37 A3 Ośla łączka
Wyprawa trzecia - A3
Regulator temperatury, Tester refleksu,
Bateria słoneczna, Krzesło elektryczne,
Laserowe zdalne sterowanie, Elektroniczna
klepsydra, Generator wysokiego napięcia,
Laserowa bariera optyczna dalekiego zasięgu
rezystory
kondensatory
tranzystory NPN
diody krzemowe
 zwykłe i Schottky`ego
tranzystory PNP
brzęczyk
piezo
fotodiody
przyciski
termistor
tyrystor
miniaturowy
potencjometr
z gałką
przekażnik
dwukolorowa
cewka 100 mH
dioda LED
diody LED
Gdy pierwszy raz w życiu stajesz na nartach, nie odbywa Niniejszy cykl jest odpowiednikiem wypraw na taką własne układy. W tej części prezentowane są podstawowe
się to na szczycie Kasprowego. Szukasz jakiegoś łagodne- oślą łączkę. Poszczególne wyprawy pozwalają poznać ko- wiadomości niezbędne młodemu konstruktorowi.
go, mało stromego stoku, jednym słowem - oślej łączki. lejne najważniejsze zagadnienia elektroniki. Kurs został Niniejszy materiał jest trzecią wyprawą na oślą łącz-
Dopiero gdy na takiej oślej łączce nauczysz się podstaw, pomyślany, by przede wszystkim bawić, a przy okazji kę. Aby bezboleśnie rozpocząć swą przygodę z elektroni-
będziesz w stanie bezpiecznie zjechać z Kasprowego. uczyć. Zabawa polega na wykonywaniu różnych poży- ką, warto zacząć od lekcji pierwszej, oznaczonej A1. Po-
tecznych i ciekawych układów. dane są tam podstawowe informacje, w tym dotyczące
W niniejszym cyklu wszelkie interpretacje fizyczne są montażu oraz kodu kolorowego, stosowanego do oznacza-
Prąd elektryczny przepływający przez ciało czło-
mocno uproszczone (o ile w ogóle są), a główna uwaga nia rezystorów. Kolejne odcinki publikowane są w Elek-
wieka nie jest obojętny dla zdrowia. Czym więk-
jest skierowane na zagadnienia praktyczne. Uwydatnia to tronice dla Wszystkich, poczÄ…wszy od numeru 10/2000.
sze napięcie, tym większy prąd i większy wpływ
charakterystyczna struktura kursu - każdy odcinek zawie- Archiwalne numery Elektroniki dla Wszystkich oraz
na organizm.
ra cztery bloki, wyróżnione kolorami. zestawy wszystkich elementów oraz materiałów niezbęd-
Napięcia nie przekraczające 24V uznaje się za
Najważniejszy blok to umieszczone na białym tle ćwi- nych do przeprowadzenia ćwiczeń dostarczane są przez
bezwzględnie bezpieczne.
czenia praktyczne. Podane tu informacje całkowicie wy- firmę AVT - szczegóły podano w ramce na końcu artyku-
Napięcia rzędu 60V i więcej uznawane są za nie-
starczą do zbudowania i uruchomienia opisanych ukła- łu oraz na stronie 120 tego numeru.
bezpieczne. Napięcie w domowym gniazdku sie-
dów. Nie lekceważ tych ćwiczeń! Samo przeczytanie te- W czasie trzeciej wyprawy wykonasz kolejne wspa-
ci energetycznej wynosi 220...230V  jest to
kstu nie dostarczy Ci wszystkich najważniejszych infor- niałe i pożyteczne układy. Znasz już podstawowe prawa
więc napięcie groz
ne dla życia!
macji. Dopiero praktyczne wykonanie i zbadanie zapropo- elektroniki, a lutowanie nie jest Ci obce. Przyszła pora na
Przeprowadzanie prób z układa- nowanych układów pozwoli wyciągnąć wnioski i w pełni zapoznanie się z cyfrowym miernikiem uniwersalnym -
zrozumieć opisane zagadnienia. multimetrem. Zamiast niego możesz wykorzystywać uni-
mi dołączonymi wprost do sieci
Wyróżniony niebieskim kolorem ELEMENTarz wersalny miernik wskazówkowy. Jeśli nie masz żadnego
grozi śmiercią!
przybliża użyte w ćwiczeniach elementy oraz zawiera in- miernika, nie rozpaczaj - opisywane układy uruchomisz
Aby zapobiec nieszczęściu, należy zasilać budo-
ne niezbędne wiadomości. bez pomocy jakiegokolwiek miernika. Do wszystkich ćwi-
wane układy z baterii albo z użyciem fabryczne-
Warto poświęcić trochę czasu i starannie przeanalizo- czeń potrzebny będzie zasilacz stabilizowany 12V i prą-
go, atestowanego zasilacza, który co prawda
wać zamieszczone na żółtym tle TECHNIKALIA - czyli dzie co najmniej 150mA. Nie polecam baterii 9-woltowej,
jest dołączany do sieci, ale zastosowane rozwią-
najważniejsze wyjaśnienia techniczne. Biblioteczka choć może zasilać niektóre układy. Zaczynajmy więc!
zania zapewniajÄ… galwanicznÄ… izolacjÄ™ od sieci
praktyka - czwarty blok, wyróżniony jest kolorem różo-
i pełne bezpieczeństwo.
wym, jest przeznaczony dla osób, które chcą projektować Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
37
Ośla łączka A3 38
Potencjometr,
Ćwiczenie 1
Połączenie równoległe
rezystor zmienny
Mówiąc najprościej, po- i szeregowe - rozkład napięć
tencjometr to zmienny re-
zystor. Wystarczy naryso- Do tej pory zajmowaliśmy się głównie Jak już wiesz, napięcie nie może zginąć -
wać miękkim ołówkiem na prądami. Pora zbadać, jak zmieniają się jeśli na rezystorze Rx wystąpi jakieś na-
kartce grubą kreskę. Cien- napięcia. Zestaw układ według rysun- pięcie Ux, to na rezystorze R1 napięcie
ka warstwa grafitu (odmia- ku 1. Rezystora Rx nie montuj na stałe, wyniesie UB-Ux. Suma napięć Ux, U1
na węgla) przewodzi prąd. w jego miejsce włączaj kolejno rezysto- zawsze będzie równa napięciu baterii.
Przesuwając sondy mierni- ry o wartościach 100&!, 1k&!, 10k&!. Ja- W układzie z rysunku 1 zmień war-
ka wzdłuż węglowej ścieżki można zmieniać sność diody DI wskazuje na wartość tość R1 na 10k&!, a zamiast Rx włącz
rezystancję. Dokładnie tak działają potencjo- prądu, ale to tym razem jest mniej istot- termistor, (w skład zestawu A03 wcho-
metry węglowe (w których ścieżka przewo- ne. Chcemy badać jak zmienia się na- dzi termistor o rezystancji nominalnej
dząca jest zbudowana z grafitu). pięcie w punkcie A. Układ z tranzysto- 22k&!). Tym razem napięcie w punkcie
Dawniej kilka potencjometrów (węglo- rami TX, TY i diodą DU jest monito- A zauważalnie zmienia się pod wpły-
wych) można było znalez
ć w każdym radio- rem napięcia  jasność diody DU wska- wem temperatury  podgrzej termistor
odbiorniku i telewizorze, gdzie służyły mie- zuje wartość napięcia UA, czyli napię- dotykając go palcami albo lepiej zbliża-
dzy innymi do regulacji siły głosu. Dziś jest cia na rezystorze Rx. jąc doń gorący grot lutownicy (nie prze-
ich tam coraz mniej, bo sÄ… wypierane przez sadz
z podgrzewaniem, bo zniszczysz
elektroniczne systemy regulacji. Nadal czÄ™- termistor).
sto stosowane są jedynie niewielkie poten- Jeśli posiadasz zestaw elementów do
cjometry montażowe, wykorzystywane poprzedniego ćwiczenia (A02), w miej-
w procesie regulacji wstępnej, niedostępne sce Rx wstaw fotorezystor. Sprawdz
jak
dla użytkownika. Obok popularnych i tanich zmienia się napięcie w punkcie A przy
potencjometrów węglowych, stosowane są zmianach oświetlenia (od silnego świa-
także zdecydowanie lepsze potencjometry tła latarki do całkowitej ciemności). Za-
cermetowe (cermet  ceramika + metal). miast fotorezystora możesz też wstawić
Czasem spotyka się też potencjometry druto- fototranzystor. Uważaj na biegunowość
we, a bardzo rzadko takie, gdzie warstwa (patrz poprzednie odcinki). Co siÄ™ dzieje
Rys. 1
czynna wykonana jest ze specjalnego, prze- z napięciem tak powstałych dzielników?
wodzącego tworzywa sztucznego. Rezystory R1, Rx tworzą dzielnik na- A teraz zwróć uwagę na rysunek 2,
Potencjometry montażowe nazywane są pięcia  za pomocą dwóch rezystorów który pokazuje kilka szczególnych przy-
często peerkami. Ta zwyczajowa nazwa po- możesz uzyskać dowolne napięcie UA, padków. Jeśli rezystory są jednakowe,
chodzi stąd, że na schematach oznacza się je mniejsze od napięcia zasilającego Uzas. napięcia na nich też są jednakowe, więc
często literami PR. Precyzyjne, wieloobroto- Dzielniki napięcia wykorzystujemy bar- w punkcie A wystąpi 1/2 napięcia zasila-
we cermetowe potencjometry montażowe na- dzo często. jącego (względem minusa zasilania).
zywane są helitrimami. Na fotografiach mo- Przez oba rezystory płynie ten sam Jeśli wartość jednego z rezystorów
żesz zobaczyć różne potencjometry. Każdy prąd. Czym większa rezystancja Rx, tym będzie dwukrotnie większa od wartości
z nich zawiera przewodzącą ścieżkę oraz ru- większe napięcie na niej występuje  jest drugiego, napięcie na nim będzie dwu-
chomy suwak. to zgodne z prawem Ohma (U = I*R).
Rys. 2
p
o
t
e
n
c
j
o
m
e
t
r
y
p
o
t
e
n
c
j
o
m
e
t
r
y
Fot. 1 potencjometry
F
o
t
.
1
Fot. 1 potencjometry
F
o
t
.
1
 podkradanego , na przykład prądu bazy tranzy- siąt, a co najmniej dziesięć razy większy od prą-
Tajemnice dzielników
stora, znamy tylko w przybliżeniu. Z kilku wzglę- du  podkradanego .
dów zaleca się, by prąd dzielnika był kilkadzie- Przykładowo, jeśli prąd płynący przez rezysto-
napięcia
ry dzielnika będzie 100 razy większy od prądu
Aby z większego napięcia uzyskać mniejsze, sto-
Rys. A
 podkradanego, wtedy błąd w stosunku do poda-
sujemy dzielnik. Podstawowy, książkowy wzór na
nych właśnie wyliczeń będzie maleńki, mniejszy
napięcie wyjściowe dzielnika podany jest na ry-
niż 1% - porównaj rysunek B, gdzie teoretyczna
sunku A. W ćwiczeniu 2 stwierdziliśmy, że taki
wartość wyliczona ze wzoru wynosi dokładnie 1V.
sam podział można osiągnąć przy różnych warto-
Jeśli jednak prąd  podkradany z dzielnika będzie
ściach rezystorów.
większy, błąd też będzie odpowiednio większy.
W praktyce trzeba wziąć pod uwagę fakt, że
W praktyce trzeba wziąć pod uwagę, że stosowane
dzielnik zawsze jest czymś obciążony (część prądu
rezystory majÄ… swÄ… tolerancjÄ™, zwykle 5% .
jest  podkradana ), i w rezultacie napięcie nie zga-
Obliczając dzielnik znamy wartość napięcia za-
dza się z podanymi powyżej obliczeniami. Precy-
silającego i wiemy, jakie napięcie dzielnika chce-
zyjne obliczenie napięcia na rzeczywistym dzielni-
my uzyskać. Obliczenia powinniśmy zacząć
ku nie jest łatwe, bo zazwyczaj wartość prądu
Elektronika dla Wszystkich
38
TECHNIKALIA
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
39 A3 Ośla łączka
krotnie większe niż na tym drugim: na łożeniu suwaka

p
e
e
r
k
i


p
e
e
r
k
i

Fot. 2  peerki
F
o
t
.
2
Fot. 2  peerki
F
o
t
.
2
jednym wystąpi 1/3 napięcia zasilania, napięcie Us jest
na drugim 2/3 napięcia zasilania. najmniejsze -
Jeśli wartość jednego rezystora bę- równe zeru,
dzie trzykrotnie większa od drugiego, w  górnym poło-
napięcie punktu B względem minusa za- żeniu  najwięk-
silania wyniesie 3/4 napięcia zasilania  sze, równe napię-
patrz napięcie w punkcie C. Podobnie ciu zasilającemu.
dla dziewięciokrotnej różnicy  sprawdz
A w połowie?
Rys. 3
napięcie w punkcie D. Zwróć uwagę na W zastawie A3 do
wartości rezystorów i na to, jaki ułamek tej lekcji znaj-
napięcia na nich występuje. Czy już in- dziesz potencjo-
h
e
l
i
t
r
i
m
y
h
e
l
i
t
r
i
m
y
Fot. 3 helitrimy
F
o
t
.
3
Fot. 3 helitrimy
F
o
t
.
3
tuicyjnie czujesz sprawę podziału napię- mer 10k&! ozna-
cia? Tak czy inaczej, zajrzyj do części czony literą A, tak
TECHNIKALIA. zwany liniowy.
Jeśli w swoich
zbiorach znaj-
Czy wiesz, że...
dziesz potencjo-
woltomierz zawsze włącza Rys. 4
metry z literami
siÄ™ do badanego obwodu
B, C lub M+N lub jeszcze innymi,
równolegle.
sprawdz
, jakie napięcie występuje w po-
łowie drogi suwaka  będzie inne niż po-
Wez
jeszcze potencjometr i zbuduj układ łowa napięcia zasilania.
według rysunku 3. Przestawiając suwak Chyba to jest oczywiste, że pracują-
potencjometru, dowolnie zmienisz napię- cy potencjometr również jest regulowa-
cie na nim (Us) w zakresie od zera do peł- nym dzielnikiem napięcia  zobacz
Diody krzemowe
nego napięcia zasilania. W  dolnym po- rysunek 4.
Dioda to dwu-
końcówkowy
element elek-
troniczny. Na-
Ćwiczenie 2
Rozkład napięć
zwa pochodzi jeszcze z epoki lamp elektro-
nowych (dioda  lampa dwuelektrodowa).
Oporność wewnętrzna dzielnika
Obecnie zdecydowanie najczęściej wykorzy-
A teraz bardzo ważna sprawa praktycz- Tak jest, napięcia będą jednakowe stywane są nie diody świecące, znane Ci od
na. Na rysunku 5 znajdziesz cztery ko- i wyniosą 10/11 napięcia zasilającego! początku cyklu, tylko  zwykłe diody krze-
lejne dzielniki napięcia. Nie buduj ukła- To czym tak naprawdę różnią się te mowe o symbolu pokazanym na rysunku
du, odpowiedz tylko, jakie będą napięcia cztery dzielniki? obok. Nie ma problemu z identyfikacją koń-
w punktach A, B, C, D? Jeśli chodzi o podział napięcia  nie cówek  katoda oznaczona jest kolorowym
różnią się niczym i można je stosować paskiem  zwróć uwagę na fotografię, przed-
wymiennie. Różny jest natomiast pły- stawiającą różne diody.
Rys. 5
nący przez nie prąd. Na przykład w ja- Czasem na schematach daje się tylko
kimÅ› urzÄ…dzeniu zasilanym z baterii, oznaczenie Si (Si  symbol chemiczny krze-
gdzie trzeba minimalizować pobór prą- mu), co wskazuje, że można wykorzystać do-
du, być może będzie trzeba zastosować wolną  zwykłą diodę krzemową (w prakty-
rezystory o możliwie dużej wartości ce stosujemy wtedy najpopularniejszego obe-
(1M&!, 10M&!). cnie  szklaczka  diodÄ™ 1N4148).
Tak, ale... Działanie  zwykłej diody jest bezna-
Niestety, w praktyce dzielnik zawsze dziejnie proste - klasyczna dioda przewodzi
pełni rolę sługi  wytwarza obniżone prąd tylko w jednym kierunku. Jeśli dioda
od spodziewanej wartości prądu
Rys. B
Rys. C
 podkradanego  trzeba oszaco-
wać jaki to będzie prąd. Potem
wyznaczymy z grubsza prąd pły-
nÄ…cy przez rezystory dzielnika,
który ma być kilkadziesiąt razy
większy. Wiedząc, jakie napięcie
chcemy osiągnąć i znając prąd
dzielnika, obliczymy wartość jed-
nego z rezystorów dzielnika. Zna-
jąc napięcie na drugim rezystorze
i prÄ…d dzielnika, obliczymy rezy-
stancjÄ™ drugiego rezystora.
Oto przykład. Mamy zaprojek-
tować dzielnik napięcia jak na
Elektronika dla Wszystkich
39
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
T
E
C
H
N
I
K
A
L
I
A
Ośla łączka A3 40
przewodzi, występuje na niej spadek napię- napięcia dla jakiegoś innego obwodu Okazuje się, że napięcie na dzielniku
cia, nazywany napięciem przewodzenia, czy układu. Ten obwód czy układ jest z rezystorami 1M&! katastrofalnie spada
oznaczany U (dla najpopularniejszych diod dla naszego dzielnika obciążeniem po dołączeniu tranzystora, natomiast
F
wynosi on 0,6...0,8V). Jest to niekorzystna i  podkrada zeń prąd. Koniecznie wy- przy rezystorach 1k&! napięcie praktycz-
cecha diody  lepiej byłoby mieć diody, na konaj układ z rysunku 6 i przekonaj się, nie się nie zmienia.
których nie występuje spadek, czyli strata w czym problem. Układ modelowy W TECHNIKALIACH podany jest
napięcia, ale takich diod nie ma. Dioda włą- zmontowany na płytce stykowej pokaza- wzór na napięcie na dzielniku  pamię-
czona  odwrotnie , ściślej  w kierunku za- ny jest na fotografii 1. Teoretycznie oba taj, że dotyczy on dzielnika nieobciążo-
porowym praktycznie nie przewodzi prądu. dzielniki powinny zachowywać się tak nego. Tak samo rozważania z poprze-
Występuje na niej wtedy pełne napięcie za- samo  w punktach A, B napięcie po- dniego ćwiczenia.
silające (jest ono napięciem wstecznym, winno być równe połowie napięcia zasi- W praktyce stosuje się regułę: przez re-
oznaczanym U ) i płynie przez nią jakiś zni- lającego. I tak jest, gdy dzielnik nie jest zystory dzielnika musi płynąć prąd co naj-
R
komo mały prąd wsteczny I . Ilustruje to obciążony. Za pomocą przełącznika mniej dziesięciokrotnie większy niż prąd
R
rysunek poniżej. S dołączamy tranzystor, czyli  podkra-  podkradany z dzielnika przez obciążenie.
damy prąd z jednego lub drugiego Dla ścisłości należałoby dodać, że
dzielnika. Jasność diody jest proporcjo- dzielnik może być obciążony prądem
nalna do aktualnego napięcia na bazie wypływającym, jak w omawianych
tranzystora. Co powiesz o jasności diody przypadkach, albo prądem dopływają-
LED w obu pozycjach przełącznika? Je- cym  przykłady pokazuje rysunek 7.
śli masz woltomierz, dołącz go, jak po- Na dzielnik (a także wiele bardziej
kazuje rysunek i sprawdz
napięcia. skomplikowanych obwodów) warto
Rys. 6 Rys. 7
Historycznie wcześniejsze diody wykona-
ne z germanu (Ge) mają napięcie przewodze-
nia niższe od diod krzemowych, ale za to
wielokrotnie większy prąd wsteczny. Diody
germanowe sÄ… stosowane rzadko i tylko
w układach radiowych.
Najważniejszymi parametrami  zwy-
kłych diod są maksymalny prąd przewo-
dzenia (I ) i maksymalne napięcie wstecz-
F
Fot. 1
F
o
t
.
1
Fot. 1
F
o
t
.
1
ne (U ).
R
W zależności od przeznaczenia  zwykłe
diody krzemowe dzieli siÄ™ na prostownicze,
uniwersalne, impulsowe. Różnią się one
głównie wartością maksymalnego prądu
przewodzenia, szybkością i dopuszczalnym
napięciem wstecznym. Fotografia z następ-
nej strony pokazuje różne diody krzemowe.
Najważniejszymi parametrami diod są:
maksymalny prÄ…d przewodzenia (od tego za-
leży rozmiar diody), który dla najpopular-
niejszych diod wynosi 50mA...6A, oraz ma-
ksymalne napięcie wsteczne, dla najpopular-
niejszych diod wynoszÄ…ce 50....1000V. Obe-
cnie zdecydowanie najczęściej używane są
rysunku C, by przy zasilaniu 12V napięcie na ba- wartość R2 jako 3V/0,7mA=4,2857142k&!, co za- większe niż 100, a napięcie zasilania nie będzie
zie tranzystora wynosiło 3V. okrąglamy do najbliższej wartości z szeregu 5- idealnie równe 12V.
Oznacza to, że napięcie na emiterze wyniesie procentowego, czyli do 4,3&!. Prąd I , ściśle bio-
1
około 2,4V. Przez rezystor R3 popłynie prąd I rąc, będzie większy od prądu I o prąd bazy,
E 2
Cała masa masy...
równy 2,4mA. Wzmocnienie prądowe współcze- czyli wyniesie około 0,724mA (0,7mA+0,024mA).
W ćwiczeniu 5 zajmowaliśmy się sprawą masy.
snego tranzystora małej mocy może wynosić Ponieważ na rezystorze R1 ma występować napię-
SkÄ…d ta nazwa?
100...1000. Na wszelki wypadek przyjmujemy cie 9V (12V-3V), wartość R1 wyniesie
Pochodzi z epoki urządzeń lampowych. Mon-
najmniejszą wartość: 100. Tym samym prąd bazy, 9V/0,724mA=12.43094k&!, co zaokrąglimy do naj-
towane były one na podstawie wykonanej z dość
 podkradany z dzielnika (Ip) nie będzie większy bliższej wartości z szeregu, czyli do 12k&!.
grubej blachy. Ta blacha z otworami, na której
niż 24µA (2,4mA/100). Niech prÄ…d dzielnika, Å›ci- I to wszystko. Nie bój siÄ™ zaokrÄ…glać, ponie-
mocowane były lampy, transformatory i inne
ślej prąd I będzie około 30 razy większy od prą- waż w prostych układach precyzja nie jest po-
2
większe elementy nosiła nazwę chassis (czytaj:
du  podkradanego 24µA*30=0,72mA  przyj- trzebna. NapiÄ™cie dzielnika nie musi być idealnie
szasi). Ujemny biegun głównego napięcia zasila-
mijmy  okrągłą wartość 0,7mA (oczywiście mo- równe 3V. Nie ma zresztą na to szans. Przecież
jącego podłączony był do tej blachy. Często masę
gliśmy wybrać zupełnie inny prąd dzielnika, na użyte rezystory będą mieć 5-procentową toleran-
uziemiano, na przykład łączono z rurą wodociągo-
przykład 0,24mA czy 2mA). Teraz obliczamy cję, tranzystor zapewne będzie miał wzmocnienie
wą. Aby zmierzyć napięcie w jakimś punkcie
Elektronika dla Wszystkich
40
TECHNIKALIA
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
41 A3 Ośla łączka
spojrzeć także z innej strony. Zamknij- to rysunek 8b. Kolejne rysunki 8c, d, małe  szklaczki typu 1N4148 oraz jedno-
my baterię 6V i dzielnik (2k&!, 2k&!) e pokazują, że takie same właściwości amperowe diody 1N4001...4007.
w tzw. czarnej skrzynce, wyprowadzając będą mieć także inne obwody  jeśli Przy okazji przypominam, że diody LED
na zewnątrz tylko punkty A, B  rysu- masz trochę cierpliwości i odpowiednie zbudowane nie są z krzemu, tylko ze związ-
nek 8a. Dajmy to komuś do testów, elementy, sprawdz
to doświadczalnie. ków arsenu, galu, fosforu, glinu i indu.
by sprawdził, co jest Zapoznaliśmy się właśnie
w środku, nie otwiera- z kolejnym bardzo istot-
Czy wiesz, że...
jÄ…c skrzynki. nym zagadnieniem.
amperomierz zawsze włącza się
Ktoś taki może je- Użyłem określenia wi-
do badanego obwodu
dynie zmierzyć napię- dziane od strony zaci-
szeregowo.
cie między wyprowa- sków A, B. Przyzwyczaj się
dzonymi na zewnątrz punkta- do takiego podejścia. Często nie
mi A, B. Może też dołączać do nich re- musimy, a nawet nie chcemy znać szcze-
zystory, mierząc prąd i napięcie. Jeśli gółów. Chcemy wiedzieć, co przedstawia
jest odważny, zewrze punkty A, sobą dany obwód,  widziany od strony
B i zmierzy płynący wtedy prąd zwarcia. wybranych dwóch punktów. Okazuje się,
Czy na podstawie tych pomiarów odga- że skomplikowany obwód zachowuje się
dnie co jest w środku? jak połączenie z
ródła napięcia i jednego Dioda Schottky ego
Zastanów się samodzielnie... rezystora  rysunek 8b. To widzimy od Rysunek obok poka-
Szczegółów nie odgadnie. Dla niego strony tych wybranych zacisków. zuje symbol tzw. dio-
to  coś w czarnej skrzynce, widziane od W podręcznikach możesz przeczytać dy Schottky ego
strony zacisków A, B zachowuje się o zasadzie Thevenina. Znów nazwa stra- (czytaj: szotkiego).
jak... 3-woltowa bateria o dużej rezystan- szy, a cała sprawa jest prosta  właśnie Dioda Schottky ego
cji wewnętrznej (równej równoległemu w pewnym uproszczeniu przedstawiłem to w zasadzie  zwykła dioda krzemowa.
połączeniu R1 i R2, czyli 1k&!). Ilustruje Ci to zagadnienie. Różni się od najpopularniejszych diod krze-
mowych wartością napięcia przewodzenia.
Rys. 8
O ile w typowych diodach wykonanych
z krzemu napięcie przewodzenia wynosi
0,6...0,8V, o tyle w diodach Schottky ego
wynosi 0,3...0,5V. Oznacza to mniejsze stra-
ty napięcia na diodzie. Oprócz tego diody
Schottky ego sÄ… bardzo szybkie i dlatego sÄ…
stosowane w układach impulsowych.
Jak widać na fotografii, diody Schott-
ky ego nie różnią się wyglądem od diod
 zwykłych ; można je rozróżnić jedynie po
oznaczeniu (numerkach).
Ćwiczenie 3
Dioda krzemowa
Od początku kursu wykorzystujemy diody ną diodę krzemową diodę Dx według rysun-
świecące. Oprócz nich, a raczej przede wszy- ków 9a i 9b przekonasz się, że rzeczywiście
stkim, istnieją inne,  zwykłe diody, które przepuszcza ona prąd tylko w jedną stronę.
wprawdzie nie świecą, ale są bardzo poży- W rzeczywistości przy włączeniu
tecznymi i popularnymi elementami. Zba-  odwrotnym , czyli w kierunku zaporo-
dajmy różne diody. Pamiętaj, że katoda dio- wym według rysunku 9b przez diodę
dy oznaczona jest paskiem. Włączając bada- płynie jednak jakiś maleńki prąd wstecz-
układu, należało dołączyć jeden przewód wolto- patrz na rysunek D. Można powiedzieć, że poten-
Rys. D
mierza do tego punktu, a drugi do... masy, czyli cjał w punkcie A wynosi +10V, a w punkcie
wspomnianej blachy. B  2,2V. Można też powiedzieć, że napięcia
Choć konstrukcja dzisiejszych układów elek- w tych punktach wynoszą odpowiednio
tronicznych jest zupełnie inna, nadal jeden z obwo- +10V i  2,2V. W obu przypadkach na pewno cho-
dów traktuje się jak obwód masy, inaczej mówiąc dzi o napięcie (potencjał) względem masy, bo na-
jako obwód wspólny, punkt odniesienia. pięcie mierzymy zawsze między dwoma punktami,
Bardzo często, ale nie zawsze, jest to obwód po- a potencjał zawsze względem punktu odniesienia.
łączony z ujemnym biegunem baterii (zasilacza). Jeśli powiemy, że napięcie na rezystorze R3
Obwód masy rzeczywiście jest obwodem wspól- wynosi 6,8V, mamy na uwadze napięcie między
nym i nie jest przesadą stwierdzenie, że z kilku jego końcówkami. Nie powiemy jednak, że na-
względów jest to najważniejszy obwód w układzie. pięcie na rezystorze wynosi -6,8V. Nie powiemy
Nie będziemy się w to wgłębiać. Na razie przyjmij do też, że potencjał na rezystorze R3 wynosi 6,8V 
wiadomości, że w każdym układzie traktujemy jeden to byłby ewidentny błąd. Możemy natomiast
z obwodów jako obwód odniesienia, czyli masę. stwierdzić, że napięcie (potencjał) w punkcie
Tu warto wspomnieć o potencjale i napięciu. B względem ujemnej szyny zasilania wynosi
W sumie jest to to samo  chodzi o napięcie. Po- 6,8V.
Elektronika dla Wszystkich
85
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
T
E
C
H
N
I
K
A
L
I
A
Ośla łączka A3 42
Laser ny. Koniecznie przekonaj siÄ™, jakÄ… war- niÄ… rolÄ™ wskaz
nika napięcia z tym, że
tość ma ten prąd wsteczny. Sprawdzisz zmniejszyłem wartość RD, by dioda DU
(dioda laserowa)
to w układzie z rysunku 10a, gdzie czu- świeciła jasno już przy małych napię-
Wkaz
nika laserowego używali- łym wskaz
nikiem prądu będzie wzmac- ciach. Przełącznik pozwoli porównać
śmy już na poprzedniej wypra- niacz prądowy w układzie Darlingtona napięcia w różnych warunkach  to
wie. Popularne i niedrogie (przypomnij sobie ćwiczenia z wyprawy ukłon w stronę tych, którzy nie posiada-
wskaz
niki laserowe, majÄ…ce pierwszej - A1). Sprawdz
prÄ…d jÄ… multimetru cyfrowego. Niech
często kształt długopisu, za- wsteczny wszystkich na początek R1, R2 mają
wierają diodę laserową, będącą posiadanych diod; jednakową wartość
Czy wiesz, że...
odmianą diody święcącej w zestawie A03 do 10k&!. Prąd płynący
dołączenie do obwodu woltomierza lub
(LED). tej wyprawy znaj- przez badane diody
amperomierza w mniejszym lub więk-
Oprócz laserów półprzewo- dziesz pięć typów D1, D2 będzie wy-
szym stopniu zmienia warunki
dnikowych, czyli diod lasero- diod. Włącz dla po- nosił około 1mA. Na
pracy układu.
wych, znane są także inne la- równania zamiast Dx re- początku niech obie diody
sery (rubinowe, neodymowe, zystor 10M&! (co da prÄ…d ok. 1µA) D1, D2 bÄ™dÄ… typu 1N4148. W obu
helowo-neonowe, argonowe, i przekonaj się, że prąd wsteczny diod pozycjach przełącznika S dioda DU po-
itd.). Są one jednak znacznie krzemowych jest znikomy, dużo mniej- winna świecić jednakowo jasno.
większe, droższe i trudniejsze szy od jednego mikroampera. Jeśli jed- Zmień teraz R2, niech ma 1k&!. Przez
do sterowania. Niektóre z nich nak podgrzejesz końcówkę diody gorącą diodę D2 popłynie prąd o wartości oko-
mogą mieć moc dużo większą lutownicą, prąd wsteczny zauważalnie ło 10mA. Czy napięcie na diodzie wzro-
niż diody laserowe. Lasery du- wzrośnie. śnie dziesięciokrotnie?
żej mocy są wykorzystywane Koniecznie zestaw też układ według Zmień R2, niech ma 100k&!, prąd
na przykład do cięcia twardych materiałów. rysunku 10b - pomocą będzie fotogra- diody wynosi teraz około 0,1mA. Czy
Lasery (LASER  Light Amplification by fia 2. Będziemy mierzyć napięcie prze- napięcie na D2 radykalnie spadło?
Simulated Emission of Radiation) to urzą- wodzenia różnych diod. Elementy TX, Następnie powróć do jednakowych
dzenia do wytwarzania wiązki światła o spe- TY, DU, podobnie jak na rysunku 1, peł- wartości R1, R2 (10k&!). Wymień diodę
cyficznych właściwościach. Hobbystę inte- D2 na jednoam-
Rys. 9
resuje przede wszystkim fakt, że światło la- perową 1N4007.
sera da się skupić w wąską wiązkę o dużej Czy teraz widać
jasności. Specjaliści cenią światło lasera za jakąś różnicę na-
spójność i czystość widmową  amator nie pięć przewodze-
musi się zagłębiać w te zagadnienia. nia diod 1N4148
Hobbysta ma do czynienia przede wszy- i 1N4007? A gdy
stkim z półprzewodnikowymi diodami lase- dioda D2 będzie
rowymi. Mają one niewielką moc promie- jeszcze większa
niowania i na pewno nie nadają się do cięcia (trzyamperowa),
materiałów. Niemniej skupione światło typu 1N540X?
wskaz
nika laserowego niesie na tyle dużą Teraz w roli
energię, że może uszkodzić delikatne ko- D2 włącz małą
mórki wzrokowe. diodę Schott-
Rys. 10
Dioda laserowa jest jednym z najbardziej ky ego typu
delikatnych elementów elektronicznych BAT43 (BAT84).
i bardzo Å‚atwo ulega uszkodzeniu podczas Co powiesz o na-
montażu. Dioda wlutowana w układ jest już pięciu przewo-
bezpieczna. Z tego względu początkującym dzenia, w po-
nie zaleca się jakichkolwiek operacji z  goły- równaniu z diodą
mi diodami laserowymi, a jedynie wykorzy- 1N4148?
stanie modułów (dioda plus sterownik) lub Włącz jeszcze
gotowych wskaz
ników. zamiast D2 dio-
dy świecące 
teoretycznymi rozważaniami, znajdziesz je
Obłaskawianie
Potencjometry
w podręcznikach, jednak warto poczuć intuicyj-
kolejnego,
nie pewną bardzo ważną sprawę praktyczną, ści- w praktyce
śle związaną z zasadą Thevenina. Znów zdzi-
przerażającego upiora
Generalnie każdy potencjometr, zgodnie ze swą
wisz się, jakie to proste. Zajmowaliśmy się tym
nazwą, może pracować jako dzielnik napięcia. Mo-
- zasada Thevenina
w ćwiczeniu 2. Okazuje się, że nawet skompli-
że też pracować jako zmienny rezystor. Jeśli (jaki-
Na poprzedniej wyprawie przekonałeś się, że
kowane sieci zawierające wiele elementów (li-
groz
nie wyglÄ…dajÄ…ce prawa Ohma i Kirchhoffa
niowych) można zastąpić połączeniem jednego
Rys. E
to naprawdÄ™ oczywista sprawa. Na tej wyprawie
rezystora i jednego z
ródła napięcia  o tym
możemy rozprawić się z kolejnym upiorem, mę-
mówi zasada Thevenina. Często potrzebna jest
czącym uczniów i studentów. W podręcznikach
jeszcze prostsza informacja: co przedstawia sobÄ…
opisywane są różne metody analizy obwodów
dany obwód od strony wybranych dwóch punk-
elektronicznych, w tym metoda Thevenina i me-
tów. Zapewne już wiesz, co znaczy spotykane
toda Nortona. OpierajÄ… siÄ™ one na zasadzie The-
w literaturze określenie  rezystancja widziana
venina i zasadzie Nortona. Nie będę Cię katował
od strony .
Elektronika dla Wszystkich
86
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
TECHNIKALIA
43 A3 Ośla łączka
ich napięcie przewodzenia jest znacznie LED-ach 20VDC) i zmierz dokładnie Tyrystor
wyższe niż  zwykłych diod. Diody czer- napięcia na diodach, także przy jeszcze Tyrystor jest
wone z reguły mają napięcie przewodze- innych wartościach rezystorów R1, R2. trzykońcówkowym
A
nia nieco niższe (ok. 1,6...2V) od diod Znakomitym pomysłem byłoby zapisa- elementem przełą-
żółtych i zielonych (ok. 2...2,2V). nie wyników  na pewno Ci się to przy- czającym.
Przy jednakowych rezystorach R1, R2 da w przyszłości. Kiedyś bywał na-
G
włącz jako zywany sterowaną
D1, D2 róż- Fot. 2
diodÄ…. WyglÄ…d
bramka
K
nokolorowe współczesnych tyry-
pary diod storów pokazuje fo-
LED (czer- tografia poniżej. Na
woną, żółtą schematach tyrystory
i zielonÄ…). zazwyczaj oznacza
Sprawdz
ich się literkami Ty, ale nie jest to regułą.
napięcie prze- Również tyrystor nieco przypomina
wodzenia. działaniem tranzystor NPN. Jednak
Nie lekce- w odróżnieniu od tranzystora, tyrystor może
waż takich mieć tylko dwa stany: całkowitego przewo-
prób. Jeśli dzenia i całkowitego zatkania. Jeśli choć
masz multi- przez chwilę popłynie prąd bramki (G), ty-
metr cyfro- rystor otworzy się na trwałe. Tyrystor moż-
wy, ustaw go na wyłączyć tylko w jeden sposób  przery-
na zakres na- wając na chwilę prąd obciążenia. Takie
pięcia stałego działanie może się wydać dziwne i mało
(2VDC, przy przydatne w praktyce. W przemyśle, zwła-
szcza w energetyce, nadal wykorzystuje siÄ™
potężne tyrystory pracujące przy napięciach
sieci energetycznej rzędu setek i tysięcy
woltów oraz prądach setek i tysięcy ampe-
Ćwiczenie 4
rów. Natomiast przez hobbystów tyrystory
Dioda jako czujnik
sÄ… wykorzystywane coraz rzadziej.
temperatury
Wiesz już, że S przekonasz
termistor jest się, że zmiany
czuj ni ki em są zauważalne.
temperatury. Zbuduj teraz
Niech w ukła- układ według
dzie z rysunku rysunku 11.
10b rezystory Pomocą będzie
R1=R2=10k&!, fotografia 3.
a D1, D2 niech Dioda LED po-
będą typu winna się świe-
1N4148. Pod- cić ze średnią
Rys. 11
grzewaj końców- jasnością  w mode- Rys. 12
kÄ™ jednej z diod gorÄ…cÄ… lutownicÄ… lu rezystancja R1
i sprawdzaj, jak zmienia się jej napięcie wynosiła 4,7k&! (w razie potrzeby zmień
przewodzenia. Przełączając przełącznik wartość ją).
kolwiek) potencjometr pracuje jako zmienny rezy- zystancji 22k&!. Litera A oznacza charakterystykę li- mować na następnej wyprawie. Teraz chciałbym
stor, bywa oznaczany jak na rysunku E. Dwa niową, wykorzystywaną na przykład do regulacji Ci zwrócić uwagę na pewne specyficzne właści-
ostatnie symbole to oznaczenia potencjometru barwy tonu  zapis np. 10kA oznacza potencjometr wości diod.
montażowego (PR-ka, helitrima).  liniowy o rezystancji 10k&!. Oczywiście gdy brak Jak wiesz, na typowej krzemowej diodzie wy-
Zwłaszcza przy pracy w roli dzielnika napięcia potencjometru o określonej charakterystyce, można stępuje przy przepływie prądu spadek napięcia
ważna jest charakterystyka regulacji. Jeśli w poło- prowizorycznie zastosować jakikolwiek inny o ta- około 0,6...0,8V. Dokładna wartość napięcia prze-
wie drogi suwaka rezystancje obu  połówek poten- kiej samej rezystancji. wodzenia zależy od płynącego prądu i od rozmia-
cjometru są równe, potencjometr ma charakterysty- Obecnie najpopularniejsze są miniaturowe po- rów złącza, czyli od gęstości pradu.
kę liniową. Jeśli w środkowym położeniu suwaka tencjometry montażowe węglowe i cermetowe,
rezystancje nie są równe, potencjometr ma nielinio- a w zastosowaniach wymagających dużej precyzji W ćwiczeniu 4 sprawdziliśmy, że napięcie
wą charakterystykę regulacji: wykładniczą, logaryt- i stałości w czasie stosuje się (cermetowe) helitri- przewodzenia w zauważalny sposób zmienia się
micznÄ… lub jeszcze innÄ…. Wszystkie potencjometry my. Wszystkie majÄ… charakterystykÄ™ liniowÄ…. z temperaturÄ…. Przy jednakowym prÄ…dzie diody
montażowe mają charakterystykę liniową. Nato- zmniejsza się o około 2,2mV przy wzroście tem-
miast do regulacji głośności lepiej jest wykorzysty- peratury o 1oC.
Zadziwiające własności
wać potencjometry o charakterystyce wykładniczej, RysunekF pokazuje charakterystykę w kie-
bo dają one wrażenie równomiernej regulacji w ca- zwykłej diody...
runku przewodzenia typowej diody krzemowej
łym zakresie ruchu suwaka. Krajowe potencjometry w jakiejś temperaturze. Jak widzisz, napięcie
Diody wykorzystuje siÄ™ przede wszystkim do pro-
wykładnicze mają w oznaczeniu literę B, stąd zapis niewiele zmienia się przy dużych zmianach
stowania prądu zmiennego. Będziemy się tym zaj-
np. 22kB oznacza potencjometr  wykładniczy o re- prądu.
Elektronika dla Wszystkich
87
ELEMENTar z ELEMENTar z ELEMENTar z ELEMENTar z ELEMENTar z ELEMENTar z
T
E
C
H
N
I
K
A
L
I
A
Ośla łączka A3 44
Co siÄ™ stanie, gdy podgrzejesz diodÄ™, Podgrzewaj raz jeden, a po kilkudzie-
Termistor
Termistor jest dotykając lekko gorącą lutownicą jed- sięciu sekundach drugi tranzystor. Jak
czujnikiem tem- nej z jej nóżek? Dlaczego dioda LED zmienia się jasność LED-a?
peratury. gaśnie? Gdy podgrzewasz T2, dioda świeci ja-
Już symbol Jak wiesz, napięcie na dio- śniej, bo zmniejsza się napięcie
wskazuje, że ter- dzie wynosi około  progowe tranzystora T2
mistor jest 0,6V i tyleż wyno- i otwiera się on bardziej
odmianą rezystora, a więc jest elementem nie- si napięcie baza- przy tym samym na-
Czy wiesz, że...
biegunowym. Literka T lub t wskazuje na za- emiter, po- pięciu otrzymywa-
tani woltomierz ma rezystancjÄ™
leżność od temperatury. Na schematach ozna- trzebne do nym z tranzystora
czany jest Tm lub R jako odmiana rezystora. otwarcia tran- wewnętrzną równą 1M&!. Pomiar T1.
O ile w zwykłych rezystorach zmiana rezy- zystora. Ze Przy okazji
napięcia jest więc równoznaczny z
stancji pod wpływem temperatury jest niepo- wz r o s t e m wspomnę, że
dołączeniem do obwodu rezystora
żądana, o tyle w termistorach specjalnie do- temperatury układ z rysunku 12
wartości 1M&!.
biera się materiały składowe, by rezystancja napięcie na dio- to tak zwane lustro
zmieniała się pod wpływem temperatury jak dzie zmniejsza się prądowe, dość często
najwięcej. i nie wystarcza już do wykorzystywane w prakty-
Najpopularniejsze są termistory NTC (Ne- otwarcia tranzystora, więc dioda ce. Rezystor R1 wyznacza wartość
gative Temperature Coefficient), w których LED gaśnie. prądu I1. Co ciekawe, prąd I2 jest prawie
rezystancja maleje ze wzrostem temperatury. Okazało się, że zwyczajna dioda jest taki sam jak I1, niezależnie od R2, który
Do specjalnych celów stosuje się termistory czujnikiem temperatury, i co ciekawe, można zastąpić zworą. Prądy I1, I2 są
PTC (Positive Temperature Coefficient), bywa wykorzystywana w tej roli. praktycznie równe, gdy tranzystory mają
w których rezystancja przy wzroście tempera- Zbuduj jeszcze układ według rysun- jednakowe parametry i jednakową tem-
tury rośnie, czasem zadziwiająco gwałtownie. ku 12. Tranzystor, w którym zwarty peraturę.
Termistory stosowane do różnych celów jest kolektor z bazą zachowuje się jak
mają odmienny wygląd. Fotografia poniżej dioda. Piotr Górecki
pokazuje termistory z oferty firmy Siemens.
Mogą one pracować w zakresie temperatur
do około +150oC. Ciąg dalszy
Fot. 3
w następnym
numerze EdW
Informacje
dotyczÄ…ce zestawu
EdW-03
do  Oślej łączki
znajdujÄ… siÄ™
na stronie 120.
Inne czujniki temperatury
T E C H N I K A L I A T E C H N I K A L I A
Praktycznie wszystkie elementy zmieniajÄ…
swoje parametry pod wpływem temperatu-
Diody, wydajÄ…ce siÄ™ prymitywnymi elementa- charakterystykÄ™ w pewnym sensie logarytmicznÄ….
ry. Dlatego oprócz termistorów, do pomiaru mi, mają inną interesującą właściwość. Jeśli na I rzeczywiście diody można wykorzystać do prze-
pionowej osi zaznaczymy wartość prądu w tak prowadzania operacji logarytmowania na drodze
i regulacji temperatury często, a nawet czę-
zwanej skali logarytmicznej, charakterystyka dio- elektronicznej. Te same właściwości (temperatu-
ściej od termistorów, wykorzystuje się zu-
dy dziwnie się wyprostuje - zobacz rysunek G). rowe i logarytmiczne) ma też złącze baza-emiter
pełnie inne czujniki: diody i tranzystory,
Dokładnie przeanalizuj oba rysunki  to naprawdę każdego  zwykłego tranzystora.
czujniki półprzewodnikowe (np. serii
ta sama charakterystyka, tylko narysowana przy
KTY...), tzw. termopary (wyposażenie mul- innych skalach prądu. Widać z tego, że dioda ma
Fot. G
timetrów, w piecach gazowych), rezystan-
cyjne czujniki platynowe (tzw. PT100), itd.
Fot. F
Niektóre mogą mierzyć temperatury powy-
żej 1000oC. Fotografia poniżej pokazuje
kilka czujników.
Elektronika dla Wszystkich
88
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz