Szkoła Konstruktorów
cia jest rzędu kilkudziesięciu miliwoltów lub śli prądy są małe, w tym niełatwym zadaniu. Nagrody otrzymu-
Rys. 6
mniej. I takie maleńkie napięcia mają być a tym samym mierzo- ją: Mariusz Chilmon, Dariusz Drelicharz,
wzmocnione za pomocą popularnego wzmac- ne napięcia są porów- Marcin Wiązania i Michał Stach. Upominki
niacza LM358 w układzie z rysunku 6. Niby nywalne z napięciem otrzymują: Jarosław Tarnawa i Jakub So-
wszystko jest dobrze, bo układ LM358 może niezrównoważenia, bański. Serdecznie zapraszam do udziału
pracować przy napięciach wejściowych bli- trzeba liczyć się ze w rozwiązywaniu kolejnych zadań i do nadsy-
skich ujemnemu napięciu zasilania, jednak znacznymi błędami. łania prac w terminie.
trzeba wziąć pod uwagę napięcie niezrówno- Na koniec szcze- Wasz Instruktor
ważenia tego wzmacniacza operacyjnego. Je- rze gratuluję udziału Piotr Górecki
Co tu nie gra?
K
I
Co tu nie gra?- Szkoła Konstruktorów klasa II
Rozwiązanie zadania 80 dołączone do masy, a w punkcie połączenia podczas dnia czy też przy oświetleniu ich
W EdW 10/2002 na stronie 36 zamieszczony fotorezystorów napięcie będzie zbliżone do mocną latarką. Słusznie!
był schemat laserowego toru transmisji połowy dodatniego napięcia zasilania. Nieza- Wielu uczestników stwierdziło, że fotore-
dz
więku. Jest on pokazany na rysunku A. leżnie o tego, czy U3, U4 miałyby być zasi- zystory w roli odbiorników są za wolne. I ge-
Według pomysłodawcy sygnał z mikrofonu, lane napięciem symetrycznym, czy nie, takie neralnie mają rację. W takim systemie nale-
wzmocniony we wzmacniaczu U1, ma mo- połączenie jest ewidentnie błędne, bo wyj- żałoby wykorzystać fotodiody albo ostatecz-
dulować światło diod laserowych D1, D2. ście wzmacniacza U3 byłoby w spoczynku nie fototranzystory.
Wykorzystanie w odbiorniku dwóch fotoele- nasycone. Poza tym wzmacniacz mostkowy Więcej zgłoszonych zastrzeżeń dotyczy-
mentów miałoby poprawić właściwości tego nie jest niezbędny  większość uczestników ło nadajnika. Słusznie prawie wszyscy
odbiornika, a mostkowy wzmacniacz pozwa- jak najbardziej słusznie chce uprościć stwierdzili, że układ polaryzacji mikrofonu
lałby uzyskać większe wzmocnienie. wzmacniacz w odbiorniku. jest poprawny. Podobnie poprawny jest
wzmacniacz z kostką U1. Gorzej z układem
A
U2. Tu nie wszyscy byli zgodni, jak ma dzia-
łać wzmacniacz operacyjny U2 i tranzystory
T1,T2. Niektórzy przypuszczali, że pracują
one w trybie liniowym i amplituda sygnału au-
dio płynnie moduluje jasność obu diod. I taka
koncepcja od biedy miałaby rację bytu. Nie-
mniej ze schematu wynika niedwuznacznie, iż
U2 pracuje jako komparator. Ma ogromne
wzmocnienie, więc zamienia sygnał audio na
sygnał prostokątny, przy czym próg przełącza-
Do układu tego zgłosiliście wiele zastrze- Słusznie zakwestionowaliście też połącze- nia komparatora jest wyznaczony przez poten-
żeń. Muszę jednak od razu stwierdzić, że nie nie w szereg dwóch fotoelementów. Jeśli bę- cjometr P. Przytomnie zauważyliście, że przy
wszyscy uczestnicy zauważyli podstawowy dą one odbierać ten sam sygnał świetlny i by- takim sposobie pracy (...) nie ma żadnego sta-
błąd. Wielu uczestników słusznie zwróciło łyby identyczne, zmienny sygnał wyjściowy nu przejściowego. Taki sygnał będzie albo za-
uwagę na usterki mniej ważne, ale pominęło będzie równy zeru! Przecież wtedy oba foto- łączał diodę D1, albo D2 (w oryginale zawsze
błąd, który zupełnie przekreśla przydatność rezystory zmieniałyby rezystancję w tej samej któraś świeci z pełną jasnością!). (...) nie wi-
zaproponowanego schematu. proporcji i stosunek rezystancji FR1/FR2 był- dzę sensu stosowania aż dwóch diod lasero-
Zacznijmy jednak od końca, od głośnika. by zawsze równy 1. Dwa fotorezystory mia- wych. W zupełności wystarczy jedna.
Oto fragment jednego z listów: (...) Dużym łyby rację bytu, jeśli każdy odbierałby sygnał Tu ujawnia się podstawowy błąd  rzeczy-
błędem jest podłączenie głośnika pomiędzy tylko z jednej diody laserowej, a światło obu wiście w takim układzie pracy diody włącza-
wyjścia wzmacniaczy - głośniki wysokoomo- diod niosłoby informacje, będące w pewnym ne są na przemian i jedna z diod zawsze świe-
we to dziś rzadkość. Wartości stałych kon- sensie  w przeciwnej fazie . Taka koncepcja ci pełną jasnością. Jeśli jasność diod jest jed-
densatorów C1 i C2 także będą za małe (ma- pozwoliłaby nieco zmniejszyć wpływ zewnę- nakowa, otrzymujemy... stały strumień świa-
ksimum 1µF), a pojedyncze elektrolity nie bÄ™- trznych zakłóceÅ„, bo odbiornik reagowaÅ‚by tÅ‚a, nie niosÄ…cy absolutnie żadnej informacji.
dą mogły znalez
ć tu zastosowania, gdyż na użyteczny sygnał różnicowy, a nie na za- Na marginesie przypominam, że dołącza-
zmienia się polaryzacja sygnału. kłócające sygnały wspólne. I chyba taka była nie bazy tranzystora wprost do wyjścia
Rzeczywiście, ze względu na małą wydaj- słuszna intencja pomysłodawcy. Ale przy wzmacniacza operacyjnego jest co najmniej
ność wyjść wzmacniaczy operacyjnych nie dłuższym łączu skuteczne rozdzielenie ryzykowne ze względu na wyjściowe napię-
może to być głośnik, a co najwyżej słuchaw- dwóch torów laserowych byłoby dość trudne cia nasycenia tego wzmacniacza. Przecież
ki. We wzmacniaczu mostkowym, gdzie na do zrealizowania. Ponadto kilka osób zwróci- tylko we wzmacniaczach typu rail-to-rail na-
obu wyjściach napięcie stałe powinno być ło uwagę, że przy silnym oświetleniu zewnę- pięcie wyjściowe może być bardzo bliskie na-
jednakowe, kondensatory nie są potrzebne. trznym (a tego nie można wykluczyć), przez pięciom zasilania. W innych wzmacniaczach
A jeśli już, to przecież wystarczyłby jeden. oba fotorezystory popłynie duży prąd, który napięcie nasycenia może wynosić 1V, a nawet
Słusznie jednak zauważyliście, że napięcia może nawet je uszkodzić: dwa połączone sze- więcej, a wtedy w układzie z rysunku B tran-
stałe na wyjściach wzmacniaczy U3, U4 nie regowo fotorezystory mocno obciążą zasila- zystory nigdy nie zostaną zatkane  oba będą
będą równe. Wejście nieodwracające U3 jest nie lub nawet doprowadzą do zwarcia np. stale przewodzić, niezależnie od napięcia na
Elektronika dla Wszystkich
35
Szkoła Konstruktorów
wyjściu wzmacniacza. Należałoby wtedy do- przypomina pracę w klasie C, gdzie przy nie- i podać na głośnik. Taki impulsowy system,
dać np. dzielniki według rysunku C. Ale wielkich napięciach wejściowych żadna choć też podatny na zewnętrzne zakłócenia,
oczywiście takie dzielniki nie poprawią ukła- z diod nie świeci. Nawet w układzie z rysun- powinien zapewnić znacznie lepsze parame-
du z rysunku A, gdzie mimo wszystko świe- ku E, zawierającym dodatkowe diody LED try niż analogowy tor według rysunku F.
cące na przemian (jednakowe) diody dadzą D3, D4, przypominającym wzmacniacz Jeszcze lepsze parametry mógłby mieć
wypadkowy stały strumień światła. w klasie B, przy sygnale wejściowym rów- układ impulsowy z innym rodzajem modula-
nym zeru żadna z diod laserowych D1, cji. Jeden z uczestników napisał: sygnał z U1
B
D2 nie świeci albo świeci bardzo słabo. podałbym na jakiś modulator FM o nośnej
Tu też diody laserowe nie będą po- minimum 50kHz i wykorzystałbym tylko je-
prawnie pracować. Nieco lepsze wła- den promień lasera. Odbiornik jest całkowi-
ściwości miałyby układy z rysunku F, cie błędny. Zgodnie z moją propozycją zmia-
gdzie w spoczynku diody świeciłyby ny nadajnika, w odbiorniku zastosowałbym
z dużą jasnością, a punkt pracy usta- demodulator FM. I niewątpliwie taki układ
wiony byłby w połowie liniowego za- rozwiązałby problem szumów i zakłóceń
Wielu uczestników dostrzegło ten ewi- kresu, pomiędzy prądem progowym a prądem oraz zwiększyłby zasięg, bo po pierwsze, la-
dentny błąd i chciało go poprawić, proponu- maksymalnym. ser pracowałby dwustanowo: albo byłby wy-
jąc płynną modulację prądu diod. Idea przy- Duże plusy może sobie postawić tych kil- gaszony, albo świeciłby pełną jasnością. Po
najmniej teoretycznie jest słuszna, jednak ku Kolegów, którzy o tym pomyśleli! drugie, ewentualne szumy powodowałyby
w takim przypadku trzeba koniecznie wyrzu- Ale szczerze mówiąc, sposób z analogo- zmiany amplitudy, a nie częstotliwości,
cić komparator i zmodyfikować obwody ste- wą, liniową modulacją jasności diody lub a przecież przy modulacji FM informację nie-
rowania diod, czy diody, żeby pracowały diod na pewno nie da dobrych rezultatów. sie nie amplituda, tylko częstotliwość fali no-
w trybie liniowym. Niestety, część uczestni- Przecież odbiornik oprócz sygnału użytecz- śnej. Oczywiście w systemie FM należy wpro-
ków zupełnie zapomniała, że diody laserowe nego odbierze też najróżniejsze  śmieci , szu- wadzić preemfazę (w nadajniku) i deemfazę
to nie zwykłe diody LED. Przy małych prą- my niesione przez światło otoczenia. Przecież (w odbiorniku). W roli modulatora FM można
dach dioda laserowa zachowuje się jak zwy- w torze pracowałyby moduły laserowe, świe- z powodzeniem zastosować generator VCO
kła, kiepska dioda LED, a dopiero przy prą- cąc na czerwono, a w odbiorniku musiałyby z popularnej kostki 4046 i ta sama kostka mo-
dach większych od prądu progowego dioda pracować elementy reagujące na światło o róż- głaby pracować jako dekoder  wystarczy wy-
zachowuje się jak laser nych długościach fali. Nawet zastosowanie korzystać jeden z detektorów fazy w klasycz-
i wytwarza silną wiązkę czerwonego filtru niewiele tu pomoże. Dlatego nym układzie pracy pętli fazowej. Wstępna
C
spójnego światła. Krót- należałoby poszukać lepszego sposobu. propozycja pokazana jest na rysunku H.
ko mówiąc, dioda lase- Ja proponuję powrócić do oryginalnego Nagrody-upominki za najlepsze odpowie-
rowa nie może pracować układu z komparatorem. Na jedno wejście po- dzi otrzymują: Marcin Jaworski - Między-
przy małych prądach dawany byłby wzmocniony sygnał audio. lesie, Grzegorz Zawada - Gorzów Wlkp.,
i nie można modulować Wystarczy na drugie wejście komparatora po- A
ukasz Salich - Kraków.
jej jasności od zera do dać przebieg trójkątny lub piłokształtny
Zadanie 84
wartości maksymalnej, o znacznej częstotliwości, by uzyskać układ
tylko od wspomnianej pracujący jak wzmacniacz klasy D. Pokazuje Na rysunku J pokazany jest układ wskaz
ni-
wartości progowej do to rysunek G. Warunkiem prawidłowego ka włączonego biegu. Schemat nadesłany zo-
wartości maksymalnej. działania jest duża częstotliwość modulująca stał jako rozwiązanie jednego z poprzednich
Dlatego propozy- z generatora  trójkąta , która musi być co naj- zadań Szkoły.
D
cje z rysunków mniej dwa razy większa od najwyższej czę-
J
D, E są ewident- stotliwości toru audio. W praktyce powinna
nie błędne. być nie dwa, tylko co najmniej pięć razy
Wukładzie z ry- większa. Dioda laserowa bez problemu po-
sunku D układ winna pracować przy częstotliwościach rzędu
100kHz czy nawet 500kHz, chyba że zastoso-
E
wany wskaz
nik laserowy ma obwody zmniej-
szające szybkość reakcji diody. W systemie
z rysunku G dioda laserowa jest na przemian
wyłączana i świeci pełną mocą, co jest jak
najbardziej korzystne. W odbiorniku nie jest
potrzebny żaden
G
dekoder czy de- Jak zwykle pytanie brzmi:
modulator  wy-
Co tu nie gra?
starczy zastoso-
wać prosty filtr Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi.
F
u Å› redni aj Ä… cy, Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopiskiem
wzmocnić sygnał NieGra84 i nadeślijcie w terminie 45 dni od
ukazania siÄ™ tego nume-
ru EdW. Autorzy naj-
H
lepszych odpowiedzi
otrzymajÄ… upominki.
Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
36