mogłyby im poważnie za-

szkodzić, na zawsze odbierając spokój

umysłu!

Artykuł powinni natomiast koniecznie

przeczytać wszyscy ci, którym wydaje

się, iż konstruktorem można zostać

w dwa tygodnie po zainteresowaniu się

elektroniką i po przeczytaniu kilku ksią-

żek. Artykuł ten uświadomi im, że dobry

konstruktor musi zdobyć solidną dawkę

wiedzy teoretycznej i praktycznego do-

świadczenia, a tego nie sposób osią-

gnąć ani w dwa tygodnie, ani nawet

dwa miesiące.

O paskudztwach i czarodziejach,

czyli zakłócenia w układach elektronicznych

Uwaga! Osoby niepełnoletnie

mogą przeczytać niniejszy artykuł

wyłącznie pod opieką wykwalifiko-

wanych osób dorosłych!

Artykuł zawiera bowiem wiele

szokujących wiadomości, które mo-

gą nieprzygotowanego odbiorcę po-

zbawić snu, doprowadzić do cięż-

kiego rozstroju nerwowego, a na-

wet do śmierci ze zmartwienia.

Pole elektromagnetyczne

Wcześniej oddzielnie rozpatrywaliśmy za-
kłócenia przenoszone przez pole elektryczne
i przez pole magnetyczne. Jest to jak najbar-
dziej słuszne dla niższych częstotliwości.
Gdy jednak chodzi o wysokie częstotliwości,
w grę zaczynają wchodzić zjawiska falowe.
Każdy obwód, w którym płyną prądy zmien-
ne wysokiej częstotliwości, staje się źródłem
fali elektromagnetycznej – w uproszczeniu
źródłem fal radiowych. Każde inne urządze-
nie, które znajdzie się w tym polu, staje się
odbiornikiem tych zakłóceń. Pole elektroma-
gnetyczne będzie powodować w „odbiorni-
ku” powstawanie napięć i przepływ prądów.

Wnikliwa analiza doprowadza do zaskaku-

jących wniosków, ale już na wstępie umówili-
śmy się, że Maxwella zostawiamy w spokoju.
W uproszczeniu mówimy, że gdy w układzie
płyną prądy zmienne o wysokich częstotliwo-
ściach, wytwarzane jest pole elektromagne-
tyczne, będące nierozłącznym konglomeratem
pola magnetycznego i elektrycznego. I to pole
elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości
ma specyficzne właściwości. O ile na przykład
pole magnetyczne małej częstotliwości łatwo
przenika przez metalowe ekrany, o tyle pole
elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości
można łatwo tłumić za pomocą metalowego
ekranu o niewielkiej grubości – świadczy
o tym także tabela 3 zamieszczona w poprze-
dnim odcinku. Zapamiętaj więc, że ekranowa-
nie pozwala skutecznie stłumić zakłócenia
wysokiej częstotliwości, przenoszone przez
pole elektromagnetyczne (fale radiowe).

Ale gdzie zaczynają się te wysokie czę-

stotliwości?

Nie ma tu ściśle określonej granicy, a wie-

le zależy od... wymiarów geometrycznych
urządzenia elektronicznego. Czy wiesz, co to
jest długość fali elektromagnetycznej? Na ra-
zie niech wystarczy Ci informacja, że dłu-
gość fali jest nierozerwalnie związana z czę-
stotliwością i prędkością rozchodzenia się fa-
li w danym ośrodku. Nie wchodząc w szcze-
góły, przyjmujemy bez znaczącego błędu, że
długość fali elektromagnetycznej obliczamy
ze wzoru:

l =

gdzie c – prędkość światła (fali radiowej),
f – częstotliwość.

Oznaczyliśmy tu długość fali małą literą

l, w literaturze częściej oznaczana jest ona
małą grecką literą lambda (

λ). Teraz wszyst-

ko zależy od częstotliwości, a ściślej od sto-
sunku długości: wymiarów urządzenia oraz
długości fali. Możemy przyjąć, że gdy
źródło zakłóceń, „nadajnik”, jest blisko swej
ofiary – „odbiornika”, w odległości mniej-
szej niż 0,16

λ, wtedy dominuje albo pole

elektryczne, albo magnetyczne. Jest to tak
zwane pole bliskie (ang. near field). Co waż-
ne, pole bliskie bardzo szybko słabnie ze
wzrostem odległości „nadajnika” i „odbior-
nika”. Gdy źródło zakłóceń znajduje się
w odległości większej niż 0,16 długości fali,
mówimy o polu dalekim (ang. far field). Od-
działywanie przenoszone jest przez pole
elektromagnetyczne i co ważniejsze, może
być przenoszone na znaczne odległości.
Choć odległość równa 0,16 długości fali nie
jest wcale jakąś ostrą granicą, możemy
śmiało przyjąć ją jako swego rodzaju odle-
głość czy długość charakterystyczną. Ilu-
struje to rysunek 16, pokazujący w sposób
bardzo uproszczony, że z falą związany jest
nie tylko jej okres powtarzania, ale też para-
metr jak najbardziej geometryczny – długość
wynikająca z szybkości rozchodzenia się tej
fali. Warto mieć wyobrażenie, o jakie długo-
ści tu chodzi. Tabela 4 pokazuje długość fa-
li elektromagnetycznej o różnych częstotli-

wościach i odpowiadające im odległości
charakterystyczne (0,16

λ).

Generalnie, współczesne układy są mon-

towane na niewielkich płytkach drukowa-
nych i mają, weźmy w przybliżeniu, co naj-
wyżej 10cm długości. W świetle podanych
informacji przy częstotliwościach poniżej
300MHz nie powinno być problemów,
bowiem dopiero przy częstotliwościach po-
wyżej 500MHz mamy do czynienia z polem
dalekim i efektami falowymi...

Nie jest to do końca prawdą, ponieważ

w grę wchodzą tu dwie zupełnie różne kwe-
stie. Rzeczywiście, efekty falowe trzeba
uwzględniać przy konstruowaniu układu do-
piero przy tego rzędu częstotliwościach –
w praktyce powyżej 300MHz. Wtedy często
zamiast zwykłych ścieżek sygnałowych nale-
ży stosować ścieżki o specjalnie dobranych
wymiarach, tworzące tak zwane linie mikro-
paskowe. Często trzeba też rozważać elemen-
ty nie jako klasyczne rezystory, kondensatory

czŒstot-

liw o

d‡ugo

fali

odleg‡o

charaktery-

styczna 0,16

50H z

6000km

960km

1kH z

300km

48km

20kH z

15km

2,4km

100kH z

3km

480m

1M H z

300m

48m

10M H z

30m

4,8m

27M H z

11m

1,8m

100M H z

48cm

433M H z

70cm

11cm

1G H z

30cm

4,8cm

10G H z

3cm

4,8m m

część 3

Rys. 16

Tabela 4

i cewki, ale jako elementy o stałych rozłożo-
nych. To oczywiście jest wyższa szkoła jazdy
i nie będziemy się zajmować tym wątkiem.

Nas bardziej interesuje sprawa zakłóceń.

Działanie odbiorników radiowych i telewi-
zyjnych przekonuje, że pole elektromagne-
tyczne, inaczej fale radiowe mogą przenosić
oddziaływanie na bardzo duże odległości.
I to jest istotny problem. Wcześniej obszer-
nie omawialiśmy zakłócenia przenoszone
przez szkodliwe pojemności. Wydawało się,
że zmniejszenie pojemności przez radykalne
oddalenie „nadajnika” i „odbiornika” roz-
wiąże problem. Teraz okazuje się, że źródło
zakłóceń może być oddalone od „odbiorni-
ka” zakłóceń o wiele metrów czy nawet kilo-
metrów, że pojemność między nimi i sprzę-
żenie magnetyczne są pomijalnie małe, tym-
czasem zakłócenie jest przenoszone – wła-
śnie przez (dalekie) pole elektromagnetycz-
ne. Każdy kawałek przewodu i każda pętla
będą działać jak antena odbiorcza. W ukła-
dzie będą się indukować sygnały o częstotli-
wościach radiowych. Okazuje się, że źródeł
takich zakłóceń „radiowych” jest wiele.
Masz chyba świadomość, że nie chodzi tylko
o źródła wytwarzające regularne przebiegi si-
nusoidalne czy rzeczywiste nadajniki radiowe
lub telewizyjne. Nadajnikiem jest każdy ob-
wód, gdzie płyną prądy o wysokich częstotli-
wościach. Najczęściej źródłem zakłóceń są
obwody i urządzenia, gdzie występują impul-
sy o stromych zboczach. Przecież każdy taki
impuls jest w rzeczywistości złożeniem wielu
składowych o wysokich częstotliwościach.
Dlatego źródłem silnych zakłóceń są wyłado-
wania atmosferyczne (pioruny), silniki komu-
tatorowe, fazowe regulatory napięcia siecio-
wego, a także wszelkie elektroniczne urządze-
nia impulsowe, w tym komputery, zasilacze
impulsowe i monitory. I wszystkie takie
źródła zakłóceń w większym lub mniejszym
stopniu oddziałują na układ elektroniczny –
patrz rysunek 17.

Wymiary geometryczne urządzeń są tu

mniej istotne, bo w grę wchodzi przede wszy-
stkim odległość między źródłem a odbiorni-
kiem zakłóceń – jeśli odległość ta jest większa
od wspomnianej długości charakterystycznej
(0,16

λ), nie powinniśmy stosować omówione-

go wcześniej modelu „pojemnościowego” –
niezależnie od pojemności między obwodami,
zakłócenia będą się przenosić, mówiąc
w uproszczeniu – drogą radiową. Mam
nadzieję, że czujesz to intuicyjnie – pomimo
małej pojemności i indukcyjności między
obwodami, przy dużych częstotliwościach
zakłócenia są przenoszone na znaczne odle-
głości przez pole elektromagnetyczne. Nie
będę Ci tu podawał żadnych wzorów, bo
z uwagi na złożoną sytuację nie masz szans
ich praktycznego wykorzystania. Zwrócę tyl-
ko uwagę na kilka zagadnień praktycznych.

Zapamiętaj raz na zawsze, że ekranowa-

nie jest skutecznym sposobem tłumienia za-

kłóceń radiowych. Aby jednak ekran speł-
niał swe zadanie, musi być połączony do ob-
wodu masy urządzenia, a zamiast cieniutkiej
folii aluminiowej (która całkowicie wystar-
cza do likwidacji zakłóceń przenoszonych
przez pojemności) warto stosować blachę
stalową rozsądnej grubości. W praktyce
zwykle jest to blacha cynkowana lub cyno-
wana o grubości 0,1...0,2mm. I właśnie tu
dobrym rozwiązaniem praktycznym jest bla-
cha z puszek po konserwach, która z reguły
jest cynowana. Co prawda nie stłumi ona po-
la magnetycznego 50Hz, jednak całkowicie
wystarczy do radykalnego zmniejszenia za-
kłóceń radiowych i wcześniej omówionych
„pojemnościowych”.

Często urządzenia w.cz. oraz czułe układy

pomiarowe umieszczane są w takich metalo-
wych pudełkach, właśnie po to, by zapobiec
przenikaniu sygnałów wysokiej częstotliwo-
ści. Oczywiście podobne działanie mają naj-
zwyczajniejsze metalowe obudowy. Stosowa-
nie metalowych pudełek ekranujących i meta-
lowych obudów jest jak najbardziej sensowne
i skuteczne, warto jednak pamiętać, że wszel-
kie otwory w takich metalowych ekranach są
„oknem na świat” dla zakłóceń. To akurat nie
jest sprawą krytyczną, ponieważ można przy-
jąć, iż jeśli w ekranie będzie otwór o jakiejś
średnicy d, będą przezeń przechodzić fale
o długości

λ mniejszej niż 10d.

Przykładowo otwór o rozmiarach rzędu

3cm będzie otwartym oknem dopiero dla czę-
stotliwości powyżej 1GHz. Niestety, w sumie
walka z zakłóceniami radiowymi nie jest jed-
nak prosta. Metalowy ekran (obudowa) za-
pewnia wprawdzie dobrą ochronę przed po-

lem elektromagnetycznym w.cz., jednak sy-
gnały mogą przenikać do wnętrza obudowy
przez przewody, które pełnią funkcję anten.
Ilustruje to w uproszczeniu rysunek 18. Aby
tą drogą do wnętrza metalowego ekranu (me-
talowej obudowy) nie przenikały zakłócenia
z zewnątrz oraz by nie wychodziły stamtąd
własne „śmieci”, warto na tych przepustach
stosować odpowiednio dobrane filtry dolno-
przepustowe. Dotyczy to nie tylko przewo-
dów prowadzących sygnały użyteczne do
wejść, ale też przewodów wyjściowych i za-
silających. Zasada przedstawiona jest
w uproszczeniu na rysunku 19. Dodatkowo
kluczowe przewody powinny być ekranowa-
ne – tematem ekranowania przewodów zaj-
miemy się w dalszej kolejności. W każdym
razie sygnały przedostające się z zewnątrz na
wejścia czułych wzmacniaczy (audio, pomia-
rowych) i przetworników A/D często przy-
sparzają poważnych kłopotów. Zwłaszcza je-
śli takowy układ elektroniczny umieszczony
jest w pobliżu źródła silnych sygnałów radio-
wych (nadajnik radiowy, telewizyjny, telefon
komórkowy, sprzęt krótkofalarski).

Zdarza się, że takie sygnały w.cz. przenik-
nąwszy na wejścia, są demodulowane na nie-
liniowościach charakterystyki i potem w sy-
gnałach użytecznych pojawiają się obce skła-
dowe. Ale zdarza się też, że ciągła fala nośna
lub sygnał z modulacją FM po takiej nieocze-
kiwanej demodulacji powoduje przesunięcie
stałoprądowego (!) punktu pracy wzmacnia-
cza. Dotyczy to różnych czułych układów,
w tym wzmacniaczy operacyjnych. Choć
mają one ograniczone pasmo częstotliwości
roboczych, pojawiające się sygnały w.cz.
mogą przesuwać punkty pracy, owocując
bardzo dziwnymi, trudnymi do wytłumacze-
nia objawami, co znów niektórzy traktują ja-
ko argument na rzecz związków elektroniki
z magią. Pod tym względem z reguły lepiej
sprawują się wzmacniacze operacyjne z wej-
ściowymi tranzystorami FET, gorzej – z tran-
zystorami bipolarnymi.

Listy od Piotra

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 17
Rys. 18

Rys. 19
Rys. 20

Co ciekawe, problem wpływu zakłóceń

w.cz. dotyczy też wyjść. Ilustruje to rysunek
20, przypominający, że wzmacniacz opera-
cyjny ma jakąś rezystancję wyjściową Ro.
Warto pamiętać, że rezystancja ta rośnie ze
wzrostem częstotliwości.

Aby jak najlepiej tłumić zakłócenia,

w urządzeniach w.cz. oraz w czułych ukła-
dach pomiarowych zamiast otworów na ka-
ble stosuje się często specjalne przepusty, za-
pewniające lepsze parametry ekranowania.
Takie przepusty są w istocie kondensatorami
ceramicznymi wysokiej jakości i jako kon-
densatory tłumią (zwierają) sygnały w.cz. do
masy– patrz rysunek 21. Zakres tłumionych
częstotliwości zależy oczywiście od pojem-
ności takich kondensatorów przepustowych
oraz od oporności wewnętrznej źródła za-
kłóceń. Rzecz jasna inaczej należy potrakto-
wać przewody zasilające (można stosować
duże pojemności), a inaczej przewody sygna-
łowe, gdzie być może występują sygnały
użyteczne dużej częstotliwości, których stłu-
mić nie wolno. W każdym razie warto stoso-
wać filtry odcinające zakłócenia. Szczegól-
nie skuteczne są dobrze dobrane filtry LC,
gdzie przynajmniej niektóre kondensatory są
kondensatorami przepustowymi według ry-
sunku 21. Generalnie konstrukcja „przepu-
stowych” filtrów LC to oddzielna, szeroka
kwestia, ponieważ w grę wchodzą tu różne
czynniki, w tym impedancje robocze oraz za-

kres częstotliwości pracy. Upraszczając spra-
wę można stwierdzić, że w obwodach zasila-
nia można stosować dławiki o niewielkiej in-
dukcyjności (do 100µH) i kondensatory
o małej pojemności (1...100nF), np. według
rysunku 22. Natomiast w obwodach sygna-
łowych często wystarczy filtr dolnoprzepu-
stowy, którym jest jedynie koralik ferrytowy
nałożony na przewód sygnałowy i dobrany
kondensator ceramiczny o pojemności poni-
żej 1nF – patrz rysunek 23. W przypadku
wzmacniaczy operacyjnych warto stosować
filtry RC. Zalecane rozwiązania dla wzmac-
niaczy odwracających i nieodwracających
pokazane są na rysunku 24. Uwaga! Kon-
densatory w filtrach z rysunków 22...24 po-
winny mieć jak najmniejszą indukcyjność.
Najlepszymi kondensatorami bezindukcyj-
nymi są ceramiczne kondensatory SMD. Na
drugim miejscu należy postawić zwykłe,
przewlekane kondensatory ceramiczne.
Warto pamiętać, że zazwyczaj ze wzrostem
pojemności wiąże się też wzrost szkodliwej
indukcyjności kondensatorów, dlatego nie
należy nadmiernie zwiększać pojemności,
zazwyczaj stosowane są pojemności
1nF...100nF. Analogicznie cewki (dławiki)

z rysunków 21, 22 powinny mieć małą po-
jemność własną. Zwykle w praktyce wyko-
rzystuje się cewki o indukcyjności od kilku
do kilkuset mikrohenrów. Należy też zwrócić
uwagę, by same cewki nie były wystawione
na wpływ zewnętrznego pola elektromagne-
tycznego, bo wtedy staną się antenami i nie
spełnią przewidzianej roli.

Podsumowanie

Po zapoznaniu się z dotychczas podanym
materiałem powinieneś zapamiętać:

Ekranowanie skutecznie tłumi zakłócenia

przenoszone przez pola elektryczne (przez
pojemności) oraz przez pole elektromagne-
tyczne w.cz. (zakłócenia radiowe). Ekran po-
winien zawsze być połączony z masą urzą-
dzenia.

Aby zmniejszać poziom wytwarzanych

zakłóceń pojemnościowych, warto też ogra-
niczać stromość impulsów, np. w układach
cyfrowych przez stosowanie możliwie po-
wolnych układów scalonych, np. rodziny
CMOS 4000.

Ekranowanie generalnie nie jest skutecz-

ne wobec pola magnetycznego 50Hz. Za-
miast tłumić zakłócenia „magnetyczne”, na-
leży minimalizować ich wartość. Skuteczny-
mi środkami są: zmniejszanie powierzchni
pętli „nadawczych” i „odbiorczych”, stoso-
wanie skrętki (zwyczajnie skręcone przewo-
dy), dobrane wzajemne ustawienie (kąt) pły-
tek i przewodów względem siebie, a zwła-
szcza względem transformatora zasilającego.
Najmniejsze pole rozproszenia wytwarzają
transformatory toroidalne. W czułych i pre-
cyzyjnych układach warto w miarę możliwo-
ści stosować zewnętrzne zasilacze (np.
wtyczkowe).

Piotr Górecki

Listy od Piotra

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 21
Rys. 22

Rys. 23
Rys. 24

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Niektórzy w odniesieniu do dźwięku „lam-
powego” podają sugestywny przykład wina:
wino to płyn, który pod względem chemicz-
nym składa się z około 90% z wody i z około
10% alkoholu etylowego i znacznie poniżej
1% rozmaitych dodatków. Taka uproszczona
analiza nie mówi jednak nic o jakości wina.
Przykładowo mieszanina wody destylowanej
i spirytusu o podanych proporcjach w ogóle
winem nie jest. Niektóre popularne i podej-
rzanie tanie podobne płyny z niewielką za-
wartością siarki też na miano wina nie za-
sługują. Tymczasem dobry kiper nie tylko
potrafi ocenić jakość prawdziwego wina, ale
nawet na podstawie smaku i aromatu może
określić miejsce pochodzenia i rocznik.
O walorach wina decyduje więc nie stosu-
nek procentowy alkoholu i wody, tylko za-
wartość wspomnianych subtelnych „dodat-
ków”, których w winie jest w sumie znacznie
mniej niż 1% - zawartość niektórych jest
wręcz śladowa. Właściwości wina w pew-
nym sensie nie poddają się laboratoryjnej,
chemicznej analizie. Owszem, można ziden-
tyfikować te drobne „dodatki” i określić ich
zawartość za pomocą skomplikowanej apa-
ratury, jednak nie tędy droga do oceny jako-
ści wina. Laboratoryjny chromatograf
w żadnym razie nie zastąpi dobrego kipera.

Ten przykład silnie przemawia do wyo-

braźni i jest chętnie wykorzystywany przez
zwolenników techniki lampowej. Ma przeko-
nać, że w urządzeniach lampowych też wy-
stępuje podobna sytuacja: subtelne właści-
wości, a dosłownie subtelne dodatki, mają

nadawać „lampowemu dźwiękowi” swoisty
urok. I jest w takim porównaniu sporo praw-
dy, ja jednak skłaniam się do opinii, że przy-
kład, choć ciekawy, jest przejaskrawiony.
Owszem, rzeczywiście o właściwościach
dźwięku decydują harmoniczne i inne
„dodatki” o amplitudach często mniejszych
niż 1% sygnału maksymalnego. Wynikają
one z wielu czynników, w tym głównie
z właściwości, a właściwie niedoskonałości
lamp. Tak jest i nie ma o czym dyskutować -
o „smaku dźwięku” rzeczywiście decydują
subtelne dodatki. Wynika to z cudownych
właściwości naszego ucha. Niemniej współ-
czesne sposoby pomiaru i analizy pozwalają
w najróżniejszych warunkach pracy i przy
różnych sygnałach testowych wykryć i anali-
zować składniki znacznie mniejsze niż
0,0001% wartości maksymalnej sygnału.
Oznacza to, że współczesnymi metodami
technicznymi można jednak dokładnie zba-
dać sygnał elektryczny czy też uzyskiwany
dźwięk. Nie chcę jednak wchodzić w szcze-
góły dyskusji o nieuchwytnych subtelno-
ściach lamp, o właściwościach rozmaitych
głośników i zwrotnic, o tłumieniu głośnika
rezystancją wyjściową wzmacniacza czy
wreszcie o naiwnych, a za to bogatych pseu-
doaudiofilach, którzy nie mają słuchu mu-
zycznego, którzy w ząb nie znają się na elek-
tronice, a którym wmówić i sprzedać można
wszystko. Zamiast bezwartościowych dysku-
sji promocyjno-handlowych, zajmiemy się
parametrami, które można zrozumieć i zmie-
rzyć, a ocenę wszystkich subtelności „lampo-

wego dźwięku” pozostawię Tobie – sam zbu-
dujesz i odsłuchasz rozmaite wzmacniacze.

Jak już zapewne się zorientowałeś,

wzmacniacze lampowe (i nie tylko) wzmac-
niając sygnał, „dorzucają” do niego pewne
subtelne dodatki. Są to na przykład harmo-
niczne. A oto wyjaśnienie dla najmniej zo-
rientowanych: przebieg sinusoidalny jest nie-
jako pierwotnym, podstawowym sygnałem
w elektronice. Wszystkie inne przebiegi moż-
na dosłownie rozłożyć na składowe sinusoi-
dalne. W szczególności każdy przebieg okre-
sowy o dowolnej częstotliwości f (a takie są
sygnały audio) można rozłożyć na składowe
sinusoidalne o częstotliwościach będących
całkowitymi wielokrotnościami częstotliwo-
ści podstawowej f. Będą to przynajmniej nie-
które ze składników 2f, 3f, 4f, 5f, itd. I wła-
śnie te składniki nazywamy harmonicznymi
(2f, 4f, 6f... to harmoniczne parzyste, 3f, 5f,
7f... – harmoniczne nieparzyste).

Harmoniczne to tylko jeden z „dodat-

ków”; są też inne, związane ze skomplikowa-
nym charakterem sygnałów audio oraz nie-
mniej złożonymi właściwościami głośników
jako przetworników dźwięku. Dla nas teraz
jest ważne, że po przejściu przez dowolny
wzmacniacz „idealnie czysty” sygnał sinuso-
idalny zostaje nieco odkształcony, co jest
równoznaczne z pojawieniem się w nim skła-
dowych, których nie było na wejściu. Wzmac-
niacze lampowe zniekształcają sygnał znacz-
nie bardziej niż wzmacniacze na tranzysto-
rach i układach scalonych. Twierdzenie
o „wiernym” odtwarzaniu wzmacniaczy

Nigdy w życiu nie przypuszczałem, że

artykuł o lampach elektronowych za-

cznę:

lampy działają podobnie jak tran-

zystory polowe...

Gdy mnie w połowie lat 70. uczono

elektroniki w technikum, mimo po-

wszechnego królowania tranzystorów,

podstawą były już wtedy mocno prze-

starzałe podręczniki dotyczące techniki

lampowej. Najpierw nauczyłem się

więc, jak jest zbudowana i jak działa

trioda oraz cała masa innych lamp,

w tym magnetron i klistron, a dopiero

później raczono nam uchylić rąbka taje-

mnicy, jak działa tranzystor. W związku

z przyjętą wówczas kolejnością wbijano

mi do głowy najpierw obszerne i zupeł-

nie nieprzydatne wiadomości o lam-

pach, a potem właściwości kolejno pre-

zentowanych różnych tranzystorów po-

równywano do lamp. Do dziś pamiętam,

jak pewien kolega dla żartu zapytał jed-

ną z nielicznych przedstawicielek płci

pięknej w naszej klasie, gdzie tranzy-

stor ma żarzenie, jeśli ma tylko trzy

końcówki. Zawstydził biedą dziewczy-

nę, bo ona nie miała bladego pojęcia

ani o lampach, ani o tranzystorach, tyl-

ko wkuwała książkowe wiadomości

i wzory, zupełnie ich nie rozumiejąc. Tu

i ja muszę się przyznać, że w szkole

przeszedłem materiał o lampach z nie-

złymi ocenami, natomiast w tamtym

czasie nie zrealizowałem ani jednego

układu lampowego, traktując lampy jak

relikt definitywnie minionej epoki.

część 2

praktyka i teoria

dla młodego elektronika

lampowych jest z gruntu fałszywe. Mimo
wszystko to właśnie wzmacniacze lampowe
o kiepskich parametrach technicznych są
uznawane przez większość za lepiej brzmią-
ce. Nie będziemy wgłębiać się w szczegóły
dotyczące wpływu ujemnego sprzężenia
zwrotnego na właściwości wzmacniacza, na
razie pozostaniemy przy zniekształceniach
harmonicznych, zwanych też nieliniowymi.
Ich przyczyną jest nieliniowość charaktery-
styk elementów wzmacniających. Wyraźnie
widać to na przykładzie lamp.

Rysunek 13 pokazuje dwie charaktery-

styki przejściowe: liniową (teoretyczną ide-
alną) oraz nieliniową. Już tu widać, że tylko
przy idealnie prostoliniowej charakterystyce
przebieg prądu, a potem przebieg na wyjściu
odzwierciedlają wiernie przebieg wejściowy.
Rysunek 13b pokazuje problem w sposób
może nieco przesadzony, niemniej też nie po-
kazuje wpływu rezystancji wyjściowej, która
też nie jest liniowa i powoduje dodatkowe
zniekształcenia. Nawet jeśli nie do końca
czujesz, w jaki sposób nieliniowość charak-
terystyki wiąże się z wystąpieniem wspo-
mnianych harmonicznych, nie masz chyba
wątpliwości, że nieliniowość charakterystyk
lampy powoduje zniekształcenie wzmacnia-
nego sygnału, a tym samym dźwięku.

Wcześniej przyjęliśmy, że lampa ma jakąś

transkonduktancję S i jakąś rezystancję dyna-
miczną Ri. W katalogach podaje się liczbowe
wartości tych parametrów. A tak na margine-
sie: nasze prowizorycznie odczytane z cha-
rakterystyk lampy ECC82 wyniki (S=3mA/V,
Ri=7k

Ω, Ku=19,6) są bardzo zbieżne z dany-

mi katalogowymi (S=3,1mA/V, Ri=6,25k

Ω,

Ku=19,5). Rozbieżności nie oznaczają, że po-
pełniliśmy błędy. Okazuje się, że po pierw-
sze, wartość tych parametrów dość silnie za-
leży od punktu pracy, a cytowane z katalogu
wartości dotyczą napięcia anodowego
100V i napięcia siatki 0V. Ten sam katalog
podaje, że dla Ua=250V oraz Us=-8,5V para-
metry przyjmą wartości: S=2,2mA/V,
Ri=7,7k

Ω, Ku=17. Spodziewane zmiany pa-

rametrów lampy wysokiej jakości E88CC po-
kazuje pochodzący z katalogu rysunek 14,
przedstawiający zależność S, Ri, Ka (µ) od
prądu anodowego dla dwóch różnych napięć
anodowych. Zmiany są spore, a te dwie cha-
rakterystyki przecież nie pokazują wszystkich
zależności tej popularnej i dobrze ocenianej
lampy. Ponadto są to wartości spodziewane,
typowe – w praktyce należy się oczywiście li-
czyć z rozrzutem parametrów poszczegól-
nych egzemplarzy (oraz zmianą ich wartości
wynikającą ze starzenia się lampy). Ale za-

leżność parametrów od punktu pracy to tylko
jedna sprawa.

Po drugie, sygnały będą zniekształcane

w różny sposób, zależny nie tylko od wybra-
nego punktu pracy, ale też od amplitudy prze-
twarzanych przebiegów zmiennych. Otóż pa-
rametry te będą się przecież zmieniać w takt
chwilowych zmian sygnału. Czym większy
sygnał, tym po dłuższym odcinku charak-
terystyki „przemieszcza się” chwilowy punkt
pracy, więc z tym większymi zmianami
i zniekształceniami trzeba się liczyć.

I właśnie kształt charakterystyk lampy de-

cyduje, jakie to będą zniekształcenia i jakie
harmoniczne pojawią się w sygnale (parzyste
czy nieparzyste). W praktyce istotne są nie
tylko wartości parametrów S, Ri, ale też kwe-
stia, jak jest zniekształcany sygnał w danym
punkcie pracy. Występują znaczące różnice
między poszczególnymi egzemplarzami
lamp, zwłaszcza pochodzących od różnych
producentów. Poziom i rodzaj zniekształceń
zależy więc w sumie od wielu różnych czyn-
ników, z których część jest rzeczywiście trud-
na do uchwycenia czy zmierzenia. I właśnie
tu otwiera się szerokie pole do popisu dla
praktyków: możemy stosować różne lampy,
rozmaicie wybrać punkt pracy lampy, ampli-
tudę napięć i prądów, a wpłynie to w różny
sposób na uzyskiwany efekt dźwiękowy. Nie
ma jednego, najlepszego punktu pracy: dla
różnych lamp, dla różnych prądów pracy i na-
pięć na anodzie uzyskamy nieco inne znie-
kształcenia, inaczej mówiąc, inne subtelne
dodatki do wspomnianego markowego wina.

Tu muszę wspomnieć, że w tranzystoro-

wych (i scalonych) wzmacniaczach audio
sprawa wygląda zupełnie inaczej. Mianowi-
cie tranzystory też wprowadzają zniekształce-
nia. Jednak generalnie tranzystory mają więk-
sze wzmocnienie niż lampy (przykład z tran-
zystorem polowym z rysunku 8 był trochę
sztuczny), a typowy wzmacniacz tranzystoro-
wy składa się z kilku elementów wzmacniają-
cych. „Goły” wzmacniacz tranzystorowy lub
scalony ma bardzo duże wzmocnienie, zwy-
kle rzędu tysięcy razy (inaczej tysięcy V/V).
Tymczasem rzeczywisty wzmacniacz mocy
audio ma wzmocnienie około 20...50x (V/V)
– w każdym wzmacniaczu tranzystorowym
redukujemy wzmocnienie za pomocą pętli
ujemnego sprzężenia zwrotnego ze wspo-
mnianej dużej wartości do tych 20...50V/V.
Ujemne sprzężenie zwrotne ma ważną wła-
ściwość – redukcja wzmocnienia automatycz-
nie zmniejsza zniekształcenia, a także polep-
sza charakterystykę częstotliwościową. We
wzmacniaczach tranzystorowych duża reduk-
cja wzmocnienia za pomocą pętli sprzężenia
zwrotnego pozwala uzyskać małe zniekształ-
cenia harmoniczne oraz szerokie, płaskie pa-
smo przenoszenia, niemniej ma pewne wady
w przypadku wzmacniaczy o niezbyt dużej
szybkości, ale to już zupełnie inny problem.
We wzmacniaczach lampowych jest inaczej –

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 13
Rys. 14

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

W elektronice mamy do czynienia z rzeczywisty-
mi elementami, które często mają zaskakujące
właściwości. Żeby ściśle opisać te właściwości
matematycznie i przeprowadzić precyzyjne obli-
czenia, trzeba byłoby wprowadzić bardzo skom-
plikowane zależności i wzory. Zazwyczaj wysoka
precyzja nie jest potrzebna i można uprościć pro-
blem: w tym celu przyjmuje się uproszczone mo-
dele elementów. Co ważne, choć te modele są
zwykle dość proste, mimo to w miarę dokładnie
odzwierciedlają właściwości rzeczywistych ele-
mentów, a dzięki nim obliczenia dotyczące ukła-
du dość dobrze odpowiadają rzeczywistości. Na
przykład model baterii zawiera idealne źródło
napięciowe E oraz rezystancję szeregową R we-
dług rysunku A. Oczywiście w baterii nie ma re-
zystora - rezystancja po prostu odzwierciedla
fakt, że pod obciążeniem napięcie baterii maleje.
W modelu rzeczywistej baterii masz też ważny
hipotetyczny twór – idealne źródło napięcia.
Oczywiście takich źródeł w praktyce nie ma –
nawet potężny akumulator pod obciążeniem
zmniejsza swe napięcie – istnieje
ono tylko w naszej wyobraźni.
W idealnym źródle napięcie jest
stałe i nie zależy od rezystancji
obciążenia i tym samym od prądu
obciążenia, a teoretycznie prąd
obciążenia mógłby być dowolnie
duży. Obrazowo pokazuje to ry-
sunek B. Parametry takiego hipo-
tetycznego elementu opisuje je-
den jedyny parametr – (niezmien-
ne) napięcie wyjściowe. Nietrud-
no sobie też wyobrazić źródło na-
pięciowe przebiegu (sinusoidal-
nie) zmiennego.

Podobnie hipotetycznym, wyidealizowanym

elementem jest tak zwane źródło prądowe. O ile
w idealnym źródle napięcia napięcie ma nie-
zmienną wartość, niezależnie od rezystancji ob-
ciążenia, to w źródle prądowym niezmienną war-
tość ma prąd płynący przez źródło i przez obcią-
żenie, niezależnie od rezystancji tego obciążenia.
Dla źródła pradowego
stosuje się różne symbo-
le, my pozostańmy przy
starym oznaczeniu, po-
kazanym na rysunku C.
Łatwo intuicyjnie zaak-
ceptować omówione
wcześniej pojęcie idealnego źródła napięcia – był-
by to na przykład akumulator o nieskończenie du-
żej wydajności prądowej (dla prądu stałego) lub
jakaś prądnica o nieskończenie dużej wydajności
(dla prądu zmiennego). Gorzej z intuicyjnym za-
akceptowaniem pojęcia źródła prądowego – w na-
szej praktyce nie spotykamy tego typu elementów
w czystej postaci. Intuicja może też podpowiadać,
że chodzi o źródło prądu stałego. I słusznie, jed-
nak można wyobrazić sobie też źródło prądowe
prądu zmiennego (dające przebieg sinusoidalny).

Wtedy w obciążeniu będzie płynął prąd sinusoi-
dalnie zmienny o niezmiennej, ustalonej wartości
skutecznej.

O ile sama idea źródła prądowego jest prosta

(element dostarczający prądu o niezmiennej war-
tości), to jednak takich elementów w praktyce...
nie ma. Zwróć też uwagę, że jeśli prąd źródła prą-
dowego ma być niezmienny, niezależny od obcią-
żenia, to napięcie na tym źródle będzie różne, za-
leżne od rezystancji obciążenia – czym większa
rezystancja obciążenia, tym większe musi być na-
pięcie, żeby utrzymać przepływ przez rezystor te-
go samego prądu I: I = U/R

Dla przykładowego

źródła o prądzie 10mA
ilustruje to rysunek D –

zwróć uwagę na napię-
cia na źródle prądo-
wym. W każdym przy-
padku napięcie na źró-
dle prądowym wynika
z rezystancji obciążenia
– staje się takie, żeby
przez dołączoną rezy-

stancję „przepchnąć” prąd o charakterystycznej
wartości. Czym mniejsza rezystancja obciążenia,
tym mniejsze napięcie. Co ważne: napięcie panu-
jące na źródle prądowym nie wpływa na wartość
prądu. Okazuje się, iż pojęcie źródła prądowego
jest bardzo pożyteczne, bo niektóre elementy elek-
troniczne przypominają zachowaniem źródła prą-
dowe. Nie są wpraw-
dzie magazynami
prądu jak bateria, jed-
nak „starają się”
utrzymać prąd o nie-
zmiennej wartości,
niezależnie od napię-
cia. Przykładem jest
omawiany tranzystor
polowy - można sobie wyobrazić, że w tranzysto-
rze tym „siedzi” źródło prądowe sterowane napię-
ciem U

. Napięcie wejściowe U

wyznacza

prąd tego źródła – możemy mówić o jakiejś trans-
konduktancji g

wyrażonej w woltach na miliam-

per. W ten właśnie sposób uzyskujemy bardzo
prosty model tranzystora polowego – patrz rysu-
nek E. Jak stwierdziłem, model ten nie odzwier-
ciedla precyzyjnie zachowania tranzystora, ale
zbieżność jest zupełnie przyzwoita do wstępnych
obliczeń. W uproszczonych obliczeniach układu
wzmacniacza możemy wykorzystać taki prosty
model tranzystora polowego, jak pokazuje rysu-
nek F. Podobnie jest z tranzystorem bipolarnym,

który też zachowuje się jak źródło prądowe, tylko
że sterowane nie napięciem, ale prądem bazy.

Ściślej biorąc, nasze rozwa-

żania w kwestii wzmocnienia
dotyczą przebiegów zmien-
nych, dlatego celowo zazna-
czyłem na rysunku F konden-
sator filtrujący zasilanie, który
dla przebiegów zmiennych sta-
nowi zwarcie. W ten sposób rezystor obciążenia
Ra dla przebiegów zmiennych zwarty jest jednym
końcem (x) do masy. Dlatego możemy uprościć
układ z rysunku F do postaci z rysunku G – i ta-

ką postać spotkasz w podręcznikach. Zawsze pa-
miętaj, że modeluje ona właściwości dla przebie-
gów zmiennych. Porównaj ją z rysunkiem D. Jak
widzisz, napięcie wyjściowe wzmacniacza jest
tym większe, im większa jest rezystancja obcią-

żenia.

Niestety taki prościutki model nie odzwiercie-

dla dobrze zachowania lampy (triody). W lampie
tej daje się zauważyć silny wpływ napięcia wyj-
ściowego na prąd anodowy. Okazuje się jednak,
że wystarczy do wcześniejszego modelu wprowa-
dzić rezystancję wewnętrzną, równoległą do
źródła prądowego, a taki prosty model będzie
dość dobrze odzwierciedlał właściwości triody –
patrz rysunek H. O wartości napięcia wyjściowe-
go decyduje więc równoległe połączenie rezy-
stancji lampy Ri oraz rezystancji obciążenia Ra.
Ponieważ zazwyczaj rezystancja wewnętrzna
lampy Ri jest znacznie mniejsza niż rezystancja
obciążenia, to właśnie ona decyduje o wypadko-
wym wzmocnieniu napięciowym. W wielu popu-
larnych lampach to maksymalne wzmocnienie na-
pięciowe jest mniejsze niż 20V/V.

Ściślej biorąc, w modelach tranzystorów też

należałoby uwzględnić taką wewnętrzną rezy-
stancję, jednak jest ona duża, większa od zewnę-
trznej rezystancji obciążenia i dlatego w szacun-
kowych wstępnych obliczeniach możemy ją po-
minąć.

Można powiedzieć, że tranzystory mają dużą

(dynamiczną) rezystancję wyjściową, a lampy
(triody) – stosunkowo małą. Dlatego wzmocnie-
nie napięciowe tranzystorów zależy głównie od
zewnętrznej rezystancji obciążenia, a lamp – od
ich właściwości (od dynamicznej rezystancji wyj-
ściowej Ri).

W lampie (triodzie) rezystancja dynamiczna

i inne parametry zależą w istotnym stopniu od sta-
łoprądowego punktu pracy, dlatego przy dokła-
dniejszych obliczeniach wzmacniaczy trzeba ko-
rzystać nie tyle z podawanych w katalogu kon-
kretnych wartości parametrów, co z zamieszczo-
nych tam charakterystyk, a ostateczne właściwo-
ści wzmacniacza audio zweryfikować i ocenić za
pomocą pomiarów oraz metodą „na słuch”.

Rys. A
Rys. B

Rys. C

Rys. F

Rys. G

Rys. H

Rys. D
Rys. E

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

lampy generalnie mają małe wzmocnienie,
więc nie bardzo jest co redukować za pomocą
pętli sprzężenia zwrotnego. Owszem, w nie-
których wzmacniaczach lampowych wprowa-
dza się ujemne sprzężenie zwrotne, ale ogól-
nie biorąc, jest ono płytkie właśnie z tego po-
wodu, że lampy jako takie mają małe wzmoc-
nienie. I właśnie tu, w małym wzmocnieniu
lamp i braku silnego (globalnego) sprzężenia
zwrotnego leżą specyficzne właściwości
wzmacniaczy lampowych. Można śmiało
stwierdzić, że właśnie ze względu na brak
sprzężenia zwrotnego na właściwości takiego
wzmacniacza silne piętno odciskają różne
mniej i bardziej subtelne właściwości lamp,
w tym punkt pracy. Właściwości lamp „sły-
chać” więc w dźwięku z głośnika, a we
wzmacniaczach tranzystorowych jest inaczej,
bo silne (głębokie) ujemne sprzężenie zwrot-

ne niejako maskuje specyficzne właściwości
tranzystorów.

Właśnie nieliniowe charakterystyki, małe

wzmocnienie lamp i brak silnego sprzężenia
zwrotnego powodują, że zniekształcenia
wzmacniaczy lampowych są duże, często od
jednego do kilku procent, co przez długi czas
traktowano jako wadę i świadectwo braku
wierności. Dla porównania przyzwoite
wzmacniacze tranzystorowe (scalone) mają
zniekształcenia harmoniczne poniżej 0,01%.
Mimo to dominuje opinia, że lepszy dźwięk
dają jednak wzmacniacze lampowe o tak
kiepskich parametrach. Pikanterii sprawie
dodaje fakt, że według powszechnych ocen
ucho ludzkie nie jest w stanie zauważyć har-
monicznych mniejszych niż 0,5%.

Z dotychczasowych rozważań wynika, że

wzmacniacze lampowe są swego rodzaju ge-

neratorami zniekształceń. I rzeczywiście
zniekształcają i „krzywią” one sygnał. Tylko
ze względu na specyficzne właściwości lamp
oraz ludzkiego słuchu, te zniekształcenia
dźwięku nie tylko są akceptowane, ale wręcz
uznawane za zaletę. W literaturze można zna-
leźć wiele mniej i bardziej przekonujących
prób uzasadnienia tego zjawiska. Wiele z tych
materiałów zawiera opinie i twierdzenia wza-
jemnie wykluczające się, przy czym część
jest zupełnie bezwartościowa, bo ma wyłącz-
nie cel komercyjny. Jeśli uważasz, że i my
weszliśmy właśnie w dziedzinę magii lub
jawnego oszustwa, mylisz się. My chcemy
jak najszybciej przejść do praktyki. Za mie-
siąc podam Ci praktyczne wskazówki i ku
swemu zaskoczeniu zaczniesz projektować
użyteczne układy lampowe.

Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich

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

Mam nadzieję, że wszyscy młodsi uczestnicy
Szkoły dobrze w lipcu odpoczęli, więc na dru-
gi miesiąc wakacji proponuję trudniejszy temat,
który już dawno temu podsunął Paweł Kubic-
ki z Łodzi. Mianowicie Paweł stwierdził, że ty-
powe alarmy nie zapewniają wystarczającego
zabezpieczenia pojazdów przed kradzieżą.
Chciałby, żeby uczestnicy Szkoły zaprojek-
towali system, pozwalający zlokalizować
skradziony pojazd (samochód lub motocykl).
Ja rozszerzam temat „w dół”: może miałoby
sens także podobne urządzenie dla roweru.

A oto temat zadania:

Zaprojektować system pozwalający
zlokalizować skradziony pojazd.

Takie systemy istnieją i pozwalają zloka-

lizować samochód z dokładnością do kil-
ku...kilkudziesięciu metrów. Oczywiście sy-
stemy wykorzystujące GPS i inne satelity są
montowane tylko w drogich samochodach.
My w ramach Szkoły chcemy się zastanowić
nad możliwością budowy znacznie prostsze-
go systemu, który choć trochę polepszyłby
samopoczucie właściciela pojazdu.

Zadanie na pierwszy rzut oka może wy-

dać się zdecydowanie zbyt trudne. Ale wcale
tak nie jest. Przede wszystkim nie oczekuję
działających modeli (zwłaszcza takich,
których działanie jawnie naruszałoby obo-
wiązujące przepisy). Oczywiście jeśli ktoś
wykonałby model i sprawdził system w prak-
tyce, z wielką przyjemnością przedstawię
wyniki albo w rozwiązaniu tego zadania, al-
bo w oddzielnym artykule. Ponieważ temat
rzeczywiście jest specyficzny, spodziewam
się głównie prac teoretycznych.

Myślę, że przede wszystkim należy wziąć

pod uwagę systemy radiowe. Budowa nadaj-
nika i odbiornika może wydać się koszmar-
nie trudna, jednak czy nie można wykorzy-
stać gotowych modułów radiowych? A może
wystarczy prościutki nadajnik na jednym
tranzystorze?

Tym razem znakomite pole do popisu ma-

ją osoby interesujące się techniką radiową.
Mogą przeanalizować, jaka byłaby najlepsza
częstotliwość pracy systemu radiowego, bio-
rąc pod uwagę antenę nadawczą, odbiornik
i łatwość określenia kierunku, z którego
przychodzi sygnał. Na pewno nie jestem
zwolennikiem budowy nadajnika pracujące-
go nielegalnie w zakresie przydzielonym in-
nym służbom, konkretnie policji, żeby poli-
cja z ewentualną pomocą odpowiednich
służb (dawny PIR, PAR) sama odnalazła
nadajnik, który przeszkadza im w pracy.

Czy nie należy raczej pracować w paśmie

CB (około 27MHz) i wykorzystać popularne
kwarce i fabryczne odbiorniki? Czy trzeba
samemu budować prosty nadajnik z jednym
kwarcem, czy lepiej wykorzystać samocho-
dowy transceiver CB? A może częstotliwość
pracy powinna być inna i należy wykorzystać
(ewentualnie lekko przestrojony) zwyczajny
odbiornik radiowy?

Mile widziane są też rozwiązania częścio-

we, na przykład przy założeniu, że wykorzy-
stamy jakieś gotowe bloki, np. moduł nadaj-
nika radiowego. Bo nie tylko o nadajnik
i odbiornik z kierunkową anteną tu chodzi.
Nadajnik przecież nie będzie pracował cały
czas – kiedy ma się włączyć? Nawet po kra-
dzieży chyba nie powinien pracować ciągle
ze względu na pobór prądu ze źródła zasila-
nia. Co ma być sygnałem, że pojazd został
skradziony? Jaką modulację zastosować, że-
by wykryć nawet słaby ślad sygnału w ete-

rze? Czy wykrywać taki modulowany sygnał
w głośniku odbiornika, czy raczej automa-
tycznie, za pomocą dekodera tonu? Jak wi-
dać, do rozwiązania jest sporo problemów.
Zarówno bardziej, jak i mniej doświadczeni
mają szerokie pole do popisu.

Proponuję, żebyście szczególnie starannie

zastanowili się nad podobnym systemem
do... roweru, choć taka idea od początku wy-
gląda mało praktycznie. Wiem, że rzeczywi-
sta przydatność takiego rowerowego powia-
damiacza może być znikoma, jednak to jest
Szkoła Konstruktorów i chciałbym, żebyście
przynajmniej przeanalizowali możliwości
wykonania podobnego systemu dla roweru.
O ile w samochodzie i motocyklu sprawa jest
względnie prosta, bo nadajnik i ewentualną
oddzielną baterię można łatwo ukryć, o tyle
w przypadku roweru nadajnik musiałby mieć
małe wymiary i być ukryty, np. w lampie
przedniej lub jakoś inaczej, by nie wzbudzał
podejrzeń. O ile samochód należałoby wy-
krywać z odległości kilku czy lepiej kilkuna-
stu kilometrów, o tyle rower raczej nie odje-
dzie daleko i zasięg rzędu kilometra czy kil-
kuset metrów wydaje się wystarczający. Czy
w takim razie nie można byłoby wykorzystać
nie fal radiowych, tylko niesłyszalnych
dźwięków o częstotliwości około 20kHz
i wykrywać je czułym mikrofonem? Prze-
twornikiem w nadajniku mógłby wtedy być...
piezoelektryczny głośnik wysokotonowy.
Oczywiście taka koncepcja akustyczna ma
wiele wad, jednak jeszcze raz podkreślam, że
celem zadania jest nie tyle wykonanie syste-
mu o 100-procentowej skuteczności, ale ra-
czej wykazanie się pomysłowością i przepro-
wadzenie prób. A może ktoś miałby jeszcze in-
ny, godny uwagi pomysł? Oczywiście w przy-
padku tego zadania niecodzienne, oryginalne
idee będą mieć wielką szansę na nagrodę,

Zadanie nr 90

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

a przede wszystkim na „zabłyśnięcie” swym
genialnym pomysłem przed wielką rzeszą
Czytelników EdW. Z niecierpliwością będę
także czekał na listy zawierające jedynie roz-
ważania dotyczące celowości i możliwości
wykonania takiego systemu w warunkach

amatorskich. A ilu z Was zechce puścić wo-
dze fantazji i zaprojektować na papierze sy-
stem z modułem odbiorczym GPS i nadajni-
kiem radiowym. Nie zlekceważcie tego zada-
nia, bo problem jest naprawdę istotny i war-
to przynajmniej o nim podyskutować. Jak za-

wsze jestem przekonany, że nadeślecie inte-
resujące pomysły, rozwiązania i układy. Sta-
le czekam też na propozycje kolejnych tema-
tów. Przypominam, że pomysłodawcy wyko-
rzystanych zadań otrzymują nagrody.

Temat zadania 86 brzmiał: Zaprojektować
atrakcyjny kalendarz elektroniczny i/lub
elektroniczny terminarz.

Nie ukrywam, że też uważam temat za

nietypowy. Naprawdę cieszę się ze wszyst-
kich nadesłanych prac i pomysłów, zwła-
szcza z tego, że mogę przedstawić kilka bar-
dzo interesujących modeli. Już teraz gratulu-
ję wszystkim uczestnikom, zwłaszcza tym
młodszym. To naprawdę wspaniałe, że 16-
czy 17-latek przysyła działający, dość skom-
plikowany model. Ja ze swej strony gratuluję
pomysłów i rozwiązań, a z drugiej strony ża-
łuję, iż nie mogę odpowiednio nagrodzić
wszystkich uczestników.

Rozwiązania teoretyczne

W tej grupie pojawiło się kilka kierunków.
Na przykład kilku uczestników stwierdziło
jedynie, że najprościej będzie wykorzystać
rozwiązanie programowe na komputerze PC.
Niektórzy proponowali wykorzystanie istnie-
jących programów, inni chcą napisać progra-
my od zera według własnych założeń. Jeden
uczestnik, Marek Arent z Warszawy przy-
słał nawet dwa programy (terminarz i kalen-
darz) napisane przez siebie w Turbo Pascalu.
Oryginalne programy można znaleźć na na-
szej stronie internetowej (Arent.zip). Tej gru-
pie rozwiązań poświęcam najmniej uwagi,
ponieważ nasza Szkoła ma za zadanie przede
wszystkim kształcić elektroników, a nie
„czystych” programistów. Niewykluczone,
że w przyszłości na łamach EdW pojawi się
kurs programowania w Delphi, na razie kon-
centrujemy się na programowaniu mikropro-
cesorów za pomocą BASCOM-a AVR.

A teraz rozwiązania sprzętowe. Prosty,

godny uwagi pomysł podał Dawid Lichosyt
z Gorenic. Dawid napisał: (...) urządzenie
służy do odliczania dni od zadanej wartości
w dół. Na przykład możemy ustawić liczbę
dni do wakacji lub innej ważnej daty, a układ
będzie na bieżąco pokazywał, ile ich pozosta-
ło do danego terminu. Wskazane byłoby
umieścić w pobliżu kartkę z jego nazwą lub
tekst typu: „Do wakacji pozostało ... dni”.
Oryginalny schemat pokazany jest na rysun-
ku 1. Oto fragment opisu: układ U1 4541
tworzy generator. Powinien on wytwarzać
dokładnie jeden impuls na dobę. Jego wyj-
ście połączone jest z wejściem zmniejszają-
cym stan zespołu liczników U2, U3, U4, li-
czących w zakresie 0...999. Dodatkowo za

pomocą S1 można zwiększać, a za pomocą S2
– ręcznie zmniejszać stan liczników.

Dawid napisał, że interesujący byłby też

„Kalendarz Predatora”, pokazujący datę
w formie binarnej. Do dokładnego ustawienia
częstotliwości oscylatora z rysunku 1 po-
trzebny byłby precyzyjny częstościomierz –
nie wystarczy multimetr z funkcją pomiaru
częstotliwości, gdzie dokładność wynosi
2...5%. Poza tym stabilność proponowanego
generatora RC nie jest rewelacyjna – często-
tliwość jest zależna od temperatury, może
zmieniać się
wskutek starzenia
elementów. Trzeba
liczyć się z osta-
teczną precyzją
i stabilnością nie-
wiele lepszą od
1%, czyli 1/100.
W praktyce ozna-
cza to, że na tyle
precyzyjny oscyla-
tor RC mógłby
z

powodzeniem

służyć kilkadzie-
siąt dni bez korek-
ty. Przy okresie
zliczania rzędu
300 dni (rok szkol-
ny) błąd częstotli-
wości musiałby

być znacząco mniejszy od 1/300, czyli
0,33%. Oznacza to, że aby uniknąć koniecz-
ności pilnowania wskazań i ręcznej korekcji,
trzeba zastosować stabilny generator z rezo-
natorem kwarcowym. Dokładność nawet bar-
dzo kiepskiego kwarcu wystarczy z powodze-
niem – na przykład gdyby zegar spieszył się
lub późnił o minutę dziennie, co przy zega-
rach kwarcowych praktycznie się nie zdarza,
przez rok błąd zmieści się w akceptowalnych
granicach ±6 godzin. A przecież rezonator
kwarcowy ma lepszą dokładność i stabilność.

Rys. 1

Rys. 2

Rozwiązanie zadania nr 86

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Na oscylator z rezonatorem kwarcowym

zdecydował się Jakub Jagiełło z Gorzowa
Wlkp. Chce wykorzystać kostkę CMOS
4521 – układ podobny nieco do 4541, z licz-
nikiem 24-stopniowym, dającym maksymal-
ny współczynnik podziału równy 2

, czyli

16777216. Ma to być zarówno zegar (godzi-
ny, minuty, sekundy), jak i kalendarz, poka-
zujący cyfrowo dni miesiąca i rok, a na linij-
ce diod LED miesiąc i dzień tygodnia. Choć
w układzie można dopatrzyć się usterek, pro-
pozycja jest godna wzmianki. Jakub nadesłał
e-mailem tylko schemat, który można ścią-
gnąć ze strony internetowej (Jagiello.gif).

Piotr Bechcicki z Sochaczewa proponuje

wykorzystać popularną kiedyś kostkę
MC1206. Ten układ krajowej produkcji zawie-
ra zegar, budzik, timer i kalendarz. Czas poka-
zywany jest na przemian z datą: czas 8 sekund,
data – 2 sekundy. Piotr przysłał blokowy sche-
mat (Bechcicki.gif) – propozycję przeróbki po-
legającej na zastosowaniu dodatkowych za-
trzasków, układu „oddzielania” i dwóch zespo-
łów wyświetlaczy czasu i daty. Dodatkowy ob-
wód z licznikiem 4017 zapewniałby wskazy-
wanie dni tygodnia. Interesującą propozycją
Piotra jest wyświetlanie nazwy dnia tygodnia
na dwóch wyświetlaczach 16-segmentowych,
a nie za pomocą rządka siedmiu diod LED.

Kilka osób zaproponowało wykorzystanie

mikroprocesorów i rozmaitych wyświetlaczy.
Liczne prace dotyczyły wykorzystania kla-
sycznego wyświetlacza LCD, zwykle 2x16
znaków. Propozycje te różniły się szczegóła-
mi, wspólną cechą był mikroprocesor, wy-
świetlacz LCD i... brak konkretów. Nie oma-
wiam tu kilku propozycji wykorzystania pro-
cesora, ponieważ żaden z nadesłanych progra-
mów nie jest kompletny, a właściwie nie są to
nawet programy, tylko szkice programów.
W tej grupie rozwiązań chciałem jednak wy-
różnić dwie prace. Pierwsza została nadesłana
przez 16-letniego Wiktora Yokotę z Knyk,
który po dłuższej przerwie znowu wziął udzi-
ał w Szkole. Wiktor przeprowadził nie tylko
analizę, ale też ankietę – pytał kolegów, jak
widzą rozwiązanie zadania. Koledzy choć
trochę znający się na elektronice wskazywali
na wyświetlacz LCD, w ostateczności kilka
wyświetlaczy 7-segmentowych. Natomiast
nie-elektronicy, nierozróżniający LED od
LCD, zwracali uwagę tylko na funkcjonal-
ność. Wiktor doszedł do wniosku, że dla nie-
których... nadawałby się komputer klasy PC
z monitorem LCD-TFT zawieszony na ścia-
nie. Rozważył nawet możliwość wykorzysta-
nia wyświetlaczy graficznych LCD i VFD.
Na takim graficznym wyświetlaczu pokaza-
ny byłby obrazek przypominający kartkę
z klasycznego kalendarza. Ostatecznie, po
analizie kosztów zaproponował trzy warianty
rozwiązania z różnymi wyświetlaczami.

19-letni Krzysztof Żmuda z Chrzanowa

przysłał schemat pokazany na rysunku 2
(bez rezystorów ograniczających prąd diod)

oraz program w BASCOM-ie. W propono-
wanym układzie też pracuje klasyczny wy-
świetlacz LCD sterowany z procesora
89C2051. Nowością, którą chciałbym wy-
różnić, jest zastosowanie matrycy diod LED
5x7. Pozostali uczestnicy, którzy chcieli wy-
świetlić dzień tygodnia na diodach LED, pla-
nowali pojedynczy łańcuszek siedmiu diod
albo dwa wyświetlacze 16-segmentowe.
Krzysztof jako jedyny chce wykorzystać spo-
sób podobny jak w wielu drukowanych ka-
lendarzach – w jego urządzeniu ma się za-
świecać jedna z 35 diod matrycy. Na stronie
internetowej można znaleźć oryginalny pro-
gram i krótki opis (Żmuda.zip).

Mariusz Chilmon z Augustowa nadesłał

interesującą, lecz nietypową propozycję
„Magicznego pudełka”. Oto fragmenty opi-
su: (...) wkłada się rachunek do zapłacenia,
jakiś kwit czy cokolwiek innego. Układ wy-
krywa to i sygnalizuje potrzebę załatwienia
sprawy, gdy (...) ktoś przechodzi obok niego.
(...) praktyczne działanie Magicznego pudeł-
ka wyobrażam sobie następująco: urządzenie
stałoby np. na korytarzu, tuż przy drzwiach.
Gdy ktoś wchodziłby lub wychodziłby z do-
mu, urządzenie powiadamiałoby go o ko-
nieczności zabrania rachunku czy kwitu.

Oryginalny schemat pokazany jest na ry-

sunku 3. Autor pisze: (...) generatory
U5A i U2 sterują diodami IRED, które wysy-
łają sygnał do dwóch odbiorników TFMS.
Sygnał ten to paczki impulsów 36kHz. Aby
odbiorniki mogły poprawnie pracować,
paczka ma długość 1ms, przerwa 10ms.
Odbiornik U7 wykrywa przerwanie wiązki
wysyłanej przez D2 (która jest skierowana na
ten odbiornik), co oznacza umie-
szczenie jakiejś rzeczy w Magicz-
nym pudełku. Gdy pudełko jest pu-
ste, obwód z D6, C8, R8, U5D za-
mienia ujemne impulsy z TFMS-
a na stan wysoki. Gdy w pudełku
coś się znajdzie, zaświeci się zielo-
na część diody D5. Układ U6
współpracuje z diodą D3. Oba ele-
menty są umieszczone obok siebie
i wycelowane „w świat”. Gdy ktoś
znajdzie się obok urządzenia, wiąz-
ka podczerwieni odbije się od niego
i trafi do TFMS-a. Zaświeci się
czerwona sekcja diody D5. (...) Ma-
giczne pudełko zareaguje, gdy:
- w pudełku będzie się coś znajdo-
wało,
- na wyjściu uniwibratora U4 będzie
stan niski,
- ktoś zbliży się do urządzenia.

Licznik U3 zostanie wyzerowany

i zacznie odliczać – buzzer odezwie
się kilka razy. Gdy na wyjściu Q14
pojawi się stan wysoki, zatrzyma się
generator U3. Poza tym także U4
zostanie zresetowany i rozpocznie
pracę – dzięki diodzie D9 przez

kilka minut Magiczne pudełko będzie zablo-
kowane – chodzi o to, żeby sygnał buzzera
był włączany na krótko. (...) Magicznym pu-
dełkiem może stać się np. skrzynka na listy.

Choć można mieć wątpliwości, czy układ

będzie prawidłowo wykrywał przechodzącą
obok osobę i czy takie urządzenie zasługiwa-
łoby na miano terminarza, przedstawiona
idea na pewno jest interesująca i po dopraco-
waniu szczegółów mogłaby znaleźć prak-
tyczne zastosowanie.

Rozwiązania praktyczne

Fotografia 1 pokazuje prosty terminarz Ja-
rosława Tarnawy z Godziszki. Oryginalny
schemat pokazany jest na rysunku 4. Jak wi-
dać, jest to blok wyświetlania, niezawierają-
cy zegara sterującego o okresie 24h (trzeba
go zaprojektować we własnym zakresie). Po-
kazuję schemat z uwagi na proste, a interesu-
jące rozwiązania, mogące przydać się
w podobnych konstrukcjach. Po włączeniu
zasilania obwód C2, R6 resetuje licznik i stan
wysoki z wyjścia Q0 blokuje wejście impul-
sów 24-godzinnych – na nóżce 9 bramki
c utrzymuje się stan niski. W takim stanie na-
leży przyciskiem S zwiększyć stan licznika,
by ustawić potrzebną liczbę dni do odlicze-
nia. Odblokuje to wejście 24-godzinne. Po
kilku dniach, gdy na wyjściu Q8 pojawi się
stan wysoki, zostanie włączony generator
z bramką on i dioda LED będzie migać, by
zwrócić uwagę domowników na sprawę do
załatwienia. Jeśli układ nie zostanie wyzero-
wany, po kolejnych 24 godzinach stan wyso-
ki z wyjścia Q9 podtrzyma miganie kolejnej
diody LED, a dodatkowo przez diodę D3

Rys. 3

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

zablokuje wejście 24-godzinne, kończąc cykl
pracy. Wątpliwości może budzić włączenie
przycisku S, jednak w takim układzie jego
ewentualne drgania nie powinny spowodo-
wać błędu z uwagi na wejście CLK z histere-
zą oraz obecność kondensatora C4, który do-

łączony do niskoomowego wyjścia bramki
c będzie pełnił rolę filtru.

Fotografia 2 pokazuje model 17-letniego

Arkadiusza Zielińskiego z Częstochowy.
Arek, czerpiąc pomysł z jednego z kitów Vel-
lemana, wykorzystał duży matrycowy dwu-
kolorowy wyświetlacz LED 8x5 punktów.
Tak zrealizowany zegar pokazuje czas kolo-
rem zielonym i datę kolorem czerwonym,
a informacja jest cały czas przewijana na wy-
świetlaczu. Dodatkowy efekt zapewnia jedna
niebieska dioda, umieszczona wewnątrz obu-
dowy, podświetlajaca z boku część elemen-
tów, widocznych przez przezroczystą płytę
czołową. Pomimo drobnych usterek (mała ja-
sność wskazań w dzień, zauważalne niekiedy
migotanie), kieruję ten bardzo interesujący
projekt do publikacji w Forum Czytelników.
Gratuluję też młodziutkiemu Autorowi po-
mysłu i realizacji. Jestem przekonany, że nie
spocznie on na laurach i nadal będzie wzbo-
gacał swą wiedzę i umiejętności.

Na fotografii 3 można zobaczyć model

nadesłany przez Romana Biadalskiego z Zie-
lonej Góry. Wygląda niepozornie z uwagi na

obecność tylko czterech wy-
świetlaczy 7-segmentowych.
Roman zauważa, że często
o rzeczywistej atrakcyjności
i przydatności układu decy-
dują kosztowne i trudne do
zdobycia elementy. Jego
projekt jest świadomym
kompromisem między ko-
sztem a możliwościami. Za-
wiera popularny i tani proce-
sor 89C2051. Pełni rolę ze-
gara, kalendarza (dzień tygo-
dnia, dzień miesiąca, mie-
siąc, rok), budzika z łagod-
nym startem, terminarza
z dwoma dokładnymi datami
roku i dobowego przypomi-
nacza „doktora”, przypomi-
nającego o konieczności za-
życia dziennej dawki lekar-

stwa. Ważną zaletą jest obecność fotorezystora
dostosowującego jasność wskaźnika do jasno-
ści otoczenia. Kieruję ten projekt do Pracowni,
a po sprawdze-niu – do publikacji.

Podobny los spotka projekt, który wyko-

nał niezawodny Marcin Wiązania z Buska
Zdroju. Wieczny kalendarz Marcina pokaza-
ny jest na fotografii 4. Marcin napisał, że po
analizie świadomie zrezygnował z termina-
rza na korzyść atrakcyjnego kalendarza
z dziesięcioma wyświetlaczami alfanume-
rycznymi, których wskazanie z powodze-
niem można odczytać nawet z odległości kil-
kunastu metrów.

Fot. 3 Zegar Romana Biadalskiego

Fot. 4 Wieczny kalendarz Marcina

Wiązani

Fot. 2 Układ Arkadiusza Zielińskiego

Fot. 1 Model Jarosława Tarnawy

Rys. 4

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Fotografia 5 pokazuje model Pawła

Knioły z Lublewa. Dość prosty schemat
układu pokazuje rysunek 5. Dzięki łączu
RS-232 Paweł wyposażył swoje urządzenie
w następujące funkcje: Zegar z kalendarzem,
Wyświetlacz do Winampa, Budzik, Przypo-
minacz o sprawach do załatwienia.

Oto fragment listu: Jeśli chodzi o zegar

z kalendarzem, wzorowałem się na kicie
AVT2488. Jest to mikroprocesorowy zegar
z kalendarzem. Zastosowano tam układ
89c4051, stąd byłem prawie pewien, że na
tym uP zbuduję własne urządzenie. Niestety
napotkałem na sporą trudność. Chodzi
o ograniczenie BASCOM-a DEMO do 2kB
kodu. Już myślałem, żeby porzucić prace
nad tym projektem, ale postanowiłem się
sprawdzić i udało się. Po miesiącu mam już
gotowy kod dla 89c2051 (wszystkie powyż-
sze funkcje są realizowane ) i jestem bogat-
szy o to coś niezwykle cennego - doświad-
czenie. Jak widać, czasami ograniczenia
mogą dać więcej pożytku, niż można sobie
wyobrażać. (...) Wyjaśnienia potrzebować

może jedynie układ do transmisji RS-232.
Zastosowałem tranzystory BD-139 i BD-
140, bo akurat takie miałem pod ręką. A że
działa, to bardzo dobrze. Można zastosować
zwykłe BC548, ale głowy nie daję, bo nie
sprawdziłem. Mam nadzieję, że bateria re-
zerwowa jest podłączona poprawnie, bo nie
znam się za bardzo na tym, ale najważniej-
sze, że działa.

Stanowczo odradzam (bezskuteczne zre-

sztą) szukanie cracka do BASCOM-a DEMO
i cieszę się, że Paweł nabrał doświadczenia.
Wprawdzie nie kieruję projektu do publikacji,
ale przyznaję nagrodę. Zainteresowanych in-
formuję, że na naszej stronie internetowej
w pliku Kniola.zip można znaleźć oryginalną
pracę Pawła – całość o objętości 988kB, łącz-
nie z dodatkowymi bibliotekami i kontrolka-
mi (wykorzystując obce kontrolki i biblioteki,

zawsze trzeba się upewnić, czy nie są naru-
szone prawa ich twórców).

Na koniec zostawiłem niecodzienną kon-

strukcję, którą wykonał Michał Koziak

z Sosnowca. Oto fragmenty listu: (...) po-
wstał „twór” łączący w sobie funkcję zegara,
kalendarza i terminarza. (...) Montaż układu
sprawił mi pewne trudności, lecz efekt końco-
wy jest bardzo dobry. Pierwszy raz zastoso-
wałem elementy SMD oraz wykonywałem tak
skomplikowaną płytkę drukowaną. Jedynie
mikroprocesor jest układem przewlekanym,
wkładany jest on jednak do podstawki przylu-
towanej na płasko do obwodu drukowanego.
Z przodu płytki dostępne są jedynie wyświe-
tlacze diody LED i microswitche konfigura-
cyjne. (...) Program napisałem za pomocą
demonstracyjnej wersji pakietu BASCOM.
Zajmuje on prawie całą dostępną pamięć.
Musiałem stosować wstawki asemblerowe,
aby udało się zmieścić wszystkie potrzebne
funkcje. Podczas uruchamiania samej części
sprzętowej natrafiłem na szereg problemów
począwszy od przetrawionej ścieżki (tej do-
chodzącej do LE układu U3 – powodowało to
niezły bałagan na wyświetlaczu) i kilku zim-
nych lutach, skończywszy na tym, że tranzy-
story PNP (przynajmniej tak mnie zapewniał
sprzedawca) okazały się tranzystorami NPN.
Dużo czasu i nakładu pracy pochłonęło wy-
konanie płytki drukowanej, która musi zostać
wykonana bardzo precyzyjnie, gdyż ścieżki
mają 0,3mm, a odstęp między nimi niekiedy
jest mniejszy niż 0,25mm. (...) Wydaje mi się,
że układ ma racje bytu jako bardziej rozbu-
dowany zegarek biurkowy. Nie wyposażyłem
go w funkcję budzika, gdyż uznaję to za zbęd-
ny gadżet w tym akurat projekcie (druga
sprawa, że zabrakło wyprowadzeń mikrokon-
trolera). Możliwości małego Atmela są w tym
projekcie wykorzystane do granic możliwo-
ści. Niemniej jednak udało mi się zrealizować
wszystkie pierwotne założenia projektowe.
(...) Sercem układu jest znany mikrokontroler
firmy Atmel AT89C2051. Pewną wadą urzą-
dzenia jest dość wysoki koszt wykonania

Fot. 5 Model Pawła Knioły

Rys. 5

Rys. 6

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

(szczególnie 16-segmentowe LED-y oraz ze-
gar PCF8583). (...) Ze względu na małą
liczbę wyprowadzeń procesora zastosowałem
dodatkowy zatrzask U3 typu 74HCT573. (...)

Oryginalny schemat pokazany jest na ry-

sunku 6. Dwie strony płytki tego niecodzien-
nego urządzenia pokazane są na fotografiach
6 i 7. Jak widać na fotografii 6, Michał przy-
słał też drewniane elementy podstawki, two-
rzącej wraz z płytką konstrukcję do postawie-
nia na biurku. Gratuluję młodemu uczestniko-
wi pomysłu i realizacji! Projekt wykonany
przy użyciu SMD jest zbyt trudny dla więk-
szości Czytelników, ale na pewno taki układ,
właśnie ze względu na stopień trudności (wy-

konanie płytki, zdobycie elementów, montaż),
może dla niektórych stanowić interesujące
wyzwanie. Kto chciałby wykonać coś podob-
nego, szerszy opis, projekt płytki w Protelu
oraz pliki źródłowe programu znajdzie na
stronie internetowej jako Koziak.zip (99kB).

Podsumowanie

Bardzo się cieszę, że aż trzy nadesłane pro-
jekty mogłem skierować do publikacji (Zie-
liński, Biadalski, Wiązania). Dwa dalsze
godne większego zainteresowania (Knioła,
Koziak) opisałem pokrótce, a komplety ory-
ginalnych materiałów dostępne są na naszej
stronie internetowej. Tym samym plon zada-
nia 86 uważam za znakomity. Szczerze
mówiąc, zabrakło mi tylko „ręcznego” kalen-
darza. Jeden z pomysłodawców zadania za-
proponował budowę układu, gdzie ręczna in-
gerencja zwyczajnym przyciskiem zmienia-
łaby datę i przypominałaby zrywanie kartek
w klasycznym kalendarzu. Brak takiego ład-
nego świecącego „ręcznego” kalendarza to
jest mój jedyny niedosyt dotyczący tego za-
dania. Nic nie szkodzi – wszystko wskazuje,
że modułowy „ręczny” kalendarz będzie te-
matem jednego z następnych zadań.

W podsumowaniu zadania chciałbym pod-

kreślić, iż wielu uczestników po analizie
odrzuciło pomysł elektronicznego terminarza.
Zwracali uwagę na trudność wprowadzania
informacji. Doceniam wnioski tych, którzy

zrezygnowali z rozbudowanych
układów i uniknęli niepotrzeb-
nych kosztów, na przykład
w kwestii wprowadzania da-
nych. Inni chcieli zastosować
klawiaturę jak w klasycznym te-
lefonie komórkowym i wpisy-
wać tekst jak przy pisaniu SMS-
ów. Ktoś zaproponował dużą
klawiaturę od komputera PC,
a jeszcze inni chcieli ładować
zawartość terminarza z kompu-
tera PC przez port szeregowy.

Niektórzy słusznie uznali, że nie ma sensu
tworzenie konkurencji dla terminarzy dostęp-
nych w telefonach komórkowych i kompute-
rach: jeśli terminarz z małym wyświetlaczem
LCD miałby współpracować z komputerem
PC, to czy warto w ogóle robić takie urządze-
nie? Również i ja mam wątpliwości, czy sza-
ry, mały wyświetlacz LCD umieszczony
w niezgrabnej obudowie może konkurować
z wyrobami fabrycznymi. Cieszę się, iż
znaczna część osób wyraźnie podkreśliła, że
należy poważnie rozważyć stosunek nakładu
pracy i kosztów do efektu. Ja rozumiem, jak
wielką satysfakcję daje samodzielne wykona-
nie jakiegokolwiek działającego urządzenia,
jednak lepiej skoncentrować się na urządze-
niach, których nie można kupić w sklepach.
Stąd znacznie wyżej oceniam zaproponowane
urządzenia z diodami i wyświetlaczami LED.
Również i ja uważam, iż tylko takie wyświe-
tlacze dadzą potrzebny efekt, zwłaszcza 16-
segmentowe wyświetlacze alfanumeryczne.

Gratuluję wszystkim Kolegom wymienio-

nym z nazwiska. Przykro mi, że nie mogę
wszystkich obdarować nagrodami i upominka-
mi, niech nagrodą będzie przyjemność zapre-
zentowania się ogromnej rzeszy Czytelników
EdW. Nagrody za zadanie 86 otrzymują Mi-
chał Koziak i Paweł Knioła. Nagrody czy ra-
czej upominki książkowe, a po publikacji ho-
noraria otrzymają Arkadiusz Zieliński, Ro-
man Biadalski i Marcin Wiązania. Upomin-
ki otrzymają też: Dawid Lichosyt, Piotr
Bechcicki, Krzysztof Żmuda, Jarosław Tar-
nawa i Mariusz Chilmon. Aktualna punkta-
cja zawarta jest w tabeli. Ponawiam prośbę: je-
śli nadsyłacie pracę do Szkoły e-mailem, poda-
wajcie od razu swój adres pocztowy, a przynaj-
mniej miejscowość zamieszkania. Serdecznie
zapraszam do udziału w rozwiązywaniu kolej-
nych zadań i do nadsyłania prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Fot. 6 Model Michała Koziaka

Fot. 7 Strona elementów modelu Mi-

chała Koziaka

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

Rozwiązanie zadania 86

W EdW 4/2003 na stronie 36 zamieszczony
był schemat mikroprocesorowej, dwukanało-
wej laserowej bariery świetlnej do naprowa-
dzania samochodu podczas wjazdu do gara-
żu, nadesłany jako rozwiązanie jednego z po-
przednich zadań. Oryginalny schemat poka-
zany jest na rysunku A. Kontaktron zamoco-
wany w drzwiach ma zapewnić automatycz-
ne włączenie na stałe modułów laserowych

i mikroprocesora podczas wjeżdżania do ga-
rażu. Jeśli samochód przetnie jeden z torów
świetlnych, włączy się brzęczyk i zaświeci
dioda LED podświetlająca strzałkę, sugerują-
cą zmianę kierunku jazdy.

Nieprzypadkowo w rubryce Co tu nie

gra? zamieściłem schemat urządzenia oparte-
go na mikroprocesorze. Po kursach dotyczą-
cych mikroprocesorów coraz więcej rozwią-
zań i projektów wykorzystuje te nad wyraz

pożyteczne i nowoczesne elementy. Mikro-
procesory oferują naprawdę fantastyczne
możliwości i genialnie ułatwiają konstrukcję
rozmaitych urządzeń. Nie można jednak bez-
krytycznie dać się porwać fali fascynacji ich
możliwościami. Problem w tym, że wielu po-
czątkujących koncentruje się na programie
i traktuje zupełnie po macoszemu wszystko,
co współpracuje z mikroprocesorem. Rezulta-
tem są elementarne błędy wielu osób, które za

Elektronika dla Wszystkich

Szkoła Konstruktorów

mało czasu poświęcają podstawom elektro-
nicznego rzemiosła. W Elektronice dla
Wszystkich musimy i chcemy poświęcać mi-
kroprocesorom odpowiednią ilość miejsca.
Nie możemy jednak pomijać klasycznych
układów, które znakomicie kształcą. Kto naj-
pierw pozna dobrze klasyczne układy elek-
troniczne, a potem „przesiądzie się” na mi-
kroprocesory, bardzo wiele zyska. Kto chce
od razu zostać „mikroprocesorowym kon-
struktorem” bez gruntownego opanowania
podstaw, jest skazany na liczne błędy i fru-
stracje. Przykładem jest prezentowany sche-
mat. Powyższe uwagi absolutnie nie mają na
celu ośmieszyć „mikroprocesorowców” –
chodzi tylko o właściwą kolejność nauki
(oczywiście jak zawsze, nie podaję też żad-
nych informacji ułatwiających „namierze-
nie” twórcy schematu – osoba Autora nie ma
tu nic do rzeczy, chodzi tylko o to, żebyśmy
się wszyscy czegoś nauczyli). Mikroproceso-
ry to nie tylko programowanie, ale też grun-
towna znajomość podstaw warsztatu elektro-
nicznego. Autora schematu serdecznie za-
chęcam do dalszych prób – przede wszyst-

kim prób praktycznych, najlepiej na bazie
mniej skomplikowanych układów scalonych.
A jeśli chodzi o zamieszczony schemat, na-
płynęło wiele prac z licznymi uwagami. Za-
cznijmy od drobiazgów.

Wielu uczestników sygnalizowało zły

symbol fotorezystora i kontaktronu na sche-
macie. Rzeczywiście, zazwyczaj dla kontak-
tronu i fotorezystora używa się nieco innych
symboli, ale nie ma to żadnego znaczenia
praktycznego. Autor po prostu wykorzystał
symbole popularnych elementów bibliotecz-
nych, dostępne w używanym programie, stąd
taka forma. Trzeba pamiętać, że to tylko
schemat, więc sposób jego narysowania nie
ma znaczenia dla działania układu. Nie moż-
na uznać tego za błąd.

Pojawiły się też w odpowiedziach błędne

sugestie. Nie trzeba na przykład podciągać
do plusa zasilania końcówki P1.2 współpra-
cującej z kontaktronem – wystarczy wewnę-
trzny rezystor podciągający. Tylko końcówki
P1.0 i P1.1, jako wejścia komparatora analo-
gowego, nie mają rezystorów podciągają-
cych.

Drobną i nieznaczącą usterką jest też brak

wartości rezystorów R4, R5. Może on mieć
wartość w szerokim zakresie 2,2k

Ω...470kΩ.

To wygląda na zwyczajne przeoczenie.

Usterką o większym znaczeniu jest od-

wrotne włączenie tranzystora T2, ale wyglą-
da na to, że zamiana miejscami kolektora
i emitera też jest przypadkowym przeocze-
niem – tranzystor T1 jest włączony prawidło-
wo. Za podobny przykład roztargnienia
uznaję obecność napisu 12V przy przekaźni-
ku. Jak wiadomo, procesor 89C2051 może
być zasilany napięciem co najwyżej 6V, więc
można po prostu zastosować przekaźnik 5-
woltowy. Można też zasilić przekaźnik na-
pięciem +12V, ale wtedy trzeba byłoby ozna-
czyć etykietkę zasilania skrótem innym niż
VCC. Przekaźnik 5-woltowy dużej mocy
może pobierać ponad 100mA, a 12-woltowy
ponad 50mA. Tymczasem wzmocnienie tran-
zystora T3 typu BC337-16 może być równe
100x (katalog podaje wartość 100...250).
Wobec tego prąd bazy powinien być większy
niż 1mA dla przekaźnika 5V i 0,5mA dla
przekaźnika 12-woltowego. Tymczasem prąd
bazy będzie mniejszy i to nie tylko z powodu
dużej wartości R9. Przy takim połączeniu na-
leżało zastosować tranzystor Darlingtona,
np. BC617, który przy takich prądach ma
wzmocnienie powyżej 10000x.

Właściwie już tu doszliśmy do głównych

błędów w układzie. Kilku uczestników
stwierdziło, że wartość R9 jest za duża i na-
leży ją zmniejszyć. Tak byłoby, gdyby pro-
cesor był typu 90S2313, gdzie wydajność
wyjść w stanie wysokim jest duża i przekra-
cza 10mA. Pomysłodawca układu zapo-
mniał albo nie wiedział, że w procesorze
89C2051 spoczynkowa wydajność wyjść
w stanie wysokim jest znikoma – gwaranto-
wana wydajność prądowa wyjść procesora
89C2051 w stanie wysokim jest mała, rzędu
kilkudziesięciu mikroamperów. Tylko
w stanie niskim wyjścia mają dużą wydaj-
ność, ponad 20mA.

I właśnie tu tkwią najważniejsze błędy.

Mała wydajność wyjść w stanie wysokim po-
winna zapewnić prawidłowe działanie tran-
zystora T4 i brzęczyka ze względu na mały
pobór prądu. Ale tak mały prąd wyjściowy
procesora na pewno nie wystarczy do wyste-
rowania tranzystora T3 typu BC337. Tym
bardziej nie wystarczy do zaświecenia super-
jasnych diod LED D3, D4 – przy prądzie kil-
kudziesięciu mikroamperów będą praktycz-
nie niewidoczne. Wartość rezystorów R2, R3
nie ma znaczenia.

I tu doszliśmy do błędu, który najbardziej

rzuca się w oczy. Ewidentnym nieporozu-
mieniem jest dołączenie modułów lasero-
wych wprost do wyjść procesora. Jak wiado-
mo, przy małych prądach dioda laserowa za-
chowuje się jak zwykła dioda LED. Dopiero
przy prądach powyżej wartości progowej,
wynoszącej kilkadziesiąt miliamperów,

Marcin W

Wiązania Busko Zdrój . . . . . . . . . . . 162

Mariusz CChilmon Augustów. . . . . . . . . . . . . . 96

Dariusz DDrelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . 92

Michał SStach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . 86

Jarosław TTarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . 54

Roman BBiadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . 53

Michał KKoziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . . 51

Jarosław CChudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . 49

Marcin M

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

Krzysztof KKraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . 41

Piotr RRomysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Bartłomiej RRadzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . 37

Piotr W

Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . 37

Rafał SStępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Arkadiusz ZZieliński Częstochowa . . . . . . . . . . 34

Dawid LLichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . 30

Dariusz KKnull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Szymon JJanek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Filip RRus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Piotr DDereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . 24

Piotr BBechcicki Sochaczew . . . . . . . . . . . . . 23

Radosław CCiosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . 22

Mariusz CCiołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . 20

Robert JJaworowski Augustów . . . . . . . . . . . . 20

Jakub KKallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Jacek KKonieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . 20

Bartek CCzerwiec Mogilno . . . . . . . . . . . . . . . 18

Jakub JJagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . 18

Michał PPasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . 18

Radosław KKoppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . 17

Łukasz CCyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Piotr PPodczarski Redecz . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Andrzej SSadowski Skarżysko-Kam. . . . . . . . . 16

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

Tomasz GGajda Wrząsawa . . . . . . . . . . . . . . . 15

Maciej JJurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Ryszard M

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

Emil UUlanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . 15

Krzysztof Żmuda Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . 15

Artur FFilip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Dawid KKozioł Elbląg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Paweł SSzwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . 14

Aleksander DDrab Zdziechowice . . . . . . . . . . . 13

Wojciech M

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

Michał GGołębiewski Bydgoszcz . . . . . . . . . . . 12

Zbigniew M

Meus Dąbrowa Szlach. . . . . . . . . . 12

Tomasz JJadasch Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Sebastian M

Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . 11

Marcin PPiotrowski Białystok . . . . . . . . . . . . 11

Andrzej SSzymczak Środa Wlkp. . . . . . . . . . . 11

Marcin DDyoniziak Brwinów . . . . . . . . . . . . . 10

Bartek SStróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Mariusz CCiszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . 9

Filip KKarbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . 9

Paweł KKnioła Lublewo . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Arkadiusz KKocowicz Czarny Las . . . . . . . . . . . 9

Witold KKrzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Piotr KKuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . . 9

Kamil UUrbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Michał W

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

Piotr W

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

Tomasz BBadura Kędzierzyn . . . . . . . . . . . . . . 8

Krzysztof BBudnik Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Adam CCzech Pszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Krzysztof GGedroyć Stanisławowo . . . . . . . . . . 8

Rafał KKobylecki Czarnowo. . . . . . . . . . . . . . . 8

Przemysław KKorpas Skierniewice . . . . . . . . . 8

Sławomir OOrkisz Kuślin . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

zachodzi zjawisko laserowe. Okazuje się
więc, że nie tylko w przedstawionym ukła-
dzie dołączenie laserów jest błędne. Nawet
włączenie laserów między plus zasilania
a porty jest niedopuszczalne. W karcie kata-
logowej procesora 89C2051 podane jest, że
przy zasilaniu +5V przy prądzie wyjściowym
20mA napięcie na końcówce nie przekroczy
0,5V, czyli na obciążeniu pozostanie 4,5V.
Dołączenie modułu laserowego wymaga na-
pięcia zasilającego około 3V. Można się
spodziewać, że przy takim obciążeniu rze-
czywisty prąd wyjściowy procesora będzie
znacznie większy od 20mA i może wystar-
czyć do pracy lasera. Nie ma jednak co do te-
go pewności, a ponadto w karcie katalogowej
znajduje się ważna uwaga, odnosząca się do
obciążenia wyjść w stanie niskim: Under ste-
ady state (non-transient) conditions, IOL
must be externally limited as follows: Maxi-
mum IOL per port pin: 20 mA, Maximum to-
tal IOL for all output pins: 80 mA. If IOL
exceeds the test condition, VOL may exceed
the related specification. Pins are not gua-
ranteed to sink current greater than the listed
test conditions.

Uwaga ta przekreśla także możliwość

„wyduszenia” z wyjść procesora prądu
znacznie większego niż 20mA. I na tę naj-
większą wadę układu słusznie zwróciła uwa-
gę większość uczestników.

Za drugą poważną wadę większość ucze-

stników uznała wykorzystanie niemodulowa-
nego promienia światła. Rzeczywiście, taki
układ zostanie „oszukany” przez jakiekol-
wiek źródła światła. Umieszczenie fotorezy-
storów w rurkach poprawi sytuację, ale też
nie zagwarantuje poprawnej pracy systemu.
Bardzo skutecznym rozwiązaniem byłoby
wykorzystanie odbiorników TFMS5360 lub
SFH506-36 reagujących na paczki impulsów
o częstotliwości 36kHz. Taka impulsowa ba-
riera podczerwieni byłaby odporna nie tylko

na światło widzialne, ale też na niemodulo-
wane promieniowanie podczerwone. Przy
rozsądnym napisaniu programu przebieg
o częstotliwości 36kHz można wytworzyć za
pomocą procesora.

Poszczególni uczestnicy zgłosili jeszcze

inne uwagi. Oto przykłady:
- Jeżeli bowiem oświetli się garaż, to nawet
najjaśniejszych diod nie będzie w nim widać.
Dlatego proponowałbym zastąpić je małymi
żaróweczkami podświetlającymi odpowiedni
napis, wtedy oczywiście będzie niezbędne
użycie tranzystorów z opornikami.
- Sprawa kontaktronu. Z własnego doświad-
czenia wiem, że tak podłączony będzie spra-
wiał problemy. Efektem jego działania będzie
sporadyczne załączanie się światła. Wszystko
przez drgania styków, które będą wywoływać
niepożądane skutki. Oczywiście istnieją pro-
gramowe sposoby wyeliminowania tego efek-
tu, ale po co „chodzić dłuższą drogą”? Wy-
starczy wstawić kondensator ceramiczny
o wartości 100nF i będzie dobrze.
- Jeśli zastosować przekaźnik 5V, to warto
byłoby sterować nim za pośrednictwem tran-
zystora PNP od strony plusa zasilania - po
starcie na wyjściu procesora pojawia się stan
wysoki (czyli przekaźnik byłby wyłączony).
Ta sama uwaga może dotyczyć też buzzera.
- Rezonator 11,059 MHz jest przysłowiową
„armatą na wróbla”. Przy tak prostym ukła-
dzie wystarczy 1MHz, a nawet ceramiczny
500kHz, przy czym dla tego ostatniego ko-
densatory C2 i C3 powinny mieć większą po-
jemność - o około 15pF.
- Jeśli fotorezystory są silnie oświetlone -
żadna strzałka nie świeci się. Jeśli któraś
wiązka laserowa zostanie przecięta - zapala
się odpowiednia dioda LED. Brzęczyk włą-
cza się razem z każdym z LED-ów. (...) Układ
o takim działaniu można zrobić bez stosowa-
nia żadnych układów scalonych, wystarczy
jedynie kilka tranzystorów!

Nagrody-upominki za najlepsze odpowiedzi

otrzymują: Piotr Krzyżaniak - Rybnik, Rafał
Zięba - Kality, Paweł Konopacki - Gliwice.

Zadanie 90

Na rysunku B pokazany jest schemat układu
nadesłany jako rozwiązanie jednego z po-
przednich zadań Szkoły. Ma to być aktywny
tor podczerwieni.
Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi. Czy

idea jest błędna, czy tylko chodzi o drobną
usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopi-
skiem NieGra90 i nadeślijcie w terminie 45 dni
od ukazania się tego numeru EdW. Autorzy
najlepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich

Układ może być wykorzystany do budowy wielu użytecznych kon-
strukcji, m.in. wzmacniacza mocy, kilkukanałowego miksera czy ze-

stawu nagłośnieniowego. Pomimo prostoty, dzięki zastosowaniu ni-
skoszumowego układu scalonego NE5532, moduł ma bardzo dobre
parametry szumowe (dynamika ponad 90dB) oraz bardzo małe znie-
kształcenia. Pracuje poprawnie w zakresie napięć zasilających 8...24V.

Moduł może też pełnić funkcję czterokanałowego miksera, czyli

sumatora sygnałów. Z powodzeniem może być wykorzystywany
w wersji stereofonicznej - wystarczy zastosować dwa moduły i sprzę-
żone, podwójne potencjometry. Opis w EdW 2/97.

ąą

źź

ęę

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Z napływającej korespondencji oraz z roz-
mów z Czytelnikami wynika, że budowa
odbiorników na pasma amatorskie cieszy się
niesłabnącym zainteresowaniem. Szczególnie
poszukiwane są opisy budowy urządzeń na
pasma UKF. Odbiornik na popularne pasmo
2m może umożliwić przysłuchiwanie się łącz-
nościom krótkofalowców, wysłuchanie lo-
kalnych komunikatów OT PZK oraz poznać,
pracę przez amatorskie przemienniki FM.

Czy można zatem zbudować prosty

odbiornik na pasmo 2m z elementów dostęp-
nych na krajowym rynku? Okazuje się, że
układy MC3362 czy MC3361, na których by-
ły już konstruowane kity AVT, są coraz tru-
dniejsze do zdobycia, ale są za to inne „kości”,
dostępne nawet w sprzedaży internetowej.

Poniżej zamieszczamy opis wykonania

właśnie takiego odbiornika. Jest on przezna-
czony dla tych, którzy nie mają możliwości
nabycia urządzenia fabrycznego, np. skanera,
ale za to mają chęć własnoręcznie zbudować
odbiornik nasłuchowy FM/2m.

Z zamieszczonego band planu pasma 2m

(bardzo przydatnego nie tylko dla początku-
jących nasłuchowców, ale także dla licencjo-
nowanych krótkofalowców) wynika, że w
pasmie tym, oprócz modulacji częstotliwości
(FM), mogą być stosowane także inne emi-
sje, w tym telegrafia (CW) oraz emisja jed-
nowstęgowa (SSB).

Czy jest zatem sens budować urządzenie

tylko na jedną emisję? Przesłuchując dokła-
dniej pasmo widać, że króluje tutaj właśnie
FM. Czasem można napotkać stację pracują-
cą innym rodzajem emisji, ale jest to dość
sporadyczne i głównie przy okazji zawodów
krótkofalarskich. Najczęściej pracują tutaj
krótkofalowcy w lokalnych sieciach oraz po-
przez przemienniki UKF FM, służące do
zwiększania zasięgu prowadzonych łączno-
ści. W tym miejscu przydatne może być
przypomnienie kolejnej tablicy z wykazem
aktualnie pracujących przemienników FM.
Oczywiście komuś może udać się zlokalizo-
wać pracę innego przemiennika niż ten w
wykazie; będzie to świadczyć o tym, że

wciąż trwają prace nad tym potrzebnym i
przydatnym sposobem komunikowania się.
W dobie telefonii komórkowej GSM, która -
o czym nie wszyscy wiedzą - właśnie „zapo-
życzyła” sobie zasadę pracy poprzez prze-
mienniki (stacje bazowe), zapał krótkofalow-
ców do wykorzystywania komunikowania
się przez amatorskie przemienniki w pasmie
2m jakby nieco zmalał, ale nadal warto po-
słuchać, kto i o czym tam rozmawia. Jeżeli
ktoś z Czytelników będzie chciał potem do-
łączyć do grona rozmówców - nic nie stoi na
przeszkodzie, aby zdać egzamin i uzyskać
wymaganą licencję. Jak zdobyć niezbędne
wiadomości? Wystarczy np. wziąć udział w
Korespondencyjnym Kursie Krótkofalar-
skim, organizowanym od początku tego roku
na łamach miesięcznika Świat Radio.

Jak to działa?

Schemat blokowy odbiornika jest przedsta-
wiony na rysunku 1. Jest to klasyczna super-
heterodyna z podwójną przemianą częstotli-
wości, z zastosowaniem popularnych - także
w naszym kraju - układów scalonych:
NE612, MC3361, LM386.

Kompletny schemat ideowy odbiornika

prezentuje rysunek 2.

Pierwszy układ scalony NE612 (Philips)

to wzmacniacz w.cz., pierwszy mieszacz
i generator (VFO). Nieco bardziej rozbudo-
wany drugi z układów - MC3361 (Motorola)

- zawiera wzmacniacz p.cz., generator, drugi
mieszacz, detektor FM. LM386 to typowy
wzmacniacz m.cz.), zaś 7805 - stabilizator
scalony 5V.

Jedyny tranzystor BF245C stanowi

wzmacniacz sygnału generatora dla ewentu-
alnego syntezera czy programowanego mier-
nika częstotliwości. Jako filtry p.cz. zastoso-
wano typowe elementy piezoceramiczne, a
także obwody 7x7.

Jak łatwo zauważyć, sercem odbiornika

jest układ pierwszej przemiany częstotliwo-
ści w pierwszym układzie scalonym NE612,
zawierającym przedwzmacniacz w.cz., mie-
szacz i generator.

Układ ten był wielokrotnie stosowany w

innych kitach, jednak warto przypomnieć je-
go właściwości. Przede wszystkim charakte-
ryzuje się niskim współczynnikiem szumów,
niskim poborem prądu oraz wysoką częstotli-
wością pracy. Oto najważniejsze parametry
tych układów:
- napięcie zasilania: 4,5...9V (typ. 6V),
- typowy pobór prądu: 2,4mA,
- minimalna częstotliwość pracy: 500MHz,
- minimalna częstotliwość pracy wewnętrz-
nego oscylatora: 200MHz,
- typowe wzmocnienie przemiany: 14dB
(przy 50MHz),
- minimalna impedancja wejściowa/wyjścio-
wa: 1,5k

Ω/1,5kΩ.

Rys. 1 Schemat blokowy

Z kolei układ MC3361 firmy Motorola jest
kompletnym torem pośredniej częstotliwości
zawierającym mieszacz, oscylator, wzmac-
niacz p.cz., detektor FM, układ blokady szu-
mu, przedwzmacniacz m.cz.
Podstawowe parametry układu MC3361
- napięcie zasilania: 2...8V (typ. 4V),
- typowy pobór prądu: 2,8mA,
- maksymalna częstotliwość pracy: 60MHz,
- typowa częstotliwość pracy: 10,7MHz,
- typowa impedancja wyjściowa: 450

Ω,

- czułość wejścia: 2,6

µV.

Schemat aplikacyjny tego układu scalone-

go, wyjaśniający jego strukturę wewnętrzną,
jest przedstawiony na rysunku 3.

Wróćmy teraz do naszego schematu z ry-

sunku 2.

Na wejściu odbiornika jest włączany po-

jedynczy filtr L1C1 na pasmo 2m, dopaso-
wany do anteny oraz wejścia NE612 poprzez
odczepy na obwodzie cewki. W skład gene-
ratora przemiany częstotliwości wchodzą
elementy zewnętrzne układu: kondensatory
dzielnika pojemnościowego C9, C10, C11,
kondensator separujący C12 i oczywiście
cewka L2. Częstotliwość pracy generatora
wyznacza właśnie indukcyjność tej cewki,
pojemność wypadkowa wszystkich wymie-
nionych kondensatorów oraz pojemność dio-
dy pojemnościowej D1. Aby uzyskać po-
trzebny zakres przestrajania VFO 2MHz,
wystarczy tutaj dioda BB105 (zielona krop-
ka). Dolnemu zakresowi częstotliwości pracy
VFO, czyli 133,3MHz, odpowiada częstotli-
wość wejściowa 144MHz, zaś górnej warto-
ści VFO, czyli 135,3MHz, druga skrajna
wartość częstotliwości, a więc 146MHz.

Dioda pojemnościowa jest sterowana na-

pięciem z zakresu 0,7...5V za pośrednictwem
potencjometru dołączonego do punktu „S”

(strojenie). Trzeba przypomnieć, że przy
ustawieniu suwaka w dolnym położeniu, dio-
da pojemnościowa ma największą pojem-
ność i generator wytwarza sygnał odpowia-
dający początkowi pasma 2m, zaś przy usta-
wieniu suwaka w górnym położeniu, dioda
pojemnościowa ma najmniejszą pojemność i
generator wytwarza sygnał odpowiadający
końcowi pasma 2m.

Sygnał wyjściowy z mieszacza 10,7MHz

(jako częstotliwość pośrednia, będąca różni-
cą częstotliwości doprowadzonej do wejścia
układu NE612 i częstotliwości generatora)
jest skierowany za pośrednictwem obwodu
F1 bezpośrednio do filtru piezoceramicznego
10,7MHz. Z jego wyjścia odfiltrowany sy-
gnał p.cz. jest następnie podany na wzmac-
niacz p.cz., który, wraz
z detektorem FM, jest
zrealizowany na wyżej
opisanym układzie
MC3361.

Rezonator kwarco-

wy F4 wchodzi w skład
wewnętrznego genera-
tora 10,24MHz.

Filtr F3 to filtr piezo-

ceramiczny trójkońców-
kowy, sprzęgający tor II
częstotliwości pośre-
dniej. Decyduje on o
szerokości odbieranego
pasma i powinien być
wybierany pod tym ką-
tem. W egzemplarzu
modelowym jest wsta-
wiony pierwszy filtr
właśnie na 450kHz. Filtr
L3 450kHz wchodzi w
skład detektora FM.

Pozostałe zewnętrzne elementy dołączone

do koncówek tego układu wchodzą głównie
w skład układu eliminacji szumu (SQ).

Poziom blokady szumu zależy od usta-

wienia potencjometru R17.

Nie wdając się w szczegółowe wyjaśnie-

nia zasady pracy tego fragmentu odbiornika,
aby nie zanudzić niektórych Czytelników,
poprzestańmy na informacji, że na wyjściu
układu, a konkretnie na potencjometrze siły
głosu, czyli R20, uzyskuje się sygnał małej
częstotliwości. Sygnał ten z suwaka poten-
cjometru jest z kolei wzmacniany we wzmac-
niaczu końcowym z układem scalonym
LM386 i skierowany do gniazdka zasilające-
go głośnik lub słuchawki. Układy te nie wy-
magają omówienia.

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3 Schemat aplikacyjny układu MC3361

Rys. 2 Schemat ideowy

Montaż i uruchomienie

Cały układ odbiornika zmontowano na płyt-
ce drukowanej o wymiarach 80x55mm. Roz-
mieszczenie elementów na płytce pokazano
na rysunku 4.

Montaż i uruchomienie odbiornika jest ty-

powe, jak każdego innego odbiornika FM na
pasmo 2m.

Uruchomienie układu nie powinno nastrę-

czać problemów przy starannym montażu
oraz użyciu sprawdzonych i sprawnych ele-
mentów. Nawet przy wykorzystaniu wzorów
czy nomogramów zamieszczonych w po-
przednich numerach EdW niezbędnym przy-
rządem jest jednak częstościomierz lub
GDO, dzięki którym można będzie szybko
zestroić obwód generatora oraz obwód wej-
ściowy. W razie ich braku zestrojenie będzie
wymagało więcej cierpliwości i pracy; do
strojenia można wówczas wykorzystać
sygnał silnej stacji lokalnej pracującej
w interesującym nas paśmie (np. lokalny
przemiennik).

Choć dane nawojowe cewek L1 i L2 są

podane w spisie elementów, to jednak w
praktyce ich odwzorowanie jest dość kry-
tyczne. Zmiana ich geometrii powoduje prze-
strajanie odbiornika w innym zakresie niż pa-
smo amatorskie.

Jest to także zaletą, bowiem można do-

stroić się do pasma satelitarnego czy profe-
sjonalnego, gdzie pracują inne służby.

Dostrojenie do pasma 2m jest możliwe

tylko metodą prób i błędów poprzez rozcią-
ganie czy ściskanie zwojów nawiniętych na
średnicy wiertła.

W przypadku trudności z nabyciem filtru

F1-405, można użyć innego filtru p.cz.
10,7MHz, np. typu 216, ale trzeba w miejsce
Cx wstawić kondensator rzędu 100pF (405
już ma wewnątrz potrzebny do rezonansu
kondensator). Zamiast obwodu L3 można
spróbować użyć połówki filtru trójkońców-
kowego 450kHz. W urządzeniu modelowym
użyto cewki L3 w postaci filtru p.cz. 7x7
455kHz typu 120 (filtr ten wymaga głębsze-
go wkręcenia rdzenia). Może zajść koniecz-
ność doboru wartości rezystora R14, który
służy do zmniejszenia dobroci obwodu rezo-
nansowego, a tym samym linearyzacji
i zmniejszenia stromości charakterystyki de-
modulatora FM.

W przypadku braku obwodu 120 problem

może stanowić znalezienie takiego innego
filtru, którego wyprowadzenia uzwojenia
wtórnego byłyby zgodne z zaprojektowanym
drukiem.

Na początek strojenia obwód można po-

minąć, podłączając sygnał z anteny na wej-
ście układu scalonego US1 przez kondensa-
tor C2. Należy się przy tym liczyć z odbio-
rem stacji na częstotliwościach lustrzanych.

Częścią układu najbardziej wrażliwą na

zmiany pojemności i indukcyjności jest ge-
nerator. Sprawdzenie pracy generatora jest

bardzo proste, bowiem wystarczy do punktu
VFO podłączyć miernik częstotliwości
i skontrolować częstotliwość wyjściową
w dwóch skrajnych położeniach potencjome-
tru dziesięcioobrotowego dołączonego do
punktu S. Jeżeli stwierdzimy przesunięcie
częstotliwości do dołu (wartość poniżej
133MHz przy skręconym suwaku do masy) -
należy rozciągnąć cewkę lub zmniejszyć po-
jemność. Jeżeli sytuacja będzie odwrotna
(zakres pracy VFO zaczyna się powyżej
135MHz) - należy ścisnąć zwoje lub zwięk-
szyć wartość pojemności.

W końcowym etapie, mając do dyspozy-

cji generator sygnałowy, można podregulo-
wać czułość odbiornika, czyli skorygować
ustawienia C1 oraz rdzeni w filtrach na naj-
większy sygnał wyjściowy w całym zakresie
pasma. Jeżeli stwierdzimy niewystarczające

wzmocnienie stopnia końcowego m.cz., war-
to wiedzieć, że istnieje jeszcze możliwość je-
go zwiększenia poprzez zwarcie wyprowa-
dzeń 1 i 8 układu LM386 za pośrednictwem
kondensatora elektrolitycznego 1...10

µF.

Wadą odbiornika jest stosunkowo duży

pobór prądu, powodujący grzanie się stabili-
zatora, a przez to konieczność zastosowania
radiatora.

Ciąg dalszy na stronie 49.

Elektronika dla Wszystkich

Płytka drukowana jest dostępna

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2676.

Wykaz elementów

Rezystory

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Ω
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5kΩ
R3, R5, R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R4, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,2kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ/A (dziesięcioobrotowy)
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390Ω
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560kΩ
R13, R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6kΩ
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56kΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560Ω
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ/A
R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47Ω
R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ/B
R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Ω

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15pF
C2, C23, C24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C3, C5, C7, C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C4, C6, C15, C16, C19, C20, C22, C26, C28, C30 100nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2pF
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8,2pF
C10, C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10pF
C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6pF
C14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2µF/16V
C17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47pF
C18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120pF
C21, C29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF
C27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/16V

Półprzewodniki

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BF245C
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE612 (NE602)
US2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MC3361
US3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM386
US4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BB909 (BB105)
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

Pozostałe

F1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216 (405)
F2 . . . . . .10,7MHz (piezoceramiczny trójkońcówkowy)
F3 . . . . . . .450kHz (piezoceramiczny trójkońcówkowy)
F4 . . . . . . . . . . . . . .10,240MHz (rezonator kwarcowy)
L1 . . . . . . . . . . . . .6 zwojów CuAg1 na średnicy 6mm
L2 . . . . . . . . . . . . . .4 zwoje CuAg1 na średnicy 4mm
L3 . . . . . . . . . . . . . . . . .120 (6x6) lub dobrany dławik
GŁ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8Ω/0,5W

Rys. 4 Schemat montażowy

Rys. 5 Przykładowy sposób wykona-

nia anteny 2m

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

W EdW 1/03 został przedstawiony układ
elektronicznej klepsydry. Prezentowany
przeze mnie układ jest również elektroniczną
klepsydrą, z tą różnicą, że bardziej przypomi-
na kształtem prawdziwą klepsydrę. Układ
może służyć do odmierzania czasu w zakre-
sie od jednej do kilkudziesięciu minut. Może
również pełnić funkcję ozdobną.

W klasycznej klepsydrze piasek przesy-

puje się z góry na dół, podobna zasada jest
i tutaj – najpierw świecą wszystkie górne
diody LED, potem gaśnie pierwszy górny
rząd diod czerwonych, a zaświeca się najniż-
szy rząd diod zielonych itd. aż do całkowite-
go zgaśnięcia diod czerwonych i zapalenia
wszystkich diod zielonych.

Układ prezentuje się bardzo atrakcyjnie,

zwłaszcza gdy jest ciemno.

Jak to działa?

Schemat został przedstawiony na rysunku 1.
Zasada działania układu jest w sumie prosta.
Zostały wykorzystane dwa popularne układy
scalone CMOS 4541 oraz 4017. Pierwsza ko-
stka pracuje w układzie generatora, na wyjściu
nóżki 8 pojawia się przebieg prostokątny.
Częstotliwość tego przebiegu zależy od ele-
mentów P1,C3 oraz od stopnia podziału dziel-
nika czasu. Nóżki A,B dołączone są do dodat-
niego napięcia zasilającego, co daje podział
przez 65536. Układ ten został szczegółowo
opisany w EdW 8/2002 w odcinku Oślej łączki.

Przebieg prostokątny z nóżki 8 U2 poda-

wany jest na wejście zegarowe układu U1.
Na wyjściach Q0-Q4 pojawia się stan wyso-
ki, który za pomocą rezystorów R9-R16 ste-
ruje tranzystorami Q1-Q8. Tranzystory te
sterują diodami LED. Rezystory R1-R8 ogra-
niczają prąd diod LED.

Po włączeniu napięcia zasilającego przyci-

skiem S1 należy wyzerować oba układy, wte-
dy wszystkie czerwone diody LED
powinny świecić, następnie gaśnie pierwszy
górny rząd diod czerwonych, a zapala się

najniższy rząd diod zielonych itd., aż do całko-
witego przesypania ,,piasku’”. Gdy cały ,,pia-
sek” zostanie przesypany, pojawia się sygnał
dźwiękowy sygnalizujący, iż czas się skoń-
czył. Należy tutaj wspomnieć, że sygnał ten
będzie trwał do momentu pojawienia się stanu
wysokiego na wyjściu Q5, czyli do momentu
wyzerowania obu układów, lub do ponownego
wciśnięcia przycisku S1. Może to trwać kilka
lub kilkanaście minut, czas ten będzie zależny
od ustawienia potencjometrem P1. Brzęczyka
piezo i rezystora R19 można nie montować.

Dioda D21 chroni układ przed odwrotnym
podłączeniem napięcia zasilającego.

Montaż i uruchomienie

Układ został wykonany na dwóch płytkach
(rysunki 2 i 3) i złożony w tzw. kanapkę.
Najpierw lutujemy elementy leżące najniżej:
zwory, rezystory, tranzystory itd. Diody moż-
na wlutować pojedynczo lub najpierw cztery
po najdalszych rogach. Następnie wkładamy
w płytkę pozostałe diody, odwracamy ją i kła-

Rys. 1 Schemat ideowy

Ciąg dalszy ze strony 47.

Może przy tym okazać się niezadowalająca stabilizacja
napięcia +5V zasilającego m.in. obwód strojenia. Przy
zmianach napięcia zasilającego +12V mogą być odczu-
walne zmiany częstotliwość odbioru. Być może sytuację
poprawiłoby zastosowanie oddzielnego obwodu stabili-
zacji napięcia zasilającego układ strojenia. Warto dodać,
że zastosowany separator heterodyny na tranzystorze T1
może dawać sygnał niewystarczający do bezpośrednie-
go wysterowania wszystkich typów preskalerów (może
zajść konieczność dobudowania prostego przedwzmac-
niacza w.cz.).

Na koniec trzeba przypomnieć o zastosowaniu obu-

dowy oraz dobrej antenie, najlepiej zewnętrznej. Jako
obudowę można wykorzystać dowolne dostępne pudeł-
ko metalowe. W każdym razie na płycie czołowej nale-
ży umieścić potencjometry (R6 - strojenie, R20 - siła
głosu i ew. R17 - blokada szumu), zaś na tylnej ściance
gniazda: antenowe (najlepiej UC1 lub odpowiednik), za-
silania, głośnikowe.

Dla Czytelników stykających się pierwszy raz

z konstrukcjami krótkofalarskimi podajemy na rysun-
ku 5 przykładowy sposób wykonania anteny 2m. Jest
to najprostsza antena GP, zasilana kablem koncentrycz-
nym 50

Ω.

Andrzej Janeczek

dziemy na równej powierzchni, lutując po jed-
nej nóżce każdej diody. Potem wyrównujemy
wszystkie diody i lutujemy pozostałe nóżki.

Do złączenia obu płytek został wykorzy-

stany goldpin rzędowy o jedenastu nóżkach,
przy czym goldpin męski należy przylutować
od strony miedzi. Może być z tym trochę pro-
blemu. Dlatego należy obniżyć (przesunąć)
plastikowy fragment goldpina za pomocą ja-
kiegoś wąskiego przedmiotu. Złącze takie
jest dość trwałe, jednak można dodatkowo
wzmocnić obie płytki przez skręcenie śrubą
M3, do tego celu zostało przewidziane miej-

sce na płytkach. Na dolnej płytce należy je-
szcze połączyć punkty X,Y za pomocą krót-
kiego przewodu. Jeśli punkty te nie zostaną
połączone, wówczas układ również będzie
działał, z tą różnicą, że po przesypaniu ,,pia-
sku” nastąpi zatrzymanie pracy klepsydry.
Wynika to z tego, iż podany został stan wy-
soki z wyjścia Q5 U1 na wejście MR U2.

Po zmontowaniu ze sprawnych elementów

i podłączeniu zasilania układ powinien działać
od razu. Potencjometrem P1 ustawiamy po-
trzebny czas działania (przesypywania piasku).

Klepsydrę najlepiej zasilać z zasilacza

wtyczkowego 12V o wydajności prądowej
100mA lub z dwóch 4,5V baterii płaskich
połączonych szeregowo. Typowa bateria
9V raczej się nie nadaje, ponieważ układ po-
biera około 32mA prądu, taka bateria wystar-
czyłaby tylko na kilka godzin pracy.

Przyjemnej zabawy życzy

Krzysztof Kraska

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Schemat montażowy

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560Ω
R9-R16,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ helitrim

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF

Półprzewodniki
D1-D10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 5mm zielona
D11-D20 . . . . . . . . . . . . . . . .LED 5mm czerwona
D21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
Q1-Q8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4017
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4541

Pozostałe
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswitch
Y1 . . . . . . . . . . . . . . . . .piezo z gen. 12V do druku
Listwa goldpin x 11
Gniazga goldpin x 11

Maksymalna

Częstotliwość

szerokość

Mod

Sposób

[MHz]

pasma (-6dB)

wykorzystania

144,000
144,035

500Hz

Telegrafia (a)

Wyłącznie EME

144,035

144,050

Telegraficzna wywoławcza

144,135

500Hz

Telegrafia (a)

144,100

Losowa (random) MS (m)

144,135

Telegrafia,

144,138

Centrum aktywności PSK31

500Hz

MGM

144,140-144,150 Aktywność telegraficzna

144,150

FAI i EME

144,150

Telegrafia,

144,165

2700Hz

SSB, MGM

144,150-144,160 Aktywność SSB FAI i EME

144,165

Telegrafia,

144,360

2700Hz

SSB

144,195-144,205 Losowa (random)MS SSB (m)

144,360

Telegrafia,

Wywoławcza losowa (random)

144,399

2700Hz

SSB, MGM

144,370

FSK441 (m)

144,400

Telegrafia, Wyłącznie radiolatarnie

144,490

500Hz

MGM

(bikony)

144,500

Wywoławcza SSTV

144,525

Odpowiedź SSB na ATV

144,600

Wywoławcza RTTY (n)

20kHz

Wszystkie

144,630-144,660 Transpondery liniowe - wyjście

mody (f)

144,660-144,690 Transpondery liniowe - wejście
144,700

Wywoławcza FAX

144,794

144,750

Wywoławcza na ATV

144,794
144,990

12kHz

MGM (h)

144,800

APRS

144,994

Wyłącznie wejście

145,194

12kHz

przemienników (c)

145,194
145,206

12kHz

Komunikacja kosmiczna (p)

145,206

145,300

Lokalne RTTY

145,5935

12kHz

145,500

Wywoławcza (mobile)

145,594

Wyłącznie wyjścia

145,7935

12kHz

przemienników (c, d)

145,794
145,806

12kHz

Komunikacja kosmiczna (p)

145,806

Wszystkie

146,000

12kHz

mody (e)

Wyłącznie satelitarna

BAND PLAN 144 - 146MHz

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Gdy budujemy system mikroprocesorowy,
który w założeniach ma być obsługiwany
przez człowieka, do przekazywania mu infor-
macji zwykle używamy klawiatur. Są to kla-
wiatury dołączone wprost do wyprowadzeń
mikroprocesora i masy lub plusa zasilania lub
też matrycowe. W obu przypadkach zajmują
one niemało wyprowadzeń układu, co często
jest poważnym problemem. Zwłaszcza
w 89C2051, 90S2313 lub miniaturowych
AVR-ach (np. 90S2343, 90S1200). Niekiedy
brakuje nam wyprowadzeń. Prezentowany
układ rozwiązuje powyższe problemy, gdy
potrzebna jest klawiatura o ośmiu lub mniej
przyciskach. Do jego połączenia z proceso-
rem wystarczy jedno wyprowadzenie. Układ
na swoim wyjściu wytwarza przebieg prosto-
kątny niosący informację o numerze wciśnię-
tego przycisku. Jest on łatwy do zdekodowa-
nia za pomocą dowolnego procesora. Ogrom-
ną zaletą układu jest jego bardzo niska cena
oraz to, że w spoczynku w ogóle nie pobiera
prądu, z wyjątkiem liczonych w nanoampe-
rach prądów polaryzacji wejść CMOS i róż-
nych prądów upływu. Pomiar tego prądu za
pomocą mikroamperomierza cyfrowego
o rozdzielczości 1

µA nie spowodował jakiej-

kolwiek reakcji miernika, nawet na tej naj-
mniej znaczącej pozycji – a więc prąd pobie-
rany w spoczynku jest dużo mniejszy od
1µA! Pobór w trakcie pracy wynosi ok.
650µA i może być zmniejszony, jeśli zajdzie
taka potrzeba poprzez zwiększenie wartości
rezystorów R2,R3 i R6, które są w modelu
stosunkowo małe. Cechy te pozwalają na za-
silanie bateryjne. I tu ujawnia się kolejne za-
stosowanie opisywanego modułu – dodając
jakikolwiek generator częstotliwości nośnej
(choćby na 4047 lub 555 CMOS), możemy
zbudować taniutki i prosty pilot zdalnego

sterowania, przeznaczony do współpracy
z mikrokontrolerem. Kolejną zaletą jest wyj-
ście typu otwarty kolektor.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony jest na ry-
sunku 1. Jak widać, całość zrealizowałem
z użyciem dwóch prostych układów CMOS
i garstki elementów. W stanie spoczynku
wszystkie przyciski są rozwarte, U1 jest wy-
zerowany i na jego wyjściu Q0 występuje
stan wysoki. Tranzystor T2 jest zatkany a ge-
nerator z bramką U2A nie pracuje. Na nóżce
11 U2 jest stan niski i T1 jest zatkany. Wci-
śnięcie któregokolwiek z przycisków spowo-
duje podanie stanu niskiego na wejście RST
układu U1 oraz otwarcie T2. Drgania wystę-
pujące na początku nie będą przeszkadzać,

gdyż obwód opóźniający R4C2 nie pozwoli
na uruchomienie generatora z bramką
U2A, zanim drgania te nie ustąpią. Gdy już
tak się stanie, generator ten zaczyna praco-
wać, wytwarzając przebieg prostokątny o czę-
stotliwości ok. 1kHz. Wraz z wystąpieniem
pierwszego zbocza narastającego stan wysoki
zniknie z wyjścia Q0 U1, bramka U2B otwo-
rzy bramkę U2C i na wyjściu układu (kolek-
tor T1) pojawi się zanegowany przebieg
z nóżki 3 U2 – za stan wysoki uznaję tu stan
zatkania T1, wszak jego kolektor będzie za-
wsze podciągnięty do plusa zasilania stero-
wanego układu mikroprocesorowego.

Przyjmijmy na początek następującą umo-

wę: słowem impuls będę określał połowę
okresu generatora, czyli występowanie tam

Rys. 1 Schemat ideowy

stanu wysokiego lub niskiego. Nie chodzi
jednak o połowę czasu, gdyż przebieg wytwa-
rzany przez prościutki generator na U2A wca-
le nie ma wypełnienia 50%, ale to nic nie
przeszkadza. Tak więc 1 okres ma 2 impulsy,
1,5 okresu to 3 impulsy itd.. Załóżmy przy-
kładowo, że wciśnięto przycisk S3 oznaczony
numerem 2. Pierwsze narastające zbocze
przebiegu generatora U2A spowoduje poja-
wienie się stanu wysokiego na Q1 U2 oraz
natychmiastowe wystąpienie na wyjściu sta-
nu niskiego. Po wygenerowaniu 2 impulsów
stan wysoki przejdzie na wyjście Q2, po 4 im-
pulsach pojawi się na Q3. Po wytworzeniu
piątego impulsu układ zacznie generować
szósty, ale po jego zakończeniu stan wysoki
pojawi się na wyjściu Q4, do którego dołą-
czony jest zwarty przycisk S3. Spowoduje to
natychmiastowe wyzerowanie U1 i zamknię-
cie bramki U2C. Na wyjściu układu pojawi
się stan wysoki (zatkany T1) na czas trwania
1 okresu, czyli kolejnych 2 impulsów. Ponie-
waż podczas generowania impulsu numer 6
(jak i każdego parzystego) na wyjściu rów-
nież był stan wysoki, to w rezultacie po wy-
stąpieniu 5 impulsów pojawi się tam długi
stan wysoki o czasie trwania 3 kolejnych im-
pulsów (szósty impuls zleje się z dwoma na-
stępnymi). Dalsze trzymanie S3 znów spowo-
duje wystąpienie 5 krótkich impulsów i jed-
nego długiego itd. Puszczenie przycisku na-
tychmiast resetuje U1 i po chwili wyłącza ge-
nerator. Jeśli ktoś, zamiast S3, wciśnie np. S4
(numer 3), to układ wytworzy przebieg,
w którym pomiędzy dwoma impulsami długi-
mi będzie 7 krótkich (o 1 okres więcej – to
oczywiste), z których każdy trwa ok. 3 razy
krócej niż długi. Dla przycisku numer 1 będą
to 3 krótkie impulsy, a dla numer 0 – tylko 1.
Mam nadzieję, że dostrzegacie już ogólną za-
leżność: po wciśnięciu przycisku numer
N (0...7) układ generuje przebieg,
w którym pomiędzy dwoma długimi im-
pulsami jest 2N+1 krótkich. Pomocą będzie
rysunek 2, na którym przedstawiłem przebie-
gi na wyjściu układu po wciśnięciu kilku wy-
branych przycisków na tle przebiegu z nóżki
3 U2. Strzałki pokazują momenty, w których
resetowany jest U1. Przebiegi takie są łatwe
do zdekodowania przez mikroprocesor – aby
otrzymać numer przycisku, wystarczy poli-
czyć, ile krótkich impulsów występuje po-
między dwoma długimi, odjąć 1 i podzielić
przez 2. Ze względu na to, że w układzie wy-
stępuje prościutki generator z jedną bramką,
dobrze jest do dekodowania brać nie pierw-
szą, ale drugą lub trzecią serię impulsów –
w pierwszej mogą występować impulsy
o mniej jednolitych czasach niż w kolejnych
seriach. Warto też sprawdzić, czy po długim
impulsie kończącym analizowaną serię wy-
stępuje kolejny krótki impuls, rozpoczynają-
cy serię następną. Zapobiegnie to błędom wy-
stępującym podczas ekstremalnie krótkich
naciśnięć przycisków, kiedy to mogłoby dojść

do sytuacji, w której analizowana seria prze-
rwana byłaby w połowie przez puszczenie
przycisku – dotyczy to zwłaszcza szybkich
styków popularnych microswitchów.

Przykładową, wypróbowaną w praktyce na

2051, procedurę realizującą powyższe założe-
nia w języku C przedstawia Listing 1. Funk-
cja Wait_for_long, jak sama nazwa wskazuje,
czeka na długi impuls. Zwraca 0, gdy był to
„dobry” impuls, czyli taki, po którym wciąż
nadchodzą krótkie impulsy; zwraca 1, jeśli im-
puls ten trwa zbyt długo – jest wynikiem pu-
szczenia przycisku. Za argument przyjmuje
wskaźnik do zmiennej w której umieszcza
wynik, czyli liczbę krótkich impulsów jakie
wystąpiły od momentu wywołania tej funkcji
do najbliższego długiego impulsu. W funkcji
main jest przykład wykorzystania: pierwsze
wywołanie Wait_for_long służy zignorowaniu
pierwszej serii, po drugiej w zmiennej numer
jest numer wciśniętego przycisku (0...7). Po
wykorzystaniu tej wartości do określonego ce-
lu program czeka aż zwróci ona 1 – tym sa-
mym czeka na puszczenie przycisku. Zauważ-
cie, jak uniwersalna jest ta funkcja i ile infor-
macji można z niej uzyskać. Oczywiście to
tylko przykład i kto chce może napisać swoją
własną na dowolny procesor. Moja napisana
jest dla procesora ’51 z kwarcem 11,059MHz.
Przerobienie jej na inny typ (np. AVR) spro-
wadza się do zmiany realizacji opóźnienia
(Delay) zależnie od konkretnego typu i zega-
ra. Opóźnienie to powinno być kilkana-
ście...kilkadziesiąt razy krótsze od czasu trwa-
nia krótkiego impulsu, który dla wartości ele-
mentów jak na schemacie jest rzędu
500µs (podkreślam – rzędu). Oprócz tego na-
leży wtedy dobrać liczby określające długość
określające minimalną długość impulsu dłu-
giego i za długiego (u mnie są to 40 i 80).

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy przedstawiony został
na rysunku 3. Montaż jest typowy i nie wy-
maga komentarza. Zaczynamy od zworek
a kończymy na tranzystorach i układach
scalonych (warto zastosować podstawki).
Miejsca do podłączenia przycisków oznaczo-
no ich numerami, pod jakimi będą dekodowa-
ne w programie. Po zmontowaniu ze spraw-
nych elementów układ od razu działa popraw-
nie. Do jego sprawdzenia przyda się jakikol-
wiek analizator stanów logicznych. W moim
przypadku był to najzwyklejszy tranzystor
NPN podłączony do portu drukarkowego

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Przebiegi wyjściowe

REKLAMA · REKLAMA · REKLAMA · REKLAMA

i darmowy programik ściągnięty z sieci.
Przebiegi na wyjściu powinny być takie jak
na rysunku 2. Oprócz programu z listingu 1
na stronie EdW (w dziale FTP) znajdziecie
prosty program (źródło i *.bin), który wy-
świetla numer wciśniętego przycisku na wy-
świetlaczu LCD (interfejs HD44780). Może
on służyć do przetestowania układu. Jednak ze
względu na duży rozrzut progów przełączania
bramek w różnych egzemplarzach kostek 4093
może się zdarzyć, że choć układ będzie wytwa-
rzał przebiegi o prawidłowym kształcie oraz
wartości elementów będą takie jak na rysunku
1, to czasy impulsów będą się bardzo różniły od
tych w modelu. Na wyświetlaczu będzie się
wtedy notorycznie pojawiał napis Error!!!! lub
jakieś „głupoty”. Sporadyczne pojawianie się
tego napisu nie świadczy o błędzie w układzie,
lecz o wystąpieniu przekłamań, które w rzeczy-
wistym świecie się zdarzają. Chodzi o to, aby
właściwie na nie zareagować i nie uznać błęd-
nej transmisji za właściwą. Najprościej jest ją
po prostu zignorować. Jeżeli jednak napis ten
pojawia się często, to należy zmierzyć czasy
analizatorem i zmienić liczby 40 i 80 w funkcji
Wait_for_long na odpowiednie. Jeśli zaś chodzi
o samą stabilność tego generatora, to choć
jest ona słaba, tutaj w zupełności wystarczy.

Częstotliwość musiałaby się rozjechać dwu-
krotnie, żeby wystąpiły błędy, a do tego w ty-
powych warunkach pracy nie dojdzie. Jest ona
natomiast mocno zależna od napięcia zasila-
nia – wspomniane liczby trzeba dobrać przy
takim napięciu, przy jakim układ ma praco-
wać docelowo. Ostatecznie można napisać
ulepszoną, bardziej uniwersalną funkcję, która
nie będzie miała tych liczb wpisanych „na
sztywno”. Będzie mierzyć krótkie impulsy
i czekać na wystąpienie długiego impulsu
o nie ściśle określonym czasie, ale rzeczywi-

ście ponad 2-krotnie dłuższego od krótkich.
Uniezależni to nas od rozrzutów i innych nie-
stabilności – wszystko w rękach programi-
stów. Wszystkie stałe czasowe można dobrać
wedle uznania. Gotowy moduł wstawiamy do
urządzenia z mikrokontrolerem, gdzie brakuje
nam wyprowadzeń i problem mamy z głowy.
Interesująco wygląda możliwość dołączenia
do naszej klawiaturki generatora (np. 36kHz)
i budowa prostego pilota IRED.

Arkadiusz Antoniak

hal9900@poczta.onet.pl

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

RReezzyyssttoorryy
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
KKoonnddeennssaattoorryy::
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF MKT
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF MKT
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
PPóółłpprrzzeewwooddnniikkii::
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4017
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548B
T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558B

Inne:
S1-S8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przyciski zwierne, typ zależny od konkretnego zastosowania
(nie wchodzą w skład kitu AVT).

KKoom

mpplleett ppooddzzeessppoołłóóww zz ppłłyyttkkąą

jjeesstt ddoossttęęppnnyy ww ssiieeccii hhaannddlloowweejj AAVVTT

jjaakkoo kkiitt sszzkkoollnnyy AAVVTT-22667733

Rys. 3 Schemat montażowy

Listing 1. Funkcja dekodująca

#include <regat8x2051.sfr>

#define in

P3_2

unsigned char Wait_for_long(unsigned char* num)

{

_bit last;

_data unsigned char licznik,stan,i;

*num=0;

stan=0;

licznik=0;

in=1;

last=in;

while(1)

{

i=1;

while(i--);

// DELAY

licznik++;

if(licznik>40)

stan=1;

if(licznik>80)

return 1;

// zły długi

in=1;

if(in!=last)

{

if(stan)

return 0;

// dobry długi

else

{

last=in;

licznik=0;

(*num)++;

}

// Przykład wykorzystania tej funkcji

main()

{

_data unsigned char numer,err;

while(1)

{

in=1;

while(in);

// czeka na poczatek

while(!in);

// ignorujemy pierwszy impuls

err=Wait_for_long(&numer);

// ignorujemy ten numer

err=Wait_for_long(&numer);

// ważny numer

// wykorzystanie zmiennej numer

// + prosta ochrona przed błędami

if(!err && numer<16)

{

numer--;

// -1

numer>>=1;

// numer=numer/2

// .... tu wykorzystujemy zmienną numer

}

else

{

// reakcja na błąd

}

// czeka na puszczenie przycisku

while(!Wait_for_long(&numer));

}

Elektronika dla Wszystkich

Zaprezentowany poniżej układ sprawia, iż
pieszy staje się lepiej widoczny na drodze.
Jakie to ma znaczenie, chyba nie trzeba niko-
go przekonywać. Bezpieczne poruszanie się
po zmroku jest istotne nie tylko dla pieszych,

ale także dla kierowców, którzy odpowiednio
wcześnie mogą zareagować na widok idącej
osoby. Inspiracją tego rozwiązania elektro-
nicznego był schemat „Łańcucha świetlne-
go” z EdW 1/2002.

Opis układu

Schemat ideowy przedstawiony został na ry-
sunku 1. Jak widać, układ jest bardzo prosty,
składa się z dwóch tranzystorów BD139, pię-
ciu rezystorów, jedenastu diod LED czerwo-
nych i jednej diody migającej. Całość zasilana
jest z dwóch baterii 1,5V. Dioda migająca D1
pracuje jako generator taktujący tranzystor
T1. Wartości rezystorów R1, R2 można znacz-
nie zmniejszyć, a w roli T1, T2 zastosować
dowolne tranzystory małej mocy, np. BC548.

Montaż i uruchomienie

Urządzenie składa się z taśmy nośnej (rysu-
nek 2), obszytej materiałem odblaskowym,
do której przymocowane zostały dwa rowero-
we elementy odblaskowe. Wmontowano
w nie czerwone diody LED. W jednym z nich
znajduje się 5 diod oraz dioda migająca,
w drugim 6 diod. Opaskę, zamykaną „rze-
pem”, zakłada się na prawe ramię, dzięki cze-
mu jeden element migający (i jednocześnie
odblaskowy) jest widoczny z przodu piesze-
go, drugi z tyłu. Całość zapewnia doskonałą
widoczność zarówno czynną, jak i bierną
(w przypadku uszkodzenia elektroniki lub
rozładowania baterii). Po wykonaniu prototy-
pu uznałem, że najlepszym rozwiązaniem po-
jemnika na baterie byłby pojemnik miękki
wykonany z odpornego na wodę materiału.

Andrzej Szulda

óó

Wykaz elementów

R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona migająca
D2-D12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD139

Rys. 2

Rys. 1 Schemat ideowy

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Dalekie wyprawy rowerowe mają w sobie
coś niezwykłego - wciągają. Podróżuje się
w różnych warunkach, stąd też ich amatorzy
często wyposażają swoje wehikuły w naj-
przeróżniejsze gadżety, w tym w zestawy
oświetleniowe.

W EdW 4/2001 opisałem układ pozwala-

jący zastąpić żarówkę w lampce tylnej, wy-
stępującej w tradycyjnej instalacji zasilanej
z dynama bardziej ekonomiczną diodą elek-
troluminescencyjną. Wtedy uzasadniałem też
zastosowanie w takiej instalacji dodatkowe-
go ogranicznika napięcia, w postaci dwóch
diod Zenera o odpowiedniej mocy, ale i tak
problemem numer jeden pozostawał brak
oświetlenia pojazdu na skrzyżowaniach dróg
czy w trakcie postoju. Z czasem znalazłem
rozwiązanie tej palącej kwestii, o czym poin-
formowałem na łamach czerwcowego nume-
ru EdW w 2002 roku. Proponowany wów-
czas układ zasilany był z dwóch bateryjek
SR48. Jego serce stanowił znany scalak
LM3909. W roli załącznika wystąpił JFET
wraz z tranzystorem bipolarnym. Mimo swej
prostoty obwód ukazał swoje drugie oblicze.
Szybko okazało się, że w niektórych obudo-
wach, zwłaszcza standardowych, brakuje
miejsca, aby go zainstalować. Zaistniała po-
trzeba pomniejszenia rozmiarów pierwotnej
wersji układu niemalże do granic możliwo-
ści, przy zachowaniu jego pierwotnej funk-
cjonalności.

Realizując powyższe założenia, skonstru-

owałem bardzo prosty obwód elektryczny za-
silany tylko z jednej małej baterii 1,5V,
w wersji podstawowej składający się zale-
dwie z 2 tranzystorów bipolarnych i 1 polo-
wego, pełniącego rolę załącznika. Liczba ele-
mentów biernych nie przekracza 10. Kon-
strukcja ta jest prostsza, tańsza i przede
wszystkim lżejsza od poprzedniej.

Opis układu

Na schemacie zamieszczonym na rysunku 1
- dla wygody Czytelnika – przedstawiony zo-
stał projekt całej, kompletnej lampki z ogra-
nicznikami prądu i napięcia, diodami LED
(opisanymi we wcześniejszych artykułach)
oraz ujętą w ramkę częścią, której poświęco-
no ten tekst.

Gdy rower się nie porusza, w instalacji

oświetleniowej zasilanej z dynama napięcie
jest równe zeru, w układzie przewodzi wtedy
tranzystor T3. Jeśli wyłącznik W ustawiony
jest w pozycji „włączony”, przez rezystory
R3, R4 ładuje się kondensator C2. Równo-
cześnie poprzez R4 i R5 ładuje się kondensa-
tor C3. W pewnym momencie zaczyna prze-
wodzić tranzystor T4 , a później T5. Na rezy-
storze R4 pojawia się napięcie bliskie napię-
ciu baterii (Bat.). To napięcie sumuje się
z napięciem, które występuje na kondensato-
rze C3. Dioda LED3 rozbłyska. W momen-
cie, gdy przewodzi tranzystor T5, rozładowu-

ją się kondensatory C2 i C3, dlatego tranzy-
stor T4 przestaje przewodzić. W jego ślady
podąża tranzystor T5. Zapoczątkowany zo-
staje proces ładowania kondensatora C2 od
nowa. I tak cały cykl się powtarza. Trwa to
do czasu, gdy napięcie w instalacji rowero-
wej nie wzrośnie do odpowiedniej wartości
i przepływ prądu przez kanał tranzystora
JFET ustanie. Wiemy, że tak się stanie po
przekroczeniu pewnego napięcia zwanego
napięciem odcięcia kanału. Wtedy układ
przestaje pracować, ale kondensator C3 jest
cały czas naładowany i... gotowy do pracy.
Jeśli zwolnimy lub zatrzymamy się, wtedy
prąd znów popłynie przez kanał tranzystora
polowego i zacznie się proces ładowania
kondensatora C2. Po chwili w lampce roz-
błyśnie dodatkowa dioda LED3. Częstotli-
wość jej błysków określają elementy R3, R4
i C2.

Ciąg dalszy na stronie 61.

Rys. 1

śś

łł

Elektronika dla Wszystkich

Jak wiemy, masażysta, aby uzyskać

spodziewany efekt, powinien w cza-

sie 1 sekundy wykonać 10 uderzeń

ręką. Jest to czynność dość trudna

dla kogoś, kto dopiero wkracza w ar-

kana tej sztuki. Dlatego też powstał

prezentowany przyrząd, dzięki które-

mu każdy chętny może prowadzić

sam na sobie (lub na innej osobie)

treningi masażu i wyciągnąć wnioski

na podstawie wyświetlonych wska-

zań. Prezentowany układ może słu-

żyć do innych celów w roli prostego

częstościomierza lub będzie inspira-

cją dla własnych opracowań.

Opis układu

Schematy ideowe przedstawione zostały na
rysunkach 1 i 2.

Część analogowa

Jak widać, czujnikiem całego układu jest mi-
krofon elektretowy montowany bezpośre-
dnio na ciele w pobliżu masowanego miejsca
za pomocą opaski dociskowej, np. „rzepa”.
Podłączenie mikrofonu do przyrządu wty-
kiem „jack” stereo powoduje jednoczesne
włączenie zasilania układu poprzez zwarcie
minusa baterii z minusem układu. Sam mi-
krofon jest zasilany przez dzielnik: R1, R2,
rezystancja mikrofonu. Sygnał na wejściu
zostaje ograniczony poprzez dodatkowe po-
jemności C1 i C2. Wstępna regulacja pozio-
mu sygnału wejściowego jest prowadzona za
pomocą R2, co zapewnia minimalny błąd po-
miaru. Tak ustalony sygnał poddany zostaje
wzmocnieniu około 8 razy (R3, R5, R8) przy
pomocy U1B, a jego charakterystyka
wzmocnienia nie przekracza 27Hz (wpływ
mają kondensatory: C5 dla częstotliwości
górnej i C3 dla częstotliwości dolnej). Na-
stępnie trafia do komparatora U1A z histere-
zą (R9, R10) w celu wyeliminowania pozo-
stających w sygnale zakłóceń i szumów.
Uformowany sygnał do postaci prostokąta
trafia na dodatkowy filtr (zmniejszający
możliwość przekłamań), który ma charakter

śś

żż

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2 Schemat ideowy

Forum Czytelników

układu całkującego dla częstotliwości powy-
żej 1,5kHz mogących powstać w samym
komparatorze.

Część cyfrowa

Wejściem układu jest wejście zegarowe licz-
nika binarnego U2B, z którego trafiają dane
na dekoder U4 z możliwością zatrzasku. To
dzięki niemu mamy wynik przetworzony
i zobrazowany za pomocą jednej diody z 15,
które zostały zamontowane w kształcie tar-
czy. O czasie pomiaru, jak i o czasie podtrzy-
mania wyniku (poprawia to czytelność) de-
cyduje układ scalony U3 pracujący jako mul-
tiwibrator astabilny z częstotliwością we-
wnętrznego oscylatora 1Hz. Należy też

wspomnieć o diodzie D2, będącej zabez-
pieczeniem przed odwrotnym podłączeniem
zasilania, oraz o układzie kontroli stanu bate-
rii. Pobiera on znikomo mały prąd do czasu,
kiedy napięcie zasilania nie spadnie poniżej
8V, tranzystor Q2 zapali wówczas diodę D3
sygnalizującą wyczerpanie baterii. Cały
układ pracuje poprawnie nawet przy napięciu
6,5V, a więc ci, którzy chcieliby obniżyć
próg zadziałania wskaźnika stanu baterii,
powinni zwiększyć rezystor R19.

Montaż i uruchomienie

Cały układ elektroniczny został zmontowany
na dwóch płytkach pokazanych na rysun-
kach 3 i 4. Układ mieści się w estetycznej
obudowie Z-23. Płytki połączone są między
sobą za pomocą listew i gniazd kołkowych
typu Zl. Płytka z częścią analogową nie po-
siada zworek, dlatego też montaż zaczynamy
od rezystorów. Kondensatory elektrolityczne
na tej płytce montujemy jako leżące tak, że-
by wysokość elementów nie przekraczała

8mm. Na końcu montu-
jemy dwie listwy
gniazd, po trzy łącza na
jedno gniazdo. Płytkę
z częścią cyfrową zaczy-
namy montować od
zworek, których jest 13,
a kończymy na diodach
świecących.

Ciąg dalszy na stronie 61.

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3 Schemat montażowy

Rys. 4 Schemat montażowy

Wykaz elementów

Rezystory
R1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22kΩ PR
R3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18kΩ
R4,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100kΩ
R6,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56kΩ
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1MΩ
R9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12kΩ
R10-R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220kΩ
R13,R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1kΩ
R14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10kΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470Ω
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390kΩ (dobierany)
R18,R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470kΩ
R19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36kΩ (dobierany)
R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820Ω

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1nF SMD
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470nF

C4,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100µF/10V
C5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,8nF
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47µF/10V
C7-C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100nF
C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1µF MKT

Półprzewodniki
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N4148
D3,D17,D18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED czerwona 3mm
D4-D13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED zielona 3mm
D14-D16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED żółta 3mm
Q1,Q2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BC238
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TL082
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4520
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4047
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4514

Inne
M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mikrofon elektretowy
G1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . gniazdo „jack” stereo 3mm
W1-WG . . . . . . . . . . . listwa kołkowa do druku Zl211-10KG
W1’-WG’ . . . . . . . . listwa gniazdowa do druku Zl262-10SG

Rys. 5

Rys. 6

Elektronika dla Wszystkich

Niemal każdy z nas musi kalkulować swoje
wydatki i powstrzymywać manię wydawania
pieniędzy. No chyba że jest na liście 100 naj-
bogatszych osób w Polsce :).

Osobiście najbardziej denerwuje mnie,

gdy muszę płacić „za nic”. Niestety nie rozu-
mieją tego producenci różnej maści sprzętu
elektronicznego. Aby ułatwić nam życie, sto-
sują masowo w swoich produktach tzw.
miękkie włączanie. Co to oznacza dla użyt-
kownika? Zazwyczaj „odrobinę luksusu” po-
legającego na możliwości włączania i wyłą-
czania urządzenia pilotem. Ale to nie wszyst-
ko. Jak to zwykle bywa, istnieje jeszcze dru-
ga, ciemniejsza strona mocy, tfu! – medalu.
Każde takie urządzenie podłączone jest do
sieci energetycznej przez cały czas. Również
wtedy, gdy z niego nie korzystamy. Można
w przybliżeniu przyjąć, że w stanie spoczyn-
ku (stand-by) urządzenie zużywa około 10%
mocy znamionowej. Tak więc gdyby komuś
chciało się podliczyć energię zużywaną przez
wszystkie urządzenia w domu pracujące
w trybie stand-by, mogłoby się okazać, że zu-
żywają nawet 100W. Niemożliwe? No to po-
liczmy: telewizor w jednym pokoju + telewi-
zor w drugim pokoju + wideo + wieża + ra-
diomagnetofon + komputer, monitor i inne
peryferia. Na pewno kilkadziesiąt watów się
uzbiera.

O ile tryb stand-by jest w niektórych urzą-

dzeniach pożądany (telewizor), o tyle w in-
nych całkiem zbyteczny (komputer z peryfe-
riami). Zadałem sobie trud zsumowania ener-
gii zużywanej przez mój komputer, gdy jest
wyłączony (stand-by). Dane wziąłem z in-
strukcji poszczególnych urządzeń: monitor
9,5W, komputer (?) przyjmijmy, że tyle co
monitor – około 9,5W, drukarka 4,5W, ska-
ner (?) przyjmijmy, że tyle co drukarka –
około 4,5W. Razem: 28W. Niech będzie na-
wet 25W. Komputer mam włączony średnio

6 godzin dziennie. Oznacza to, że w ciągu
miesiąca w trybie czuwania zużywa on:
25W * 18 godzin na dobę * 30 dni =
13,5kWh na miesiąc. Czy jest to dużo? Dla
porównania podam, że typowy elektryczny
czajnik (2000W) zużyłby taką energię przy
gotowaniu wody przez 6h i 45min. Moim
zdaniem jest więc o co się bić.

W niniejszym artykule przedstawię urzą-

dzenie umożliwiające automatyczne wyłącza-
nie zasilania komputera. Sterować nim będą
dwa programy (można je ściągnąć ze strony
EdW www.edw.com.pl z działu FTP), które
potrafią zamknąć system i odłączyć zasilanie.

Opis układu

Część programowa

Układ ma za zadanie odcięcie zasilania od
komputera i urządzeń współtowarzyszących,
tak aby niepotrzebnie nie pobierały energii
w stanie czuwania. Tylko kiedy ma to zrobić?
To będzie zależeć od użytkownika. Do obsłu-
gi układu napisałem dwa programy. Pierwszy
z nich służy do „normalnego” zamknięcia sy-
stemu i odcięcia zasilania, a drugi pozwala
na zamknięcie systemu i odcięcie zasilania
o wybranej przez użytkownika godzinie.
Pierwszy program ma oczywiste przeznacze-
nie – będzie służył do codziennej pracy przy
komputerze. Natomiast drugi okaże się przy-
datny w pewnych sytuacjach, które opiszę
przy szerszym omówieniu programów.

Turn Off – program rezydentny, tzn. pra-

cujący w tle. Nie posiada własnego okna, tyl-
ko podręczne menu. Po jego włączeniu, do
pola systemowego paska zadań dodawana
jest ikona programu. Obsługa programu jest
prosta. Gdy będziemy chcieli zakończyć pra-
cę komputera, wystarczy kliknąć na ikonie
programu Turn Off prawym klawiszem my-
szy i z wyświetlonego menu wybrać opcję
Zamknij system. Przedstawia to rysunek 1.

I to wszystko! Resztą zajmie się program.

Najpierw za pośrednictwem portu szerego-
wego wyśle sygnał do układu elektroniczne-
go o rozpoczęciu procesu zamykania syste-
mu, a następnie zamknie system. Odebranie
sygnału z programu spowoduje, że część
elektroniczna rozpocznie proces odliczania
czasu pozostałego do odcięcia zasilania kom-
putera. Czas ten to 2 minuty. Myślę, że te 2
minuty będą wystarczające do pełnego za-
mknięcia systemu (do pojawienia się ekranu
z napisem: Teraz możesz bezpiecznie wyłą-
czyć komputer), nawet na baaardzo wolno
pracującym sprzęcie.

Auto Power Off – program do zamykania

systemu (i nie tylko) o wybranej godzinie.
Dlaczego nie tylko? Bo potrafi również wy-
logować bieżącego użytkownika i zreseto-
wać system. Do czego może się taki program
przydać? Zastosowań jest wiele. Wyobraźmy
sobie, że pracujemy (bawimy się) na kompu-
terze, zasiedzieliśmy się trochę i zastała nas
noc. Jesteśmy już zmęczeni i chętnie położy-
libyśmy się już spać, ale komputer jest
w trakcie ściągania plików mp3 czy stron do
późniejszego przeglądnięcia off-line. Nie
chcemy przerywać ściągania, ale też nie
chce nam się czekać do końca, bo jesteśmy
już śpiący i „lecimy na nos”. Z drugiej stro-
ny nie chcemy, aby komputer pozostał włą-
czony do rana. Wystarczy w takiej sytuacji

Rys. 1

łł

ąą

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

oddać sprawę wyłączenia komputera progra-
mowi Auto Power Off. Jego obsługa jest pro-
sta. Po włączeniu programu należy kliknąć
na przycisku Ustawienia i w polu edycyjnym
wpisać godzinę, o której program ma wyłą-
czyć komputer. Godzinę tę wpisujemy w for-
macie gg:mm, czyli np. 23:00, 03:45, 10:30
itd. Jeżeli chcemy, aby program nie zamykał
systemu i nie wyłączał zasilania, tylko wylo-
gował bieżącego użytkownika lub zresetował
system, należy zaznaczyć odpowiednią opcję
w okienku ustawień. Po wpisaniu godziny
i wybraniu odpowiednich opcji klikamy na
przycisku OK. Aby program spełnił swoje
zadanie, należy jeszcze kliknąć na przycisku
Rozpocznij proces. Gdy wyznaczona godzina
nadejdzie, program powiadomi o tym dźwię-
kowo i zacznie odliczać 30 sekund, po
których wykona wybraną przez użytkownika
akcję (np. zamknie system). Zarówno przed,
jak i w trakcie odliczania można przerwać
cały proces klikając na przycisku Przerwij
proces. Okno programu można zobaczyć na
rysunku 2.

Na koniec dodam, że obydwa programy

pracują w środowisku Windows. Jednak po-
prawnie zamkną (wylogują, zresetują) system

tylko w Windows 95, 98 i ME. Dlaczego? Od-
powiedź jest prosta: w Windows NT czy Win-
dows 2000 nie każdy użytkownik ma prawo
zamknąć system. Zamknięcie programowe
tych windowsów jest możliwe, ale bardziej
skomplikowane niż w przypadku „domowych
okienek”. Poza tym zakładam, że na domo-
wym komputerze rzadko kto ma zainstalowa-
ne profesjonalne wersje okienek.

Wspomniałem już wcześniej, że programy

Turn Off i Auto Power Off wysyłają do czę-
ści elektronicznej układu sygnały przez port
szeregowy. Biorąc pod uwagę, że użytkowni-
cy komputerów mogą mieć jeden z nich zaję-
ty przez jakieś urządzenie, pozostawiam im
wybór. Mogą podłączyć układ do portu
COM1 lub COM2. Jak to zrobić, opiszę dalej.

Część elektroniczna

Schemat ideowy części elektronicznej może-
cie zobaczyć na rysunku 3. Jeżeli na niego
spojrzycie, to przekonacie się, że układ do
skomplikowanych nie należy. Został zbudo-
wany z tanich i łatwo dostępnych elementów.
Pełni on jedną zasadniczą funkcję i drugą
niejako przy okazji, co jednak nie oznacza,
że mniej ważną.

Podstawową funkcją układu jest oczywi-

ście odłączanie zasila-
nia od komputera i pe-
ryferii z nim współpra-
cujących, tak aby nie-
potrzebnie nie zuży-
wały energii w trybie
stand-by.

Drugą funkcją peł-

nioną przez układ jest
ochrona przed fizycz-
nym uszkodzeniem de-
likatnej elektroniki
komputera w przypad-
ku zaników napięcia
sieciowego. Przy pier-
wszym zaniku napię-
cia układ zwolni prze-

kaźnik RL1 i komputer zostanie na stałe
odłączony od sieci energetycznej. Wiem
z własnego doświadczenia, że przy usuwaniu
awarii sieci energetycznej często napięcie
jest kilkakrotnie włączane i wyłączane. Jak
takich ewolucji komputery nie lubią, nie mu-
szę chyba opisywać. Nie mówiąc już o tym,
jak to się może skończyć. Od utraty danych
z twardziela do uszkodzeń fizycznych dysku
i innych elementów komputera włącznie.
Aby ponownie włączyć zasilanie, należy
przycisnąć przycisk S1.

Układ U1 to podwójny przerzutnik typu

R-S. Układ U2 to uniwersalny generator
o długich czasach trwania generowanych im-
pulsów. Może pracować jako generator asta-
bilny lub monostabilny. W naszym przypad-
ku pracuje jako generator astabilny (wejście
mode zwarte do masy).

Po włączeniu zasilania kondensator C1

zresetuje przerzutnik U1A, a kondensator C3
zresetuje przerzutnik U1B. Stan wysoki
z wyjścia przerzutnika U1A (nóżka 2) poda-
wany jest na wejście master reset układu U2,
a więc generator nie pracuje. Na wyjściu
przerzutnika U1B (nóżka 13) panuje stan ni-
ski, a więc przekaźnik RL1 jest zwolniony
i nie podaje zasilania do komputera.

Naciśnięcie mikrostyku S1 spowoduje po-

jawienie się na wyjściu Q (nóżka 13) przerzut-
nika U1B stanu wysokiego. Spowoduje to za-
działanie przekaźnika RL1 i włączenie zasila-
nia komputera. Przekaźnik będzie załączony
do momentu odbioru odpowiedniego sygnału
z komputera. Sygnał ten wysyłają za pośre-
dnictwem portu szeregowego programy Turn
Off i Auto Power Off. Odebranie sygnału
przez układ zaowocuje podaniem na wejście
master reset układu U2 stanu niskiego. Gene-
rator zacznie pracować z częstotliwością na-
rzuconą wartością elementów C2, R3 i stop-
niem podziału wewnętrznego licznika. Ponie-
waż wejścia programujące A i B układu U2
zwarte są do plusa zasilania, stopień podziału
wynosi 2

. Tak więc na wyjściu Q układu U2

(nóżka 8) pojawi się sy-
gnał o okresie około 240
sekund. Po upływie poło-
wy tego czasu, tj. 120 se-
kund, wyjście to zmieni

stan z niskiego na wyso-
ki. Spowoduje to zreseto-
wanie przerzutnika U1B
i trwałe zwolnienie prze-
kaźnika, a co za tym idzie
odłączenie zasilania od
komputera.

Aby włączyć zasila-

nie komputera, wystar-
czy nacisnąć mikrostyk
S1. Poda on stan wysoki
na wejście set przerzut-
nika U1B i wejście reset
przerzutnika U1A. Prze-
rzutnik U1B

włączy

Rys. 2

Rys. 3

przekaźnik, który załączy zasilanie kompute-
ra, a przerzutnik U1A zablokuje pracę gene-
ratora U2. Dioda D2 zapobiega podaniu na
wejście set przerzutnika U1B logicznej je-
dynki po włączeniu zasilania układu.

Montaż i uruchomienie

Część elektroniczna nie wymaga zabiegów
uruchomieniowych. Jeżeli tylko została
zmontowana ze sprawnych elementów, to na
pewno zadziała zaraz po włączeniu zasilania.

Układ zasilany jest napięciem 12V. Pobór

prądu jest niewielki i stabilizator nie będzie
potrzebował radiatora. Na płytce drukowa-
nej, pokazanej na rysunku 4, znalazło się
miejsce na mostek prostowniczy, kondensa-
tory filtrujące i stabilizator. Tak więc wystar-
czy do zacisków oznaczonych AC podłączyć
jakiś mały transformatorek o napięciu uzwo-
jenia wtórnego 12-14V.

Próbę części elektronicznej najlepiej prze-

prowadzić „na sucho”. Po włączeniu zasila-
nia dioda D4 powinna się zaświecić, a układ
pobierać nie więcej niż 15mA (prąd diody
D4). Naciśnięcie mikrostyku S1 powinno
spowodować załączenie przekaźnika RL1
i zwiększenie poboru prądu do około 70mA
(prąd diody D4 i przekaźnika RL1). Teraz na
krótko należy podać na wejście IN logiczną
jedynkę. Powinno to spowodować urucho-
mienie generatora U2. Można to sprawdzić

mierząc częstotliwość na nóżce 1 tego ukła-
du. Powinna wynosić około 280Hz. W każ-
dym bądź razie po 2 minutach przekaźnik po-
winien „puścić”. Jeżeli wszystko przebiegło
pomyślnie, to układ jest sprawny i może za-
cząć pracować. W tym celu należy podłączyć
go tak jak sugeruje to rysunek 5.

Dobrze by było, gdyby styki przekaźnika

RL1 załączały fazę, a „zero” i „ziemia” podłą-
czone były cały czas. Płytkę układu wraz
z transformatorem można zamknąć w obudo-
wie z tworzywa sztucznego i włączyć pomię-
dzy gniazdko a listwę zasilającą. Na obudowie
trzeba znaleźć miejsce na gniazdo G1 i mikro-
styk S1. Powinny one znajdować się w takich
miejscach, aby nie uszkodzić ich przypadko-
wym kopnięciem nogą. Z tego też względu
w modelu zastosowałem gniazdo i wtyk typu
chinch, a nie delikatne złącze typu jack.

Na schemacie ideowym narysowane są

dwa gniazda: Z1 typu DB9 i Z2 typu DB25.
Teraz trzeba się zastanowić, z którego portu
korzystać. W starszych komputerach wypro-
wadzone są na obudowę dwa gniazda.
W 99% port COM1 jest na wtyku DB9, a po-
rt COM2 na wtyku DB25. W nowszych kom-
puterach sprawa jest odrobinę trudniejsza.
Zarówno COM1, jak i COM2 są wyprowa-
dzone na wtyku DB9. Jeżeli producent nie
opisał portów na obudowie, to trzeba dojść do
tego, który jest który, metodą prób. Choć pro-
ściej pewnie będzie sięgnąć do instrukcji pły-
ty głównej. Po wybraniu rodzaju wtyku
należy przylutować do jego odpowiednich
wyprowadzeń dwużyłowy odcinek przewo-
du. Pomocny będzie schemat z rysunku 3. Na
drugim końcu przewodu przylutować wtyk
chinch. Przewód ten powinien mieć odpowie-
dnią długość, którą należy dobrać indywidu-
alnie.

Po przeprowadzeniu powyższych czynno-

ści możemy zająć się częścią programową.
Programy obsługujące część elektroniczną
mogą być skopiowane do dowolnego katalo-
gu. Domyślnie obydwa programy współpra-
cują z portem COM2. Według uznania
można, zacząć z nich korzystać. Jeżeli jednak
zdecydowałeś się wykorzystać port COM1, to
musisz dokonać pewnej operacji. W folderze,
w którym znajduje się program, utwórz nowy,
pusty plik tekstowy txt o nazwie 1 (1.txt). I to
wszystko! Teraz dany program będzie współ-
pracował z portem COM1.

Po wybraniu portu możesz przejść do

przetestowania współpracy programu z czę-
ścią elektroniczną. Podłącz wtyk DB do wy-
branego portu komputera, a drugi koniec do
gniazda G1 układu. Uruchom program Turn
Off. Kliknij prawym przyciskiem myszy na
jego ikonie, która powinna się pojawić w po-
lu systemowym paska zadań (obok zegara).
Z podręcznego menu, jakie się otworzy, wy-
bierz pozycję Zamknij system. Teraz system
powinien się zamknąć, a układ odłączyć za-
silanie po jakichś 2 minutach. Jeżeli tak się
nie stało, to gdzieś po drodze musiałeś popeł-
nić jakiś błąd. Sprawdź, czy dobrze podłą-
czyłeś przewody we wtykach DB i chinch.
Zwróć też uwagę, czy wtyk jest podłączony
do dobrego portu i czy wybrałeś odpowiedni
port. A może na wybranym porcie pracuje ja-
kieś urządzenie? Sprawdź to w ustawieniach
systemowych.

Jeżeli wszystko przebiegło pomyślnie, to

możesz zacząć korzystać z nowego urządze-
nia. Program Turn Off najlepiej dodać do
Autostartu. Będzie on wtedy uruchamiany
przy każdym włączeniu komputera. Za jego
pomocą będziesz mógł już zawsze wyłączać
komputer, a on wyłączy dodatkowo zasilanie.

Jeżeli program Turn Off zadziałał, to pro-

gram AutoPowerOff również powinien za-
działać. Przetestuj go! Uwaga: Wybranie
z menu jego ustawień opcji wyloguj użytkow-
nika lub zresetuj system nie spowoduje odłą-
czenia zasilania, tylko wykonanie danej opcji.

Więcej informacji znajdziesz w pomocy

dołączonej do obydwu programów.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 4 Schemat montażowy

Rys. 5

Wykaz elementów

Rezystory
R1,R2,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
Kondensatory
C1,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/25V
C5,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
Półprzewodniki
D1-D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED, dowolna
M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1A/50V
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4541
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7812
Pozostałe
G1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo chinch, przykręcane
RL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .RM 81P/12V
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikrostyk, przykręcany
Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo DB9
Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo DB25

Ciąg dalszy ze strony 55.

Układ powinien wyłączać się przy odpo-

wiednio wysokim napięciu, w momencie,
kiedy diody już świecą, dlatego w roli tran-
zystora polowego należy użyć BF245C.
Charakteryzuje się on stosunkowo wysokim
napięciem odcięcia. Z uwagi na pewien roz-
rzut parametrów tranzystorów zachodzi nie-
raz potrzeba dobrania odpowiedniego eg-
zemplarza, ażeby przestawał przewodzić
przy napięciu 3,5-5,5V.

Montaż i uruchomienie

Układ można wykonać na niewielkiej płytce
uniwersalnej o kształcie umożliwiającym
umieszczenie jej wewnątrz obudowy stan-
dardowej lampki. Całość zamocowano we
wnętrzu oryginalnej lampki rowerowej zasi-
lanej z dynama. Diodę LED o średnicy 3mm
umieszczono tuż pod oprawką żarówki (wi-
doczna na zdjęciu żarówka pełni rolę zapa-
sowego źródła światła na wypadek awarii
układu elektronicznego). Baterię SR48 ulo-
kowano w kieszonce wykonanej z blaszki
miedzianej.

Problem montażu miniaturowego wy-

łącznika okazał się nieco bardziej skompli-
kowany. Trzeba go bowiem umieścić w ta-
kim miejscu, gdzie nie będzie narażony na
działanie wody lub zabezpieczyć, by woda
nie wnikała przezeń do wnętrza obudowy.

Na koniec warto dodać, że wersja przed-

stawiona na zdjęciu różni się od opisanej
jeszcze tym, iż skromna przestrzeń we-
wnątrz obudowy lampki na płytce wymusi-

ła zastosowanie odpowiedników mostka
Graetza, tranzystorów BC148 i BC157,
a także kondensatora C2, wykonanych
w technologii SMD.

Robert Buchta

Wykaz elementów

Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10...20kΩ
R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330Ω
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF/16V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/10V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/10V

Półprzewodniki
DZ1,DZ2 . . . . . . .dioda Zenera 6,2V/5W, np. 1N5341B
D1-D4 . . . . . . . . . . . . . .dioda BAVP18 (najlepiej BAT46)
T1-T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BF245C
T4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC157B
T5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC147B
LED1,LED2 . . . . . . . . . .LED 5mm czerwona - min. 2,5cd
LED3 . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm czerwona - min. 2,5cd

Pozostałe
Bat. . . . . . . . . . . . . . . . .bateria SR48 lub podobna (1.5V)
W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .miniaturowy wyłącznik

Ciąg dalszy ze strony 57.

Diody powinny być zamontowane na wyso-
kości 6mm od płytki, licząc od dolnej części
obudowy diody. Pamiętać należy o tym, że-
by pozostałe elementy nie były wyżej mon-
towane niż 6mm, a listwy kołkowe były za-
montowane od strony druku, tak aby mogło
nastąpić połączenie pomiędzy płytkami, co
ilustruje rysunek 5. Naklejki na płytę czoło-
wą obudowy i płytę tylną zostały zaprezen-
towane na rysunku 6.

Do uruchomienia układu będzie nam po-

trzebny częstotliwościomierz, który należy

dołączyć do punktu pomiarowego TP1.
Strojenie polega na dobraniu wartości rezy-
stora R16 tak, aby częstotliwościomierz
wskazywał 1Hz. Oczywiście nie każdy mo-
że mieć dostęp do takiego przyrządu, więc
układ można zestroić za pomocą generatora
(sygnał np. 10Hz/ 100mV) podłączonego do
mikrofonu. Należy wówczas dobrać wartość
rezystora R19 tak, by zapaliła się 10 dioda
na liczniku.

Roman Biadalski

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Postęp w elektronice motoryzacyjnej w ostat-
nich latach jest ogromny. Po wprowadzeniu
układów wtryskowych i mikroprocesorowych
układów zapłonowych, właściwie już nie ma
możliwości żadnych ulepszeń, a jedynie po-
zostaje obsługa świec i utrzymanie w czysto-
ści dostępnych elementów elektrycznych.

Problem zapłonu powraca przy restauracji

starszych pojazdów zabytkowych czy kulto-
wych, a także tych wyposażonych w gaźnik
i elektroniczny układ zapłonowy, tzw. I gene-
racji, czyli moduł elektroniczny sterowany
czujnikiem bezstykowym i regulatorem od-
środkowym. Pojazdów takich jest jeszcze
dużo i mimo że mają sporo lat, to często nie-
wielkie przebiegi, i opłaca się jeszcze przy
nich „pomajstrować”. Zupełny brak artyku-
łów o układach zapłonowych w „EdW” ra-
czej nie wynika z posiadania przez Czytelni-
ków samych nowoczesnych pojazdów, a z te-
go, że urządzenia zapłonowe traktowane są
jako coś nieznanego i trudnego. Tymczasem
są to dość proste układy elektroniczne w po-
równaniu z urządzeniami powszechnego
użytku czy urządzeniami konstruowanymi
przez amatorów. Pracują one na nieco innych
zasadach, a poznanie ich na pewno zachęci
wielu majsterkowiczów do zajęcia się bliżej
układem zapłonowym własnego pojazdu. Po-
prawa parametrów silnika, jego łatwiejszy
rozruch w zimie może sprawić wiele saty-
sfakcji przy stosunkowo niewielkich ko-
sztach. Poznanie „wnętrza” i diagnostyki
układów zapłonowych może uchronić przed
kupowaniem „w ciemno” modułów, cewek
zapłonowych itp., gdy tymczasem przyczyna
niesprawności jest zupełnie inna.

Najbardziej rozpowszechnionym ukła-

dem jest zapłon akumulatorowy często nazy-
wany klasycznym czy bateryjnym, wykorzy-
stujący energię zmagazynowaną w cewce za-
płonowej za pomocą akumulatora. Wynala-
zek ten ma już około 100 lat i właściwie ten
rodzaj przetwarzania energii stosowany jest
również w najnowszych samochodach, tyle
że cewką zapłonową steruje tranzystor po-
przez komputer pokładowy, a nie jak dawniej
– przerywacz z kondensatorem.

Kilkanaście lat temu swoje „pięć minut”

miały układy zapłonowe oparte na gromadze-
niu energii w kondensatorze, zwane tyrystoro-
wymi. Obecnie są one jeszcze stosowane tam,
gdzie nie ma akumulatora, np. kosiarki, pilar-
ki, motorowery. W samochodach nie są stoso-
wane ze względu na trudności w miniaturyza-
cji (budowa przetwornicy 12/400V) oraz bar-
dzo krótki czas wyładowania iskrowego, co
prowadzi do pogorszenia parametrów silnika.

Podstawowe różnice

w działaniu zapłonu

klasycznego

i elektronicznego

Szczegółowy opis działania zapłonu klasycz-
nego wraz z towarzyszącymi wzorami jest
w każdej książce dotyczącej elektrotechniki
samochodowej i powtarzanie go tu nie ma
sensu. Wiadomo, że powstawanie siły elek-
tromotorycznej (SEM) samoindukcji polega
na gwałtownym przerwaniu prądu (Im) pły-
nącego przez uzwojenie pierwotne cewki za-
płonowej. SEM ta jest tym wyższa, im zanik
prądu jest szybszy. Popatrzmy na rysunek 1b.
W momencie A przerywacz włącza prąd
cewki zapłonowej, który nie ma od razu peł-
nej wartości, lecz rośnie według krzywej wy-
kładniczej i osiąga po dłuższym czasie ma-
ksimum wynikające z prawa Ohma, czyli np.
12V/3

Ω=4A. Cewki przystosowane do tego

typu zapłonu mają właśnie rezystancję ok.
3

Ω, dlatego prąd bezpieczny dla przerywa-

cza powinien wynosić około 4A.

Zamiast nawijać uzwojenie pierwotne

cienkim drutem uzyskując pożądaną rezy-
stancję, można wykonać uzwojenie grub-
szym drutem, uzyskując ok. 1,5

Ω, a dodatko-

wo, poza cewką włączyć w szereg rezystor
ok. 1,5

Ω. Cewka wtedy mniej się nagrzewa,

ale nieco komplikuje się układ połączeń.
Komplikacji można unik-
nąć włączając w doprowa-
dzenie napięcia przewód
rezystancyjny, jak to jest
we fiacie 126p. Indukcyj-
ność cewki pozostanie bez
zmian, bo zależy od liczby
zwojów. Szybkość narasta-
nia prądu zależy właśnie
głównie od indukcyjności
cewki i czym jest ona więk-
sza, tym osiągnięcie prądu
Im trwa dłużej. Powróćmy
jednak do przebiegu prądu
w cewce. W momencie
B prąd zostaje przerwany
przez podniesienie mło-
teczka przerywacza pod
działaniem krzywki na osi
aparatu zapłonowego. Jeśli
na zaciskach przerywacza
nie będzie dołączony kon-
densator zapłonowy (naj-
częściej 0,25µF), to prze-
bieg będzie taki jak na ry-
sunku 1b – krzywa 1. Zanik
prądu jest dość powolny,
ma kształt pierzasty i trwa

ok. 0,3ms dla typowej cewki 9,4mH/3,3

Ω.

Na zewnątrz widać silne iskrzenie styków
przerywacza i maksymalną iskrę na uzwoje-
niu wtórnym o długości 3-4mm. Dołączmy
teraz kondensator zapłonowy Cp i popatrzmy
na przebieg z rysunek 1b – krzywa 2. Prze-
bieg do momentu B będzie taki sam jak po-
przednio, ale od momentu B zaczynają się
„piękne” oscylacje w postaci malejącej „har-
monijki”, trwającej do 1ms. Na zewnątrz nie
widać już prawie iskrzenia styków przerywa-
cza, a na iskierniku utworzonym z drutu od
gniazda wysokiego napięcia do plusa zasia-
nia (lub drugiego końca uzwojenia pierwot-
nego cewki) przeskakuje iskra o długości do
ok. 15mm. Jednak przy powolnym kręceniu
wałka aparatu zapłonowego iskra jest mniej-
sza, a iskrzenie przerywane większe. Powol-
niejsze rozwieranie styków wywołuje wła-
śnie iskrzenie, powolniejszy zanik prądu Im
a
mniejsze napięcie na uzwojeniu wtórnym.
Dodatkowo poszczególne przebiegi począt-
kowe są różnej wysokości. Wspomniana
„harmonijka”, czyli oscylacyjny zanik prądu
Im jest związany z wymianą energii między

Samochodowe urządzenia zapłonowe

Rys. 1 Schemat klasycznego układu

do pomiarów wyładowania

iskrowego

część 1

kondensatorem a cewką zapłonową. Kąt,
o jaki obraca się wałek aparatu zapłonowego
(lub wału korbowego – WK) między mo-
mentami A i B nazywa się kątem zwarcia
i oznaczony jest

βz, a wyraża dokładnie kąt

zwarcia styków przerywacza.

Kąt

βz ustalany jest przez konstruktorów

kompromisowo między czasem narastania
prądu przy dużych obrotach (związanym z in-
dukcyjnością cewki zapłonowej) a czasem
przerwy Im, gdzie musi się zmieścić wyłado-
wanie iskrowe, trwające ok. 1,5ms, a także
stratami cieplnymi (zależnymi też od liczby
cylindrów). Aby możliwa była obserwacja
prądu Im za pomocą oscyloskopu, należy
między obudowę aparatu zapłonowego a mi-
nus zasilania włączyć rezystor pomiarowy Rp
o wartości ok. 0,1

Ω, jak na rysunku 1a.

Oczywiste jest, że takiego pomiaru nie należy
wykonywać w samochodzie, tylko na stole,
napędzając aparat zapłonowy np. za pomocą
wiertarki z regulacją (lub autotransformato-
rem) sprzęgniętej gumowym wężykiem.

Teraz przełączamy oscyloskop na więk-

szy zakres, tak aby zmieścił się przebieg
o wartości ±300V. Przełączamy też zacisk
pomiarowy na przewód przerywacza połą-
czony z cewką zapłonową i obejrzymy wyła-
dowanie iskrowe po stronie pierwotnej. Re-
zystor pomiarowy Rp można już usunąć,
chociaż jego obecność nie przeszkadza.
UWAGA! Podczas tego pomiaru nie dotyka-
my do punktów obwodu łączącego przery-
wacz z cewką zapłonową, bowiem występu-
je tu napięcie impulsowe ok. ±300V, co gro-
zi nieprzyjemnym porażeniem, a dotyczy
także tego miejsca w samochodzie przy pra-
cującym silniku. Uzyskamy przebieg iden-
tyczny lub podobny jak na rys. 1b, krzywa 3.

Przed momentem A oscyloskop wskaże

napięcie zasilania, czyli ok. 12V. W A zosta-
ją zwarte styki przerywacza i napięcie aż do

momentu B będzie prawie równe zeru (poza
niewielkim napięciem na stykach przerywa-
cza, rzędu 0,1...0,2V). W momencie B (rys.
1b) następuje zanik prądu w postaci oscyla-
cyjnej jak pokazuje krzywa 2 i wytworzona
SEM samoindukcji będzie miała podobny
przebieg o wartości początkowej od
+300V do -300V, czyli dynamika wyniesie aż
ok. 600V. Ta część początkowa wyładowania
iskrowego nazywa się fazą pojemnościową
i trwa ok. 25µs. Oscylacje są coraz słabsze
i osiągają minimum w momencie C, ale po-
ziom względem masy (- zasilania) wynosi ok.
30V. Nietrudno obliczyć, że po stronie wtór-
nej wyniesie to 30V razy przekładnia cewki,
czyli ok. 2400V. Jest to faza indukcyjna wyła-
dowania iskrowego i trwa ok. 1,5ms, ale mo-
że się zmieniać w zależności od wartości prą-
du Im, indukcyjności i sprawności cewki,
a także od wielości przerwy iskrowej (w silni-
ku przerwy na świecy). Oczywiste jest, że
zwiększenie Im wydłuża wyładowanie,
zwiększenie przerwy skraca czas wyładowa-
nia, cewka sprawniejsza (zamknięty obwód
magnetyczny) – wyładowanie dłuższe. Od
momentu C do D obserwujemy zanikający
przebieg oscylacyjny na poziomie napięcia
zasilania; ponieważ przerywacz jest otwarty,
to oscyloskop mierzy praktycznie +Uz.
W momencie A styki przerywacza zamykają
się i cykl się powtarza. Przebieg po stronie
wtórnej jest podobny, lecz napięcia fazy po-
jemnościowej i indukcyjnej są tyle razy więk-
sze, ile wynosi przekładnia cewki. Jeśli prze-
kładnia wynosi 70, to będzie to 21000V fazy
pojemnościowej i ok. 2100V fazy indukcyj-
nej, ale cewka ma jeszcze straty i tyle może
nie być. Po stronie wtórnej obserwuje się je-
szcze niewielki impuls ujemny o wartości do
2kV w momencie A, czyli zwarcia przerywa-
cza, ale nie ma on wpływu na pracę silnika,
bo ma za małą wartość do przebicia przerwy
iskrowej.

Zmontujmy teraz prosty układ elektro-

niczny w postaci „pająka” według schematu
z rysunku 2a. Elementem kluczującym prąd

Im będzie teraz tranzystor mocy wysokiego
napięcia (WN), darlington np. typu
BU323(A), BUX37, BU921(Z), natomiast
przerywacz będzie tylko elementem sterują-
cym (w samochodzie jest jednocześnie ele-
mentem synchronizującym). Jeśli nie posia-
damy takiego tranzystora, bo nie jest to ele-
ment powszechnego użytku i nie jest łatwy
do nabycia, to zmontujmy układ według ry-
sunku 2b. Tranzystory typu BU208, BU326,
BU508, KT838 są wszechobecne w każdym
sklepie z drobnicą elektroniczną. W układzie
z rys. 2a rezystor sterujący R3 przewodzi
prąd cały czas, jeśli przewodzi T1, to przez
niego, a jeśli T1 będzie zatkany, to przez złą-
cze BE T2. A ponieważ monolityczny dar-
lington ma duże wzmocnienie (rzędu 200-
700 przy Im=4A), to rezystor R3 może mieć
dość dużą wartość, rzędu 200-470

Ω i moc do

przyjęcia. Tranzystory mocy z rys. 2b mają
małe wzmocnienie rzędu 4-8 przy Im=4A,
więc musi być rezystor R103 o niewielkiej
rezystancji, a ponieważ w podanym układzie
przewodzi on prąd tylko wtedy, gdy zwarte
są styki przerywacza, to moc ogólna będzie
znacznie mniejsza od tej, gdyby był włączo-
ny cały czas. Jeśli tranzystory mocy będą
w obudowach TO3, to niepotrzebne będą ra-
diatory, natomiast jeśli w TO218 lub TO220,
to można je zamontować na kawałku blachy
aluminiowej o grubości 1-2mm i powierzch-
ni 15-20 cm

. Jeśli mamy do dyspozycji tran-

zystor darlingtona BU921 lub BU931 z liter-
ką Z, to zbędna będzie dioda D2, ponieważ
mają one wysokonapięciową diodę Zenera
w strukturze własnej.

Po sprawdzeniu połączeń uruchamiamy

układ i mierzymy oscyloskopem przebiegi
prądowe na rezystorze Rp, a napięciowe na
kolektorze tranzystora mocy. Od momentu
A z rysunku 2c prąd przebiega tak samo jak
w układzie klasycznym, natomiast w momen-
cie B krzywa 1 urywa się i dokładnie od tego
miejsca zaczyna się linia zerowa. Moment za-
niku prądu Im jest bardzo szybki i na ekranie
zupełnie niewidoczny. Czasem pojawiają się

różne „śmieci” i oscylacje, je-
śli tranzystor mocy poprze-
dzony jest wtórnikiem emite-
rowym, szczególnie z cewką
4226. Przełączamy teraz
oscyloskop na taki zakres,
aby zmieściły się przebiegi
o amplitudzie 300-400V i do-
łączamy oscyloskop do masy
i kolektora tranzystora mocy.
Faza pojemnościowa jest
o ok. 10% wyższa od tej
z układu klasycznego, ale
półfala ujemna jest niska
w wyniku istnienia diody
wstecznej na złączu K-E tran-
zystora mocy. Oscylacje
przejściowe są bardzo słabe
(rys. 2c), a faza indukcyjna

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Schemat układu stykowo-tran-

zystorowego do pomiaru wyłado-

wania iskrowego

prawie gładka, w formie „siodełka” i o ok.
15% dłuższa niż w układzie klasycznym. Na-
wet przy najwolniejszym obracaniu aparatu
zapłonowego przebiegi są idealnie równe
i nie ma spadku napięcia wysokiego jak
w układzie klasycznym. Przerywacz też nic
nie iskrzy, bo przerywa niewielki prąd bezin-
dukcyjny niewymagający kondensatora, ale
niewielki prąd jest jednak potrzebny do sa-
mooczyszczania styków, i stąd obecność re-
zystora R1 o niewielkiej rezystancji i sporej
mocy. Przeglądając schematy modułów pro-
fesjonalnych, często spotyka się na złączu K-
E tranzystora mocy kondensator 220nF. Włą-
czamy jeszcze na chwilę cały układ i obej-
rzyjmy przebiegi prądu i napięcia wyjścio-
wego po dołączeniu tego kondensatora. Co
się okazało? Przebiegi są identyczne jak
w klasycznym układzie, jedynie obcięte są
ujemne półfale przez diodę wsteczną D2.
Przebiegi są oscylacyjne, krótsza fala induk-
cyjna, niższa faza pojemnościowa. Wniosek
jest oczywisty: kondensator natychmiast usu-
nąć i „wrzucić kamyczek do ogródka” kon-
struktorom tych modułów. Osobiście wyko-
nałem kilkaset różnych urządzeń zapłono-
wych, nigdy nie montowałem kondensato-
rów na złączu K-E tranzystora mocy i nie za-
uważyłem nigdy awarii tranzystora z tej
przyczyny (od tego są wysokonapięciowe
diody Zenera). Mimo że tranzystor mocy
„kradnie” ok. 1V napięcia zasilania, to i tak
wszystkie parametry są lepsze niż w klasycz-
nym układzie zapłonowym. Układy pokaza-

ne na rys. 2a i 2b mogą być wykonane na
płytkach i zainstalowane w samochodzie
przy współpracy z cewką wysokorezystan-
cyjną, czyli ok. 3,2

Ω, stosowaną powszech-

nie w układach klasycznych, oczywiście po
usunięciu rezystora Rp i połączeniu emitera
tranzystora mocy z masą. Praktycznie, mon-
tując taki układ w samochodzie, uzyskamy
poprawę rozruchu w niskich temperaturach,
mniejsze zużycie przerywacza i większą
równomierność pracy silnika. Zwiększenia
energii wyładowania jednak nie uzyskamy,
jeśli będzie nadal cewka z układu klasyczne-
go. Znaczną poprawę parametrów silnika
uzyskamy dopiero instalując układ zapłono-
wy z cewką niskorezystancyjną, umożliwia-
jącą uzyskanie większego prądu Im, ale
o tym dalej. Teraz wypada zająć się kątem
wyprzedzenia zapłonu

αz, a doborem kąta

zwarcia zajmiemy się przy projektowaniu
przesłony do optoelektronicznego czujnika
bezstykowego.

Kąt wyprzedzenia zapło-

Aby silnik pracował prawidłowo, wyładowa-
nie iskrowe musi nastąpić w odpowiednim
momencie. Czas spalania mieszanki (ts) po-
cząwszy od przeskoku iskry do osiągnięcia
maksymalnego ciśnienia w cylindrze (MC)
wynosi kilka ms. Maksymalne ciśnienie po-
winno występować w ok. 15

OWK (obrotu

wału korbowego) po zwrocie zewnętrznym
(ZZ rysunek 3a). Nietrudno obliczyć, że aby
utrzymać MC w stałym punkcie, należy mo-
ment zapłonu przyspieszać wraz ze wzrostem
prędkości obrotowej silnika (ts1, ts2, ts3 ry-
sunek 3b). Kąt zawarty między punktem za-
płonu mieszanki a zwrotem zewnętrznym na-

zywa się kątem wyprzedzenia zapłonu
i oznacza się +

αz. W praktyce regulatorem

zwiększającym +

αz jest mechanizm od-

środkowy zamontowany na osi aparatu za-
płonowego, rzadziej wału korbowego. Czas
spalania mieszanki nie jest stały i zależy od
wielu czynników, tj. od temperatury silnika
i otoczenia, wilgotności powietrza, kształtu
komory spalania, stopnia sprężenia, ale naj-
bardziej (po prędkości obrotowej) od zagę-
szczenia mieszanki w cylindrze, czyli od
stopnia otwarcia przepustnicy (potocznie
mówi się - od obciążenia silnika). Aby otrzy-
mać silnik „elastyczny”, należy zamontować
dodatkowy regulator, który opóźniałby

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3 Wyjaśnienie zasady wyprze-

dzenia zapłonu

Rys. 4 Schemat uniwersalnego mo-

dułu zapłonowego

Wykaz elementów uniwersalnego
modułu zapłonowego (patrz rysunek 4)

RR11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..115500Ω

Ω//22W

RR22,,RR220066 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kkΩ

Ω

RR33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55,,66kkΩ

Ω

RR44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300kkΩ

Ω

RR55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kkΩ

Ω

RR66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kkΩ

Ω

RR77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300Ω

Ω//11W

RR88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..662200Ω

Ω

RR99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333Ω

Ω

RR1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..00,,1155Ω

Ω ddrruuttoowwyy ((ddoobbiieerraannyy))

RR110011,,RR220011 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700Ω

Ω

RR110022,,RR220022 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kkΩ

Ω

RR110033,,RR220033 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kkΩ

Ω

RR110044,,RR220044 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000Ω

Ω//00,,55W

RR220055 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77kkΩ

Ω

RR220066 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kkΩ

Ω

CC11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222µµFF//1166VV ttaannttaall
CC22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222nnFF//110000VV M

MKKSSEE002200

CC33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700nnFF......11µµFF//225500VV M

MKKSSEE002200

CC44,,CC110011,,CC220011 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF//110000VV M

MKKSSEE002200

CC220022 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF//110000VV M

MKKSSEE002200

TT11-TT44,,TT220011 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..BBCC333377//2255......4400
TT55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..BBUU993311ZZPP,, BBUU332233((AA,,PP)),, BBUUXX3377 ((ββ≥≥220000))
UUSS11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..NNEE555555
DD11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11NN44114488
DD22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11NN44000022......77 lluubb BBAA115577......99
DD33 .. .. .. ..11 xx 55KKEE 335500-440000 lluubb 22 xx BBZZXX ((BBZZVV)) 8855CC220000,, lluubb 22
xx BBZZYYPP0011CC 118800-220000
DD110011,,DD220011 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55VV11 00,,44W

W-11W

DD110022,,DD220022 .. .. .. .. ..88VV22 11W

W-11,,33W

W,, nnpp.. BBZZXX8855CC lluubb BBZZVV8855CC

TTSS11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ttrraannssooppttoorr sszzcczzeelliinnoowwyy

kąt +

αz jednocześnie ze zwiększeniem

otwarcia przepustnicy. W aparatach klasycz-
nych rolę tę pełni regulator podciśnieniowy,
wykorzystujący różnicę siły ssania przy róż-
nych otwarciach przepustnicy w otworze
umieszczonym w kolektorze dolotowym tuż
przed zamkniętą przepustnicą. Znacznie gor-
sza jest sytuacja w dawniejszych silnikach
dwusuwowych, gdzie dla uproszczenia za-
stosowano stały kąt +

αz. Nietrudno się do-

myślić, że jedynym ratunkiem dla takiego
silnika jest układ ze zmiennym punktem za-
płonu regulowanym samoczynnie za pomo-
cą elektroniki. Obecnie jeżdżę na takim
urządzeniu zamontowanym we fiacie
126p i jeśli będzie zainteresowanie Czytelni-
ków, proszę pisać do Redakcji EdW, to chęt-
nie udostępnię opis takiego urządzenia, jak
również innych z elektronicznymi regulato-
rami +

αz.

Uniwersalne proste

urządzenie zapłonowe

Skoro już wiemy jak powstaje iskra zapłono-
wa, a mamy jakiś starszy pojazd wyposażo-
ny w klasyczny układ zapłonowy, to najwyż-
szy czas zbudować jakieś nieskomplikowa-
ne, ale dobre urządzenie zapłonowe. Z zało-
żenia powinno być nadal sterowane przery-
waczem (ale tylko chwilowo), z możliwo-
ścią zamontowania czujnika bezstykowego,
najlepiej transoptora, dostosowane do pracy
z cewką klasyczną, ale z możliwością zas-
tosowania niskorezystancyjnej (w celu
zwiększenia energii wyładowania), a także
wyposażone w automatykę samowyłączania
prądu Im przy niewyłączonej stacyjce oraz
zbudowane z łatwo dostępnych elementów.
Schemat modułu zapłonowego przedstaw-
iony jest na rysunku 4a. Jest to stopień
sterujący, stopień mocy z ogranicznikiem
prądu i automatyką, przeznaczony do
sterowania przerywaczem, ale jeśli ktoś ma
zamiar wykonać układ bezstykowy, teraz
czy w przyszłości, to płytkę lepiej od razu
zaprojektować na pełną wersję. Układ działa
następująco:

Po zwarciu styków przerywacza napięcie

w punkcie B ma wartość prawie zerową,
tranzystor T1 zostaje zablokowany i nie prze-
wodzi, wówczas przez rezystor R7 zostaje
wysterowany tranzystor mocy i płynie prąd
cewki o wartości zależnej od rezystancji
cewki, jeśli jest klasyczne, lub wartości
rezystora R10, jeśli zastosowana jest cewka
niskorezystancyjna, tzw. „elektroniczna”.
Tranzystor T4 pracuje jako ogranicznik Im.
Gdy napięcie na rezystorze osiągnie wartość
ok. 0,7V, zaczyna przewodzić tranzystor T4
ograniczając wysterowanie tranzystora mocy
i nie dopuszczając do dalszego wzrostu
prądu. Prąd ten łatwo obliczyć dzieląc 0,7V
przez wartość rezystora R10, np.:
1)

0,7V:0,15

Ω=4,6A jest to wartość zale-

cana do cewek 4240 lub 101

0,7V:0,12

Ω=5,8A jest to wartość zale-

cana do cewek niskorezystancyjnych, jak
4226 i BAE800DK.

Prawidłowe i nieprawidłowe przebiegi

prądu Im podane są na rysunku 5. Jeśli rezy-
stor wykonujemy sami, to tylko z materiału
dającego się lutować (np. nowe srebro), na-
wijając drut

φ0,6-0,7 z materiału oporowego

na rezystorze starego typu lub jako powietrz-
ny na drucie lub gwoździu

φ4mm. Dokładny

prąd Im można wtedy ustawić przez zlutowa-
nie sąsiednich zwojów rezystora. Gdy krzy-
wa aparatu rozłączy styki przerywacza, przez
rezystor R1 i R3 zostaje wysterowany tranzy-
stor T1, który przechodzi w nasycenie bloku-
jąc tranzystor mocy, a tym samym powodu-
jąc zanik prądu Im i oczywiście w tym mo-
mencie następuje wyładowanie iskrowe
o przebiegu poprzednio opisanym. Ponowne
zwarcie przerywacza powoduje przepływ
prądu cewki i cykl się powtarza. Już od
pierwszego impulsu napięciowego na wej-
ściu w punkcie B (przerywacz otwarty) przez
rezystor R2 i diodę D1 ładuje się kondensa-
tor C1 do napięcia około 4,5V, wprowadzając
tranzystor T2 w stan nasycenia i blokując
tranzystor T3. Tranzy-
stor T3 nie przewodzi
i nie ma wpływu na pra-
cę tranzystora mocy.
Gdy jednak nie wyłączy-
my napięcia zasilania
modułu, a przerywacz
pozostaje zwarty, to
w punkcie B nie ma na-
pięcia doładowującego
kondensator C1, a wtedy
rozładowuje się on po-
woli przez rezystor R4
i złącze B-E tranzystora
T2 aż do momentu, gdy
T2 przestanie przewo-
dzić. Wówczas przez re-
zystor R5 zostaje wyste-
rowany tranzystor T3,
który przechodzi w na-
sycenie i blokuje tranzy-
stor mocy. Kondensator
C2 i rezystor R6 nie do-
puszczają do wyładowa-
nia iskrowego w mo-
mencie blokowania tran-
zystora mocy. Rezystor
R4 ustala czas zadziała-
nia automatyki, czyli sa-
mowyłączenia prądu Im,
na prawie 3 sekundy. Je-
śli chcemy, aby samo-
wyłączenie nastąpiło po
nieco dłuższym czasie –
rezystor należy zwięk-
szyć. Na rezystorze po-
miarowym R10 w czasie
przepływu prądu Im wy-
stępuje napięcie około

0,7V i przy znacznym prądzie rzędu 5,5A
oraz kącie zwarcia 50% (45

) dla silnika

czterocylindrowego wydzieli się znaczna
moc. Obliczmy: 0,7Vx5,5Ax50% = 2W. Dla
silnika dwucylindrowego (fiat 126p) z cewką
4240, 4,5A i

βz=60

będzie to ok. 1W. Taka

moc wystąpi przy małych obrotach, ponie-
waż linia narastania prądu jest wtedy prawie
pionowa. Dwukrotne zmniejszenie mocy
strat na rezystorze pomiarowym można uzy-
skać montując ogranicznik według schematu
z rysunku 6. Na rezystorze R10 będzie tylko
połowa napięcia, czyli 0,35V, a resztę napię-
cia brakującego do otwarcia tranzystora
ograniczającego trzeba wziąć z napięcia zasi-
lania. Dioda Schottky’ego wypełnia lukę na-
pięciową i dodatkowo kompensuje złącze B-
E tranzystora T4. Rezystor R9 zwiększa sku-
teczność regulacji prądu Im rezystorem R11,
ale jeśli mamy jeszcze diodę germanową
ostrzową, to można ją zamontować zamiast
diody D4 i rezystora R9. Dioda germanowa
ma bardziej stromą charakterystykę napię-
ciową i rezystor R9 jest zbędny. Rezystor
R10 o wartości 0,06-0,08

Ω można uzyskać

albo z drutu oporowego, albo z połączenia

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 5 Przebiegi prądu Im w różnych sytuacjach

Rys. 6 Ogranicznik prądu z małymi stratami oraz skom-

pensowany temperaturowo (częściowo - korzystnie)

dwóch rezystorów np. 0,12

Ω. Najlepszym

i najprostszym rozwiązaniem jest zastosowa-
nie monolitycznego darlingtona wysokiego
napięcia o maksymalnym prądzie kolektora
10-15A i napięciu K-E rzędu 400-500V.
Tranzystorów takich jest bardzo duży wybór,
ale w katalogu. W popularnych sklepach na
ogół nie ma, ale w większych czasem można
znaleźć najczęściej stosowane jak:
BU323(A,P), BU931(ZP), BUX37. Jeśli nie
uda się zdobyć wymienionych tranzystorów,
to pozostaje złożenie układu Darlingtona
z dwóch pojedynczych tranzystorów 400-
500V/8-15A z rysunku 7a. Diody zabez-
pieczające D3 pełnią jednocześnie funkcję
diody wstecznej i muszą mieć moc powyżej
1W. Czasem udaje się kupić specjalne: typu
1.5 KE400 o mocy ok. 3W, ale wystarczą
BZYP01C 180-200 lub BZX (BZV)85C 200,
2 szt. Może się też komuś nie spodobał brak
zapasu napięcia K-E tranzystora mocy w sto-
sunku do napięcia diody Zenera. Katalogowe
napięcie np. 400V praktycznie jest większe
1,5-2 razy np. tranzystor BU326A wytrzy-
muje 700-900V, gdy w katalogu jest 400V.
Łatwo dostępne, a więc dyżurne tranzystory
wysokiego napięcia typu BU508, BU326,
BU208 lub ich japońskie zamienniki z serii
25C... i 25D... mają na ogół małe wzmocnie-
nie w granicach 5-10. Nieco lepsze

β mają

uniwersalne, np. BUT54, BUX80(81) w gra-
nicach 10-14. Składając układ Darlingtona,
należy wybrać te o największym wzmocnie-
niu przy prądzie 4A. Podczas pomiaru lepiej
nie włączać w obwód cewki zapłonowej
(przepięcia), a rezystor ok. 1

Ω.

Podawane często w katalogach h

na ogół

nie zgadza się z rzeczywistością, bo jest mia-
rodajne przy małych prądach kolektora, rzędu
0,5-1A. Do współpracy z cewką niskorezy-
stancyjną można wykorzystać dostępne tran-
zystory o małym wzmocnieniu, montując po-
trójny układ Darlingtona, jak na rysunku 7b.

Aby skutecznie usunąć oscylacje pasożytni-
cze, trzeba też przekonstruować nieco ogra-
nicznik prądu Im. Ta wersja ogranicznika mo-
że być zastosowania do wszystkich układów
elektronicznych. Nie polecam natomiast mon-
towania wtórnika emiterowego do sterowania
tranzystora mocy: czy to darlingtona monoli-
tycznego czy składanego. Pozornie taki układ
pracuje poprawnie, są nawet mniejsze straty
sterowania tranzystora końcowego, ale bardzo
trudno pozbyć się różnych „śmieci”, jakie wy-
stępują zamiast niewidocznej linii zaniku prą-
du, oraz różnych oscylacji pasożytniczych.
Szczególnie „wredna” pod tym względem jest
cewka „4226” i trochę „101”. Zdecydowanie
czyściejszy impuls wyjściowy Im jest przy za-
stosowaniu 3-stopniowego darlingtona.
Wzmocnienie ogólne darlingtona składanego
jest iloczynem wzmocnienia poszczególnych
tranzystorów, a dobór rezystora sterującego
R7 podany jest w tabeli 1. Przy montażu tran-
zystorów wchodzących w układ Darlingtona
trzeba pamiętać o tym, że egzemplarze mniej-
szej mocy, w mniejszych obudowach lub izo-
lowane należy przyjąć jako sterujące. Jako
tranzystory małej mocy
w zasadzie mogą być wyko-
rzystane dowolne o

β>200,

ale BC337 lub 338 z grupy
25 lub 40 są najlepsze, bo
mają małe napięcie nasyce-
nia, są szybsze w pracy im-
pulsowej i odporniejsze na
drobne przepięcia. Jeśli tran-
zystor mocy jest składany
z dwóch pojedynczych tran-
zystorów i rezystora R7
o wartości 100-150

Ω, to

tranzystory T1 i T3 należy wybrać o więk-
szym wzmocnieniu tj.

≥300 (z grupy 40) w ce-

lu zapewnienia małego napięcia nasycenia
tych tranzystorów i pewnego kluczowania
tranzystora mocy. Aby otrzymać układ ze ste-
rowaniem bezstykowym, trzeba jeszcze dobu-
dować człon wzmacniający słaby i powolny

impuls z czujnika. Może to być
wzmacniacz operacyjny lub kom-
parator o napięciu wyjściowym
w stanie niskim bliskim 0, np.
LM393, LM358, ale wymaga to
użycia sporej liczby elementów.
Znacznie prostsze jest zastosowa-
nie „wszechmogącej” kostki
NE555 (może być wersja CMOS
555) lub nawet tylko jednego tran-
zystora małej mocy z dodatnim po-
jemnościowym sprzężeniem
zwrotnym z kolektora tranzystora
sterującego T1 (rys. 4a, b). Dioda
Zenera 5V1 na wejściu układu 555
jest dobrana tak, aby zmniejszyć
amplitudę sygnału z czujnika,
a tym samym zwiększyć szybkość
przełączania komparatora 555, co
owocuje zmniejszeniem opóźnie-

nia sygnału czujnika przez elementy modułu.
W układzie z pojedynczym tranzystorem war-
tość ta nie ma znaczenia, bo w punkcie S albo
jest U

CEsat

fototranzystora czujnika, albo U

B-

tranzystora T201. Zmontowany ze sprawdzo-

nych elementów moduł nie wymaga specjalne-
go strojenia, ale jeśli po zwarciu zacisków wej-
ściowych B i C prąd odbiega od założonej war-
tości podanej w tabeli 2 dla danego typu cewki
zapłonowej, należy dobrać rezystor R10. Więk-
sza wartość powoduje zmniejszenie prądu Im.
Jeśli budujemy układ z ogranicznikiem według
rysunku 6, to prąd Im ustawić rezystorem na-
stawnym jako R11, a po zmierzeniu wlutować
najbliższy rezystor stały. Nie należy przesadzać
z dokładnością, wystarczy z szeregu 5%. Jeśli
mamy zmontowany też układ przyspieszający
do czujnika bezstykowego, to przepływ prądu
Im kluczujemy przez zwieranie punktu S do
masy. Odczyt prądu będzie ograniczony cza-
sem zadziałania automatyki, i jeśli chcemy „za-
trzymać” Im dłużej, to zwieramy bazę tranzy-
stora T3 do masy, ale nie za długo, bo nagrze-
wa się tranzystor mocy. Jeśli uruchamiamy
układ bezstykowy, to usuwamy rezystor R1.

Stefan Roguski

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 7 Tranzystor Darlingtona złożony

z tranzystorów pojedynczych W.N.

Tabela 1

Dobór rezystora sterującego w zależ-

ności od współczynnika wzmocnienia

prądowego β zastosowanych tranzy-

storów mocy

Tabela 2

Rozszerzone parametry cewek zapło-

nowych spotykanych najczęściej

na rynku krajowym

WL - energia wyładowania iskrowego

WL I- energia wyładowania iskrowe-

go po stronie pierwotnej = 0,5

x L x Im

[mI, mH, A]

WL II- energia wyładowania iskrowe-

go po stronie wtórnej = 0,5

x L x Im

x η [mI, mH, A]

Elektronika dla Wszystkich

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 literatury, godne Waszym zdaniem

publicznej prezentacji bądź przypo-

mnienia. Są to tylko schematy ideowe,

niekoniecznie sprawdzone w praktyce,

stąd podtytuł „co by było, gdyby...”.

Redakcja EdW nie gwarantuje, że sche-

maty są bezbłędne i należy je trakto-

wać przede wszystkim jako źródło

inspiracji przy tworzeniu własnych

układów.

Przysyłajcie do tej rubryki przede wszy-

stkim schematy, które powstały jedynie

na papierze, natomiast układy, które

zrealizowaliście w praktyce, nadsyłaj-

cie wraz z modelami do Forum Czytelni-

ków i do działu E-2000. Nadsyłając god-

ne zainteresowania schematy z literatu-

ry, podawajcie źródło. Osoby, które

nadeślą najciekawsze schematy oprócz

satysfakcji z ujrzenia swego nazwiska

na łamach EdW, otrzymają drobne

upominki.

Chciałbym przedstawić budowę prostego alarmu motocyklowego
z użyciem tylko jednego układu scalonego. Bramki U1A, U1B two-
rzą przerzutnik, bramka U1C tworzy generator, który wraz z czer-
woną diodą tworzy symulator alarmu, bramka U1D także tworzy
generator.

Nadesłał Piotr Podczarski - Redecz Wielki

Alarm motocyklowy

Proponuję budowę generatora, który wydaje dźwięk przy zastosowa-
niu jednego elementu - przekaźnika. Przy dołączeniu kondensatora
można uzyskać mniejszą częstotliwość.

Nadesłał Jakub Świegot - Środa Wlkp.

Generator

Jako włącznik można wykorzystać zwykły włącznik sieci energetycz-
nej. Przy zastosowaniu włącznika chwilowego, tj. do dzwonka, układ
będzie mógł pracować na klatce schodowej.

Układ przy zastosowaniu radiatora, np.A4755; L=3cm, może ste-

rować mocą do 1000W. Przy mocy do 150W radiator nie będzie ko-
nieczny. Czas zapalania żarówki nie zależy od mocy. Przy zastoso-

waniu kondensatora C1=10nF czas będzie równy
ok. 9s, a przy 100nF - t=1,5minuty (90s). Podczas
ładowania się kondensatora C1 napięcie na Tr1 ro-
śnie aż do napięcia ok. 60V, po czym następuje
gwałtowny wzrost napięcia do napięcia sieci i wy-
łączenie żarówki(-ówek).

Nadesłał Szymon Janek - Lublin

Automatyczny wyłącznik czasowy

Document Outline

edw_2003_08_s10
edw_2003_08_s12
edw_2003_08_s13
edw_2003_08_s20
edw_2003_08_s24
edw_2003_08_s27
edw_2003_08_s30
edw_2003_08_s40
edw_2003_08_s45
edw_2003_08_s48
edw_2003_08_s50
edw_2003_08_s54
edw_2003_08_s55
edw_2003_08_s56
edw_2003_08_s58
edw_2003_08_s62
edw_2003_08_s67

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EdW 08 2003
EdW 09 2003
897493 1600SRM0512 (08 2003) US EN
EdW 04 2003
MEDYTACJA " 08 2003
MEDYTACJA 08 2003
EdW 03 2003
EdW 02 2003
MEDYTACJA # 08 2003
EdW 11 2003
EdW 07 2003
EdW 01 2003
EdW 12 2003
08 2003 81 83
897641 8000SRM0561 (08 2003) US EN
EdW 08 2002
MEDYTACJA 7 08 2003
EdW 05 2003
EdW 10 2003

więcej podobnych podstron