Dlaczego temperatura pracy procesora rośnie wraz

z „podkręcaniem“ częstotliwości zegarowej? Czy oznacza

to, że pojedynczy tranzystor w strukturze nagrzewa się tyl-

ko w chwili zmiany swego stanu, a na temperaturę pracy

układu ma wpływ liczba przełączeń w jednostce czasu, po-

między którymi struktura nie zdąży ostygnąć?

Czytelnik sam sobie odpowiedział – współczesne procesory budowa-
ne są w technologii CMOS i pobór prądu oraz straty mocy są w nich
wprost proporcjonalne do częstotliwości taktowania. W przypadku
procesorów do komputerów PC graniczne możliwości „podkręcania”
są związane nie tylko z maksymalną szybkością struktur wewnętrz-
nych, ale też w dużym stopniu zależą właśnie od temperatury,
a w praktyce – od skuteczności odprowadzania ciepła ze struktury.
Stąd biorą się zaskakujące osiągnięcia przy zastosowaniu intensyw-
nego chłodzenia cieczą.

Czy wzmacniacz z EdW nr 7/2003 z układem TDA7294

może być zasilany bateriami np. 20xR20? Czy w ogóle można

zastąpić zasilacz symetryczny bateriami?

W zasadzie tak, choć w praktyce zależy to od kilku czynników. Dwa-
dzieścia baterii R20 zapewni napięcie ±15V, przy którym układ
TDA7294 mógłby z powodzeniem pracować. Trzeba jednak pamiętać,
że baterie mają dość dużą rezystancję wewnętrzną. Na przykład przy
chwilowym napięciu na wyjściu równym 12V, przez głośnik 8-omo-
wy popłynie prąd równy 1,5A, a przez 4-omowy aż 3A. Przy takim
prądzie napięcie baterii na pewno znacząco spadnie. Świeże baterie
mają zwykle bez obciążenia ponad 1,6V. Teoretycznie przy napięciu
zasilania ±16V można byłoby uzyskać na wyjściu sygnał ±14V, co da-
je 10V wartości skutecznej. Moc „sinusoidalna” na 8

Ω wyniosłaby

12,5W, na 4

Ω - 25W. Ale to tylko teoria – podczas pracy napięcie bę-

dzie pod obciążeniem znacznie spadać. Aby tak zasilany wzmacniacz
wykorzystał możliwości baterii, warto zastosować dodatkowe kon-
densatory filtrujące zasilanie o jak największej pojemności (ponad
10000µF). Będą źródłem zasilania w chwilach największego poboru
prądu. Mimo wszystko napięcie będzie znacznie spadać pod obciąże-
niem i uzyskiwana moc będzie znacznie mniejsza od spodziewanej.

Istotnym argumentem przeciwko stosowaniu baterii jest ich koszt.

Obowiązkowo należy bowiem zastosować baterie alkaliczne dobrej
firmy – znacznie tańsze, zwykłe baterie węglowo-cynkowe mają je-
szcze większą rezystancję wewnętrzną i najprawdopodobniej nie po-
radzą sobie z takim zadaniem. Nawet baterie alkaliczne nie są god-
nym polecenia rozwiązaniem. Kto byłby zmuszony wykorzystywać

wzmacniacz w warunkach polowych, powinien raczej wykorzystać
akumulatory. Akumulatory NiCd, NiMH, a zwłaszcza kwasowe ma-
ją znacznie mniejszą rezystancję wewnętrzną i mogą oddawać prądy
większe niż jednorazowe baterie. Można połączyć dwa albo cztery
akumulatory kwasowo-żelowe. Przy zasilaniu ±12V i pracy dwóch
wzmacniaczy w mostku można uzyskać znaczną moc. Jeszcze lepiej
byłoby wykorzystać napięcie ±24V z czterech akumulatorów.

W warunkach polowych zwykle nie jest wymagana wysoka jakość

dźwięku, więc zamiast układu TDA7294 warto wykorzystać przy-
zwoite wzmacniacze samochodowe, np. TDA1554 (2x20W),
TDA1514 (1x20W) czy znacznie mocniejszy TDA1562 (1x50W),
które są optymalizowane właśnie do takich warunków pracy. Wtedy
do zasilania wystarczy jeden akumulator żelowy 12V.

W majowym numerze EdW został opisany projekt długo

oczekiwanego przeze mnie Modułu uniwersalnego dla proce-

sorów 90S2313 oraz 89Cx051. (...) Chciałbym się dowiedzieć,

czy do tej czynności nie ma potrzeby zmieniać wartości rezo-

natora kwarcowego? (...) Ponadto w dziale FTP czasami do

jednego projektu jest zamieszczone kilka lisingów - czy nale-

ży je wszystkie przy pomocy Bascoma spuścić do procka?

W redakcyjnej poczcie pojawiają się podobne pytania, świadczące, iż
ich Autorzy nie do końca rozumieją budowę i działanie procesorów.
Pomimo dużego podobieństwa procesory 90S2313 i 89C2051 różnią
się pod wieloma względami.
1. TYLKO PROCESOR 90S2313 DAJE SIĘ ZAPROGRAMOWAĆ
ZA POMOCĄ KABELKA. Do procesora 89C2051 potrzebny jest
programator, na przykład taki, jaki był wykorzystywany w kursie
BASCOM College.
2. Programu napisanego dla jednego z wymienionych procesorów
NIE DA SIĘ Z POWODZENIEM „SPUŚCIĆ” DO INNEGO. Tak sa-
mo jeśli program napisany jest dla procesora AVR, nie można go
skompilować za pomocą BASCOM 8051 i na odwrót. Kompilatorów
BASCOM AVR i BASCOM 8051 NIE MOŻNA WYKORZYSTY-
WAĆ WYMIENNIE, choć programy .bas bez kłopotów można otwo-
rzyć za pomocą dowolnego z tych kompilatorów, a nawet przeprowa-
dzić edycję. Jeśli więc BASCOM-owy program napisany jest dla jed-
nego z procesorów, trzeba go przed wpisaniem do innego odpowie-
dnio zmodyfikować i ostatecznie skompilować za pomocą stosownej
„odmiany” kompilatora. Taka modyfikacja programu wymaga sporej
wiedzy, a w niektórych przypadkach konieczna jest gruntowna zmiana
programu ze względu na odmienną budowę urządzeń wewnętrznych

Elektronika dla Wszystkich

Skrzynka

Porad

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

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

procesorów. Nie ma prostych recept na „tłumaczenie” programów
BASCOM-owych z 89C2051 na 90S2313, a tym bardziej na odwrót.

3. Częstotliwość rezonatora kwarcowego należy dostosować do

procesora oraz do potrzeb. Czym mniejsza częstotliwość, tym wol-
niejsze wykonywanie operacji, ale też mniejszy pobór prądu. Proce-
sory 89C2051 mają maksymalną częstotliwość zegara 12MHz lub
24MHz, a 90S2313 4MHz lub 10MHz, zależnie od wersji.

...czy można w jakiś domowy sposób zregenerować laser

od odtwarzacza CD. Problem dotyczy płyt CD-RW. Odtwa-

rzacz jak był nowy (rok temu), odtwarzał bez problemu

płyty RW, a teraz coś się zawiesiło. Odtwarza CD-R, ale

nie chce CD-RW.

W przypadku zwykłych, tłoczonych płyt CD, gdzie istnieją wyraźne
„dołki”, czyli tak zwane pity, układ odczytujący ma stosunkowo ła-
twe zadanie. W przypadku płyt wielokrotnie nagrywalnych CD-RW
zapis cyfrowy nie jest tak „wyrazisty”. W takich płytach nośnikiem
zapisu są specjalne farby, ewentualnie stopy metali, a przy nagrywa-
niu nie powstają wgłębienia – pity, tylko materiał nośnika zmienia
właściwości optyczne pod wpływem energii laserowej wiązki zapisu-
jącej informacje. Potem przy odczycie promień lasera odbity od na-
granej ścieżki daje sygnał, można powiedzieć, dużo słabszy niż w tło-
czonej płycie. Nie chodzi przy tym o ilość odbitego światła, ale o róż-
nice związane z zapisaną informacją, w największym uproszczeniu –
różnice między zerami a jedynkami.

Już niewielkie zmiany właściwości systemu mogą spowodować

kłopoty z odczytem – przede wszystkim właśnie płyt CD-RW, gdzie
wspomniane różnice są najmniejsze. Rzeczywiście winę za kłopoty

może ponosić laser. Wytwórcy odtwarzaczy i stacji dysków nie poda-
ją żadnych sposobów regeneracji lasera, ściślej laserowej diody pół-
przewodnikowej. Regeneracja taka nie jest możliwa, jeśli półprzewo-
dnikowa struktura ulega degeneracji. Trwałość lasera zależy między
innymi od producenta (doskonałości stosowanej technologii produk-
cji) oraz od jakości systemu optycznego, który w popularnym sprzę-
cie zawiera tanie plastikowe soczewki.

Często przyczyną kłopotów nie jest laser, tylko zakurzone soczew-

ki. W takim przypadku przede wszystkim trzeba wykorzystać dostęp-
ne powszechnie płyty czyszczące na sucho lub mokro. Odważniejsi de-
cydują się na rozebranie obudowy i czyszczenie systemu ręcznie; co
często polega na delikatnym wydmuchaniu kurzu. W takim przypadku
trzeba pamiętać, że układ głowicy laserowej jest bardzo delikatny i me-
chaniczna ingerencja może łatwo zakończyć się trwałym uszkodzeniem.

Jakie jest źródło efektu akustycznego, powstającego pod-

czas rozpędzania się płyty CD w odtwarzaczu? Jest to ci-

chy gwizd o rosnącej częstotliwości, lepiej zaobserwować

to zjawisko w odtwarzaczu CD-Audio, a nie w napędzie

CD-ROM (szybkość obrotowa płyty oraz szum wentylato-

rów zagłuszają ten efekt). Czy oznacza to, że modulowana

energia lasera w jakiś sposób pobudza do drgań jakieś ele-

menty (płytę?), tak jak po ściszeniu wzmacniacza w gra-

mofonie analogowym słychać „granie“ igły we wkładce?

Nie! Wspomniany efekt to po prostu szum płyty rozpędzającej się do
prędkości dużo większej niż płyty analogowe. Laser nie pobudza pły-
ty do słyszalnych drgań i nie ma to nic wspólnego z odgłosami wy-
wołanymi przez drgania igły w rowku płyty analogowej.

Skrzynka porad

Elektronika dla Wszystkich

Konkurs

Na rysunku przedstawiony jest prosty układ
z dwoma tranzystorami.

Jak zwykle zadanie konkursowe polega na roz-

szyfrowaniu

Jak działa i do czego służy taki układ?

Tym razem najtrudniejsze będzie zapewne

wpadnięcie na pomysł, do jakiego praktycznego
celu ma służyć ten prosty układ. Odpowiedzi, ko-
niecznie oznaczone dopiskiem Jak11, należy nad-
syłać w terminie 45 dni od ukazania się tego nume-
ru EdW. Nagrodami w konkursie będą kity AVT
lub książki.

Rozwiązanie zadania

z EdW 7/2003

Przedstawiony układ z trzema diodami to propo-

zycja zmniejszenia strat mocy i prądu przy stero-
waniu dwóch jednakowych przekaźników. Taki
chwyt układowy został zaproponowany wiele lat
temu w jednym z czasopism niemieckich. Tuż po
dołączeniu do punktów A, B napięcia zasilania na
przekaźnikach występuje pełne napięcie zasila-
nia, a prąd płynie przez puste kondensatory C1,
C2, ładując je. Oznacza to, że tuż po włączeniu

oba przekaźniki połączone są równolegle. Gdy
kondensatory naładują się do napięcia bliskiego
połowie napięcia zasilania, przestaną się łado-
wać, a prąd popłynie przez przekaźnik REL2,
diodę D2 i przekaźnik REL1 – przekaźniki są
wtedy połączone szeregowo. Na każdym z prze-
kaźników wystąpi napięcie nieco niższe od poło-
wy napięcia zasilania (ze względu na spadek na-
pięcia na diodzie D2).

Napięcie zasilania podawane na punkty A,

B powinno być równe napięciu nominalnemu każ-
dego z przekaźników. Ilustruje to rysunek poni-
żej. Napięcie zasilające 12V wystarczy do zadzia-
łania przekaźników w pierwszej chwili po włącze-
niu. Potem napięcie na każdym z przekaźników
wyniesie około 5,7V, co z kolei całkowicie wystar-
czy do podtrzymania działania obu tych przekaźni-
ków, a co ważne, prąd sterowania będzie cztero-
krotnie mniejszy niż przy klasycznym równole-
głym połączeniu obu przekaźników. Do prawidło-
wego i niezawodnego działania kondensatory C1,
C2 muszą mieć odpowiednio dużą pojemność, że-
by zapewnić niezawodne włączenie. Praktycznie
wszystkie przekaźniki powinny pracować w tym
oszczędnościowym układzie, ponieważ napięcie
podtrzymywania zawsze jest dużo niższe niż na-
pięcie nominalne.

Gdyby ktoś chciał wykorzystać taki układ, mo-

że sprawdzić działanie przy pojemności 1000µF.
Lepiej byłoby określić, przy jakiej minimalnej po-
jemności układ jeszcze działa, a potem zwiększyć
tę pojemność 2...5-krotnie. Wymagana pojemność
zależy m.in. od oporności cewki przekaźnika.

Układ może być sterowany za pomocą tranzystora,
styków przełącznika czy innego przekaźnika, jak
pokazuje rysunek poniżej. W każdym razie napię-
cie między punktami A, B musi pojawiać się gwał-
townie, żeby kondensatory C1, C2 mogły spełnić
swoje zadanie.

Po wyłączeniu zasilania przekaźniki nie pu-

szczą natychmiast, tylko po znacznym czasie
opóźnienia, zależnym od pojemności kondensato-
rów. Układ można wykorzystać w praktyce, pa-
miętając o jego specyficznych cechach.

Większość uczestników poprawnie rozszyfro-

wała działanie układu. Niektórzy ucieszyli się po
rozszyfrowaniu działania, rozpoznawszy sposób
ekonomicznego sterowania przekaźników. Kilka
osób chce poprawić niemiecki oryginał, stwierdza-
jąc, iż dwie skrajne diody są zbędne, ponieważ
w takim układzie nie pojawią się groźne przepię-
cia, bo po wyłączeniu prąd z powodzeniem zam-
knie się przez współpracujące kondensatory, które
też opóźnią ich wyłączenie.

Jak zwykle pojawiły się też odpowiedzi niepo-

prawne. Oto przykłady:
- Sądzę, iż jest to prostownik. W miejsce pustych
prostokątów należy wstawić diody.
- Myślę, że jest to układ opóźnionego załączania.
- (...) Kondensatory opóźniają moment załączania
przekaźników, (...) napięcie zasilania powinno być ok.
2 razy większe niż nominalne napięcie przekaźników.
- Układ przeznaczony jest do opóźnionego włącza-
nia kolumn.

Nagrody za prawidłowe odpowiedzi otrzymują:

Michał Kobuszewski - Dwikozy, Rafal Kuchta -
Skrzyszów, Witold Domański - Janki.

Elektronika dla Wszystkich

Często się zdarza, że o atrakcyjności zegara
wykonanego przez amatora decyduje możli-
wość zastosowania drogich elementów. Pro-
wadzi to do sytuacji, że dany zegar staje się
kilkakrotnie droższy od odpowiednika spoty-
kanego na półkach sklepowych. Dlatego pro-
ponowane rozwiązanie jest wynikiem pewne-
go kompromisu, prowadzącego do niskiego
koszu całości z zachowaniem takich cech jak:
- wyświetlanie godzin i minut,
- wyświetlanie dnia tygodnia i dnia miesiąca,
- wyświetlanie miesiąca i roku,
- fotoelement dostosowujący poziom

jasności wyświetlaczy do otoczenia,

- BUDZIK z łagodnym startem,
- dioda sygnalizująca załączenie budzika,
- TERMINARZ z pamięcią dwóch

dokładnych dat w roku,

- dioda sygnalizująca załączenie jednego

z terminarzy,

- funkcja DOKTOR codziennie

przypominająca o zażyciu tabletki,

- dioda sygnalizująca załączenie funkcji doktor,
- dioda sygnalizująca odliczanie sekundnika,
- buforowe zasilanie,
- możliwość zasilania z fabrycznych

zasilaczy DC lub AC małej mocy - 4W,

- proste ustawianie za pomocą 4 przycisków,
- standardowa i estetyczna obudowa.

Normalnym stanem pracy zegara jest na-

przemiennie wyświetlanie czasu i daty na
czterech 7-segmentowych wyświetlaczach.
Wyświetlany czas przedstawia godziny i mi-
nuty, a data dzień tygodnia i dzień miesiąca.
Pozostałą, mniej interesującą część daty
(miesiąc i rok) można uzyskać za pomocą
przycisku. Wszystkie przyciski (cztery) są
na górnej ściance zegara, sprzyjającej czę-
stemu ustawianiu. Chodzi tu głównie o ter-
minarz, doktora i budzik. Uaktywnienie pra-
cy któregokolwiek z nich jest sygnalizowane
zapaleniem się przyporządkowanej diody
LED.

Sygnalizacja terminarza i doktora polega

na minutowym sygnale o poziomie łagodne-
go budzenia i pulsowaniu przypisanej diody

LED do czasu skasowania przyciskiem. Uzu-
pełnieniem tak pracującego terminarza mo-
głyby być karteczki z notatkami.

Praca budzika wygląda nieco inaczej.

Przez pierwszą minutę sygnał akustyczny ma
poziom łagodnego budzika, następnie prze-
chodzi na maksymalny poziom głośności,
który trwa 4 minuty. Pulsowanie jego diody
trwa do czasu skasowania ręcznego.

Pozostałe cechy zegara:

- kalendarz zegara uwzględnia zmiany

liczby dni w lutym,

- program wygasza zero na pierwszym

znaku (np. godzina 00.10 -> 0.10),

- przytrzymanie dowolnego przycisku

powoduje jego automatyczne przełączanie.

Opis układu

Schemat ideowy zegara został podzielony na
dwie części, zgodnie z układem montażo-
wym. Część pierwsza, przedstawiona na ry-
sunku 1, opisuje moduł wyświetlacza. Wi-
dzimy na nim dwa podwójne wyświetlacze
7-segmentowe LED o wspólnej anodzie
i cztery diody świecące.

Całość została tak połączona pomiędzy

sobą, by pracowała w trybie przełączanym

z jednoczesnym uwzględnieniem krótkich
połączeń. W tym przypadku wszystkie diody
LED są połączone katodami. Pozwala to wy-
równać poziomy świecenia diod i wyświetla-
czy za pomocą jednego rezystora. Część dru-
gą schematu przedstawioną na rysunku 2
możemy podzielić na cztery części.

1. Część mikrokontrolera

Jest to typowa aplikacja przeznaczona do se-
kwencyjnego sterowania wyświetlaczy z jed-
noczesnym odpytywaniem klawiatury.

Rezystory R1-R7 są rezystorami ograni-

czającymi prąd wyświetlaczy. Prąd diod LED
ogranicza rezystor R8. Poprawny start układu
zapewniają R13 i C2, a o czasie pojedyncze-
go cyklu maszynowego decydują C3-C5 i X1.
Diody D1-D4 przeciwdziałają błędnej obsłu-
dze wyświetlaczy podczas jednoczesnego na-
ciśnięcia więcej niż jednego przycisku.

2. Zasilacz

Jak widać, wejście zasilania zegara zostało
wyposażone w gniazdo zasilania niskiego na-
pięcia. Pozwoliło to odseparować cały zegar
od wysokiego napięcia, niebezpiecznego dla
życia ludzkiego. Wystarczy do tego celu

+++

Rys. 1 Schemat wyświetlacza

Projekty

Elektronika dla Wszystkich

typowy zasilacz wtyczkowy AC 7V lub DC
9V o prądzie ok. 150-200mA. Możliwe choć
nieekonomiczne jest użycie zasilaczy o więk-
szych napięciach i prądach. W takim przy-
padku warunkiem jest użycie elementów Q5
i U3 o większej mocy (BD135, AN7805).
W układzie buforowego zasilania zastosowa-
no trzy diody (D6-D8) Schottky‘ego i dwa
rezystory (R20, R21) ograniczające prąd ła-
dowania akumulatorków.

Praktycznie podtrzymanie pracy zegara

(z wyłączonym wyświetlaczem) na jednym
akumulatorku wynosi ok. 3 godzin. Dlatego
też, montowanie dwóch akumulatorków po-
winno być uzależnione od czasu i częstotli-
wości przerw w dopływie energii.

Zworka JC1, wystająca z tylnej ścianki ze-

gara, służy do odłączenia akumulatorków na
czas transportu, który może przekraczać czas
podtrzymania akumulatorów i doprowadzić
do całkowitego ich rozładowania (zniszcze-
nia). Dodatkowa jej funkcja to zapewnienie
poprawnego startu po rozładowaniu akumula-
torów poniżej napięcia pracy procesora. Dla-
tego należy ją włączyć dopiero po tym, jak
upewnimy się, że zegar wystartował prawi-
dłowo. Rozpoznamy to po naprzemiennym
wyświetlaniu czasu (12.00) i daty (Po 01).

3. Część sterująca jaskrawością

wyświetlaczy

Jest to typowy stabilizator małej mocy,
w którym napięcie wyjściowe jest uzależnio-
ne od stopnia oświetlenia fotorezystora R15.
Kondensator C8 wydłużający czas reakcji
układu na zmianę oświetlenia wpływa jedno-
cześnie na dynamikę stabilizatora. Stąd kom-
promisowa jego wartość, pozwalająca utrzy-
mać stały poziom jaskrawości przy szybkich
zmianach na wyświetlaczu. Rezystor nastaw-
ny PR1 służy do regulacji tego układu, a jego
wartość może być silnie uzależniona od za-
stosowanego fotorezystora.

W przypadku zastosowania wyświetlaczy

o nieco większych prądach segmentów, może
okazać się konieczna wymiana tranzystora
Q5 i układu U3 na elementy większej mocy.

4. Sygnalizator akustyczny

Zastosowanie w tej części projektu układu
scalonego jest podyktowane chęcią uzyska-
nia dobrego efektu końcowego. Zapropono-
wany układ UM3561 naśladuje dźwięk syre-
ny i zbudzi każdego śpiocha. Gdyby jednak
komuś zależało na czymś łagodniejszym, to
można w to miejsce wstawić inny układ np.
z rodziny UM66 (po wyprofilowaniu nóżek).

Układ U2 jest załączany poprzez dopro-

wadzenie napięcia zasilania, o którym decy-
duje tranzystor Q8 i prosty stabilizator (R19,
D5, C10).

W wyniku tego, sygnał z wtórnika tranzy-

storowego Q10 przechodząc przez kluczo-
wany dzielnik (R23, PR2) trafia na prosty
wzmacniacz tranzystorowy (Q11) obciążony

miniaturowym głośniczkiem. Taka regulacja
poziomów jest na pewno mało elegancka, ale
wystarczająca dla proponowanego układu.

Opis programu

Aktualna sytuacja na rynku mikrokontrole-
rów staje się niepokojąca. Jest ich tak dużo,
że trudno wybrać ten najodpowiedniejszy do
danego projektu. Stąd wybór układu
AT89C2051 jest wyłącznie konsekwencją

początkowych założeń. Jest tani i można go
kupić niemal wszędzie.

Program źródłowy zegara napisany został

w asemblerze (można go ściągnąć ze strony
internetowej EdW z działu FTP) i po kompi-
lacji wypełnił całą pamięć układu. Nie ozna-
cza to jednak, że nie można go znacznie skró-
cić i np. rozbudować program terminarza.

Zastosowanie kwarcu 9,216MHz było po-

dyktowane jego ceną w chwili projektowa-

XX .

- BUDZIK - ustawianie godziny budzenia

- BUDZIK - ustawianie minut budzenia

- BUDZIK - wyłączenie pracy budzika

--------------- włączenia pracy budzika

- LICZNIK - zegar nadal odlicza czas

--------------- zatrzymanie odliczania czasu i wyzerowanie sekundnika

- ROK - ustawianie bieżącego roku

XX .

- MIESIĄC - ustawianie bieżącego miesiąca

XX -

DZIEŃ MIESIĄCA - ustawianie bieżącego dnia miesiąca

- DZIEŃ TYGODNIA - ustawianie bieżącego dnia tygodnia - poniedziałek

- wtorek

- środa

- czwartek

- piątek

- sobota

- niedziela

XX .

- CZAS - ustawianie aktualnej godziny

10.

- CZAS - ustawianie aktualnej minuty

11.

XX .

- WYJŚCIE Z SEKWENCYJNEGO USTAWIANIA ZEGARA

PROG - przycisk ustawiania terminarza i doktora. Przyciśnięcie tego przycisku powoduje wejście w tryb kolejnego
wyboru programów terminarza. W tym przypadku jest ich jedenaście. Dla ułatwienia rozpoznania trwania tego trybu
przynajmniej jeden ze znaków wyświetlaczy jest zawsze wygaszony.

XX .

- DOKTOR - ustawianie godziny znacznika

- DOKTOR - ustawianie minut znacznika

- DOKTOR - codzienny znacznik wyłączony

---------------- codzienny znacznik włączony

XX .

- TERMINARZ 1- ustawianie godziny znacznika F

- TERMINARZ 1- ustawianie minut znacznika F

- TERMINARZ 1- ustawianie dnia znacznika F

XX .

- TERMINARZ 1- ustawianie miesiąca znacznika F i jednocześnie jego aktywacja

---------------- zawieszenie aktywacji znacznika F

XX .

- TERMINARZ 2- ustawianie godziny znacznika P

- TERMINARZ 2- ustawianie minut znacznika P

10.

- TERMINARZ 2- ustawianie dnia znacznika P

11.

XX .

- TERMINARZ 2- ustawianie miesiąca znacznika P i jednocześnie jego aktywacja

P ---------------------- zawieszenie aktywacji znacznika P

12.

XX .

- WYJŚCIE Z SEKWENCYJNEGO USTAWIANIA ZNACZNIKÓW

Rys. 2 Schemat sterownika

nia zegara. Z uwagi na to, że w niektórych
miejscowościach może on być niedostępny,
dołączam plik dla kwarcu 11,0592MHz
(z4_1105.hex). Musimy jednak zdawać sobie
sprawę, że taka zmiana wpłynie na większy
pobór prądu mikrokontrolera. Oznacza to, że
skróci się czas podtrzymania zasilania przez
akumulatorki.

Ustawienia

Przed pierwszym podłączeniem zegara do
zasilacza należy upewnić się, że zworka ła-
dowania akumulatorka (JC1) jest wyłączona.

Następnie włączamy zegar do zasilania

i na wyświetlaczu widzimy naprzemiennie
wyświetlany czas i datę.
12.00 - godzinę z minutami przez ok. 8 sekund,
Po 01 - dzień tygodnia z dniem miesiąca
przez 2 sekundy.

Do ustawiania zegara i terminarza mamy

przyciski oznaczone:
ALARM/DEC - trójfunkcyjny - wyświetle-
nie godziny budzenia, dekrementacja usta-
wień i kasowanie znaczników akustyczno-
optycznych,
- funkcja ALARM działa tylko podczas nor-
malnej pracy zegara. Po przyciśnięciu tego
przycisku przez kilkanaście sekund na wy-
świetlaczu widzimy godz. budzenia. Jedno-

cześnie podczas wystąpienia któregokolwiek
z sygnałów, przyciśnięcie wyłącza sygnał
i kasuje wszystkie pulsujące znaczniki LED,
- funkcja DEC działa tylko podczas ustawia-
nia zegara (CLOCK) i terminarza (PROG).
Po przyciśnięciu wskazana zmienna jest
zmniejszona o 1.
DATE/INC - dwufunkcyjny - wyświetlanie
daty i inkrementacja ustawień,
- funkcja DATE działa tylko podczas normal-
nej pracy zegara. Po przyciśnięciu tego przy-
cisku na wyświetlaczu widzimy pozostałą
mniej znaczącą część daty (miesiąc i rok ) np.
5 03,
- funkcja INC działa tylko podczas ustawia-
nia zegara (CLOCK) i terminarza (PROG)
Po przyciśnięciu wskazana zmienna jest
zwiększana o 1.
CLOCK - przycisk ustawiania bieżącego cza-
su, daty i budzika.

Przyciśnięcie tego przycisku powoduje

wejście w tryb kolejnego wyboru programów
zegara. Jest ich dziesięć, a ich kolejność nie-
zmienna.

Dla ułatwienia rozpoznania trwania tego

trybu przynajmniej jeden ze znaków wyświe-
tlaczy jest zawsze wygaszony.

Montaż i uruchomienie

Cały zegar zmontowany jest na dwóch płyt-
kach drukowanych pokazanych na rysun-

kach 3 i 4. Połą-
czone są one mię-
dzy sobą za pomo-
cą spoiwa lutowni-
czego. Ich szerokie
ścieżki i duże oczka
lutownicze powin-
ni docenić począt-
kujący amatorzy.

Przed przystąpieniem do montażu należy

obie płytki spasować ewentualnie dopiłować,
tak by pasowały do obudowy. Chodzi tu głów-
nie o miejsce przyszłego połączenia obu płytek.

Płytka wyświetlacza

Rozpoczynamy montaż standartowo od wlu-
towania zworek. Następnie montujemy wy-
świetlacze, ale pamiętajmy, że należy je
wstawić kropkami dziesiętnymi do góry. Są
one w zegarze niewykorzystywane, a ich od-
wrócenie pozwoliło znacznie ograniczyć
drogę prowadzonych połączeń. Kolejna
czynność to zamontowanie diod LED na ta-
kiej samej wysokości jak wyświetlacze.
Ostatni etap dla wyświetlacza to sprawdzenie
poprawności połączeń i czy wszystkie jego
elementy świecą. Dzięki temu unikniemy
niespodzianek po połączeniu obu płytek.

Główna płytka zegara

Montaż tej płytki należy wykonać zgodnie
z obowiązującymi zasadami. Dobrze jest pod
mikrokontroler zastosować podstawkę, a aku-
mulatorek zamontować na samym końcu.

Zastosowane przyciski są typu mikro-

switch o wydłużonym trzpieniu. Do tego ce-
lu użyłem izolatora środkowej żyły przewo-
du koncentrycznego RG58 i koszulki termo-
kurczliwej. Taki sam izolator znalazł zasto-
sowanie przy wyniesieniu fotorezystora do
górnej ścianki obudowy.

Po połączeniu zmontowanych płytek

razem i włączeniu zasilania na wyświetlaczu
zobaczymy naprzemiennie wyświetlaną go-
dzina 12.00 i datę Po 01. Jest to znak, że
montaż przebiegł prawidłowo i możemy
przystąpić do strojenia.

Zaczynamy od kalibracji wzorca czasu,

którym jest kwarc 9,216MHz (11.0592MHz).
Możemy tego dokonać na dwa sposoby.
Pierwszy, za pomocą częstotliwościomierza
podłączonego do wyprowadzenia 4 układu
U1, w którym należy za pomocą trymera C3
ustawić częstotliwość wskazań dokładnie
9,2160MHz.

Drugi, prostszy, polega na ustawieniu ze-

gara według innego dokładnego zegara i dłu-
gookresowej kontroli rozbieżności. Korekty
dokonujemy kilkakrotnie trymerem C3, do
momentu, kiedy uzyskamy wystarczającą
dokładność. Może się okazać, że nie można
uzyskać żądanej dokładności. W takim przy-
padku należy dobrać C4 lub wymienić C3.

Kolejny stopień strojenia to wywołanie

sygnału dźwiękowego za pomocą ustawione-
go czasu budzenia, w trakcie którego rezy-
storem PR2 ustalamy taki poziom sygnału,
który będzie dla nas sygnałem łagodnego
budzenia. Mamy na to jedną minutę, po czym
budzik przejdzie na maksymalny poziom
sygnału.

Ciąg dalszy na stronie 19.

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Rys. 3 i 4 Schemat montażowy

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Automatyka odgrywa szczególną rolę
w dziedzinie sterowania różnymi odbiornika-
mi energii elektrycznej. Począwszy od stero-
wania światłem np.: na klatce schodowej,
a skończywszy na sterowaniu bardzo skom-
plikowanymi procesami w dużych zakładach
przemysłowych. Jednym z najczęściej stoso-
wanych modułów jest przekaźnik czasowy.

Na rysunkach 1 i 2 pokazany został sche-

mat ideowy. Jest to nietypowy przekaźnik
czasowy, chociażby dlatego, że posiada cy-
frowy interfejs użytkownika, co jest rzadko
spotykane w tego typu urządzeniach. Dzięki
zastosowaniu mikrokontrolera jest on bardzo
stabilny i dokładny w odliczaniu czasu. Układ
ten został wyposażony w jedno wejście steru-

jące. Posiada ono m.in. układ eliminujący
drgania, które mogą powstać na stykach ele-
mentów przyłączonych do obwodu sterowa-
nia (np. przycisk). Wartość napięcia sterują-
cego nie powinna przekroczyć 50V. Moduł
wyposażono w jedno wyjście przekaźnikowe,
którym steruje jedną z 13 funkcji czasowych.
Do standardowych funkcji czasowych należą:
załączanie z opóźnieniem, wyłączanie
z opóźnieniem oraz praca cykliczna. Pozosta-
łe funkcje są już nieco rzadziej spotykane; zo-
staną szczegółowo opisane w dalszej części
artykułu. Czas odliczają dwie stałe czasowe:
T

i T

. Każda z nich może odliczać czas

w zakresie 1...99s. W celu wydłużenia tego
czasu zastosowano mnożnik N, który może
przyjmować wartości 1...99, co daje łączny

czas odliczania 9801 sekund (2godz i 40min)
na jedną stałą czasową.

Wszelkich ustawień dokonuje się za po-

mocą czterech przycisków a wyniki zmian
pokazuje dwucyfrowy wyświetlacz LED.
Przyciski mają następujące funkcje:
MENU\STOP – zatrzymuje działanie prze-
kaźnika, uruchamia główne menu i umożli-
wia „poruszanie” się w nim. Naciskając ten
przycisk następuje wstrzymanie pracy prze-
kaźnika i rozwarcie styków wyjściowych.
Jednocześnie zapala się dioda oznaczona
jako T1 a na wyświetlaczu widać wartość
stałej czasowej T

. Kolejne naciskanie tego

przycisku powoduje przejście do następnych
zmiennych przekaźnika, czyli: T2, N oraz
FUNK (numer funkcji czasowej).

Rys. 1

PLUS oraz MINUS – służą do zmiany warto-
ści poszczególnych zmiennych przekaźnika.
START – uruchamia pracę przekaźnika cza-
sowego i automatycznie zapisuje ustawione
wcześniej wartości do nieulotnej pamięci
EEPROM.

Na rysunkach 3a i 3b przedstawiono za-

leżności czasowe wszystkich funkcji czaso-
wych dostępnych w opisywanym przekaźni-
ku. Jak łatwo zauważyć, nie każda funkcja
wykorzystuje obydwie stałe czasowe, a na-
wet jedna z nich nie korzysta w ogóle ze sta-
łych. Tak więc wybierając jakąś funkcję cza-
sową należy ustawić tylko stałą, która jest
wykorzystywana przez daną funkcję (pozo-
stała nie ma znaczenia). Dodatkowy opis
wszystkich 13 funkcji można znaleźć na na-
szej stronie internetowej wraz z opisem pro-
gramu i listingami.

Funkcje omawianego przekaźnika czaso-

wego są bardzo zróżnicowane. Dzięki funk-
cjom z grupy „sterowane przyciskiem” nie
trzeba stosować w układach dodatkowych
styczników podtrzymujących stan, tylko wy-
starczy podłączyć do prezentowanego modu-
łu przycisk zwierny i już można sterować
urządzeniami wykorzystując różne funkcje
czasowe.

Opis układu

Prezentowany przekaźnik czasowy zrealizo-
wany został na dwóch płytkach drukowanych
połączonych ze sobą dwoma złączami szufla-
dowymi. Na pierwszej płytce znajduje się mi-
kroprocesor, listwa zaciskowa oraz obwód za-
silający, wejściowy i wyjściowy. Druga płytka
to nic innego jak panel sterujący składający się
z wyświetlacza LED i czterech przycisków.

Sercem całego układu jest mikrokontro-

ler AT89C4051, który pracuje z rezonatorem
kwarcowym o częstotliwości 11,059MHz.

Odpowiednie zerowanie układu U4 po włą-
czeniu zasilania zapewniają elementy R4
i C8. Całe urządzenie jest zasilane napięciem
stałym w zakresie 14...35V. Kondensatory
C1...C4 zapewniają poprawną filtrację napię-
cia zasilającego. Stabilizatory U1 i U2 za-
pewniają stabilne napięcie niezbędne do po-
prawnej pracy całego układu.

Do środkowego zacisku CON2 podłącza

się obwód sterujący. Elementy R1 i D1 za-
bezpieczają układ przed pojawieniem się
zbyt wysokiego napięcia sterującego. Tran-
zystor T1 przetwarza wejściowy sygnał ste-
rujący na poziomy TTL. Bramki NAND za-
warte w strukturze U3 oraz elementy R3 i C5
tworzą obwód, który stabilizuje sygnał wej-
ściowy (eliminuje ewentualne drgania sty-
ków w obwodzie wejściowym). Stabilny już
sygnał wejściowy doprowadzony jest do pi-
nu P3.1 procesora, który w zależności od wy-
branej funkcji czasowej i ustawionych para-
metrów steruje elementem wykonawczym
tego układu, czyli przekaźnikiem K1. Sposób
programowej realizacji funkcji czasowych
zostanie opisany w dalszej części artykułu.

Rezystory R10 i R11 podciągają piny P1.0

i P1.1 do plusa zasilania (+5V), ponieważ we-
wnątrz procesora porty te nie posiadają takich
rezystorów. Wszelkie ustawienia opisywane-
go przekaźnika czasowego są zapisywane
w nieulotnej pamięci EEPROM - układ U5.
Pojemność tej pamięci wynosi 128B co w zu-
pełności wystarcza na zapisanie wszystkich
ustawień przekaźnika (wykorzystywanych
jest „aż” 5 bajtów). Wymiana danych pomię-
dzy tą pamięcią a procesorem następuje po-
przez magistralę I

C wykorzystującą porty

P3.2 (SCL) i P3.3 (SDA) układu U4.

Cały wyświetlacz LED jest typu wspólna

anoda i składa się z wyświetlacza DL1,2
i czterech diod D4...D7. Jest on sterowany
w sposób multipleksowy i został podzielony

na trzy części: DL1, DL2 oraz grupa diod
D4...D7. Każda z nich jest kolejno sterowana
poprzez porty P3.7, P3.5 i P3.4 oraz tranzy-
story T3...T5. W momencie kiedy jeden
z wyświetlaczy DL jest aktywny to procesor
poprzez pierwsze cztery piny portu P1 wysy-
ła cyfrę w kodzie BCD do układu U6, który
następnie dekoduje ją i zapala odpowiednie
segmenty wyświetlacza. Natomiast, kiedy
aktywna jest grupa diod D4...D7, to procesor

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Rys. 2

Rys. 3a

poprzez te same piny portu P1 steruje bezpo-
średnio diodami LED.

Dioda D3 sygnalizuje stan obwodu wyj-

ściowego, czyli przekaźnika K1.

Klawiatura została zrealizowana na czte-

rech przyciskach S1...S4, które po naciśnię-
ciu ustawiają piny P1.7, P1.6, P1.5 i P1.4
w stan niski.

Montaż i uruchomienie

Na rysunkach 4 i 5 pokazano rozmieszczenie
elementów na płytce obwodu drukowanego
oraz mozaikę ścieżek. Montaż rozpoczynamy
od przylutowania zwór, rezystorów następnie
podstawek pod układy scalone, itd. Na płytce
sterownika należy izolowanym przewodem
połączyć punkty A-A, B-
B, C-C i D-D. Szczegól-
ną uwagę należy zwrócić
podczas montażu złącz
szufladkowych – Z1-Z4
i Z2-Z3. Otóż gniazda
powinny być przylutowa-
ne na płytce panelu steru-
jącego od strony ścieżek,
ponieważ tylko wtedy bę-
dzie można połączyć ze
sobą dwie płytki.

Układ zmontowany

ze sprawnych elementów
nie wymaga żadnej regu-
lacji. Po włożeniu zapro-
gramowanego procesora
natychmiast działa po-
prawnie. Chciałbym je-
szcze raz zwrócić uwagę
na graniczne parametry
tego układu, to znaczy:
- max. napięcie

zasilające 35V

- max. napięcie

sterujące 50V

- max. prąd obciążenia

1A (zależy od typu
zastosowanego
przekaźnika)

Jak widać, układ ten jest
urządzeniem małej mocy.
Nie może być sterowany
wysokim napięciem ani
nie jest w stanie sterować
odbiornikami o nieco
większej mocy. Oczywi-
ście nie oznacza to, że
nie nadaje się on do po-
ważniejszych zastoso-
wań. Można przecież ste-
rować układem w sposób
pośredni. Wystarczy
w obwód sterujący włą-
czyć przekaźnik elektro-
magnetyczny z cewką na
220V. Natomiast w ob-
wód wyjściowy przeka-
źnik o większej mocy

a nawet stycznik, który
umożliwi podłączenie
urządzeń 3-fazowych.
W celu przetestowania
układu wystarczy zasilić
go i między zaciski A2-
A3 podłączyć przycisk.
Następnie należy ustawić
poszczególne parametry
pracy przekaźnika i za po-
mocą przyłączonego
przycisku podawać sygnał
sterujący obserwując re-
akcję układu.

Krzysztof

Rudnicki

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Rys. 3b

Rys. 4

Rys. 5

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R3,R5-R11 . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R12-R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/50V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/25V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20nF
C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
Półprzewodniki
DL1,DL2 . . . . . . . . . . . .wyświetlacz LED

(podwójny) np. LTD5250WC

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6V
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

D3-D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm
T1,T2,T6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
T3-T5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L12
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C4051
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT24C04
U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4543
Różne
Z1,Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin

(złącze szufladkowe 15 pinów)

Z3,Z4 . . . . . . . . . . . . . . .goldpin gniazdo

(złącze szufladkowe 15 pinów)

CON1,CON3 . . . . . . . . . .ARK2 (3,5mm)
CON2 . . . . . . . . . . . . . . .ARK3 (3,5mm)
S1-S4 . . . . . . . . .przyciski typu µswitch
Q1 . . . . .rezonator kwarcowy 11,059MHz
K1 . . . . . . . . . .przekaźnik 12V FRS1B-S

Komplet ppodzespołów zz ppłytką jjest ddostępny

w sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22622

Projekty

Elektronika dla Wszystkich

Ciąg dalszy ze strony 15.

Ostatni stopień strojenia to ustawienie ja-

skrawości wyświetlaczy w nocy na takim po-
ziomie, który nam będzie odpowiadał. Doko-
nujemy tego za pomocą rezystora PR1. Dzię-
ki temu zegar w dzień jest dostatecznie czytel-
ny, a w nocy nie razi w oczy. Gdyby z jakie-
goś powodu zależało komuś na tym, by zegar
nie reagował na zmiany oświetlenia, to wy-
starczy skręcić PR1 maksymalnie w prawo.

Tak uruchomiony zegar możemy uznać za

sprawny i zabezpieczyć strony druku przed
utlenianiem preparatem FLUX 10.

W górnej ściance obudowy należy wykonać

otwory dla: fotorezystora, czterech przycisków
i głośniczka, który jest mocowany klejem.
W tylnej ściance obudowy są otwory dla: rezy-
storów R16, R23, zworki JC1 i gniazda zasilają-
cego G1. Przykręcenie płytki do obudowy wy-
maga niewielkiego odgięcia diod świecących
(terminarza i budzika).

Roman Biadalski

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270Ω
R8,R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω
R9-R12,R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5kΩ
R13,R18,R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ok.470Ω fotorezystor
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47Ω
R20,R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Ω
R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470Ω
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ PR (miniaturowy pionowy)
PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ PR (miniaturowy pionowy)

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-20pF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2pF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20pF
C6,C7,C11,C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF

C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V

Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C2051
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .UM3561
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
Q1-Q4,Q8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558B
Q5,Q6,Q9-Q11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548B
Q7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BF245A
D1-D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .C3V3
D6-D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N5819
D9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .WB154
D10-D13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm czerwone
W1,W2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TOD-5263BE lub LA5642-11P

Inne
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9,216MHz
SP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .głośnik 32/0,1W
G1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo GZ1
Ak1,Ak2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .aku. 3,6V/60mA
S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przyciski µswitch
Listwa goldpinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 proste szpilki
Listwa goldpinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 gięte szpilki
JC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper
Obudowa z filtrem . . . . . .KM-35N lub odpowiednik z rodziny Z
Podstawka 20pin

Komplet ppodzespołów zz płytką jjest ddostępny ww sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT

W poprzednim odcinku badaliśmy wła-

ściwości najprostszych wzmacniaczy

lampowych, zasilanych zaskakująco ni-

skimi napięciami. W niniejszym artyku-

le kontynuujemy badanie najprostszych

układów lampowych.

Modyfikacje

W ramach dotychczasowych eksperymentów
zbudowaliśmy najprawdziwszy wzmacniacz
lampowy. Może on pracować jako przed-
wzmacniacz z transformatorem mikrofono-
wym podwyższającym napięcie lub bez nie-
go – patrz rysunek 24. W układzie z rysunku
24a rezystor R1 jest potrzebny do wyrówna-
nia charakterystyki częstotliwościowej trans-
formatorka, a nie do polaryzacji siatki, która
jest skutecznie dołączona do masy przez
uzwojenie transformatora.

Taki układ wzmacniający możesz wyko-

rzystać w praktyce. Możesz też wykorzystać
drugą połówkę lampy i uzyskać naprawdę

duże wzmocnienie, łącząc dwa stopnie we-
dług rysunku 25 (niezaznaczone obwody za-
silania i żarzenia wyglądają jak we wcześ-
niejszych układach). Przy dużym wzmocnie-
niu układu spore znaczenie ma dobra filtra-
cja, a nawet stabilizacja napięcia zasilania
+Uzas – przy słabej filtracji układ o dużym
wzmocnieniu może nawet się wzbudzić.

Jeśli w układzie z rysunku 19 lub 25 chciał-

byś obniżyć wzmocnienie, najprościej mógł-
byś to zrobić dowolnie zmniejszając wartość
R2 – zastępując go potencjometrem. Nie mu-
sisz się obawiać uszkodzenia lampy ECC88,
a tym bardziej ECC82 – przy niskich napię-
ciach zasilania do 50V nawet zwarcie rezy-
stora R2 nie grozi niczym złym, bo prąd
anodowy nie przekroczy 15mA.

Zmniejszanie wartości R2 nie jest jed-

nak najlepszym rozwiązaniem, bo zmniej-
sza też maksymalną amplitudę niezniek-
ształconego przebiegu wyjściowego. Jeśli
więc chcesz regulować wzmocnienie,
spróbuj raczej zastosować potencjometr jak

na rysunku 24b.
W układzie według
rysunku 25 możesz
zastąpić potencjo-
metrem rezystor
R4 albo R1 – efekt
będzie inny, zależ-
ny od poziomu sy-
gnałów i wzmoc-
nienia stopni.

Jeśli natomiast

chcesz zmniejszyć
radykalnie wzmoc-
nienie układu z ry-

sunku 19, na początek możesz zastosować
zupełnie nietypowe rozwiązanie: dodaj na
wejściu dzielnik z dwóch rezystorów, który
pozwoli Ci pracować z większym sygnałem
wejściowym. Jeśli chcesz, możesz do tego
wykorzystać sposób z dzielnikeim wejścio-
wym według rysunku 26.

Tylko po co nam taki mało skuteczny

wzmacniacz?

Otóż nieprzypadkowo proponuję Ci re-

dukcję wzmocnienia: taki prosty lampowy
wzmacniacz ze wzmocnieniem zredukowa-

nym do około 1 (0dB) będzie przystawką
włączoną między odtwarzaczem CD
a wzmacniaczem mocy– patrz rysunek 27.
Tu muszę Ci powiedzieć prawdę w oczy: taki
układ nie ma być kompletnym lampowym
wzmacniaczem mocy, tylko ma „psuć charak-
terystykę” klasycznego wzmacniacza pół-
przewodnikowego, żeby uzyskać charaktery-
styczny „lampowy”, ciepły dźwięk. Może tu
się strasznie narażę miłośnikom lamp, ale
„dźwięk lampowy” to głównie efekt różnego
typu zniekształceń, w szczególności parzy-
stych harmonicznych. Nie pomyśl przy tym,
że to ja wpadłem na ten na pozór obłędny po-
mysł lampowej przystawki zniekształcającej
w torze audio. Podobne lampowe przystawki
„ocieplające” dźwięk są dostępne na rynku od
dawna. W zaufaniu powiem Ci, że koncepcja
przystawki z rysunku 27 jest kontrowersyjna
– niektórzy są jej zdecydowanymi przeciwni-
kami, ale też całe mnóstwo osób uważa ją za
znakomity, skuteczny, najprostszy i co ważne,
najtańszy sposób uzyskania z głośników cie-
płego, „lampowego” dźwięku.

W tym artykule nie będziemy zastana-

wiać się nad słusznością takiej koncepcji

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

ęę

śś

ćć

praktyka i teoria

dla młodego elektronika

Rys. 24
Rys. 25

Rys. 26
Rys. 27

i nad różnicami w brzmieniu poszczególnych
typów lamp. Moim celem jest bezbolesne
wprowadzenie Cię w świat lamp elektrono-
wych i mam nadzieję, że podana propozycja
zachęci Cię do dalszych działań praktycznych.

W obu przypadkach „lampowego ociepla-

cza dźwięku” wymagane napięcie sygnału na
wyjściu naszego układu lampowego zasilane-
go niskim napięciem jest stosunkowo małe –
maksymalna amplituda sygnału powinna być
rzędu 1...2V, czyli wartość międzyszczytowa
co najwyżej do 4Vpp. I właśnie praca z takim
stosunkowo małym sygnałem wyjściowym
jest głównym czynnikiem umożliwiającym
pracę lamp przy niskich napięciach zasilania.

Układ ze wspólną anodą.

Wtórnik katodowy

Do roli „lampowego ocieplacza dźwięku” mo-
żesz też z powodzeniem zastosować inny
układ. Schemat jest pokazany na rysunku 28a.
To tak zwany wtórnik katodowy. Na pewno
dostrzegasz podobieństwo do tranzystorowego
wtórnika emiterowego z rysunku 28b. Oba
układy mają wzmocnienie napięciowe nieco
mniejsze niż 1x (0dB). Ja zmodyfikowałem
wcześniejszy układ z rysunku 22, dodając wej-
ściowy dzielnik rezystorowy R5, R1 według
rysunku 29 i przenosząc R2 w obwód katody.
Znów obwód żarzenia zasilany jest z oddziel-
nego zasilacza, a obwód anodowy ma oddziel-
ne zasilanie o regulowanej wartości.

Zmierzyłem napięcia, prądy i zniekształ-

cenia przy różnych napięciach zasilania
z lampami ECC88 i ECC83. Ze względu na
małe prądy przy lampie ECC83 trzeba było
zwiększyć wartość rezystora R2. Wyniki po-
miarów przedstawione są w tabeli 4.

Układ według rysunku 29 jest wzorowany

na typowych układach tranzystorowego
wtórnika emiterowego i nie można go na-
zwać klasycznym układem lampowym. Kla-
syczne wtórniki katodowe realizowane są za-
zwyczaj inaczej, bez dzielnika R5, R1, usta-
lającego napięcie siatki. Klasyczny wtórnik
katodowy zawiera trzy rezystory, ale my na
razie chcemy realizować układy jak najprost-
sze, dlatego zmodyfikujemy układ do postaci
jak na rysunku 30. Zbuduj, proszę, taki
układ. Ja zmierzyłem parametry takiego
układu z lampą E88CC i rezystorem R2
o wartościach 10k

Ω i 47kΩ. Wyniki pomia-

rów przedstawione są w tabeli 5.

Osobom zorientowanym w temacie lampo-

wych wtórników taki prosty układ bez trzecie-
go rezystora w obwodzie katody może wydać
się dziwny, a jeszcze dziwniejsze – uzyskane
napięcia siatka-katoda (niższe na siatce niż na
katodzie). Ja dla ciekawości zmierzyłem, jak
zmieniają się prądy i napięcia w układzie z ry-
sunku 30 z lampą E88CC przy zmianie warto-
ści rezystora R2 w zakresie 1k

Ω...1MΩ. Wy-

niki pomiarów przedstawione są w tabeli 6.

Pomińmy szczegółową analizę tych da-

nych, zwłaszcza kuriozalnego napięcia na

katodzie przy R2=1M

Ω. Zwróć jednak

uwagę, jak napięcie stałe na katodzie
(Uk) zależy od wartości R2. Widać, że
przy napięciu zasilania 12V oraz bar-
dzo dużych i bardzo małych warto-
ściach rezystora R2 ograniczony będzie
zakres zmiennych napięć wyjściowych.

Również i tu możesz poekspery-

mentować, na przykład zwiększyć na-
pięcie anodowe do 20...50V.

Nie poprzestań na przeczytaniu tego

opisu. Jeśli tylko masz możliwość, zbu-
duj takie układy z lampą ECC88 lub
ECC82 i praktycznie je wypróbuj. W przy-
padku lampy ECC82 z uwagi na mniejsze
prądy prawdopodobnie korzystne będzie
zwiększenie wartości rezystora obciążenia do
15k

Ω lub 22kΩ. Natomiast lampę ECC83,

która jest wyjątkowo często wykorzystywana
we wzmacniaczach sygnałowych, możesz
śmiało wypróbować, ale tylko przy napię-
ciach zasilania powyżej 50V, nawet do 250V.

Na koniec powiem Ci jeszcze, że znie-

kształcenia naszych nietypowych niskona-
pięciowych układów lampowych, związane
z niskim napięciem zasilania mogą, a nawet
powinny być potraktowane właśnie
jako zaleta. Jeśli bowiem zbudował-
byś podobny lampowy układ zasila-
ny wysokim napięciem, mogłoby się
okazać, że ma on dla małych sygna-
łów tak małe zniekształcenia, iż nie
ma żadnego zauważalnego wpływu
na dźwięk – układ taki okazałby się
całkowicie „przezroczysty”. Tym-
czasem nam, póki co, chodzi nie tyle o zbudo-
wanie jakiegokolwiek wzmacniacza, lecz
wzmacniacza dającego specyficzny, „lampo-
wy” miękki i ciepły dźwięk. A to „ocieple-
nie” dźwięku to, ujmując rzecz najprościej –
zniekształcenia. Lojalnie przyznaję, że
w lampowych wzmacniaczach mocy na spe-
cyfikę dźwięku mają wpływ nie tylko lampy
i wnoszone przez nie parzyste harmoniczne,
ale w znacznym stopniu także transformator
głośnikowy, właściwości elementów bier-
nych i sposób montażu. U nas nie ma trans-
formatora wyjściowego, ale właśnie
praca przy małych napięciach zasila-
nia pozwala na wykorzystanie nieli-
niowej charakterystyki lampy.

W przyszłości spróbujemy przyj-

rzeć się nieco bliżej tym i innym za-
gadnieniom, ale Ty już teraz możesz
śmiało wypróbować zaprezentowane
układy. Możesz w szerokim zakresie
zmieniać wartość napięcia zasilania
i obciążenie. Jeśli masz generator
i oscyloskop, sprawdź ksz-
tałt sygnału. Ale przede
wszystkim sprawdź meto-
dą „na ucho”, na ile i jak
zmienia się wtedy dźwięk.

Piotr Górecki

Podstawy

Elektronika dla Wszystkich

Tabela 5
Tabela 6

Tabela 4
Rys. 30

Rys. 28
Rys. 29

Jak już sygnalizowałem wcześniej, ostatecz-
nym impulsem do postawienia kolejnego za-
dania dotyczącego komputerów okazał się
fragment listu Arkadiusza Zielińskiego
z Częstochowy, który napisał:

Kończę właśnie budowę własnego

WC...w moim pokoju :-)

Ale nie w dosłownym słowa znaczeniu.

Oczywiście chodzi o chłodzenie wodne. Przy
okazji przerabiałem swoją obudowę. Będzie
na co popatrzeć. Tylko mnie tak zastanawia,
co redakcja sądzi na temat MODowania
komputerów – dziury, okna, podświetlanie
i cała masa innych bajerów? Czy pan redak-
tor byłby skłonny do takich przeróbek?

Jak wspomniałem, ja osobiście już jestem

za stary na takie przeróbki. Dla mnie liczy się
tylko szybkość i niezawodność komputera.
Natomiast wiadomo, że młodsi Czytelnicy
intensywnie„majstrują” przy swoich kompu-
terach i wprowadzają dodatki, poprawki
i ulepszenia, żeby uzyskać rozmaite efekty
wizualne. Dla nich komputer to coś znacznie

więcej niż narzędzie pracy. Chcą, żeby ich
sprzęt był niepowtarzalny. I bardzo dobrze!
Zajmijmy się wspólnie w ramach naszej
Szkoły sprawą samodzielnego wzbogacania,
przerabiania i „udziwniania” pecetów. Oto
temat kolejnego zadania:

Zaproponować sposób usprawnie-
nia, wzbogacenia, przeróbki kompu-
tera PC.

Inaczej mówiąc, odpowiedzcie na pyta-

nie: co elektronik może samodzielnie zmie-
nić w swoim pececie?

Oczywiście jednym z głównych kierun-

ków wyznaczonych przez zadanie jest doda-
nie rozmaitych „bajerów”, które nie zwięk-
szają w żadnym razie funkcjonalności „kom-
pa”, tylko powodują, że nabiera on niepo-
wtarzalnego wyglądu. Będą to niewątpliwie
głównie różne sposoby podświetlenia
i oświetlenia. Bardzo atrakcyjne są tu niebie-
skie i białe diody LED, które wreszcie mają
rozsądne ceny i dobre parametry. W zakresie
dodatków i „wodotrysków” do komputera

znajdziecie ogromne pole do popisu, a ja
mam nieodparte przeczucie, iż znów mile
zaskoczycie mnie swoimi pomysłami i roz-
wiązaniami.

Ale pomysły na zadziwienie otoczenia

wyglądem swojego komputera to tylko jedna
gałąź rozwiązań zadania 93. Weźcie też pod
uwagę praktyczne usprawnienia komputera.
Przykładami niech będą pożyteczne dodatki
typu wzmacniacz mocy czy wzmacniacz ko-
rekcyjny RIAA dla miłośników czarnych
płyt. W pececie z reguły są dwie wolne kie-
szenie na napęd CD, co daje ogromne pole do
popisu. Bez trudu dostępne są napięcia zasi-
lania +5V i +12V względem masy. Te obwo-
dy mają wielką wydajność prądową, więc
zwykle można z nich pobrać nawet 1A prą-
du. Przy odrobinie wysiłku można też wyko-
rzystać napięcia –5V i –12V, doprowadzone
do płyty głównej, ale tu pobór prądu musi
być mniejszy.

W ramach zadania zmieszczą się nie tylko

układy i elementy wbudowane we wnętrze
obudowy, ale też rozmaite dodatki dołączane
do portów. W przypadku takich przystawek,

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

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

Zadanie nr 93

Suplement Galerii Szkoły Konstruktorów

W EdW 1/2003 przedstawiliśmy Galerię
Szkoły Konstruktorów – autoprezentację ucze-
stników i sympatyków Szkoły. Przedsięwzię-
cie to wywołało żywy odzew i znakomicie uła-
twiło kontakty, zwłaszcza ze stałymi uczestni-
kami Szkoły, publikującymi już swe projekty
w dziale E-2000 i w Forum Czytelników.

Nie chodziło nam wyłącznie o uhonoro-

wanie czołowych uczestników Szkoły, ale

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

przedstawionych Kolegów. Jeśli więc u ko-
goś z uczestników już przedstawionych
zmieniły się „namiary” (adres, e-mail, tele-
fon, itp.) może uaktualnić swoje dane, ewen-
tualnie przedstawić inne życzenia i uwagi.
Zapraszamy też nowych chętnych.

Informacje do uaktualnionego wydania

Galerii należy nadsyłać najpóźniej do 20 li-
stopada 2003.

Temat zadania 89 brzmiał: Zaprojektować
„rozrywkowy” układ elektroniczny.

Bardzo się cieszę z Waszych rozwiązań,

przede wszystkim z ponad dwudziestu modeli.

I już teraz gorąco gratuluję udziału w za-

daniu 89 wszystkim, który nadesłali swe pra-
ce. Wielu uczestników napisało, iż taki wa-
kacyjny temat wyjątkowo przypadł im do gu-
stu i z przyjemnością podjęli się pracy nad
zadaniem. W rezultacie zawiadamiam
z przyjemnością, iż tym razem aż dziesięć
prac kieruję do sprawdzenia w Pracowni
AVT i do publikacji.

Przy okazji kolejny raz chciałbym popro-

sić, żebyście w miarę możliwości opisy swo-
ich „szkolnych” projektów redagowali w spo-
sób charakterystyczny dla artykułów w dziale
E-2000 (Do czego to służy?, Jak to działa?,
Montaż i uruchomienie) – znakomicie ułatwi
to ewentualną późniejszą publikację.

Rozwiązania teoretyczne

Omawianie zacznę od propozycji budowy ru-
letki oraz rozmaitych elektronicznych kostek
do gier losowych. Kilka osób przysłało zna-
ne z literatury schematy takich urządzeń,
w dużej części z użyciem układów scalonych
przestarzałej standardowej serii 7400. Ponie-
waż nie są to samodzielne rozwiązania ukła-
dowe nadsyłających, nie omawiam ich.
W grupie ruletek i kostek do gry niewątpli-
wie na wzmiankę zasługują samodzielne pro-
pozycje Tomasza Kotlińskiego z Sycowa
oraz Pawła Lasko z Nowego Sącza. Tomek
przysłał schemat prostej miniruletki, czy jak
to określił, „gry w butelkę” z kostkami 555
i 4017 (Kotlinski.gif). Natomiast Paweł pro-
ponuje układ (Lasko.gif) z mikroprocesorem,
14 diodami LED i siedmioma przyciskami.
Najbardziej zaskakującą propozycją Pawła
jest wyposażenie układu w... paralizator nie-

wielkiej mocy. Najprościej biorąc, przegrany
uczestnik gry byłby „częstowany” niegro-
źnym, ale bolesnym impulsem wysokiego
napięcia.

Nadeszło też kilka schematów testerów

i mierników refleksu. W tej grupie na
wzmiankę zasługują prace bardzo młodych
uczestników. 14-letni Radosław Krawczyk
z Rudy Śląskiej przysłał propozycję prościut-
kiego testera „kto był szybszy?” z dwoma
przekaźnikami, a Dawid Lichosyt z Gorenic
zaproponował rozbudowany układ reakcji na
bodźce z siedmioma układami scalonymi,
kilkoma LED-ami i dwoma wyświetlaczami
LED (Lichosyt.gif). Naciśnięcie i przytrzy-
manie pierwszego przycisku uruchomi gene-
rator. Po zwolnieniu tego przycisku należy
jak najszybciej nacisnąć jeden z przycisków
związany z zaświeconą diodą LED lub brzę-
czykiem piezo. Wyświetlacz pokaże czas
zwłoki.

Szymon Janek z Lublina przysłał sche-

mat „Dręczyciela RC-5” – układu, który
okresowo wprowadzałby urządzenie w tryb
standby. W swoim układzie (Janek.gif) Szy-
mon wykorzystał układ 4538 i popularny
układ nadajnika RC-5: SAA3010. Wadą
układu jest praca w kodzie RC-5, ponieważ
większość pilotów od sprzętu domowego
pracuje w innych standardach.

Młodziutki Piotr Diaków z Krakowa przy-

słał propozycję budowy prościutkiego „elek-
tronicznego zwierzątka” na podwoziu z dwo-
ma silnikami. Cieszy mnie, ze Piotr przepro-
wadził eksperymenty – stopniowo zdobywana
wiedza z czasem pięknie zaowocuje.

Krzysztof Żmuda z Chrzanowa nadesłał

schemat gry edukacyjnej zawierającej mikro-
procesor, wyświetlacz LCD i przyciski. Au-
tor napisał w liście: układ losuje liczbę i wy-
świetla ją na wyświetlaczu LCD w kodzie
szesnastkowym. Teraz gracz musi podać od-
powiednik tej liczby, ale w systemie dwójko-
wym. To wszystko. Myślę, że jest to prosta

lecz ciekawa gra, która pomoże nabrać
wprawy początkującym w posługiwaniu się
wymienionymi kodami. Komplet oryginal-
nych materiałów można znaleźć na naszej
stronie internetowej jako Zmuda.zip.

Rozwiązania praktyczne

Na początek chciałbym wspomnieć o pracy
Jakuba Siwca z Tarnowa. Jakub wprawdzie
nie przysłał modelu ani fotografii, ale nie
mam wątpliwości, że rzeczywiście wykonał
opisane układy. Dokumentacja nadesłana
przez Jakuba jest wykonana bardzo staran-
nie i już choćby za to należy mu się upomi-
nek. Większość układów to wariacje z licz-
nikiem 4017, różniące się wyświetlaczem
zbudowanym z diod LED, zwykle dwukolo-
rowych. Ósmy projekt to schemat... urzą-
dzenia na pilota do odpalania sztucznych
ogni (fajerwerków). Jakub napisał, że ten
układ przeznaczony jest do trójkołowego
motocykla jego wujka, gdzie ma służyć do
odpalania petard rozpryskowych podczas
parad motocyklowych. Choć idea odpalania
petard za pomocą pilota podczerwieni może
być krytykowana, akceptuję główną myśl –
wyposażenie motocykla w jak największą
liczbę najróżniejszych elektronicznych „ba-
jerów”.

A odnośnie propozycji Jakuba – układy

nie są doskonałe, jednak gotów byłbym je
opublikować w EdW pod pewnymi warunka-
mi. Zamiast siedmiu układów z podobnymi
sterownikami potrzebny byłby jeden mały
moduł, do którego dołączane będą rozmaite
wyświetlacze, dające wypróbowane już
przez Autora efekty. Wyobrażam sobie, że
będzie to niewielka płytka drukowana do-
stępna jako kit AVT, do której dołączane bę-
dą rozmaite wyświetlacze, wykonane we
własnym zakresie, czy to na kawałku płytki
uniwersalnej, czy w solidnym „pająku”. Go-
towy jestem pomóc Jakubowi i wykonać bez-
płatne płytki próbne do modelu sterownika,

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

do zasilania można wykorzystać napięcie
+5V dostępne w porcie USB i porcie gier
(joystick/gameport) przy poborze prądu na-
wet do 500mA, ewentualnie napięcia rzędu
+10V, -10V z wyjść portu szeregowego (RS-
232), ale tu pobór prądu nie przekroczy kil-
ku, najwyżej kilkunastu miliamperów, a war-
tość napięcia i wydajność prądowa będą za-
leżeć od rozwiązania sprzętowego danego
komputera.

W tej gałęzi rozwiązań też macie nie-

zmiernie szeroki zakres swobody. Co więcej,
tym razem rozszerzam zakres zadania na roz-
wiązania pozaelektroniczne, nawet takie jak
wspomniane chłodzenie wodne. Choć nie
jest to szkoła hydraulików, takie rozwiązania
ściśle dotyczą stuprocentowo elektroniczne-
go urządzenia, jakim jest komputer, dlatego

z powodzeniem zmieszczą się w zakresie za-
dania 93.

Oczywiście najlepsze propozycje prak-

tyczne zaprezentujemy w Forum Czytelni-
ków i w dziale E-2000, a Autorzy otrzymają
należne honoraria. Mam nadzieję, że nade-
ślecie modele. Pamiętajcie jednak, że brak
modelu uniemożliwia publikację w dziale
E-2000 (gdzie przedstawiamy projekty
sprawdzone w Pracowni AVT), a rozwiązanie
może trafić jedynie do Forum Czytelników.
Zdaję sobie jednak sprawę, że może to być
poważniejszy problem właśnie w przypadku
bieżącego zadania, bo nikt nie przyśle swoje-
go ukochanego kompa na kilka miesięcy do
Redakcji. Wcale nie zachęcam zresztą do tak
ryzykownej operacji. W takim wypadku
sprawę rozwiążą dobrej jakości fotografie.

Przypominam, że jak zawsze, szanse na

nagrody mają też rozwiązania czysto teore-
tyczne, zawierające dobre pomysły. Nagrody
i upominki mogą też trafić do osób, które nie
zaproponują żadnego konkretnego rozwiąza-
nia układowego, a jedynie napiszą, co chcie-
liby zmienić w swoim komputerze. Takie
swego rodzaju zamówienia mogą też stać się
natchnieniem dla bardziej doświadczonych
uczestników Szkoły, którzy później zrealizu-
ją je w praktyce ku pożytkowi ogółu.

Serdecznie zachęcam do udziału w tym

wyjątkowo interesującym zadaniu. Jestem
przekonany, iż jak zawsze nadeślecie cieka-
we rozwiązania. Stale czekam też na propo-
zycje kolejnych tematów. Przypominam, że
pomysłodawcy wykorzystanych zadań otrzy-
mują nagrody.

Rozwiązanie zadania nr 89

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

ale to on powinien zaprojektować schemat
takiego uniwersalnego sterownika.

Jakub napisał: wśród motomaniaków

nadeszła moda na wyposażanie swoich moto-
cykli w najróżniejsze układy elektroniczne,
m.in. efekty świetlne, ciekawe oświetlenie
motocykla, syreny. Na zlotach (...) odbywają
się pokazy maszyn, z czego spora część nafa-
szerowana jest układami elektronicznymi.
Zastanawiałem się, czy aby Jakub tym
stwierdzeniem nie podał nieświadomie tema-
tu kolejnego zadania. Doszedłem jednak do
wniosku, że nie można od ogółu uczestników
Szkoły oczekiwać, że uchwycą specyfikę po-
trzeb „motomaniaków”. Takie zadanie chęt-
nie postawiłbym w przyszłości, jednak wcze-
śniej mam prośbę nie tylko do Jakuba, ale
i do innych Czytelników znających potrzeby
„motomaniaków”: napiszcie do mnie, pro-
szę, jakie to mogą być „bajery”, a wtedy
wspólnie zastanowimy się nad szczegółami
realizacji układowych w ramach zadania
Szkoły. Informacje kierujcie w listach i e-
mailach opatrzonych dopiskiem Szkoła Kon-
struktorów – motomaniacy.

Fotografia 1 pokazuje model nadesłany

przez Roberta Jaworowskiego z Augusto-
wa. Ma to być miernik pola elektrycznego
i służyć do zabawy i sprawdzania, które urzą-
dzenia elektryczne i elektroniczne wytwarza-
ją najwięcej „śmieci”.

Fotografia 2 przedstawia model 14-let-

niego Łukasza Kwiatkowskiego z Krako-
wa. Jest to mikroprocesorowy efekt świetlny,
wykorzystujący zdeformowaną płytę CD.
Dalsze informacje zawarte są w oryginalnych
materiałach Autora w pliku Kwiatkowski.zip.

Jeszcze młodszy uczestnik, 12-letni Ma-

rek Jurga z Leszna Wlkp., wykonał muzycz-
ny przełącznik, w którym diody LED migają
w takt muzyczki z układu grającego kartki
okolicznościowej. Choć układ sterowania
licznikiem 4017 nie jest dopracowany i nie-
godny polecenia, niemniej działa i efekt jest
interesujący. Model można zobaczyć na foto-
grafii 3.

Tomasz Wiśniewski ze Stargardu Szcze-

cińskiego wykonał układ syreny policyjnej,
pokazany na fotografii 4. Wcześniej praco-
wał nad kilkoma innymi urządzeniami (po-
zytywka z migającymi diodami, gra w trzy
karty i metalizator głosu). Schemat syreny
i metalizatora, który jednak nie spełnił ocze-
kiwań Autora, można znaleźć na rysunkach
1 i 2. Fotografia 5 pokazuje prosty model
czytnika „prywatnych” kart szyfrowych,
wykonany przez Jakuba Jagiełłę z Gorzo-
wa Wlkp. Jakub pracował też nad bardziej
skomplikowanym czytnikiem z dłuższym
słowem kodowym i dwoma wyświetlacza-
mi. Napisał też program komputerowy do
ewentualnej obsługi takiego czytnika.
W pliku Jagiello.zip można znaleźć orygi-
nalne schemat i projekt płytki takiej rozbu-
dowanej wersji.

Fotografia 6 prezentuje model Bartka

Czerwca z Mogilna (Czerwiec.gif). Choć
model może sprawić dziwne wrażenie, idea
jest interesująca. Zdaniem Bartka jest to
elektroniczna odmiana starej gry z kamyka-
mi (w moim dzieciństwie nazywało się to
grą w ciupy). Po podrzuceniu jednego kamy-
ka do góry trzeba było zebrać jak najwięcej

Fot. 1 Miernik Roberta Jaworowskie-

Fot. 3 Układ Marka Jurgi

Fot. 4 Syrena Tomasza Wiśniewskie-

Rys. 1

Rys. 2

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

pozostałych i złapać ten podrzucony. Wygry-
wał ten, kto miał w ręku więcej zebranych
kamieni. W elektronicznej wersji też
podrzuca się kamyk, ale zamiast zbierania
innych trzeba jak najszybciej przyciskać
i zwalniać przycisk, by „nabić” jak najwię-
cej impulsów licznika przed opadnięciem
i złapaniem kamienia.

Dwaj uczestnicy nadesłali układy wyma-

gające zręczności, gdzie zadaniem gracza
jest pokonanie wykonanej z drutu trasy,
„obrączką” dołączoną do układu bez dotknię-
cia drutu. Marcin Wiązania z Buska Zdr.
wykonał model pokazany na fotografii 7,
podzielił się też swoimi przemyśleniami
i planami odnośnie innych układów. Ma-
riusz Chilmon z Augustowa przysłał ładny
model PSI-metru pokazany na fotografii 8.
Oba układy kieruję do publikacji. Korzysta-
jąc z okazji, zachęcam Mariusza i innych Ko-
legów, żeby opisy swoich interesujących
prac przysyłali, w postaci takiej, jak artykuły
serii E-2000 (Do czego to służy?, Jak to dzia-
ła?, Montaż i uruchomienie). Ułatwi to przy-
gotowanie materiału do publikacji.

Kilka osób przysłało modele elektronicz-

nych kostek i ruletek. I tak Marcin Jegier
z Częstochowy przysłał model podwójnej ko-
stki do gry w kości, pokazany na fotografii 9.
Pomysł na klasyczną kostkę sześcienną
wprawdzie nie jest odkrywczy, ale ten prosty
i rzetelnie opracowany układ może zaintere-
sować początkujących, więc kieruję go do
druku.

Fotografia 10 pokazuje model wykonany

przez 16-letniego Macieja Fajfera z Gru-
dziądza. Jest to „Komputerowa kostka do
gry”. Pracą steruje komputer, a pokazany
model jest w istocie tylko wyświetlaczem
z obwodami zasilania, dołączanym do portu
LPT. Serdecznie zachęcam Maćka, żeby in-
tensywnie rozwijał zainteresowania elektro-
niczne, które znakomicie uzupełnią już naby-
te umiejętności programistyczne i otworzą
drogę do dziedzin niedostępnych dla „czy-
stych” programistów nieznających elektroni-
ki. Zamieściłbym bliższe informacje o pro-
jekcie na naszej stronie internetowej, ale
przysłany na CD-ROM-ie bardzo starannie
i ładnie opracowany materiał nawet po zazi-
powaniu ma ponad 1MB, więc proponuję,
żeby zainteresowani zwrócili się bezpośre-
dnio do Autora (maciej_333@tlen.pl) albo
po kompletną prezentację, bądź tylko kluczo-
we informacje o układzie i programie.

Roman Biadalski z Zielonej Góry pracu-

je nad modelem gry w 3 karty. Układ nie jest
jeszcze gotowy, a fotografia 11 pokazuje mo-
del. Oczywiście chętnie zamieścimy opis tej
gry w EdW. Roman nadesłał też model kla-
sycznej sześciennej kostki zrealizowanej na
układzie GAL16V8 – fotografia 12. Rysu-
nek 3 pokazuje schemat ideowy. Ponieważ do
tej pory nie zajmowaliśmy się GAL-ami, nie
zamieszczam bliższych danych, a zaintereso-
wanych i zaciekawionych odsyłam wprost do
Autora (adres i telefon podane były w Galerii

Fot. 10 Kostka Macieja Fajfera

Fot. 11 „3 karty” Romana Biadalskie-

Fot. 8 PSI-metr Mariusza Chilmona

Fot. 9 Model Marcina Jegiera

Fot. 6 Model Bartka Czerwca

Fot. 7 Gra Marcina Wiązani

Fot. 5 Czytnik Jakuba Jagiełły

Rys. 3

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Szkoły w EdW 1/2003). Jarosław Tarnawa
z Godziszki przysłał pokazany na fotografii
13 model pełniący rolę ruletki, kostki do gry
i efektu świetlnego. Cechą charakterystycz-
ną jest płynne zmniejszanie się częstotliwo-
ści „wirowania” punktu świetlnego uzyska-
ne dzięki obecności kostki 4046. Nie mogą
skierować projektu do publikacji, ponieważ
model nie działa zgodnie z opisem (co raczej
jest efektem jakiejś awarii), a sam układ jest
dość złożony i bardzo pracochłonny. Nie-
mniej na pewno warto przeanalizować ory-
ginalny schemat, pokazany na rysunku 4,
ewentualnie zwrócić się do Autora o dalsze
informacje.

Do sprawdzenia i publikacji skierowałem

wszystkie wymienione dalej projekty. Jest
wśród nich układ Jarosława Chudoby
z Gorzowa Wlkp., pokazany na fotografii
14. To klasyczna kostka do gry (1...6) wy-
zwalana... gwizdem lub klaśnięciem. Myślę,
że taki gadżet zainteresuje wielu młodszych
Czytelników.

Zapewne wielu zaintryguje również „Emo-

cjonalny VU-metr” opracowany przez Rafała
Kuchtę ze Skrzyszowa. Model pokazany jest
na fotografii 15. Fotografia 16 pokazuje „Pi-
kające serduszko”, wykonane przez Dawida
Kozioła z Elbląga. Mirosław Kopera z Dę-
bicy wykonał nieskomplikowany model gry
zręcznościowej, pokaza-
ny na fotografii 17.

Tomasz Jadasch

z Kęt przysłał model
zdalnie sterowanego
podczerwienią sterow-
nika oświetlenia, będą-
cy rozwinięciem pro-
jektu głównego z EdW
6/2003. Model ten poka-
zany jest na fotografii
18. 16-letni Paweł Świ-
talski z Siedlec, pierw-
szy raz wziął udział
w Szkole Konstrukto-
rów przysłał dokumen-

tację laserowej strzelnicy, w tym zdjęcia –
patrz fotografia 19. Choć osobiście jestem
wyjątkowo daleki od propagowania zabaw
militarnych i nie otrzymałem modelu, wierzę,
że układ działa zgodnie z opisem i Paweł po
przysłaniu modelu też będzie miał szansę zo-
baczenia swego projektu na łamach EdW.

Marcin Wiązania Busko Zdrój . . . . . . . .177

Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . . . .110

Michał Stach Kamionka Mała . . . . . . . . .101

Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . .100

Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . .73

Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . . . .67

Michał Koziak Sosnowiec . . . . . . . . . . . . .63

Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . .55

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

Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska . .44

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

Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . .41

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

Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . .37

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

Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . .32

Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . .32

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

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

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

Bartek Czerwiec Mogilno . . . . . . . . . . . . .26

Dawid Kozioł Elbląg . . . . . . . . . . . . . . . . .25

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

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

Andrzej Sadowski Skarżysko Kam. . . . . .23

Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . .22

Robert Jaworowski Augustów . . . . . . . . .21

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

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

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

Krzysztof Żmuda Chrzanów . . . . . . . . . . .20

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

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

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

Tomasz Jadasch Kety . . . . . . . . . . . . . . . .16

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

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

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

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

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

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

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

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

Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . . .13

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

Michał Gołębiewski Bydgoszcz . . . . . . . .12

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

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

Mirosław Kopera Dębica . . . . . . . . . . . . .11

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

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

Andrzej Szymczak Środa Wlkp. . . . . . . . .11

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

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

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

Piotr Diaków Kraków . . . . . . . . . . . . . . . . .9

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

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

Arkadiusz Kocowicz Czarny Las . . . . . . . .9

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

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

Łukasz Kwiatkowski Kraków . . . . . . . . . . .9

Jakub Siwiec Tarnów . . . . . . . . . . . . . . . . .9

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

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

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

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

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

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

Krzysztof Gedroyć Stanisławowo . . . . . . . .8

Przemysław Korpas Skierniewice . . . . . . . .8

Radosław Krawczyk Ruda Śl. . . . . . . . . . .8

Rafał Kuchta Skrzyszów . . . . . . . . . . . . . .8

Paweł Lasko Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . .8

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

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Fot. 12 Kostka Romana Biadalskiego

Fot. 13 Model Jarosława Tarnawy

Fot. 14 Układ Jarosława Chudoby

Fot. 15 VU-metr Rafała Kuchty

Rys. 4

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Fotografia 20 pokazuje grę elektroniczną

Michała Koziaka z Sosnowca. Na proceso-
rze 90S8515 i dwóch matrycowych, dwuko-
lorowych wyświetlaczach Michał zrealizo-
wał popularne gry „Snake” i „Formuła 1”
i napisał, iż pracuje nad grą „Tetris”.

Na koniec zostawiłem pracę Michała Sta-

cha z Kamionki, która po wielkich trudach

dotarła do mej skrzynki e-mailowej. Michał
pisze, iż nadesłany materiał to skrót, prze-
gląd rozwiązania zadania 89. (...) Postano-
wiłem zmierzyć się z wyzwaniem i zbudować
zdalnie sterowany pojazd. Po zastosowaniu
gotowych modułów nadajnika i odbiornika
radiowego „pozostała” elektronika jest do-
syć prosta. W pilocie, jak i odbiorniku pracu-
ją uP 2313 (...) Zbudowanie zaprezentowane-
go modelu nie przyszło łatwo, kilka razy „za-
siedziałem” się nad nim do 1 po północy,
a na 7 trzeba było do pracy.... (...) Wszystkie
dane chętnie udostępnię po wyeliminowaniu
problemów i błędów prototypu.

Model można zobaczyć na fotografii 21.

Chętnie opublikuję zapowiadaną poprawioną
wersję projektu. Tu wspomnę, iż Michał jako
jedyny zmierzył się w sposób praktyczny
z problemem elektronicznie sterowanego po-
jazdu. Oprócz niego wielu uczestników
wspominało, że rozważali taką możliwość,
ale nie podjęli się działań ze względu na sto-
pień trudności. Jest w tym racja, ale właśnie
propozycja Michała i wzmianki w innych
pracach przekonały mnie, że koniecznie mu-
simy zająć się tą sprawą w ramach Szkoły.
I wcale nie chodzi o budowę pojazdu zdalnie
sterowanego. Takie pojazdy sterowane zdal-
nie drogą radiową są standardem, a ja chciał-
bym, żebyśmy zajęli się „inteligentnymi” po-
jazdami, które będą omijać przeszkody, po-
szukiwać np. źródła światła i umieszczonego
tam gniazda ładowania akumulatorów, itp.
W czasach mojej młodości nazywano je czę-
sto elektronicznymi żółwiami. Część elektro-
niczna takich „cybernetycznych zwierząt”
może być rozwiązana rozmaicie i z tym nie
będzie większych problemów. Tu otwiera się
niesamowicie szerokie pole do popisu.
Wspominaliście zresztą o różnych pomy-
słach, na przykład czujników ultradźwięko-

wych wykorzystujących efekt Dopplera, by
„cybernetyczne zwierzątko” goniło osobę
uciekającą, albo kilku mikrofonów kierunko-
wych do poszukiwania źródła dźwięku. Zga-
dzam się z opiniami uczestników, że główną
przeszkodą jest brak części mechanicznej –
sterowalnego podwozia z silnikami. Przykła-
dem są tu rozmaite Raabowozy, opisywane
w EdW przez Zbyszka Raabe, które cieszyły
się dużym zainteresowaniem, ale były trudne
do wykonania z uwagi na wykorzystanie spe-
cyficznego napędu.

Zapowiadam, że jedno z następnych za-

dań będzie polegać na zaproponowaniu roz-
wiązania podwozia-bazy, na którym potem
montowane będą rozmaite układy sterowa-
nia, czy to zdalnego, czy własnego. Już teraz
możecie zastanowić się, jak miałoby wyglą-
dać podwozie takiej inteligentnej zabawki
i czy można tu wykorzystać fabryczne za-
bawki.

Podsumowanie

Przed zapoznaniem się z plonem konkursu
zastanawiałem się, ile będzie propozycji
„rozrywkowych” układów elektronicznych,
związanych z dręczeniem drugich. Z przy-
jemnością zawiadamiam, iż ciemna strona
natury ludzkiej z pewnością nie dominuje
wśród uczestników Szkoły - propozycji „zło-
śliwych” układów było naprawdę bardzo
mało. A te, które się pojawiły, nie były zbyt
groźne.

Znów potwierdziło się, iż liczna grupa

osób rozwiązuje zadania Szkoły, ale z różnych
powodów nie przysyła rozwiązań. Na przy-
kład student drugiego roku Politechniki Ślą-
skiej napisał: Do tej pory dużo zadań rozwią-
zywałem dla własnej satysfakcji, najczęściej
na papierze. Powstało także kilka modeli,
które jednak nie spełniały moich oczekiwań.

Cieszę się, że Szkoła jest dla wielu inspi-

racją i pomocą w zdobywaniu doświadcze-
nia. Autentycznie cieszę się też z doniesień
o nieudanych próbach. Uczestnicy „rozryw-
kowego” zadania pisali o wielu takich nieu-
danych próbach oraz układach, których nie
zdołali zrealizować do końca. Kochani, to
naprawdę nie jest wstyd, że projekt się nie
uda lub że się popełni błąd, zwłaszcza gdy się
ma 15 czy nawet 18 lat. Nasza Szkoła Kon-
struktorów to dopiero początek drogi.

Tu chciałbym serdecznie pochwalić wszy-

stkich najmłodszych uczestników i zachęcić

do dalszych wytrwałych działań!
Naprawdę Wasze prace są coraz
lepsze! Pamiętajcie jednak, że to
właśnie teraz trzeba wziąć się za
robotę, eksperymentować i naby-
wać doświadczeń. Właśnie teraz,
gdy zaczynacie, zwracajcie bacz-
ną uwagę nie tylko na schemat,
ale też na analizę problemu, plan
pracy, kolejność działań i staran-
ność wykonania dokumentacji

Fot. 16 Serduszko Dawida Kozioła

Fot. 17 Gra Mirosława Kopery

Fot. 18 Sterownik Tomasza Jadascha

Fot. 19 Model Pawła Świtalskiego

Fot. 20 Gra Michała Koziaka

Fot. 21 Pojazd Michała Stacha

Rozwiązanie zadania 89

W EdW 7/2003 na stronie 37 zamieszczony
był schemat układu nadesłany jako rozwiąza-
nie jednego z wcześniejszych zadań Szkoły.
Ma to być system stopniowego budzenia.
Autor napisał: (...) Pierwszy wzmacniacz
operacyjny generuje przebieg podobny do
trójkąta, który jest następnie porównywany
do logarytmicznie rosnącego napięcia na
kondensatorze. Na wyjściu komparatora po-
jawia się przebieg prostokątny o coraz więk-
szym współczynniku wypełnienia, który ste-
ruje tranzystorem mocy. Daje to logarytmicz-
ny wzrost głośności. Drugi generator (pro-
stokąt) kluczuje pracę wcześniejszego (trochę
nietypowo). A komparator wyłącza sygnał
akustyczny po czasie, w którym zostanie na-
ładowany kondensator. Układ wykonałem,
jednak nie spełnił moich oczekiwań, gdyż
zmiany głośności nie były odczuwalne. Nie
wiem, dlaczego tak się działo (...).

Oryginalny schemat pokazany jest na ry-

sunku A. Od razu chciałbym pochwalić po-
mysłodawcę za interesujący pomysł. Układ
zawiera wprawdzie błędy, ale świadczy też
o niewątpliwej pomysłowości Autora.

Postawione zadanie okazało się trudne,

a większość odpowiedzi nadesłanych przez
młodych uczestników była albo całkowicie
błędna, albo nietrafiająca w istotę sprawy. Po-
jawiły się też odpowiedzi bardzo ogólnikowe,
na przykład jeden z uczestników napisał tylko:
sądzę, że błędna jest koncepcja całego układu.
Takie podłączenie 2 wzmacniaczy operacyj-
nych nie da żądanego efektu. Słusznie! Warto
jednak przyjrzeć się problemowi bliżej.

Najpierw ustalmy, jak według pomysło-

dawcy powinien działać ten układ. Schemat

przerysowany jest też na rysunku B. Blok
oznaczony literą J to generator przebiegu
zbliżonego do trójkąta. Przebieg o takim
kształcie występuje na kondensatorze C1.
Przebieg na wyjściu wzmacniacza K, który
pracuje jako komparator, nie jest oczywiście
przebiegiem trójkątnym z generatora J z
uwagi na zmiany napięcia na kondensatorze
C2. W punkcie S po włączeniu zasilania ma
pojawić się przebieg prostokątny o coraz
większym współczynniku wypełnienia. Da-
łoby to ciągły sygnał dźwiękowy, więc Autor
dodał generator przebiegu prostokątnego L,
który okresowo ma zwierać bramkę tranzy-
stora do masy i tym samym zapewnić dźwięk
przerywany. Dodatkowy komparator M ma
ostatecznie wyłączyć dźwięk po czasie wyzna-
czonym przez kondensator C4. Rysunek C
pokazuje przebiegi w punktach P, R, S bez
uwzględnienia wpływu bloków oznaczonych
L i M. W rzeczywistości prędkość narastania
przebiegu w punkcie P powinna być znacznie
mniejsza, niż wskazuje rysunek, a sygnał
wyjściowy w punkcie S miałby być dodatko-

wo modulowany przez wolnozmienny prze-
bieg prostokątny z generatora L, jak pokazu-
je rysunek D.

Według pomysłodawcy w punkcie S poja-

wia się przebieg prostokątny o coraz więk-
szym współczynniku wypełnienia, który ste-
ruje tranzystorem mocy. Daje to logarytmicz-
ny wzrost głośności. I tu tkwi jeden z podsta-
wowych błędów.

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

i modelu. Już w młodym wieku dążcie, żeby
nie tylko cokolwiek i jakkolwiek zrobić, ale
żeby zrobić to starannie i estetycznie. Gwa-
rantuję, że taka praktyka w ramach naszej
Szkoły przyda się Wam w życiu, także wte-
dy, gdy nie zostaniecie zawodowymi elektro-
nikami.

Ja, oczywiście, przydzielając punkty i na-

grody, uwzględniam wiek. Nie tylko zresztą
wiek – analizując kolejne prace uczestnika
widzę, jaki robi postęp. Nie ukrywam, że
często postęp ten bywa bardzo szybki – mło-
dzi nie marnują czasu, co i mnie cieszy.
Przykro mi, że ze względu na szczupły fun-
dusz Szkoły nie mogę wszystkich uczestni-
ków obdarować odpowiednimi nagrodami
i upominkami; tym bardziej cenię wypowie-

dzi tych, którzy nie przysyłają prac jedynie
w oczekiwaniu na nagrodę czy honorarium,
ale po prostu chcą się sprawdzić. Niech re-
kompensatą za trud będzie przyjemność
choćby niewielkiego zaistnienia na łamach
naszego wspólnego czasopisma i zaprezen-
towania się ogromnej rzeszy Czytelników
EdW. Nagrody za zadanie 89 otrzymają: Mi-
chał Stach, Roman Biadalski i Jarosław
Tarnawa. Upominki otrzymają: Jakub Si-
wiec, Tomasz Wiśniewski, Łukasz Kwiat-
kowski, Marek Jurga, Bartosz Czerwiec,
Maciej Fajfer i Jakub Jagiełło. Koledzy:
Mariusz Chilmon, Marcin Jegier, Marcin
Wiązania, Jarosław Chudoba, Rafał
Kuchta, Dawid Kozioł, Mirosław Kopera,
Tomasz Jadasch, Paweł Świtalski i Michał

Koziak najprawdopodobniej zobaczą swe
prace opublikowane w dziale E-2000 lub
w Forum, o ile Pracownia nie wykryje istot-
nych usterek, a po publikacji otrzymają ho-
noraria autorskie. Szanse na publikację ma
też Jakub Siwiec. Aktualna punktacja za-
warta jest w tabeli. Ponawiam prośbę: jeśli
nadsyłacie pracę do Szkoły e-mailem, poda-
wajcie od razu swój adres pocztowy, a przy-
najmniej miejscowość zamieszkania. Ser-
decznie zapraszam do udziału w rozwiązy-
waniu kolejnych zadań i do nadsyłania prac
w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Autor założył, że zmiana współczynnika

wypełnienia przebiegu prostokątnego da loga-
rytmiczny wzrost głośności. Choć w takim
stwierdzeniu niewątpliwie jest ziarno prawdy,
zmiana współczynnika wypełnienia nie jest
dobrym sposobem regulacji głośności.
Wskazuje na to też rysunek C. Zmiany gło-
śności od zera do jakiejś wartości maksymal-
nej wystąpią i paradoksalnie przebieg tych
zmian będzie w pewnym zakresie nieco zbli-
żony do logarytmicznego. Szkopuł w tym, że
tu nie są potrzebne zmiany o charakterze loga-
rytmicznym, tylko wykładniczym. Rysunek
C wskazuje, że po włączeniu dźwięk nie poja-
wi się od razu. W zasadzie takie opóźnienie
pojawienia się dźwięku samo w sobie wcale
nie byłoby błędem, jednak problem w tym, iż
na początku cyklu tranzystor MOSFET będzie
stale włączony, czyli przez głośnik będzie pły-
nąć znaczny prąd stały. Nie jest to rozwiąza-
nie eleganckie, a takie marnowanie prądu jest
wręcz błędem w układzie budzenia, gdy gło-
śnik ma zapewnić dużą maksymalną gło-
śność dźwięku, więc musi mieć małą opor-
ność. W układzie zasilanym z baterii mogło-
by to nawet spowodować jej wyładowanie,
a przynajmniej okresowy spadek napięcia
właśnie na czas wydawania dźwięku.

Autor zapomniał też, że wyjścia wzmac-

niaczy operacyjnych mają znaczną wydaj-
ność, więc próba zwierania wyjścia kompa-
ratora K do masy przez wyjście układu L lub
M może nie dać rezultatu, zależnie od różnic
wydajności prądowej wyjść tych wzmacnia-
czy. Prostym rozwiązaniem byłoby po prostu
dodanie rezystora na wyjściu wzmacniacza
K według rysunku E.

Przebieg z ry-

sunku C wskazuje
także, że kompara-
tor M jest zbędny,
ponieważ po nała-
dowaniu konden-
satora C2 napięcie
w punkcie S spadnie do zera, co oczywiście
skutecznie wyłączy tranzystor MOSFET.

Przy dogłębnej analizie projektu należało-

by też wziąć pod uwagę fakt, że nie wszyst-
kie wzmacniacze operacyjne prawidłowo za-
chowują się przy zmianach napięć wejścio-
wych w pełnym zakresie napięcia zasilania.
W omawianym przypadku dotyczy to kom-
paratorów. Gdy napięcie wejściowe jest rów-
ne dodatniemu lub ujemnemu napięciu zasi-
lania (kondensator C2 całkowicie naładowa-
ny lub rozładowany) niektóre typy wzmac-
niaczy operacyjnych mogą wykazywać tzw.
zjawisko inwersji. W skrajnym przypadku

może to całkowicie uniemożliwić pracę ukła-
du. Nie można uznać, że jest to błąd, ale tu
może leżeć jedna z przyczyn, dla których
układ z różnymi wzmacniaczami operacyj-
nymi będzie się zachowywać odmiennie.

Sumując, przyjęta koncepcja regulacji

głośności przez zmianę wypełnienia przebie-
gu, choć świadczy o pomysłowości, jest nie-
skuteczna, więc układu nie da się w prosty
sposób poprawić. Głośność należałoby regu-
lować zmieniając amplitudę przebiegu, co
w przypadku przebiegu prostokątnego moż-
na zrealizować na różne proste sposoby, na
przykład zmieniając napięcie zasilające gło-
śnik czy stopień końcowy.

Zadanie tym razem okazało się wyjątko-

wo trudne, a upominek za prawidłowe roz-
wiązanie otrzymuje jedynie Mateusz Wal-
czyk z Gdańska.

Zadanie 93

Tym razem nie ma schematu do analizy, a za-
danie jest nietypowe. Otóż pewien Czytelnik
przysłał propozycję zadania do Szkoły Kon-
struktorów. Tematem miałby być termoregu-
lator mikroprocesorowy dla bojlera z dwie-
ma grzałkami 2kW. W liście można przeczy-
tać: Po co taki regulator? Żeby bojler nie był
gorący z wrzącą wodą przez 24 godziny.
W nocy przez 9 godzin, kiedy śpimy, i w dzień
przez 8 godzin, gdy jesteśmy w pracy, bojler
może być zimny. W ten sposób zminimalizuje-
my stratę ciepła, a tym samym energii elek-
trycznej. (...) Sztuka polega na tym, żeby
w żądanych godzinach indywidualnie, np. ra-
no 6.45...7.00 było do 60

C, po południu

15.45...16.00 np. 60

C, wieczorem do kąpieli

18.30...19.00 do 95

C. Również w miarę

przybywania lub ubywania dnia wieczorem
należy uwzględnić wcześniejsze lub później-
sze chodzenie spać, a tym samym i nastawy
będą różne, np. całoroczne lub na kilka lat.

Rzeczywiście idea oszczędzania energii

jest szczytna i rzeczywiście przy takich funk-
cjach musiałby to być układ oparty na mikro-
procesorze. Propozycja ta do tej pory nie
ukazała się jako kolejne zadanie Szkoły Kon-
struktorów. Czy wiecie dlaczego?

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi.

Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopiskiem
NieGra93 i nadeślijcie w terminie 45 dni od
ukazania się tego numeru EdW. Autorzy naj-
lepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

W ramach ćwiczenia 20 zajmiemy się szyną
I2C. Na dobry początek zrealizujmy rzecz
najprostszą - przetwornik cyfrowo/analogo-
wy. Wcześniej na płytce potencjometrem PR2
należy ustawić w punkcie Vref napięcie rów-
ne 2,56V - wtedy na wyjściu OUT (nóżka 15
PCF8591) napięcie będzie zmieniać się co
10mV w zakresie 0...2,55V.

Prościutki program znajdziesz na rysun-

ku 99 i w pliku C020a.bas. Mamy oto zwy-
czajny licznik dwójkowy - zmienną bajtową
Pomoc, której zawartość jest zwiększana o je-
den co około 40ms w każdym obiegu pętli.
W pliku C020a.bas znajdziesz też alternatyw-
ną wersję programu bez skoku do procedury
Nadawanie - jest globalnie „zaremowana” pa-
rą znaczników ‘( ‘).

Jeślibyś otrzymał dziwny komunikat

o błędach kompilacji sprawdź, czy w opcjach
kompilacji masz właściwie zadeklarowane
końcówki szyny I2C - patrz rysunek 100.

Jak się słusznie domyślasz, na wyjściu

OUT przetwornika PCF8591 napięcie ma
wzrastać w sposób schodkowy w zakresie
0...2,55V, a wypadkowy przebieg podobny
będzie do zębów piły. W tym prostym progra-
mie wyświetlacz oczywiście nie działa, więc
włącz woltomierz między punkt OUT i masę,
a przekonasz się, że przetwornik pracuje we-
dług oczekiwań.

Zwróć uwagę, jak w programie realizowa-

na jest transmisja szyną I2C. Na początek wy-
syłany jest sygnał startu, potem adres, a następ-
nie dane do przesłania. Wykorzystujemy „ele-
mentarne” polecenie zapisu (I2C write byte):
I2cwbyte
wysyłające na szynę jeden bajt danych. Za-
wsze pierwszy wysyłany bajt to adres układu
scalonego. W przypadku naszego PCF8591
z nóżkami 5, 6, 7 zwartymi do masy adresem
(nadawczym) jest liczba 144. Jeśli chodzi
o następny bajt, poszczególne układy scalone
z szyną I2C mają odmienne wymagania.
Przykładowo nasz układ PCF8591 należy
skonfigurować i drugi wysyłany bajt to pole-
cenie konfiguracji. Liczba 64 to dwójkowo
&B01000000 - ustawienie bitu o wadze 64 ze-
zwala na pracę przetwornika D/A. Trzeci wy-
syłany bajt to wreszcie liczba dla przetworni-
ka D/A. Na końcu zawsze wysyłany jest sy-
gnał stopu - końca transmisji. Bliższe szcze-
góły podane są w częściach ELEMENTarz
i Technikalia. W naszym programie wykorzy-
stujemy zadeklarowaną wcześniej stałą Adr
o przypisanej wartości 144, więc procedura
wysyłania danych do przetwornika D/A ma
postać jak w powyższej tabelce:

Do innych układów z szyną I2C po adre-

sie trzeba wysłać dane o innym znaczeniu -

szczegółów należy szukać w kartach ka-
talogowych tych kostek. Przykładowo
w przypadku pożytecznego 8-liniowego
ekspandera - układu PCF8574, wystar-
czy wysłać adres i dane, natomiast
w przypadku zewnętrznych pamięci
(RAM, EEPROM) i układów zegaro-
wych (np. PCF85x3) wysyła się naj-
pierw adres układu scalonego, potem
adres komórki pamięci i wreszcie dane
do wpisania do tej komórki.

Ale u nas, jak widzisz, na razie wszy-

stko jest beznadziejnie proste. Wydaje
się, że możemy łatwo zrealizować układ
sterowanego przetwornika D/A na bazie
wcześniejszego programu C019j.bas.
Dopisanie odpowiednich poleceń skoku i umie-
szczenie na końcu programu etykiety z wcze-
śniejszą procedurą Nadawanie zajmie dosłow-
nie kilkanaście sekund. Skok do etykiety Nada-
wanie możesz na przykład umieścić na począt-
ku procedury obsługi przerwania Co4ms:
Co4ms:
Gosub Nadawanie
Decr Uniwers
.....’dalsza część
a samą procedurę Nadawanie oczywiście na
końcu programu. Spróbuj samodzielnie zmie-
nić program według tych wskazówek. I co?

Przekonujesz się, że dwa lewe wyświetla-

cze wprawdzie pracują, ale ledwo świecą, a co
gorsza, przetwornik D/A w ogóle nie działa.
Choć szczegóły są dość zawikłane, niemniej
jest oczywiste, iż podstawowym powodem
słabego świecenia dwóch lewych wyświetla-
czy jest podwójne wykorzystywanie portów

PD.5 i PD.6: do sterowania wyświetlaczy i ja-
ko szyny I2C.

Na szczęście sprawa nie jest beznadziejna.

Zwróć uwagę, iż przerwania obsługiwane są
co 4,096ms, a częstotliwość taktowania szyny
I2C jest rzędu 100kHz, więc procedura Nada-
wanie trwa nieco ponad 100 mikrosekund.
Oznacza to, nie powinna tak haniebnie ograni-
czać jasności świecenia wyświetlaczy, bo pro-
cesor przez zdecydowaną większość czasu po-
winien obsługiwać wyświetlacze, a tylko na
krótkie okresy końcówki PD.5 i PD.6 powin-
ny przejmować rolę szyny I2C. Na razie tak
nie jest, więc spróbujemy teraz w bardziej
przemyślany sposób sterować działaniem tych
końcówek. Chodzi o zlikwidowanie pewnego
konfliktu. Mianowicie my na początku pro-
gramu określamy sposób działania końcówek
PD.5 i PD.6, a potem końcówki te próbuje
wykorzystać procedura obsługi szyny I2C.

Ćwiczenie 20

Szyna I

C, programowany zasilacz,

woltomierz

Nadawanie:
I2cstart ‘sygnał startu magistrali I2C
I2cwbyte Adr ‘adres „nadawczy” PCF8591 (liczba 144)
I2cwbyte 64 ‘konfiguracja - zezwolenie D/A
I2cwbyte Pomoc ‘wyślij wartość ze zmiennej Pomoc
I2cstop ‘sygnał stopu magistrali I2C
Return

Rys. 99

Rys. 100

Elektronika dla Wszystkich

Aby szyna I2C w ogóle mogła działać,

w procedurze Nadawanie trzeba dodać dyrek-
tywę I2CINIT, która umożliwi pracę szyny,
zerując odpowiednie bity w rejestrach DDRD
i PortD. Po wysłaniu danych trzeba przy-
wrócić poprzedni stan końcówek szyny I2C -
chodzi o to, że znów mają pełnić rolę wyjść
do wyświetlania wyniku - zrealizujemy to po-
leceniem Config Portd, ustawiającym wyze-
rowane bity rejestru DDRD. Dodatkowo na
początku procedury Nadawanie trzeba
umieścić rozkaz wygaszenia wszyst-
kich wskaźników przez wpisanie jedy-
nek do portu B, żeby podczas obsługi
szyny I2C wyświetlacz był wygaszony
i nie pokazywał jakichś przypadko-
wych znaków. Rysunek 101 przedsta-
wia tak zmodyfikowaną procedurę
Nadawanie, a pełny program prostego
cyfrowego minizasilacza zawarty jest
w pliku C020b.bas. Dołącz woltomierz
między wyjście OUT i masę. Zmieniaj
przyciskami liczbę wysyłaną do prze-
twornika D/A. Oto chwila dużej rado-
ści. Układ działa według oczekiwań:
przyciskami S1, S2 możemy zmieniać
napięcie wyjściowe, a po wyłączeniu
zasilania układ pamięta ostatnią war-
tość napięcia. O to nam przecież cho-
dziło!

Uczyniłeś właśnie kolejny ważny

krok w swojej karierze elektronika-
programisty, ale znów muszę nieco
zmącić Twą radość. Mianowicie jeśli
uważnie porównasz wskazanie wolto-
mierza z wyświetlaczem, okaże się, iż
przetwornik nie jest zbyt precyzyjny.
Liczba na wyświetlaczu powinna dokładnie
odpowiadać napięciu wskazywanemu przez
woltomierz, tymczasem różnice wskazań
mogą sięgać 0,02...0,04V. W sumie jednak
uzyskana dokładność jest absolutnie wystar-
czająca do wielu prostszych zastosowań. Pa-
miętaj także, iż w grę wchodzi nie tylko błąd
naszego przetwornika PCF8591, ale też błąd
woltomierza.

Na razie nauczyliśmy się wysyłać dane na

szynę I2C. Teraz będziemy dane odbierać.
Nasz układ PCF8591 ma czterokanałowy
ośmiobitowy przetwornik A/D. Nie wcho-
dząc w szczegóły (podane w ELEMENTarzu
i Technikaliach), wspomnę tylko, że wcze-
śniejsze polecenie konfiguracji polegające na
wysłaniu do przetwornika liczby 64 (dwójko-
wo 01000000) nie tylko pozwala na pracę
przetwornika D/A, ale też tak konfiguruje
przetwornik A/D, by dostarczał informacji
o napięciu na wejściu I0 mierzonym wzglę-

dem masy. Bardzo
zbliżoną sytuację
mamy po każdym
włączeniu zasila-
nia kostki
PCF8591 - we-
wnętrzne obwody
resetu zerują tam
także wszystkie
bity rejestru konfi-

guracji. Nie pracuje wtedy wprawdzie
przetwornik D/A, ale wszystkie zera
w rejestrze konfiguracji powodują, że
przetwornik A/D jest gotowy do wysy-
łania informacji o napięciu na wejściu
I0 (względem masy). Jeśli więc chce-
my mierzyć napięcie na wejściu I0 nie
potrzeba żadnej konfiguracji, wystar-
czy wysłać z procesora żądanie odczy-
tu przetwornika A/D. Zasadniczo może
mieć ono postać jak w tabelce poniżej:

Zwróć uwagę, że adres „odbiorczy”

jest o jeden większy od „nadawczego”,
co jest typowe dla układów I2C. Do od-
czytu bajtu z przetwornika wykorzystu-
jemy polecenie I2crbyte, a w nim podaje-
my zmienną, do której trafi odczytany bajt.
Klauzula Nack jest wymagana jeśli odczytany
bajt jest jedynym lub ostatnim z kilku. Szcze-
góły w ELEMENTarzu i Technikaliach.

Jak widzisz, samo odbieranie danych

z przetwornika A/D też jest proste. Ale żeby
mieć z nich pożytek, trzeba je zobrazować na
wyświetlaczu. Żeby wykonać woltomierz, nie
wystarczy prymitywny programik, podobny
jak na rysunku 99 i w pliku C020a.bas. Pro-
gram musi obejmować procedury wyświetlania
wyniku. Ja przerobiłem program C020b.bas.
Usunąłem procedury obsługi przycisków
i nadawania. Pozostawiłem blok konwersji licz-
by dwójkowej i wyświetlania wyniku. Program
woltomierza znajdziesz na rysunku 102

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Rys. 101

Rys. 102

I2cstart

‘sygnał startu magistrali I2C

I2cwbyte 145

‘adres „odbiorczy” PCF8591 (liczba 145)

I2crbyte X , Nack ‘odczytaj jeden bajt do zmiennej X
I2cstop

‘sygnał stopu magistrali I2C

Rys. 103

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

i w pliku C020c.bas. Wypróbuj go dołączając
potencjometr do punktu I0 według rysunku
103.

Wszystko działa! Nasza płytka testowa

jest teraz najprawdziwszym woltomierzem
o zakresie pomiarowym 0...2,55V. Możesz
dla ciekawości dołączyć multimetr do suwa-
ka potencjometru i sprawdzać, na ile wskaza-
nie multimetru zgadza się z wyświetlaczem
płytki. Ja po testach modelu przekonałem się,
że dla przetwornika A/D zbieżność jest zna-
komita i co dziwne, znacznie lepsza niż
w przypadku przetwornika D/A.

Zanim przejdziemy dalej, chciałbym

wspomnieć, iż BASCOM oferuje dwa bar-
dziej rozbudowane rozkazy I2CSEND oraz
I2CRECEIVE przydatne, jeśli bezpośrednio
po zaadresowaniu układu wysyłamy lub
odbieramy bajt (lub kilka bajtów). Zastępują
one kilka poznanych wcześniej „elementar-
nych” rozkazów dotyczących szyny I2C.
Przykład masz na rysunku 104. Są to dwie
procedury o jednakowym działaniu. Zawarte
są też w pliku C020c.bas, z tym że jedna jest
„zaremowana”. Wypróbuj obydwie! Zwróć
uwagę, że w drugiej polecenie I2CRECEIVE
zastępuje cztery polecenia „elementarne”. Co
istotne, w pierwszej procedurze podajemy ad-
res „odbiorczy” 145, a w drugiej 144, bo prze-
cież odwołujemy się do stałej Adr, której na
początku przypisaliśmy wartość 144. Dal-
szych informacji na ten temat należy szukać
w ELEMENTarzu, Technikaliach oraz w pli-
ku pomocy BASCOM-a i w dostarczonych
z nim przykładach (Sample). Na początku
przygody z programowaniem niewątpliwie ła-
twiej jest stosować sekwencję poleceń „ele-
mentarnych”, która w przejrzysty sposób
odwzorowuje wskazówki
podawane w kartach kata-
logowych układów wypo-
sażonych w łącze I2C.

A teraz nadeszła wie-

kopomna chwila...

Potrafisz już korzystać

z pamięci EEPROM i łą-
cza I2C, więc najwyższa
pora na wykonanie ukła-
du, który służyłby zarów-
no do ustawiania napię-
cia, jak i pomiaru jego rze-
czywistej wartości. Po-
łącz więc poprzednie do-
świadczenia i stwórz sto-
sowny program. Bardzo
gorąco Cię zachęcam do
wykonania tego samo-
dzielnie - zadanie jest
w sumie łatwe. Po prostu
z programów C020b.bas
i C020c.bas stwórz jeden.
Przyciski S1, S2 mają słu-
żyć do ustawiania napię-
cia na wyjściu OUT, a na

wyświetlaczu ma być zobrazowane napięcie
podawane na wejście I0. Na razie wykonuje-
my tylko ćwiczenia, więc po prostu połącz ka-
wałkiem drutu łączówki OUT i I0 na płytce
testowej. A jeśli chcesz, od razu zbuduj

prymitywny programowany cyfrowo zasilacz
o napięciu wyjściowym 0...25,5V według ry-
sunku 105. Zasada działania jest bardzo pro-
sta. Na wyjściu zasilacza uzyskasz napięcie

Rys. 104

Rys. 105

Rys. 106

dziesięciokrotnie większe, niż w punk-

cie A, o ile tylko wzmocnienie wyznaczone
przez rezystory R1, R2 będzie równe 10,
dzielnik R1, R2 zmniejsza napięcie wyjścio-
we dziesięciokrotnie, więc napięcie w punk-
cie B idealnie nadaje się do pomiaru, a co
ważne, nie mierzymy wtedy napięcia zadawa-
nego z procesora, tylko rzeczywiste napięcie
wyjściowe zasilacza.

Taki prościutki zasilacz powinien praco-

wać poprawnie, ale pamiętaj, że nie ma on
żadnych zabezpieczeń, i że na przykład zwar-
cie wyjścia może spowodować uszkodzenie
tranzystora. Nie jest to, póki co, użyteczny za-
silacz, a jedynie eksperymentalny model
stworzony dla celów dydaktycznych. Jeszcze
raz zachęcam Cię, żebyś program sterownika
do takiego prostego zasilacza stworzył samo-
dzielnie. Potrzebną wiedzę już masz, a samo-
dzielna praca bez wątpienia da Ci ogromną
satysfakcję.

Ja oczywiście na potrzeby kursu też stwo-

rzyłem taki program. Zawarty jest w pliku
C020d.bas. Znajdziesz go też na rysunku
106. Celowo umieściłem wiele poleceń w jed-

nej linii, ale Ty oczywiście
łatwo rozszyfrujesz szcze-
góły, niektóre wskazujące
na możliwość dalszej roz-
budowy programu. Zwróć
uwagę, gdzie umieszczo-
ny jest skok do procedury
Nadawanie i zastanów się,
dlaczego dodałem blok
zmniejszający częstotli-
wość odczytywania napię-
cia do około trzech razy na
sekundę.

Tu muszę Ci się przy-

znać, że poświęciłem spo-
ro czasu, żeby z prostej
idei z rysunku 105 uzyskać
naprawdę praktyczny zasi-
lacz programowany. Model zrealizowałem na
kawałku płytki uniwersalnej w prosty sposób,
pokazany na fotografii obok.

Dodałem kilka obwodów i w rezultacie

otrzymałem moduł zasilacza, który może
współpracować z mikroprocesorem, albo
w wersji prostej, z potencjometrem i jakim-

kolwiek źródłem napięcia odniesienia. Oczy-
wiście program z rysunku 106 i pliku
C020d.bas nie wykorzystuje w pełni możli-
wości takiego rozbudowanego układu. I tu
mam propozycję także dla Ciebie: proponuję,
żebyś zupełnie samodzielnie w ramach kon-
kursu zajął się rozbudową zarówno układu,

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Zadanie konkursowe obejmuje dwie bardzo
ważne dziedziny:
1. Zaprojektowanie analogowego

układu zasilacza

2. Napisanie programu sterującego dla

płytki testowej za pomocą BASCOM-a.

Taki dwutorowy konkurs ma spełnić nie-

zmiernie ważne zadanie dydaktyczne. Chodzi
mianowicie o uświadomienie wszystkim
uczestnikom kursu programowania, że sam
program do dopiero część sukcesu. Pełny suk-
ces osiąga się jedynie wtedy, gdy dobry pro-
gram współpracuje z dobrze zaprojektowaną
częścią sprzętową. Ubocznym celem jest za-
chęcenie do poszukiwania niecodziennych
rozwiązań sprzętowych i programowych, że-
by postawione zadanie zrealizować jak naj-
mniejszym kosztem, mieszcząc się w posta-
wionych ograniczeniach.

W konkursie mogą brać udział opracowa-

nia teoretyczne, niesprawdzone w praktyce.
Większą szansę na wygrane i na publikację na
łamach EdW mają jednak rozwiązania prak-
tyczne, przetestowane w rzeczywistych wa-
runkach pracy.

Nagrodami za najlepsze propozycje i po-

mysły będą kity AVT i atrakcyjne podzespo-
ły elektroniczne. Wszystkie nadesłane prace
zostaną zaprezentowane na stronie interneto-
wej, a dodatkowymi nagrodami za najwarto-
ściowsze opracowania będą honoraria autor-
skie za artykuły zakwalifikowane do publika-
cji w EdW.

A oto szczegółowe wymagania konkursowe:
Ad 1. Pierwsza część zadania to modyfi-

kacja i ewentualna rozbudowa układu z ry-
sunku 105, żeby otrzymać praktyczny układ
zasilacza o napięciu wyjściowym 0...25,5V.
Obowiązkowo trzeba dodać obwód pomiaru
prądu. Urządzenie ma być zasilane z transfor-
matora o napięciu wyjściowym około 24VAC
o mocy 100...150W, a prąd wyjściowy nale-
ży mierzyć w zakresie 0...2,55A. Zwarcie
wyjścia nie może spowodować uszkodzenia
zasilacza. W tak dużym zasilaczu ze wzglę-
du na spodziewaną moc strat trzeba zastoso-
wać odpowiednio mocny tranzystor regula-
cyjny, a do niego stosowny radiator.

Warto zastosować radiator z wentylatorem

od procesora komputerowego. Można dodać
obwód pomiaru temperatury radiatora i ewen-
tualny sterownik wentylatora, by w spoczyn-
ku wiatrak nie pracował na najwyższych
obrotach.

Analogowy moduł zasilacza ma być za-

mkniętą całością, żeby mógł współpracować
nie tylko z mikroprocesorem i kostką PCF8591,
ale też żeby był autonomicznym prostym zasi-
laczem z potencjometrem i ewentualnymi od-
dzielnymi wskaźnikami napięcia i prądu we-

dług rysunku A. Ten analogowy moduł zasi-
lacza ma być w miarę możliwości najprostszy
i najtańszy, żeby w wersji uproszczonej mo-
gła go zbudować jak największa grupa Czy-
telników EdW.

Ad 2. Druga część zadania to napisanie

programu obsługi zasilacza dla płytki testo-
wej z wyświetlaczem LED, wykorzystywa-
nej w ramach kursu.

Uwaga! Rozwiązania

dla innego sterownika lub
innego wyświetlacza (LCD)
nie będą klasyfikowane.

Należy zrealizować cy-

frowe wyświetlenia warto-
ści zarówno napięcia wyj-
ściowego (0...25,5V), jak
i jego prądu wyjściowego
(0...2,55A). Płytka ma jeden
czterocyfrowy wyświetlacz,
więc prąd i napięcie z ko-
nieczności muszą być wy-
świetlane na przemian.
Zmiana może następować
albo automatycznie, np. co 1...2 sekundy, al-
bo lepiej, by użytkownik mógł wybrać mie-
rzoną wielkość. Pewną trudnością będzie obe-
cność na płytce testowej tylko dwóch przyci-
sków. Do płytki można też dodać zewnętrzny
przycisk czy przełącznik. Stan takiego przy-
cisku(-ów) można na przykład badać za po-
mocą niewykorzystanej linii PD.2 lub niewy-
korzystanych wejść I2, I3 przetwornika
PCF8591. A może ktoś zrealizuje układ,
w którym pojedyncza linia portu kontroluje
stan dwóch przycisków? Aż osiem przyci-
sków można dodać korzystając z linii PD.2
i portu PB, ale wymaga to zmiany trybu pra-
cy portu PB.

Zastanówcie się, czy mając w procesorze

informacje o poborze prądu, warto zrealizo-
wać funkcję programowego ogranicznika
prądowego? Nadmierny wzrost prądu powo-
dowałby, że procesor będzie zmniejszał na-
pięcie wyjściowe, a tym samym redukował

prąd. Czy jednak takie programowe rozwią-
zanie zda egzamin praktyczny?

Inne wskazówki. Układ z rysunku A z do-

datkowym potencjometrem i obwodem napię-
cia odniesienia jest pełnowartościowym zasi-

laczem. Czy ktoś spróbuje
zrealizować taki „wolno-
stojący” zasilacz z dodat-
kowym gniazdem do
podłączenia płytki testo-
wej? Dołączenie płytki da-
wałoby możliwość usta-
wiania napięcia przyciska-
mi, kontroli napięcia i prą-
du na wyświetlaczu, ewen-
tualnie ustawianie progra-
mowego ograniczenia prą-
dowego. Wyłączenie ste-
rowania ręcznego (poten-
cjometrem) można zreali-

zować na różne sposoby. Można na przykład
zastosować przekaźnik na napięcie 5V, który
swymi stykami odłączy potencjometr i poda
napięcie z płytki testowej według rysunku B.

Przy realizacji zabezpieczenia zwarciowe-

go i ewentualnego programowego ogranicz-
nika prądowego, należy zapewnić, żeby zasi-
lacz się nie wzbudzał - samowzbudzenie za-
silacza w trybie redukcji prądu bywa częstą
przypadłością licznych amatorskich kon-
strukcji.

Przypominam, że do konkursu nie zosta-

ną dopuszczone rozwiązania, dotyczące ste-
rownika innego niż płytka testowa z wyświe-
tlaczem LED. Część Czytelników chciałaby
może od razu zrealizować sterownik jeszcze
bardziej rozbudowany, z dwoma wyświetla-
czami lub modułem LCD 16x2 i licznymi
przyciskami. Przyjdzie na to czas i zajmiemy
się tym wspólnie, gdy będziemy realizować
zasilacz napięcia symetrycznego z komunika-
cją z komputerem PC przez łącze RS-232.

Prace, oznaczone dopiskiem „Konkurs

BASCOM”, należy nadsyłać w terminie 60
dni od ukazania się tego numeru EdW.

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Konkurs · Konkurs · Konkurs

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Podstawy

W naszym cyklu na określenie szyny używa-
my oznaczenia I2C, bo te trzy znaki spotyka
się w kilku poleceniach BASCOM-a. Czę-
ściej w literaturze spotyka się oznaczenie
I

C (i-kwadrat-ce), które z kolei wywodzi się

od skrótu I IC – Inter IC, co po prostu ozna-
cza szynę między układami scalonymi. Kwa-
drat, czyli druga potęga to po prostu ulubiona
w światku elektroników i informatyków,
„skrócona” postać dwóch literek i w skrócie
I I C. Szyna I

C (I

C bus) to właściwie dwa

przewody plus obwód masy. Służy do dwu-
kierunkowego przesyłania danych cyfrowych
między układami scalonymi wyposażonymi
w odpowiedni interfejs. To dwukierunkowe,
dwuprzewodowe łącze zostało opracowane
i opatentowane przez firmę Philips, a prze-
znaczone było pierwotnie przede wszystkim
do odbiorników telewizyjnych, gdzie rzeczy-
wiście ułatwiało komunikację między po-
szczególnymi układami scalonymi tej firmy.

Schemat systemu z szyną I2C i trzema

układami scalonymi pokazany jest na rysun-
ku poniżej.

Do szyny może być podłączonych wiele
urządzeń podrzędnych (Slave), z których
każde ma indywidualny własny adres. Wszy-
stkie końcówki SCL (Serial Clock Line)
i SDA (Serial Data Line), dołączone do szy-
ny, muszą mieć wyjścia typu otwarty kolek-
tor (bipolarne) albo otwarty dren (CMOS
i NMOS). W spoczynku wszystkie urządze-
nia dołączone do szyny są nieaktywne (tran-
zystory zatkane) i przez rezystory podciąga-
jące Rp nie płyną prądy. Na obu liniach szy-
ny występuje stan wysoki (jedynka). Zauważ,
że o stanie szyny może decydować dowolne
z urządzeń - otwarcie tranzystora w dowol-
nym z urządzeń spowoduje pojawienie się na
danej linii stanu niskiego (zera). Co ważne,
urządzenia współpracujące z szyną I2C są tak
skonstruowane, że w danej chwili tylko jedno
z urządzeń może wymusić stan niski na linii.
W systemie w danej chwili tylko jedno urzą-
dzenie, zwykle mikroprocesor, jest urządze-
niem nadrzędnym (Master), które rozpoczy-
na i steruje transmisją. O ile stan niski na li-
nii SDA mogą wymuszać urządzenia Slave,
o tyle w typowym systemie stan linii zegaro-
wej wyznacza wyłącznie Master (w systemie

może być kilka urządzeń Master i na taką
okoliczność przewidziano bardzo interesują-
cy system arbitrażu i synchronizacji, ale to są
zagadnienia dla zaawansowanych).

Transmisję zawsze rozpoczyna urządze-

nie Master - na początek wysyła do wszyst-
kich pozostałych urządzeń liczbę jednobajto-
wą – adres. Wysłany adres odbierają wszyst-
kie urządzenia Slave dołączone do szyny
i sprawdzają, czy jest to ich adres. Odpowia-
da tylko jedno zaadresowane urządzenie, po-
zostałe pozostają w spoczynku. W ostatnim
bicie bajtu adresu zawarta jest też informa-
cja, czy Master chce wysłać (WRITE) infor-
macje do zaadresowanego urządzenia, czy
też chce informacje od niego odebrać (RE-
AD). W ten sposób wysłanie adresu uaktyw-
nia tylko jedno z urządzeń i przygotowuje je
do roli odbiornika bądź nadajnika.

Aby rozpocząć sesję łączności, Master

wysyła tak zwany sygnał startu, co po pro-
stu oznacza zmianę stanu linii SDA z wyso-
kiego na niski, gdy na linii SCL panuje stan
wysoki. Potem następuje sesja łączności,
podczas której Master wytwarza dodatnie

impulsy zegarowe i w ich takt są przekazy-
wane dane linią SDA. Master kończy sesję
łączności wysyłając tzw. sygnał stopu. Sy-
gnał stopu to zmiana stanu linii SDA z ni-
skiego na wysoki w czasie, gdy linia SCL jest
w stanie wysokim. Sekwencja startu i stopu
pokazana jest na rysunku poniżej.

Pomiędzy sygnałami START, STOP wy-

stępują sygnały przekazujące informacje.
Master wytwarza sygnał zegarowy na linii
SCL, a potem sygnały na linii danych SDA
pojawiają się w takt tego sygnału. W czasie
trwania (dodatnich) impulsów zegarowych
stan linii danych SDA nie może się zmie-
niać. Zmiana stanu linii SDA musi więc na-
stąpić w czasie pomiędzy impulsami,
w praktyce zaraz po zakończeniu każdego
impulsu zegarowego. Ilustruje to kolejny

rysunek.

Dane są tu zawsze przekazywane w ośmio-

bitowych porcjach (bajtach), przy czym naj-
bardziej znaczący bit (MSB) jest transmitowa-
ny jako pierwszy. Na końcu takiej ośmiobito-
wej porcji występuje specyficzny sygnał zwa-
ny ACK – potwierdzenie, inaczej odpowiedź
(ACK - Acknowledge). Szczegóły związane
z sygnałem potwierdzenia są omówione
w części Technikalia. Do przesłania jednego
bajtu danych potrzeba więc dziewięciu impul-
sów zegarowych, z których ostatni związany
jest właśnie z potwierdzeniem.

Przy opisie transmisji szyną I2C można

pominąć stan linii SCL, gdzie występują
„standardowe” sygnały, wymuszane przez
Mastera, i rysować sygnały w sposób upro-
szczony, wyróżniając sygnały START, STOP,
potwierdzenia i normalnej transmisji bitów.
W sumie jest to odzwierciedlenie stanu linii
SDA. Przykład takiego uproszczonego zapi-
su pokazany jest na poniższym rysunku.
Jest to bodaj najprostsza sekwencja – wysła-
nie jednego bajtu informacji z urządzenia
Master (mikroprocesora) do urządzenia Sla-
ve (np. przetwornika PCF8591 lub układu
PCF8574). Kolorem czerwonym zaznaczy-
łem sygnały, gdy o stanie linii SDA decyduje
MASTER, a kolorem zielonym, gdy Slave.
Zawsze pierwszy bajt sesji łączności to wy-
syłany przez Mastera adres urządzenia,
z którym chce on nawiązać łączność. Adres

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

wysyłany jest jednocześnie do wszystkich
urządzeń podłączonych do szyny, ale tylko
jedno, te zaadresowane odpowiada Mastero-
wi linią SDA (wymuszajac stan 0), że jest
gotowe do dalszej współpracy. W tym pierw-
szym bajcie tak naprawdę tylko 7 pierw-
szych bitów to właściwy adres – ostatni bit,
oznaczany R/W wskazuje, czy następny
bajt(-y) też będzie wysłany z Mastera do za-
adresowanego urządzenia (WRITE – war-
tość 0), czy też ma być z tego urządzenia od-
czytany (READ – wartość 1). W praktyce
można i warto to rozumieć, iż każde urzą-
dzenie Slave ma w istocie dwa adresy:
„nadawczy” i „odbiorczy”, przy czym adres
„odbiorczy” jest zawsze o jeden większy od
„nadawczego”. Gdy bit R/W adresu ma war-
tość 1, następny bajt danych będzie przeka-
zany z urządzenia Slave do Mastera, jak po-
kazuje poniższy rysunek.

Po otrzymaniu potwierdzenia (ACK) od

zaadresowanego urządzenia, Master wysyła
na linię SCL kolejne dziewięć impulsów ze-
garowych. Zależnie od ostatniego bitu
w pierwszym bajcie (adresowym) dane na
linię wystawia albo Master (WRITE na dro-
dze Master-Slave), albo Slave (READ na
drodze Slave-Master). W tym drugim przy-
padku Slave staje się nadajnikiem (Trans-
mitter), a Master przejmuje rolę odbiornika
(Receiver). Nadal jednak urządzeniem
nadrzędnym pozostaje Master, ponieważ to
on wysyła sygnały zegarowe oraz sygnały
START, STOP.

Zawsze sygnał potwierdzenia (ACK) wy-

syła Receiver, czyli to urządzenie, które
odbiera dane z szyny. Przy odczycie (READ)
to Slave wysyła dane, a Master kwituje
odbiór kolejnych bajtów sygnałami potwier-
dzenia. Ale ostatni odbierany bajt nigdy nie
jest potwierdzany. Znajduje to ścisłe
odzwierciedlenie w poleceniach BASCOM-
a – porównaj rysunku 4 i 5 z poniższymi li-
stingami. Dane można wysłać z mikroproce-
sora (Master) do układu scalonego (Slave) za

pomocą sekwencji rozkazów:
gdzie AdrNad, AdrOdb i Bajt1..2 mogą być
albo liczbami, albo nazwami zmiennych,
a Bajt3...5 to zmienne, do których zostaną
wpisane odebrane dane.

Zapamiętaj, że w poleceniu odczytu jed-

nego lub ostatniego bajtu dodaje się klauzu-
lę Nack – co oznacza, że Master nie potwier-

dza odbioru ostatniego bajtu i przygotowuje
się do wysłania do Slave sygnału STOP. Przy
odczycie innych (wcześniejszych) bajtów
dodaje się klauzulę Ack i Master posłusznie
potwierdza odebranie tych wcześniejszych
bajtów. Klauzule Ack, Nack są więc potrzeb-
ne tylko w poleceniu i2crbyte, gdy Master
„wyciąga” dane z układu Slave. Bliższy opis
tego zagadnienia można znaleźć w części
Technikalia.

Nie martw się, czy urządzenie Slave bę-

dzie „wiedzieć” co zrobić z kolejnymi nad-
syłanymi bajtami (WRITE) lub skąd wziąć
kolejne bajty (READ). Przykładowo w przy-
padku rozmaitych pamięci z interfejsem

I2C wystarczy podać
adres układu, następ-
nie numer komórki
pamięci, a potem
wysłać lub odczytać
dowolną liczbę ko-
lejnych

komórek

o coraz wyższych
adresach. Pamięci
takie mają więc
wbudowany mecha-
nizm automatyczne-

go adresowania kolejnych komórek pamięci.

Opisany bezpośredni sposób pracy jest

oczywisty i często stosowany. Zwróć jednak
uwagę, że w danej sesji łączności, po zaadre-
sowaniu urządzenia można wprawdzie prze-
słać kolejno dowolną liczbę bajtów, ale
w ciągu danej sesji nie można zmienić kie-
runku przesyłania danych, bo ostatni bit

R/W w bajcie adresowym
wyznacza kierunek prze-
syłu danych. Tymczasem
w wielu układach (np.
wszelkie pamięci z szyną
I2C, czy choćby prze-
twornik PCF8591) przed
odczytaniem danych trze-
ba najpierw przesłać do-
datkowe informacje (ad-
res komórki w przypadku
pamięci, bajt konfigura-
cyjny w

przypadku

PCF8591). Najpierw trzeba więc wysłać da-
ne (WRITE), a potem dane odczytać (RE-
AD). Oczywiście projektanci szyny
I2C przewidzieli sposób zmiany kierunku
przekazu danych, ale nie obywa się tu bez
ponownego wysłania stosownego adresu.
Przykładowo w przypadku układu PCF8591
najpierw wysyłany jest standardowy adres
„nadawczy” (z wyzerowanym bitem R/W)
i polecenie konfiguracji, a potem powtarza-
ny jest sygnał START (zwany repeated
start), adres „odbiorczy” (z ustawionym
bitem R/W) i następnie dane są odbierane.
Ilustruje to rysunek na dole strony.
W BASCOM-ie będzie to mieć postać:

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

I2cstart

‘sygnał START

I2cwbyte AdrNad ‘wysyła adres „nadawczy”
I2cwbyte Bajt

‘wyślij bajt danych
‘tu ewentualne wysyłane kolejne bajty danych

I2cstart

‘powtórzony sygnał START

I2cwbyte AdrOdb ‘wysyła adres „odbiorczy”
I2crbyte Bajt1 , Ack ‘odczytaj bajt(-y) danych
I2crbyte Bajt2 ,

Nack

‘odczytaj

ostatni

bajt

I2cstop

‘sygnał STOP

I2cstart

‘sygnał START

I2cwbyte AdrNad ‘wyślij adres „nadawczy”
I2cwbyte Bajt1

‘wyślij bajt danych

I2cwbyte Bajt2

‘wyślij kolejny bajt

I2cstop

‘sygnał STOP

lub bez-

pośrednio odczytać:
I2cstart

‘sygnał START

I2cwbyte AdrOdb ‘wyślij adres „odbiorczy”
I2crbyte Bajt3 , Ack ‘odczytaj bajt danych
I2crbyte Bajt4 , Ack ‘odczytaj kolejny bajt
I2crbyte Bajt5 ,

Nack

‘odczytaj

ostatni

bajt

Elektronika dla Wszystkich

Dodatkowe szczegóły dociekliwi Czytel-

nicy znajdą w oryginalnych notach katalogo-
wych układów z interfejsem I2C.

Adres

Standardowe układy scalone I2C mają ad-
res 7-bitowy, ale zwykle nie jest to adres
stały. W większości układów scalonych
I2C przewidziano końcówki, pozwalające
sprzętowo modyfikować adres danej kostki.
Tym samym adres składa się z części stałej,
charakterystycznej dla danego układu,
i części programowanej przez użytkownika
za pomocą wspomnianych końcówek. Po-
zwala to na prawidłową współpracę z jedną
szyną kilku jednakowych układów. W przy-
padku trzech końcówek do programowania
adresu można ośmiu jednakowym układom
przypisać różne adresy, czyli z jedną szyną
może bezkolizyjnie współpracować do
ośmiu identycznych układów scalonych.
Tak jest w przypadku układu PCF8591,
gdzie końcówki A0..A3 (nóżki 5, 6 , 7) po-
zwalają wybrać trzy ostatnie cyfry siedmio-
bitowego adresu.

Prędkość transmisji

Według specyfikacji szyny I2C standardowa
prędkość przesyłania danych wynosi
100kbit/s (kilobitów na sekundę), przy czym
wiele układów scalonych może pracować
przy prędkościach do 400kbit/s.

Jak wynikałoby z pliku pomocy BA-

SCOM-a, prędkość transmisji szyny I2C wy-
znaczana przez kompilator wynosi około
200kbit/s (kilobitów na sekundę). Taka pręd-
kość byłaby zbyt duża dla układu PCF8591,
który ma gwarantowaną prędkość maksy-
malną równą - 100kHz. Pomiary modelu –
płytki testowej z kwarcem 4MHz wykazały,
że prędkość jest znacznie mniejsza od
100kbit/s. Kolejne impulsy zegarowe poja-
wiają się w tej płytce testowej co 17,6µs,
czyli częstotliwość impulsów zegara wynosi
niecałe 57kHz. Mimo wszystko oznacza to,
że transfer jest dość szybki – przesłanie kil-
ku bajtów danych trwa znacznie poniżej
1ms. Przykładowo sekwencja rozkazów wy-
syłanych do kostki PCF8591 w programie
C020a.bas trwa w mojej płytce dokładnie
0,5ms.

PCF8591

Układ PCF8591 zawiera ośmiobitowe: czte-
rokanałowy przetwornik analogowo-cyfro-
wy (A/D) i jednokanałowy cyfrowo-analo-
gowy (D/A). Pełne informacje zawarte są
w karcie katalogowej firmy Philips, którą
można ściągnąć ze strony producenta lub ze
strony internetowej naszego czasopisma. Do
praktycznego wykorzystania w typowych
zastosowaniach wystarczy schemat jak w na-
szej płytce testowej oraz skrócone informa-
cje podane w tabelce.

Podstawowe parametry PCF8591

Napięcie zasilania (VDD) . . . . . . . . . . . . . . . .2,5...6V
Pobór prądu

D/A pracuje . . . . . . . . . . .typ 0,45mA, max 1mA
D/A nie pracuje . . . .typ. 0,125mA, max 0,25mA

Zewnętrzne napięcie odniesienia Vref (n.14)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,6V...VDD

Rezystancja wejścia Vref . . . . . . . . . . . . . .typ. 100k

Ω

Czas konwersji (A/D i D/A) . . . . . . . . . . . . .max 90µs
Maksymalna prędkość transferu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kbit/s (f

SCLmax

= 100kHz)

Siedmiobitowy adres układu ma cztero-

bitową część stałą i trzybitową zmienną,
programowaną przez użytkownika. Ostatni
bit adresu, jak we wszystkich urządzeniach
I2C, określa kierunek transmisji – pokazuje
to poniższy rysunek, gdzie A2, A1, A0 to
stany występujące na tych końcówkach
układu scalonego (nóżki 7, 6, 5). W naszej
płytce testowej końcówki A0, A1, A2 są
zwarte do masy (0), więc ostatecznie adres
„nadawczy” kostki to liczba &B10010000,
czyli dziesiętnie 144, a „odbiorczy” to licz-
ba &B10010001, czyli 145.

Sposób pracy przetworników określa za-

wartość ośmiobitowego rejestru konfigura-
cyjnego. Zawsze następny bajt przesyłany
z mikroprocesora po adresie kierowany jest
do tego rejestru konfiguracyjnego. Jeśli po-
jawia się też trzeci bajt i następne, trafiają do
przetwornika cyfrowo-analogowego i są za-
mienione na napięcie na wyjściu OUT. Na-
pięcie wyjściowe jest proporcjonalne do na-
pięcia Vref, a ściślej do różnicy napięć Vref-
AGND – przetwornik D/A jest w istocie
układem mnożącym (napięcie Vref przez
liczbę N/255). Gdy napięcie Vref wynosi
2,56V, a końcówka AGND (Analog ground)
dołączona jest do masy systemowej, napię-
cie wyjściowe jest równe przesyłanej liczbie
pomnożonej przez 10mV, np. dla liczby 159
napięcie wyjściowe wyniesie 1,59V.

Rolę poszczegól-

nych bitów rejestru
konfiguracyjnego
przybliża kolejny
rysunek. Najstarszy
bit D7 ma być za-
wsze równy zeru
i nie ma żadnego
wpływu na układ.
Kolejny bit D6
o wadze 64 włącza
wewnętrzny oscyla-
tor, ale co ważniejsze, tym samym umożli-
wia pracę przetwornika D/A (który daje na
wyjściu napięcie odpowiadające ostatnio

wpisanej liczbie). Gdy bit D6 jest wyzerowa-
ny, oscylator nie pracuje, układ pobiera oko-
ło 0,125mA prądu, a wyjście OUT jest od-
cięte – jest w tzw. stanie trzecim (wysokiej
impedancji).

Dwa kolejne bity D5, D4 określają połą-

czenia obwodów wejść I0...I3 (oznaczonych
w karcie katalogowej AIN0...AIN3). Gdy te
dwa bity są wyzerowane, układ pracuje
w sposób jak najbardziej intuicyjny: cztery
kanały przetwornika przetwarzają na liczbę
wartość napięcia na wejściach I0...I3 mie-
rzone względem masy, ściślej względem
końcówki AGND (n. 13). Inne, rzadziej wy-
korzystywane kombinacje tych bitów D5,
D4 umożliwiają na przykład pomiar różnico-
wy i wtedy uzyskiwana wartość liczbowa
może być ujemna, więc jest kodowana w po-
staci tzw. uzupełnienia do dwóch – szcze-
gółów należy szukać w karcie katalogowej
kostki PCF8591.

Kolejny bit D3 zawsze powinien mieć

wartość zero i nie wpływa na układ. Naj-
młodsze bity D1, D0 dotyczą odczytu zawar-
tości czterech kanałów przetwornika A/D.
Liczba 0...3 złożona z bitów D1, D0 określa,
z którego kanału przetwornika napięcie zo-
stanie przetworzone na liczbę podczas naj-
bliższego cyklu pracy. Natomiast ustawienie
bitu D2 uruchamia tryb autoincrement,
w którym kolejne polecenia odczytu będą
powodowały automatyczne odczytanie
i przesłanie do urządzenia Master liczb z ko-
lejnych kanałów przetwornika A/D. Oznacza
to, że można raz wysłać polecenie konfigura-
cji, a potem kolejne polecenia I2crbyte od-
czytają liczby z kolejnych kanałów prze-
twornika, jak w poniższym, trochę sztucz-
nym przykładzie:

Po włączeniu zasilania wewnętrzny ob-

wód resetu zeruje wszystkie bity rejestru
konfiguracyjnego, co oznacza, że przetwor-

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

I2cstart

‘sygnał START

I2cwbyte 144

‘ adres „nadawczy”

I2cwbyte &B01000100

‘tryb autoincrement

I2cstart

‘powtórzony START

I2cwbyte 145

‘adres „odbiorczy”

I2crbyte UA, Ack

‘tu kolejno odczytane

I2crbyte UB, Ack

‘zostaną dane z wszystkich

I2crbyte UC, Ack

‘czterech kanałów

I2crbyte UD, Nack

‘przetwornika A/D

I2cstop

‘sygnał STOP

nik D/A nie pracuje i wyjście OUT jest od-
cięte w stanie wysokiej impedancji, że układ
przetwornika A/D jest gotowy do przesłania
na żądanie danych z kanału 1 – liczbowej
wartości napięcia z wejścia I0. Zmieniając
dwa ostatnie bity rejestru, możesz mierzyć
napięcie na pozostałych wejściach I1...I3.

Wszystko wygląda jasno i prosto, jednak

możesz „naciąć się” tu na przykre niespo-
dzianki. Aby nie dać się zaskoczyć, powi-
nieneś dobrze zrozumieć specyficzny spo-
sób pracy przetwornika A/D. Po pierwsze,
gdy wyzerowany jest bit D6, po każdym po-
leceniu odczytu oscylator zostanie włączony
tylko na krótki czas pomiaru i przetwarza-
nia, a po chwili zostanie wyłączony. To nie
jest jednak najważniejsze – otóż nawet gdy
oscylator pracuje stale (D6 – ustawiony)
przetworniki A/D układu PCF8591 nie pra-
cują bez przerwy – pracują zawsze w krót-
kich cyklach. Zapamiętaj, że każdy cykl po-
miarowy zapoczątkowany jest przez polece-
nie odczytu, a ściślej przez opadające zbo-

cze sygnału zegarowego impulsu potwier-
dzenia (ACK). W przypadku BASCOM-
a cykl konwersji zaczyna się dopiero na ko-
niec rozkazu
i2cwbyte 145 ‘adres “odbiorczy”
a potem ewentualnie po każdym następnym
rozkazie odczytu i2crbyte. Co ważne, kon-
wersja nie dokonuje się błyskawicznie, bo
przetwornik A/D wykorzystuje metodę ko-
lejnych przybliżeń i cykl konwersji trwa do
90µs, czyli przez część czasu... odczytu
przetwornika A/D (ale nigdy dłużej, bo czas
transferu bajtu przy maksymalnej prędkości
szyny 100kbit/s trwa właśnie 90µs). Ponie-
waż aktualna konwersja A/D dopiero się do-
konuje, wartość wysyłana w tym czasie do
procesora to wynik... poprzedniego pomiaru.
Przeanalizuj starannie poniższy rysunek
i wcześniejszy przykład odczytu czterech ka-
nałów przetwornika A/D z włączoną opcją
autoincrement. Weź pod uwagę, że liczba
przesyłana do procesora zawsze jest wyni-
kiem poprzedniego cyklu pomiarowego.

Pojawia się tu też zaskakujące pytanie:

jaka wartość jest wysyłana w przypadku
pierwszego odczytu, który nastąpi po resecie
procesora i układu PCF8591?

Odpowiedź też jest zaskakująca: ponieważ

nie ma wtedy wyniku poprzedniej konwersji,
projektanci układu scalonego zdecydowali, iż
do procesora wysłana zostanie liczba 128,
która nie jest wcale wynikiem żadnego pomia-
ru. Dopiero następne odczyty są wynikami.
W przypadku korzystania tylko z jednego ka-
nału przetwornika A/D takie „opóźnione”
działanie zwykle niczemu nie szkodzi. Jeśli
jednak zamierzasz korzystać z kilku kanałów
przetwornika A/D, powinieneś przemyśleć
sposób sterowania i ewentualnie przeprowa-
dzić próby, żeby mimo omówionego opóźnie-
nia uzyskać dokładnie to, co chcesz. Szczegól-
nie dotyczy to sytuacji, gdy ustawiając bit D2
zechcesz wykorzystać tryb automatycznego
odczytu kolejnych kanałów (autoincrement).

Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

ELEMENT

arz ELEMENT

arz

Adresowanie

Twórcy standardu I2C nie spodziewali się chyba
tak dużego sukcesu, bo przewidzieli siedmiobito-
wy adres, co teoretycznie pozwala na produkcję
128 układów scalonych o niepowtarzalnych nume-
rach. W praktyce jeden do trzech najmłodszych bi-
tów adresu jest programowany przez użytkownika
za pomocą końcówek, więc realnie liczba adresów
przeznaczonych dla różnych układów scalonych
jest znacznie mniejsza. Z czasem łącze zdobyło za-
skakująco dużą popularność, a pierwotny standard
z początku lat 80. zmieniono, ulepszono i uzupeł-
niono w latach 1992 i 1998. Obecnie szacuje się, że
w łącze I

C wyposażonych jest około tysiąca ty-

pów układów scalonych różnych firm. W aktual-
nym standardzie I

C przewidziano także adresowa-

nie dziesięciobitowe i wtedy adres jest dwubajto-
wy. Ósmy bit pierwszego bajtu adresowego także
wtedy określa kierunek transmisji danych (R/W).
Siedem starszych bitów ma postać 11110XX, gdzie
cztery jedynki i zero to kombinacja wskazująca, że
chodzi o adresowanie dziesięciobitowe. Dwa bity
oznaczone XX to najstarsze bity dziesięciobajto-
wego adresu, pozostałe osiem zawartych jest
w drugim bajcie adresowym. Układy z klasycznym
adresowaniem siedmiobitowym i rozszerzonym
dziesięciobitowym mogą bezkonfliktowo współ-
pracować w jednym systemie. Dalszych szcze-
gółów na ten temat można szukać w kartach kata-
logowych i w specyfikacji szyny I2C.

Prędkość transmisji

Warto wiedzieć, że według aktualnej specyfikacji
szyny I2C standardowa prędkość transmisji to
100kbit/s (kilobitów na sekundę), co oznacza, że sy-
gnał zegarowy ma częstotliwość 100kHz. Wszyst-

kie współczesne układy z interfejsem I2C mogą pra-
cować przy tej częstotliwości, a większość może też
pracować przy podwyższonej prędkości (FAST-
Mode) wynoszącej 400kbit/s. Szybkość może też
być znacznie mniejsza, na przykład pierwsze układy
tego typu pracowały z sygnałem zegarowym o czę-
stotliwości 2kHz. W BASCOM-ie prędkość trans-
misji jest ustalana przez kompilator, by była nieza-
leżna od częstotliwości użytego kwarcu. Z oryginal-
nego pliku pomocy wersji Demo 1.11.6.8 (hasło
CONFIG I2CDELAY) wynika, iż typowo częstotli-
wość impulsów zegarowych f

SCL

wynosi 200kHz.

Pomiary modelu wykazują jednak, że częstotliwość
taktowania jest znacznie mniejsza – nieco powyżej
50kHz, co gwarantuje poprawną pracę wolniejszych
układów, jak choćby PCF8591, gdzie maksymalna
częstotliwość taktowania wynosi 100kHz. Dla do-
ciekliwych programistów ważniejsze jest, że w BA-
SCOM-ie istnieje możliwość zmiany częstotliwości
zegarowej za pomocą polecenia konfiguracyjnego
CONFIG I2CDELAY = Liczba
gdzie Liczba to wartość z zakresu 1...255, wyzna-
czająca prędkość. Czym ta liczba jest większa,
tym powolniejsza transmisja. Ponieważ prędkość
zależy też od częstotliwości kwarcu procesora,
więc potrzebną wartość trzeba dobrać ekspery-
mentalnie.

Na marginesie warto dodać, że niektóre nowe

układy mogą pracować w tzw. trybie Hs, gdzie
maksymalna prędkość transmisji sięga 3,4Mbit/s.
Układy te mają dodatkowe końcówki SDAH
i SCLH do współpracy z taką szybką szyną.

Rezystory podciągające

Rezystory podciągające Rp szyny I2C często ma-
ją wartość 4,7k

Ω.Wartość tych dwóch rezystorów

nie musi być ściśle określona – wartości minimal-
ne i maksymalne zależą od napięcia zasilania, od
pojemności szyny i od liczby dołączonych urzą-
dzeń (pojemności i prądów upływu).

Zwiększanie wartości Rp obniża szybkość na-

rastania napięcia, czyli ma wpływ na rosnące zbo-
cza sygnałów SCL i SDA z uwagi na konieczność
przeładowania pojemności szyny, na którą składa
się zarówno pojemność przewodów i ścieżek szy-
ny, jak i pojemność dołączonych wejść. Właśnie
z tego względu w standardzie I2C ograniczono
maksymalną pojemność całkowitą szyny do
400pF. Przy tak dużej pojemności i przy napięciu
zasilania 5V należy zmniejszyć wartość rezysto-
rów Rp do 2...2,2k

Ω. Rezystorów tych nie należy

jednak zmniejszać poniżej 2k

Ω ze względu na

większe prądy w stanie niskim. Ściślej biorąc, nie
należy przekroczyć prądu 3mA dopuszczalnego
dla wyjść SCL i SDA w stanie niskim.

Rezystory o wartościach 4,7k

Ω przy napięcia

zasilania 4,5...6V zapewnią prawidłową współpra-
cę z szyną o całkowitej pojemności do 200pF.
200pF to pojemność szyny w dość dużym syste-
mie – przykładowo wejście/wyjście SDA, SCL
jednego układu ma pojemność do 5...10pF, a do te-
go dochodzi pojemność ścieżek i przewodów
względem masy. W małych systemach, gdzie po-
jemność całkowita nie przekroczy 100pF można
śmiało zwiększyć rezystancję Rp do 8k

Ω.

W niektórych systemach stosuje się dodatkowe

rezystory szeregowe Rs według rysunku na
stronie obok. O ile są stosowane, zwykle mają
wartość 300

Ω. Zwiększają one odporność na

ewentualne zakłócenia impulsowe, indukowane
w rozległych obwodach szyny. Takie rezystory są
zalecane w niektórych urządzeniach, gdzie mogą

TECHNIKALIA TECHNIKALIA TECHNIKALIA

Elektronika dla Wszystkich

Mikroprocesorowa Ośla łączka

indukować się „szpilki” pod wpływem nagłych
zmian prądu czy wyładowań.

Potwierdzenie - Acknowledge

Dociekliwi Czytelnicy mogą mieć wątpliwości
odnośnie sygnałów potwierdzenia (Acknowledge)
występujących w procesie transmisji, w szczegól-
ności klauzul Ack, Nack w poleceniu I2crbyte.

Otóż niezależnie od kierunku przesyłania da-

nych linią SDA (Master-Slave czy Slave-Master)
jedno z urządzeń pełni rolę nadajnika (Transmit-
ter), drugie odbiornika (Receiver), przy czym sy-
gnał zegarowy SCL zawsze wytwarza Master. Pod-
stawowa idea jest oczywista: odbiornik potwierdza
nadajnikowi, że przyjął kolejny bajt danych.

Szczegóły pomaga zrozumieć rysunek poniżej.

Impulsy zegarowe cały czas wytwarza w urządze-
niu Master tranzystor oznaczony Z. Podczas odczy-
tu danych z urządzenia Slave w czasie ośmiu
pierwszych impulsów zegarowych każdego cyklu

Slave-nadajnik wyznacza stan szyny SDA za po-
mocą swego tranzystora wyjściowego, oznaczonego

literą X. To oczywiste – on wysyła dane.
Tranzystor Y w odbiorniku jest zatkany. Jednak
podczas dziewiątego impulsu zegarowego sytu-
acja się zmienia. Slave-nadajnik się niejako wy-
łącza, tranzystor X zostaje zatkany, co oznacza,
że na szynie SDA może pojawić się stan wyso-
ki, wymuszony przez rezystor R

, ale zależy to

od tranzystora Y. I właśnie sygnał potwierdze-
nia, to włączenie tranzystora Y na czas dziewią-
tego impulsu zegarowego. Slave-nadajnik
sprawdza, czy podczas tego dziewiątego impul-
su SCL na linii SDA jest stan niski. Jeśli jest,
Master-odbiornik otwierając swój tranzystor
Y wysłał sygnał potwierdzenia, więc Slave-

nadajnik może wysłać następny bajt. W czasie ko-
lejnego impulsu zegarowego na linii SDA ma po-
jawić się najstarszy bit tego następnego bajtu. I tu
wchodzi w grę ważny szczegół. Mianowicie żela-
zną zasadą w standardzie I2C jest to, że w czasie
trwania dodatnich impulsów zegarowych stan linii
SDA nie może się zmieniać, bo zostałoby to po-
traktowane jako sygnał START lub STOP. Inaczej
mówiąc, urządzenie nadawcze musi ustawić stan
linii SDA przed przyjściem kolejnego impulsu ze-
garowego.

Zgodnie z podanymi właśnie informacjami, po

odebraniu kolejnego bajtu Master-odbiornik ma
wysłać potwierdzenie, a Slave-nadajnik ma potem
szybciutko wystawić na szynę SDA najstarszy bit
kolejnego bajtu. Bit ten może być zerem.
Oznacza to, że Slave-nadajnik włączy swój tranzy-

stor X i będzie cierpliwie czekał na następny
impuls zegarowy na linii SCL. I wszystko jest do-
brze przy ciągłej transmisji, ale gdy Master (mikro-
procesor) nie potrzebuje już kolejnego bajtu i chce
zakończyć transmisję, owo zero na linii SDA...
uniemożliwi wysłanie sygnału STOP. Bo sygnał
STOP to zmiana stanu linii SDA z niskiego na wy-
soki (0-1) w czasie gdy na linii SCL jest stan wy-
soki. Master może bez trudu wystawić stan wysoki
na linię SCL, ale Slave-nadajnik nic nie wie o za-
miarach Mastera i cierpliwie trzyma na linii SDA
zero z następnego bajtu w oczekiwaniu na „zwy-
czajny” impuls zegarowy. Aby uniknąć takiej pato-
wej sytuacji, Master-odbiornik jakoś powinien za-
wiadomić Slave-nadajnik, że oto „wciąga” ostatni
bajt i chce zakończyć transmisję. Takim zawiado-
mieniem jest właśnie brak sygnału potwierdzenia.
Gdy Slave-nadajnik stwierdzi, iż Master nie wysłał
potwierdzenia, wie, że to koniec transmisji i nie
wystawia na linię SDA bitu następnego bajtu. Wy-
stawia tam stan wysoki, czyli zatyka swój tranzy-
stor X. To umożliwia Masterowi wysłanie sygnału
STOP definitywnie kończącego sesję łączności.

Właśnie dlatego przy korzystaniu z BASCOM-

owego polecenia i2crbyte trzeba dodawać klauzu-
lę Ack lub Nack.

Sytuacja taka występuje tylko wtedy, gdy to

Master jest odbiornikiem i „ściąga” dane z urzą-
dzenia Slave, które jest wtedy nadajnikiem.
W przypadku transmisji z urządzenia Master do
Slave nie ma problemu, bo Slave tylko potwierdza
odbiór, włączając tranzystor wyjściowy SDA na
czas dziewiątego impulsu zegarowego, a poza tym

nie ma wpływu na stan szyny SDA.

Sygnał potwierdzenia (ACK) poma-

ga też zrealizować inną pożyteczną funk-
cję, potrzebną w niektórych urządze-
niach. Mianowicie jeśli po zaadresowa-
niu istniejącego urządzenia Slave, albo
nawet w trakcie wysyłania danych do
Slave, Master nie odbierze potwierdze-
nia, może to oznaczać, iż Slave jest wła-
śnie pilnie zajęty inną, niecierpiąca
zwłoki czynnością. Wtedy linia SDA
oczywiście pozostaje w stanie wysokim
i kierowany inteligentnie napisanym pro-
gramem Master może albo spróbować
nawiązać transmisję ponownie, wysyła-
jąc sygnał START i adres, albo na dłuż-
szy czas zrezygnować z próby nawiąza-
nia łączności.

Piotr Górecki

TECHNIKALIA TECHNIKALIA TECHNIKALIA TECHNIKALIA

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Prezentowany układ pozwala wyciszyć wen-
tylatory komputera, a jednocześnie przy peł-
nym obciążeniu procesora zapewnia maksy-
malne chłodzenie.

Przyznam, że projekt powstał z potrzeby

chwili. Otóż niedawno upgrade’owałem swój
komputer. Maszyna zaczęła rzeczywiście pra-
cować szybciej, ale zadowolenie z tego faktu
zburzył nadmierny hałas wydobywający się
z „blaszaka”. Ponieważ wymieniana była pły-
ta główna, procesor i obudowa, musiałem
sprawdzić, który wentylator jest przyczyną
mego niezadowolenia. Po otwarciu obudowy
natychmiast wyszło na jaw, że utrapieniem
nie jest zasilacz, tylko wentylator procesora,
na który cały czas podawane jest pełne napię-
cie ponad 12V. Doskonale rozumiem potrze-
bę skutecznego chłodzenia procesora, ale ja,
spokojny człowiek, najnowszych gier nie
używam, więc nie zmuszam mego sprzętu do
maksymalnego wysiłku. Ponieważ przez
ogromną większość czasu mój komputer pra-
cuje jako maszyna do pisania, jak najbardziej
możliwe jest zmniejszenie obrotów szalejące-
go wiatraka. Konsultacje z zawodowym kom-
puterowcem, który „podrasował” mój sprzęt
i dostarczył płytę główną, nie przyniosły
efektu. Nie uzyskałem odpowiedzi, czy moja
płyta zawiera jakiś sterownik, pozwalający
programowo spowolnić silnik wiatraka, czy
też na wentylator podane jest bezpośrednio
systemowe napięcie +12V.

Przeprowadziłem próby i przekonałem

się, że w umiarkowanej temperaturze otocze-
nia od biedy można byłoby nawet wyłączyć
wentylator. Komputer robiący za maszynę do
pisania pracował poprawnie, niemniej tem-
peratura radiatora wzrastała znacząco – sta-
wał się on niemal gorący.

Uwaga! Ingerencja w obwody kom-

putera może spowodować utratę

uprawnień gwarancyjnych.

Z kilku powodów nie warto jednak dopu-

szczać do wzrostu temperatury procesora.
Wentylator powinien więc stale pracować.
Najprostszym sposobem zmniejszenia obro-
tów jest włączenie szeregowego rezystora
w czerwony przewód prowadzący do wenty-
latora. Wartość rezystora należy dobrać sto-
sowanie do mocy wentylatora i pożądanych
obrotów - zwykle ma on wartość 30...150

Ω.

Ponieważ będzie się w nim wydzielać zna-
cząca moc strat, nawet powyżej 1W, moc
(obciążalność) tego rezystora nie powinna
być mniejsza niż 2W. Zwykle stosuje się tu
drutowe rezystory o mocy 3...5W. Rezystor
należy włączyć w przewód czerwony, a nie
czarny ze względu na budowę współcze-
snych wentylatorów. Mają one dwa przewo-
dy do zasilania silnika: czerwony – plus
i czarny – minus, a dodatkowy przewód żół-
ty to wyprowadzenie umożliwiające pomiar
prędkości obrotowej wentylatora, wyposażo-
ne w wyjście typu otwarty kolektor. Rysunek
1 pokazuje sposób prostego zmniejszenia
prędkości wentylatora. Dodatkowy przełącz-
nik, zawierający R1*, pozwoli w razie po-
trzeby uzyskać pełne obroty wiatraka.

Ten prosty sposób, choć stosowany, nie

podoba mi się, bo przecież i ja czasem zmu-
szam procesor do intensywnej pracy. Posta-
nowiłem więc wykonać lepszy układ, który
w spoczynku zapewniałby niewielkie obroty
i cichą pracę, a przy wzroście obciążenia pro-
cesora automatycznie zwiększał obroty do
wartości maksymalnej. Po analizie zaczą-
łem rysować schematy, dążąc do maksy-
malnego uproszczenia układu. Ostatecznie
po narysowaniu kilku wersji zdecydowa-
łem się wykonać model.

Jak to działa?

Schemat modelu pokazany jest na rysun-
ku 2. Zasada pracy jest oczywista. W spo-
czynku tranzystor T1 jest zatkany i wenty-
lator pracuje z niezbyt dużą prędkością,
wyznaczoną przez rezystor R1. Gdy tem-

peratura radiatora wzrasta, zmniejsza się re-
zystancja termistora Rt, kontrolującego jego
temperaturę, co powoduje stopniowe otwie-
ranie tranzystora T1. Rezystancja całkowicie
otwartego tranzystora T1 jest znacznie
mniejsza niż 1

Ω, więc nie ogranicza ona ma-

ksymalnych obrotów. Próg otwierania wy-
znaczony jest przez sumaryczną rezystancję
R2 i POT1. Dioda Zenera D1 nie jest ko-
nieczna. Ja dodałem ją na wszelki wypadek,
żeby zmniejszyć moc wydzielaną na termi-
storze (samopodgrzewanie). Bez tej diody
układ ma nawet większą czułość na zmiany
temperatury. Także rezystor R2 nie jest ko-
nieczny – proponuję pozostawić go na wszel-
ki wypadek, gdyby w jakiejś dziwnej sytua-
cji przez skręcony niemal do zera potencjo-
metr i silnie nagrzany termistor popłynął
znaczny prąd. Także kondensator C1 nie jest
konieczny i został dodany na wszelki wypa-
dek (jego brak nie powinien niczemu zaszko-

Rys. 1

Rys. 2 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

dzić, a układ bez tego kondensatora jest cał-
kowicie odporny na omyłkowe odwrotne do-
łączenie zasilania). W układzie przewidziany
jest jumper J1. Jest on potrzebny do odłącze-
nia rezystancji R1 na czas regulacji potencjo-
metru POT1.

Montaż i uruchomienie

Ja swój pierwszy model zmontowałem na ka-
wałku płytki uniwersalnej. Oczywiście tak
prosty układ można zmontować w postaci so-
lidnego „pająka” (można przy tym po prostu
pominąć elementy R2, D1 i C1 – taki maksy-
malnie uproszczony układ również będzie
dobrze działał). Zaprezentowany układ moż-
na również zmontować na małej płytce dru-
kowanej, pokazanej na rysunku 3.

Moduł będzie podłączony z jednej strony

do trzyszpilkowego złącza na płycie głównej
komputera, a z drugiej do wentylatora. Kto
posiada w swoich zapasach trzyżyłowy kabe-
lek z wtyczką taką jak w wentylatorze, wy-
kona sterownik bez ingerencji w oryginalne

części komputera. Do punktów oznaczonych
X, P, N przylutuje ten dodatkowy kabelek
z wtyczką, a w płytkę wlutuje trzyszpilkowy
goldpin J2, do którego podłączy wtyczkę
wentylatora.

Nie mając takiego kabelka z wtyczką,

trzeba przeciąć kabel wentylatora i przyto-
mnie dołączyć przecięte końce do punktów
X, P, N (wejście) oraz w otwory złącza J2
(wyjście do wentylatora).

Uwaga! Potrzebną wartość R1 należy

ustalić na początku, jeszcze przez zmontowa-
niem płytki. Ja na schemacie naniosłem war-
tości elementów ze swojego modelu, ale nie
sposób podać jedynie słusznych wartości ele-
mentów R1 i czynnej wartości potencjometru
POT1 dla każdej sytuacji. Wentylatory pro-
cesorów mają bowiem różne parametry i cha-
rakterystyki. W praktyce wartość R1 należy
dobrać indywidualnie, żeby wentylator
nadmiernie nie szumiał. W zestawie AVT-
2678 przewidziano cztery rezystory o warto-
ści 47

Ω 1W, co przy odpowiednim połącze-

niu pozwala uzyskać wartości od 11,75

Ω do

188

Ω. Rysunek 4 pokazuje układy połączeń

i wypadkowe rezystancje.

Na początek należy sprawdzić, jak wtrą-

cona rezystancja zmienia szum wentylatora
w układzie według rysunku 1. Zwieranie

i rozwieranie R2 za pomocą dołączonego
równolegle wyłącznika pozwoli łatwo okre-
ślić różnicę i dobrać rezystancję zmniejszają-
cą szum do akceptowalnej wartości. Czym
mniejsza wartość R1, tym lepiej, bo lepsze
będzie chłodzenie w spoczynku.

Mając wartość rezystancji R1, należy

zmontować układ na płytce drukowanej.

Uwaga! Z czterech rezystorów R1A...R1D

tylko dwa mają po jednej końcówce dołączo-
nej do układu. Stosowne połączenia należy
wykonać samodzielnie według rysunku 4,
zależnie od potrzebnej wartości R1.

Montaż elementów na płytce jest klasycz-

ny. Tranzystor T1 nie wymaga radiatora, o ile
tylko będzie współpracował z typowymi wen-
tylatorami komputerowymi o prądzie nomi-
nalnym do 0,3A. Kto ma wątpliwości, może
dać mały radiatorek z kawałka blaszki.

Zmontowany i sprawdzony układ należy

dołączyć do komputera według rysunku 5.

Bardzo ważną sprawą jest zapewnienie jak
najlepszego kontaktu termistora z radiatorem
procesora. Właśnie dlatego korzystne jest za-
montowanie modułu wprost na wentylatorze
(co wymaga wymiany jednego wkręta na
dłuższy). Termistor powinien dotykać radia-
tora, a dodatkowo należy polepszyć kontakt
termiczny za pomocą pasty przewodzącej cie-
pło. Ja wykorzystałem zwyczajny, popularny
termistor w formie pastylki o średnicy ok.
5mm i zdecydowanie polepszyłem kontakt
cieplny z radiatorem, wykorzystując dostar-
czony w maleńkiej strzykawce smar termicz-
ny przeznaczony do procesora. Jeszcze lepsze
byłoby zastosowanie termistora w metalowej
obudowie z gwintem lub małego termistora
umieszczonego między żebrami radiatora.
Termistor z gwintem wymagałby jednak
znacznej ingerencji mechanicznej w radiator
(wiercenie, gwintowanie), co nie jest najlep-
szym pomysłem z kilku powodów. W każ-
dym razie termistor należy tak umieścić, żeby
rzeczywiście mierzył temperaturę radiatora.

Układ został z powodzeniem wykorzysta-

ny do wyciszenia wentylatora chłodzącego
procesor. Jeśli natomiast ktoś chciałby go
wykorzystać do zmniejszenia obrotów wenty-
latora w zasilaczu, musi zwrócić szczególną
uwagę na umieszczenie termistora Rt. Chodzi
nie tylko o sensowne monitorowanie tempe-
ratury, ale też o kwestie bezpieczeństwa. Mo-
duł dołączony jest do systemowego napięcia
+12V, a niektóre elementy zasilacza znajdują
się pod napięciem sieci 230V – niewłaściwe
umieszczenie termistora w zasilaczu może
zmniejszyć bezpieczeństwo, a nawet dopro-
wadzić do śmiertelnego porażenia.

Kompletny, ostatecznie umocowany mo-

duł należy wyregulować. Najpierw, podczas
pracy wentylatora z pełną mocą lub z rezy-
storem R1, należy sprawdzić ręką temperatu-
rę radiatora, gdy komputer nie wykonuje
żadnego wymagającego programu – radiator
powinien być wręcz chłodny.

Ciąg dalszy na stronie 51.

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . .(R1A...R1D) 4 rezystory 47Ω 1W
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩ
POT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .helitrim 20kΩ lub 22kΩ
Rt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .termistor 22kΩ (NTC)
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470...2200µF/16V
T1 . . . . . . . . . . . .MOSFET P mocy np. IRF9530, IRF9540
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera C5V1
J1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin 2 szpilki + jumper
J2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin 3 szpilki

Komplet ppodzespołów zz płytką

jest ddostępny ww sieci hhandlowej AAVT

jako kkit sszkolny AAVT-22678

Rys. 3 Schemat montażowy

Rys. 4

Rys. 5

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Reflektometr jest miernikiem fali stojącej
(WFS) i należy do podstawowych przyrzą-
dów do pomiaru (badania) anten.

Współczynnik fali stojącej WFS (SWR-

ang.) jest określeniem stopnia dopasowania
anteny do linii zasilającej (nadajnika).

Warto na wstępie przypomnieć, że w ra-

diokomunikacji bardzo ważną rzeczą jest
dopasowanie wyjścia nadajnika do linii zasi-
lającej antenę oraz dopasowanie samej linii
do anteny.

Impedancja wejściowa anteny ma duże

znaczenie przy dopasowaniu anteny do linii
zasilającej oraz nadajnika. W radiokomuni-
kacji profesjonalnej oraz amatorskiej najczę-
ściej używane są urządzenia radiowe z wyj-
ściem 50-omowym.

Jak wiadomo, maksimum mocy wytwo-

rzonej przez stopień końcowy nadajnika bę-
dzie wypromieniowane, gdy linia antenowa
jest zamknięta impedancją znamionową linii
(najczęściej 50

Ω). Z tego też powodu kabel

koncentryczny 50

Ω powinien zasilać antenę

o impedancji 50

Ω. W tym przypadku współ-

czynnik fali stojącej w linii WFS definiowany
jako: Zant/Zlinii lub Zlinii/Zant, jest równy 1
(w praktyce może on przyjmować wartości
od 1 do nieskończoności). Gdy WFS =1,
wówczas cała moc dostarczona do anteny, zo-
staje wypromieniowana w przestrzeń. Kiedy
WFS > 1, ze względu na niedopasowanie (róż-
na impedancja anteny) powstaje tzw. fala odbi-
ta, która powraca do nadajnika. Jest ona przy-
czyną zakłóceń, a w skrajnych przypadkach,
przy dużych jej wartościach, może spowodo-
wać zniszczenie stopnia mocy nadajnika.

Brak właściwego dopasowania powoduje

spadek wypromieniowanej mocy, wzrost po-
ziomu częstotliwości niepożądanych mogą-
cych powodować zakłócenia w odbiorze ra-
diowym i telewizyjnym, a może nawet być
przyczyną uszkodzenia tranzystorów w stop-
niu końcowym nadajnika. W najgorszym
przypadku, jeżeli linia będzie na końcu
otwarta lub zwarta, WFS będzie równy nie-
skończoności.

Radioamatorzy bardzo często przeceniają

wartość współczynnika fali stojącej, uważa-
jąc, że tylko antena, posiadająca WFS = 1,
pracuje zadowalająco. Większości firm pro-
dukujących sprzęt radionadawczy i wielopa-
smowe anteny uznaje WFS do 3 za zadowa-
lający. Warto jednak pamiętać, że wartość 3
jest jednak zbyt duża (20% mocy odbitej),
chociażby ze względu na TVI (zakłócenia).
Jednak WFS = 1,5 a nawet 2 jest dopuszczal-
ny w warunkach amatorskich i wynosi odpo-
wiednio 4 i 10% mocy odbitej.

Z drugiej strony trzeba pamiętać, że nawet

przy idealnie zestrojonej antenie WFS = 1 tyl-
ko dla częstotliwości rezonansowej. Odstra-
jając nadajnik (radiostację) od częstotliwości
rezonansowej, powodujemy, że WFS rośnie,
ze względu na „pagórkowatą” charakterysty-
kę promieniowania anteny w funkcji często-
tliwości.

Dzięki reflektometrom dopasowanie an-

ten sprowadza się do uzyskania minimum fa-
li odbitej (czyli do WFS=1). W praktyce an-
tenowej przyjmuje się, że dobrze wykonana
i dopasowana do kabla antena to taka, gdzie
WFS w całym paśmie nie przekracza 1,5.
Przy WFS 1,5 uzyskamy 3% strat mocy, przy
WFS=2 - 11%, przy WFS=3 - 25%, a przy
WFS=5 -48%.

Warto zatem zaopatrzyć się choćby w pro-

sty reflektometr, aby wiedzieć, jaką mamy
sprawność anteny czy linii zasilającej.

Jak to działa?

W praktyce pomiar współczynnika WFS
przeprowadza się za pomocą specjalnych
mostków zrównoważonych włączanych w li-
nię zasilającą, zwanych reflektometrami.

W literaturze można spotkać wiele sche-

matów reflektometrów HF (na fale krótkie).

Reflektometry na UKF działają na iden-

tycznej zasadzie, jednak różnią się sposobem
wykonania układu pomiarowego (mniejsze
wymiary linii pomiarowej, która najczęściej
jest wytrawiona na laminacie).

Schemat ideowy reflektometru HF

przedstawiono na rysunku 1. Najważniej-

szą częścią składową urządzenia jest trans-
formator w.cz. (TR). Tworzy on odcinek li-
nii przesyłowej łączącej gniazda G1 i G2
oraz linia pomiarowa, w których indukuje
się napięcie (w jednej części uzwojenia pro-
porcjonalne do prądu płynącego do anteny;
w drugiej proporcjonalne do prądu odbitego
od anteny).

Linię główną tworzy odcinek przewodu

koncentrycznego łączący gniazda G1 i G2
(nadajnik z anteną). Pośrodku tego przewodu
znajduje się transformator w.cz. Przewód
koncentryczny przechodzący przez otwór to-
roidu tworzy uzwojenie pierwotne (L1), zaś
cewka L2 z odczepem pośrodku - uzwojenie
wtórne.

Prąd w.cz. przepływający do anteny (fala

padająca) i powracający (fala odbita) w TR
indukuje w uzwojeniu wtórnym napięcie,
które następnie podlega detekcji za pomocą
diod D1 i D2 oraz filtrowaniu dzięki konden-
satorom C1 i C2. Wychylenie wskazówki
miernika dołączonego do katod wymienio-
nych diod za pośrednictwem przełącznika
REF/FWD jest proporcjonalne do zainduko-
wanego napięcia fali padającej/odbitej.

Reflektometr mierzy w kierunku do ante-

ny napięcie fali padającej, natomiast w kie-
runku odwrotnym napięcie fali odbitej.

(

)

Rys. 1 Schemat ideowy

Fala padająca i fala odbita są falami bie-

żącymi, tzn. napięcie i prąd są w fazie.

Jeśli już jesteśmy przy temacie dopasowa-

nia, to warto odpowiedzieć na pytanie, jak
obniżyć współczynnik WFS.

Otóż różnego rodzaju „skrzynki anteno-

we” instalowane przy nadajniku pozwalają
na dopasowanie oporności wyjściowej nadaj-
nika do oporności wejściowej kabla w celu
przekazania maksymalnej mocy z nadajnika
do linii zasilającej. Jak pamiętamy z podstaw
elektrotechniki, przy obciążeniu generatora
o oporności Zg=Rg+jXg opornością sprzężo-
ną Z=R-jX nastąpi maksymalne przekazanie
mocy z generatora do obciążenia.

Wskazania miernika WFS możemy inter-

pretować w sposób następujący: jeżeli WFS
wynosi np. 3, co określamy na podstawie wy-
chylenia wskaźników reflektometru w kie-
runku do anteny 100%, w kierunku odwrot-
nym 50%, to moc „tracona” wynosi 25%.
WFS = 3 pomierzone przy nadajniku ozna-
cza, że wykorzystujemy tylko 75% mocy ma-
ksymalnej nadajnika. Natomiast takie samo
SWR przy antenie oznacza, że nie przekazu-
jemy mocy maksymalnej z linii do anteny.

Podobnie jak większość reflektometrów

fabrycznych również i ten miernik można
wyskalować w jednostkach mocy. Założenie
jest takie, że pomiar napięcia wykonywany
jest przy bardzo słabym sprzężeniu linii po-
miarowej z linią główną, a diody detekcyjne
pracują na początku charakterystyki (odcinek

kwadratowy), przez co uzyskuje się wychyle-
nie wskaźników w funkcji kwadratu napięcia.

Posługując się dobrze wykonanym reflek-

tometrem wyskalowanym w jednostkach
mocy, można określić moc dostarczaną
z nadajnika do linii z zależności Pwyj = Pp -
Po, jeżeli miernik jest zainstalowany przy
nadajniku, natomiast moc przekazaną do an-
teny Pant = Pp - Po, jeżeli miernik jest zain-
stalowany przy antenie.

Montaż i uruchomienie

Linię główną należy wykonać z przewodu
koncentrycznego o impedancji 50

Ω i długo-

ści około 100mm przylutowanego bezpośre-
dnio do gniazd G1 i G2. Na środku tego prze-
wodu należy przełożyć transformator w.cz.
w postaci ferrytowego rdzenia toroidalnego
o wymiarach 12x6x4,4mm z materiału F-81.
Przewód koncentryczny przechodzący przez
otwór toroidu tworzy uzwojenie pierwotne
(L1), zaś cewka L2 z odczepem po środku -
uzwojenie wtórne.

W układzie należy zastosować dwie iden-

tyczne diody prostownicze w.cz. najlepiej typu
DG507A. Aby zachować odpowiednią sztyw-
ność konstrukcji mechanicznej i symetrię,
uzwojenie wtórne 2x 6 zwojów należy nawi-
nąć bifilarnie drutem 0,3mm w izolacji igelito-
wej (np. krosówką telefoniczną), a następnie
skleić razem z przewodem koncentrycznym za
pośrednictwem wodoodpornego kleju.

Rezystory oraz diody powinny mieć

skrócone doprowadzenia do niezbędnych
długości. Taka konstrukcja reflektometru
przy odpowiednim zestrojeniu charakteryzu-
je się impedancją zbliżoną do 50

Ω i maksy-

malną częstotliwością pracy ponad 50MHz.

Choć układ modelowy był zmontowany

z wykorzystaniem kawałka płytki uniwersal-
nej, to można także skorzystać z rysun-
ku 2 który pokazuje montaż na płytce uzy-
skanej przez wyskrobanie warstwy miedzi.

Układ po zestrojeniu powinien być za-

montowany w obudowie metalowej lub we-
wnątrz transceivera. W każdym razie na
przedniej ściance należy umieścić mikroam-

peromierz (przeskalowany wskaźnik wychy-
lenia od starego magnetofonu), przełącznik
Padająca/Odbita, potencjometr regulacji wy-
chylenia.

Podczas sprawdzania można wykorzystać

następującą procedurę:
- gniazdo G1 reflektometru łączymy za po-
mocą krótkiego odcinka przewodu koncen-
trycznego 50

Ω z gniazdem transceivera HF

lub radiotelefonu CB
- do gniazda G2 podłączamy rezystor
50

Ω/2W z jak najkrótszymi końcówkami

- załączamy transceiver (radiotelefon) na
nadawanie
- po ustawieniu przełącznika w pozycji „Pa-
dająca” korygujemy wychylenie wskazówki
miernika na koniec skali

Po przełączeniu w pozycję „Odbita”

wskazówka powinna znajdować się na po-
czątku skali wskazując WFS=1. Następnie
wyłączamy nadawanie i zamieniamy miej-
scami gniazda dołączenia reflektometru (nie
zmieniając położenia potencjometru i prze-
łącznika). Wskaźnik powinien również
wskazać koniec skali. Inne wskazania świad-
czą o niesymetrii układu i należy wówczas
skorygować ustawienie wskazówki poprzez
lekkie rozsunięcie lub ściśnięcie zwojów L2.
Chcąc wyskalować następne pozycje WFS,
musimy odłączyć rezystor 50

Ω, a w jego

miejsce podłączyć kolejno: 75

Ω (WFS=1,5),

100

Ω (WFS=2), 150Ω (WFS=3), 250Ω

(WFS=5). Pamiętać należy, aby wszelkie
próby wykonywać przy jak najkrótszym cza-
sie załączenia nadajnika.

Po takim wyskalowaniu nasz reflektometr

nadaje się do właściwych pomiarów i stroje-
nia anteny.

W czasie montażu anteny najlepszym

miejscem pomiaru WFS jest podłączenie
miernika pomiędzy anteną a kablem zasilają-
cym i dążenie do uzyskania dopasowania
oporności anteny do oporności falowej kabla
zasilającego (uzyskanie najmniejszej warto-
ści WFS). Ewentualna kontrola WFS przy
nadajniku pozwala tylko na określenie, czy
instalacja antenowa nie uległa uszkodzeniu.

Ciąg dalszy na stronie 55.

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Schemat reflektometru

HF/QRP ze wzmacniaczem

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200Ω
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ/A -potencjometr
C1, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
D1, D2 . . . . . . . . . . . . .DG507A (AAP153,1N34...)
TR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .wg opisu
M . . . . . . . . . . . . . . . . .300µA mikroamperomierz
P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik hebelkowy
G1, G2 . . . . . . . . . . . . . . . . .UC1 lub gniazda BNC

Płytka ddrukowana jjest ddostępna

w sieci hhandlowej AAVT

jako kkit sszkolny AAVT-22684

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to służy?

Nie wiem jak Wy, ale ja zużywam całkiem
spore ilości cyny. Lutuję dość często i cyna
„znika” w niewiarygodnym tempie. Lubię
kupować cynę we fiolkach, bo jest ona wy-
godna w użyciu. Po jej skończeniu pozostaje
pusta fiolka, z którą nie bardzo wiadomo co
zrobić. Kiedyś postanowiłem nie wyrzucać
pustych fiolek i uzbierało mi się ich pół szu-
flady :). Kierowałem się przeczuciem, że kie-
dyś mogą mi się przydać. I rzeczywiście.
Niedawno przyszedł mi do głowy niebanalny
pomysł ich wykorzystania.

Świecące gwiazdki cieszą się dużą popu-

larnością. Nie jest ona bezpodstawna, bo efekt
wizualny jest zazwyczaj niezwykle imponują-
cy. Generalnie rzecz biorąc, ich konstrukcje
można podzielić na dwa typy: z małą i dużą
liczbą ledów. Każdy z nich ma swoje wady
i zalety. Zaletą pierwszego typu gwiazdek jest
niska cena wynikająca z małej liczby ledów
i słaby efekt wizualny. W drugim typie sytua-
cja przedstawia się zgoła odmiennie: zaletą
jest efekt (wiele ledów), a wadą cena.

Chciałbym Wam przedstawić złoty śro-

dek. Gwiazdkę z małą liczbą ledów i cieka-
wym efektem. Efekt ten został uzyskany
dzięki przywołanym na początku artykułu
fiolkom po cynie. Diody świecące oświetlają

fiolki od środka, a mleczna barwa plastiku
ładnie rozprasza światło. Uzyskany efekt wi-
zualny jest zadziwiająco dobry, jak na pro-
stotę zastosowanych środków.

Jak to działa?

Efekt świetlny jest następujący: po włączeniu
zasilania świecą się dwa przeciwległe ramio-
na gwiazdki. Powoli, z narastającą prędko-
ścią zaczynają „wirować” w lewą stronę.
Osiągają apogeum swej prędkości, po czym
zaczynają zwalniać, aż do całkowitego za-
trzymania się. Teraz powoli zaczynają „wiro-
wać” w drugą stronę (w prawo), osiągają ma-
ksymalną prędkość, następnie powoli zwal-
niają, by w końcu zatrzymać się całkowicie.
I znów zaczynają „wirować” z narastającą
prędkością w lewo, co zamyka program,
który jest powtarzany w takiej właśnie se-
kwencji. Powyższy opis nie oddaje w pełni
efektu wizualnego gwiazdki. To trzeba zbu-
dować i zobaczyć na własne oczy!

Drugim, obok uzyskanego efektu wizual-

nego, atutem gwiazdki jest jej prostota i ni-
ski koszt elementów. Wynika on z tego, że
do jej budowy użyto czterech popularnych
układów CMOS. Udowadnia to tezę, że przy
budowaniu efektownych układów nie trzeba
od razu sięgać po mikroprocesory. Ze sta-

rych poczciwych CMOS-ów wciąż daje się
sporo wydusić.

Schemat ideowy gwiazdki przedstawia

rysunek 1. Kolejne układy realizują następu-
jące funkcje:

Układ U1 jest generatorem sygnału zega-

rowego. Steruje on pracą układu U2 i czę-
ściowo układem U3. Układ U2 jest generato-
rem VCO i odpowiada za zmianę prędkości
„wirowania” gwiazdki. Układ U3 jest odpo-
wiedzialny za zmianę kierunku obrotów
gwiazdki oraz zamiany sygnału zegarowego
z wyjścia układu U2 na słowo dwubitowe.
Układ U4 zamienia słowo dwubitowe na sy-
gnał “jeden z czterech” i bezpośrednio steru-
je pracą diod świecących D1-D8. Diody te
sterowane są parami: D1-D5, D2-D6, D3-D7
i D4-D8, ale jeden rzut oka na schemat zdra-
dza, że można nimi sterować również poje-
dynczo. Pozostawiono tę furtkę celowo, aby
umożliwić eksperymentowanie i tworzenie
własnych sterowników dla tej gwiazdki. Jest
to dodatkowo ułatwione sposobem wykona-
nia gwiazdki. Montowana jest ona bowiem
na dwóch płytkach. Na jednej sterownik, a na
drugiej diody świecące wraz z rezystorami
ograniczającymi prąd diod.

Rys. 1 Schemat ideowy

Montaż i uruchomienie

Na początek miła wiadomość dla początkują-
cych elektroników. Gwiazdka nie wymaga
żadnych zabiegów uruchamiania czy regula-
cji. Działa od razu po zmontowaniu i podłą-
czeniu zasilania. Jedynym warunkiem, jaki
trzeba spełnić, aby cieszyć się efektem swej
pracy, jest poprawny montaż i użycie spraw-
nych elementów.

Gwiazdkę montujemy na płytkach poka-

zanych na rysunkach 2 i 3. Płytkę z układa-
mi scalonymi montujemy w sprawdzony spo-
sób, tzn. rozpoczynając od elementów naj-
mniejszych, a kończąc na elementach naj-
większych. Tak więc na pierwszy ogień pójdą
zwory, dalej rezystory, podstawki pod układy
scalone i gniazdo CON1. Kondensatory elek-
trolityczne C3 i C4 muszą być zamontowane
na leżąco. Jest to absolutnie konieczne, po-
nieważ płytka z układami scalonymi składa-
na jest z płytką ledów w „kanapkę”.

Montaż płytki z diodami świecącymi bę-

dzie wymagać nieco więcej zaangażowania.
Rozpoczynamy od wlutowania rezystorów
R1-R8. Teraz musimy przygotować osiem
fiolek po cynie. W ich niebieskich kaptur-
kach wiercimy otwory o średnicy ledów, czy-
li 5mm. Z wycentrowaniem otworów pod
wiercenie nie będzie większych problemów,
bo wykorzystamy otwory fabryczne, przez
które wysuwana jest cyna.

Wyprowadzenia diod świecących zagina-

my pod kątem 90 stopni, tak aby po włożeniu
do otworów w płytce skierowane były na ze-
wnątrz. Pamiętamy też o poprawnej bieguno-
wości diod, aby po zmontowaniu płytki nie
było potrzeby ich przelutowywania. Jednak
najpierw wkładamy je do otworów wywierco-
nych w kapturkach fiolek i dopiero teraz lutu-
jemy je w płytkę. Dla pewniejszego trzymania
się fiolek na miejscu potrzebne będą dodatko-

we obejmy z drutu,
które powinny do nich
dokładnie przylegać.
W modelu wykonane
zostały one ze sre-
brzanki o średnicy
1mm. Obejmują one
fiolki w dwóch miej-
scach. Można to zoba-
czyć na fotografii mo-
delu. Po wlutowaniu
obejm można je trochę
ponaginać, wyrównu-
jąc tym fiolki tak, aby
tworzyły symetryczne
ramiona gwiazdy. Na
koniec od strony druku
lutujemy wtyk CON2.

Obie płytki składa-

my w „kanapkę” (łą-
cząc ze sobą złącza
CON1 i CON2) i do-
datkowo skręcamy
dwiema śrubami M3
z wykorzystaniem do-
datkowych nakrętek
dystansowych. Jest to
zabieg absolutnie ko-
nieczny z uwagi na fakt,
że cała konstrukcja na-
biera przez to sztywno-
ści. Ich pominięcie, ra-
czej prędzej niż później,
zaowocuje wyłama-
niem gniazda CON1.

Dariusz

Drelicharz

dariuszdreli-

charz@interia.pl

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .510kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22µF/16V

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
Półprzewodniki
D1-D8LED 5mm (o podwyższonej jasności)
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4060
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4046
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4029
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4051
Pozostałe
CON1 . . . . . . .gniazdo krawędziowe 9 pin
CON2 . . . . . . . . . .wtyk krawędziowy 9 pin

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Schemat montażowy

Ciąg dalszy ze strony 47.

Potem należy odłączyć rezystor R1 i wy-

regulować próg otwierania tranzystora.

Uwaga! Na czas regulacji potencjometru

koniecznie należy rozewrzeć złącze J1, zdej-
mując jumper. Potencjometr POT1 należy
tak ustawić, żeby wentylator nie pracował.

Następnie przy włączonym komputerze i nie-
pracującym wentylatorze należy ręką kontro-
lować temperaturę radiatora – będzie ona po-
woli wzrastać. Gdy radiator stanie się wyra-
źnie ciepły, należy tak ustawić POT1, żeby
wiatrak zaczął się kręcić. Nie jest tu potrzeb-
na duża dokładność – w każdym razie tranzy-
stor powinien się otwierać przy temperaturze

wyższej, niż normalnie ma radiator przy ma-
łym obciążeniu procesora.

Po takiej prostej regulacji należy zewrzeć

zworę J1, nakładając jumper.

Sterownik zacznie pełnić przewidzianą

rolę!

Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich

Projekt prezentuje lampowy przedwzmac-
niacz gitarowy, współpracujący ze scalonym
wzmacniaczem mocy TDA7294 (zestawem
AVT-2153 z EdW 8/97). Jest to proste w bu-
dowie urządzenie przeznaczone nawet dla
osób, które nie miały styczności z układami
lampowymi. Wzmacniacz ten ma wspaniałe,
czyste brzmienie, nadaje się do gitary elek-
troakustycznej oraz elektrycznej, do jego bu-
dowy można użyć dowolnej lampy audio.

Opis układu

Schemat przedwzmacniacza przedstawiony
został na rysunku 1. Sygnał z gitary prze-
chodzi przez dzielnik rezystorowy R1-R2, po
czym trafia na siatkę pierwszej triody. Rezy-
story R4, R9 ustalają punkt pracy lamp.
Podzespoły R3, C3 oraz R8, R7, C6 biorą
udział w polaryzacji siatki z tzw. „automa-
tycznym minusem”, rezystory mają zasadni-
czy wpływ na wzmocnienie i poziom znie-
kształceń, kondensatory ustalają szerokość

pasma oraz wzmocnienie. Kondensa-
tor C10 stanowi filtr międzystopnio-
wy, kondensatory C8, C9 zmniejszają
prawdopodobieństwo wzbudzenia się
wzmacniacza. Elementy P1-P3, R5,
C2-C4 tworzą układ regulacji barwy.
Potencjometr P4 ustala poziom na-
pięcia sterującego siatkę V2. Kon-
densator C7 tworzy filtr wyjściowy
do końcówki mocy.

Przedwzmacniacz podłączamy do koń-

cówki mocy przez dzielnik napięcia lub sto-
sując tzw. wtórnik katodowy. Ponieważ
układ przeznaczony jest dla początkujących,
zastosowałem najprostszy sposób ogranicze-
nia sygnału, bardziej zaawansowani Czytel-
nicy poradzą sobie sami. W przedwzmacnia-
czu można zastosować inne lampy bez prze-
róbki układu, wykorzystując połączenie trio-
dowe przedstawione dalej.

Przeprowadziłem próby z lampami PCF82

(lampy ze starych telewizorów) oraz z ra-
dzieckimi tetrodami (niestety nazwy nie po-
dam, bo były zdrapane z lampy, dały one naj-

lepsze rezultaty).
Stosowanie ukła-
dów triodowych
bez

przeróbki

układu jest dobrze
działającą „prote-
zą”, bardziej zaa-
wansowani Czy-
telnicy mogą prze-
stawić punkty pra-
cy własnych lamp,
aby układ działał
idealnie (moje do-
ś w i a d c z e n i e
wskazuje że nie
jest to konieczne).

Zamiast triody

We wzmacniaczach gitarowych najczęściej
stosowanym elementem wzmacniającym
jest trioda. Jeśli nie posiadasz takiej lampy,
możesz wykorzystać inną, łącząc go w tzw.
układ triodowy. Schemat połączeń elektrod
w zależności od typu elementu przedstawia
rysunek 2. Najczęściej oporność rezystora
wynosi 100k

Ω. Wyprowadzenia lamp moż-

na znaleźć w katalogu (np. w Internecie).

Zasilacze

Schemat zasilacza części lampowej przedsta-
wia rysunek 3. Wysokie napięcie (~ 230V)
wyprowadzone z transformatora prostowane
jest przez mostek M1, następnie filtrowane
przez szereg filtrów RC, zbudowanych na
elementach R1-R3, C1-C3. Napięcie żarze-
nia po wyprostowaniu i odfiltrowaniu na
kondensatorze C5 jest stabilizowane przez
układ LM317. Za pomocą R5 możliwe jest
dopasowanie wartości napięcia żarzenia do
stosowanej przez nas lampy. Lampy ECC82,
ECC83 mają napięcie żarzenia równe
12,6V (nóżki 4, 5).

Schemat zasilacza wzmacniacza mocy

nie wymaga opisu, zamiast C1, C2 można
zastosować baterie kondensatorów o danej

óó

Rys. 1 Schemat ideowy

Rys. 2

pojemności. Jest to klasyczny niestabilizo-
wany zasilacz napięcia symetrycznego. War-
tość napięcia, a przez to parametry elemen-
tów należy dobrać na podstawie żądanej mo-
cy wyjściowej wzmacniacza (patrz nota kata-
logowa układu TDA7294).

Poszczególne moduły wzmacniacza łą-

czymy wg rysunku 4. Napięcie zasilania
grzejników koniecznie musi być stabilizowa-
ne. W przypadku pojawiania się zakłóceń,
lampę należy zaekranować np. siatką metalo-
wą połączoną z masą układu. Obudowa po-
winna być metalowa lub drewniana, osta-
tecznie plastikowa. W przypadku stosowania
obudowy nieprzewodzącej, zalecam pomalo-

wanie wnętrza grafi-
tem (dostępny w po-
staci farby w aerozo-
lu) i połączenie z ma-
są. Ze względu na wy-
stępowanie różnicy
potencjałów pomię-
dzy ziemią a masą
układu zastosowałem
zasilanie 3-przewodo-
we. Przewód ochron-
ny podłączony jest do
masy. W ten sposób
zostają wyeliminowa-
ne stuki podczas doty-
kania strun w gitarze.
W przypadku stoso-

wania dwóch transformatorów zasilających
zalecam poeksperymentowanie i wybranie
ich wzajemnego ustawienia. Wbrew pozo-
rom ma to zasadniczy wpływ na brumy
w układzie.

Pracująca lampa wydziela znaczne ilości

ciepła, obudowa musi umożliwiać jego od-
prowadzenie. Najlepszym rozwiązaniem jest
zastosowanie wymuszonego przepływu po-
wietrza przez umieszczenie wentylatora
komputerowego pracującego przy niższym
od znamionowego napięciu zasilania, przed-

stawia to układ z rysunku 5. Rezystor służy
do ograniczenia obrotów i należy go dobrać
doświadczalnie. W przypadku dużej wartości
tego rezystora może okazać się, że silnik nie
rusza po włączeniu zasilania. Aby temu za-
pobiec włączamy do układu kondensator,
który powoduje chwilowe zwarcie rezystora
przy włączaniu zasilania (C ~ 10...100µF).
Przedwzmacniacz należy zaekranować np.
kawałkiem blachy od strony druku lub ele-
mentów. Aby uniknąć „szarpania głośni-
kiem” w chwili włączania zasilania, można
zastosować odcięcie napięcia anodowego do
czasu rozgrzania lampy, może być to zewnę-
trzny przełącznik lub układ czasowy.
W przypadku stosowania TDA7294 zabez-
pieczenie powinno również wyciszać ten
układ. Wzmacniacz podłączamy do kolumny
gitarowej lub głośnika szerokopasmowego,
układ można wpiąć do istniejącego wzmac-
niacza gitarowego, rozszerzając jego para-
metry. Osobiście wzmacniacz ten podłączam
do głośnika Blue Marwel 3.2

Ω ze wzmacnia-

cza f-my PEAVEY.

Życzę udanych eksperymentów i miłego

grania na samodzielnie zbudowanym lampo-
wym wzmacniaczu gitarowym.

Zbigniew Brzozowski

Od Redakcji. Opisywany układ nie był te-

stowany w Redakcji. Oryginalne materiały
Autora można znaleźć na naszej stronie inter-
netowej w dziale FTP. Zawarte są tam dodat-
kowe informacje o sposobie identyfikowania
elektrod lampy na podstawie budowy we-
wnętrznej.

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

Przedwzmacniacz
Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68kΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R4,R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22µF/400V
C2,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220pF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C4,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF
C8,C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22pF
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF/400V
Pozostałe
V1,V2 . . . . . . . . . . . .ECC83, ewentualnie ECC82,81

Zasilacz części lampowej
Rezystory
R1-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ/1W
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330Ω
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ PR
Kondensatory
C1-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/400V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4700µF/25V
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/25V
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
Półprzewodniki
M1,M2 . . . . . . . . . . . . . . . .mostek prostowniczy 2A
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM317
Pozostałe
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300mA
B2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500mA
Tr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TS 30/2/376
Zasilacz końcówki mocy
C1-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10000µF/50V
M,B1 B2 . . . . . . . . . . .dobrać ze względu na żądaną

moc wyjściową wzmacniacza

Rys. 4

Rys. 5

Rys. 3

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Zaprezentowany poniżej układ jest odmianą
zabezpieczenia typu „dodatkowy wyłącznik”
i uniemożliwia uruchomienie silnika samo-
chodu przez odcięcie zasilania pompy pali-
wa nawet w przypadku zaboru kluczyka i pi-
lota autoalarmu. Zabezpieczenie włącza się
automatycznie po każdym zatrzymaniu sil-
nika. Szczegółowy opis połączeń dotyczy sa-
mochodu Skoda Octavia, choć układ może
być stosowany także w samochodach innych
marek.

Opis układu

Schemat ideowy pokazany został na rysun-
ku 1. Sterownik silnika podaje napięcie zasi-
lania pompy na bezpiecznik oznaczony nu-
merem 28 w skrzynce bezpieczników w na-
stępujący sposób:

Jeżeli zapłon zostanie włączony, ale nie

jest uruchomiony rozrusznik, napięcie na
bezpieczniku 28 zanika po kilku sekundach.
Uruchomienie rozrusznika powoduje poda-
nie napięcia zasilającego pompę i taki stan
zostanie podtrzymany w czasie pracy silnika.
Jeżeli z jakichkolwiek powo-
dów silnik się zatrzyma, zani-
ka również napięcie zasilania
pompy na bezpieczniku 28.

Aby podłączyć układ za-

bezpieczający, bezpiecznik 28
wykorzystano jako wtyczkę
po uprzednim jego uszkodze-
niu, a rolę bezpiecznika speł-
nia dodatkowy bezpiecznik
15A zamontowany w oprawce
bezpośrednio w przewodzie
połączeniowym.

Z powyższego opisu dzia-

łania wynika, że przy każdym
uruchamianiu rozrusznika na-
leży na chwilę przycisnąć
ukryty przycisk K, co powo-
duje uruchomienie przekaźni-
ka P i jego samopodtrzymanie

stykiem S2, oraz załączanie napięcia zasila-
nia pompy stykiem S1.

Należy podkreślić, że zabezpieczenie tego

typu jest bardzo skuteczne, gdyż do jego
obejścia muszą być spełnione dwa warunki:
1. należy znaleźć przycisk,
2. należy wiedzieć, jak uruchomić

silnik.

Producenci samochodów nie

mogą stosować tego typu zabezpie-
czenia, gdyż byłoby ono ogólnie
znane, ale do indywidualnego mon-
tażu nadaje się znakomicie.
W przypadku awarii układu należy
wyciągnąć wtyczkę-bezpiecznik
i w to miejsce włożyć sprawny bez-
piecznik 15A, co przywraca stan
poprzedni. W ten sam sposób moż-
na wyłączyć zabezpieczenie, gdy
trzeba na przykład oddać samochód
do serwisu.

Po kilku miesiącach użytkowania

okazało się jednak, że układ pokaza-
ny na rysunku 1, pomimo niezaprze-

czalnych zalet, jak skuteczność i prosta budo-
wa, ma jedną poważną wadę: do uruchomie-
nia silnika należy używać obu rąk jednocze-
śnie. Jest to niezbyt wygodne i może być gro-
źne, gdy np. podczas nawet krótkotrwałego
ostrego hamowania dojdzie do zablokowania

Rys. 1 Schemat układu zabezpieczającego

Rys. 2 Schemat układu zabezpieczającego

ze stopniem czasowym

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

kół i tym samym do zatrzymania pracy silni-
ka. Próba uruchomienia silnika może spowo-
dować utratę kontroli nad kierownicą. Z tego
powodu układ zabezpieczający został zmody-
fikowany przez dodanie prostego stopnia cza-
sowego z wykorzystaniem bramki Schmitta.

Opis układu

zabezpieczającego

ze stopniem czasowym

Schemat tego rozwiązania pokazany został
na rysunku 2. Działanie zabezpieczenia
z tym układem jest następujące:

Naciśnięcie przycisku K uruchamia prze-

kaźnik i jest on podtrzymywany przez 8 se-
kund po zwolnieniu przycisku. Jeżeli w tym
czasie zostanie uruchomiony silnik, przeka-
źnik zostanie podtrzymany napięciem zasila-
nia pompy paliwa (za pomocą układu elek-
tronicznego) przez dowolnie długi czas pracy
silnika.

Jeżeli silnik zostanie wyłączony lub gdy

zatrzyma się z jakichkolwiek powodów,
można go ponownie uruchomić w czasie 8
sekund bez naciskania przycisku. W tym cza-
sie układ czasowy utrzymuje przekaźnik
w stanie załączonym. Silnik można urucho-
mić jedną ręką, naciskając przycisk, a następ-
nie przekręcając kluczyk.

Po wyłączeniu silnika, układ po czasie 8

sekund wraca do stanu spoczynku (czuwa-
nia), w którym nie pobiera prądu, gdyż jest
zachowana przerwa powietrzna.

Krótkie naciśnięcie przycisku K powodu-

je włączenie zasilania układu od strony masy
przez diodę D4, jednocześnie dioda D3 po-
woduje rozładowanie kondensatora C1, oraz
stan niski na wejściach bramki B2, na jej
wyjściu będzie stan wysoki, tranzystor T1
przewodzi, przekaźnik P zadziała i stykiem
S1 utworzy drogę do zasilania pompy, a sty-
kiem S2 podtrzyma zasilanie układu boczni-
kując przycisk K.

Jeżeli silnik nie zostanie uruchomiony, na

bezpieczniku 28 nie będzie napięcia zasilania
pompy paliwa, a więc na wejściach bramki
B1 będzie stan niski, a na wyjściu wysoki.
Kondensator C1 zacznie się ładować przez
rezystor R4, i po pewnym czasie (8s) zależ-
nym od wartości elementów R4C1, napięcie

na wejściach bramki B2 osiągnie wartość
progową (bramka z wejściami Schmitta), stan
wyjścia bramki B2 zmieni się na niski, tran-
zystor T1 przestaje przewodzić, przekaźnik
P zwalnia swoje styki, układ jest w stanie spo-
czynku (czuwania). Jeżeli w czasie 8 sekund
po naciśnięciu przycisku K zostanie urucho-
miony silnik, napięcie zasilania pompy pali-
wa jest podtrzymane przez sterownik silnika,
na wejściach bramki B1 jest stan wysoki, a na
wyjściu B1 niski. Dioda D1 powoduje utrzy-
manie stanu niskiego na wejściach B2, na
wyjściu B2 stan wysoki, tranzystor T1 prze-
wodzi, przekaźnik P pozostanie załączony tak
długo jak pracuje silnik oraz dodatkowe 8 se-
kund po jego zatrzymaniu.

Naciskanie przycisku K w czasie pracy

silnika nie ma żadnego wpływu na układ,
gdyż przycisk zbocznikowany jest stykiem
S2 przekaźnika. Gdy silnik nie pracuje, naci-
skanie przycisku K przed upływem czasu
opóźnienia przedłuża czas włączenia przeka-
źnika o następne 8 sekund od chwili zwolnie-
nia przycisku. Ta właściwość jest ważna ze
względu na możliwą konieczność długotrwa-
łego uruchamiania silnika.

Odwrotne włączenie wtyczki bezpieczni-

ka (zamiana końcówek) nie wpływa na dzia-
łanie zabezpieczenia.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej pokazanej na rysunku 3. Montaż na płyt-
ce jest klasyczny i nie powinien nikomu spra-
wić problemów.

Układ zabezpieczający można dołączyć

do samochodu w trudniejszy, ale pewniejszy
sposób, pozostawiając bezpiecznik 28 nie-
uszkodzony i łącząc styki S1 przekaźnika
w obwód przeciętego przewodu, za bezpiecz-
nikiem od strony pompy. Nie trzeba wtedy
stosować dodatkowego bezpiecznika. Wiąże
się to jednak z kłopotliwym demontażem
dolnej osłony pulpitu oraz skrzynki z bez-
piecznikami. Należy pamiętać o odpowie-
dnim przekroju przewodów zasilających po-
mpę paliwa, co najmniej 2mm

. Przycisk

K może być montowany w dowolnym miej-
scu, warunkiem pożądanym jest wygodne
sięganie ręką. Z tego powodu można go
montować nawet na widocznym miejscu,
maskując np. pod postacią łba śruby lub ja-
kiejś ozdoby. W Octavii płytkę urządzenia
najlepiej jest zamontować na dnie pulpitu po
stronie kierownicy, tuż nad małą półeczką na
drobiazgi.

Układ może być zamontowany także w in-

nych samochodach, oczywiście z uwzględnie-
niem odpowiedniego sposobu podłączenia.

Marian Burkowski

Wykaz elementów

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R3,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/25V
D1-D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4007
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD139
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
P . . . . . .przekaźnik LY2-12VDC (10A) z podstawką
Złącza konektorowe 4-stykowe
Konektory (2 szt.) do podłączenia dodatkowego
bezpiecznika
Złącze do podłączenia przycisku K

Rys. 3 Schemat montażowy

Ciąg dalszy ze strony 49.

Warto także obalić pewien mit panujący

wśród radioamatorów o stosowaniu kabli
zasilających (głównie na CB i UKF) o wie-
lokrotności k x L/2 (k - współczynnik
skrócenia).

W przypadku, gdy antena posiada inną

oporność niż linia zasilająca i wyjście nadaj-
nika, należy stosować dodatkowe transfor-
matory (baluny), skrzynki antenowe lub ko-
rzystać z transformujących właściwości linii

zasilających, celem dopasowania nadajnika
do układu antenowego.

Na zakończenie warto wspomnieć o moż-

liwości zwiększenia czułości reflektometru
podczas pomiarów urządzeń QRP (małej mo-
cy). Oczywiście zwiększenie czułości można
w pewnym zakresie osiągnąć poprzez zwięk-
szenie liczby zwojów cewki L2, a także za-
stosowanie bardziej czułego wskaźnika po-
miarowego np. 50

µH.

Jednak najlepszym sposobem na uzyska-

nie reflektometru QRP jest zastosowanie spe-

cjalnego wzmacniacza prądu stałego np.
z użyciem wzmacniaczy operacyjnych.

Zastosowanie układu pokazanego na ry-

sunku 3 (podwójny wzmacniacz prądu stałe-
go na czterech wzmacniaczach operacyjnych
np. wchodzących w skład układu scalonego
TL084) jest także wygodne w przypadku
użycia podwójnego wskaźnika wychyłowego
np. wskaźnika wysterowania stereo (elimina-
cja przełącznika, równoczesna kontrola REF
i FWD).

Andrzej Janeczek

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Każdy z elektroników ma w swoim warszta-
cie multimetr. Urządzenie to w zależności od
wersji zapewnia więcej lub mniej zakresów
pomiarowych. Podczas pracy i tak z nie-
których korzystamy sporadycznie, mimo to
bez multimetru ani rusz. Co jednak, gdy
chcemy dokonać pomiaru w takim zakresie,
jakiego nasz miernik nie posiada? Przykład
z życia: w cyklu o wzmacniaczach operacyj-
nych była poruszana kwestia prądów polary-
zacji wejść. Upieramy się i chcemy zmierzyć
wprost prąd polaryzacji naszego podejrzane-
go wzmacniacza. Zwykły multimetr pozwala
na pomiar na zakresie 2mA. Pomiar prądu
rzędu 50nA jest więc niemożliwy. Albo inny
przypadek: chcemy zmierzyć prąd upływu
diod zielonej i czerwonej i wybrać tę lepszą
do zabezpieczenia wejść układu.

Opis układu

Schemat przystawki pokazany jest na rysun-
ku 1. Urządzenie zostało tak pomyślane, aby
pracowało jako przystawka do klasycznego
multimetru nastawionego na pomiar prądu.
Nasz nanoamperomierz wymusza na wyjściu
przepływ prądu przepływającego przez jego
wejście, tyle że wzmocnionego 10, 100 lub
1000 razy. Pomiaru nadal dokonujemy na
najczulszym zakresie prądowym, z tą uwagą,
że wskazania odpowiednio wymnażamy. Za-
letą tego rozwiązania jest praca bez przekła-
dania przewodów pomiarowych. Mierząc po-
wiedzmy średni prąd, korzystamy wprost
z multimetru, dokonując pomiaru nanoampe-
rów wykorzystujemy przystawkę, ale nadal
multimetr pracuje jako miliamperomierz.

Pomiar prądu dokonywany jest w kla-

syczny sposób, informację o przepływają-
cym prądzie uzyskujemy jako spadek napię-
cia na rezystorze pomiarowym. Rezystor ten
musi mieć dobre parametry, minimum to re-
zystor metalizowany o tolerancji 1%, lub jak
w modelu rezystor drutowy. Napięcie odkła-
dające się na rezystorze podane jest na wej-
ście układu wzmacniacza pomiarowego. Ten
dosyć egzotyczny układ PGA204 (jego nota
aplikacyjna znajduje się na stronie interneto-

wej EdW w dziale FTP) jest tak naprawdę
połączeniem klasycznego wzmacniacza po-
miarowego (zbudowanego z 3 wzmacniaczy
operacyjnych) z logiką sterującą. Obwody
wejściowe zabezpieczone zostały przed zasi-
leniem niedopuszczalnymi napięciami. Fakt
ten warto zauważyć przy konstruowaniu
przystawki pracującej w różnych warunkach.
Mamy także możliwość podłączenia dowol-
nego napięcia referencyjnego, względem
którego odnoszone będzie wzmocnione na-
pięcie z wejścia. Pozwoliło to na zasilenie
całego układu z pojedynczego źródła zasila-
nia. Należy jeszcze wspomnieć o wyprowa-
dzonych liniach do korekcji wewnętrznego
napięcia niezrównoważenia wewnętrznych
wzmacniaczy. Jednak najistotniejszą zaletą
układu jest cyfrowe wybieranie wzmocnienia
układu. Koniec z przełączaniem rezystorów
w obwodzie sprzężenia, jak ma to miejsce
w wielu innych wzmacniaczach pomiaro-
wych. Wzmocnienia układu zostały na stałe

ustalone z dużą precyzją i wynoszą
1,10,100,1000. Sterowanie układu odbywa
się poprzez podanie sygnałów na wejścia A1,
A0. Wejścia te połączone są z układem steru-
jącym. W roli tej pracuje licznik binarny
4022. Jego cykl skrócony został do 4. Impul-
sy zegarowe podawane są

µswitcha, którym

sekwencyjnie wybieramy wzmocnienie. Dio-
dy LED informują o wybranym wzmocnie-
niu, a w zasadzie mnożniku wskazań współ-
pracującego multimetru. Na diodach D6...D9
zbudowany został prosty koder 4 linie logicz-
ne na 2 linie zakodowane binarnie. Ważną ro-
lę pełnią dodatkowe wzmacniacze operacyj-
ne. Układ U4 generuje sztuczną masę. War-
tość tego napięcia to połowa napięcia zasila-
nia. Do sztucznej masy podciągnięte jest
wejście układu U1 przez R14, tak aby praco-
wało w dopuszczalnym dla siebie zakresie
napięć (margines ±2V względem dodatniej
i ujemnej szyny zasilania). Do sztucznej

wzmacniacz

prądu

Rys. 1 Schemat ideowy

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

masy podłączona jest też końcówka REF
układu PGA204. Efektem tego jest przesu-
nięcie sygnału wynikowego na poziom
sztucznej masy. Konieczne było zastosowa-
nie wzmacniacza operacyjnego, gdyż wyma-
gana jest jak najmniejsza impedancja takiego
napięcia referencyjnego (przesuwającego).
Zadaniem wzmacniacza U3 jest wyjściowa
konwersja napięcie/prąd, tak aby spełnić za-
łożenia projektu, uzyskać wzmacniacz prądu.
Jako U3 zastosowany został precyzyjny
wzmacniacz operacyjny OP07. Myślę, że nie
miałoby sensu stosowanie precyzyjnego
układu jakim jest PGA204 w parze z pierw-
szym lepszym (czytaj o kiepskich parame-
trach) wzmacniaczem. Współczynnik kon-
wersji U/I zależy od wartości rezystora R5.
Dla zakładanych wzmocnień 1,10,100,100
R5 powinien mieć wartość 1k

Ω. Można

przeprowadzić eksperymenty i zwięk-
szyć/zmniejszyć 10-krotne jego wartość,
zmieniając w tym samym stosunku wzmoc-
nienie całego urządzenia. Dla R5=100

Ω uzy-

skamy maksymalne wzmocnienie przystawki
aż 10000 razy! Niestety to tylko teoria, przy

tak wielkim wzmocnieniu dadzą znać o sobie
fizyczne ograniczenia układu i może okazać
się, że to, co mierzymy, w połowie jest bada-
nym prądem, a w drugiej połowie wzmocnio-
nymi prądami polaryzacji wejść. Na koniec
wspomnę, że R5 także powinien być rezysto-
rem metalizowanym 1%. Pomocniczą funk-
cję pełni dioda LED D1 umieszczona na wyj-
ściu U3. Świeci się, gdy prąd przepływający
przez rezystor wejściowy ma dodatnią pola-
ryzację i, co o wiele ważniejsze, wybrane
wzmocnienie zapewnia mierzalny sygnał
wyjściowy. Jej obecność nie przeszkadza
we właściwym układzie pomiarowym, po-
nieważ równolegle do niej dołączana jest re-
zystancja miliamperomierza. Dioda ta sku-
tecznie informuje, czy warto przełączać prze-
wody miernika, a przy odrobinie wprawy na
podstawie jasności możemy określić w przy-
bliżeniu mierzony prąd.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej pokazanej na rysunku 2. Zmontowany
układ wymaga tylko jednej kalibracji. Poten-

cjometrem P1 usta-
wiamy napięcie na

wyjściu układu
PGA204 na równi
z napięciem referen-
cyjnym. Teoretycznie

można by tym potencjometrem wymusić ze-
rowy prąd wyjściowy całej przystawki przy
zwartym wejściu, ale tym sposobem zdecy-
dowanie zwiększymy dryft temperaturowy
U1.

Na koniec pozostaje nam sprawdzić przy-

stawkę w boju. Zasilamy urządzenie napię-
ciem z zakresu 9...15V. Przygotujemy sobie
źródełko niewielkiego prądu np. baterię R6
„paluszka” z szeregowo włączonym rezysto-
rem 1M

Ω. Popłynie prąd około 1,5µA. Mie-

rząc ten prąd multimetrem otrzymamy „1”
ew. dwójkę na ostatniej pozycji, to niewiele
jak na pomiar. Teraz baterię z rezystorem do-
łączamy na wejście przystawki, a multimetr
bez przełączania zakresu czy przewodów do
wyjścia. Ustawiamy wzmocnienie *1000. No
i mamy na wyświetlaczu około 1,5mA na za-
kresie 2mA. Pomiar jest dokładny, dobrze
wykorzystujemy ustawiony zakres.

Michał Stach

Od Redakcji: Choć do pomiarów małych

prądów można często z powodzeniem wyko-
rzystać woltomierz cyfrowy o rezystancji we-
wnętrznej 10MΩ

Ω, mierząc spadek napięcia

na rezystorze, niemniej opisany układ może
stanowić inspirację do różnych własnych
opracowań.

Wykaz elementów

R1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1kΩ 1%
R14 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1kΩ
R2,R3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..47kΩ
R4,R12,R13 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100kΩ
R5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1kΩ (100Ω)*
R6 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10kΩ
R7 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kΩ
R8-RR11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2,2kΩ
P1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..470kΩ helitrim
C1,C5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100nF
C2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10µF

C3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10nF
C4 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100µF
D1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LED zzielona
D2-DD5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LED cczerwona
D6-DD9 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1N4148
U1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..PGA204AP
U2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..CD4022
U3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..OP07
U4 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..uA741
J1,J3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..goldpin xx2
J4 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ARK2
S1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..µswitch

Rys. 2 Schemat montażowy

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

Minął kolejny rok pracy ze sterownikiem, je-
stem teraz bogatszy o nowe doświadczenia
i spostrzeżenia, którymi chciałbym się
podzielić z Czytelnikami EdW.

W odniesieniu do artykułu z EdW 12/02

wprowadziłem wiele zmian programowych
odnoszących się do sposobu regulacji. Nie-
zmieniony natomiast pozostał układ elek-
tryczny sterownika, który spełnia pokładane
w nim zadania tj. załączenie pompki cyrkula-
cyjnej, silnika nadmuchowego, obsługę przy-
cisków, pomiar temperatur, itd. Oczywiście
można by udoskonalić tę konstrukcję i zasto-
sować np. jeden z „chipów” z rodziny AVR,
który otworzyłby przed sterownikiem nowe
funkcje, wykorzystując np. pamięć eprom,
przetworniki A/C 10-bitowe, itp. Jednak
ewolucji sterownika poddałem część progra-
mową, doświadczalnie dobierając algorytm
regulacji, który w pełni kontroluje procesy
zachodzące w piecu i spełnia oczekiwania
użytkownika. Moja praca nad programem
miała również na celu w maksymalny sposób
odciążyć użytkownika pieca, to sterownik
przejmuje rolę nadrzędną informując użyt-
kownika tylko o sytuacjach krytycznych. Na-
leży wspomnieć, iż piec c.o. nie należy do ła-
twych obiektów – jest on mocno nieliniowy,
stąd procesy zachodzące w piecu są trudne
do opisu matematycznego, nie możemy
stwierdzić, że załączenie silnika nadmucho-
wego przez 10s spowoduje wzrost tempera-
tury wody w instalacji centralnego ogrzewa-
nia o 1

C, gdyż zależy to od wielu warunków

i parametrów pieca, zastosowanego opału
itp. Z tych względów postanowiłem dobrać
zarówno sposób, jak i parametry regulacji na
drodze eksperymentalnej.

Dobranie wentylatora

Przejdźmy teraz do omówienia rzeczywi-
stych zmian. Pierwszą i podstawową było
dobranie właściwego wentylatora, który za-
pewniłby prawidłowe działanie całego ukła-
du: sterownik, piec, pompka. W poprzednim

artykule wspominałem, że nie jest to proste
zadanie, ze względu na rzadkość występo-
wania tych silników w handlu detalicznym
oraz „duże” ich koszty. Kompromisem jest
wentylator DM40/41 przeznaczony do
współpracy z piecami c.o. Przy okazji chcia-
łem podziękować osobie, która pomogła mi
w znalezieniu wspomnianego wentylatora, i
po części przyczyniła się do efektu mojej
pracy. Jestem zadowolony z tego silnika, je-
go wydajność w pełni wystarcza, by rozgrzać
piec do „czerwoności”, dodatkowo ma moż-
liwość regulacji siły nadmuchu, jednak
w ograniczonym stopniu. Pozwala to na do-
stosowanie wentylatora do współpracy z da-
nym typem pieca. Najważniejsze parametry
wentylatora przedstawia tabela.

Dane techniczne wentylatora DM40

Zasilanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230V~50Hz
Pobór mocy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .max 85W
Wydatek powietrza . . . . . . . . . . . . . . . . .max 320m

Ciśnienie sprężania . . . . . . . . . . . . . . . . . .max 290Pa
Prędkość silnika . . . . . . . . . . . . . . .reg. bezstopniowa
Kondensator silnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2µF
Otwór wylotowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90x50mm
Gabaryty zewnętrzne . . . . . . . . . . . .194x135x180mm

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(dł. x szer. x wys.)

Zmiany programowe

Wprowadzone zmiany obejmują:
1. Pomiar temperatury – dokonywany co
stały czas Tp – czas próbkowania, mikrokon-
troler komunikuje się z każdym czujnikiem
za pośrednictwem przetwornika A/C 10-
krotnie, potem wynik jest uśredniany, dzięki
temu została poprawiona stabilność pomiaru
i wyeliminowanie zakłóceń chwilowych, co
zdarzało się przy pomiarze jednokrotnym.
2. Sposób regulacji – został wprowadzony
czas próbkowania Tp, czyli czas, po którym
program trafia do pętli regulacji pokazanej na
rysunku 1, czas ten wyznaczany jest za po-
mocą przerwania i został ustalony na wartość
Tp

≈ 20s. Podczas wyliczania parametrów

potrzebnych w procesie regulacji wprowa-
dzono pojęcia:

• błędu, czyli różnicy wartości zadanej od
wartości mierzonej, dzięki któremu w pętli
regulacji łatwiej definiować warunki działa-
nia pompki i wentylatora,

• pochodnej temperatury pieca dTpieca=
Tpieca - Tpieca_pop (dTpieca– numeryczna
pochodna temperatury pieca; Tpieca– tempe-
ratura pieca; Tpieca_pop– temperatura pieca
w poprzedniej pętli regulacji), pochodna in-
formuje nas o tym, czy temperatura w piecu
rośnie, czy maleje. Jeżeli pochodna jest do-
datnia - temperatura rośnie, w przeciwnym
razie temperatura maleje, jest to sygnał dla
sterownika o sposobie sterowania pompką
i silnikiem nadmuchowym,
3. Działanie wentylatora i pompki – jest
określane na podstawie wyliczonych wcześ-
niej parametrów. Ze względu na złożoność za-
gadnienia rozbiję je na oddzielne punkty 4 i 5.
4. Działanie wentylatora podzielone jest na
dwa etapy:

modyfikacje projektu z EdW 12/2002

Rys. 1. Pętla regulacji sterownika

Forum Czytelników

Elektronika dla Wszystkich

• tryb rozruchowy – w momencie pierwszego
rozruchu pieca lub po wygaśnięciu, obierany
jest przy włączeniu silnika przyciskiem
ON/OFF przez użytkownika, silnik działa do
momentu gdy E =< 5, przy czym E = Todn –
Tpieca, E – błąd regulacji, Todn- wartość zada-
na, Tpieca– temperatura pieca; jeżeli E > 0 ste-
rownik przechodzi do trybu pracy normalnej,

• tryb pracy normalnej, czyli temperatura
pieca oscyluje w pobliżu temperatury odnie-
sienia Todn, włączenie wentylatora następu-
je, gdy E >= 2. Silnik wyłącza się gdy tempe-
ratura na piecu podniesie się o 1

Mimo iż w obydwu trybach pracy wenty-

lator zostaje wyłączony przed osiągnięciem tem-
peratury Todn, to i tak temperatura osiąga żądaną
wartość, a wcześniejsze wyłączenie silnika nie po-
woduje zbyt dużego wzrostu temperatury pieca.

W momencie włączenia silnika sterownik

cały czas dokonuje kontroli, czy temperatura na
piecu rośnie, czy maleje, analizując pochodną
temperatury pieca. Jeżeli temperatura pieca bę-
dzie spadać lub zostanie niezmienna przez czas
ok. 6 minut, silnik zostanie wyłączony oraz
wygenerowany zostaje sygnał dźwiękowy i in-
formacja na wyświetlaczu LCD, że piec gaśnie.
5. Działanie pompki rozpoczyna się, gdy
temperatura pieca osiągnie 40

C, oczywiście

w momencie rozruchu pieca. Gdy temperatu-
ra pieca przewyższy temperaturę Todn, wów-
czas pompka będzie wyłączana, gdy E =< 4,

czyli 4

C poniżej temperatury Todn. Oczywi-

ście gdy w piecu będzie znajdował się opał,
działanie wentylatora nie pozwoli na taki
spadek temperatury i pompka będzie praco-
wała cały czas. Zupełnie inaczej będzie, gdy
sterownik dostanie informacje, że piec gaśnie
- wtedy zmieni się sposób działania pompki,
zostanie ona wyłączona, gdy temperatura
pieca będzie równa lub mniejsza od tempera-
tury wody w bojlerze. Taki sposób działania
pompki ma na celu utrzymanie jak najcie-
plejszej wody w bojlerze w momencie wyga-
śnięcia pieca. W przeciwnym razie działają-
ca pompka powodowałaby chłodzenie wody
bojlera.
6. Zmiana sposobu wyświetlania tempera-
tur – kosmetyczne uszeregowane kolejności
pokazywanych temperatur, wraz z tempera-
turą bojlera lub dodatkowego, trzeciego czuj-
nika pokazywana jest w drugiej linii wyświe-
tlacza temperatura pieca.
7. Inne zmiany – to wprowadzenie krótkich po-
wtarzających się sygnałów dźwiękowych, gdy
silnik i pompka są wyłączone, informacja dla
użytkownika, że już czas wyłączyć sterownik.

Informacja dźwiękowa i wzrokowa

o przegrzaniu pieca występuje przy tempera-
turze pieca Tpieca => 85

C. Zmieniłem rów-

nież zakres ustawiania temperatury odniesie-
nia Todn = 50÷74, który w zupełności wy-
starcza.

Końcowe wnioski

W pracy ze sterownikiem starałem się nadal
zachować prostotę jego użytkowania, bo wiem
z maili, że był to jeden z walorów mojego pro-
jektu. Rozwiązanie, do którego doszedłem,
uważam za zadowalające dla tego typu układu.
Oczywiście cały czas „chodzi mi po głowie”
układ bardziej rozbudowany, który w większy
sposób odciążyłby użytkownika pieca od pro-
blemów związanych z ogrzewaniem i miałby
jeszcze więcej walorów, pozwalając w pełni
zautomatyzować proces ogrzewania domów
w te chłodne zimowe dni. Dlatego nie sądzę,
żeby proces ewolucji mojego sterownika zo-
stał zakończony. Na koniec dodam tylko, iż te-
raz bez żadnych obaw pozostawiam piec pełen
opału na noc, ustawiając przy tym minimalną
temperaturę Todn = 50 i do samego ranka mo-
gę się cieszyć panującym w domu ciepłem.

Jak zwykle życzę miłego eksperymento-

wania i służę pomocą.

Krzysztof Nawacki

krzysztofnawacki@wp.pl

Ze strony internetowej EdW z działu FTP

można ściągnąć: nowy program (Bin), arty-
kuł „Sterownik pieca węglowego” z EdW
12/2002 (PDF), płytki drukowane w forma-
cie Autotraxa.

Od kilku lat w prawie 200 średnich szkołach śre-
dnich o profilu elektronicznym i w ponad 20 wy-
ższych uczelniach używany jest do nauki progra-
mowania mikrokontrolerów system DSM-51. Jest
to polski produkt oparty o procesor 80C51 - pod-
stawowy typ bardzo szeroko rozwiniętej rodziny
mikrokontrolerów. System wyposażony jest po-
nadto w wiele urządzeń, których umiejętność ob-
sługi jest niezbędna do poznania zasad programo-
wania mikrokontrolerów. Są to:
• watchdog
• pamięć EPROM 32 KB i RAM 32 KB
• dekoder adresów - GAL 16V8
• sterownik przerwań - GAL16V8
• sygnalizatory: LED, brzęczyk
• wyświetlacz LED (6 cyfr)
• wyświetlacz LCD (2 x 16 znaków)
• klawiatura przeglądana sekwencyjnie
• klawiatura matrycowa (2 x 8)
• 2 kanały łącza RS232
• 24 linie wejść/wyjść cyfrowych
• 2 linie wejść cyfrowych izolowane
• 2 linie wyjść cyfrowych izolowane
• 8 linii wejść analogowych
• 1 linia wyjścia analogowego
• buforowa szyna systemowa

Urządzenie ma wbudowany edytor i asembler

8051. Na dołączanym krażku CD jest oprogramo-
wanie komputerowe umożliwiające asemblację,
przesyłanie i uruchamianie programów w systemie
pracy ciągłej i krokowej z możliwością śledzenia
zawartości rejestrów procesora.

Integralną częścią zestawu jest rewelacyjna

książka (podręcznik) „Podstawy programowania
mikrokontrolera 8051, Pracownia systemów mi-
kroprocesorowych na bazie DSM-51” (wydawnic-
two MIKOM), napisana przez braci Pawła i Piotra
Gałka, wieloletnich praktyków w projektowaniu
i uruchamianiu urządzeń elektronicznych. Wg in-
formacji uzyskanych z wydawnictwa sprzedano
już około 15 000 egzemplarzy (!) tej publikacji.
Obecne III wydanie zawiera CD-ROM z pełnym
oprogramowaniem i dokumentacjami DSM-51.

Aby przybliżyć uczniom (studentom) możli-

wości zastosowania układów mikroporcesorowych

w praktyce, opracowano 10 przykładowych mode-
li. Są to proste układy elektroniczne, takie jak: licz-
nik obiektów, regulator temeratury, zegar czasu
rzeczywistego itp., które można sterować za po-
mocą DSM-51. Modele te są przykładem, w jaki
sposób można przygotowywać tematy prac dyplo-
mowych i rozbudowywać własnymi siłami pra-
cownię mikroprocesorową.

Nauczyciele i uczniowie (studenci) przejawiają

wiele inicjatywy w opracowywaniu nowych urzą-
dzeń i programów bazujących na DSM-51.

Dlatego producent systemu, firma MicroMade,

wyszedł ostatnio z inicjatywą udostępnienia szko-
łom średnim i wyższym uczelniom swojej strony
internetowej do prezentacji ciekawych prac dyplo-
mowych opartych lub wykorzystujących system
DSM-51 (www.micromade.com.pl/prace_dsm).
Ma to być miejsce prezentacji ciekawych rozwią-
zań i pomysłów, które mogą wzbogacić zajęcia
w pracowniach, być źródłem tematów prac dyplo-
mowych, wizerunkiem dorobku szkół i uczelni
elektronicznych. Zainteresowane placówki mogą
nadsyłać na adres dsm@micromade.com.pl zgło-
szenia zawierające następujące informacje:
• temat pracy dyplomowej
• nazwę szkoły
• autora (lub autorów)
• imię i nazwisko prowadzącego nauczyciela
• krótki opis pracy
• zdjęcia itp.

Wiele placówek, głównie z powodów finanso-

wych, posiada tylko jeden lub dwa zestawy DSM-
51. Chcąc pomóc takim szkołom skompletować
pracownie mikroprocesorowe, firma MicroMade
ogłosiła promocję pozwalającą zakupić system na-
wet za pół ceny. Szczegóły promocji dostępne są
na stronie www.micromade.com.pl/promocja.htm.

Elektronika dla Wszystkich

- nowe propozycje

Artykuł sponsorowany

Elektronika dla Wszystkich

Nie ulega wątpliwości, że z różnych powo-
dów obrazki „wrzucone” do Internetu wy-
glądają inaczej na różnych komputerach.
Niewykluczone, że także i Twój monitor jest
źle wyregulowany. Ankieta przeprowadzona
ostatnio przeze mnie wskazuje, że duża liczba
użytkowników PC ma monitory ustawione
nieprawidłowo – obraz jest zbyt ciemny, a co
gorsza, w ogóle nie pokazuje szczegółów
w ciemnych partiach. Nie spiesz się więc do
obróbki obrazów, tylko najpierw prawidło-

wo skalibruj swój monitor według ogólnie
przyjętych zasad. Jeśli nastawiasz się na „pro-
dukcję” gifów i jpegów do Internetu, nie kali-
bruj monitora do wydruku w sposób opisany
wcześniej, bo dotyczy on jednej, konkretnej
drukarki. Powinieneś wziąć raczej pod uwagę
przeciętne ustawienia monitorów większości
użytkowników. Również i w tym przypadku
pomocą mógłby być testowy obrazek zamie-
szczony w poprzednim artykule (Testowy.tif,
dostępny na naszej stronie internetowej) –

sprawdzając, jak wygląda na ekranach róż-
nych monitorów, zwróciłbyś uwagę zwłaszcza
na to, czy można rozróżnić wszystkie stopnie
szarości w dolnej części obrazka i czy„schod-
ki szarości” rozkładają się w miarę równo-
miernie. Jednak obrazek testowy Testowy.tif
nie jest optymalizowany pod kątem sprawdze-
nia i kalibracji monitora – ma służyć do kali-
bracji wydruku. Na potrzeby kalibracji moni-
tora przygotowałem specjalny obraz, który
możesz zobaczyć na rysunku tytułowym

Przed miesiącem zajmowaliśmy się

problemem niezgodności wydruku

i obrazu na monitorze. Zaproponowa-

łem Ci uproszczony sposób kalibracji

i zmianę ustawień monitora nie na

stałe, tylko każdorazowo na czas

obróbki fotografii, które będziesz

drukował, by na papierze otrzymać

to, co widzisz na ekranie. Taki dość

prymitywny sposób jest skuteczny

w przypadku obróbki zdjęć, które

mają zostać wydrukowane, ale...

zupełnie inaczej wygląda sprawa, je-

śli obrazy nie będą drukowane, tylko

prezentowane na ekranie, na przy-

kład na Twojej stronie internetowej.

Czy łudzisz się, iż wszyscy odbior-

cy Twoich prac mają jednakowo

ustawione monitory? A czy wiesz, że

pecety generalnie nieco inaczej wy-

świetlają obrazki niż „mekintosze” ze

względu na inną wartość systemo-

wego parametru gamma? Jak więc

powinieneś wyregulować swój moni-

tor?

Nie popełnij błędu powszechnego

wśród większości początkujących:

nie spiesz się zbytnio do skanowania

oraz obróbki obrazów i fotografii

- najpierw starannie skalibruj obraz

na swoim monitorze. I nie narzekaj,

że to skaner jest za słaby, bo daje

za jasne albo za ciemne zdjęcia, albo

że to aparat cyfrowy jest niedoskona-

ły - przyczyną może być Twój źle wy-

regulowany monitor. Ponadto bez

sensownej kalibracji monitora efekt

żmudnej obróbki zdjęcia może pre-

zentować się dobrze tylko na jednym

komputerze.

Poniższy artykuł i opisany w nim

obraz testowy pomogą Ci skalibro-

wać monitor według wszelkich pra-

wideł sztuki, a potem cieszyć się efek-

tami swej pracy.

dodatek

miesięcznika

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

Obróbka

obrazów

elektronicznych

Kalibracja monitora

i który jest dostępny na naszej stronie inter-
netowej jako plik Monitor.bmp. Jest to plik
o rozmiarach 1024x768 i ma służyć jako ta-
peta na pulpit. Koniecznie ustaw rozdziel-
czość ekranu właśnie na 1024x768, wrzuć
obrazek jako tapetę pulpitu i sprawdź, czy
Twój monitor jest ustawiony prawidłowo.
W dolnej części obrazu testowego znajdziesz
„schodki” z 33 stopniami szarości – sprawdź,
czy na każdym „schodku” widzisz dwa do-
datkowe pola (nieco jaśniejsze i nieco cie-
mniejsze). Te „schodki” poinformują, czy
aby Twój monitor nie jest zbyt ciemny, albo
zbyt jasny. Większość obrazu testowego zaj-
mują dziwne paski z prążkami. Być może
pierwszy raz masz do czynienia z takim po-
żytecznym wynalazkiem – otóż prążki te po-
zwalają określić bardzo ważny parametr mo-
nitora, jakim jest tzw. gamma. Jeśli masz do-
stęp do Internetu, wartość parametru gamma
w prosty sposób sprawdzisz za pomocą inte-
resującego apletu (Java) zamieszczonego
pod adresem.
http://www.tsi.enst.fr/~brettel/TESTS/Gam-
ma/Gamma.html

Ze strony

http://www.tsi.enst.fr/~brettel/TESTS
możesz też uruchomić inne pożyteczne aple-
ty z testami. Dodatkowe informacje o sposo-
bie skorzystania z obrazu do testowania mo-
nitora i wspominanego apletu z Internetu
znajdziesz na naszej stronie internetowej
w pliku Monitor.htm. Zanim skorzystasz
z obrazu testowego, powinieneś zrozumieć
pewne podstawowe fakty i zależności. Tylko
pod tym warunkiem prawidłowo i świadomie
skalibrujesz swój monitor. W przypadku ka-
libracji monitora w grę wchodzą bowiem in-
ne kwestie niż przy kalibracji do wydruku,
a wynika to głównie z właściwości lampy ki-
neskopowej (o monitorach LCD nie mówi-
my, ponieważ na razie, mają one gorsze wła-
ściwości od klasycznych kineskopów).

„Cyferki” a jasność

W komputerze w typowym pliku cyfrowego
obrazka mamy cyferki w zakresie od 0 do
255, które sterują jasnością plamek RGB na
ekranie. Cyferki z pliku zostają zamienione
w przetworniku D/A na napięcie. Czym
większa liczba, tym jaśniej mają świecić
plamki, a liczba zero oznacza czerń. Tylko
zupełnie niewtajemniczonym wydaje się to
oczywiste. Tymczasem monitor komputera
to w sumie analogowy przyrząd, który może
wprowadzić i wprowadza istotne błędy. Cho-
dzi głównie o to, że liniowe zmiany napięcia
sterującego wcale nie wywołują liniowych
zmian jasności ekranu (luminancji). Jasność
nie wzrasta liniowo, tylko według nielinio-
wej charakterystyki. Jeśli pamiętasz ze szko-
ły funkcję „kwadratową” y = x

, łatwo zrozu-

miesz istotę sprawy. Interesuje nas tylko frag-
ment wykresu tej funkcji, obejmujący
przedział 0...1. Zaznaczyłem go na rysunku 1

linią pogrubioną. Ponieważ mamy do czynie-
nia z podnoszeniem do drugiej potęgi, przy
krzywej umieściłem liczbę 2.

Tak się przypadkowo składa, że często

monitor akceptuje napięcia sterujące z zakre-
su 0...+1V. Oczywiście liczbie 255 odpowia-
da wtedy +1V, a liczbie 0 – 0V. Nawet jeśli
liczbie 255 odpowiada napięcie 0,7V, nie
zmienia to istoty sprawy – na osi poziomej
mamy napięcie, które w najprostszym przy-
padku odpowiada liczbom N z zakresu
0...255 według oczywistej zależności N/255.
Jak wynika z pokazanej charakterystyki, na
przykład napięciu 0,5V (liczba 128) wcale
nie odpowiada jasność równa 50% jasności
maksymalnej. Ta nieliniowa zależność nie
jest jeszcze największym problemem. W grę
bowiem wchodzą bowiem właściwości oka
ludzkiego, które częściowo kompensują nie-
liniową zależność. Częściowo, ale na pewno
nie całkowicie.

Co gorsza, poszczególne monitory wcale

nie są pod omawianym względem jednako-
we. Niejako „z natury” mają charakterystykę
wygiętą w różnym stopniu i prawie nigdy nie
jest to zależność „kwadratowa” związana
z podnoszeniem do drugiej potęgi. Rysunek 2
pokazuje charakterystyki kilku przykłado-
wych monitorów. Jeden z nich ma charakte-
rystykę opisaną równaniem y = x

, inny –

równaniem y = x

. Na rysunku umieściłem

też linię prostą, która jest wykresem funkcji
y = x

, czyli y=x. Przy tych „podstawowych”

krzywych z oczywistych względów umieści-
łem liczby 1, 2, 3 będące wykładnikami po-
tęgi. Nawet jeśli nie miałeś do czynienia
z podnoszeniem do potęgi niecałkowitej
(ułamkowej), rysunek 2 powinien Ci jasno
pokazać istotę sprawy – charakterystyki po-
średnie można opisać matematycznie funkcją
potęgową o wykładniku ułamkowym – dlate-
go przy tych pośrednich charakterystykach
umieściłem liczby ułamkowe.

Gamma

I oto, mam nadzieję bezboleśnie, doszliśmy
do parametru gamma monitora. Mianowicie
parametr gamma określa stopień „wygięcia”
charakterystyki monitora, a konkretnie zależ-
ności między jasnością świecenia a napię-
ciem sterującym. Jeśli wykazujesz niepoha-
mowane obrzydzenie do matematyki, pomiń
najbliższy akapit ze wzorem i przejdź do na-
stępnego.

Matematycznie zależność

jasności (luminancji) od napię-
cia sterującego wyraża funkcja
potęgowa:
Luminancja = (napięcie)

gamma

Jasność świecenia odpowia-

da (znormalizowanej) wartości
napięcia sterującego podniesio-
nemu do potęgi gamma, przy
czym interesuje nas tylko zakres
0...1, jak pokazuje rysunek 2.

Nieszczęście polega na tym,

że poszczególne monitory mają
różne wartości parametru gam-

ma. Rysunek 3 pokazuje praktyczne konse-
kwencje: mamy tu charakterystyki dwóch
monitorów, o wartościach parametru gamma
1,78 oraz 2,2. Czy już widzisz, że w monito-
rze z wartością gamma równą 2,2 obraz bę-
dzie generalnie ciemniejszy?

Przykładowo liczba 128 z pliku cyfrowe-

go obrazka i odpowiadające jej napięcie ste-
rujące 0,5V w tym monitorze da jasność rów-
ną 0,218 jasności maksymalnej, a w monito-
rze z gamma 1,7 ta sama liczba 128 da 0,31

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 3

Rys. 1

Rys. 2

jasności maksymalnej. Podobnie będzie dla
wszystkich „cyferek pośrednich” z zakresu
1...254 – tylko cyferki 0 i 255 powinny zo-
stać wyświetlone jednakowo na obu monito-
rach – jako pełna czerń i największa jasność.

I tu pojawia się kolejna bardzo ważna in-

formacja – nieprzypadkowo umieściłem na
rysunku charakterystyki monitorów z gammą
1,8 oraz 2,2. Otóż typowy monitor dołączony
do peceta powinien mieć gammę równą 2,2,
a w przypadku „maka”, czy jak inni mówią,
„makówy”, czyli Macintosha, wypadkowa
gamma ma wynosić około 1,8. Wniosek jest
oczywisty: posiadacze „maków” zobaczą ten
sam obrazek ściągnięty z Internetu jako ja-
śniejszy, mający nieco inny rozkład tonalny.
Ilustruje to z wielką przesadą rysunek 4.

To dość istotna sprawa dla profesjonali-

stów, jednak omawiana właśnie różnica mię-
dzy pecetami i makami też nie jest kluczowym
problemem. Jak wiadomo, monitor to urządze-
nie analogowe, i zależność między cyferkami
0...255 obrazka a jasnością ekranu z kilku po-
wodów nie odpowiada gammie równej 2,2,
czyli matematycznie wyliczonej funkcji potę-
gowej o wykładniku 2,2. Po pierwsze, w grę
wchodzą różne właściwości katod, siatek i lu-
minoforów różnych lamp kineskopowych.
W efekcie charakterystyka jest dodatkowo nie-
co skrzywiona w rozmaity sposób. Na takie
dodatkowe skrzywienia nie mamy wpływu,
a na szczęście zwykle nie są one wielkie. Zre-
sztą po tanim sprzęcie nie ma co się spodzie-
wać doskonałości. Ważniejsze jest inne zaga-
dnienie, na które mamy duży wpływ. Miano-
wicie w każdym monitorze można regulować
jasność i kontrast. Nie muszę Cię chyba prze-
konywać, że regulacje jasności i kontrastu po-
ważnie wpływają na wygląd obrazu na ekra-
nie. I tu zaczyna się najważniejsza część arty-
kułu związana z odpowiedzią na pytanie: jak
ustawić jasność i kontrast monitora?

Zanim przejdziemy do praktyki, musisz

dobrze zrozumieć, jak działa regulacja jasno-
ści i kontrastu.

Jasność i kontrast

Otóż regulator jasności niejako przesuwa
znaną Ci już charakterystykę monitora w osi

pionowej. Ściślej biorąc, określenie jasność
czy jaskrawość (brightness) jest mylące. Tak
naprawdę chodzi o regulację tak zwanego
punktu czerni (Black Point). Przeanalizuj ry-
sunek 5, który pokazuje w pewnym upro-
szczeniu bardzo ważną kwestię.
Charakterystyka oznaczona literą b jest opty-
malna. Przy ustawieniu zbyt wysokiej jaskra-
wości (charakterystyka a) liczba 0 z obrazka
nie będzie dawała na ekranie czerni, tylko ja-
kąś szarość. Dużo gorzej, gdy jaskrawość,
a właściwie punkt czerni będzie ustawiony
zbyt nisko, jak pokazuje charakterystyka c.
Zwróć uwagę, że wtedy różne odcienie ciem-
nych szarości zostaną pokazane jako czarne.
Obraz ogólnie będzie zbyt ciemny, a co naj-
gorsze, zupełnie nie będą widoczne szcze-
góły w cieniach.

Z kontrastem sprawa wygląda nieco ina-

czej – kontrast to poniekąd wzmocnienie, dla-
tego spotyka się także określenie Gain zamiast
Contrast. Regulacja kontrastu to zmiana stro-
mości charakterystyki. Najlepiej widać to na
charakterystyce liniowej, pokazanej na rysun-
ku 6. W przypadku rzeczywistego monitora
regulacja kontrastu niejako ściska i rozciąga
charakterystykę w osi pionowej, jak pokazuje
rysunek 7. Gdy kontrast jest zbyt mały (linia
niebieska), nie wykorzystujemy możliwości
monitora i nie uzyskujemy pełnej skali szaro-
ści i odcieni między czernią a pełną jasnością.

A co z kontrastem zbyt dużym (linia zie-

lona)? Jak rozumieć obszar zaznaczony na
rysunku 7 dużym znakiem zapytania? Czy ja-
sność może być większa od maksymalnej?

Mógłbym zbyć takie pytanie odpowie-

dzią, że nie ma za dużego kontrastu monito-
ra, bo kontrast maksymalny wyznacza krzy-
wa oznaczona literą e. Wynikałoby z tego, że
kontrast można tylko zmniejszyć, a to z kolei
wskazywałoby, iż kontrast w monitorze za-
wsze trzeba nastawiać na maksimum.

I taka odpowiedź w sumie zgadza się z rze-

czywistością, jednak byłaby zanadto upro-
szczona. Otóż w przypadku analogowego mo-
nitora pytanie o obszar charakterystyki ozna-
czony znakiem zapytania ma głębszy sens.

Temperatura monitora

Przyjęty na poprzednich rysunkach poziom
„maksymalnej jaskrawości”, odpowiadający

liczbie 1 na osi pionowej, jest umow-
ny i wcale nie jest maksymalną jaskra-
wością obrazu na monitorze. Zazwy-
czaj sama lampa kineskopowa mogła-
by dać bardzo jasny, kontrastowy
obraz, tak jasny, że silnie męczyłby
oczy przy długotrwałej pracy. Między
innymi dlatego ograniczamy jasność
obrazu do rozsądnych granic. Powi-
nieneś też wiedzieć, że w większości
monitorów można dodatkowo regulo-
wać maksymalną jaskrawość po-
szczególnych kolorów RGB i że ma
to ścisły związek z kolejnym istot-

nym zagadnieniem – tak zwanym punktem
bieli (White Point).

Mianowicie w licznych monitorach moż-

na wybrać tzw. temperaturę barwową, ina-
czej temperaturę bieli czy punkt bieli. Chodzi
o sposób wyświetlania „najbielszej bieli”,
gdy wszystkie liczby z obrazka RGB mają
wartości 255. Otóż biel bieli nierówna. Świa-
tło zwykłej żarówki ma żółtawy odcień, a je-
go temperatura barwowa wynosi około
2700...3000 kelwinów. Średnie światło

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 4

Rys. 7

dzienne ma temperaturę barwową około
6500K. Natomiast światło o temperaturze
rzędu 9300K postrzegamy jako wręcz niebie-
skawe. Zazwyczaj w monitorze można wy-
brać wyświetlanie bieli „neutralnej” o tempe-
raturze 6500K (D65) albo „zimnej” – niebie-
skawej o temperaturze 9300K (D93 lub
D9300), czasem też „ciepłej” – żółtawej
o temperaturze 5000K lub 5500K. Oczywi-
ście podane temperatury nie mają nic wspól-
nego z temperaturą wnętrza kineskopu – bar-
wa i temperatura bieli wyznaczona jest przez
proporcje jaskrawości poszczególnych skła-
dników RGB. Oznacza to, że ustawiając
punkt bieli, tak naprawdę zmieniamy usta-
wienia kontrastu monitora indywidualnie dla
trzech kolorów RGB i że ma to lub może
mieć związek z częścią charakterystyki za-
znaczonej na rysunku 7 znakiem zapytania.
Nie będziemy w to wnikać, bo chcemy zająć
się bliżej kolejnym ważnym tematem.

LUT

Większość monitorów starszego typu miała
stosunkowo proste obwody wejściowe, a opi-
sane regulacje kontrastu, jaskrawości i tem-
peratury barwowej były regulacjami analo-
gowymi (nawet jeśli odbywały się za pomo-
cą przycisków, a nie potencjometrów). Nie-
które stare monitory nie miały nawet możli-
wości regulacji punktu bieli, tylko oferowały
„zimną” biel o temperaturze około 9300K.

Ty jednak wiesz, że regulację obrazu moż-

na przeprowadzić nie tylko w monitorze, ale
także z poziomu komputera. I tu trzeba rozróż-
nić dwie sprawy. Otóż w nowoczesnych moni-
torach można programowo wpływać na usta-
wienia obwodów monitora i odczytywać dane
zawarte w monitorze, ale nie tym chcemy się
zajmować. Druga sprawa to regulacja prze-
prowadzana za pomocą karty graficznej i to
zagadnienie musisz dobrze rozumieć. Miano-
wicie do tej pory zakładaliśmy, że „cyferki”
z obrazu RGB podawane są wprost na prze-
twornik D/A i dalej jako napięcie na monitor.
Tak było tylko w bardzo starych komputerach.
Obecnie jest inaczej, dlatego rysunek 8 jest
przekreślony. Nie będziemy się wgłębiać
w bardzo zawiłe zakamarki dotyczące prze-
strzeni kolorów, profili, mapowania, itp.
Uprościmy zagadnienie do niezbędnego mini-
mum. Otóż biorąc rzecz w największym skró-
cie, „cyferki” obrazka nie trafiają do przetwor-
nika D/A bezpośrednio, tylko przez tak zwaną
tablicę przeglądową. Takie polskie określenie
brzmi dość dziwnie, dlatego będziemy uży-
wać powszechnie stosowanego skrótu – LUT,
od angielskiego Look-up Table. Ten cały
LUT to swego rodzaju pamięć, a właściwie
trzy pamięci, po jednej dla kolorów R, G, B,
jak pokazuje rysunek 9. Nas interesuje idea,
pozostańmy więc przy jednej pamięci dla jed-
nego koloru. Biorąc rzecz w uproszczeniu, jest
to pamięć zawierająca 256 ośmiobitowych ko-
mórek. Taka pamięć będzie mieć 8 linii adre-

sowych i osiem linii wyjściowych. Zawsze na
wejście podajemy liczbę z zakresu 0...255 i na
wyjściu też zawsze otrzymujemy liczbę z za-
kresu 0...255, jak ilustruje to rysunek 10.
Niech na początek w każdej z 256 komórek tej
pamięci będzie zawarta liczba równa... adre-
sowi tej komórki. A więc w komórce o adre-
sie zero będzie liczba 0, w komórce o adresie
równym jeden – liczba 1, itd. Taka zawartość
LUT... nie zmieni przesyłanych danych – LUT
będzie „przezroczysty”. Jeśli jednak w komór-
kach pamięci LUT umieścimy odpowiednio
dobrane liczby, możemy... dowolnie kształto-
wać charakterystykę monitora. Na przykład
jeśli do każdej komórki wpiszemy liczbę naj-

bliższą połowie jej adresu, czyli do komórek
numer 0 i 1 liczbę 0, do komórek 2, 3, liczbę
1, do komórek numer 4 i 5 liczbę 2, itd., wte-
dy charakterystyka tablicy LUT będzie wyglą-
dać, jak prosta A na rysunku 11. Prosta B to
oczywiście „przezroczysta” charakterystyka
omówiona wcześniej. Odpowiednio zmienia-
jąc zawartość poszczególnych komórek, mo-
żemy uzyskać dowolną charakterystykę. Trzy
dalsze przykłady zaznaczone są na rysunku
11. Krzywe C, D zapewne nasunęły Ci wnio-
sek, że za pomocą tablicy LUT można dowol-
nie kształtować parametr gamma całego syste-
mu. Owszem, sam monitor ma jakąś wartość
parametru gamma, wynikający z właściwości
lampy kineskopowej, ale odpowiednio zmie-
niając zawartość LUT, możemy to zmienić
według upodobania. Krzywa E może nasunąć
Ci słuszny wniosek, że LUT to także znako-
mite narzędzie do wszelkich korekcji niedo-
skonałości charakterystyki monitora. Zauważ,
że za pomocą tablicy LUT można zmieniać
nie tylko parametr gamma, ale także kontrast
(krzywa A na rysunku 11) oraz jasność.

Właściwie to wszystkie regulacje, które

wcześniej przeprowadzaliśmy w monitorze
w sposób analogowy, możemy zrealizować
za pomocą LUT w wygodny cyfrowy spo-
sób.

Miej jednak świadomość, że właśnie obe-

cność tablicy LUT wprowadza pewne ogra-
niczenia – w tym przypadku nie można
„wyjść poza” obszar zaznaczony kolorem na
rysunku 11. W przypadku analogowego mo-
nitora „nadmierne” zwiększenie kontrastu,
jak pokazuje krzywa d na rysunku 7, było
możliwe i miało fizyczny sens. Teraz, w przy-
padku LUT nie można „wyjść poza tablicę”,
wobec czego próba zwiększenia kontrastu
analogicznie, jak na rysunku 7, da charakte-
rystykę „obciętą”, jak pokazuje linia K na ry-
sunku 12. Także nadmierne zwiększenie lub
zmniejszenie jasności spowoduje „obcięcie”
charakterystyki, jak pokazują linie L i M.

W praktyce niebezpieczeństwo obcinania

charakterystyk zostało znacząco zredukowa-
ne, ponieważ prawdziwa tablica LUT nie jest
prostą pamięcią o ośmiu liniach wejściowych

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

i ośmiu wyjściowych. Wystarczy, że tablica
LUT będzie miała komórki 10-bitowe, współ-
pracujące z przetwornikiem D/A 10-bitowym.
Wtedy można bardziej precyzyjnie kształto-
wać charakterystykę i uzyskać pewien margi-
nes bezpieczeństwa odnośnie „obcinania” za-
równo „z góry”, jak i „z dołu. Nie będziemy
się w to wgłębiać, warto natomiast wspo-
mnieć, że profesjonaliści używają koloryme-
trów – przyrządów pomiarowych, mierzących
jaskrawość ekranu i jego barwę. Kolorymetr
i jego program pozwalają precyzyjnie zmie-
rzyć charakterystyki torów RGB i wprowa-
dzić taką korekcję zawartości LUT, żeby „cy-
ferki” obrazka powodowały wyświetlenie do-
kładnie określonych barw. Taki kolorymetr
dołączony do portu komputera, z czujnikiem
umieszczonym przy ekranie, pozwala precy-
zyjnie skalibrować system i uzyskać znakomi-
tą wierność barw i przejść tonalnych. Ty praw-
dopodobnie nie będziesz miał dostępu do ta-
kiego pożytecznego przyrządu, niemniej mu-
sisz wiedzieć, że oprogramowanie dostarcza-
ne z każdą współczesną kartą graficzną, nawet
bardzo tanią, pozwala Ci modyfikować zawar-

tość LUT. Rysunki 13 i 14 pokazują odpowie-
dnio okna dotyczące kart NVIDIA GeForce 4
i ATI Radeon. Wspomniane wcześniej progra-
my do kalibracji, takie jak Adobe Gamma czy
WiziWYG, też wpływają na zawartość LUT –
zapisują one tak zwane profile monitora, które
są niczym innym, jak szczególnego rodzaju
precyzyjnym opisem zawartości LUT.

Zanim wreszcie zajmiesz się regulacją obra-

zu, zapamiętaj, że jak pokazuje rysunek 15,
w typowym systemie masz dwie niezależne
możliwości regulacji: w monitorze oraz za
pomocą tablicy LUT. Ponieważ te same regu-
lacje można przeprowadzić analogowo w mo-
nitorze i cyfrowo w tabeli LUT, nie można
przesadzić z regulacją, by nie próbować
zmieniać tego samego parametru w dwóch
miejscach. Jeśli na przykład w monitorze
ustawisz temperaturę barwową 6500K, to nie
możesz potem jeszcze raz zadekretować jej
w sposób cyfrowy – przykład masz na rysun-
ku 9 w poprzednim odcinku w EdW 10/2003,
gdzie w okienku White Point trzeba wybrać
opcję – Same as Hardware, żeby uniknąć
przekompensowania. To właśnie dlatego we
wspomnianych programach kalibracyjnych
zaleca się, żeby kontrast i jasność w monito-
rze ustawić na maksimum, a dokładną regu-
lację przeprowadzić za pomocą LUT. Tyle
wiadomości wystarczy, żebyś świadomie
wyregulował jasność i kontrast monitora.
Nieco większy kłopot jest z parametrem
gamma.

Kłopoty z gammą

Jak już wiesz, standardowa wartość gamma dla
pecetów to 2,2. Tak naprawdę jest to wartość
odziedziczona po pierwszych prymitywnych
„blaszakach”, gdzie nie było tablicy LUT
i gdzie wartość gamma wynikała po prostu
z właściwości monitora. Potem gamma równa
2,2 stała się standardem dla obrazków w Inter-
necie i tak zostało. Nie znaczy to, że gamma
równa 2,2 daje doskonały rozkład stopni szaro-
ści i przejść tonalnych. Wprost przeciwnie,
komputery przeznaczone dla profesjonalistów
mają wartość gamma mniejszą niż 2,2. Przy-
kładowo w „Mekintoszach” gamma od począt-
ku jest sprzętowo korygowana do wartości
około 1,7...1,8, a w słynnych komputerach Si-
licon Graphics gamma ma wartość 1,47! Moż-
na przyjąć, iż gdy gamma jest mniejsza, uzy-
skujemy bardziej równomierne rozłożenie

„schodków” szarości. Czy to znaczy, że
w swoim pececie powinieneś ustawić wartość
gamma mniejszą od 2,2, żeby uzyskać większą
równomierność „schodków” szarości?

Odpowiedź nie jest prosta. W przypadku

kalibrowania do wydruku, wartość gammy ma
być taka, żeby ekran jak najbardziej zgadzał
się z wydrukiem. Liczbowa wartość gammy
nas w tym wypadku nie interesuje – celem jest
osiągnięcie możliwie dobrej zgodności moni-
tora z wydrukiem. Jednak w przypadku, gdy
będziesz obrabiał zdjęcia i inne obrazki do po-
kazywania na ekranie komputera, sprawa jest
zupełnie inna. Jeśli te zdjęcia będą pokazywa-
ne tylko na Twoim komputerze, mógłbyś pra-
cować z dowolną wartością gamma. W Inter-
necie można znaleźć bardzo ciekawie opraco-
waną, ale też silnie i słusznie krytykowaną
stronę (www.aim-dtp.net), której autor zaleca
pracę z kontrowersyjną wartością „roboczą”
gamma równą 1. Ja Tobie takiej wartości nie
polecam - jeśli chcesz umieszczać swe prace
w Internecie czy wysłać na konkurs fotografii
cyfrowej, powinieneś podczas ich obróbki
mieć wartość gamma zbliżoną do „standardo-
wej” wartości 2,2. Uzyskasz wtedy obrazki,
które powinny wyglądać jednakowo na ekra-
nach wszystkich pecetów.

Ograniczenia i pułapki

Powinny wyglądać jednakowo... Niestety
tylko w teorii i w założeniach typowy moni-
tor komputera PC ma gammę równą 2,2. Co
ważne, ustawienia jasności i kontrastu też
wpływają na wartość parametru gamma.
Wiele popularnych monitorów ma „własną”
gammę w zakresie 2,4...2,8, co oznacza że na
pewno należy je skorygować za pomocą
LUT. Na przykład mój monitor Likom ma
gammę „własną” równą 2,8!

Nie łudź się jednak, że taniutki monitor

i tania karta graficzna pozwolą Ci precyzyjnie
skalibrować system i uzyskać dokładnie okre-
śloną wartość parametru gamma. Niestety,
często zdarza się też, że charakterystyka same-
go kineskopu taniego monitora odbiega od
krzywej wykładniczej. W efekcie gamma jest
inna w cieniach, inna w światłach. Bez sprzę-
towego kalibratora (kolorymetru) nie wyregu-
lujesz takiego monitora, a jeśli nawet udałoby
się tego dokonać, zapewne po krótkim czasie
system złożony z tanich elementów „rozjedzie
się”. Przy okazji masz wskazówkę, dlaczego
stabilne, profesjonalne monitory są tak drogie.

Nie zapomnij też o kolejnej ważnej spra-

wie. Mianowicie wygląd obrazu na ekranie
w znacznym stopniu zależy od oświetlenia
zewnętrznego. Możesz się o tym przekonać
za pomocą naszego obrazu testowego. Jeśli
kalibrację przeprowadzisz wieczorem,
w mrocznym pokoju, a potem będziesz
próbował pracować na komputerze w ciągu
dnia, przy silnym świetle słonecznym,
wygląd ekranu będzie zdecydowanie inny.
Przykładowo szczegóły widoczne wieczo-

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 15

Rys. 13

Rys. 14

rem w cieniach (najciemniejsze „schodki”),
przy silnym oświetleniu zewnętrznym w ciągu
dnia zleją się w jednolitą czerń. Niektóre pro-
fesjonalne monitory dla grafików mają dodat-
kowe ciemne osłony z boków i z góry, żeby
w szkle ekranu nie odbijały się przedmioty
z otoczenia, a obsłudze zaleca się noszenie
ubrań o spokojnych, neutralnych kolorach.
Także w warunkach domowych warto zapew-
nić jak najbardziej powtarzalne warunki
oświetlenia – najlepiej pracować wieczorem,
przy niezbyt silnym oświetleniu sztucznym.
Światło lampy nie powinno padać wprost na
ekran ani się od niego odbijać w kierunku
oczu operatora.

I tu doszliśmy do żywej praktyki – choć

swego monitora zapewne nie wyregulujesz
idealnie, wiesz już, jak uniknąć kardynalnych
błędów. Najważniejsze, żebyś pracował
w miarę jednakowych warunkach oświetlenia
zewnętrznego oraz prawidłowo ustawił punkt
czerni i sensowną wartość parametru gamma.

Kalibracja monitora

Ponieważ końcowy efekt znacznie zależy od
oświetlenia zewnętrznego, staraj się podczas
kalibracji zapewnić takie same warunki, jakie
będą przy późniejszym normalnym korzystaniu
z komputera. Stanowczo unikaj sytuacji, gdy
bezpośrednie światło słoneczne oświetla pokój,
a już absolutnie niedopuszczalne jest, by słońce
świeciło wprost na monitor. Najlepiej, gdyby
w czasie obróbki fotografii oświetlenie było za-
wsze jednakowe, np. wieczorem, przy jednako-
wo ustawionej lampie halogenowej oświetlają-
cej otoczenie komputera, ale nie ekran.

Podczas kalibracji kolejność powinna być

następująca:
1. ustaw punkt czerni,
2. ustaw kontrast i ewentualnie punkt (tem-
peraturę) bieli,
3. sprawdź i skoryguj wartość parametru
gamma,
4. zapisz ustawienia w pliku, ostatecznie na
kartce.

Wiesz już, że regulacje możesz przepro-

wadzić i w monitorze, i za pomocą LUT kar-
ty graficznej. Zazwyczaj najlepszym rozwią-
zaniem jest ustawienie kontrastu i jasności
w monitorze na maksimum i ewentualnie
temperatury barwowej 6500K (D65). Wtedy
cała opisana dalej procedura regulacji będzie
przeprowadzona za pomocą LUT, czyli
z użyciem dostarczonego z kartą sterownika
– patrz rysunki 13, 14.

Ustaw obraz testowy Monitor.bmp jako ta-

petę pulpitu – dalsze wskazówki znajdziesz
w pliku Monitor.htm. Potem kolejno wyreguluj:

Punkt czerni. Zauważ, że w górnej

i w prawej części obrazu testowego Moni-
tor.bmp umieszczone są wąskie czarne paski.
Znakomicie ułatwią Ci ustawienie punktu
czerni, tylko musisz na czas regulacji nieco
zmniejszyć obraz na monitorze, regulując mo-
nitor lub kartę. Chodzi o to, żeby część ekranu

u góry i/lub z prawej strony była niewykorzy-
stana, a więc w pełni czarna. I ta „martwa
czerń” niewykorzystanej części ekranu ma
być punktem odniesienia dla Twojej „czerni
roboczej”. Po takim zmniejszeniu wymiarów
czy przesunięciu obrazu zwiększaj jasność
monitora, regulując JASNOŚĆ (BRIGHT-
NESS). Aby nie obciąć najgłębszych szarości
(rysunek 5, krzywa c), ustaw jasność tak, żeby
czarne paski u góry i z prawej strony obrazu
testowego nie były całkiem czarne, tylko żeby
minimalnie różniły się od „martwej czerni”
tła, jak przesadnie pokazuje rysunek 16 (mo-
żesz też nie pomniejszać, tylko przesunąć
obraz w dół i w lewo). Może Cię to zaskoczy,
ale właśnie tak musi być – poziom „czerni”
roboczej ustaw na granicy, a lepiej nieco po-
nad poziomem „martwej czerni” nieobsługi-
wanego ekranu. Da to gwarancję, że nie zgu-
bisz szczegółów w cieniach. W większości
przypadków po takiej regulacji będziesz mógł
dostrzec dodatkowe prostokąty na wszystkich
najciemniejszych „schodkach”.

Kontrast i punkt bieli. Sprawdź teraz

uważnie, czy dostrzegasz dodatkowe prostoką-
ty także na najjaśniejszych „schodkach” z nu-
merami 248 i 251. Opisana regulacja jasności
za pomocą LUT może sprawić, iż znikną
szczegóły w światłach. Jeśliby się tak stało,
niestety musisz nieco zmniejszyć kontrast.

Generalnie, jeśli chodzi o kontrast, nie ma

ścisłych reguł. W zasadzie, czym kontrast
większy, tym lepiej, bo jaśniejsze będą jasne
partie obrazu, a obraz generalnie ładniejszy.
Ustaw więc możliwie największy kontrast,
byle jednak widoczne były szczegóły zarów-
no na najciemniejszych, jak i najjaśniejszych
„schodkach”. Regulacje jasności i kontrastu
mają na siebie wpływ. Dlatego po ewentual-
nym zmniejszeniu kontrastu sprawdź, czy nie
„rozjechał się” punkt czerni. W większości
przypadków będziesz musiał ustawić opty-
malny punkt czerni i kontrast po kilku kolej-
nych próbach.

Przy okazji parę słów o punkcie bieli:

w większości źródeł znajdziesz zalecenie, że-
by ustawić w monitorze punkt bieli 6500K,
co odpowiada średniemu światłu dziennemu.
Jeśli wcześniej ustawisz w monitorze tempe-
raturę bieli równą 6500K, uzyskasz na moni-
torze neutralne odcienie szarości. Przy tem-
peraturze barwowej 9300K biel jest „ostra”,
„zimna”, a światła i szarości wręcz niebie-
skawe, niemniej takie ustawienie nie byłoby
istotnym błędem, ponieważ nasze oczy łatwo
dostosowują się do sytuacji i po chwili nie
zauważą różnicy. Nie zachęcam Cię nato-
miast w żadnym wypadku do ustawienia
temperatury 5500K lub niższej, co daje zau-
ważalnie żółtawe biele i szarości. I tu słowo
ostrzeżenia: temperaturę 6500K powinieneś
ustawić tylko raz, w monitorze, żeby pod-
wójna korekcja nie spowodowała przekom-
pensowania i właśnie zbyt żółtego ekranu.

Gamma. Jak już wiesz, w pecetach gam-

ma powinna wynosić 2,2. I taką wartość mo-
żesz śmiało osiągnąć za pomocą sterownika
karty graficznej, sprawdzając efekt testową
tapetą Monitor.bmp. Przypominam, że sam
monitor ma „własną” gammę w zakresie
2,2...2,8, dlatego w karcie trzeba tylko usta-
wić korekcję, żeby wypadkowa wartość wy-
nosiła około 2,2.

W niektórych źródłach można spotkać jak

najbardziej rozsądny wniosek, że zwłaszcza
przy obróbce obrazków do Internetu, które
będą oglądane zarówno na pecetach, jak
i „makach”, warto ustawić wartość gamma
mniej więcej pośrodku pomiędzy wartością
„pecetową” a „makową”, czyli między 2,2
a 1,8. Wartość 2,0 byłaby tu jak najbardziej
na miejscu.

Z drugiej strony smutna rzeczywistość jest

taka, że wielu nieświadomych użytkowników
tanich pecetów ma źle ustawione monitory:
poziom czerni jest za niski, a gamma znacz-
nie większa od 2,2. Twoje prawidłowe obrazy
będą prezentować się na takich monitorach
jako ciemne i pozbawione szczegółów w cie-
niach. Biorąc to pod uwagę, może świadomie
zdecydujesz się na niewielkie zwiększenie
wartości gamma Twojego monitora do

2,3...2,4, a podczas
obróbki będziesz starał
się zachować możliwie
dużą jasność obrazu,
żeby wyglądał on
przyzwoicie na takich
nieskalibrowanych
monitorach.

Wybór należy do

Ciebie. Najważniejsze,
żebyś dobrze rozumiał
problem i podjął świa-
domą decyzję. Jestem
przekonany, że niniej-
szy artykuł pomoże Ci
sensownie wyregulo-
wać monitor.

Piotr Górecki

To warto wiedzieć

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 16

Document Outline

edw_2003_11_s10
edw_2003_11_s12
edw_2003_11_s13
edw_2003_11_s16
edw_2003_11_s20
edw_2003_11_s22
edw_2003_11_s30
edw_2003_11_s46
edw_2003_11_s48
edw_2003_11_s50
edw_2003_11_s52
edw_2003_11_s54
edw_2003_11_s56
edw_2003_11_s58
edw_2003_11_s60
edw_2003_11_s61

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EdW 11 2003
Gitarowy przedwzmacniacz lampowy (EdW 11 2003)
11 2003 51 52
EdW 09 2003
EdW 04 2003
ŁAD AKUMULATORÓW EDW 11 99
1452929 2200SRM0679 (11 2003) UK EN
MEDYTACJA # 11 2003
EdW 08 2003
EdW 11 2002
EdW 03 2003
Szkolenie Q Motion Controllers po polsku V1 2 3 11 2003
Polityka Gospodarcza 4 09 11 2003
EdW 02 2003
1475871 1800SRM0785 (11 2003) UK EN
MEDYTACJA 5 11 2003
MEDYTACJA $ 11 2003
MEDYTACJA & 11 2003
EdW 07 2003

więcej podobnych podstron