Skrzynka
Porad
W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na pytania nade- Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie jest w stanie
słane do Redakcji. Są to sprawy, które, naszym zdaniem, odpowiedzieć na wszystkie nadesłane pytania, dotyczą-
zainteresują szersze grono Czytelników. ce różnych drobnych szczegółów.
Mam pytania w sprawie wzmacniacza na TDA 1562: 45V wskazuje, że wzmacniacz nie powinien ulec uszkodzeniu pod
1. Czy zamiast dwóch kondensatorów 4700µF można za- wpÅ‚ywem chwilowych przepięć w instalacji, jakie mogÄ… pojawiać siÄ™
łożyć 2 razy większe 4 takie same, po dwa połączone rów- w trakcie normalnej eksploatacji.
nolegle 2x(2x4700µF)? Czy pojemność 9400µF lub Ad 3. Ad 4. W zwiÄ…zku z powyższym opisem nie ma sensu
10000µF bÄ™dzie bezpieczna? zwiÄ™kszanie zasilania powyżej 18V, bo wzmacniacz nie bÄ™dzie praco-
2. Napięcie robocze jest 8-18V, natomiast napięcie dopu- wał, ponieważ nie jest możliwe wyłączenie opisanego wbudowanego
szczalne jest 0-30V a chwilowe 45V. U mnie pracuje w sa- zabezpieczenia. Nawet gdyby było to możliwe, nie ma sensu próba
mochodzie 12V. Czy zbudowanie odpowiednio wydajnej uzyskania ze wzmacniacza samochodowego mocy dużo większej od
prądnicy 10A na napięcie 20-30V polepszy wydajność nominalnej z uwagi na krytyczny problem rezystancji termicznej
wzmacniacza? wzmacniacza. Na przykład próba uzyskania dużej mocy wyjściowej
3. Czy można taki wzmacniacz podłączyć pod 2 szeregowe przez zmniejszenie oporności obciążenia spowoduje szybki rozgrza-
akumulatory 2x12V? nie struktury i zadziałanie zabezpieczenia termicznego.
4. Czy podwójne kondensatory i zasilanie z dodatkowego Ad 5. Wydajność subwoofera nie zależy od filtrów i przedwzmac-
akumulatora (2 akumulatory ładowane alternatorem niaczy. Filtr ograniczający pasmo ma wpływ na ogólny efekt dzwię-
24V) lub przetwornicy mogą zniszczyć wzmacniacz lub kowy i można go dobrać według uznania.
wpłynąć na jego nieprawidłową pracę?
5. Czy zbudowanie niewielkiego przedwzmacniacza z od- - Chciałbym zbudować falownik 50Hz na 100Hz do ko-
powiednich filtrów dolnoprzepustowych poprawi wydaj- siarki elektrycznej, w której znajduje się silnik 0,4kW
ność SUBWOOFERA? z kondensatorem, by podnieść prędkość z 1450 obr/min na
Ad 1. Można zwiększyć pojemność kondensatorów. Warto jednak 2800 obr/min. Oto moje założenia (...)
wypróbować w praktyce wartości zalecane fabrycznie i sprawdzić, - Potrzebuję informacji o układzie ICL7106 (dokładnie ilu
czy zwiększanie pojemności da jakikolwiek zauważalny efekt. Jeśli jest bitowy), ponieważ jest mi to potrzebne do pracy dyplo-
na słuch nie można wykryć różnicy, można nie stosować dodatko- mowej, a informacji tych nie mogę nigdzie znalezdz.
wych elementów. Z góry dziękuję.
Ad 2. Wzmacniacze samochodowe są często tak konstruowane, - Od ponad roku zajmuję się programowaniem proceso-
że dodatkowy obwód monitoruje wartość napięcia zasilania. Wyłą- rów Atmelowskich i chciałbym wiedzieć, czy do takiego
cza wzmacniacz wtedy, gdy napięcie jest zbyt niskie, poniżej 8V, co procesora (np. AT90S8535) można dołączyć zewnętrzną
zapobiega np. całkowitemu rozładowaniu akumulatora. Wyłącza też pamięć RAM (taką od starego PC-ta np. SIMM). Jeśli
wzmacniacz po przekroczeniu napięcia 18V, żeby przy dużych na- można, to bardzo proszę o jakiś schemat lub opis, jak to
pięciach i prądach nie uszkodzić wzmacniacza czy współpracują- podłączyć i jak obsługiwać z procesorka. Oprócz tego bar-
cych obwodów. Wzmacniacz z takim zabezpieczeniem NIE B- dzo proszę, jeśli to możliwe, o przesłanie mi not katalogo-
DZIE PRACOWAA PRZY NAPICIACH POWYŻEJ 18V. Nato- wych takich pamięci.
miast podany w katalogu zakres napięć dopuszczalnych 0...30V to Podobnych uprzejmych próśb o recenzję idei, pomysłu czy schematu
tylko gwarancja, że wzmacniacz nie ulegnie uszkodzeniu na przy- i o materiały katalogowe nadchodzi do redakcji bardzo wiele. Znacz-
kład przy podłączeniu szeregowo dwóch akumulatorów. (Niektórzy na ich część, nawet większość, pochodzi od osób młodych i niedo-
stosują takie drastyczne i ryzykowne metody zimą: łączą na chwilę świadczonych, które trzeba byłoby uczyć podstaw elektronicznego
prowizorycznie dwa akumulatory w szereg, żeby uruchomić silnik. rzemiosła. W przypadku pierwszego pytania błąd polega na pomyśle
Gdy silnik zostanie uruchomiony, chwilę popracuje i się rozgrzeje, przepuszczenia wyprostowanego napięcia sieci, czyli tętniącego
powracają do normalnego napięcia 12V. Metoda jest ryzykowna, bo przebiegu o częstotliwości 100Hz przez uzwojenie transformatora
można w ten sposób uszkodzić elementy, np. żarówki, ale radio sa- ogromna składowa stała spowodowałaby szybkie przegrzanie
mochodowe z takim wzmacniaczem mocy nie powinno zostać i uszkodzenie go. Budowa falownika to na pewno nie jest zadanie dla
uszkodzone). Z kolei podane maksymalne napięcie chwilowe początkujących.
Elektronika dla Wszystkich
10
Skrzynka porad
W przypadku drugiego pytania odpowiedz jest oczywista: czyną problemów jest indukcyjność transformatora i występujące
ICL7106, w przeciwieństwie do ICL7109, nie jest przeznaczony do w niej opóznienie prądu względem napięcia. Praktyka pokazuje, że
pracy w systemie mikroprocesorowym, więc w katalogu rzeczywi- niektóre regulatory fabryczne są w tym względzie znacznie lepsze od
ście nie ma informacji o liczbie bitów, a rozdzielczość określona jest innych. Wiele zależy jednak od samego prostownika, zwłaszcza od
inaczej jest to przetwornik 3,5-cyfrowy o rozdzielczości 1/2000 właściwości transformatora, a nawet akumulatora.
(1/4000 uwzględniając obie biegunowości napięcia wejściowego).
Autorowi trzeciego pytania nadesłanego e-mailem można pora- Poszukuję sposobu pobudzenia do pracy czujnika pod-
dzić, żeby wskazówek szukał w obszernych zasobach Internetu (ma- czerwieni pasywnej, ale bez interwencji w układ (firma
teriały katalogowe, zwłaszcza noty aplikacyjne producenta, grupy nadzorująca nie dopuszcza żadnej ingerencji w układ
dyskusyjne, liczne projekty osób trzecich). Osoba mająca dostęp do alarmu). (...) czujnik ten próbowałem pobudzić diodą
sieci może to szybko i sprawnie zrobić sama, nie musi liczyć na po- LED IRED, pilotem TV modulowanym 32kHz, bez rezul-
moc redakcji. tatu.
Niestety, naprawdę nie jesteśmy w stanie odpowiedzieć na wszy- Czujniki podczerwieni pasywnej (PIR) istotnie reagują na promienio-
stkie tego typu pytania. Ciężko pracujące grono redakcyjne nie może wanie podczerwone. Trzeba jednak pamiętać, że promieniowanie
poświęcić ogromnej ilości czasu na wyszukiwanie materiałów katalo- podczerwone obejmuje bardzo szeroki zakres częstotliwości. Czujni-
gowych oraz na indywidualną naukę wybranych Czytelników. Temu ki nie reagują na promieniowanie podczerwone bliskie światłu wi-
celowi poświęcona jest Szkoła Konstruktorów. dzialnemu, a właśnie takie wytwarzają diody IRED. Reagują na pro-
mieniowanie cieplne o znacznie większej długości fali. Nie jest tu po-
Na początku chciałem pozdrowić całą redakcję EdW. trzebna żadna modulacja, tylko ruch lub symulacja ruchu obiektu róż-
Chcę zbudować prostownik służący do ładowania akumu- niącego się temperaturą od otoczenia. Czujniki PIR nie reagują jed-
latorów samochodowych, posiadam kit AVT-1007 regu- nak na powolne zmiany temperatury. Układ sprawdzający czujnik
lator obrotów silnika i nie wiem, czy można użyć go na musi więc zawierać elementy w miarę szybko zmieniające swą tem-
stronie pierwotnej transformatora jako regulator prądu peraturę. W najprostszym przypadku może to być żarówka lub dwie
ładowania. lub więcej kolejno włączanych żarówek, ewentualnie inny system,
Dobrze zaprojektowany regulator fazowy nie powinien ulec uszko- gdzie następują zmiany temperatury symulujące ruch. Trudno tu po-
dzeniu przy próbach, jednak taka metoda regulacji rzadko daje dobre dać recepty, ponieważ poszczególne czujki PIR mają mniej lub bar-
wyniki. Regulacja fazowa po stronie pierwotnej transformatora nie dziej inteligentne obwody obróbki sygnału eliminujące fałszywe alar-
jest łatwa i mało który regulator radzi sobie z takim zadaniem. Przy-
Elektronika dla Wszystkich
11
Konkurs
Na rysunku przedstawiony jest układ z trze- emiterowy i zmiany napięcia kolektora nie
ma tranzystorami. mają praktycznego wpływu na napięcie na
emiterze, o ile tylko napięcie kolektor-emiter
jest większe od 1V.
Dodatkową wadą układu jest też pozosta-
wienie elektrolita C1 w spoczynku bez
napięcia, co przy sporadycznym korzystaniu
z układu zaowocuje radykalnym skróceniem
czasu włączenia. Kolejną słabą stroną jest za-
leżność odmierzanego czasu od wzmocnie-
nia prÄ…dowego tranzystora T1. W oryginal-
Jak zwykle zadanie konkursowe polega nym układzie ewidentnym błędem jest też
na rozszyfrowaniu brak rezystora R4 umieszczonego w obwo-
dzie bazy T3 - porównaj oba schematy. Obe-
Jak działa i do czego służy taki
cność rezystora R4 jest niezbędna, żeby prze-
układ?
wodzący tranzystor T2 nie wyładowywał ba-
Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopi- terii dużym prądem płynącym przez złącze
skiem Jak09, należy nadsyłać w terminie 45 E-B tranzystora T3. Przy ustawieniu poten-
dni od ukazania się tego numeru EdW. Na- cjometru P1 w górnym położeniu, prąd
grodami w konkursie będą kity AVT lub bazy T2 podczas naciskania przycisku S wy-
książki. niesie ponad 70µA, co przy dużym wzmoc-
Układ będzie działać, ale konstrukcja nie nieniu T2 da prąd kolektora T2 sięgający
RozwiÄ…zanie zadania
jest godna szerokiego rozpowszechnienia. 20mA. Dobrany rezystor R4 powinien go
z EdW 5/2003 Dołączenie kolektora T1 nie do obwodu ba- ograniczyć do wartości wystarczającej do
Przedstawiony układ z trzema tranzystorami to terii (A), tylko do wyjścia (B) sugeruje, że pełnego wysterowania T3.
wyłącznik czasowy baterii. Pełny oryginalny uzyskane tak dodatnie sprzężenie zwrotne Wszystkie nadesłane odpowiedzi były
schemat pokazany jest na rysunku poniżej. zagwarantuje skokowe, a nie płynne wyłą- poprawne. Nagrody książkowe otrzymują:
Według opisu układ po naciśnięciu przy- czenie. Owszem, takie połączenie trochę po- Tomasz Dziwiński - Rybnik, Tomasz
cisku S włącza odbiornik na kilkadziesiąt może, ale tylko w ostatniej fazie wyłączania, Kotliński - Syców, Rafał Sepołowicz - War-
minut. a to z uwagi, że T1 pracuje jako wtórnik szawa.
Elektronika dla Wszystkich
12
Projekty AVT
Sterownik
S
t
e
r
o
w
n
i
k
Sterownik
S
t
e
r
o
w
n
i
k
dzwonka
d
z
w
o
n
k
a
dzwonka
d
z
w
o
n
k
a
szkolnego
s
z
k
o
l
n
e
g
o
szkolnego
s
z
k
o
l
n
e
g
o
2670
2670
Dzwięk dzwonka szkolnego, szczególnie te- dzwonka w chwilach rozpoczęcia lub zakoń- AT89C2051. Ponieważ urządzenie musi być
go pierwszego, przez większość uczniów nie czenia przerw i lekcji. Urządzeniem steruje odporne na zaniki napięcia w sieci energe-
jest lubiany. Bardziej pozytywne emocje wy- mikroprocesor, w związku z czym posiada tycznej, konieczne okazało się zastosowanie
wołuje dzwonek będący tym ostatnim, koń- nieskomplikowaną budowę. Jest odporne na odrębnego układu zegara czasu rzeczywiste-
czącym ostatnią lekcję, a jeszcze bardziej po- zaniki napięcia sieciowego oraz posiada wy- go, który będzie działał mimo braku zasilania
zytywne odczucia daje dzwonek oznajmiają- godny interfejs obsługi. Programowanie ste- ze strony sieci. Implementacja zegara w pro-
cy koniec roku szkolnego. Dlaczego tak jest, rownika jest bardzo proste i przypomina na- gramie mikroprocesora byłaby oczywiście
wie każdy, kto chodzi lub chodził do szkoły. stawianie zegarka elektronicznego. Urządze- lepszym rozwiązaniem, ale na przeszkodzie
Jeśli jesteś uczniem i chcesz zostać docenio- nie bardzo dobrze nadaje się na temat pracy stoi sposób jego awaryjnego zasilania, który
ny przez ciało pedagogiczne, możesz wyko- dyplomowej. w stanie pracy pobiera kilka mA prądu. Układ
nać na rzecz szkoły bardzo pożyteczne urzą- RTC został zrealizowany w oparciu o popu-
dzenie, które zostało opisane w artykule. Jest Opis układu larną kostkę Philipsa PCF8583. W razie
to automat, którego zadaniem jest włączanie Schemat ideowy układu pokazany jest na ry- braku napięcia sieci (awaria sieci lub po pro-
sunku 1. Pracą urządzenia steruje doskonale stu wyjęcie wtyczki z gniazda) zegar RTC za-
Rys. 1 Schemat ideowy znany Czytelnikom EdW mikroprocesor silany jest z dodatkowej baterii litowej i po-
biera przy tym prÄ…d
o wartości pojedyn-
czych mikroamperów.
IstotnÄ… zaletÄ… tej kostki
jest również to, że po-
siada wolnÄ…, 240-bajto-
wą pamięć, którą można
traktować jak nieulotną
pamięć RAM. Nieulot-
ną, ponieważ jej zawar-
tość, mimo odłączenia
urzÄ…dzenia z sieci, jest
podtrzymywana przez
wspomnianÄ… bateriÄ™.
Dostępna pamięć jest
wykorzystana do prze-
chowania danych wpro-
wadzonych w fazie pro-
gramowania urzÄ…dzenia.
Zegar RTC komuni-
kuje siÄ™ z procesorem
przez magistralÄ™ I2C.
Na wyjściu INT kostki
PCF8583 co sekundÄ™
występuje zbocze opa-
dające, które wywołuje
przerwanie INT0 w mi-
kroprocesorze. Sygnał
Elektronika dla Wszystkich
13
Projekty AVT
pochodzący z tej końcówki jest w pewnym na ten temat dostarcza tabela 1. Dla zao- działaniu przekaznika. Ustawianie czasu lek-
sensie sygnałem zegarowym taktującym cały szczędzenia pamięci programu w procesorze cji i przerw odbywa się z interwałem 5min.,
układ. odczytem (zapisem) bieżącego czasu oraz ponieważ ich czas liczony w minutach (który
Mikroprocesor obsługuje wyświetlacz danych umieszczonych w pamięci U2 zajmu- wynosi 45min., ale zdarzają się skrócone lek-
LCD 16*2 znaków oraz kontroluje stan przyci- ją się te same procedury programu. Ponieważ cje) jest wielokrotnością liczby 5.
sków S1..S4. Pracą dzwonka steruje przeka- czas zapisywany w rejestrach układu U2 jest Struktura menu nie jest zbyt złożona. Po-
znik REL1, z kolei którego pracą poprzez tran- podawany w formacie BCD, procedury te za- siada ono następujące pozycje, które są wy-
zystor T1 steruje port P3.7 mikrokontrolera. mieniajÄ… podczas odczytu (zapisu) liczbÄ™ bierane za pomocÄ… przycisku MODE :
Dioda D2 zapobiega wpływowi prądu za- z formatu BCD (DEC) na format DEC CZAS. Na wyświetlaczu pokazywany jest
silacza do baterii, a dioda D1 wypływowi (BCD). Z tego powodu format danych, który bieżący czas z dokładnością do 1 sekundy.
prądu baterii poza układ RTC. normalnie byłyby dziesiętny, zostaje teraz Przejście do tej pozycji jest równoznaczne
Zasilacz urządzenia jest typowym ukła- przekształcony do formatu BCD podczas za- z włączeniem automatu, gdyż tylko wtedy
dem z prostownikiem dwupołówkowym oraz pisu i zmieniony do pierwotnej postaci decy- jest zezwolenie na przerwanie.
stabilizatorem LM7805 i nie wymaga szer- malnej podczas odczytu. ZEGAR. Nastawianie zegara RTC. Nasta-
szego opisu. W modelu zastosowałem trans- Procedury sprawdzające czas obsługują wiamy godziny oraz minuty za pomocą przy-
formator TS2/15 (10V1/0.18A), jednak lepiej przerwanie INT0, które wywołuje zegar cisków + i - . Po dowolnej modyfikacji
jest użyć typu TS2/14, ponieważ posiada nie- RTC. Przerwanie to jest pomocne podczas zerowane są sekundy. Wyboru pomiędzy mi-
co większą wydajność prądową (8V2/0.22A). wyświetlania zegarka na LCD, zwłaszcza że nutą a godziną dokonujemy za pomocą przy-
występuje ono co sekundę. cisku NEXT .
Program Procesor pobiera najpierw czas pierwsze-
Program można ściągnąć ze strony EdW go dzwonka i porównuje z czasem zegara. Je-
z działu FTP. Zajmuje on 2048 bajtów, a więc śli czasy są te same, program przechodzi do Tab. 1 Rozmieszczenie danych
całą przestrzeń pamięci EEPROM mikropro- procedury dzwonka, jeśli nie, to do czasu w pamięci RAM układu PCF8583.
cesora. Większość pamięci zajmują procedu- pierwszego dodawany jest czas lekcji i znowu
rejestr kontrolny 00h
ry obsługi menu (LCD, zegar) oraz procedu- następuje porównanie z czasem RTC. Jeśli to
setne części sekundy 01h
ry komunikacji z układem PCF8583. nie ten czas, w następnej kolejności dodawa-
sekundy 02h
Zastosowany algorytm wyznaczania ny jest czas pierwszej przerwy. Jeśli do tego
minuty 03h
dzwonka musi gwarantować, że mimo chwi- momentu wynik porównania jest fałszywy,
godziny 04h
lowego (a nawet długiego) braku zasilania dodawany jest czas lekcji, następuje porów-
rok 05h
układ nie straci orientacji w czasie i po po- nanie, dodawany jest czas drugiej przerwy,
tydzień/miesiąc06h
wrocie napięcia sieci włączy dzwonek o za- porównanie... Szukanie odpowiedniego czasu
timer 07h
programowanym czasie. Najprostszym algo- kończy się na odczytaniu zawartości komór-
kontrolny rejestr alarmu 08h
rytmem realizującym takie zadanie jest od- ki, w której jest umieszczony czas ostatniej
rejestry alarmu .......
czyt czasów zadziałania dzwonka, zapisa- przerwy. Fragment programu odpowiedzial-
rejestr licznika 0Fh
l
nych w kolejnych komórkach pamięci nieu- nego za tę procedurę prezentuje listing 1.
liczba lekcji 10h
l
lotnej, i porównanie każdego z nich z bieżą- W trakcie pracy na wyświetlaczu pokazywa-
czas lekcji 11h
l
cym czasem co pewien okres np. co minu- ny jest bieżący czas. Wyświetlaniem czasu
czas dzwonka 12h
d
tę. Jeżeli wynik porównania jest prawdziwy, zajmuje się procedura obsluga_przerwania ,
minuta pierwszego dzwonka 13h
p
d
następuje włączenie dzwonka. Podobny spo- uruchamiana podczas obsługi przerwania
godzina pierwszego dzwonka 14h
p
d
sób zastosowałem w urządzeniu, z tą różnicą, INT0. Podczas programowania sterownika
czas 1 przerwy 15h
1
p
że procesor nie odczytuje bezpośrednio cza- obsługa przerwania zostaje wyłączona.
czas 2 przerwy 16h
2
p
su zadziałania dzwonka. W zastosowanym Czas dzwonienia dzwonka można ustalać.
................................................... .......
algorytmie do wyznaczenia czasu dzwonka Podczas dzwonienia na wyświetlaczu ukazu-
czas 235 przerwy FFh
2
p
wystarczą następujące dane: je się symbol dzwonka, który informuje o za-
- czas pierwszego dzwonka,
- czas lekcji,
Listing 1
- liczba lekcji,
Obsluga_przerwania:
- czasy poszczególnych przerw.
Call Clock(3 , 4 , "** CZAS **")
PosiadajÄ…c te elementarne dane oraz
Call Czytaj(&H11) 'odczytanie danych z pamięci
Czas_lekcji = Dane
bieżący czas, procesor oblicza w locie
Call Czytaj(&H3)
czasy włączenia dzwonka. Taki sposób
Minuta = Dane
szukania czasu zadziałania dzwonka jest Call Czytaj(&H4)
Godzina = Dane
wygodniejszy z punktu widzenia osoby
Call Czytaj(&Min_1dzw)
programujÄ…cej automat. W razie koniecz-
Zawm = Dane
Call Czytaj(&Godz_1dzw)
ności przesunięcia godziny wystarczy
Zawh = Dane
zmienić ustawienia zegara oraz czas
Call Czytaj(&Liczba_lekcji)
pierwszego dzwonka, a w razie zmiany Max_komorka = Dane + &GODZ_1DZW 'ustalenie adresu komórki z ostatnią przerwą
For Wsk = &POCZATEK To Max_komorka
harmonogramu zajęć wystarczy przesunąć
Sprawdz 'jeśli to czas dzwonka to dzwoń
czas pierwszego dzwonka. Czynność ta
Zawm = Zawm + Czas_lekcji 'dodanie czasu lekcji do zmiennej
Minuty 'jeśli minuta w zmiennej
jest więc o wiele krótsza niż ustawianie
Sprawdz 'sprawdz czy trzeba dzwonić
z osobna poszczególnych czasów włącze-
Call Czytaj(wsk) 'odczytaj czas przerwy z komórki o adresie wsk
nia dzwonka.
Zawm = Zawm + Dane 'dodaj jÄ… do zmiennej
Minuty
Dane są przechowywane w pamięci
Next
układu PCF8583 w komórkach o adresie
Return
powyżej 0Eh. Dokładniejszych informacji
Elektronika dla Wszystkich
14
Projekty AVT
PIERWSZY DZWONEK.
c)
Czas wystÄ…pienia pierwszego
dzwonka. Nastawianie przebiega
a)
tak samo jak w przypadku zegara.
CZAS LEKCJI. Standardowo
45, ale bywa, że lekcje są skróco-
ne. Klawiszami + i - ustala-
my wartość, która dla wygody
jest wielokrotnością liczby 5.
JednostkÄ… jest minuta.
CZAS DZWONKÓW. Jest to
czas, przez jaki będzie dzwonił
dzwonek. Jego miarÄ… jest sekunda.
LICZBA LEKCJI. Jest naj-
większą liczbą lekcji, jaka wystę-
puje w jednym dniu.
n PRZERWA. Oznacza czas n
-tej przerwy, poczÄ…wszy od prze-
b)
rwy między pierwszą a drugą lek-
cjÄ…. Czas liczony w minutach usta-
wiamy za pomocą przycisków +
i - . Aby przejść do następnej
przerwy, wciskamy przycisk NE-
XT . Gdy liczba lekcji jest mniej-
sza od 2, pozycja ta jest pomijana.
Montaż
i uruchomienie
Montaż elektroniki możemy
przeprowadzić na płytkach dru-
kowanych pokazanych na rysun-
kach 2-4. Jak widać, zasilacz Rys. 2-4 Schematy montażowe
z przekaznikiem został zmontowany na osob- Ztyłu wykonujemy otwór na wyłącznik zasi-
nej płytce. Wyświetlacz oraz płytkę z przyci- lania oraz otwór, przez który będzie przebie- acjach może być lepszym rozwiązaniem.
skami łączymy z płytką sterownika za pomo- gał przewód zasilający. Również z tyłu obu- Wtedy otwór na wyświetlacz wykonujemy
cą tasiemki przewodów. Pod baterię wykonu- dowy przykręcamy kostkę elektrotechniczną, w górnej pokrywie obudowy. Styki przeka-
jemy podstawkę ze srebrzanki, jednak lep- z której uzyskamy dostęp do styków przeka- znika REL1 podłączamy równolegle do ist-
szym wyjściem jest użycie fabrycznie wyko- znika, oraz umieszczamy tam wyłącznik sie- niejącego włącznika dzwonka. Takie włącze-
nanej podstawki (jakie spotyka się na płytach ciowy. Montaż płytki sterownika, wyświetla- nie urządzenia w instalację dzwonkową
głównych komputerów). Ze względów bez- cza oraz płytki z przyciskami jest pionowy. umożliwi, w razie konieczności, przejście na
pieczeństwa podczas uruchamiania urządze- Szczegóły montażu widoczne są na rysunku sterowanie ręczne .
nia zasilamy je z innego zasilacza i montaż 5. Urządzenie można również umieścić na
transformatora odkładamy na pózniej. Uru- ścianie w pozycji pionowej, co w wielu sytu- Piotr Wójtowicz
chomienie układu powinno przebiegać bez
problemów. Potencjometrem PR1 ustawiamy
kontrast wyświetlacza. Jasność podświetla-
nia możemy ustalać za pomocą zmiany war-
Wykaz elementów
tości R1. Jako obudowę najlepiej jest zasto-
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
sować obudowę ZIVA. W jej przednim pane-
Rezystory U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C2051
lu wycinamy otwór na wyświetlacz LCD
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&! U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8583
oraz wiercimy otworki na przyciski S1..S4. R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7805
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,7k&! Różne
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! PR miniaturowy DP1 . . . . . . . . . . . .wyświetlacz alfanumeryczny 16*2
Kondensatory Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12MHz
Rys. 5
C1,C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF Q2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32768Hz
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2µF/16V S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µSwitch 10mm
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .transformator TS2/14
C6,C7,C8,C11 . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny REL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .RM83Z 5V
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/16V BAT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .bateria litowa 3V
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V podstawka precyzyjna 20dip
Półprzewodniki podstawka precyzyjna 8dip
D1,D2,D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148 wyłącznik sieciowy
D3-D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001 kostka elektrotechniczna
Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2670
Elektronika dla Wszystkich
15
2674
2674
Cyfrowy zasilacz
C
y
f
r
o
w
y
z
a
s
i
l
a
c
z
Cyfrowy zasilacz
C
y
f
r
o
w
y
z
a
s
i
l
a
c
z
część 2
Ä™
Å›
ć
2
część 2
Ä™
Å›
ć
2
Przyciski i programowanie kiego wyboru. Wartości napięć i prądów 10mA. Kolejna wartość wskazuje na pobór
Działanie klawiatury jest następujące: można ustawić tak jak w przypadku normal- prądu przez obciążenie, które wynosi 51mA
- Przyciski 1 8 są przyciskami szyb- nej obsługi. Każdą zmianę prądu lub napię- (przesyłana w mA). Ostatnia wartość wskazu-
kiego wyboru zaprogramowanych napięć lub cia, jaką chcemy, aby była zapamiętana je na stan przekaznika wyjściowego. Jeżeli
prądów. To znaczy, że pod każdym z tych w EEPROM, należy zapamiętać, naciskając 0 , to przekaznik dołącza napięcie do obcią-
przycisków jest przypisana przy programo- przycisk ON/OFF . Ustawienia pozostałych żenia, natomiast wartość 1 wskazuje na odłą-
waniu jakaś wartość prądu i napięcia. Naci- przycisków szybkiego wyboru można doko- czenie napięcia od obciążenia.
śnięcie jednego z tych klawiszy wybiera od nać, naciskając odpowiedni przycisk 1 8 , - Wysłanie znaku o jest równorzędne
razu przypisaną do danego klawisza wartość a następnie po ustawieniach napięcia i prądu z działaniem przycisku ON/OFF
napięcia lub prądu. każde z nich należy zapamiętać, naciskając - Wysłanie znaku u ustawia zasilacz w tryb
- Przycisk R różni się od przycisków przycisk ON/OFF . oczekiwania na podanie przez terminal napię-
szybkiego wyboru tym, że jego nastawy są Aby wyjść z trybu programowania, nale- cia. Zasilacz po wysłaniu tegoż znaku wyśle
zapamiętywane w pamięci EEPROM. Zasi- ży wyłączyć zasilanie. Po załączeniu zasila- znak > , który jest znakiem zachęty do
lacz po włączeniu zawsze odczytuje napięcie nia zasilacz jest gotowy do pracy z nowymi wprowadzenia wartości napięcia, które chce-
i prąd przypisany temu przyciskowi. ustawieniami przycisków szybkiego wyboru. my uzyskać na wyjściu zasilacza. Wprowa-
- Przycisk UP-H oraz DW-H zmieniają Oprogramowanie zasilacza zostało tak dzoną wartość należy potwierdzić klawiszem
(zwiększają lub zmniejszają) zgrubnie napię- napisane, by po każdym wyborze napięcia enter . Wprowadzane zakresy napięć po-
cie lub prąd. Zgrubna zmiana polega na tym, przyciskiem szybkiego wyboru zasilacz winny być z zakresu od 30 do 240 bez krop-
że napięcie zmieniane jest z krokiem 1V, na- odłączał napięcie od obciążenia. Takie dzia- ki dziesiętnej. Np. wysłana wartość 35 będzie
tomiast prąd z krokiem 100mA. łanie uchroni zasilany układ w przypadku odpowiadać napięciu 3.5V.
- Przyciski UP-L oraz DW-L zmienia- błędnego wyboru zaprogramowanego na- - Wysłanie znaku i jest podobne do zna-
ją (zwiększają lub zmniejszają) dokładnie na- pięcia. Po prawidłowym wyborze napięcia ku u , z tym że dotyczy prądu. Podawane
pięcie lub prąd. Dokładna zmiana polega na należy ponownie załączyć napięcie do ob-
tym, że napięcie jest zmieniane z krokiem ciążenia przyciskiem ON/OFF . Obciąże-
100mV, natomiast prąd z krokiem 10mA. nie jest odłączane tylko dla nastaw napięć
- Przycisk ON/OFF służy do załączania przypisanym przyciskom od 1 do 8 .
lub wyłączania napięcia doprowadzonego do Przy wyborze prądu wspomnianymi przyci-
obciążenia. Przycisk ten wykorzystywany skami zasilacz nie odłącza dołączonego ob-
jest także do zapamiętywania ustawień w try- ciążenia.
bie programowania przycisków szybkiego
Obsługa za pomocą
wyboru.
- Przycisk U/I umożliwia wybór rodzaju terminala
Rys. 4
nastawy: Czy nastawa ma dotyczyć napięcia, Sterowanie funkcjami zasilacza jest możliwe
czy prądu. Stan przycisku U/I sygnalizowa- nie tylko za pośrednictwem przycisków na
Rys. 5
ny jest znakiem > na wyświetlaczu LCD. płycie zasilacza. Zasilaczem można sterować
- MODE . Naciśnięcie go powoduje z dowolnego terminala za pośrednictwem
przejście zasilacza w tryb pokazywania po- kilku prostych komend, do których należą:
boru prądu przez obciążenie. - Wysłanie znaku p powoduje zwrócenie
Aby zaprogramować parametry (napięcia stanu ustawień zasilacza w postaci:
i prądy) klawiszy szybkiego wyboru, należy 100:31:51:0 . Pierwsza liczba wskazuje na
wyłączyć zasilacz i przycisnąć przycisk wartość napięcia, która wynosi 10.0V (100
MODE . Przy przyciśniętym przycisku na- bez kropki), druga po dwukropku wskazuje
leży ponownie włączyć zasilanie i jesteśmy na wartość ustawionego prądu, który wynosi
już w trybie programowania klawiszy szyb- 310mA (31*10). Dla wartości 1 będzie to
Elektronika dla Wszystkich
16
wartości prądu powinny być z zakresu od 1 0mA zmienia go na A , przez co możliwe
do 400, przy czym 1 to 10mA, a 400 to jest podawanie łatwiej i szybciej większych
4.00A, tak więc każda wpisana wartość jest wartości prądów niż w postaci np. 400
wielokrotnością 10mA. (bo 400*10mA=4A).
Rysunek 4 przedstawia przykład wysła- Ciąg dalszy na stronie 19.
nych oraz odebranych danych, natomiast
rysunek 5 przedstawia sposób skonfiguro-
wania Å‚Ä…cza RS232.
Do sterowania zasilaczem poprzez RS232
został napisany prosty program. Rysunek 6
przedstawia wyglÄ…d oferowanego programu
i jak widać jego interfejs jest bardzo podob-
ny do rozkładu przycisków na płycie zasila-
cza, dzięki czemu obsługa programu będzie
podobna do obsługi zasilacza przyciskami.
Aby wpisane wartości prądów i napięć były
przesłane do zasilacza, należy potwierdzać je
naciśnięciem klawisza enter . W programie
jest możliwość wpisywania wartości napięć
i prądów w postaci nie tylko bez, ale i z krop-
ką np. 5.5V lub 4A. Kliknięcie na tekście
Rys. 6
Rys. 7 Schemat montażowy (skala1:2) Rys. 8 Schemat montażowy (skala 1:2)
Wykaz elementów
Zasilacz
Wyświetlacz
Rezystory
Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2k&! 1% C25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V
R1,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&!
R2,R7,R8,R12,R16,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&! 1% C27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6k&!
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,1&! 5W
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&!
R4,R5,R10,R24,R28,R30,R32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! Półprzewodniki
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R6,R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9k&! 1% U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM723 DIP-14
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&! (montażowy)
R13,R14,R29,R31,R33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&! U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7812
RT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Termistor 22k&!
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4k&! 1% U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19k&! 1% U4,U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MAX504
Kondensatory
R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11k&! 1% U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MAX1243
C1,C3,C4,C5-C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/25V
R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99k&! 1% U7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8574AP
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&! U8,U9,U10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
C8,C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8k&! U11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79L12
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7µF/25V
R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,2k&! D1 D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&! B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Mostek B50C25000
Półprzewodniki
R25,R26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220k&! B2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Mostek 1A
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89C4051
R27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&! T1,T4,T6,T7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8574AP
R34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47&! T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Wyświetlacz LCD 1*16 z podświetleniem
R35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&! T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD249C
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT24C04
P1,P2,P3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! (montażowy) T5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD139
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MAX232
P4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&! helitrim T8,T9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BS107
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm czerwona
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm zielona
Kondensatory Inne
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4700µF/50V S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .WyÅ‚Ä…cznik ON/OFF
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Kwarc 11MHz
C2,C3,C7,C9,C11,C12,C14,C17,C18,C19,C22,C24 . . . . . . . . . .100nF PK1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .RM82/12V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220pF PK2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .RM94/12V
Inne
C5,C23,C26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TST2*12V
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DÅ‚awik 330µH
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V TR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TS15/34
S1-S16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Mikrostyki
C8,C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Wentylator 12V
Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Gniazdo zaciskane 10-pin oraz goldpiny
C13,C15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33µF/16V F1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Gniazdo bezpiecznikowe oraz bezpiecznik 1A
Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Gniazdo DB9/M
C16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7µF/16V Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Gniazdo zaciskane 10-pin oraz goldpiny
GN . . . . . . . . . . . .2 x gniazda bananowe koloru czerwonego oraz czarnego
C20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF Obudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Z17
GB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Gniazdo bezpiecznikowe
C21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF Radiator
Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2674
p
z
p
j
d
w
h
A
j
k
s
A
2
Elektronika dla Wszystkich
17
Monitor
Monitor
portów AVR
portów AVR
Do czego to służy? punkt PORT pozostał niepodłączony. Aby nie odróżnić od wyjścia w stanie wysokim.
Na początku stycznia zadzwonił do mnie pe- lampki nie świeciły, suma napięć przewodze- Pomaga w tym tranzystor T1 i dodatkowy re-
wien Czytelnik, który napotkał kłopoty przy nia diod i złącza baza-emiter tranzystora mu- zystor R2. Mianowicie z badanej końcówki
próbie dołączenia wyświetlacza LCD do pro- si być większa od napięcia zasilania. Ponie- przez rezystor R1 płynie wtedy bardzo mały
cesora AVR ( 8535). Przez telefon nie sposób waż niektóre żółte diody LED zaczynają za- prąd, ale otwiera on tranzystor T1 i przez dio-
było ustalić przyczyny. Mógł nią być błąd uważalnie świecić już przy napięciu 1,7V, dę LED2 płynie prąd o wartości wyznaczonej
w programie albo też błędne podłączenie lub koniecznie jest zastosowanie szeregowych przez R2. Wartość R2 jest tak dobrana, żeby
uszkodzenie wyświetlacza. Poradziłem, żeby diod D1...D4. Wtedy na pewno przy napięciu prąd ten wynosił 1mA lub mniej. Tym sa-
przede wszystkim sprawdził, czy procesor zasilania do 5,5V żółte diody LED1 i LED2 mym, gdy badana końcówka jest wejściem
wysyła informację na linie portu procesora, nie będą świecić. podciągniętym , świeci LED2, ale ze znacz-
do których jest dołączony wyświetlacz. nie zmniejszoną jasnością, wyznaczoną przez
Można to zrobić w różny sposób. Po Rys. 1 Schemat ideowy wartość rezystora R2. W ten sposób jasność
chwili namysłu doszedłem do wniosku, że świecenia LED2 pokazuje, czy chodzi
podobne problemy z pewnością napotka wie- o prawdziwy wysoki stan wyjścia (jasne
lu Czytelników, piszących własne programy. światło), czy o podciągnięcie wejścia (świe-
Aby ułatwić im życie, postanowiłem zapro- cenie słabe, ale wyraznie zauważalne). Rezy-
jektować monitor stanu portów procesora. stor R3 jest potrzebny, żeby układ nie reagował
Chodzi o to, żeby podczas pracy programu na prÄ…dy upÅ‚ywu, mniejsze niż 5µA.
można było łatwo sprawdzić, co dzieje się na Na rysunku 2 pokazane są reakcje moni-
poszczególnych liniach portów. tora na wszystkie cztery możliwe stany linii
W przypadku wielu procesorów, w tym portu i rozpływ prądów.
rodziny 51, nie ma żadnego problemu, bo na Oczywiście, gdy porty będą pracować
porcie może wystąpić jeden z dwóch stanów. w roli wyjść i gdy będą się na nich szybko
Monitorem stanu danej końcówki może być zmieniać stany, będą świecić obie lampki.
dioda LED i rezystor szeregowy włączone Świecenie obu lampek świadczy więc, że na
między daną końcówkę a dodatnią szynę za- badanej końcówce występuje przebieg impul-
silania. Z portami procesorów AVR sprawa sowy, a stosunek jasności lampek wskaże
jest trudniejsza, bo mogą tam występować współczynnik wypełnienia tego przebiegu.
nie dwa, tylko cztery różne stany - szczegóły Uwaga! W proponowanej wersji układ
można znalezć w odcinku Mikroprocesoro- przeznaczony jest do pracy przy napięciu
wej Oślej łączki w numerze 1/2003. Opisany zasilania w granicach 5Vą0,5V. Jeśli proce-
dalej monitor pozwala określić nie tylko spo- Gdy sprawdzana końcówka pracuje jako sor miałby pracować przy innym napięciu za-
czynkowy stan danej końcówki, ale też zmia- wyjście, procesor ustawia tam czysty stan silania albo z diodami LED o innym napięciu
ny stanów podczas pracy programu. wysoki albo niski, co odpowiada dołączeniu przewodzenia, należy zmienić liczbę szere-
punktu PORT do plusa zasilania albo do ma- gowych diod krzemowych (D1...D4), by
Jak to działa? sy. Znaczny prąd płynie przez rezystor R1 i przy odłączonym punkcie PORT nie świeciła
Rysunek 1 pokazuje schemat ideowy układu jasno świeci jedna z diod LED1, LED2. Przy żadna z diod LED. Zwłaszcza w przypadku
monitora, ściślej - monitor stanu jednej linii. stanie wysokim wyjścia LED2, przy niskim użycia diod czerwonych, mających niższe
Punkt PORT należy dołączyć do badanej linii LED1. Tranzystor T1 praktycznie nie od- napięcie przewodzenia, może zajść potrzeba
portu procesora AVR, a punkty VCC i GND grywa wtedy żadnej roli. dodania diod krzemowych
podłączyć do napięcia zasilającego procesor. Gdy badana końcówka jest wejściem Warto dodać, że najprostszy monitor sta-
Aby rozróżnić cztery stany (dwa przy pracy podciągniętym , panuje na niej w spoczyn- nu portów procesora AVR można zbudować
w roli wyjścia, dwa - jako wejścia) potrzebne ku stan wysoki, ale wydajność prądowa jest według rysunku 3. Działanie będzie iden-
są co najmniej dwie diody LED. Gdy koń- mała (znacznie poniżej 1mA). Właśnie dzię- tyczne, jak układu z rysunku 1, tylko przy
cówka pracuje jako wejście pływające , nie ki zdecydowanie różnej wydajności prądo- wejściu podciągniętym jasność świecenia
świeci żadna z diod. Sytuacja jest taka, jakby wej podciągnięte wejście można skutecz- LED2 będzie bardzo mała.
Elektronika dla Wszystkich
18
Kto chciałby wypróbować taki prosty z naszej strony internetowej. Należy dołą-
układ, powinien zastosować diodę LED2 czyć wejście monitora (PORT) do punktu D0
z przezroczystą soczewką, żeby można było (zacisk ARK lub dolna szpilka zwory J5), jak
dostrzec to znikome świecenie przy prądzie pokazuje rysunek 4.
diody rzędu 0,1mA. Piotr Górecki
Rys. 4
Montaż i uruchomienie Rys. 4
Rys. 3
Do tak prostego układu nie przewidziano płyt-
ki drukowanej. Wszyscy uczestnicy kursu mi-
kroprocesorowej Oślej łączki powinni wyko-
Wykaz elementów
nać przynajmniej jednokanałowy tester we-
monitora jednokanałowego
dług rysunku 1, choćby w postaci pająka , jak
na fotografii wstępnej. Aby dołączyć monitor R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220&!
do badanej końcówki portu, warto wykorzy- R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k&! (2,2...6,8k&!)
stać jedną końcówkę z listwy z gniazdkami. R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
Kto chce, może zmontować kilka, nawet LED1,LED2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .żółta 3mm
osiem, kanałów, by uzyskać prosty analizator T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548 lub podobny
stanów. D1...D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001...7
Aby wstępnie sprawdzić działanie testera, (wspólne dla wszystkich kanałów)
można wykorzystać programik MonPort.bas
Rys. 2
Ciąg dalszy ze strony 17. ustawień należy wsze włączyć, by program zaczął działać. Na
podawać w takiej rysunku 10 przedstawiam program dostoso-
Przyciski szybkiego wyboru w programie sÄ… formie w jakiej wany do drugiej wersji programu zapisanego
tworzone wirtualnie, to znaczy, że mogą one znajdują się w do- w 89C4051, który jest odzwierciedleniem
mieć wartości inne niż wartości przycisków łączonym pliku płyty czołowej zasilacza.
szybkiego wybierania znajdujące się w zasi- ustaw.txt . Pro- Należy zauważyć, że w dołączonym pro-
laczu. Dzięki temu istnieje możliwość zwięk- gramowy przy- gramie obsługi zasilacza pobierany prąd jest
szenia liczby przycisków wyboru aż do 16. cisk OUT załą- wskazywany w drugiej linii, nie ma tam prze-
Przyciskiem MODE można zmienić war- cza napięcie do łącznika trybu wyświetlania. Napisany przeze
tości wskazywane przez przyciski wyboru na obciążenia, nato- mnie program można udoskonalić. Jak było
prąd lub napięcie. Aby program poprawnie miast przycisk wspomniane, program zawarty w 89C4051
pracował, należy go skonfigurować. Konfi- Power jest wir- napisany został w rewelacyjnym BASCOM-
guracja będzie polegać na zmianie pliku te- tualnym wskazni- ie, przy czym 4kb zawarte w mikrokontrole-
kstowego, w którym zawarty jest numer po- kiem zasilania, rze zostały wykorzystane całkowicie. Działa-
Rys. 9
rtu oraz napięcia i prądy przypisane wirtual- który należy za- nie programu nie jest skomplikowane, gdyż
nym przyciskom wyboru. Wygląd te- Rys. 10 polega w znacznej części na obsłudze kla-
go pliku konfiguracyjnego przedsta- wiatury, komunikacji z RS232, przetworni-
wia rysunek 9. Pierwsza wartość kami i wyświetlaczem LCD.
wskazuje na numer portu i jeżeli bę-
dzie to COM1, to 1 , a jeżeli COM2, Marcin Wiązania
to należy wpisać 2 . Pozostałe warto-
ści przypisywane są klawiszom od 1
do 8 w kolejności, w jakiej znajdują
się w tym pliku. Po wartościach na- P.S. Pliki programów oraz rysunki płytek
pięć podawane są wartości prądów. drukowanych można ściągnąć ze strony in-
Dla uniknięcia błędów, nowe wartości ternetowej EdW.
Elektronika dla Wszystkich
19
Listy od Piotra
O paskudztwach i czarodziejach,
czyli zakłócenia w układach elektronicznych
Prezentowany cykl artykułów przeznaczo- nieporównanie łatwiejszą, a podane dalej się elektroniką i po przeczytaniu kilku
ny jest wyłącznie dla analogowców , czy- informacje mogłyby im poważnie zaszko- książek. Podane informacje uświadomią
li tych, którzy budują układy analogowe, za- dzić, na zawsze odbierając spokój umysłu! im, że dobry konstruktor musi zdobyć
równo audio, jak i pomiarowe. Poniższego ar- Z podanym materiałem powinni ko- solidną dawkę wiedzy teoretycznej i prak-
tykułu pod żadnym pozorem nie powinni czy- niecznie zapoznać się wszyscy ci, którym tycznego doświadczenia, a tego nie
tać ci, którzy wykorzystują wyłącznie układy wydaje się, iż konstruktorem można zo- sposób osiągnąć ani w dwa tygodnie,
cyfrowe! Cyfrowcy zajmują się dziedziną stać w dwa tygodnie po zainteresowaniu ani nawet dwa miesiące.
część 4
Na razie, nie ma nadprzewodników, które które z tych pojemności. Oczywiście powinie-
Uwaga! Osoby niepełnoletnie mogłyby pracować w temperaturze pokojo- neś mieć świadomość, że nawet rysunek 27
mogą przeczytać niniejszy artykuł wej. Każdy kawałek drutu czy ścieżki druko- nie reprezentuje wszystkich właściwości rze-
wyłącznie pod opieką wykwalifiko- wanej ma jakąś niezerową, mierzalną rezy- czywistego układu. Przecież pojemności wy-
wanych osób dorosłych! stancję. Każdy kawałek drutu i każda ścieżka stępują dosłownie między wszystkimi po-
Artykuł zawiera bowiem wiele mają też jakąś indukcyjność własną. W nie- szczególnymi obwodami, a każda ścieżka
szokujących wiadomości, które mo- których, na szczęście rzadkich, sytuacjach i drut mają jakąś rezystancję i indukcyjność.
gą nieprzygotowanego odbiorcę po- należałoby uwzględnić tę oporność i induk- Szczerze mówiąc, nie sposób narysować sche-
zbawić snu, doprowadzić do cięż- cyjność ścieżek - prowadzi to do schematu ide- matu, który precyzyjnie odzwierciedlałby
kiego rozstroju nerwowego, a na- owego jak na przykład na rysunku 26. Jeśli wszystkie pasożytnicze pojemności. Każdy
wet do śmierci ze zmartwienia. przez te rezystancje
i indukcyjności po-
płyną prądy, po-
Ukryte parametry
wstanÄ… w nich
ścieżek i połączeń spadki napięć, które
Okazuje się, że przyczyną wielu kłopotów w pewnych oko-
z układami analogowymi są też pewne para- licznościach mogą
metry elementów elektronicznych oraz ście- stać się przyczyną
żek płytki drukowanej i połączeń przewodo- zwiększenia znie-
wych, które zazwyczaj są pomijane. Tylko na kształceń, szumów,
schemacie ideowym wszystko prezentuje siÄ™ a nawet samowzbu-
idealnie. Trzeba jednak pamiętać, że schemat dzenia układu. Nie
ideowy, na przykład ten z rysunku 25 nie są to wprawdzie
odwzorowuje dokładnie rzeczywistości. Nie duże rezystancje
uwzględnia na przykład szkodliwych pojem- i indukcyjności, ale
ności montażowych oraz wzajemnego sprzę- na przykład we
żenia obwodów, jakie wystąpią w rzeczywi- wzmacniaczach Rys. 26
stym urzÄ…dzeniu. Schemat ideowy nie mocy, w pewnych
odwzorowuje także innych oczywistych pa- czułych i precyzyj- Rys. 27
rametrów rzeczywistego układu. Na przykład nych układach
rysując schematy, zazwyczaj nie zastanawia- oraz w układach
my się nad rezystancją połączeń. Zastanów w.cz. nie można ich
się chwilę: czy masz świadomość, że rysując pominąć.
schemat zakładamy, iż połączenie między Indukcyjności
elementami ma rezystancję równą zeru. i rezystancje to nie
A jak to jest w rzeczywistości? wszystko. Do tego
dojdą pojemności
Rys. 25 montażowe, zależ-
ne właśnie od spo-
sobu montażu.
Nasz prosty sche-
mat po uwzglÄ™-
dnieniu pojemno-
ści montażowych
rozrasta siÄ™ do
przerażającej po-
staci. Rysunek 27
uwzględnia nie-
20 Elektronika dla Wszystkich
Listy od Piotra
schemat będzie tylko jakimś uproszczeniem R = 0,017&!mm2/m*0,2m/0,07mm2= Podane przykłady mają Cię uwrażliwić na
modelem rzeczywistości. = 0,048&! = 48m&! problem rezystancji ścieżek i zwalczyć po-
Co jeszcze ważniejsze, zależnie od sposo- 48 miliomów to rezystancja w sumie nie- wszechne, złudne wrażenie dotyczące sze-
bu montażu, te rezystancje, indukcyjności zbyt duża, ale na przykład przy przepływie rokich ścieżek.
i pojemności będą inne. W każdym razie gro- przez nią prądu 200mA spadek napięcia na tej Do obliczania rezystancji ścieżek można
teskowy wręcz rysunek 27 wskazuje na wy- rezystancji wyniesie prawie 10mV, co w nie- wykorzystać podany wcześniej wzór wy-
jaśnienie kolejnego magicznego zjawiska, których czułych układach pomiarowych mo- starczy obliczyć przekrój ścieżki, mnożąc jej
którego nad podziw często doświadczają że wiązać się ze znacznymi błędami pomiaru. szerokość wyrażoną w milimetrach i grubość
elektronicy, zarówno początkujący, jak i zaa- Znacznie gorzej jest ze ścieżkami, które miedzi (0,035...0,038mm). Przykładowo
wansowani: układ eksperymentalny prowi- tylko na pozór są masywne. Patrząc na pła- ścieżka o długości 10cm i szerokości 10 mil-
zorycznie zmontowany w pająku pracował ską ścieżkę, widzimy jej szerokość, a zwykle sów (ok. 0,25mm) na typowej płytce druko-
dobrze, a te same elementy identycznie połą- zapominamy, że jest ona bardzo cienka gru- wanej o grubości miedzi 0,038mm będzie
czone, wlutowane w płytkę działać nie chcą bość miedzi wynosi typowo 0,035...0,038mm, mieć rezystancję około 0,18&!. Prawie 0,2&!
lub działają zle. I tak bywa dość często, zwła- czyli 35...38 mikrometrów. O ile na przykład to dość duża rezystancja i spadek napięcia na
szcza w konstrukcjach niedoświadczonych drut o średnicy 1mm ma przekrój 0,785mm2, niej może zakłócić działanie układu.
elektroników. Przyczyną są właśnie szkodli- o tyle ścieżka o szerokości 1mm ma przekrój Warto też wiedzieć o innym zaskakują-
we parametry połączeń zle zaprojektowanej tylko cym, a bardzo prostym sposobie obliczania
płytki drukowanej. S = 0,035x1 = 0,035mm2 rezystancji ścieżek: zamiast wykorzystywać
Pamiętaj o tych pasożytniczych czynni- czyli ponad 22 razy mniejszy! Oczywiście podany wcześniej wzór, wystarczy zapamię-
kach, ale nie musisz się nimi nadmiernie stre- będzie mieć 22 razy większą rezystancję. tać, że typowa ścieżka o grubości 0,038mm
sować. Na szczęście w praktyce w prost- Oto inny przykład: typowy przewód mon- ma 0,45 milioma na kwadrat . Oznacza to,
szych układach małej mocy w ogóle nie trze- tażowy o przekroju 0,35mm2 chcemy zastąpić że niezależnie od szerokości ścieżki, każdy
ba się przejmować omawianymi szkodliwy- równoważną ścieżką. Żeby uzyskać taką sa- kwadracik dodaje rezystancję 0,45m&!, nie-
mi czynnikami, a w układach dużej mocy ma rezystancję, ścieżka taka musiałaby zależnie od szerokości ścieżki, jak pokazuje
oraz w precyzyjnych i odpowiedzialnych wy- mieć... 10mm szerokości. W układach więk- rysunek 28. Przykładowo ścieżka o długości
starczy uwzględnić te szkodliwe czynniki szej mocy zgodnie z powszechnie dostępny- 20mm i szerokości 1mm będzie składać się
tylko w kluczowych obwodach. Oczywiście mi wskazówkami często stosujemy przewody z 20 kwadracików , czyli jej rezystancja
kwestią wiedzy, doświadczenia i wprawy jest o przekrojach rzędu 1,5mm2...4mm2. Próba wyniesie 20*0,45m&! = 9m&!. Ścieżka o tej-
określenie, które obwody i punkty są kluczo- zastąpienia przewodu o przekroju 2,5mm2 że długości (20mm) i szerokości 0,25mm bę-
we, ale to zupełnie inna historia. Właśnie tu ścieżką wymagałaby szerokości ponad 7cm. dzie składać się z (20/0,25=) 80 kwadraci-
masz kolejny dowód, że dobrym konstrukto- Początkującym elektronikom wydaje się, ków , więc jej rezystancja wyniesie 36m&!.
rem nie można zostać po przeczytaniu kilku że rezystancję ścieżki można radykalnie Nawet rezystancje ścieżek rzędu drob-
książek i czasopism. Zrozumienie, jak działa zmniejszyć przez pocynowanie jej. Taka idea nych ułamków oma w niektórych zastosowa-
układ, to dopiero początek. Potem następuje jest z gruntu błędna! niach naprawdę okazują się istotne. Właści-
etap zdobywania wiedzy i doświadczenia Warstewka cyny jest zwykle cienka, po- wie to nie sama rezystancja jest grozna. Gdy
w kwestii rozmaitych na pozór drobnych równywalna z grubością ścieżki, a przewod- przez taką wysokoomową ścieżkę płyną
szczegółów. Niniejszy artykuł z konieczności ność cyny jest prawie siedem razy mniejsza znikome prądy, problemu nie ma. Natomiast
nie może objąć wszystkich najdrobniejszych niż miedzi. Tym samym cienka warstewka gdy popłynie prąd o znacznej wartości, nieu-
aspektów zagadnienia. Sygnalizuje tylko cyny naprawdę niewiele pomoże, aby zmniej- chronnie wystąpi spadek napięcia. Ten spa-
problem pomijanych właściwości ścieżek szyć rezystancję ścieżki o połowę, grubość dek napięcia może mieć znaczenie w precy-
i przewodów, który może się ujawnić w roz- warstwy cyny musiałaby wynosić około zyjnych układach pomiarowych. Ale częściej
maity sposób. 0,25mm. W rzadkich przypadkach, gdy trze- zródłem kłopotów są spadki napięcia w takt
ba koniecznie zmniejszyć rezystancję ścieżki, sygnału zmiennego, które dodają się lub
Rezystancja należy dolutować do niej przewód, drut mie- odejmują od sygnału i mogą być przyczyną
Jeśli chodzi o przewody, ich oporność można dziany lub srebrzankę o możliwie dużej śre- wzrostu zniekształceń, a nawet samowzbu-
wyliczyć ze znanego szkolnego wzoru: dnicy. W przypadku układów w.cz. pocyno- dzenia układów audio, głównie stopni mocy.
wanie ścieżek zawsze jest ewidentnym błę- Oprócz spadku napięcia i związanych
R= Á*l / S dem z uwagi na zjawisko naskórkowoÅ›ci z tym bÅ‚Ä™dów, należy pamiÄ™tać o stratach mo-
cynowanie ścieżek w obwodach w.cz. nie cy, jakie wywołuje przepływ prądu przez re-
gdzie l to długość drutu w metrach, S jego zmniejsza, tylko zwiększa ich rezystancję. zystancję ścieżek czy przewodów. Co prawda
przekrój (nie średnica) w milimetrach kwa- Młodzi, niedoświadczeni elektronicy za-
dratowych, Á - rezystywność materiaÅ‚u fascynowani możliwoÅ›ciami współczesnych Rys. 28
[&!mm2/m]: programów projektowych oraz możliwościa-
mi wytwórców płytek, zdecydowanie za czę-
sto stosujÄ… w swych projektach zbyt cienkie
materiał rezystywność
[&!mm2/m]
ścieżki. Fakt, że program projektowy ma do-
miedz 0,017
myślnie ustawione ścieżki o szerokości
aluminium 0,027
10...15 milsów (0,25...0,37mm), nie znaczy,
srebro 0,016
że wszystkie ścieżki płytki powinny mieć ta-
cyna 0,115
ką szerokość. Ścieżki, w których płynie prąd
ołów 0,21
o wartości powyżej miliampera, zwłaszcza
ścieżek zasilania i masy, powinny być zdecy-
Przykładowo 20cm drutu miedzianego o śre- dowanie szersze. Szerokości 40...140 milsów
dnicy 0,3mm (przekrój 0,07mm2) będzie (1...4mm) wcale nie są przesadą.
mieć rezystancję:
Elektronika dla Wszystkich 21
Listy od Piotra
miedz jest jednym z najlepszych przewodni- Nie można też
ków, ale przy dużych prądach rzędu amperów zapomnieć o maksy-
druty i ścieżki będą się poważnie grzać. malnej obciążalności
W niektórych sytuacjach trzeba wziąć pod prądowej ścieżek.
uwagę nie tyle kwestię spadku napięcia, tyl- Wcześniej rozważal-
ko właśnie ściśle z nią związany problem iśmy rezystancję ście-
wzrostu temperatury. W grę wchodzi tu zna- żek i spadki napięcia,
ny wzór na ciepło Joule a: które mogą być przy-
P= I2R czyną nieprawidłowego
oraz właściwości termiczne, a ściślej zdol- działania urządzenia.
ność odprowadzania tak powstałego ciepła Teraz mówimy o czymś
z przewodnika do otoczenia. Krótko mówiąc, poważniejszym: wiesz
w publikacjach dla konstruktorów podaje się już, że ścieżki mają sto-
prąd maksymalny dla przewodów o różnej sunkowo dużą rezys-
grubości. W przypadku izolowanych prze- tancję, więc płynący
wodów zwykle chodzi o prąd, który nie spo- prąd będzie je nagrze-
woduje przegrzania i uszkodzenia izolacji. wał, a w skrajnym przy-
Różne zródła podają w tym zakresie odmien- padku nastąpi odkleje- Rys. 29
ne dane, ale niezależnie od takich dość nie ścieżki od płytki i jej przepalenie odcinek
znacznych rozbieżności, warto mieć przynaj- ścieżki zadziała jak bezpiecznik stopi się. Aatwo wyliczyć, że 1cm przewodu o śred-
mniej ogólną orientację o skali problemu. Oczywiście dotyczy to prądów rzędu ampe- nicy 0,5mm ma indukcyjność 7,26nH, a 1cm
Na przykład przy projektowaniu transfor- rów, a nie miliamperów, ale o problemie trzeba standardowej ścieżki o szerokości 0,25mm
matorów sieciowych przyjmuje się często pamiętać. Na pewno zawsze trzeba zastosować (10milsów) ma indukcyjność 9,59nH.
maksymalną gęstość prądu w uzwojeniu ścieżki o szerokości wykluczającej ich prze- W praktyce dokładność nie jest tu wyma-
równą 2,5A/mm2. Jest to stosunkowo mała grzanie i przepalenie, a w niektórych przypad- gana, a ścisłe obliczenia przeprowadzane są
wartość, a wynika ze słabych możliwości kach trzeba też uwzględnić wzrost temperatu- rzadko. Szacunkowo można przyjąć, że 1
chłodzenia uzwojenia, gdzie zwoje są umie- ry i niepotrzebne straty związane z grzaniem centymetr przewodu czy ścieżki ma około
szczone w bezpośrednim sąsiedztwie, a pod- się ścieżek. W dalszej kolejności można też 10nH. Daje to reaktancję indukcyjną około
czas pracy temperatura wnętrza uzwojenia uwzględnić wpływ takiego wzrostu temperatu- 0,0&! przy częstotliwości 1MHz (0,5&! przy
nie może przekroczyć +130oC lub +150oC, ry zarówno na parametry układu, jak i na same 10MHz), co może mieć znaczenie w pre-
najwyżej +180oC, zależnie od parametrów ścieżki (przewody) miedz ma dodatni współ- cyzyjnych systemach 50-omowych.
izolacji użytego drutu i materiału ferroma- czynnik cieplny (około +0,4%/oC), więc rezys- W urządzeniach o niewielkich rozmiarach
gnetycznego rdzenia transformatora. tancja miedzi rośnie z temperaturą. Tabela 6 przewody i ścieżki będą więc mieć induk-
Dla pojedynczych przewodów sytuacja pokazuje dopuszczalne prądy dla ścieżek o cyjność sięgającą co najwyżej kilkudziesię-
jest lepsza. Tabela 5 pokazuje zależność różnej szerokości i standardowej grubości ciu nanohenrów. Tak mała indukcyjność da
orientacyjnego prądu maksymalnego dla miedzi 0,035mm. W tabeli podano, przy jakim więc o sobie znać dopiero przy dużych częs-
przewodów o różnym przekroju (chodzi prądzie temperatura ścieżki wzrośnie o 20oC, o totliwościach. Przykładowo ścieżka o induk-
o przekrój wmm2, a nie o średnicę). 80oC oraz przy jakim prądzie może nastąpić cyjności własnej 30nH będzie mieć dla syg-
przepalenie ścieżki. Warto zapoznać się z tymi nałów o częstotliwości 50MHz reaktancję
Tabela 5 danymi, choć podane prądy mogą się różnić od indukcyjną prawie 10! Ta sama ścieżka dla
rzeczywistości, zależnie od pewnych dodatko- częstotliwości 50kHz będzie mała reaktancję
przekrój maksymalny
wych czynników, np. czy ścieżki są cynowa- indukcyjną równą 10&! miliomów, a taką
[mm2] prÄ…d [A]
ne, czy nałożona jest maska izolacyjna, czy wartość prawie zawsze można spokojnie
0,2 2,5
w sąsiedztwie też są ścieżki wiodące duży pominąć w układach m.cz.
0,3 3
prąd i jakie są warunki chłodzenia. Oczywiście indukcyjność ścieżek stworzy
0,5 5
z pojemnościami kondensatorów i pojemnoś-
0,75 7,5
Tabela 6 ciami montażowymi obwody rezonansowe,
1,25 12
co w pewnych przypadkach może poważnie
2 15
Dopuszczalny prÄ…d
Szerokość
skomplikować sytuację, a nawet doprowa-
2,5 20 ścieżki
"T=20oC "T=80oC prÄ…d
dzić do oscylacji lub zniekształceń i unie-
niszczÄ…cy
3,5 30
możliwić prawidłowe funkcjonowanie urzą-
0,5mm (20mil) 1,5A 3,5A 6A
(
dzenia. Rzecz w tym, że współczesne ele-
(
W przypadku pojedynczego przewodu 1mm (40mil) 2,5A 5A 8A menty półprzewodnikowe, zarówno tranzy-
znacznie lepsze są warunki chłodzenia jak story, jak też liczne układy scalone są bardzo
2mm (80mil) 3,5A 7A 12A
(
widać, w takich przypadkach można przyjąć szybkie. Elementy takie zastosowane w ukła-
3mm (120mil) 5A 10A 18A
(
maksymalną gęstość prądu około 10A/mm2. dach m.cz. mają za zadanie przetwarzać sy-
Uwaga! dotyczy typowej płytki drukowanej
Jak widzisz, czym większy prąd, tym gęstość gnały o częstotliwościach akustycznych, do
o grubości miedzi 0,035& 0,038mm
prądu powinna być mniejsza. powiedzmy 100kHz. Ale nie można zapo-
Wyjaśnia to też sens napisów spo- mnieć, że wzmacniają one sygnały o często-
tykanych na zwyczajnych przedłużaczach Indukcyjności tliwościach wielokrotnie większych. I wła-
sieciowych, mających postać bębna: w stanie Indukcyjność własną pojedynczego prze- śnie takie zapomniane indukcyjności i paso-
zwiniętym np. 4A, rozwiniętym 10A. wodu oraz ścieżki na płytce drukowanej żytnicze obwody rezonansowe mogą dopro-
Oczywiście chodzi o znacznie gorsze warun- można wyliczyć ze wzorów podanych na wadzić np. do samowzbudzenia na wysokich
ki oddawania ciepła, gdy prawie cały kabel rysunku 29, pochodzącym z noty aplika- częstotliwościach, wzrostu szumów i zniek-
jest zwinięty na bębnie. cyjnej firmy Analog Devices. ształceń.
22 Elektronika dla Wszystkich
Listy od Piotra
O ile niekiedy uwzględnia się i oblicza ność do masy około 14pF. Oznacza to obec- poniżej 100pF mogą poważnie wpłynąć na
indukcyjności własne ścieżek, o tyle prakty- ność dodatkowej reaktancji pojemnościowej pracę urządzenia, poważnie zwiększając
cznie nie oblicza się wartości indukcyjności do masy: dla częstotliwości 100kHz wynie- przesłuchy i zniekształcenia. Warto pamię-
wzajemnych pomiędzy poszczególnymi sie ona ponad 100k&!, ale przy 10MHz już tać, że pojemność 100pF to przy częstotliwo-
obwodami. W praktyce nie ma potrzeby ich tylko nieco powyżej 1k&!. ści 20kHz reaktancja poniżej 80k&!.
obliczać wystarczy zastosować wskazówki Na pierwszy rzut oka takie pojemności z
podane w odcinku o walce z zakłóceniami każdego punktu do masy wyglądają groznie, Symulacja
magnetycznymi (EdW 7/2003). jednak w praktyce rzadko są przyczyną W tym miejscu należy wspomnieć o progra-
poważniejszych kłopotów. Zazwyczaj mimo mach do symulacji, takich jak np. najbardziej
Pojemności wszystko więcej jest korzyści z obecności popularny SPICE występujący w wielu roz-
Oprócz rezystancji i indukcyjności, w nie- płaszczyzny, a nie tylko ścieżki masy, dlate- maitych odmianach. Choć możliwości obli-
których przypadkach należy też uwzględnić go sposób z płaszczyzną masy jest często sto- czeniowe tego pożytecznego programu są
pojemności między elementami, obwodami i sowany i to nie tylko w układach w.cz. ogromne, w typowych przypadkach przepro-
ścieżkami. Jeśli chodzi o pojemności między Wukładach bardzo wysokiej częstotliwości wadza się symulację uproszczoną, nieuw-
elementami i sąsiednimi ścieżkami, zwykle i w najszybszych układach cyfrowych wyko- zględniającą omawianych właśnie szkodli-
nie przekraczają one 1pF, chyba że dwie rzystuje się zresztą zależność opisywanej po- wych parametrów rzeczywistego układu. Nie
ścieżki przebiegają tuż obok siebie na dłuż- jemności do indukcyjności ścieżki i konstru- znaczy to, że program jest zły to my do sy-
szym odcinku. uje tak zwane transmisyjne linie mikropasko- mulacji podajemy uproszczone, nieprecyzyj-
W układach w.cz. oraz w precyzyjnych we. Są to w zasadzie zwykłe ścieżki, ale ne dane. Także używane tam biblioteczne
urządzeniach pomiarowych i przedwzmac- dzięki odpowiednio dobranej szerokości ma- modele elementów, w tym półprzewodniko-
niaczach m.cz. dość często jako obwód masy ją ściśle określoną impedancję falową, co za- wych, zwłaszcza układów scalonych, są za-
służy jedna strona dwustronnej płytki druko- pobiega niepotrzebnym stratom i odbiciom. zwyczaj znacznie uproszczone, przez co wy-
wanej. Wtedy ścieżki umieszczone na dru- Choć są to zagadnienia dotyczące głownie niki symulacji często rozmijają się z rzeczy-
giej stronie płytki tworzą z płaszczyzną masy dziedziny w.cz., niemniej także w pewnych wistością w zakresie wysokich częstotliwo-
kondensatory o niewielkiej pojemności obwodach małej częstotliwości, gdy chodzi ści. Taka uproszczona symulacja nie pomaga
patrz rysunek 30. Warto mieć orientację, ja- o punkty układu o dużej impedancji, takie w znalezieniu i usunięciu przyczyn proble-
ką pojemność mają takie kondensatory. Otóż pojemności do masy mogą przeszkadzać. mów, nie może też im zapobiec. Prostych re-
w dobrym przybliżeniu pojemność każdego Dlatego decydując się na wykorzystanie pła- cept tu nie ma, bo w każdym przypadku
milimetra kwadratowego ścieżki na typowej szczyzny masy warto pamiętać i o tych do- w grę wchodzi wiele czynników, a sytuacja
płytce z laminatu epoksydowego do płasz- datkowych pojemnościach. jest inna, bo inne są wymagania stawiane
czyzny masy wynosi 2,8pF. Oznacza to, że Także jeśli dwie ścieżki biegną obok sie- układowi. Na szczęście w prostszych ukła-
ścieżka o szerokości 0,5mm (20 milsów) bie na dłuższym odcinku, może dać o sobie dach nie trzeba przeprowadzać żadnych obli-
i długości 10cm umieszczona na takiej płytce znać pojemność między nimi (mogą sięgnąć czeń, tylko stosować ogólne zdroworozsąd-
z płaszczyzną masy na drugiej stronie ma wartości pojedynczych pikofaradów). Je- kowe reguły: właściwie umieszczone kon-
powierzchnię około 5mm2, co daje pojem- szcze silniej problem pojemności występuje densatory odsprzęgające, możliwie szerokie
w przewodach, gdzie zawsze występuje po- ścieżki. Aby uniknąć problemów, warto też
Rys. 30 jemność miedzy żyłami czy między żyłami minimalizować wszelkie pętle prądowe, sto-
a ekranem. Pojemność zależy od odległości sować zwarty montaż, krótkie ścieżki oraz
żył (ekranu) oraz od właściwości zastosowa- dobrej jakości elementy czynne i bierne.
nej izolacji. Można w pierwszym przybliże- W następnej kolejności zajmiemy się ob-
niu przyjąć, że pojemność między sąsiednimi wodem masy, ukrytymi, mniej znanymi para-
żyłami przewodu ekranowanego lub płaskie- metrami elementów elektronicznych oraz
go (tasiemki) wynosi 100pF na każdy metr bliżej przyjrzymy się kwestii ekranowania.
przewodu (w niektórych kablach może być
jeszcze większa). Jeśli w układzie występują
punkty o dużej impedancji, już pojemności Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich 23
Podstawy
Wszystko o lutowaniu
część 4
Trwałość grota lutowniczej nie bę-
Przy podejmowaniu decyzji o zakupie lutow- dzie różnić się od
nicy, a także podczas jej użytkowania trzeba ustawionej więcej niż
brać pod uwagę nie tylko moc i możliwości 2...3%. W prostszych
stabilizacji temperatury. Bardzo ważna jest lutownicach przy
trwałość grota. Dawniej wszystkie tanie lu- grotach długich
townice miały zwykły grot miedziany. Miedz i cienkich przekazy-
zapewnia znakomite przewodnictwo cieplne, wanie ciepła jest
ale ma bardzo istotna wadÄ™: rozpuszcza siÄ™ utrudnione i podczas
w cynie. W efekcie z czasem cyna zżera ciągłego lutowania
końcówkę grota i co jakiś czas grot trzeba temperatura końców- Rys. 9
wymieniać. Od pewnego czasu nawet w tań- ki może być niższa od oczekiwanej. Dlatego
szych lutownicach stosuje się miedziane gro- oprócz standardowego grota z cienkim ko spłynie z końcówki na punkt lutowniczy.
ty, pokryte cienką warstewką żelaza. Żelazo końcem, warto do grubszych elementów za- Ilustruje to rysunek 9, pokazujący poszcze-
zapobiega rozpuszczaniu cyny. W lepszych kupić drugi, masywniejszy grot. gólne fazy procesu.
grotach występuje kilka warstw rysunek 8 Początkujący, nie rozumiejąc roli topnika
pokazuje przekrój długowiecznego grota Jak lutować? i rozpuszczenia miedzi w cynie, popełniają tu
pewnej znanej firmy. W ogromnej większości przypadków lutow- rozmaite błędy. Aby ich uniknąć, należy
nica używana jest do montażu elementów na przyjąć prosta zasadę: podczas typowego lu-
płytce drukowanej. Zwykle (jak choćby towania należy stopić świeżą cynę na roz-
w przypadku kitów AVT) pola lutownicze grzanej końcówce elementu lut zwilży koń-
płytki są pobielone (pocynowane). Elementy cówkę, sam spłynie na punkt lutowniczy
są nowe, więc ich końcówki są czyste, nieza- i utworzy prawidłowe połączenie.
śniedziałe. W takim przypadku lutuje się Wprawiony elektronik lutuje jedną koń-
szybko, łatwo i bez kłopotów. cówkę w płytce w ciągu 1 sekundy. Proces
W pierwszej części artykułu wyjaśniona lutowania jednego wyprowadzenia general-
była ważna rola topnika. Podstawowym wa- nie nie powinien trwać dłużej niż 2 sekundy.
runkiem prawidłowego lutowania jest obe- Wbrew pozorom, dwie sekundy to długi
cność topnika, który usuwa tlenki i nie dopu- czas. A lutowanie jednej końcówki typowego
Rys. 8 szcza powietrza do strefy lutowania. Podczas delikatnego elementu przez dłużej niż 5 se-
typowego montażu absolutnie wystarczy top- kund byłoby ewidentnym i niedopuszczal-
Oczywiście ze względu na obecność tych nik zawarty w druciku cyny . Naprawdę nie nym błędem, grożącym przegrzaniem.
cienkich warstw ochronnych absolutnie nie- ma potrzeby używania innych topników (ka- Po wykonaniu połączenia, wokół punktu
dopuszczalne jest czyszczenie albo formo- lafonii). lutowniczego zwykle osadzajÄ… siÄ™ resztki
wanie grotów pilnikiem czy papierem ścier- Kluczową pytaniem jest: jak i co grzać? topnika (kalafonii). Jeśli używane było typo-
nym. Nieświadomi amatorzy często psują W żadnym wypadku nie należy nakładać we spoiwo do celów elektronicznych, nie ma
warstwę ochronną, gdy uznając, że końców- kropli cyny na grot i potem na złącze to żadnej potrzeby usuwania resztek topnika.
ka jest zbyt duża, kształtują grot pilnikiem. byłby duży błąd. Taki sposób pracy stosowa- Nie jest on agresywny, nie powinien też prze-
Zasada jest prosta: tylko w najtańszych li kiedyś blacharze, lutujący rynny na da- wodzić prądu. Dodatkowe wykorzystanie ka-
lutownicach, gdzie grot ma kolor miedzi, chach oraz... aktorzy taki pożałowania god- lafonii podczas lutowania to stare przyzwy-
można go kształtować czy czyścić pilnikiem ny sposób lutowania można zobaczyć na czajenie wcześniejszego pokolenia elektroni-
i papierem ściernym. Jeśli grot nie ma koloru niektórych filmach fabularnych. Roztopienie ków na pewno niczym nie grozi, ale przy
miedzi, tylko jest jasno- czy ciemnosrebrzy- kawałka drucika stopu na grocie lutownicy typowym montażu na płytce z użyciem drutu
sty, w żadnym wypadku nie wolno używać i próba polutowania taką kroplą punktu lu- lutowniczego z topnikiem w rdzeniu jest nie-
pilnika. towniczego na płytce jest niewybaczalnym potrzebne. Nie dotyczy to pobielania, które
Trzeba od razu zakupić grot o odpowie- błędem: po roztopieniu spoiwa zawarty omówione jest pod następnym śródtytułem.
dnim kształcie i wielkości końcówki; zwykle w nim topnik szybko wyparuje i nie spełni
będzie to grot o wąskiej końcówce, umożli- swej ważnej roli podczas lutowania. Pobielanie
wiający też pracę z małymi elementami, Podczas lutowania końcówek elementów Zwykle punkty lutownicze płytki oraz koń-
w tym SMD. Należy jednak pamiętać o pro- przewlekanych należy koniecznie grzać koń- cówki elementów są albo pocynowane, albo
blemie przekazywania ciepła z grzałki do cówkę elementu. Nie pole lutownicze, tylko pokryte stopem, który zapewnia znakomite
końcówki grota. W lutownicach ze stabiliza- właśnie drucik końcówki. Pole lutownicze warunki lutowania. Nie można tego powie-
cją pomiar temperatury odbywa się nie na jest już pocynowane (zwilżone cyną) i głów- dzieć o końcówkach przewodów. Dziś coraz
końcówce, tylko z drugiej strony grota. Pro- nym celem jest dobre rozgrzanie końcówki, częściej stosowane są nowoczesne metody
ducenci lutownic i grotów zalecają, żeby grot by umożliwić dobre zwilżenie jej cyną. Do- dołączania przewodów, niewymagające luto-
w miarę możliwości był jak najgrubszy piero po rozgrzaniu końcówki należy do- wania, gdzie wykorzystywane są różne styki
i krótki. Wtedy przekazywanie ciepła przez tknąć końcem drutu lutowniczego do tej koń- i złącza o rozmaitej konstrukcji. Jednak nadal
grot będzie szybkie i temperatura końcówki cówki, a wtedy lut i topnik roztopi się i szyb- bardzo często trzeba dołączyć przewody za
Elektronika dla Wszystkich
24
Podstawy
pomocą lutowania. Przed ostatecznym luto- znakomitą pomocą okazuje się tzw. trzecia Wszystkie powyższe wskazówki dotyczą
waniem przewodów warto pobielić ich odi- ręka , którą dziś bez problemu można kupić posiadaczy stacji z płynną regulacją. Nie każ-
zolowane końcówki, czyli nałożyć na nie w sklepach elektronicznych. dy takową posiada. I wtedy nie trzeba się za-
wstępnie trochę cyny . Początkujący popeł- Podczas pobielania niekiedy plastikowa nadto przejmować, o ile tylko lutownica ma
niają tu istotny błąd: próbują nabrać na grot izolacja przewodu kurczy się i ucieka , dla- moc ponad 20W. Używając lutownicy o małej
kroplę cyny i pomalować nią końcówkę tego warto wypróbować, czy i na ile nastąpi mocy, nie można za szybko lutować kolejnych
miedzianego drutu. Zazwyczaj nie daje to ak- takie kurczenie, by odizolować końcówki na punktów, żeby grot lutownicy zanadto nie
ceptowalnego rezultatu, głównie z powodu odpowiednią długość. stygł (patrz rysunek 6 w EdW 5/2003 str. 26).
braku wystarczającej ilości topnika. Większą ostrożność trzeba zachować tyl-
Warunkiem prawidłowego pobielenia Temperatura ko przy montażu elementów SMD. Nie-
jest obecność znacznej ilości topnika, dlate- Niektórzy niepotrzebnie boją się, że wysoka którzy nakładają wtedy na grot nasadkę
go tylko podczas pobielania uzasadnione jest temperatura grota, sięgająca prawie 400oC z drutu miedzianego lub srebrzanki według
użycie dodatkowego topnika. uszkodzi lutowane elementy. Wiedząc, że lut rysunku 11 o eksperymentalnie dobranej
Do fachowego pobielenia dużej liczby jest już płynny w temperaturach powyżej długości końcówki. Dodatkowy opór cieplny
przewodów warto zastosować topnik w po- 183oC sądzą, iż dla uniknięcia przegrzania obniży wtedy temperaturę końcówki, co jest
staci płynnej i tygielek z płynną cyną. Praca warto obniżyć temperaturę lutowania do korzystne, ale oczywiście taki grot będzie
postępuje błyskawicznie: wystarczy odizolo- 200...250oC. Niestety, takie rozumowanie szybko stygł podczas szybkiego lutowania
waną końcówkę zanurzyć w topniku, a na- jest z gruntu błędne! Po pierwsze, nie wielu kolejnych punktów.
stępnie na 1...2 sekundy w płynnej cynie. uwzględnia faktu, że klasyczne przewlekane
Przy konieczności pobielenia wielu koń- elementy elektroniczne są tak budowane, że-
cówek przewodów warto sobie zbudować by z powodzeniem przeszły proces ręcznego
choćby prowizoryczny maleńki metalowy ty- lutowania w temperaturze około 350...370oC.
gielek z płynną cyną według któregoś pomy- Po drugie, co znacznie ważniejsze, tempera-
słu z rysunku 10 i zanurzać w nim końców- tura 200...250oC jest za niska, żeby skutecz-
ki, potraktowane uprzednio roztworem topni- nie usunąć tlenki i rozpuścić w cynie war-
ka roztworu kalafonii w denaturacie. Po- stewkę miedzi. A przecież to właśnie jest wa-
wierzchnia cyny w tygielku pokrywa się war- runkiem trwałego lutu.
stewką wypalonego spoiwa i tlenków, więc Dla prawidłowego i szybkiego zwilżenia
okresowo należy tę warstwę usuwać. Foto- miedzi cyną przy montażu popularnych ele-
grafia 19 pokazuje fabryczny tygielek mentów przewlekanych optymalny zakres
w postaci przystawki do lutownicy. temperatur grota to 350...370oC.
Odizolowane końcówki przewodów moż- Dopiero tak gorąca lutownica pozwala na
na też elegancko pobielić za pomocą zwy- szybkie lutowanie połączenia dosłownie
czajnej lutownicy, najpierw rozgrzewając w ciągu sekundy. Paradoksalnie, większe Rys. 11
końcówkę w kawałku kalafonii, potem na- niebezpieczeństwo przegrzania elementu
kładając niewielką ilość cyny. Zamiast roz- grozi, gdy temperatura grota jest zbyt niska,
grzewania w kawałku kalafonii warto zanu- poniżej 300oC. Wtedy, aby usunąć tlenki, Ilość lutu
rzyć końcówkę w roztworze kalafonii w de- zwilżyć i związać łączone elementy, należa- Istotnym błędem popełnianym przez wielu
naturacie będzie mniej gryzącego dymu. łoby grzać końcówkę kilka sekund i wła- elektroników jest używanie zbyt dużej ilości
Podczas takiego pobielania na piechotę śnie wtedy może grozić przegrzanie. Z kolei spoiwa. Dobrze wykonane połączenie można
zbyt krótkie lutowanie w takiej niższej tem- łatwo poznać po kształcie lutu i po kolorze.
peraturze nie umożliwi dobrego zwilżenia Przy odpowiednio wysokiej temperaturze cy-
miedzi cyną i powstaną tak zwane zimne lu- na zwilża łączone elementy i sama rozpływa
ty nietrwałe, bardzo zawodne połączenia. się po powierzchni końcówki i punktu lutow-
Jak już wiesz, montaż na płytce klasycz- niczego, stąd wklęsły menisk, jasna, błyszczą-
nych, przewlekanych elementów należy ca powierzchnia. Z czasem elektronik nabiera
przeprowadzić za pomocą dobrze rozgrzanej doświadczenia i widzi, czy podczas lutowania
lutownicy (+320...+370oC), przeznaczając na cyna dobrze zwilża łączone elementy.
wykonanie jednego połączenia 1 sekundę Przekroje prawidłowych lutów pokazane
(maksymalne 2 sekundy). są na rysunku 12, a nieprawidłowych na ry-
Lutując przewody do końcówek tranzy- sunku 13. Naprawdę nie ma powodu, żeby
Rys. 10 storów mocy, diod, styków, można śmiało zużywać więcej lutu, niż pokazuje rysunek
zwiększyć temperaturę do +370...+390oC, 12. Na dobrym połą-
Fot. 19 uwzględniając, że grubsze wyprowadzenia czeniu powierzchnia Rys. 12
szybciej odprowadzają ciepło i obniżają tem- cyny jest wklęsła. Jeśli
peraturÄ™ w miejscu lutowania. krople cyny sÄ… wypu-
W przypadku prostszych elementów, np. kłe, oznacza to nie tyl-
styków i przewodów, zwłaszcza grubszych ko marnotrawstwo cy-
można jeszcze bardziej zwiększyć tempera- ny. Co gorsza wypu-
turę, nawet do +400...+410oC. kłość powierzchni mo-
Natomiast przy montażu na pobielonych że świadczyć o tym,
punktach lutowniczych maleńkich elemen- a elementy nie zostały
tów SMD, które zawsze mają pocynowane dostatecznie rozgrzane,
końcówki, można i warto obniżyć temperatu- a cyna nie zwilżyła łą-
rę grota do 300oC, a nawet niżej. czonych powierzchni
Elektronika dla Wszystkich
25
Podstawy
i powstały nietrwałe, tak zwane zimne luty. Prawidłowe luty nie mogą mieć żadnych
Nawet jeśli na razie trzymają z czasem pu- ostrych krawędzi, złamań czy sopli. Foto-
szczą, a efektem będą trzaski i szumy oraz grafie 20 i 21 pokazują amatorskie płytki
przerwy w działaniu urządzenia. Nie ulega prawidłowo polutowane za pomocą dobrze
wątpliwości, że wypukłe krople na punk- rozgrzanej lutownicy. Z kolei fotografie
tach lutowniczych są fatalnym świadectwem 22...26 pokazują płytki polutowane ewident-
umiejętności ich autora. nie zle. Fotografia 22 pokazuje model nade-
słany przez młodziutkiego uczestnika Szkoły
Fot. 23
Rys. 13 Konstruktorów.
Modele pokazane
na fotografiach
23...26 otrzyma-
łem z działu Ser-
wisu AVT, dokÄ…d
zostały skierowa-
ne przez klientów
w ramach rekla-
macji zle działają-
cego urzÄ…dzenia.
Oczywiście nie
można tu mówić
Fot. 24
o zasadnej rekla-
macji, bo podsta-
wowym proble-
mem są elementarne błędy
lutowania: zimne luty,
zwarcia i inne uszkodzenia.
Przy okazji trzeba stwier-
dzić, że do Serwisu AVT
trafia dużo, zbyt dużo
Fot. 20 podobnych, jeszcze gorzej
polutowanych płytek, a ich
monterzy majÄ… jeszcze pre-
tensje do AVT, że układy
nie działają.
Zbigniew Orłowski
Fot. 21
Fot. 25
Fot. 22
Fot. 26
Elektronika dla Wszystkich
26
Podstawy
Lampy
L
a
m
p
y
Lampy
L
a
m
p
y
elektronowe
e
l
e
k
t
r
o
n
o
w
e
elektronowe
e
l
e
k
t
r
o
n
o
w
e
praktyka i teoria
dla młodego elektronika część 3
Ä™
Å›
ć
3
część 3
Ä™
Å›
ć
3
Przed miesiącem obiecałem Ci, że w niniej- anodowym pobieranym wprost z akumulato- Twej przygody z lampami. Warto raczej
szym odcinku podam Ci praktyczne wska- ra. Na dowód na rysunku 15 znajdziesz frag- sprawdzić na ucho , jak sprawuje się taka
zówki i ku swemu zaskoczeniu zaczniesz ment oryginalnej karty katalogowej, z które- lampa w danym zastosowaniu. Dotyczy to
projektować użyteczne układy lampowe. Na go wynika, że napięcie anodowe nie może także lampy ECC88, która według katalogu
razie zajmiemy się triodą i jej podstawowym przekraczać 30V! Z kolei rysunek 16 poka- też przeznaczona jest do... tunerów telewizyj-
układem pracy. Celowo na korzyść praktyki zuje podstawowe charakterystyki tej lampy. nych, a do dziś znajduje zastosowanie
pomijam szereg szczegółów, do których je- I co Ty na to? w sprzęcie audio. Podobnie jej długowieczna,
szcze wrócimy. Chodzi mi o to, żebyś poczuł Ten wręcz szokujący przykład ma Ci nieco ulepszona odmiana E88CC, bardzo czę-
istotę zagadnienia i przekonał się, że projek- uświadomić ważną prawdę: nie wszystkie sto spotykana w sprzęcie audio, według kata-
towanie układów lampowych nie jest wcale lampy wymagają napięcia anodowego rzędu logu przeznaczona jest do wzmacniaczy
takie trudne, jak można byłoby sobie wyo- setek woltów. w.cz., p.cz., do wzmacniaczy kaskadowych,
brażać. Lampy to w sumie dość prymitywne Jakie więc ma być napięcie anodowe mieszaczy i inwerterów fazy oraz do... kom-
elementy i wcale nie jest łatwo je uszkodzić. w konkretnym wzmacniaczu? Słusznie przy- puterów (multiwibratory, wtórniki). Jedynie
W najbliższej przyszłości podam Ci sporą puszczasz, że będzie zależeć od typu i prze- jeśli chodzi o lampy ECC82 i ECC83, nie ma
garść wiedzy na temat podstawowych konfi- znaczenia lampy oraz amplitudy przetwarza- wątpliwości katalog podaje, iż są przezna-
guracji układowych i typowych układów nych sygnałów. Przyjrzyjmy się temu bliżej. czone do wzmacniaczy audio. W każdym ra-
pracy. Potem zajmiemy siÄ™ sprawÄ… doboru W tabeli 1 znajdziesz zestawienie podstawo- zie pierwotne przeznaczenie podane w kata-
punktu pracy lampy. A w tym odcinku, zgo- wych parametrów kilku lamp. Zwróć uwagę, logu nie powinno odstraszyć od próby wyko-
dnie z obietnicą, zrealizujesz swój pierwszy że nie ma tu podanego minimalnego napięcia rzystania danej lampy w sprzęcie audio. Gor-
wzmacniacz lampowy. Zanim do tego przej- anodowego. sza byłaby sytuacja odwrotna: gdyby lampę
dziemy, parę słów o właściwościach lamp. Już tu widać, że lampy ECC86 i ECC88 przeznaczoną do wzmacniaczy akustycznych
mogą pracować przy stosunkowo niskich na- próbować zastosować we wzmacniaczu w.cz.,
pięciach zasilania. Nie napalaj się jednak na przy częstotliwości dziesiątek czy setek me-
Napięcie zasilania fantastyczną z pozoru lampę ECC86. Po gaherców (dałyby o sobie znać znaczne po-
Wśród mniej zorientowanych panuje opinia, pierwsze niełatwo ją zdobyć. Jeśli dopisze Ci jemności, ograniczające pasmo). Nie trzeba
że lampy muszą pracować przy napięciu ano- szczęście i ją zdobędziesz, możesz ją zastoso- się też przejmować podawanymi parametrami
dowym rzędu setek woltów. Istotnie, we wać i sprawdzić, jak sprawuje się wukładach
wzmacniaczach mocy napięcie anodowe wy- audio. Nie jest to jednak lampa kon- Rys. 15
nosi 400...1000V, a nawet więcej. Ale my nie struowana do sprzętu audio, tylko do
projektujemy wzmacniacza mocy. Na razie roli wzmacniacza i miksera w.cz. Tu
zajmujemy się wzmacniaczem napięciowym, trzeba lojalnie przyznać, że i wystę-
którego jedynym zadaniem jest wzmocnienie pująca w tabeli lampa ECC85 też
(napięcia) sygnału. przeznaczona była głównie do zasto-
I tu mam dla Ciebie zaskakującą informa- sowań w.cz. Tym przeznaczeniem
cję: istnieje lampa, która przewidziana jest do lamp nie trzeba się jednak nadmiernie
pracy przy napięciu anodowym równym przejmować, zwłaszcza na początku
6,3V oraz 12,6V. Tak jest! To nie pomyłka
te 6,3V to nie napięcie żarzenia, tylko napię- Tabela 1
cie anodowe! Już się kilka razy przekonałem,
Parametr ECC86 ECC88 E88CC ECC82 ECC85 ECC83
iż nawet elektronicy starszego pokolenia pa-
n
a
miętający lampy, z niedowierzaniem przyj- 1 Max napięcie anodowe V 30 130 220 300 300 300
s
w
mowali taką wiadomość. Tymczasem jest to 2 Moc strat w anodzie W 0,6 1,8 1,5 2,75 2,5 1
p
k
niezaprzeczalny fakt: lampa ECC86 i jej od- 3 Max prÄ…d katody/anody mA 20 25 20 20 15 8
powiednik 6GM8 opracowane zostały do 4 Max napięcie siatki V -30 -50 -100 -100 -100 -50
n
s
3
5
1
1
1
5
dawnych radioodbiorników samochodowych, 5 Max rezystancja Rs M&! 1 1 1 1 1 2
r
R
by pracowały bez przetwornicy przy napięciu 6 Max napięcie katoda-grzałka V 30 50 100 180 90 180
n
k
g
Elektronika dla Wszystkich
27
Podstawy
szumowymi, które z reguły dotyczą częstotli- stać. Na rysunku 17 masz podane układy wy- (jest mniejsza od 20&!), które w lampach 9-
wości kilkudziesięciu megaherców. Po takim prowadzeń. Jak pokazuje rysunek 17b, w lam- nóżkowych (noval) umieszczone jest zawsze
wyjaśnieniu możesz śmiało przeanalizować pach ECC85, ECC86 i ECC88 nóżka 9 jest między nóżkami 4 i 5. Zwróć uwagę, że nie
dalsze informacje. W tabeli 2 podane są typo- połączona z wewnętrznym ekranem. Dołącze- tylko żarzenie, ale też rozkład podstawowych
we parametry robocze omawianych lamp. nie tego ekranu do masy pozwala zmniejszyć elektrod jest we wszystkich wymienionych
Zwróć uwagę, że dla wszystkich lamp po- wzajemny wpływ obu sekcji (obu triod), co lampach identyczny. We wszystkich nóżki 4
za ECC86 podane w katalogu robocze napię- ma istotne znaczenie przede wszystkim w za- i 5 są końcówkami żarzenia. W tym względzie
cie anodowe jest duże i wynosi co najmniej kresie w.cz. stąd inne wykorzystanie nóżki 9 lampy ECC82 i ECC83 (także ECC81) różnią
90V. Nie zapomnij jednak, iż jest to typowe w lampach przeznaczonych do zakresu m.cz. się od pozostałych istotnym szczegółem: przy
napięcie robocze w standardowych zastoso- W lampach zasada numeracji końcówek wykorzystaniu końcówek 4 i 5 napięcie żarze-
waniach. Nie znaczy to, że lampa nie może jest prosta: bierzemy lampę wrękę, patrzymy nia ma wynosić 12,6V, a prąd żarzenia tylko
pracować przy niższych napięciach sam się na nóżki i liczymy zgodnie z ruchem wska- 150mA (w ECC87 300mA). W lampach
o tym zaraz przekonasz. zówek zegara. Ilustruje to fotografia poniżej. tych nóżka 9 jest wyprowadzeniem punktu
Wszystkie omawiane lampy to podwójne, W razie wątpliwości można łatwo upewnić się połączenia grzejników obu triod. Dzięki takie-
niezależne triody. Niezależne, to znaczy każdą co do właściwej numeracji wystarczy zmie- mu szeregowemu połączeniu i wyprowadze-
z połówek lampy można dowolnie wykorzy- rzyć omomierzem oporność włókna żarzenia niu punktu środkowego możliwe jest też ża-
rzenie włókien lamp ECC82, ECC83 i ECC81
napięciem 6,3V (300mA, w ECC87- 600mA).
Napięcie to trzeba podać między nóżkę 9
i zwarte ze sobą nóżki 4 i 5. Ilustruje to rysu-
nek 18.
Wybór lampy
Choć generalnie wszystkie wymienione lam-
py mogą pracować w sprzęcie audio, ja
chciałbym zwrócić Twoją uwagę przede
wszystkim na lampy ECC88 i E88CC, a do-
piero w drugiej kolejności na popularne
ECC82 i ECC83. Wprawdzie bardzo zachÄ™-
cajÄ…co wyglÄ…dajÄ… parametry lampy ECC83,
zwłaszcza jej wyjątkowe duże wzmocnienie
Ka, jednak lampa ta powinna pracować przy
Rys. 16
stosunkowo dużym napięciu, a ja na począ-
tek chcę Ci pokazać, że można z powodze-
Rys. 17
niem pracować przy zaskakująco niskim na-
pięciu anodowym.
Fot. 1
Tabela 2
Parametr ECC86 ECC88 E88CC ECC82 ECC85 ECC83
1 Napięcie anodowe V 6,3 12,6 25 90 90 100 250 250 100 250
a
2 Napięcie siatki V 0 0 0 -1,3 -1,3 0 -8,5 -2,7 -1,0 -2,0
s
1
1
8
2
1
2
3 PrÄ…d anodowy mA 0,9 2,5 7,7 15 15 11,8 10,5 10 0,5 1,3
a
4 Transkonduktacja - S mA/V 2,6 4,6 7,8 12,5 12,5 3,1 2,2 6,1 1,25 1,6
S
5 Wzmocnienie - Ka 13 15,6 16,4 33 33 19,5 17 55 100 100
K
6 Rezystancja wewnętrzna - Ri k&! 5 3,4 2,1 2,6 2,6 6,5 7,7 9 80 62,5
w
R
7 Napięcie żarzenia V 6,3 6,3 6,3 6,3 / 12,6 6,3 6,3 / 12,6
/
1
/
1
8 Prąd żarzenia mA 330 365 300 300 / 150 435 300 / 150
/
1
/
1
9 Układ wyprowadzeń (rys. 17) B B A B A
w
(
1
A
Elektronika dla Wszystkich
28
Podstawy
Dlatego proponuję właśnie lampę ECC88 Odpowiednikami lampy ECC88 są 6DJ8 z dostępnych dwóch triod. Druga trioda po-
i jej ulepszoną, długowieczną wersję E88CC. (USA), 6H23 (ZSRR), lampy PCC88 7DJ8 zostanie wolna, więc nóżki lampy o nume-
Poświęćmy teraz uwagę tym właśnie lam- (USA), a lampy E88CC 6922 (USA), CCa rach 6...9 pozostaw niepodłączone. Rezystor
pom, a pózniej wrócimy do pozostałych. (Siemens), ECC868 (RFT). R4 o wartości 47k&! udaje tu zewnętrzne ob-
Najpierw jednak słowo wyjaśnienia o róż- Mamy podstawowe informacje o naszym ciążenie i tym samym układ dobrze odzwier-
nicach między ECC88 i E88CC. Lampa elemencie wzmacniającym. Na razie katalo- ciedla rzeczywiste warunki pracy.
ECC88 jest lampą standardową, natomiast gowymi charakterystykami nie będziemy się Zastosuj lampę ECC88 lub E88CC re-
E88CC jest wersją ulepszoną, mającą taki zajmować, bo chcę Ci pokazać lampy od naj- zystor R3 ograniczający prąd żarzenia może
sam układ wyprowadzeń i charakterystyki, prostszej strony. I tu mam niespodziankę: mieć wtedy wartość 18...22&!. Jeśli masz
tylko rozrzut tych charakterystyk jest mniej- chcemy wykonać użyteczny układ lampowy, lampę PCC88, możesz jej śmiało użyć
szy. Co ważne, lampa E88CC ma większą zasilany możliwie niskim napięciem. Przeko- ewentualnie skoryguj tylko trochę rezystan-
trwałość średni gwarantowany czas pracy naj się osobiście, na ile fałszywe jest wyobra- cję R4, żeby prąd żarzenia wynosił 300mA
wynosi 10 000 godzin, kilkakrotnie więcej żenie, że lampa nie może pracować przy ni- (napięcie żarzenia 7,6V).
niż wersji standardowej (na marginesie skich napięciach zasilania. W czasach, gdy Włącz zasilanie i po nagrzaniu włókna ża-
lampa elektronowa nie psuje się gwałtownie królowały lampy, uzyskanie napięcia anodo- rzenia możesz zmierzyć napięcie stałe na
z czasem pomału pogarszają się jej parame- wego rzędu stu czy kilkuset woltów nie było anodzie mierzone względem masy (katody).
try i w pewnym momencie trzeba ją wymie- problemem, bo dostępne były liczne transfor- Będzie ono wynosić około 8V.
nić na nowy egzemplarz). matory z odpowiednimi uzwojeniami. Dziś Już tu chciałbym Cię uczulić na istotną
Podobnie możesz spotkać lampę E82CC transformatorów z typowym napięciem ża- różnicę między napięciem zasilania, ozna-
bez chwili zastanowienia stosuj takie ulep- rzenia (6,3V) i anodowym już się nie produ- czanym często Ub, a napięciem anodowym,
szone, długowieczną wersję w miejsce kuje. My moglibyśmy łatwo poradzić sobie oznaczanym zwykle Ua. Napięcie anodowe
ECC82. Zamiast ECC88 możesz też wyko- z uzyskaniem wysokiego napięcia, ale ze to napięcie między katodą a anodą lampy.
rzystać lampę PCC88, która charakterystyki względów dydaktycznych chcemy sprawdzić Jest ono zawsze mniejsze od napięcia zasila-
elektryczne i wyprowadzenia ma dokładnie pracę lamp przy jak najniższym napięciu za- nia Ub, przynajmniej o spadek napięcia na
takie jak ECC88, nieco inne jest tylko napię- silania. Jeśli poznasz kluczowe zależności, rezystorze anodowym R2. W naszym ukła-
cie i prąd żarzenia. Pierwsza litera P pokazu- a co ważniejsze - ograniczenia, z łatwością dzie napięcie zasilania wynosi 12V, nato-
je, że lampa przeznaczona jest do tzw. żarze- poczujesz temat i potem wyśmienicie pora- miast napięcie anodowe około 8V.
nia szeregowego, gdzie prąd żarzenia (połą- dzisz sobie z realizacją układu o wyższym Taki beznadziejnie prosty układ jest naj-
czonych szeregowo włókien kolejnych lamp) napięciu zasilania. prawdziwszym wzmacniaczem lampowym.
wynosi 300mA. Napięcie żarzenia wynosi Żeby na początek nie mieszać Ci w gło- U mnie w układzie z lampą ECC88 (E88CC)
wtedy 7,6V. Moc żarzenia (300mA*7,6V) wie zbędnymi szczegółami, wezmiemy na i rezystorem R2 o wartości 10k napięcie ano-
jest taka sama, jak w lampie ECC88 warsztat układ najbardziej klasyczny z kla- dowe wyniosło 8,3V, a prąd anodowy 0,4mA.
(365mA*6,3V). sycznych książkowy wzmacniacz ze Podczas testów okazało się, iż przy tak ma-
wspólną katodą. Oczywiście będzie to łym napięciu zasilania, przy zewnętrznym
wzmacniacz małej częstotli- obciążeniu R4=47k&! wzmocnienie wynosi
wości (audio), więc nie bę- 9,5x, czyli 19,5dB. Z obciążeniem R4=1M&!
dziemy się wgłębiać we wzmocnienie było równe 11x (21dB).
wszystkie szczegóły ważne Co istotne, taki prymitywny wzmacniacz,
przy wysokich częstotliwo- zasilany skandalicznie niskim napięciem,
ściach. Tu od razu chciał- dość dobrze radził sobie ze stosunkowo duży-
bym uprzedzić zarzuty osób mi sygnałami. Oczywiście ze względu na tak
zapoznanych z tematem: małe napięcie zasilające, zniekształcenia har-
układ jest, bo ma być naj- moniczne były znaczne i rosły ze wzrostem
prostszy z możliwych i na sygnału, ale i tak uzyskane wartości okazały
razie pomijamy szereg się zaskakująco dobre. Zmierzyłem zniekształ-
czynników takich jak nieza- cenia przy częstotliwości 1kHz. Przy sygnale
wodność, typ współpracują- wyjściowym o wartości międzyszczytowej
cych elementów biernych, 1V (1Vpp, czyli 0,355V wartości skutecznej)
wybór punktu pracy, prąd wyniosły 2%. Przy sygnale wyjściowym
Rys. 18 siatki, kwestie montażowe, o wartości 2,5Vpp (0,9Vsk) zniekształcenia
itd. Nie wgłębiając się w ta- wzrosły do 5%. Dopiero przy jeszcze więk-
Rys. 19 kie szczegóły, odsuwając na szym sygnale wyjściowym 4Vpp (1,41Vsk)
bok ewentualne pytania sięgnęły 10%. Tu chciałbym wyraznie podkre-
i wątpliwości, zbuduj układ ślić, że te zniekształcenia to wyłącznie druga
według rysunku 19. harmoniczna sygnału, co jest niemal... zaletą.
Tak jest żadnych wyso- I oto zrealizowałeś swój pierwszy wzmac-
kich napięć! Całość ma być niacz lampowy. Gratuluję! Możesz go śmiało
zasilana pojedynczym napię- wypróbować w praktyce.
ciem 12V! Za miesiÄ…c przeprowadzimy szereg eks-
100µF Wystarczy do tego jaki- perymentów i pomiarów tego wÅ‚aÅ›nie ukÅ‚a-
kolwiek zasilacz stabilizowa- du, zastosujemy też obciążenie aktywne oraz
ny 12V o prÄ…dzie co najmniej przeprowadzimy testy innego podstawowego
400mA. wzmacniacza układu ze wspólną anodą.
Wykorzystasz na razie
tylko połowę lampy jedną Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
29
Podstawy
Samochodowe urządzenia zapłonowe
część 2
Czujnik optoelektroniczny pach sprzedawcy na ogół niewiele wiedzą w polonezie, tworząc układ podwójny tj. dwa
Jest to transoptor dioda-tranzystor, ale o bu- o parametrach transoptorów. Ja mogę podać czujniki w odległości kątowej 90o, dwa mo-
dowie widełkowej, umożliwiającej przery- typy, które stosowałem i polecam, a są to: duły i dwie cewki zapłonowe, gdzie każda
wanie toru świetlnego przez przesłonę obro- TCST2000, TCST1103, TCST2203, IS02 cewka obsługuje dwa cylindry (1-4 i 2-3). Je-
tową umieszczoną na wałku aparatu zapłono- a także elementy pojedyncze o średnicy śli cewka będzie połączona w układzie z roz-
wego. PrzesÅ‚ona ustala kÄ…t zwarcia ²z, a tak- 3mm, z których można zbudować transoptor dzielaczem zapÅ‚onu, to jeden biegun wyso-
że synchronizuje wystąpienie iskry w odpo- bardzo dobrej jakości, tj. IRED TEMT1209, kiego napięcia trzeba połączyć z masą lub
wiednim położeniu wału korbowego. FT-SFH309-6. Elementy optoelektroniczne plusem zasilania. Zalecany prąd Im cewki
Wukładzie tu opisanym, przepływ prądu Im (aby zidentyfikować) trzeba wiedzieć jak 4240 o wartości 4,5A i kącie zwarcia 60o bę-
następuje wtedy, gdy przesłona jest obecna mierzyć, najlepiej omomierzem analogo- dzie zachowany do ok. 4500 obr./min. Przy
w szczelinie transoptora. Możliwa jest także wym. Dioda podczerwona przy pomiarze re- 5000 obr. będzie około 4,2A a przy 6000 obr.
sytuacja odwrotna. zystancji zachowuje się jak zwykła dioda około 3,7A, co w zupełności wystarczy do
Schemat czujnika i przebiegi w układzie krzemowa, ale z większą rezystancją w kie- prawidłowej pracy silnika, gdyż prądowi
są podane na rysunku 8. Podstawą prawidło- runku przewodzenia. Natomiast fototranzy- 3,7A odpowiada ok. 26kV wysokiego napię-
wej pracy czujnika jest wprowadzenie w stan stor bardzo reaguje zmniejszeniem rezystan- cia. Pomiar wysokiego napięcia na oscylo-
nasycenia fototranzystora przy prądzie diody cji, jeśli wystawimy go na światło (np. odsła- skopie w laboratorium ZELMOT-u wykazał,
świecącej chociaż połowę mniejszym od zna- niamy ręką) i będzie dołączony plus omo- że przy Im=4,5A wysokie napięcia wynosiło
mionowego, a ustalanego przez rezystor mierza na kolektor. Jeśli dołączymy minus 32kV przy obciążeniu 50pF. Jeśli zdecyduje-
R101. Najlepiej, jeśli sprawdzimy, przy ja- omomierza do kolektora, to reakcja na świa- my się na cewkę 4226, to trzeba ustalić inny
kiej wartości rezystora R101 (R201) zaczyna tło będzie minimalna. kąt zwarcia. Obserwacja narastania prądu na
się nasycenie fototranzystora. W tym celu za- Przy projektowaniu przesłony, oprócz do- oscyloskopie wykazuje, że jeśli Im=5A osią-
miast R101 dołączamy rezystor nastawny brania średnicy zewnętrznej i wewnętrznej, gany jest w ciągu 2,5ms (przy +Uz=14V),
4,7k&! i powoli zmieniamy rezystancję od tak aby zmieściła się w aparacie przy zamon- przy założeniu, że prąd taki nie powinien
4,7k&! do 470&!. Gwałtowny spadek napięcia towanym transoptorze, musimy ustalić opty- spadać do 5000 obr./min., a aparat zapłono-
KE na fototranzystorze sygnalizuje wystÄ…- malny kÄ…t zwarcia z do wybranej cewki za- wy obraca siÄ™ w tym czasie o 90o w ciÄ…gu
pienie nasycenia. Mierzymy wtedy wartość płonowej. Ponieważ nasz układ ma być jak 6ms, to kąt zwarcia wystarczy 37,5o. Z kolei
rezystora nastawnego i wlutowujemy połowę najbardziej uniwersalny, polecam zastosowa- obliczenie energii wyładowania wykazuje, że
mniejszy, ale nie niższy od 470&! (15mA). nie cewki 4240 (lub101). Jest to cewka uni- oby otrzymać ją niemniejszą niż z cewką
Jeśli wypadnie sporo mniejszy, to oznacza, wersalna o rezystancji 1,5&!/9,5mH i może 4240, należy prąd Im zwiększyć do 5,3-5,5A,
że ten typ transoptora nie nadaje się i szuka- pracować w układzie bezrozdzielaczowym a to wskazuje, że kąt z trzeba zwiększyć do
my innego typu o większej czułości. W skle- we fiacie 126p, z modułem sterowanym ok. 45o, a wtedy spadek Im zacznie się od ok.
przerywaczem, jak i czujnikiem bezstyko- 5500 obr/min., co w zupełności wystarczy.
Rys. 8 Elementy czujnika optoelek- wym. Może też pracować we fiacie 125 lub Forsowanie pełnego prądu Im do maksymal-
tronicznego nej prędkości obrotowej nie jest konieczne,
bo i tak mało jezdzimy z pełną szybkością,
a spadek wysokiego napięcia o kilka procent
nie ma znaczenia dla nagrzanego silnika,
podczas gdy w układzie klasycznym spadek
ten wynosi ok. 2,5 raza. Od wartości kąta
zwarcia, rezystancji cewki oraz liczby cylin-
drów zależą straty cieplne (głównie w tranzy-
storze mocy, jeśli cewka jest elektronicz-
na ). I tak: jeśli cewka jest klasyczna, to ra-
diator jest zbędny dla tranzystora w obudowie
T03 lub niewielki dla obudowy TO218 czy
220, jeśli cewka uniwersalna ok. 1,5&! i silnik
2-cylindrowy, to jest potrzebny radiator o po-
wierzchni 70-80 cm2 z blachy Al. gr. 2 mm,
jeÅ›li cewka elektroniczna 0,6-0,8&! i ²z 45o
oraz silnik 4-cylindrowy, to potrzebny radia-
tor żebrowany o masie ok. 200g lub obudowa
aluminiowa o podobnej wadze, ale wtedy
tranzystor mocy należy izolować, gdyż obu-
dowa powinna być połączona z masą. Szcze-
gólnie duże straty występują przy małych
prędkościach obrotowych, bo kąt zwarcia jest
stały i wielokrotnie za duży do osiągnięcia
przez cewkę prądu Im. Tu przydałby się
układ elektroniczny, który zmieniałby
Elektronika dla Wszystkich
30
Podstawy
automatycznie kÄ…t zwarcia w za-
leżności od prędkości obrotowej.
Amoże ktoś z Czytelników zbu-
dował taki układ lub wie, jak zro-
bić, aby kąt zwarcia był mały
przy mniejszych obrotach i wy-
dłużał się przy wzroście prędko-
ści obrotowej, nie zmieniając ką-
ta zapłonu, czyli momentu wystę-
powania iskry?
W każdym układzie zapłono-
wym występuje zjawisko opóz-
nienia iskry ze wzrostem prędko-
ści obrotowej. W układach elek-
tronicznych jest to suma opóznie-
nia czujnika oraz modułu. Opóz-
nienie urządzenia zapłonowego
sterowanego czujnikiem optoe-
lektronicznym nie jest duże i wy- Rys. 9. Czujnik magnetoindukcyjny
nosi 1-1,5o OWK przy najwyższych obrotach aby sam moduł nie wprowadzał dużego
i ma charakter liniowy. A ponieważ opóznie- opóznienia, co nie zawsze jest spełnione
nie występujące w układzie klasycznym jest (tabela 3, rysunek 10). układu. Dodatkowo moduły te mają bardzo
podobne, nie ma potrzeby korekcji regulato- Do sterowania modułu wykorzystuje się duże opóznienie z powodu niedopracowania
ra odśrodkowego. Zupełnie inaczej jest tylko dwa momenty napięcia czujnika: układu aplikacyjnego tej kostki, a konkretnie
w układach z czujnikami magnetycznymi, 1. Gdy napięcie rośnie od zera i osiągnie rezystor wejściowy (równoległy do czujnika)
a ponieważ były one najbardziej rozpo- 0,3-0,4V, wtedy układ elektroniczny włą- powinien mieć ponad 30k&!, aby moduł nie
wszechnione przed wdrożeniem systemów cza prąd cewki. wprowadzał tak dużego opóznienia (rys. 10),
wtryskowych, chciałbym przedstawić je nie- 2. Gdy napięcie gwałtownie spada przy tymczasem rezystor napylany na ceramice
co bliżej. zmianie biegunowości, prąd cewki (Im) ma tylko 6-8k&!, co powoduje pobór więk-
wyłącza się wtedy, kiedy napięcie spadnie szego prądu z czujnika i wzrost opóznienia.
Układy z czujnikami
do 0,1-0,25V tuż przed osiągnięciem zera.
magnetoindukcyjnymi Czytelnicy już na pewno domyślają się, że
Budowa czujnika oraz przebieg generowane- zbudowanie modułu do takiego czujnika nie
go napięcia przedstawiony jest na rysunku 9. będzie trudne, wystarczy na wejściu kompa-
Jest to przebieg zbliżony do piły , o warto- rator z histerezą, który będzie sterował stop-
ści amplitudy rosnącej ze wzrostem obrotów, niem mocy z ogranicznikiem prądu. Automa-
ale przyrost jest zbliżony do krzywej wykła- tyka samowyłączająca Im będzie zbędna, bo
dniczej. Przy najniższych obrotach rozrucho- nieruchomy czujnik nie wysterowuje modułu
wych amplituda dodatnia osiąga 0,4-0,6V, i prąd Im nie płynie. Czy warto taki moduł
natomiast przy najwyższych obrotach docho- budować, skoro można kupić gotowe za oko-
dzi do 25-50V. Wartość zerowa sygnału wy- ło 50zł? Ja myślę, że warto, choćby dlatego, Tabela 3 Opóznienie niektórych
stępuje w momencie, gdy zęby wirnika znaj- że najczęściej spotykane moduły firmowe są modułów wraz z czujnikiem
dują się pośrodku między zębami stojana zbudowane na bazie układu scalonego magnetoindukcyjnym
(dotyczy to czujnika symetrycznego). Gdy MC3334P, który jest jednocześnie regulato-
zęby wirnika zbliżają się do zębów stojana, rem kąta zwarcia. Kostka ta jest dość awaryj- Rys. 10 Opóznienie sygnału wnoszo-
dodatnia półfala rośnie, osiągając najwyższą na, bo 99% modułów typu APE05, H161 by- ne przez czujnik magnetoinduk-
wartość tuż przed zrównaniem się zębów. ło uszkodzonych właśnie z powodu tego cyjny wraz z modułem zapłono-
W momencie zrównania się zębów następuje wym
gwałtowna zmiana biegunowości, a następ-
nie ujemna półfala osiąga najwyższą war-
tość, ale nieco mniejszą od dodatniej ze
względu na prądy wirowe i histerezę magne-
tycznÄ… (rys. 9). Wirnik obraca siÄ™ dalej, war-
tość ujemna napięcia zbliża się do zera i cykl
siÄ™ powtarza. ZmorÄ… czujnika magnetoin-
dukcyjnego jest duże opóznienie sygnału
związane właśnie z prądami wirowymi i hi-
sterezą obwodów magnetycznych czujnika
wykonanych przeważnie z litej stali.
Opóznienie również jest nieliniowe, osiąga-
jąc największe przyrosty przy mniejszych
obrotach, dochodzÄ…ce do 2-3o przy 3000
obr./min. czujnika. Opóznienie to jest kom-
pensowane odpowiednio większym kątem
regulatora odśrodkowego. I tu istotne jest,
Elektronika dla Wszystkich
31
Podstawy
Na upartego rezystor ten można wyskrobać wiony na rysunku 11, a zasada pracy jest na- ky ego. Kąt zwarcia przy małych obrotach
i wlutować zwykły 30-33k&! bezpośrednio na stępująca: gdy prędkość obrotowa czujnika jest mniejszy, a ze wzrostem obrotów czas
punkty podłączenia przewodów wejścio- osiągnie ok. 15 obr./min. a dodatnia półfala włączenia cewki rośnie, zbliżając się do 50%
wych. Jeśli wykorzystamy lepszy moduł, to napięcia wejściowego (rosnącego) ok. 0,3V, (rys. 9c), czyli do 45o w90o kącie podziału.
ten oryginalny może służyć jako zapasowy, przez rezystor R1 i R2 zostaje wysterowany Nietrudno odgadnąć, że cewka 4226 będzie
co powinno być regułą, jeśli wyruszamy komparator, ustawiony rezystorem R4 na ta- pasowała w sam raz . Zestrojenie modułu
w dalszą drogę. Teraz już przestałem się dzi- ką właśnie czułość. Ponieważ napięcie wej- przeprowadzamy w układzie jak na rysunku
wić, gdy słyszę rozmowy użytkowników, ściowe podawane jest na wejście odwracają- 12b. Zanim włączymy zasilanie, ustawiamy
że po zmianie układu klasycznego na elektro- ce, to stan na wyjściu zmieni się na niski rezystor nastawny na najniższe napięcie, naj-
niczny (produkcji krajowej) samochód zrobił (prawie 0 w kostce LM358) i zatkany zosta- lepiej na 0V. Włączamy zasilanie 12V, jeśli
się mulasty i więcej pali. Nic dziwnego, nie tranzystor T1. Wówczas przez R9 zostaje jest akumulator to powinien być naładowany.
skoro ma zamontowany taki moduł! Nowy wysterowany tranzystor mocy (darlington Amperomierz włączony w dodatni przewód
moduł można wykonać w obudowie modułu BU931ZP) i popłynie prąd cewki zapłonowej zasilający powinien wskazywać kilkadziesiąt
uszkodzonego lub innej, mającej jednocze- Im. Prąd ten płynie do momentu, gdy zęby mA prądu spoczynkowego, zależnego głów-
śnie cechy radiatora. Schemat jest przedsta- wirnika i stojana zrównają się i napięcie spa- nie od wartości rezystora R9. Zwiększamy
dnie do ok. 0,16V. powoli napięcie wejściowe modułu, obser-
Wtedy komparator wując woltomierz. Po osiągnięciu napięcia
się przełączy, na 0,28-0,3V powinien popłynąć prąd Im wska-
wyjściu będzie stan zywany przez amperomierz włączony w do-
wysoki, tranzystor datni przewód zasilania. Dla cewki 4226
T1 zostaje wystero- prąd ten powinien wynosić 5,2-5,6A i można
wany przez rezystor go dobrać rezystorem R11 lub R13. Pokręca-
R7 i przechodząc my jeszcze rezystorem przy wejściu modułu
w nasycenie, bloku- w celu uzyskania pełnego napięcia ogniwa,
je tranzystor mocy. a następnie obniżamy, obserwując ampero-
Zanik prądu Im mierz, kiedy wyłączy się prąd cewki, a po-
oczywiście spowo- winno to nastąpić w momencie, gdy napięcie
duje wyładowanie wejścia wynosi 0,15-0,16V. Z tego wynika,
iskrowe. Wartość że histereza wyniesie 0,3-0,16=0,14V i moż-
histerezy można ko- na ją zwiększać zmniejszając wartość rezy-
rygować rezysto- stora R6 i każdorazowo zestroić napięcie za-
rem R6, a czułość łączenia modułu rezystorem R4. Na cewce
R4. Ogranicznik powinien być ustawiony iskiernik z drutu
Rys. 11 Schemat modułu elektronicznego do prądu był już opisy- z przerwą ok. 12 mm z gniazda wysokiego
sterowania czujnikiem magnetoindukcyj- wany w poprzednim układzie, ale napięcia do zacisku 16 (+). W momencie za-
nym tu może być też zastosowana pro- niku prądu Im powinno występować czyste
stsza wersja bez diody Schott- wyładowanie iskrowe (bez bzykania ).
Rys. 12
Wykaz elementów modułu elektronicz-
nego do sterowania czujnikiem magne-
toindukcyjnym (patrz rysunek 11)
R1,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20k&!
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&! (dobierany)
R5,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560&!
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390k&!
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6k&!
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330&!/1W
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&! Tabela 4 Prąd średni (w amperach)
R11 . . . . . . . . . . . . . . .6,8k&! (dobierany)
pobierany przez moduły przy róż-
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33&!
nych obrotach czujnika
R13 . . . . . . . . . . . . . .ok. 0,075&! drutowy
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pF
Tabela 5 Parametry statyczne nie-
C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF/100V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . .470nF...1µF/250V których najczęściej spotykanych
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
w kraju modułów
D1 . . . . . . . . . . . . . . . .DZ 15V/ 0,4W-1W
D2 . . . . . . . . . . . . . . . .DZ 7,5V/0,4W-1W
D3 . . . . . . . . . . . . .1N4002...7 lub BA157
D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . .BAT 85 (43, 48)
T1,T2 BC337/25...40 lub podobny (²e"250)
T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BU931ZP
Dwużyłowy przewód ekranowany łączący
moduł z czujnikiem - z ekranem połączonym
z masÄ… przy czujniku.
Elektronika dla Wszystkich
32
Podstawy
W taki sposób można sprawdzać inne fa-
bryczne moduły, przystosowane do czujnika
magnetoindukcyjnego. Sprawdzenie dyna-
miczne polega na dołączeniu czujnika i napę-
dzaniu np. wiertarką lub dołączeniu na wej-
ście napięcia przemiennego 5-8 V z transfor-
matorka małej mocy. Testy modułów róż-
nych typów przedstawiają tabele 3, 4, 5. Tu
również obowiązuje zasada, że nie dotykamy
zacisku cewki zapłonowej niedołączonego
do plusa zasilania, bo w momencie iskry jest
napięcie 400V.
Pozostaje jeszcze ustalenie biegunowości
czujnika, ale jest to sprawa umowna, ponie-
waż czujnik wytwarza napięcie przemienne
i ważne jest, aby dodatnia półfala występo-
wała przed zrównaniem zębów. Jeśli czujnik
jest podłączony do modułu, to ustawiamy go
tak, aby zęby wirnika i stojana zrównały się,
a następnie pokręcamy w dowolną stronę
o ok. 30o. Jeśli nie nastąpi wyładowanie
iskrowe, to połączenie jest prawidłowe
i oznaczamy zaciski czujnika zgodnie z ozna-
czeniami na module. Spotykane są różne sy-
stemy oznaczeń: G-W, A-B, K1-K2 oraz +
i - . Ustalenia biegunowości czujnika moż-
na też dokonać bez dołączania do modułu za-
płonowego, a za pomocą woltomierza analo-
gowego na zakresie 0,3 lub 1V. Tak jak po-
przednio ustawiamy zęby w jednej linii
i energicznie pokręcamy o ok. 30o w dowol-
ną stronę. Jeśli wskazówka wychyli się do ty-
łu, to plus czujnika będzie ten, gdzie dołączo- wyłączania Im znajduje się człon zmniejsza- Tabela 6 Porównanie różnych wersji
ny jest plus miernika. Plus wejścia modułu jący kąt zwarcia przy małych obrotach. urządzeń zapłonowych według
będzie tam, gdzie dołączony jest rezystor R1, Systemy z czujnikiem Halla spotykamy wartości istotnych parametrów
a minus połączony z masą, ale w modułach w Aadach Samarach, Tawriach oraz nie-
firmowych minus czujnika nie zawsze jest których modelach Volkswagena. Ustawienia nym kącie statycznym następowało zrów-
połączony z masą, a najczęściej na tzw. na- zapłonu w samochodzie dokonujemy zgo- nanie się zębów wirnika i stojana.
pięciu odniesienia, wykorzystywanym do re- dnie z zaleceniami fabrycznymi, ale jeśli ich
gulacji kąta zwarcia w module. W module tu nie ma, to stosujemy następującą zasadę: We wszystkich układach z rozdzielaczem
opisanym nie ma regulacji kąta zwarcia, 1. Ustawiamy kąt wstępny 10o przed ZZ dla zapłonu moment występowania iskry musi
gdyż nie ma takiej potrzeby, bowiem spadek silników o stopniu sprężania e"9, oraz być zgodny z położeniem palca rozdzielacza
wysokiego napięcia występuje minimalnie 5-7o dla silników o stopniu sprężania odpowiedniego cylindra. Przy zauważeniu
dopiero powyżej 5500 obr. silnika, a przy większym od 9. dużych luzów skrętnych zazębienia wałka
okazji moduł pobiera średnio mniejszy prąd 2. W układzie stykowym lub stykowo-tran- aparatu, miarodajne powinno być ustawienie
niż moduły z regulacją z (patrz tabela 4). zystorowym przy podanym kącie przed go w pozycji cofniętej do oporu.
Przy szukaniu niesprawności w układach ZZ powinno następować przerwanie ob- Na podstawie omówionych układów moż-
produkcji krajowej stwierdziłem, że często wodu styków. Można to sprawdzić omo- na ułożyć tabelę porównawczą (punktując
pękają przewody tuż przy dołączeniu do mierzem lub żarówką włączoną w sze- wg parametrów uznanych jako mniej lub bar-
cewki czujnika, wystarczy wtedy dołączyć reg z przerywaczem lub zamiast cewki dziej znaczące), patrz tabela 6.
omomierz i poruszać przewodami. zapłonowej w układzie stykowo-tranzy- Lepsze parametry silnika oraz mniejszy
Dla zainteresowanych chciałbym jeszcze storowym. Jeśli są spore luzy mechani- zakres obsługi można osiągnąć budując urzą-
podać schemat aplikacyjny kostki zmów w aparacie, lepsze będzie ustawie- dzenie z elektronicznym regulatorem punktu
MC3334P (rysunek 12a), często stosowanej nie dynamiczne za pomocą lampy stro- zapłonu. Mam opracowane i przetestowane
w modułach przeznaczonych do czujników boskopowej. w kilkunastoletniej eksploatacji takie urzą-
magnetoindukcyjnych. 3. W układzie z czujnikiem optoelektronicz- dzenia. Gdybyście byli zainteresowani, pi-
Często spotkanym czujnikiem bezstyko- nym przy podanym kącie przed ZZ, prze- szcie listy, a ja chętnie je opublikuję, oczywi-
wym jest scalony czujnik Halla, zawierający słona powinna w tym momencie wycho- ście z pomocą Redakcji EdW.
hallotron oraz wzmacniacz z histerezą. Na- dzić z osi symetrii fotoelementów. Mo- Piszcie również wtedy, gdy będziecie
pięcie wyjściowe ma kształt prostokątny ment jest bardzo precyzyjny i najlepiej mieli uwagi lub pytania dotyczące opisanego
o wartościach skrajnych zbliżonych do ustawić włączając zamiast cewki zapłono- tematu.
szyn zasilających, a opóznienie duże, zbli- wej dowolną żarówkę 12V lub dynamicz-
żone do czujnika magnetoindukcyjnego. nie za pomocą lampy stroboskopowej.
W module oprócz typowego stopnia mocy 4. Czujnik magnetoindukcyjny ustawiamy
z ogranicznikiem prądu i automatyką samo- (przez obrót aparatu) tak, aby przy poda- Stefan Roguski
Elektronika dla Wszystkich
33
Szkoła Konstruktorów
Szkoła
Szkoła
Konstruktorów
Konstruktorów
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).
mentów i układów elektronicznych. A może jak to bywa także w przypadku innych zadań
Zadanie nr 91
ktoś pokusi się o opracowanie czegoś bar- Szkoły. Dla tych z Was, którzy są uczniami
dziej oryginalnego, na przykład współpracu- i studentami, takie zadanie to znakomita oka-
Na wrzesień proponuję temat, w którym każ- jącej z programem przystawki do komputera, zja, by zabłysnąć swoim pomysłem i popra-
dy z Was będzie mógł sprawdzić swoją po- sterowanej przez port LPT, by w układzie tej wić stopnie. Oczywiście nieco bardziej roz-
mysłowość, ewentualnie też solidność wyko- przystawki naocznie można było przekonać budowany projekt to znakomity temat pracy
nania modelu. się o działaniu elementów czy układów. dyplomowej. Możecie więc śmiało konsulto-
Oto temat zadania: Jestem pewien, że zaproponujecie mnóst- wać temat zadania z nauczycielami.
wo innych interesujących pomysłów. Naj- Szczerze mówiąc, liczę głównie na prost-
Zaprojektować układ pełniący rolę ważniejszy jest właśnie świeży, oryginalny sze urządzenia. Ale może ktoś chciałby przed-
edukacyjną pomysł, dlatego proponuję, żebyście staran- stawić choćby tylko założenia do serii ukła-
nie przemyśleli różne możliwości, zanim za- dów lub plansz, będących systemem np. do
Pomysł adresowany jest nie tylko do bierzecie się za ewentualny model. nauki podstaw elektroniki. W związku z tym
uczniów, ale też studentów, którzy wracają Proponuję, żebyście nie rżnęli żywcem już teraz informuję, że za dobre propozycje te-
do nauki w pazdzierniku. Znów macie wyjąt- wcześniejszych opracowań, z którymi za- oretyczne będzie można otrzymać nagrody
kowo szerokie pole do popisu. Przypu- pewne macie kontakt w szkole. Taki plagiat i punkty jak za modele. Decydować będzie
szczam, że większość uczestników zdecydu- szybko wyjdzie na jaw. Niech Wasz projekt oryginalność i praktyczna przydatność Wa-
je się na zaprojektowanie układu mającego będzie prostszy, a za to oryginalny. Cieszył- szych układów. Do udziału zapraszam więc
związek z nauką elektroniki. Ale ja nie ogra- bym się też, gdybyście opisali mi znane zarówno starszych Czytelników, jak i tych
niczam zakresu prac nie zapomnijcie o na- Wam niecodzienne rozwiązania już wcześ- młodych, którzy sami się dopiero uczą i praw-
uce innych przedmiotów. Wiadomo, że ist- niej zrealizowane przez innych wyraznie dopodobnie najlepiej wiedzą, czego im brak.
nieje mnóstwo programów edukacyjnych na zaznaczcie, iż nie są to Wasze pomysły. Za Jak zawsze jestem przekonany, że nade-
komputer PC. Pomyślcie, co interesującego takie informacje też można będzie otrzymać ślecie interesujące pomysły, rozwiązania
mógłby wnieść praktykujący elektronik na upominek, a innym przydadzą się jako i układy. Stale czekam też na propozycje ko-
zajęcia niedotyczące elektroniki. zródło inspiracji. lejnych tematów. Przypominam, że pomysło-
Oczywiście w grę wchodzą prościutkie Nadesłane rozwiązania i pomysły staną dawcy wykorzystanych zadań otrzymują na-
plansze i układy, ilustrujące działanie ele- się bowiem podstawą kolejnych opracowań, grody.
szyna krusząca , miażdżąca z ogromną siłą Rozwiązania teoretyczne
RozwiÄ…zanie zadania nr 87
skały, wiała grozą na każdego elektronika. Dariusz Drelicharz z Przemyśla przysłał
Nie sprawdziły się jednak obawy, że zlekce- schemat pokazany na rysunku 1. W liście
Temat zadania 87 brzmiał: Zaprojektować ważycie taki wiejący grozą temat nade- napisał: (...) na początku byłem zmuszony do-
system czujnika i sterownika silnika elek- szły liczne odpowiedzi, zarówno teoretycz- powiedzieć sobie kilka założeń (nie wiem czy
trycznego do maszyny kruszącej. ne, jak i praktyczne. Niektórzy uznali zada- słusznych):
Znaczna część uczestników podzieliła nie za wyjątkowo ciekawe, bo wzięte z życia. 1. Maszyna krusząca ma pewien bezwład
mój pogląd, że zadanie było wyjątkowe Szczególnie cieszę się z nadesłanych modeli. i zatrzymuje się w chwilę po wyłączeniu, ro-
i specyficzne. Jeden z uczestników napisał Co ciekawe, prace nadesłało też kilku no- biąc łopatami jeszcze pewien ruch, ale za-
nawet: Temat Szkoły Konstruktorów ogłoszo- wych uczestników właśnie ze względu na wsze w miarę równy.
ny w maju 2003 był nietypowy, a sama ma- specyficzny temat. 2. Nie jest to maszyna precyzyjna, gdzie
Elektronika dla Wszystkich
34
Szkoła Konstruktorów
wymagana jest duża dokładność w ustawie- gulację mocy silnika w końcowej fazie cy- tronicznej w swej pracy zawodowej. Mając
niu łopat. klu, zakładając, że jest to jednofazowy silnik na co dzień do czynienia z automatyką zde-
(...) W roli elementu czujnika położenia uniwersalny. Odrzucił pomysł czujnika cydowanie odrzucił inne czujniki na rzecz fa-
łopat może zostać zastosowana rurka kontak- optycznego (laserowego) ze względu na duże brycznych indukcyjnych czujników zbliże-
tronu. Gdzieś na obracających się łopatach zapylenie i zdecydował się na fabryczny in- niowych. Proponuje wykorzystanie dwóch
powinien zostać zamontowany magnes, który dukcyjny czujnik zbliżeniowy. takich czujników. Jeden sygnalizowałby tyl-
zwierałby styki kontaktronu. Kontaktron po- Czujnik laserowy (właściwie dwa, połą- ko zaświeceniem zielonej lampki właściwe
winien być zamontowany w takim miejscu, czone równolegle, wykrywające obroty silni- położenie końcowe wału. Drugi powodował-
aby po przyciśnięciu przycisku STOP łopaty ka) chce też zastosować 13-letni Marcin Pa- by wyłączenie silnika. Maciej proponuje pro-
zatrzymały się w dogodnym położeniu (...). zdro z Borowej. W swoim układzie (Pa- sty układ według rysunku 4. Oto fragmenty
Po przyciśnięciu mikrostyku S1 układ prze- zdro.gif) chce zastosować oddzielne sterowa- listu: (...) Na wale reduktora z łopatami nale-
chodzi w stan czuwania. Zwarcie przez ma- nie silnika i hamulca. Po wyłączeniu silnika ży wkręcić lub wspawać na stałe bolec, który
gnes styków kontaktronu S2 spowoduje zmia- i wykonaniu przezeń określonej liczby obro- spowoduje zadziałanie czujnika, gdy łopaty
nę stanów logicznych w przerzutniku RS tów (1...9) następowałoby włączenie hamulca. będą poziomo. Bolec dla drugiego czujnika
(U1B, U1C) i wygenerowanie krótkiego Choć w układzie można się dopatrzyć kilku należy zamontować na jarzmie według ry-
ujemnego impulsu na wyjściu bramki U1D, błędów, najmłodszy uczestnik otrzyma drobny sunku 5, co pozwoli na regulację (przy zuży-
który jest podłączony do przycisku mające- upominek jako zachętę do dalszych prac. waniu się mechanicznym przekładni i silnika
go wyłączyć silnik. Kondensator C1 zapewnia Jarosław Tarnawa z Godziszki w nieco- w dłuższym okresie wybieg maszyny będzie
reset przerzutnika po włączeniu zasilania dzienny sposób chce rozwiązać problem nie- się zmieniał). (...) Po naciśnięciu przycisku
układu. zawodności czujników typu magnes-kontak- STOP operator musi go przytrzymać taką
tron. Warto przeanalizować propozycję Ja- chwilę, aż bolec ustalający wyzwoli zbliże-
rosława, który zamiast jednego, proponuje niówkę. Oba sygnały podane na wejścia
zastosować trzy czujniki, które powinny bramki AND wysterują tranzystor, a włączony
działać jednocześnie. Oryginalny układ przekaznik swymi biernymi stykami wyłączy
pokazany jest na rysunku 2. Do uzyskania stycznik silnika głównego. (...) Załączenie
stanu wysokiego na wyjściu układu
US1A potrzeba, by zadziałały przynaj- Rys. 3
mniej dwa kontaktrony spośród K1, K2,
K3 (trzeci może być uszkodzony). Pomysł
Rys. 1 taki jest niewÄ…tpliwe interesujÄ…cy, jednak
warto byłoby dodać obwód sygnalizujący,
Rys. 2 że jeden czujnik jest uszkodzony wystar-
czy sprawdzać napięcie na R4 i R8.
Mariusz Chilmon z Augustowa nade-
słał prościutki schemat, pokazany na ry-
sunku 3. Przycisk ON ustawia oba prze-
rzutniki. Natomiast naciśnięcie przycisku
OFF resetuje tylko pierwszy przerzutnik.
Drugi zostanie zre-
setowany dopiero
po zwarciu styku
kontaktronu przez
magnes zamocowa-
ny na wale maszy-
ny. Mariusz ze
względu na za-
kłócenia słusznie
zaproponował re-
zystory o stosunko-
wo małej wartości
10k&!, niemniej
warto dodać na
trzech współpracu-
Szymon Janek z Lublina zaproponował jących ze stykami Rys. 4
wykorzystanie łącza laserowego w roli czuj- wejściach dodatkowe
Rys. 5
nika. Do tego zaproponował dość skompliko- obwody filtrujące
wany układ elektroniczny z pięcioma układa- RC.
mi scalonymi CMOS (Janek.gif). Szymon RozwiÄ…zanie za-
chce przez pewien czas cyklicznie włączać dania nadesłał także
i wyłączać silnik taka idea w przypadku po- 40-letni Maciej Ka-
tężnego silnika trójfazowego jest jednak co miński z Kędzierzy-
najmniej ryzykowna. na-Kozla, który bę-
Tylko trochę mniej skomplikowany układ dąc elektromechani-
zaproponował Rafał Kobylecki z Czarnowa kiem korzysta z ama-
(Kobylecki.gif). Rafał przewidział nawet re- torskiej wiedzy elek-
Elektronika dla Wszystkich
35
Szkoła Konstruktorów
maszyny następuje przez naciśnięcie przycisku głównego K0 w obwodzie przekaznika czaso- przetestowany chętnie zaprezentowaliby-
START i stycznik zostanie podtrzymany przez wego T1. Styk bierny przekaznika T1 zeruje śmy taką konstrukcję na łamach czasopisma.
wewnętrzne styki. Operator maszyny na bie- też układ wyłączający.
żąco może kontrolować jej pracę (mrugają Dariusz Minior z Podskala nadesłał trzy Rozwiązania praktyczne
oba LED-y). (...) Fabryczne układy tego typu propozycje. Pierwsza to odpowiednio zamo- Michał Koziak z Sosnowca przeanalizował
są skomplikowane, ale również wykorzystują cowany prosty wyłącznik krańcowy wyłą- różne typy czujników, wykonał nawet model
zbliżeniówki, które przez stopień mocy steru- czający silnik przed osiągnięciem położenia czujnika mechanicznego z kulką i ostatecznie
ją hamulcem elektromagnetycznym na wale spoczynkowego. zdecydował się na czujnik indukcyjny. W liście
silnika głównego. (...) Trzymam kciuki za Kolejny sposób jest modyfikacją poprze- napisał: Jedynym sensownym rozwiązaniem
Pana i Pańskie czasopismo. Wierze, że daje dniego, a mianowicie gdyby bezwładność by- wydaje się być czujnik indukcyjny i właśnie
Pan młodym ludzim dużo frajdy w tak prosty ła zbyt duża i wzięcie na nią poprawki nie- taki zastosowałem do swojego układu. Nie
sposób zachęcając ich do nauki. Mimo że wiele by dało, można by silnik hamować chciało mi się wykonywać cewek, więc posta-
część projektów Szkoły jest, że tak powiem, elektrycznie. Nie polecam przeciwwłączenia nowiłem użyć czegoś gotowego. Wpadłem na
wtórna, cieszę się bardzo, że mamy tak zdol- (zmiany kolejności faz), ponieważ mogłoby pomysł, by w roli czujnika zastosować głowi-
ną młodzież. się zdarzyć, że wszystko zacznie kręcić się cę magnetofonową. Zastanawiałem się też
nad samym sposobem zatrzymywania. Można
zrobić układ uwzględniający bezwładność
wału, lecz czasami może się on kręcić jeszcze
dość długo, ogłupiając układ sterowania.
Można by zastosować układ hamulca. Hamu-
lec mechaniczny byłby dość skomplikowany
do wykonania, lecz na przykład można by za-
stosować hamowanie indukcyjne za pomocą
silnika napędowego. Jeszcze jednym istotnym
problemem jest to, że w zadaniu nie ma infor-
macji, czy wał zatrzymuje się pod obciąże-
niem czy najpierw wyłączany jest dopływ
kruszywa. Jest to sprawa istotna, gdyż obcią-
żenie sprawi, że wał zatrzyma się szybciej
i w takim przypadku nie wystarczÄ… proste
układy, lecz potrzebne będą dokładne czujni-
ki położenia.
O schemacie z rysunku 7 Michał pisze:
Układ wykonałem na kawałku płytki uniwer-
Rys. 6 salnej. (...) Gdy włączymy zasilanie, prze-
w przeciwnym kierunku. Lepszym rozwiąza- rzutniki są resetowane poprzez obwód C3, R5
Bardzo podobny sposób z dwoma czujni- niem byłoby hamowanie maszyny asynchro- i silnik nie jest zasilany, gdyż na wyjściu
kami zbliżeniowymi zaproponował Arka- nicznej prądem stałym: dwie fazy zwieramy, Q panuje stan niski. Po podaniu sygnału
diusz Biliński ze Środy Śląskiej. Propono- następnie do zwartych dwóch faz i pozostałej start na wejście przerzutnik T (U2B) zmienia
wany schemat pokazany jest na rysunku 6. podłączamy napięcie stałe uzyskane z pro- swój stan i na wyjściu Q pojawia się stan wy-
Czujniki pobudza tu jeden bolec, a zależnie stownika 3-fazowego - można to wszystko soki, który poprzez obwód różniczkujący
od bezwładności maszyny należy odpowie- w prosty sposób wpleść w układ stycznika ustawia przerzutnik U1A, włączając silnik.
dnio ustawić czujnik wyłączający WK1. (musi być 4-torowy). Trzecia propozycja to Po ponownym podaniu sygnału na wejście,
Czujnik WK2 sygnalizuje prawidłową pozy- wykorzystanie falownika, dostarczającego na wyjściu U2B pojawia się stan niski, który
cję spoczynkową wału. Oto fragmenty opisu: do silnika trójfazowego przebiegu o zmien- jest podawany na wejście D przerzutnika
Naciśnięcie przycisku S1 zaczyna procedurę nej częstotliwości. Falownik rzeczywiście U2A. Gdy magnes zaindukuje w czujniku na-
zatrzymywania silnik napędowy zostanie pozwoliłby na precyzyjne sterowanie proce- pięcie, impuls szpilkowy zostanie podany na
wyłączony dopiero po dojściu bolca pobu- sem zatrzymywania maszyny, także w przy- wejście zegarowe U2A i układ wyłączy silnik.
dzającego X do czujnika WK1. Wskutek bez- padku zmiennego obciążenia wału, ale wy- Jako czujnik zastosowałem głowicę magneto-
władności bolec zbliży się do WK2, co zasy- magałby rozbudowanych obwodów sterowa- fonową, z której sygnał podawany jest na ba-
gnalizuje lampka L1. W celu zwiększenia do- nia. Dariusz przysłał schematy falownika zę T1 (będący na granicy przewodzenia),
kładności zatrzymywania można zastosować (mostek z 6 tranzystorami IGBT + część ste- który otwierając się, spowoduje pojawienie
hamulec elektromagnetyczny, najlepiej na rującą), ale bez obwodów sterowania wyłą-
silniku napędowym, wyzwalany przez czujnik czaniem według warun- Rys. 7
WK2 i załączany tylko na 2...3 sekundy prze- ków zadania. Schematy
kaznikiem czasowym T1. Styki przekazników i opis można znalezć na
K2 i K3 zostały wpięte do układu załączają- naszej stronie interneto-
cego stycznik (K0). Styk przekaznika K3 za- wej jako Minior.zip. Da-
pewnia, że silnik może być uruchomiony tyl- riusz napisał, że obecnie
ko wówczas, gdy wał maszyny znajduje się pracuje nad takim falow-
w prawidłowym położeniu startowym, sygna- nikiem życzę sukcesu
lizowanym lampkÄ… L1. Lampka ta w czasie w tym trudnym zadaniu
pracy miga (...). W czasie pracy nie ma moż- i proszę o informację,
liwości załączenia hamulca przez włączenie gdy falownik powstanie
biernego styku pomocniczego stycznika i będzie praktycznie
Elektronika dla Wszystkich
36
Szkoła Konstruktorów
się stanu wysokiego na wyjściu U1C. Obwód Marcin Wiązania z Buska Zdroju przy- ki, z których jeden ma odpowiednio wcze-
całkujący C2,R3 zabezpiecza przed przypad- słał model pokazany na fotografii 3. Propo- śniej wyłączyć silnik, a drugi sprawdzić, czy
kowym wzbudzeniem układu (...) do wejścia, nuje użycie kontaktronów i magnesów, ewen- wał zatrzymał się wpożądanej pozycji. Piotr
które trzeba podciągnąć do plusa zasilania tualnie hallotronów. Schemat ideowy pokaza- Wójtowicz z Wólki Bodzechowskiej zasko-
za pomocą rezystora o wartości kilku kiloo- ny jest na rysunku 8. Dwa kontaktrony mają czył mnie pomysłem realizującym zadanie za
mów, należy podpiąć przycisk pomiędzy ma- poprawić niezawodność. Dłuższe naciskanie pomocą jednego tylko czujnika sygnalizują-
sę i wejście. Bramka U1B pełni rolę kontrol- przycisku STOP ma wyłączyć silnik bez cze- cego ustawienie łopat w pożądanej pozycji.
ki - gdy silnik jest w ruchu, powinna ona mi- kania na sygnał z kontaktronu. Działanie Uzyskując z wału maszyny tylko taką infor-
gać. Układ (...) testowałem za pomocą ma- układu jest oczywiste w miejsce diody D3 mację, wprowadził układ opózniający, który
gnesu przyczepionego do krajalnicy kuchen- należy włączyć przekaznik sterujący styczni- ma wyłączyć silnik po takim czasie, żeby
nej. W tych warunkach się sprawdził. Mo- kiem silnika. Dioda D4 (lub włączona za- końcowe położenie wału było prawidłowe.
ment zatrzymania silnika regulujemy poprzez miast niej syrena) ma sygnalizować awarię. Piotr przeprowadzał próby swojego układu
przesuwanie magnesu. Warto jednak dokładnie przeanalizować, jaką z użyciem gramofonu, którego talerz po wy-
Bartosz Czerwiec z Mogilna przysłał niesprawność może sygnalizować taki układ łączeniu wykonywał nie część obrotu,
model pokazany na fotografii 1. Schemat z jednym tylko czujnikiem, który nie spraw- tylko więcej niż jeden obrót. Oryginalny
i opis można znalezć na stronie internetowej dza końcowego ustawienia łopat. schemat układu pokazany jest na rysunku 9,
jako Czerwiec.zip. W liście Bartosz napisał: Wydawałoby się, że do zrealizowania po- a model na fotografii 4. Analiza układu nie
(...) według mnie urządzenie powinno kon- stawionego zadania niezbędne są dwa czujni- powinna sprawić problemu. Na uwagę zasłu-
trolować położenie wału kruszarki i ukazy-
wać je na małym wyświetlaczu. Gdy pracu-
je, Å‚opaty znajdujÄ… siÄ™ w ruchu. Kiedy kon-
troler pracujący przy nim chce zakończyć
proces kruszenia, naciska na przycisk
i urzÄ…dzenie zatrzymuje siÄ™, ale dopiero na
potrzebnej pozycji, którą można bez proble-
mu ustawić tarczą posiadającą kontaktrony.
(...) UrzÄ…dzenie oparte jest na czujnikach
kontaktronowych umieszczonych na nastaw-
nej plastikowej tarczy, którą należy samemu
zaprojektować.
Michał Stach z Kamionki Małej wykonał
na bazie starego CD-ROM-u sterownik silni-
ka karetki fotografia 2. Układ wprawdzie
nie spełnia warunków zadania, jednak warto
zapoznać się z rozwiązaniem, do którego ma-
teriały (schemat, opis i płytka) dostępne są na
stronie internetowej jako Stach.zip. Rys. 8
Rys. 9
Fot. 1 Model Bartosza Czerwca
Fot. 2 Sterownik Michała Stacha
Elektronika dla Wszystkich
37
Szkoła Konstruktorów
guje obecność wyjścia ALARM, które staje ku 10 i fotografii 5, układ sterownika został nia tych czujników, ponieważ są powszech-
się aktywne, gdy po zatrzymaniu silnika wał zbudowany w oparciu o popularny układ nie używane w automatyce przemysłowej,
nie zatrzyma się w prawidłowym położeniu. GAL16V8D. Na stronie internetowej w pliku a niektórzy najmłodsi Czytelnicy nawet o ta-
Nie kieruję projektu do publikacji ze Biadalski.zip są: listing, kod wynikowy, spis kich czujnikach nie słyszeli.
względu na spodziewane małe zainteresowa- elementów i projekt płytki w Autotraksie Indukcyjne czujniki zbliżeniowe reagują
nie takim specyficznym wyłącznikiem. Nie- W listingu przedstawiony jest krótki opis na zbliżenie do nich materiału magnetyczne-
mniej projekt jest wartościowy i dalsze mate- zródłowy w języku CUPL. Silnik może zo- go do czoła czujnika. Co ważne, reagują więc
riały (opis, płytka) dostępne są na stronie in- stać włączony tylko w przypadku, kiedy ło- na elementy stalowe. Odległość działania jest
ternetowej jako Wojtowicz.zip. paty są w pozycji poziomej, a wyłączony od- niewielka, nie są to więc czułe wykrywacze
Na koniec zostawiłem pracę Romana powiednio wcześniej, tak by mógł się zatrzy- metalu, tylko niezawodne czujniki reagujące
Biadalskiego z Zielonej Góry. Jego projekt mać w pozycji wyjściowej. Pozostałe istotne na zbliżenie stalowego elementu na odle-
obejmuje sterownik włącz-wyłącz i induk- tryby to sygnał od przycisku RESET powo- głość kilku do kilkunastu, maksimum kilku-
cyjny czujnik położenia. Jak widać na rysun- dujący natychmiastowe wyłączenie silnika dziesięciu milimetrów. Zasilane są zazwy-
oraz stan niedozwolonego ustawienia łopat czaj napięciem stałym 10...30V (typowo
sygnalizujący błąd - ERROR. Praca sterow- 24VDC). Dostępne są tzw. czujniki PNP
nika taktowana jest sygnałem zegarowym i NPN, inaczej mówiąc, zwierające do plusa
wytworzonym przez dwa wewnętrzne inwer- lub do minusa (nazwa PNP, NPN związana
tery, kondensator C2 i rezystor R6. jest z budową obwodu wyjściowego często
Roman nadesłał także układ indukcyjnego jest to zwyczajny tranzystor z otwartym ko-
czujnika zbliżeniowego, pokazany na foto- lektorem, jak pokazuje rysunek 11). I rze-
grafii 6. Ponieważ czujnik taki ma interesu- czywiście, takie czujniki ze względu na
jącą zasadę pracy, nadaje się nie tylko do spodziewane zapylenie i ryzyko narażeń me-
współpracy z przedstawionym sterownikiem, chanicznych znakomicie nadają się do reali-
ale także do wielu innych celów, więc kieru- zacji postawionego zadania.
Fot. 3 Układ Marcina Wiązani ję projekt do Pracowni AVT i do publikacji.
Fot. 4 Projekt Piotra Wójtowicza Fot. 6 Czujnik Romana Biadalskiego
Rys. 11
A jeśli chodzi o zadanie, to brak szcze-
gółowych informacji o maszynie, jej specyfi-
ce i działaniu spowodował, że trzeba było za-
łożyć, jak ona pracuje. Kluczową sprawą by-
ło zatrzymanie łopat w określonym położeniu
i to było oczywiste. Nie były jednak oczywi-
ste inne szczegóły. Autor zadania nie podał,
jaki silnik napędza kruszarkę. Należy się
spodziewać, że jest to popularny silnik asyn-
chroniczny trójfazowy. Niektórzy przypu-
Rys. 10 szczali, że jest to silnik jednofazowy lub sil-
nik prądu stałego, jednak biorąc pod uwagę
Fot. 5 Sterownik Romana Biadalskiego Podsumowanie przeznaczenie kruszenie kamieni, należało
Ogólnie biorąc, jestem bardzo zadowolony raczej przyjąć, iż jest to prosty silnik trójfazo-
z nadesłanych prac. Z przyjemnością skiero- wy o dużej mocy. Silnik taki sterowany jest
wałem do publikacji projekt indukcyjnego zapewne zwyczajnym elektromechanicznym
czujnika zbliżeniowego. W EdW nie zajmo- stycznikiem, a nie układem z triakami, tyry-
waliśmy się tymi nad wyraz pożytecznymi storami czy falownikiem tranzystorowym.
elementami z różnych względów, choćby Kluczową sprawą było jednak pytanie,
dlatego, że trudno jest w warunkach amator- czy układ ruchomy ma stałą bezwładność?
skich uzyskać niezawodność działania i od- Autor zadania napisał, że wał przesuwa
porność na wpływy zewnętrzne porówny- się o kilka centymetrów po wyłączeniu silni-
walną z czujnikami fabrycznymi. Warto jed- ka. Można było przypuszczać, że po każdym
nak przynajmniej przedstawić zasadę działa- wyłączeniu to przesunięcie jest stałe. I takie
Elektronika dla Wszystkich
38
Szkoła Konstruktorów
założenie, świadomie lub nie, przyjęła zdecy- łopat kruszących. Czy musiał to zrobić ope- brzęczyk odezwałby się na krótko przy każ-
dowana większość uczestników. Jeśli tak jest rator, odpowiednio wcześniej wyłączając sil- dym zatrzymaniu silnika sygnalizując, że jest
w rzeczywistości, genialnie upraszcza to za- nik? Istotne jest wobec tego pytanie, czy no- sprawny i ucichłby, gdy łopaty ustawią się
danie. W wersji minimalnej wystarczy wtedy wy układ sterujący, zatrzymujący silnik w prawidłowej pozycji.
jeden czujnik, który wyłączy silnik odpowie- z opóznieniem, nie musi mieć jeszcze jedne- Co do podwójnych czujników, połączo-
dnio wcześniej. Tylko kilka osób wspomnia- go, awaryjnego wyłącznika STOP, zatrzymu- nych równolegle, sprawa jest dyskusyjna
ło o znacznie gorszej możliwości: gdy wyłą- jącego natychmiast silnik w przypadku awa- z uwagi na możliwe rozmaite możliwości
czana maszyna miałaby różną bezwładność, rii lub nieszczęśliwego wypadku. To napraw- uszkodzenia. Owszem, można zdublować
zależnie od tego, czy pracując do ostatniej dę jest ważna kwestia, którą należy wziąć czujniki, ale wtedy trzeba też odpowiednio
chwili będzie kruszyć kamienie, czy tuż przed pod uwagę. Wprawdzie głównym tematem zaprojektować układ, żeby prawidłowo zin-
wyłączeniem będzie pracować na pusto . zadania jest zaprojektowanie układu opóz- terpretował sytuację po dowolnego rodzaju
W takiej sytuacji należałoby zastosować bar- nionego wyłączania, jednak trzeba koniecz- uszkodzeniu jednego z czujników. Jest to
dziej inteligentny układ, prawdopodobnie nie odpowiedzieć na pytanie, czy system nie możliwe, ale dość trudne.
z kilkoma czujnikami, które wykrywałyby musi mieć też awaryjnego wyłącznika na- Zamiast dublować czujniki, można tak za-
położenie zatrzymującego się wału i w razie tychmiastowego? projektować układ, żeby operator od razu to
potrzeby dodatkowo hamowały go, żeby Odpowiedz nie wynika z treści postawio- zauważył niektóre z proponowanych roz-
uzyskać stałe położenie końcowe. W takiej nego zadania, ale trzeba uwzględnić taką wiązań realizują taką skuteczną kontrolę
sytuacji potrzebny byłby albo hamulec, albo opcję, bo jest prawdopodobna. Obwodowi czujników niejako przy okazji. Gratulacje dla
silnik musiałby być sterowany w inteligentny takiego dodatkowego awaryjnego wyłączni- ich Autorów!
sposób umożliwiający kontrolę mocy i obro- ka natychmiastowego należałoby poświęcić Przykro mi, że nie mogę wszystkich obda-
tów. Gratuluję wszystkim uczestnikom, uwagę, żeby nie był to jakiś dodatkowy przy- rować nagrodami i upominkami, niech nagro-
którzy wspomnieli o takiej możliwości. cisk w układzie elektronicznym, tylko me- dą będzie przyjemność zaprezentowania swej
Przy tego typu zadaniu niezmiernie ważna chaniczny wyłącznik, rozłączający niezawo- pracy ogromnej rzeszy Czytelników EdW.
jest niezawodność. Zwrócił już na to uwagę dnie i trwale obwód sterowania stycznika. Nagrodę za zadanie 86 otrzymuje Piotr Wój-
młody pomysłodawca zadania. Należy się głę- Część układów była niepotrzebnie roz- towicz. Upominek, a po publikacji honora-
boko zastanowić, czy przypadkiem jakieś budowana. Po bliższej analizie okazuje się, rium otrzyma Roman Biadalski. Upominki
uszkodzenie, na przykład awaria czujnika, nie że w najprostszym układzie wystarczyłby otrzymają też: Marcin Wiązania, Bartosz
spowoduje, że maszyny nie będzie można wy- jeden czujnik i nie trzeba do tego żadnej Czerwiec, Michał Koziak, najmłodszy ucze-
łączyć. Przecież w zadaniu chodzi o przycisk elektroniki... stnik Marcin Pazdro oraz najstarsi uczestni-
i funkcję STOP. We wszelkich tego typu ma- Autor zadania prosił jednak, żeby układ cy, autorzy najprostszych rozwiązań prak-
szynach działanie przycisku stop musi być ab- zasygnalizował nieprawidłową pozycję łopat tycznych: Maciej Kamiński i Arkadiusz Bi-
solutnie niezawodne. To prawda, że układy po zatrzymaniu. W takim przypadku jest liński. Aktualna punktacja zawarta jest w ta-
elektroniczne mają dużą niezawodność, jednak miejsce na trochę elektroniki. Sygnalizację beli. Ponawiam prośbę: jeśli nadsyłacie pracę
one też mogą się zepsuć. Co wtedy? można zrealizować na kilka sposobów. Jed- do Szkoły e-mailem, podawajcie od razu swój
Realizując tego typu urządzenie trzeba nie nym jest system z dwoma czujnikami i ob- adres pocztowy, a przynajmniej miejscowość
tylko przewidzieć takie awaryjne sytuacje, wodem opózniającym. Jeden czujnik służył- zamieszkania. Serdecznie zapraszam do
ale też podjąć skuteczne kroki zaradcze. I tu, by do zatrzymania silnika, drugi sprawdzał- udziału w rozwiązywaniu kolejnych zadań
powiem szczerze, nie wszystkie propozycje by, czy łopaty zostały zatrzymane w pożąda- i do nadsyłania prac w terminie.
układowe były jednakowo dobre sami prze- nej pozycji. Jeśli nie, odzywałby się brzę-
analizujcie proponowane rozwiązania pod czyk. Układ opózniający byłby potrzebny po
tym kątem. to, żeby brzęczyk został włączony dopiero po Wasz Instruktor
Pomysłodawca zadania nie pisze, jak zatrzymaniu. A może lepszy w praktyce był-
wcześnie rozwiązany był problem ustawiania by system bez układu opózniającego wtedy Piotr Górecki
Co tu nie gra?
K
I
Co tu nie gra?- Szkoła Konstruktorów klasa II
RozwiÄ…zanie zadania 87 rezystora R2 i/lub kon-
W EdW 5/2003 na stronie 37 zamieszczony densatora C3. W ukła-
był schemat czasowego wyłącznika oświetla- dzie zastosowałem kla-
nia garażu z kostką 555, optotriakiem i zasi- syczną aplikację układu
laczem beztransformatorowym, nadesłany NE555 oraz bardzo pro-
jako rozwiÄ…zanie jednego z poprzednich za- sty zasilacz beztransfor-
dań. Oryginalny schemat pokazany jest na matorowy, gwarantujący
rysunku A. Autor napisał: Układ jest usta- niezawodność oraz niski
wiony tak, żeby czas, w którym światło będzie koszt wykonania.
włączane, wynosił 5-6min., lecz można go Niewątpliwą wska-
A
zmieniać w szerokich granicach za pomocą zówką ułatwiającą rozwią-
Elektronika dla Wszystkich
39
Szkoła Konstruktorów
zanie zadania była wzmianka, iż przycisk SW nie w zasilaczu nietypowo włączonej diody B
to zwykły microswitch umieszczony gdziekol- Zenera kto ma wątpliwości, niech starannie
wiek, w dogodnym, łatwo dostępnym miejscu. przeanalizuje, jak ta dioda pracuje przy obu
I to jest jedyny, ale za to kardynalny błąd: połówkach napięcia sieci. Słusznie zwracali-
w garażu miałby być wykorzystany zasi- ście natomiast uwagę na małą wydajność
lacz beztransformatorowy, a byle jak prądową zasilacza. Rzeczywiście, choć we-
umieszczony microswitch stanowiłby po- dług zapewnień Autora układ działa, jednak
ważne zagrożenie życia! Takie rozwiązanie w urządzeniu, które miałoby być wykonane
jest absolutnie niedopuszczalne! w kilku egzemplarzach należałoby zwięk-
Niestety, część uczestników nie zauważy- szyć wydajność zasilacza. Chodzi o to, że ko-
ła tego błędu. Utwierdza mnie to w przekona- stka 555 pobiera znaczny prąd, a gwaranto-
niu, że takie zadanie było bardzo potrzebne. wany prąd otwierania optotriaka MOC3042
Pamiętajcie: z prądem elektrycznym wynosi 10mA. Z niektórymi egzemplarzami
nie ma żartów. Jeden drobny na pozór tych elementów układ może po prostu nie za-
błąd konstruktora-amatora może kogoś działać. Niektórzy słusznie postulowali wy-
kosztować życie. Zasilacze beztransformato- korzystanie kostki 555 w wersji CMOS,
rowe majÄ… swoje zalety, jednak przy ich sto- czulszego optotriaka MOC3043 o prÄ…dzie
sowaniu należy zachować daleko idące środ- gwarantowanym 5mA i zwiększenie R4. Inni
ki bezpieczeństwa. proponują zastosowanie prostownika dwupo-
Gratuluję wszystkim uczestnikom, którzy łówkowego. Wielu uczestników zwróciło też
zauważyli ten błąd. Oto treść jednego z e- uwagę na brak kondensatora dołączonego do kiem a odbiornikiem pojawiają się swego ro-
maili: Witam! Pierwszy raz biorę udział nóżki 5 nie jest to jednak istotna usterka. dzaju oscylacje: co chwilę głos jest to cichszy,
w drugiej klasie Szkoły. Zachęciło mnie do Niektórzy za wadę uznali brak możliwości to głośniejszy. Zauważyłem związek częstotli-
tego to, iż to mój układ został przedstawiony przedłużenia czasu świecenia. Wytknęliście wości tej modulacji z pojemnością C4 (...).
w tymże zadaniu. (...) Zastrzeżenia wzbudził też brak rezystora(-ów) rozładowującego, Jak zwykle pytanie brzmi:
zapewne microswitch. W egzemplarzu wysła- równoległego do C1, spotykanego w więk-
nym do Redakcji zastosowałem przycisk, szości podobnych układów. Co tu nie gra?
który w żadnym wypadku nie może pracować Nagrody otrzymują: Kamil Kozłowski - Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi.
w tych warunkach, gdyż mógłby doprowadzić Gdańsk, Michał Koziak - Sosnowiec, Kon- Czy idea jest błędna, czy tylko chodzi o drob-
do porażenia. U mnie na klatce pracuje inny rad Wesołowski - Poddębie. ną usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie
egzemplarz, a tam wyłącznikami są zwykle dopiskiem NieGra91 i nadeślijcie w terminie
ścienne wyłączniki podtynkowe. Nie wiem, Zadanie 91 45 dni od ukazania się tego numeru EdW.
czy pisałem, że jest to tylko prototyp, ale nie- Na rysunku B pokazany jest schemat nadajni- Autorzy najlepszych odpowiedzi otrzymają
ważne, i tak biję się w pierś, gdyż bezpieczeń- ka podczerwieni do toru audio, nadesłany jako upominki.
stwo użytkowania jakichkolwiek układów jest rozwiązanie jednego z poprzednich zadań Piotr Górecki
sprawą bardzo istotną. Szkoły. Autor napisał:
Bardzo mnie ucieszyło, iż trafną odpo- jakość dzwięku pozo-
wiedz nadesłał też Autor schematu. I mam stawia wiele do życze-
nadzieję, że zadanie to wyczuli Was na pro- nia. Najciekawszy pro-
Punktacja Szkoły Konstruktorów
blem bezpieczeństwa. blem jaki napotkałem:
Z obowiązku wspomnę też o innych wa- (...) przy pewnej odle-
Marcin Wiązania Busko Zdrój . . . . .166 Tomasz Gajda Wrząsawa . . . . . . . . .15
szych uwagach. Nie jest błędem zastosowa- głości między nadajni-
Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . .99 Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . .15
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . .95 Ryszard Milewicz Wrocław . . . . . . . .15
Michał Stach Kamionka Mała . . . . . .89 Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . .15
Roman Biadalski Zielona Góra . . . . .61 Krzysztof Żmuda Chrzanów . . . . . . .15
Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . .58 Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . .14
Michał Koziak Sosnowiec . . . . . . . . .55 Dawid Kozioł Elbląg . . . . . . . . . . . . .14
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . .49 Paweł Szwed Grodziec Śl. . . . . . . . . .14
Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . .44 Aleksander Drab Zdziechowice . . . .13
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska 44 Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . .13
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . .41 Michał Gołębiewski Bydgoszcz . . . . .12
Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . .39 Zbigniew Meus DÄ…browa Szlach. . . .12
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . .37 Tomasz Jadasch Kety . . . . . . . . . . . .11
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . .34 Rafał Kobylecki Czarnowo . . . . . . . .11
Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . .34 Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . .11
Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . .30 Marcin Piotrowski Białystok . . . . . . .11
Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . .30 Andrzej Szymczak Åšroda Wlkp. . . . .11
Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . .29 Marcin Dyoniziak Brwinów . . . . . . .10
Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . .28 Bartek Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . .10
Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . .24 Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . .9
Piotr Bechcicki Sochaczew . . . . . . . .23 Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . .9
Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . .22 Paweł Knioła Lublewo . . . . . . . . . . . .9
Bartek Czerwiec Mogilno . . . . . . . . .22 Arkadiusz Kocowicz Czarny Las . . . .9
Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . .20 Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . .9
Robert Jaworowski Augustów . . . . .20 Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . .9
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . .20 Kamil Urbanowicz EÅ‚k . . . . . . . . . . . .9
Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . .20 Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . 9
Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . .18 Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . .9
Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . .18 Tomasz Badura Kędzierzyn . . . . . . . .8
Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . .17 Krzysztof Budnik Gdynia . . . . . . . . . .8
Aukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . .16 Adam Czech Pszów . . . . . . . . . . . . . . .8
Piotr Podczarski Redecz . . . . . . . . . .16 Krzysztof Gedroyć Stanisławowo . . . .8
Andrzej Sadowski Skarżysko-Kam. .16 Przemysław Korpas Skierniewice . . . .8
Jakub Świegot Środa Wlkp. . . . . . . .16 Sławomir Orkisz Kuślin . . . . . . . . . . . .8
Elektronika dla Wszystkich
40
2677
2677
Bezprzewodowe słuchawki
Bezprzewodowe słuchawki
Do czego to służy? neratora VCIN, układu 4046. Rezystory R10, niaczy zbudowanych na T2 oraz T3. Ampli-
Czasem oglądając telewizję przeszkadzamy R12 ustalają napięcie wejściowe generatora tuda sygnału z kolektora tranzystora T3 jest
innym. Zwłaszcza, gdy ktoś coś czyta czy na poziomie połowy napięcia zasilającego ograniczana przez obwód D2, D3 i C12, po
wykonuje inne czynności. Oczywiście cho- nadajnik. Dla tej połowy napięcia, częstotli- czym sygnał poprzez C3 podawany jest na
dzi tylko o fonię. Zastosowanie słuchawek wość wyjściowa powinna wynosić 100kHz. wejście jednego z komparatorów fazowych,
z długim kablem staje się niewygodne, a ra- Elementy C6, R3, R2 i P2 ustalają częstotli- a dokładnie na jedno z wejść bramki EX-
tunkiem mogą być bezprzewodowe słuchaw- wość pracy generatora VCO. Rezystancje ge- OR. Wejście to dodatkowo poprzedzone jest
ki, których projekt chciałbym przedstawić. neratora tworzą okienko o określonej często- wzmacniaczem. Jako demodulator zastoso-
W proponowanych słuchawkach jako me- tliwości minimalnej i maksymalnej. Sygnał wana została ta sama kostka pracująca jako
dium transmisyjne wykorzystywana jest pod- prostokątny na wyjściu 4 U2 steruje diodami modulator w układzie nadajnika. Kostka ta
czerwień, a dzięki zastosowaniu modulacji nadawczymi poprzez tranzystory T1, T2 pra- zawiera w sobie dwa komparatory fazy, ge-
FM (częstotliwościowej) uzyskuje się dużą cujące w układzie Darlingtona. Stabilizator nerator VCO oraz diodę Zenera. Ponieważ
odporność na zakłócenia. Częstotliwość no- U1 utrzymuje napięcie zasilające na stałym odbiornik jest zasilany z baterii, jej napięcie
śna nadajnika ustalona została na 100kHz. poziomie 12V. będzie zazwyczaj spadać podczas rozłado-
Choć słuchawki charakteryzują się niezbyt W odbiorniku zmodulowany sygnał wania. Dlatego też, aby poprawić stałość
dużym pasmem przenoszenia, to jest ono wy- z nadajnika odbierany jest przez fotodiodę parametrów demodulatora, wykorzystana
starczające do zrozumienia treści przekazu. D1. Sygnał z fotodiody D1 wzmacniany jest została dioda Zenera jako stabilizator napię-
Zasięg kilku metrów oraz prosta budowa to przez wzmacniacz T1, czyli tak zwany cia, z którego zasilany jest układ U1. Dioda
zalety proponowanych słuchawek. Pobór wzmacniacz selektywny. Ma on największe Zenera współpracuje dodatkowo z R9 oraz
prądu odbiornika waha się w okolicach wzmocnienie dla sygnału o częstotliwości C7 i C17. Układ U1 ma dwa komparatory
10mA, wystarczy to na kilka godzin pracy. równej częstotliwości obwodu rezonanso- fazy, z których wykorzystany został najpro-
Opisane niżej słuchawki bez problemu wego C10 i L1. Pozostałe częstotliwości są stszy w postaci bramki EX-OR. Charaktery-
umożliwią monofoniczne przesłanie dzwięku tłumione. Zastosowanie wzmacniacza se- zuje się on głównie tym, że przy braku sy-
z telewizora, magnetofonu, radia w obrębie lektywnego radykalnie poprawia pracę gnału na wejściu AIN VCO dostraja się do
jednego pomieszczenia. odbiornika. Odbiornik nie będzie reagował częstotliwości spoczynkowej, oraz ma dużą
na sygnały zakłócające o innych częstotli- odporność na zakłócenia. Pętla stanowi
Jak to działa? wościach. Elementy R17, R18 odpowiednio układ ze sprzężeniem zwrotnym. Jej zada-
Schemat blokowy urzÄ…dzenia pokazany zo- polaryzujÄ… diodÄ™ D1, a R11, R19, R6, R4 niem jest wytworzenie w generatorze VCO
stał na rysunku 1. Bezprzewodowe słuchaw- ustalają punkt pracy wzmacniacza T1. Sy- przebiegu, którego częstotliwość będzie
ki składają się z nadajnika, którego schemat gnał ze wzmacniacza selektywnego poda- równa częstotliwości sygnału wejściowego,
widoczny jest na rysunku 2 oraz odbiornika wany jest na dwa kolejne stopnie wzmac- ale jego faza będzie przesunięta o kąt Ą/2.
widocznego na rysunku 3.
Zaczynając od nadajnika, sygnał wejścio- Rys. 1 Schemat blokowy
wy (może być stereo) jest wstępnie sumowa-
ny przez R4, R5. Sygnał z potencjometru re-
gulacji głośności P1 poddawany jest preem-
fazie w obwodzie C10 i R7. Preemfaza ma na
celu podbicie wysokich częstotliwości, dzię-
ki czemu zyskuje się redukcję szumów. Po
wzmocnieniu sygnału przez tranzystor T3,
podawany jest on poprzez C11 na wejście ge-
Elektronika dla Wszystkich
45
Na drugie wejście komparatora fazy BIN Montaż
podawany jest sygnał z generatora VCO. i uruchomienie
Sygnał wyjściowy z komparatora fazy jest Nadajnik oraz odbiornik należy
poddawany całkowaniu w obwodzie R8, zmontować na płytkach drukowa-
C16, R12 i C15. Napięcie uzyskane z tego nych, które są widoczne na rysun-
filtru steruje częstotliwością generatora kach 4 i 5. Montaż należy rozpo-
VCO. Napięcie na wyjściu filtru jednocze- cząć od elementów najmniej-
śnie odwzorowuje sygnał wejściowy nadaj- szych, kończąc na włożeniu ukła-
nika. Sygnał z filtru we wnętrzu U1 poda- dów scalonych do podstawek.
wany jest na wtórnik zródłowy, którego Diody nadawcze nadajnika od ra-
wyjściem jest pin SF. Na wyjściu tym poja- zu można wyprofilować i przylu-
wia się już zdemodulowany sygnał wejścio- tować, by pasowały do obudowy
wy. Sygnał ten poddawany jest deemfazie KM-35. Na diody nadawcze moż-
przez R10 i C4, a następnie wzmacniany na wywiercić otwory w przedniej
przez wzmacniacz U2. Potencjometr P2 ściance obudowy lub można za-
umożliwia regulację głośności. Wyjście stosować czerwony filtr. Na ze-
wzmacniacza poprzez C14 steruje słuchaw- wnątrz obudowy należy zamonto-
kami, które zostały połączone równolegle. wać wszystkie gniazda oraz poten-
Elementy C9, C13, P1 i R14 ustalajÄ… zakres cjometr P1. W przypadku odbior-
częstotliwości wejściowej, w której nastąpi nika jako cewkę zastosowano filtr Rys. 4 Schemat montażowy
synchronizacja U1. Potencjometr montażo- 7x7 o numerze 102, którego rdzeń umożli- odbiornika
wy P1 umożliwia dokładną regulację zakre- wiał dokładną regulację częstotliwości rezo-
su częstotliwości wejściowej. Pozostałe ele- nansowej. Jako L1 można zastosować inne Rys. 5 Schemat montażowy nadajnika
menty odbiornika głównie służą do filtracji filtry, pamiętając o zmianie wartości konden-
napięć zasilających. Przełącznik S1 umożli- satora C10. Dla odbiornika zalecana jest
wia wyłączanie odbiornika ze względu na obudowa KM-33B, która posiada dodatkowo
znaczny pobór prądu odbiornika. pojemnik na baterię 9V. Umieszczając
Rys. 2 Schemat nadajnika
Rys. 3 Schemat odbiornika
Elektronika dla Wszystkich
46
odbiornik w tej obudowie, należy odpowie- VCOUT ustawić przebieg o częstotliwości
dnio zamontować fotodiodę. Można ją 100kHz. Do nadajnika można dołączyć
przylutować do kawałka przewodu. Otwór zródło sygnału audio, przy czym potencjo-
na fotodiodę nie powinien być zbyt mały. metr głośności P1 także można ustawić
Powinien on mieć wielkość 1 2 cm, przy w środkowe położenie. Do zestrojenia pozo-
czym może to być otwór okrągły lub pro- staje jedynie odbiornik. Strojenie odbiornika
stokątny. Otwór można dodatkowo przesło- proponuję rozpocząć od niewielkich odległo-
nić kawałkiem wywołanej kliszy fotogra- ści od nadajnika. Przy dołączonych słuchaw-
ficznej. Fotodiodę można przykleić klejem kach należy, posługując się P1 oraz rdzeniem
silikonowym. Inspiracją do montażu cewki L1, uzyskać zadowalający odbiór sy-
w obudowach może być układ modelowy. gnału w słuchawkach. Regulację odbiornika
Po zamontowaniu układów w obudo- należy ponowić dla coraz to większych odle-
wach nadajnik należy zasilić dowolnym na- głości od nadajnika. Potencjometr P2 umoż-
pięciem rzędu 12-16V. Najlepiej do tego liwia regulację głośności w słuchawkach.
celu będzie się nadawał odpowiedni zasi- Zamiast diod podczerwonych można
lacz wtyczkowy. Jeżeli będziemy w posia- wykorzystać laser. Jeżeli zastosujemy jako
daniu stabilizowanego zasilacza 12V, to medium transmisyjne wiÄ…zkÄ™ laserowÄ…, to
stabilizatora U1 można nie montować. laser powinien bezpośrednio oświetlać fo-
Regulację zarówno toru nadawczego, jak todiodę.
i odbiorczego można dokonać bez żadnych Nie pozostało mi nic innego, jak życzyć
przyrządów pomiarowych. Zaczynając od miłego słuchania audycji czy muzyki, nie
nadajnika, potencjometr P2 należy ustawić przeszkadzając innym.
w pozycji środkowej, natomiast gdy mamy
miernik częstotliwości, można na wyjściu Marcin Wiązania
Wykaz elementów
Nadajnik:
Rezystory
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270k&!
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22&!
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270&!
R2,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,9k&!
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68k&!
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
R4,R5,R10,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&!
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110k&!
R6,R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&!
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330k&!
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240k&!
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15&!
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .potencjometr obrotowy 47k&!/B
R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
P2 . . . . . . . . . . . . .potencjometr montażowy leżący 47k&!
P1 . . . . . . . . . . . . .potencjometr montażowy leżący 47k&!
P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .potencjometr obrotowy 47k&!/B
Kondensatory
C1,C2,C3,C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nF
Kondensatory
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
C1,C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C5,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C4,C16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C6,C7,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C9,C15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pF
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3nF
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47pF
C11,C19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF/16V
C12,C17,C18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
Półprzewodniki
C14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7812
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4046
T1,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
Półprzewodniki
T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC337
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4046
D1-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .diody podczerwieni LD271
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM386
T1,T2,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
Inne D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BP104 lub BPW34
J1 . . . . . . . . . . . . . .gniazdo JACK STEREO 3mm do druku D2,D3,D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
lub przykręcane do obudowy
Obudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .KM-35
Inne
J1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gn. jack stereo 3mm do druku
Odbiornik:
lub przykręcane do obudowy
Rezystory L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Filtr 7x7 o numerze 102
R1,R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&! BT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .złączka do baterii 9V
R4,R5,R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik hebelkowy
Obudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .KM-33B
R6,R7,R11,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2677
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
j
e
s
t
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
j
a
k
o
k
i
t
s
z
k
o
l
n
y
A
V
T
2
6
7
7
Elektronika dla Wszystkich
47
Uniwersalny
Uniwersalny
układ czasowy
układ czasowy
2622
2622
Do czego to służy? czasy. Obecność JP3 dziesięciokrotnie Głównym wyjściem modułu jest punkt C,
Jak wskazuje nazwa, jest to układ czasowy, zmniejsza częstotliwość, czyli dziesięciokrot- gdzie po naciśnięciu S1 pojawia się stan wy-
wytwarzający impulsy o czasie trwania od 1 nie zwiększa czas. Przy braku JP3, JP4 dołą- soki na ustalony czas. Kontrolka D3 infor-
sekundy do ponad 26 godzin. Przez zmianę czony jest rezystor R9 i częstotliwość jest naj- muje o stanie aktywnym. Na dodatkowym
elementów można uzyskać zarówno dużo mniejsza. Dla jasności dodano jednak jumper wyjściu D na koniec ustalonego czasu poja-
krótsze, jak i dużo dłuższe czasy. Po sygnale JP2, który wprawdzie niczego nie łączy, ale wia się bardzo krótki impuls ujemny, który
START układ wytwarza impuls o wyznaczo- przypomni, że włączony jest mnożnik x100. może być wykorzystany przy nietypowym
nym czasie, ale impuls ten można skrócić, po- Zwora JP1 wyznacza mnożnik czasu x1 zastosowaniu modułu.
dając sygnał STOP. albo x64 przez zmianę współczynnika
podziału wewnętrznego licznika kostki 4541.
Jak to działa? Teoretycznie współczynnik podziału wynosi
Schemat blokowy pokazany jest na rysunku albo 1024, albo 65536, zależnie od stanu lo-
1. Przerzutnik RS (U1C, U1D) współpracuje gicznego nóżki 12, czyli wejścia programują-
z dwoma przyciskami START, STOP, pozwa- cego A, ale w wykorzystanym trybie pracy
lającymi w dowolnym momencie rozpocząć wynosi 512 albo 32768, a elementy RC są tak
i zatrzymać jego pracę. Dodatkowo po usta- dobrane, żeby uzyskać czas w sekundach. Na
wieniu przerzutnika zostaje włączony układ fotografii wstępnej czerwoną obwódką za- Rys. 1 Schemat blokowy
czasowy, który automatycznie zeruje prze- znaczono fragment płytki drukowanej z ele-
rzutnik po upływie wyznaczonego czasu. mentami do ustawiania czasu. Rys. 2 Schemat ideowy
Schemat ideowy układu pokazany jest na
rysunku 2. RozwiÄ…zanie jest typowe i zawie-
ra przerzutnik zbudowany z bramek NAND
oraz popularny układ czasowy CMOS 4541.
Godną uwagi cechą jest możliwość ustawie-
nia dowolnego czasu działania w zakresie od
1s do 96000s, czyli ponad 26 godzin, za po-
mocą zwór i przełącznika.
SkokowÄ… zmianÄ™ czasu w zakresie 1...15
jednostek umożliwia przełącznik dwójkowy
S3, który dołącza do obwodu oscylatora odpo-
wiednie pojemności. Wartości pojemności
włączanych przez kolejne styki przełącznika
S3 sÄ… do siebie w stosunku 1:2:4:8 (110nF,
220nF, 440nF, 880nF), co umożliwia ustawie-
nie czasu na zasadzie kodu dwójkowego.
Zwory JP2, JP3, JP4 pozwalają zmieniać
mnożnik czasu w sekwencji 100:10:1. W danej
chwili powinien być czynny tylko jeden z tych
trzech jumperków. Gdy włączony jest jumper
JP4, dołączony rezystor R11 powoduje, że czę-
stotliwość jest największa, co daje najkrótsze
Elektronika dla Wszystkich
48
Naciśnięcie S1 ustawia przerzutnik RS menty należy lutować, zaczynając od naj- niec trzeba rozewrzeć JP3 i po zwarciu JP4
i rozpoczyna pracę układu czasowego U2. Po mniejszych (zwory, rezystory), a układy sca- dobrać R11, żeby przy dołączeniu C3, C4
ustawionym czasie przerzutnik zostanie wy- lone włożyć do podstawek na samym końcu. częstotliwość wynosiła 2048Hz, co da czasy
zerowany opadającym zboczem podanym Układ poprawnie zmontowany ze spraw- 1...15s.
przez kondensator C12. Przycisk S2 umożli- nych elementów nie wymaga uruchamiania Zastosowany sposób skokowej regulacji
wia wyzerowanie przerzutnika w dowolnej i od razu będzie pracował. Potrzebny czas czasu w zakresie 1...15 z mnożnikami 1, 10,
chwili i skrócenie czasu działaniu układu. działania układu czasowego w zakresie 1...15 100 oraz cyfrowym mnożnikiem x1, x16,
Przyciski S1, S2 zapewniają sterowanie należy ustawić w kodzie dwójkowym za po- x64 okaże się dobry do większości zastoso-
stanem wysokim. Równolegle do przycisków mocą S3. Następnie należy ustawić mnożni- wań. Zapewnia też szeroki zakres regulacji.
S1, S2 albo zamiast nich można dołączyć do- ki, zakładając jumper J1 oraz jeden z jumper- Jednak gdyby potrzebna była większa roz-
datkowe przyciski za pomocą przewodów. ków J2, J3, J4. dzielczość, można zmodyfikować wartości
Przy zdalnym sterowaniu przewodowym rezystorów R9, R10, R11, by zamiast mnoż-
częściej wykorzystuje się sterowanie przez ników x1, x10, x100 uzyskać x1, x4, x16. Da
zwarcie do masy. W tym celu przewidziano to lepszą rozdzielczość, ale mniejszy zakres
dodatkowe punkty A, B, do których można regulacji: 1s...15360s, zamiast 1s...96000.
dołączyć przyciski (kontaktrony, tranzystory) Rozdzielczość można jeszcze zwiększyć sto-
zwierające do masy. sując takie wartości R9-R11, by uzyskać
Przy zdalnym sterowaniu z wykorzysta- mnożniki x1, x2, x4, a dodatkowo połączyć
niem zewnętrznych przycisków dołączonych nóżki 12, 13 U2, by uzyskać cyfrowy
długimi przewodami trzeba się liczyć z zewnę- mnożnik x1 i x8.
trznymi zakłóceniami. Dla zwiększenia odpor-
ności na zewnętrzne zakłócenia można zmniej- Tomasz Fertak
szyć wartości rezystorów R1, R5, ewentualnie
R2, R3 do 2,2k&!, a nawet do 1k&!. Można też
dodać kondensatory filtrujące, co jeszcze bar-
Wykaz elementów
dziej zabezpieczy przed przypadkowymi śmie-
ciami. Na rysunku 3 podane sÄ… sposoby
zwiększenia odporności na zakłócenia.
Rezystory
R1-R3, R5,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
Rys. 3
R4,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&!
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
R8 R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
Rys. 4 Schemat montażowy
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8,2k&!
Uwaga! Należy założyć tylko jeden z JP2,
JP3, JP4, a jumper JP1 musi zwierać środko-
wy kołek do jednego z punktów skrajnych
Kondensatory
(nie można pozostawić nóżki 12 U2 wiszą-
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
cej w powietrzu ).
C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
Gdyby układ miał pracować w trudnych
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
warunkach atmosferycznych, należy go
umieścić w hermetycznej obudowie i staran- C3-C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
nie uszczelnić przepusty kabli. Jeśli czas nie
będzie zmieniany, można zastosować sposób
Półprzewodniki
prostszy: zalać cały układ silikonem.
D1, D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
Możliwości zmian
Kto chciałby precyzyjnie kontrolować czas
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
musiałby przede wszystkim dobrać jednako-
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
Dokładność odmierzania czasu wynika we kondensatory C3...C11. Nie muszą one
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4541
przede wszystkim z rozrzutu wartości ele- mieć nominalnej wartości, byle tylko były
mentów C3...C11 i R8...R11 i powinna całko- jednakowe. Można też zmienić układ i zasto-
wicie wystarczyć do typowych zastosowań. sować przełącznik S3 o większej liczbie sty- Pozostałe
Wartości rezystorów R9, R10, R11 mogą ków, a do tego dobrane kondensatory o więk-
JP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper x 3
się wydać dziwne i niezgodne z wzorem z ka- szych wartościach. Następnie trzeba byłoby
JP2-JP4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper x 2
talogu (f = 1 / 2,3*RT*CT). Wynika to z faktu, dobrać R9, żeby przy dołączeniu tylko C3,
S1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswich
że przy zmianie wartości RT (R9, R10, R11) C4 częstotliwość wynosiła 20,48Hz (najwyż-
S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DipSwitch x 4
nie zmienia się wartość RS (R8), która w typo- sza częstotliwość, najkrótszy czas). Wtedy
wych układach jest dwukrotnie większa od RT. przy mnożniku x1 ustawionym za pomocą
JP1 czas powinien być regulowany za pomo-
Montaż i uruchomienie cą S3 w zakresie 100s...1500s. Następnie na-
Komplet podzespołów z płytką jest
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
j
e
s
t
Montaż układu na płytce pokazanej na ry- leży założyć zworę JP3 i dobrać R10, żeby
dostępny w sieci handlowej AVT jako
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
j
a
k
o
sunku 4 jest łatwy i nie powinien sprawić przy dołączeniu C3, C4 częstotliwość wyno-
kit szkolny AVT-2622
k
i
t
s
z
k
o
l
n
y
A
V
T
2
6
2
2
trudności nawet mało doświadczonym. Ele- siła 204,8Hz, co da czasy 10s...150s. Na ko-
Elektronika dla Wszystkich
49
Antena
Antena
DDRR
DDRR
Do czego to służy? Warunki rezonansu ćwierćfalowego zo- jemność kondensatora ok. 10pF. Zwiększając
Nieodzownym elementem każdego urządze- stały osiągnięte po uwzględnieniu współ- pojemność można łatwo dostroić antenę na-
nia nadawczo-odbiorczego jest odpowiednia czynnika skrócenia, za pomocą kondensatora wet do pasma 20m (kondensator o pojemno-
antena. Nie jest to stwierdzenie odkrywcze, obrotowego spełniającego rolę pojemnościo- ści około 100pF).
ale warte przypomnienia. Bo choć nastąpiła wego obciążenia końcowego. W miarę dokładną częstotliwość rezo-
w radiokomunikacji wielka ewolucja jeśli Samo dopasowanie zasilania do kabla nansu anteny można ustalić dla obydwu wy-
chodzi o układy elektroniczne, to w technice koncentrycznego jest realizowane bezproble- mienionych zakresów i wszystkich leżących
antenowej niewiele się zmieniło. Cóż, praw mowo w bardzo prosty sposób poprzez pomiędzy nimi za pomocą GDO, którego
fizyki nie da się zmienić. podłączenie się do promiennika od strony cewka powinna zostać umieszczona równo-
Na rynku oraz w prasie krótkofalarskiej zimnego zakończenia. legle do promiennika w pobliżu punktu za-
można spotkać opisy wielu typów różnych Zasadniczym wymaganiem dla osiągnię- silania.
anten. Są tam zarówno gotowe anteny reno- cia wysokiej skuteczności tej spolaryzowanej
mowanych firm światowych, jak i opisy an- pionowo anteny jest, oprócz dużej po- Montaż i uruchomienie
ten do samodzielnego wykonania. wierzchni przewodnika pierścieniowego, do- Przedstawiona na zdjęciu antena składa się
Trzeba jednak przyznać, że gotowe ante- bra właściwość izolacyjna (niskie straty) mo- z dwóch obręczy aluminiowych o średnicy
ny są dość drogie. Często za kilka rurek alu- cowań dystansowych. 28 , ustawionych do siebie równolegle w od-
miniowych trzeba zapłacić spore pieniądze. Po zastosowaniu aluminiowej felgi 28 ległości 10cm. Dolną felgę pozostawiono bez
Z tego też względu wielu Czytelników po- o średnicy 622mm, obwód koła ma około zmian, zaś z obręczy spełniającej rolę pro-
szukuje opisów anten do samodzielnego wy- 195cm. Dla zakresu CB czy pasma 10m wy- miennika został wycięty odcinek o długości
konania. Z lisów wynika, że najchętniej są starczająca do osiągnięcia rezonansu jest po- 3cm. Połączenie pomiędzy zimną końcówką
poszukiwane opisy małowymiarowych i ta- promiennika a obręczą reflektora zostało wy-
nich anten KF, łatwych do zamontowania np. Rys. 1 Szkic konstrukcyjny anteny konane z kawałka płaskownika aluminiowe-
na balkonie. DDR go. Do gorącej końcówki
Jedną z takich anten jest właśnie opisywa- promiennika został przy-
na poniżej antena DDRR czy Hula-Hoop , mocowany demobilowy,
a do jej wykonania potrzebne sÄ… w zasadzie powietrzny kondensator
dwie obręcze rowerowe, czyli tak zwane fel- obrotowy o wysokim na-
gi, które można dostać np. w warsztacie na- pięciu przebicia, o ma-
prawy rowerów. ksymalnej pojemności
około 100pF, przestraja-
Jak to działa? ny poprzez nacięcie dla
Antena DDRR (Directional Discontinuity izolowanego śrubokręta.
Ring Radiator) została wynaleziona w 1962 Ząbkowane podkładki
roku przez amerykańskiego krótkofalowca sprężyste w połączeniach
W6UYH. skręcanych gwarantują
Od tego czasu przeszła ona wiele modyfika- odpowiedni kontakt gal-
cji, ale pozostała idea: nad okrągłą płytą uzie- waniczny. Do skręcania
miającą, na przykład kołem wyciętym z blachy nie można używać śrub
czy obręczą, w odległości h=0,007 znajduje miedzianych. Można
się ustawiony poziomo promiennik o obwodzie użyć aluminiowych ni-
nieco mniejszym niż 0,25. tów lub zwykłych śrub.
Elektronika dla Wszystkich
50
Połączenia dystansowe najlepiej jest wy- długość tego odcinka przewodu jako konden- Testy z tak wykonaną anteną wykazały, że
konać z materiału akrylowego (np. z pleksi- satora powinna wynosić około 20cm. w pasmie 6m szerokość pasma użytkowego
glasu). Antena z pozostawionymi szprychami jest wynosi bez dostrajania maksymalnie 140kHz.
Antenę odbiornika można bez większego bardziej wąskopasmowa. Szerokość pasma
problemu precyzyjnie dostroić na największą bez dodatkowego dostrojenia wynosiła tylko Wnioski końcowe
siłę odbieranego sygnału. Jeżeli antena ma 110kHz w wersji ze szprychami, podczas gdy Skuteczność anten DDRR jest około 2,5dB gor-
pracować dwukierunkowo, np. we współpra- bez szprych uzyskano 130kHz. sza od anten poziomych. Mogą one za to konku-
cy z radiotelefonem lub transceiverem, najle- W ostatnim czasie wielu krótkofalowców, rować z poziomymi antenami ćwierćfalowymi.
piej jest zestroić ją podczas nadawania przy także w Polsce, próbuje eksperymentować Opisane powyżej anteny DDRR (1/4)
wykorzystaniu miernika SWR na minimum z antenami w pasmie 50MHz (6m). charakteryzowały się stosunkowo wąskim
fali odbitej. Można także spróbować użyć ne- Przeprowadzanie prób z antenami z obrę- pasmem, co jest dosyć uciążliwe ze względu
onówki (maksymalna jasność świecenia), czy rowerowych okazały się wyjątkowo inte- na konieczność dostrajania w przypadku cią-
którą należy jednobiegunowo zamocować na resujące, gdyż przy stosunkowo niewielkim głego wykorzystania przy zmiennych warun-
gorącej końcówce kondensatora obrotowego. nakładzie pracy można uzyskać wspaniałe kach pogodowych. Dalsze próby wykazały,
W przypadku osiągnięcia rezonansu, w da- rezultaty. że anteny pierścieniowe /2 wyróżniały się
nym punkcie występuje równie wysokie na- Niestety, nawet najmniejsze 26 felgi alu- znacznie większą szerokością pasma.
pięcie, jakie spotykane jest w antenach ma- miniowe, jakie można znalezć wśród złomu Zasada budowy takich anten jest podob-
gnetycznych. albo w warsztacie naprawy rowerów, nie da- na, jak poprzednio.
W pasmie 20m uzyskano (przy wystar- wały możliwości zbudowania anteny DDRR Reflektor także może mieć formę obręczy,
czającym SWR) nadającą się jeszcze do wy- dla pasma 6m (zbudowanie anteny magne- jak również ustawiony nad nim pierścień
korzystania szerokość pasma 40kHz, pod- tycznej nie stanowiło żadnego problemu), promiennika, z tym że teraz w większej odle-
czas gdy dla zakresu CB (27,200MHz) pa- gdyż nawet bez kondensatora na gorącym głości (0,05) niż dla anten /4. Poza tym
smo powiększyło się do 400kHz, czyli na ca- końcu własna częstotliwość rezonansowa le- pierścień pozostaje teraz zamknięty, co ma
łą szerokość. żała w pobliżu 40MHz. zdecydowane zalety, jeśli chodzi o konstruk-
Mając kilka niepotrzebnych kół rowero- Ze względu na trudności w znalezieniu cję mechaniczną, a poza tym nie jest potrzeb-
wych można w wolnej chwili trochę poeks- małych felg aluminiowych, można spróbo- ny żaden kondensator do dostrajania. Nieste-
perymentować. wać zbudować antenę DDRR na bazie stalo- ty, nawet stosując największe obręcze rowe-
Na przykład dla pasma 10m czy CB moż- wych felg z roweru dziecięcego, licząc się rowe 28 , nie jest możliwe wykonanie an-
na zbudować anteny, które będą różniły się z gorszymi efektami. teny dla fal krótkich.
pomiędzy sobą jedynie sposobem wykonania Reflektor można wykonać z tylnego koła Próby niemieckich krótkofalowców wy-
reflektora. W reflektorze można pozostawić 20 , zawierającego jedynie połowę szprych kazały, że anteny takie mogą być używane
połowę szprych. (piasta z hamulcem doskonale nadaje się ja- w zakresie UKF.
Zamiast poszukiwać dobrego kondensato- ko element mocujący). Jako promiennika Aatwo zauważyć, że najmniejsze typowe
ra obrotowego, można zastąpić go odcinkiem można użyć felgi 18 . obręcze kół rowerowych 16 - mają średni-
przewodu koncentrycznego przylutowanego Z uwagi, że nadajnik dla pasma 6m posia- cę 30,5cm (obwód 104cm), a to jest dokła-
do gorącej końcówki promiennika. W tym da z reguły małą moc, wynoszącą zaledwie dnie /2 dla amatorskiego pasma 2m lub
celu trzeba znać pojemność jednostkową ka- 10W, to kondensator dostrajania 15pF nie 3/2 dla pasma 70cm.
bla, np. 1cm RG-213 ma około 1pF. musi charakteryzować się tak wysokim na- W każdy razie antena DDRR spełnia
Dostrojenie takiej anteny jest jednorazo- pięciem pracy, jak dla 100W (dodatkowo do- wszystkie wymagania, jeśli chodzi o małe
we, poprzez obcięcie przewodu. łączony równolegle kondensator ceramiczny wymiary i niską cenę, a to się bardzo liczy
Niemieccy krótkofalowcy sprawdzili, że o tej samej pojemności przejmuje przynaj- w praktyce radioamatorskiej.
dla częstotliwości rezonansowej 28,5MHz mniej połowę tego napięcia). Andrzej Janeczek
Konkurs
Zaprojektować układ
automatycznego sterowania silnika
zmieniającego pojemność
kondensatora obrotowego
anteny DDRR
Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopiskiem Konkurs - DDRR 09/03 , należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania
się tego numeru EdW. Nagrodami w konkursie będą kity AVT lub książki.
Elektronika dla Wszystkich
51
Krokoludek
Krokoludek
2613
2613
Do czego to służy? Urządzenie jest typowym gadżetem nistra, przechodzi w tryb uśpienia po czasie
Tę nietypową nazwę nosi urządzenie które przypinanym do np. tornistra. Co tak właści- około 3min. i praktycznie nie pobiera prądu.
ma poprawić widoczność pieszych na dro- wie oferuje? Budzi się po wykryciu ruchu pie-
dze, a jednocześnie atrakcyjnością zachęcić szego i sygnalizuje naprzemiennym mruga- Jak to działa?
do jego używania. Krokoludek - skąd taka niem dwukolorowych diod LED każdy z kro- Na rysunku 1 przedstawiony został schemat
nietypowa nazwa? Pochodzi od połączenia ków. Przy chwilowym zatrzymaniu się idące- ideowy. Cały krokoludek to dwa układy z serii
dwóch wyrazów kroko- od chodzenia, a lu- go miga tylko czerwoną częścią diod. W przy- 4000 i kilkanaście elementów pomocni-
dek od sposobu ułożenia diod LED. padku dłuższego bezruchu, np. odłożenia tor- czych. Ważnym kryterium budowy urządze-
Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
52
nia była jego prostota. Poza tym jako urzą- chyba minimum aby można było ułożyć je wania sygnalizacji przy krótkotrwałym zani-
dzenie zasilane z baterii powinno pobierać w zarysie ludka. Niestety zwiększanie ilości ku impulsów z czujnika. Wyobrazmy sobie
jak najmniejszy prąd. Najlepiej gdyby posia- diod zwiększy koszty urządzenia, a także po- taką sytuację: ktoś na krótko zatrzymuje się
dało automatyczny wyłącznik zasilania. bór mocy. W diodach tych wszystkie anody na rozmowę ze znajomym, pozostaje jednak
Układ udało się zbudować z wykorzystaniem koloru zielonego i wszystkie anody koloru nadal na drodze. Sygnalizator oparty tylko na
dwóch popularnych układów CMOS. Jak czerwonego połączone są razem i sterowane czujniku ruchu zatrzyma się. Nasz krokolu-
wiadomo układy CMOS mogą pracować już przez dwa tranzystory PNP. Takie wspólne dek ma na szczęście wbudowaną kość 4060,
przy 3V, a w spoczynku praktycznie nie po- połączenie anod stawia warunek aby wszyst- która przejmuje inicjatywę w takiej sytuacji.
bierają prądu, co pozwoliło zasilać krokolud- kie diody były tego samego typu, inaczej bę- Wejście resetujące tego układu dołączone
ka z dwóch paluszków. Baterie te są stosun- dą świecić (mrugać) z różną intensywnością. jest do wyjścia monowibratora przez R5. Tak
kowo tanie, i będą zasilać urządzenie przez Dodatkowe rezystory R13 i R16 ograniczają więc każdy krok zeruje układ 4060 i jego
długi czas. Opis działania można poznać, śle- prąd diod i są odpowiednie dla zasilania 3V. praca nie ma wpływu na resztę układu. Do-
dząc drogę sygnału. Sygnał z czujnika trafia Gdyby ktoś chciał zwiększyć napięcie zasila- piero w sytuacji zaniku sygnału (stan niski na
na wejście bramki U1A. Bramka ta posiada nia koniecznie musi zwiększyć te rezystory. wyjściu U1D), układ poprzez C8, R8, T1 na
histerezę konieczną do zamiany stosunkowo T2 i T3 typu BC327 posiadają zwiększony krótko otwiera tranzystor odpowiedzialny za
wolnego i zakłóconego sygnału z czujnika na prąd kolektora np. w porównaniu z BC557 świecenie diod czerwonych. Elementy gene-
przebieg prostokątny. Oczywiście przebieg właśnie aby skutecznie sterować połączone ratora w układzie 4060 zostały tak dobrane,
ten pojawia się tylko w czasie ruchu, a jego równolegle diody. Tranzystory sterujące dio- aby impulsy na wyjściu Q7 pojawiały się co
częstotliwość jest ściśle określona przez dami otwierają się na krótką chwilę w mo- około 2s. Gdy zanik sygnału jest dłuższy
prędkość poruszania się. Czujnikiem jest bla- mencie gdy na którymś z wyjść przerzutnika i trwa tak długo aż na wyjściu Q14 pojawi się
szka piezo z doklejoną obudową po elektroli- RS pojawia się stan niski. Wygląda to tak: stan wysoki, następuje zablokowanie się ge-
cie i umieszczonÄ… wewnÄ…trz metalowÄ… kulkÄ…. najpierw w momencie wyzwolenia przerzut- neratora poprzez diodÄ™ D12 i wspomniane
Taki czujnik dobrze spełnia swoją funkcję nika-monowibratora, równo z impulsem uśpienie krokoludka. Układ przestanie samo-
i zapewnia wystarczającą czułość do bezpo- z blaszki piezo zapalają się diody zielone, czynnie generować błyski czerwonych diod.
średniego wysterowania bramki 4093. Po- potem gasną. Następnie, gdy kończy się im- Następny takt w generatorze 4060 pojawi się
trzebne były jedynie rezystory R1, R2, pola- puls - na wyjściu U1D zapalają się diody dopiero po zresetowaniu układu, czyli gdy
ryzujące wstępnie wejście bramki. Dalej sy- czerwone. Czas świecenia się diod określa wykonamy chociaż jeden krok. Czas po-
gnał trafia na wejście przerzutnika RS zbudo- stała czasowa R11, C5 i C6, R14, i wydaje trzebny do uśpienia urządzenia to około 3
wanego z dwóch kolejnych bramek z układu się być rozwiązaniem optymalnym. To w za- min.
4093. Elementy R3, C3 zapewniają wyzero- sadzie tyle, jeśli chodzi o samego migające-
wanie przerzutnika po załączeniu zasilania go ludka. Montaż i uruchomienie
i zostały dodane profilaktycznie. Przerzutnik A co z obiecanym automatycznym wy- Pierwszym etapem budowy urządzenia jest
współpracuje ściśle z bramką U1B, tworząc łącznikiem? Podstawowa wersja nie wyma- wykonanie czujnika (rysunek 2). W tym
w sumie wyzwalany monowibrator. Czujnik gała w zasadzie wyłącz-
z blaszkÄ… piezo ma pewnÄ… wadÄ™ objawiajÄ…cÄ… nika, bo prÄ…d spoczyn-
się tym, że każdemu pierwszemu pojedyn- kowy 4093 jest zniko- Rys. 3 Schemat montażowy
czemu impulsowi towarzyszÄ… kolejne wÄ…skie my, w zasadzie prÄ…d
szpilki, będące wynikiem tłumienia drgań przepływa tylko przez
mechanicznych czujnika. Śmieci te skutecz- szeregowo połączone
nie usuwa monowibrator, wyzwala się na R1, R2. Okazało się, że
pierwszym impulsie i przez czas określony najbardziej zabrakło
przez R4, C4 generuje jeden impuls o stałej nie autowyłącznika,
długości. Elementy R4,C4 muszą mieć taką a obwodu podtrzymy-
wartość (nie za małą),
aby wygasły drgania
blaszki, a jednocze- Rys. 2 Budowa czujnika
śnie (nie za dużą), aby
monowibrator był go-
towy na kolejny im-
puls. Dioda D1 przy-
śpiesza rozładowanie
C4 tak, że zaraz po za-
kończeniu impulsu
przez monowibrator
układ jest gotowy na
przyjęcie sygnału
z czujnika. To tyle na
temat jakby to na-
zwanego uczenie: ob-
wodu formowania sy-
gnału. Teraz zajmijmy
siÄ™ opisem tego co cie-
szy oko, czyli mruga-
jÄ…cych diod. 10 dwu-
kolorowych diod to
Elektronika dla Wszystkich
53
celu do blaszki piezo o średnicy 5cm przy- na boki, symulując ruch. Powinniśmy uzy-
klejamy denko po elektrolicie z umie- skać naprzemienne mruganie diod zielo-
Wykaz elementów
szczoną w środku metalową kulką. Dobre nych/czerwonych. Gdyby tak nie było,
efekty daje obudowa o średnicy około 10mm a czujnik ruchu został sprawdzony po zmon-
Rezystory
i metalowa kulka o średnicy 5mm. Ważne towaniu, przyczyny należy szukać w czułości
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2M&!
jest, aby obudowa po elektrolicie nie była za bramki U1A. W pierwszej kolejności należy
R13,R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10&!
głęboka. Wtedy kulka nie nadąży przemie- próbować zmienić wartości R1 lub R2. Rezy-
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5M&!
szczać się od dna obudowy do powierzchni stancje te należy tak dobrać, aby napięcie na
R3,R8,R11,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
blaszki. Optymalną wydaje się być obudowa wejściu U1A było nieco poniżej napięcia
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
o głębokości 12mm. Problem z przemie- przełączania bramki. W ostateczności należy
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&!
szczaniem może też wystąpić gdy metalowa wymienić układ U1 lub zbudować nowy
R6,R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&!
kulka będzie zbyt ciężka (czyt. o dużo więk- czujnik. Jest to skrajność, wykonałem kilka
szej średnicy). Tak wykonany czujnik może- takich czujników i mimo że nie miały iden- R7,R9,R12,R15 . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
my od razu sprawdzić. Dołączamy multimetr tycznej czułości, to bez problemu można je
do przewodów odchodzących od blaszki było zaadaptować do układu. Na koniec po-
Kondensatory
i przechylamy czujnik na boki. Multimetr, zostaje nam sprawdzić układ podtrzymywa-
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
mimo że jest powolny, powinien wskazać nia sygnalizacji. Po kilku ruchach czujnikiem
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/9V
wyrazne skoki napięcia o amplitudzie co naj- pozostawiamy układ w spokoju. W tym mo-
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
mniej 1V. Jeszcze łatwiej sprawdzić czujnik mencie powinny zacząć mrugać tylko diody
C4,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
przy użyciu oscyloskopu. czerwone, a po 3 minutach układ całkowicie
C5,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
zamilknie . Szybkość mrugania diod w tym
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
Rys. 4 trybie można zwiększyć 2 razy, przełączając
się z wyjścia Q7 na Q6 w układzie 4060. Po-
prawi to widoczność, jeśli zawiesimy nasze- Półprzewodniki
go krokoludka na rowerze.
D1,D12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
Sprawdzony układ należy zamknąć
D2-D11 . . . . . . . . . . . . . . .LED dwukolorowa
w obudowie, najlepiej plastykowej z prze-
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
grodą na dwa paluszki. Pod diody należy wy-
T2,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC327
wiercić otwory, ewentualnie zamiast przed-
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
niej ścianki obudowy zamontować szybkę
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4060
z przezroczystej pleksi. Czujnik należy przy-
kleić do jednej ze ścianek obudowy, tak jak
Pozostałe
pokazano to na rysunku 4. Aby układ praco-
J2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .blaszka piezo
Gdy posiadamy już czujnik, możemy za- wał prawidłowo, musimy pozwolić mu na
brać się za montaż elementów na płytce dru- ruch. Dobrym rozwiązaniem wydaje się za-
kowanej pokazanej na rysunku 3. Rozpo- wieszenie całej obudowy na 10cm łańcuszku,
czynamy od zworek i podstawek pod układy takim jak np. na klucze, i przypięcie całości Komplet podzespołów z płytką
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
scalone, a kończymy na złączkach i włożeniu do tornistra.
jest dostępny w sieci handlowej AVT
j
e
s
t
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
układów w podstawki. Dołączamy do układu
jako kit szkolny AVT-2613
j
a
k
o
k
i
t
s
z
k
o
l
n
y
A
V
T
2
6
1
3
napięcie zasilania 3V i przechylamy czujnik Michał Stach
Elektronika dla Wszystkich
54
Forum Czytelników
F
o
r
u
m
C
z
y
t
e
l
n
i
k
ó
w
Forum Czytelników
F
o
r
u
m
C
z
y
t
e
l
n
i
k
ó
w
Analogowy
A
n
a
l
o
g
o
w
y
Analogowy
A
n
a
l
o
g
o
w
y
zamek szyfrowy
z
a
m
e
k
s
z
y
f
r
o
w
y
zamek szyfrowy
z
a
m
e
k
s
z
y
f
r
o
w
y
Analogowy zamek szyfrowy? takiego dzi- nóżce 2 i 5 jest takie samo jak na nóżce 3 i 6 Eliminuje to prosty chwyt na otwarcie zamka
woląga chyba jeszcze nikt nie widział! Czas wyjścia wzmacniaczy operacyjnych prze- przez ładujący się kondensator i sprawia wra-
więc to nadrobić i udowodnić, że w elektro- chodzą w stan wysoki . Rezystor R4 wpro- żenie, że zamek po włożeniu klucza myśli
nice nie ma rzeczy niemożliwych, a układy wadza swoistą histerezę, czyli tolerancję dla sprawdzając kod klucza.
w Elektronice dla Wszystkich są tego najlep- porównywanych napięć. Jest to konieczne, Gdy klucz pasuje do zamka, kondensa-
szym dowodem. ponieważ zastosowane rezystory mają tole- tor C1 zostanie naładowany i zadziała prze-
Opisany zamek charakteryzuje się prostą rancję 5%. Wartości rezystorów R1 i R2 są rzutnik monostabilny zbudowany na bram-
budową i składa się z tanich i łatwo dostęp- takie same, dobierane indywidualnie przez kach U2B i U2A. Załączy on przekaznik
nych elementów. Można go zbudować w kil- użytkownika. W modelu mają one wartość RL1 sterujący ryglem na prawie 2 sekundy.
kanaście minut. Otwarcie zamka polega na 22k&!. Wybierając ich wartość, dokonujemy Czas ten wyznaczają wartości elementów C2
przyłożeniu do czytnika klucza szyfrowego. jednocześnie wyboru klucza otwierającego i R8. Proces otwierania zamka sygnalizowany
Ze względu na sposób szyfrowania, zamek zamek.
ten przeznaczony jest głównie do ochrony Gdy rezystor R1 będący klu-
szafek i szuflad biurkowych, gdzie bezpie- czem będzie miał taką samą war-
czeństwo oferowane przez niego nie musi tość jak rezystor R2, na wyj-
być najwyższych lotów. Niemniej zapewnia ściach wzmacniaczy operacyj-
on na tyle wysoki poziom bezpieczeństwa, że nych U1A i U1B pojawią się
osoby nieznające zasady jego działania i bę- równocześnie stany wysokie.
dące elektronicznymi analfabetami nie będą Spowoduje to przejście wyjścia
w stanie go otworzyć. bramki U2C w stan niski.
Elementy C1 i R7 pełnią bar-
Opis układu dzo ważną rolę. Stan wysoki na
Schemat ideowy zamka przedstawiony jest wyjściu bramki musi utrzymy-
na rysunku 1. Wzmacniacze operacyjne wać się przez jakieś 2 sekundy.
U1A i U1B pracują jako tzw. dyskryminator Tyle czasu potrzeba na naładowa-
okienkowy. Brzmi to poważnie, ale zasada nie kondensatora C1 do poziomu Rys. 2 Schemat montażowy
działania jest bardzo prosta. Gdy napięcie na przełączenia się bramki U2B.
Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
56
Forum Czytelników
jest przez zaświecenie diody D2. Dioda D1 storów o wartości spoza podanych granic jest
świeci cały czas, sygnalizując zasilanie ukła- nie wskazane. Jeżeli ktoś by chciał ominąć
du. wartości z szeregu E24, może zastosować parę
rezystorów precyzyjnych lub nawet dwa po-
Montaż i uruchomienie tencjometry montażowe z ustawioną niestan-
Na początek miła wiadomość. Układ nie wy- dardową wartością rezystancji (spoza szeregu
maga uruchamiania i działa od razu po zmon- E24).
towaniu. Oczywiście warunkiem zadziałania Rezystora R1 nie montujemy na płytce,
jest użycie sprawnych elementów i uniknię- tylko we wtyku typu chinch. W miejsce ozna-
cie pomyłek przy montażu. Rozmieszczenie czone na płytce R1 lutujemy na dwóch prze-
elementów na płytce przedstawia rysunek 2. wodach gniazdo chinch. Będzie ono czytni-
Lutowania elementów dokonujemy według kiem klucza, czyli wtyku. Wybranie właśnie
znanych reguł, tzn. od elementów najmniej- złącza chinch, a nie np. jack, podyktowane
szych do największych. jest obiektywnymi względami. Jest ono zde-
Programowanie zamka ogranicza siÄ™ do cydowanie bardziej odporne na uszkodzenia
wyboru wartości pary elementów R1, R2, przy mechaniczne od złącza typu jack, a przy tym
założeniu, że R1 = R2. W modelu rezystory te charakteryzuje się niską ceną.
mają wartość 22k&!, ale mogą się zawierać
w przedziale 300&! - 510k&!. Są to wartości
bezpieczne, z przedziału których możemy Dariusz Drelicharz
wybrać dowolną wartość. Zastosowanie rezy- dariuszdrelicharz@interia.pl
Wykaz elementów
Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&! (patrz tekst) Półprzewodniki
R3,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&! D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED, dowolne kolory
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7,5k&! D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
R6,R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680&! U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
R7,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300k&! U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4011
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
Kondensatory Inne
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V RL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .RM81P
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Wtyk cinch
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Gniazdo chinch
Elektronika dla Wszystkich
57
Forum Czytelników
Termometr
Termometr
kołowy
kołowy
Prezentowany układ jest niczym innym jak
najzwyklejszym termometrem, majÄ…cym
służyć, w zamierzeniu autora, pomiarowi
temperatury panujÄ…cej na dworze. To, co
wyróżnia tę konstrukcje od innych, to rezy-
gnacja z klasycznego w wypadku ter-
mometrów elektronicznych cyfrowego
wyświetlacza na rzecz układu linijki
diodowej symulujÄ…cej tradycyjny termometr
analogowy (czytaj rtęciowy, a raczej alko-
holowy). Czytelnikom należy się jedno
wyjaśnienie. Podobna konstrukcja była już
prezentowana na łamach EdW przez pana takiego przetwornika przedstawia rysunek 1. 30kHz. Z licznika wykorzystałem sześć
Zbigniewa Raabe. Muszę przyznać, że Jak widać, układ składa się z jednego kom- najmłodszych bitów podzielonych na dwie
właśnie układ pana Zbigniewa był inspiracją paratora, który steruje pracą licznika i grupy: trzech młodszych i trzech starszych
dla mojej konstrukcji. Pierwszą zasadniczą towarzyszącego mu zatrzasku przechowu- bitów, ale o tym za chwilę. Licznik liczy w
różnicą między konstrukcjami jest pomiar jącego wartość ostatniego pomiaru. Z kółko: 000000b, 000001b...111110b,
temperatur ujemnych przez prezentowany licznikiem współpracuje ponadto 111111b, 000000b i tak dalej. Jak już wiemy,
termometr. Konstrukcja pana Zbigniewa przetwornik cyfra-analog dostarczajÄ…cy generowane przez licznik kolejne liczby
została zaprezentowana w EdW 8/2001, napięcie odpowiadające liczbie pokazanej należałoby zamienić na napięcie w
kiedy to matka natura umożliwiła nam wczu- przez licznik. Napięcie to jest porównywane przetworniku C/A. Konwersji tej dokonuje
cie się w sytuację kurczaka przypiekanego w z napięciem mierzonym przez komparator. 19 rezystorów tworzących układ tzw. drabin-
kuchence mikrofalowej. Właśnie towarzy- Na pozór taka topologia jest bardziej skomp- ki R-2R lub jak wolą niektórzy odwrotnej
sząca temperaturze +35oC tęsknota za jakże likowana od przetwornika typu flash, jednak drabinki R-2R. Układ drabinki jest dokład-
wówczas odległym białym puchem i nieco okazuje się, że wykonanie w praktyce niej omówiony w ramce.
normalniejszą temperaturą doprowadziła do zespołu precyzyjnych i do tego szybkich Tutaj wystarczy informacja, że napięcie
kategorycznego postanowienia, że termometr komparatorów w połączeniu z szeregiem wyjściowe drabinki (które w układzie jest
MUSI mierzyć temperatury ujemne... zródeł napięć odniesienia wcale nie jest takie dostępne w węzle łączącym R57 i R43) jest
proste. Scalone przetworniki A/C często są określone wzorem:
Opis układu wykonywane z wykorzystaniem mody-
Postulat pomiaru temperatur ujemnych Å‚atwo fikowanej topologii przetwornika kompen-
zrealizować, wykorzystując układ LM335. sacyjnego. Zamiast teoretyzować,
Element ten dostarcza napięcia proporcjonal- przyjrzyjmy się schematowi przedstawione-
nego do temperatury. Dla 0oC napięcie wyj- mu na rysunku 2. Sercem układu jest Rys. 1 Schemat blokowy przetworni-
ściowe wynosi typowo 2,73V i rośnie w l i czni k-generat or ka kompensacyjnego
przybliżeniu o 10mV na każdy stopień. CD4060. Elementy
Ponieważ układ powinien mierzyć temper- R13, R14 i C1 wraz z
atury od powiedzmy -20oC do około 40oC, dwoma inwerterami
otrzymujemy 61 poziomów mierzonej tem- zaszytymi w struk-
peratury, 61 diod świecących oraz 61 kom- turze układu tworzą
paratorów, które... Stop! Taka realizacja generator, który
układu wymaga 16 poczwórnych kompara- dostarcza sygnał
torów, które w sumie stworzą bardzo ele- zegarowy dla licznika.
gancki, niezwykle szybki przetwornik ana- Dla podanych wartości
log-cyfra typu flash. A gdyby tak zbudować elementów sygnał
układ w oparciu o koncepcje przetwornika zegarowy ma częs-
kompensacyjnego? Schemat blokowy totliwość około
Elektronika dla Wszystkich
58
Forum Czytelników
Powyższy wzór powstał w wyniku prze- gwarantująca pracę układów rodziny napięcia o wartości innej od 0V - w naszym
kształcenia wzoru zamieszczonego w ramce CD4XXX. Dodatkową zaletą układu CD4049 układzie liczba 000000b odpowiada tempe-
i nie uwzględnia wpływu obciążenia drabinki. jest większa niż standardowa dla tej rodziny raturze około -20oC, tak więc napięcie wyj-
L to liczba poddana przetworzeniu, nato- wydajność prądowa wyjść, co zmniejsza błąd ściowe przetwornika powinno wynosić mniej
miast LMAX to maksymalna możliwa do prze- przetwornika. Praktyka pokazała, że w tak więcej 2,53V. PR1 służy właśnie do przesu-
tworzenia liczba (dla przetwornika sześciobi- nietypowych warunkach układ ten sprawuje nięcia zera przetwornika, jednak regulacja
towego jest to oczywiście 63). Napięcie wyj- się znakomicie. Należy jednak zaznaczyć, że PR2 również prowadzi do niewielkiego prze-
ściowe jest proporcjonalne do UH - napięcia układ ten musi być w wersji UB (unbuffe- sunięcia wartości tego poziomu! PR2 ustala
zasilającego wejścia drabinki w stanie lo- red). Nigdy nie spotkałem wersji B, której zasadniczo zakres przetwarzania. Takie roz-
gicznej jedynki, w stanie logicznego zera po- budowa opiera się na kaskadzie trzech inwer- wiązanie nie wróży prostej kalibracji, jednak
danego na dane wejście napięcie wynosi 0V. terów, jednak między innymi firma Philips na pocieszenie informuję, że już po dziesię-
I jest to podstawowe nieszczęście. Najprost- przyznaje się do produkcji układów w tej ciu kolejnych korekcjach układ pracuje po-
szym rozwiązaniem byłoby dołączenie dra- drugiej wersji. Niestety sygnał dostarczony prawnie. Uzyskany na wyjściu 1 U5 sygnał
binki do wyjść licznika, wówczas napięcia przez taki przetwornik musi być poddany jest podany na wejście + drugiego wzmac-
podane na wejścia drabinki wynosiłyby albo konwersji, tak aby kolejne progi odpowiada- niacza pełniącego rolę komparatora. Elemen-
0V (stan niski), albo V (stan wysoki), ale Å‚y temperaturze mierzonej przez czujnik U7. ty R6, R7 i R60 wprowadzajÄ… niewielkÄ… hi-
DD
po pierwsze wymagałoby to zasilenia w za- Konwersja dokonuje się z wykorzystaniem sterezę. W praktyce okazało się, że układ
sadzie całego układu stabilizowanym napię- jednego z dwóch wzmacniaczy wchodzących pracuje równie dobrze bez nich. Na wejście
ciem, po drugie licznik sterować będzie je- wskład U5 LM358. Układ konwersji jest komparatora podany jest sygnał z prze-
szcze innymi układami, przez co napięcia pa- zasadniczo wzmacniaczem odwracającym twornika LM335 za pośrednictwem prostego
nujące na poszczególnych wyjściach mogły- (wzmacniacz operacyjny plus rezystory R4, filtru dolnoprzepustowego R9, C2. Filtr zapo-
by być różne, po trzecie drabinka w różnym R59 oraz PR2). Dzielnik R1, R2 wymusza na biega przenikaniu do układu zakłóceń mogą-
stopniu obciąża poszczególne zródła pożą- wejściu nieodwracającym napięcie około cych indukować się w przewodach łączących
dane jest, aby charakteryzowały się one moż- 1,25V (połowa napięcia odniesienia dostar- czujnik z układem. Dopóki sygnał z czujnika
liwie małą rezystancją wyjściową. Dlatego czanego przez U5 - TL431). Na wejściu od- jest większy od napięcia podanego przez
też zastosowałem układ U2 CD4049UB wracającym wzmacniacza musi panować na- przetwornik, na wyjściu komparatora panuje
składający się z sześciu inwerterów. Układ ten pięcie niemalże identyczne z napięciem po- stan niski przez rezystor R8 i jeden z kluczy
poza buforowaniem wyjść U1 (i negacją) peł- danym na wejście nieodwracające. Oznacza analogowych wchodzących w skład multiple-
ni dodatkowo niezwykle ważną funkcję kon- to, że poprzez R3, PR1 płynie stały prąd za- ksera analogowego (U3 CD4051) płynie
wertera poziomów logicznych. Układ U2 zasi- leżny tylko od wartości rezystancji tych ele- wówczas prąd bazy jednego z tranzystorów
lany jest napięciem referencyjnym wytwarza- mentów - prąd ten powoduje przesunięcie T1-T8. Rezystory R15-R22 podciągają bazy
nym przez U6 TL431. Napięcie to wynosi tzw. zera przetwornika - podanie na wejście tranzystorów do plusa zasilania (nieaktywne
2,5V. Jest to wartość mniejsza niż minimalna liczby 000000b powoduje wygenerowanie wyjścia multipleksera charakteryzują się
Rys. 2 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
59
Forum Czytelników
wysoką impedancją wyjściową). Układ U3
jest sterowany trójką starszych bitów licznika Na rysunku 3 został przedstawiony układ trzy- gdzie B2, B1, B0 to stany poszczególnych
bitowego przetwornika C/A zbudowanego
U1. Młodsza trójka steruje układem dekodera zródeł (0 lub 1, czyli B to trzybitowa liczba).
BCD na 1 z 10 CD4028 U2. Układ ten ste- z wykorzystaniem drabinki R-2R. yródła na- Powyższy wzór jest słuszny, jeżeli UL=0V. Re-
pięcia mogą dostarczać jednego z dwóch na- zystancja wyjściowa układu wynosi oczywi-
ruje kolejną ósemką tranzystorów T11-T17
pięć: U lub U . W najprostszym przypadku
H L
poprzez rezystory R23...R30. Układy U2 i U3 ście R. Teoretycznie układ można rozbudowy-
mogą to być wyjścia układu cyfrowego, jak to
adresują kolejne diody połączone w matrycy wać, tworząc przetworniki o coraz większej
ma miejsce w układzie termometru. Przepro- rozdzielczości. Na przeszkodzie stoi jednak
8*8. Rezystory R31-R37 ograniczajÄ… prÄ…d
wadzmy prostą analizę układu. Ograniczając
dokładność wykonania rezystorów oraz jakość
diod LED. Diody sÄ… zapalane kolejno po-
nasze rozważania do elementów R ,R oraz U
1 2 0 zródeł napięcia. Stosując rezystory o tolerancji
cząwszy od D4 aż do... momentu, gdy napię-
można zauważyć, że obwód ten można zastąpić
1% praktycznym kresem możliwości układu
cie podawane przez przetwornik C/A prze-
zródłem napięcia o szeregowej rezystancji
jest przetwornik siedmiobitowy. Przetwornik
kroczy napięcie wyjściowe czujnika tempera-
R =R. Zmianie uległy również napięcia poda- ośmiobitowy wykonany z wykorzystaniem ta-
12
tury. Wówczas komparator zmieni stan na
wane do układu przez zródło, wynoszą teraz
kich rezystorów miałby już błąd (potencjalnie)
wysoki, uniemożliwiając tym samym pracę
0,5U oraz 0,5U . Abstrahując od obecności
H L większy od 1LSB. Układ jest najwrażliwszy
tranzystorów z grupy T1-T7 od tej chwili
wukładzie zródeł U1 oraz U2 (przyjmijmy, że
na odchyłki rezystorów współpracujących
diody pozostają wygaszone. Na wyświetlaczu
ich napięcia wynoszą 0V), możemy postąpić
z najstarszym zródłem (sterowanym najstar-
uzyskaliśmy wskazanie aktualnie panującej
o krok dalej. Rezystory R , R oraz R tworzÄ…
12 3 4 szym bitem). Zastosowany w termometrze
temperatury. WadÄ… tego rozwiÄ…zania jest to,
kolejny dzielnik napięcia dokonując prze- sześciobitowy przetwornik nie powinien spra-
że w każdym momencie świeci tylko jedna
kształcenia otrzymujemy kolejne zastępcze
wiać kłopotów, choć w prototypie błąd prze-
dioda. Aby uzyskać rozsądne jasności, trzeba
zródło napięcia o rezystancji wyjściowej
twornika powstały pomiędzy stanami
zastosować naprawdę wydajne diody. W pro-
R =R(!) i napięciu 0,25U lub 0,25U . Po- 011111b a 100000b był już wyraznie widocz-
1234 H L
totypie doskonale funkcjonowały 3mm diody
stępując dalej, otrzymamy ostatecznie zródło
ny(obserwacja oscyloskopowa).
o podwyższonej jasności firmy LITE-ON
zastępcze o rezystancji RWY=R i napięciu wyj-
pracujące z impulsowym prądem około
ściowym 0,125U lub...
H
160...180mA, co daje średni pobór prądu Rys. 3 Układ trzybitowego
A teraz zajmijmy siÄ™ U (niech U ,U =0V).
1 0 2
3mA na diodę. Prototypowy układ pobierał przetwornika C/A
yródło to ma rezystancję wyjściową R =2R
4
około 200mA prądu przy zapalonych wszyst-
oraz widzi rezystancję R =2R znów dziel-
123
kich diodach. Układ był zasilany z niestabili-
nik napięcia ostatecznie przekształcamy do
zowanego zasilacza wtyczkowego, napięcie
zródła o rezystancji wyjściowej R =R(!)
1234
zasilające nie powinno być mniejsze od 6V.
i napięciu 0,5U lub 0,5U . Postępując jak dla
H L
Aby poprawić stabilność, zarówno zródło na-
U otrzymamy ostatecznie zródło o rezystancji
0
pięcia odniesienia, jak i czujnik temperatury
wyjściowej R i napięciu 0,25U lub 0,25U .
H L
są zasilane z prostego zródła prądowego.
Zauważmy że napięcia wnoszone do układu
Układ elementów D2 (LED) i R12 pozwala
przez U1 są dwa razy większe od tych wnoszo-
na polaryzację baz tranzystorów T9, T10
nych przez U . Jak można się już domyślić, U2
0
w miarę stałym napięciem około 1,6V (zależ-
będzie tworzyło zródło o napięciu 0,5U lub
H
nym w dużym stopniu od typu zastosowanej
0,5U . KorzystajÄ…c z zasady superpozycji
L
diody LED). Na rezystorach R10 i R11 panu- otrzymujemy wzór na napięcie wyjściowe ca-
je napięcie identyczne z napięciem na diodzie
łego układu:
D2 pomniejszonym o spadek napięcia na złą-
czu baza-emiter tranzystorów. Skoro napięcie
na rezystorach jest prawie stałe i rezystancja
rezystorów też jest prawie stała, to można
przyjąć, że i prądy płynące przez te elementy
są prawie stałe. A ponieważ tranzystory mają
na ogół wzmocnienie większe od 100, toteż Układ można zmontować na płytce dru- kondensatorów C6-C10 nie są krytyczne,
prądy baz są małe, prąd kolektora to prawie kowanej, pokazanej na rysunku 4. Montaż akurat miałem pod ręką 33nF, gdybym miał
prąd emitera i tak oto mamy dwa zródła prą- przebiega klasycznie: najpierw zworki, np. 100nF, wówczas spis elementów byłby
du zasilające wspomniane elementy. Ciekawe pózniej podstawki pod układy scalone, rezy- nieco inny.
tylko, czy układ faktycznie działa, czy tylko story, tranzystory. Może się okazać, że rezy- Rezystory zastosowane w drabince prze-
prawie? Aby się o tym przekonać, należy story R31-R38 będą wymagać korekty war- twornika powinny charakteryzować się tole-
przystąpić do kolejnej fazy, czyli: tości - wszystko zależy od napięcia zasilania rancją 1%. Czujnik temperatury można
oraz możliwości zastosowanych diod. Proto- podłączyć przewodem ekranowanym, w pro-
Montaż i uruchomienie typ cały czas zasilany był z prostego niesta- totypie zastosowałem czteroprzewodową,
Zanim przystąpimy do montażu układu, zale- bilizowanego zasilacza wtyczkowego o wy- nieekranowaną skrętkę o długości około 1m.
cam nabyć szpulkę srebrzanki, której poważ- dajności 350mA na zakresie 6V. Napięcie Sam czujnik należy zabezpieczyć przed
ny odsetek spożytkujemy na zworki (łączna zasilające wahało się od 7,5V do 6,5V, a mi- wpływem wilgoci. W najprostszej wersji na
długość zworek jest bliska 1m). Dla odmiany mo to układ pracował stabilnie. Dioda LED czujnik nakładamy koszulkę termokurczliwą,
nie zalecam hurtowego nabywania diod LED, D3 jest umieszczona na początku skali - następnie całość kilkakrotnie zanurzamy
elementy te naprawdę powinny być dobrej ja- w prototypie była to dioda niebieska-ultraja- w kleju typu Distal - w efekcie otrzymamy
kości, najlepiej dyfuzyjne (obudowa wykona- sna, zastosowanie innego koloru na pewno hermetyczny koralik. Na montaż 65 diod
na z matowego , rozpraszającego plastiku) pociągnie za sobą zmianę wartości R58. Na LED niestety nie mam recepty, osobiście naj-
o podwyższonej jasności. Najlepszym roz- końcu montujemy kondensatory, C3 ze pierw przylutowywałem każdą diodę tylko
wiązaniem będzie chyba nabycie najpierew względu na duże gabaryty warto wmonto- jedną nóżką, następnie lutując drugą, stara-
kilku sztuk i ich wypróbowanie. wać na leżąco . Wartości pojemności łem się uzyskać w miarę równomierne
Elektronika dla Wszystkich
60
Forum Czytelników
rozmieszczenie diod. Skala do termometru wadzając korekcję tak jak za pierwszym razem. pozostawiam do rozstrzygnięcia ewentualnym
przedstawiona została na rysunku 5. Po 10 próbach powinno być dobrze. I to by by- naśladowcom we własnym zakresie.
Uruchomienie zalecam przeprowadzić ło na tyle. Zaprojektowana przeze mnie skala
z wykorzystaniem zasilacza laboratoryjnego zakłada 0oC na diodzie D23. Problem obudowy Grzegorz Bywalec
(najlepiej z ograniczeniem prÄ…dowym). Dzia-
łanie układu powinno się objawić świece-
niem przynajmniej diod D2 i D3. Do kalibra-
cji termometru musimy dysponować odrobi-
ną cierpliwości, małym śrubokrętem, termo-
metrem, szklankÄ… wody z lodem oraz pomie-
szczeniem z tzw. temperaturÄ… pokojowÄ… we-
wnątrz (można zastąpić szklanką ciepłej wo-
dy). Najpierw umieszczamy czujnik tempe-
ratury w mieszaninie wody z lodem, a poten-
cjometry w miarę możliwości ustawiamy
w środkowym położeniu. Czujnik LM335
ma dość długi czas odpowiedzi i to bez do-
datkowych koralików z żywicy epoksydo-
wej, toteż na ustalenie się wyniku po każdej
zmianie temperatury musimy poczekać oko-
Å‚o 2..3 minut. Dla mieszaniny wody z lodem
kręcąc potencjometrami powinniśmy uzy-
skać świecenie się diody przypisanej do 0oC.
Następnie zmieniamy środowisko czujni-
ka. Jeśli wskazanie mimo wstępnej regulacji
jest niepoprawne, to około połowę błędu kom-
pensujemy jednym potencjometrem, połowę
drugim. Następnie powracamy do wody z lo-
dem. Teraz korygujemy, używając tylko PR1
i ponownie zmieniamy temperaturÄ™, przepro-
Wykaz elementów
Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&!
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6k&!
R4,R9,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R5, R60* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
Rys. 4 Schemat montażowy (skala 50%)
R6*, R7* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .510&!
Rys. 5 Skala do termometru (skala 50%)
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270&!
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5k&!
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&!
R15-R30,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
R31-R38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20&! - patrz tekst
R39-R57,R61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! - 1%
R58 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&! - dobrać
R59 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14k&!
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5k&! helitrim
PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! helitrim
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/16V
C4,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
C6-C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dowolna LED
D3-D67 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED - uwagi w tekście
T1-T8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC327
T9,T10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
T11-T18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC337
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4060
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4049UB
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4051
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4028
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL431
U7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM335
* - można nie stosować
Elektronika dla Wszystkich
61
Audio
Tuby or
Tuby or
not tuby,
not tuby,
oto jest pytanie...
Czy w kwestii kolumn głośnikowych wszy- na uzupełnienie systemu o klasyczny woofer. Tak czy inaczej, musi to być klasyczny gło-
stko już było? Druga sprawa - to głośniki. Ja zadecydo- śnik z lekką, papierową membraną ze stoż-
Otwarte, zamknięte, podwójne, bass- wałem, że użyję jednego głośnika szerokopa- kiem wysokotonowym, z mocnym magne-
reflex, labiryntowe, wstęgowe, panelowe, smowego w każdej tubie. Jest na świecie ca- sem, czyli z dużą efektywnością. Powinien
dipolowe, elektrostatyczne etc. etc. ła rzesza jednogłośnikowców , którzy nie mieć możliwie wyrównaną charakterystykę
A tubowe? Właściwie były, ale raczej chcą słyszeć o innych rozwiązaniach niż po- w zakresie od 150Hz do 20kHz i jak najwięk-
tylko jako wysokotonowe dodatki do zwy- jedynczy, dobry głośnik. Takie podejście ma szą sprawność, rzędu 94 - 98dB. Ponieważ
kłych kolumn. szereg zalet. Przede wszystkim brak zwrotni- moje tuby mają średnicę 65cm, co odpowia-
Teraz budujemy tuby szerokopasmowe! cy, która potrafi zniweczyć połowę wysiłku da dolnej częstotliwości Fo=165Hz, przebieg
wzmacniacza. Amatorzy własnych konstruk- charakterystyki głośnika poniżej 100Hz nie
Zaintrygowała mnie niedawno interneto- cji i eksperymentowania z reguły nigdy nie jest już tak istotny.
wa oferta amerykańskiej firmy Avantgarde. kończą przeróbek zwrotnic w swoich kolum- Dobrze zaprojektowana tuba ma płaską
Proponuje ona różne zestawy tub, których nach, bo zawsze da się coś w nich poprawić, charakterystykę częstotliwościową powyżej
kulminacją jest tubowy zestaw pełnopasmo- zmienić. Przy jednym głośniku ten problem Fo. Trzeba zatem zadbać o kształt krzywizny
wy przedstawiony na fotografii 1. Prawda, nie istnieje i choćby z tego powodu już mi się wnętrza tub i wykonać je najdokładniej jak
że imponujący? to podoba. Do uzyskania z tub z wysoko- potrafimy. Wprawdzie - tak jak przy ante-
Pomijając to, że jego budowę trzeba było- sprawnymi głośnikami odpowiedniego natę- nach parabolicznych, liczy się dokładność
by zacząć na etapie projektu domu, jest to coś żenia dzwięku wystarczy wzmacniacz o mo- odwzorowania powierzchni, ale nie bez-
nowego, efektownego, a po zapoznaniu się cy 2 x 3...10W. względna, tylko liczona w stosunku do dłu-
z teorią tub i opiniami użytkowników takich Zaciski głośnika podłącza się do wyjścia gości fali. W związku z tym nie ma potrzeby
urządzeń postanowiłem, że w moim domu wzmacniacza, nie ma żadnych strat w ele- przesadzać, doprowadzając powierzchnię tu-
też powinny one znalezć swoje miejsce. mentach zwrotnicy, nie ma przesunięć fazo- by do połysku. To jest istotne dla światła wi-
Nic prostszego niż wypełnić stosowny wych, z którymi przy 3- i więcej- drożnych dzialnego, gdzie długość fali wynosi ułamek
formularz na stronie www i dokonać odpo- kolumnach można zginąć. Nie ma też dyle- mikrometra i wpływa jedynie na efekt wizu-
wiedniego przelewu bankowego. Ooo, i tu matów typu - czy drut okrągły, czy może le- alny. Tu długość fali akustycznej przy 20kHz
mamy zimny prysznic. Niejeden wolałby piej prostokątny, a może taśma, miedz beztle- wynosi 16mm, więc jeśli dokładność wyko-
zjeść szkło, niż wydać takie pieniądze. nowa czy srebro, rdzeń z żelaza, ferrytu czy nania tuby będzie rzędu 0,2 - 0,4mm, to bę-
A poza tym co robilibyśmy ze swoim powietrza? O wadach kondensatorów napisa- dzie całkiem dobrze.
wolnym czasem po takim zakupie? Ja posta- no już tomy, a najgorzej, że to w większości Kształt tuby może być obliczony z kilku
nowiłem wykonać tuby we własnym zakre- prawda. Rezystor - wiadomo, żywa strata wzorów, literatura na temat tub jest bardzo
sie. mocy. I po co nam to wszystko? obszerna i znana, jak siÄ™ okazuje, od dawna.
Podstawowym parametrem tuby jest jej Kupujemy jeden głośnik! Tylko jaki? Tu Zdając się na doświadczenia innych, zastoso-
dolna częstotliwość graniczna. Wynika ona żarty się kończą, tuba jeszcze zwiększa efek- wałem krzywą typu Tractrix.
po prostu ze średnicy wylotu. Od tej często- tywność samego głośnika i z dobrym wzmac- Powierzchnia wylotu:
tliwości w górę tuba przenosi równomiernie niaczem (a tylko taki tu ma sens) usłyszymy
A=1/4/pi*(c/F0)^2
(o ile ma odpowiedni kształt), natomiast wszystko, co jest na płycie CD, ale również
wdół mamy równomierny spadek mocy. i wszystkie wady tego głośnika. Mamy wy- gdzie: c - prędkość dzwięku (344 m/s)
Z przyczyn oczywistych nie można usta- bór: Lowther, AER, Fostex, Supravox i może F0 - częstotliwość odcięcia w Hz
wić w normalnym mieszkaniu tuby o często- jeszcze 1 - 2 firmy. O cenach nie wspomi-
tliwości odcięcia 20 czy 30Hz, chyba że mie- nam, w każdym razie rosną one wykładniczo Dla kolejnych promieni przekroju po-
szkamy w hangarze. Przy tej częstotliwości w stosunku do jakości. Po dłuższym zmaga- przecznego tuby odległość tych przekrojów
zresztą tubę trzeba byłoby wymurować w te- niu się z myślami i portfelem, zamówiłem od płaszczyzny wylotu wyraża się wzorem:
renie, a u jej wylotu wybudować dopiero dom. dwa Fosteksy FE 168 Sigma. Są lepsze niż
Ale... mieszkać w tubie? Zapominamy za- niezbędne minimum, ale już niewiele tań- x= a * log((a + sqrt(a2 - r2)) / r) -
tem o całym paśmie akustycznym, godząc się szych głośników dałoby tu odpowiedni efekt. sqrt(a2 - r2)
Elektronika dla Wszystkich
63
Audio
gdzie: x - odległość od płaszczyzny frontu tuby znowu szlifować itd. itd. W końcu - pasta swobodnie wypełnia przestrzeń. Są tacy, co
a - promień wylotu rozdzielająca i laminowanie (fotografia 6). ujmą to w odpowiednie poematy, więc po-
r - promień w odległości x od Następnego dnia nastąpiła chwila prawdy - przestanę na wyrażeniu głębokiej aprobaty dla
płaszczyzny frontu zejdzie z formy czy nie zejdzie. takiego brzmienia. W końcu tuba akustyczna
Oczywiście do wykreślenia tego kształtu Broniła się mocno, ale po półgodzinnej ma być transformatorem impedancji akustycz-
użyjemy komputera. Program w Basicu wy- perswazji tuba zeszła z formy. Nie powiem, nej i, podobnie jak transformator elektryczny
gląda następująco: miłe to uczucie, gdy kilka dni pracy nie idzie we wzmacniaczu lampowym, dopasowuje ona
impedancję akustyczną głośnika do przestrze-
screen 2
ni otaczajÄ…cej tubÄ™. Zapewnia ona, gorsze lub
rm=325
line (0,199)-(639,199) lepsze, ale jednak dopasowanie tych impedan-
line (0,199)-(0,0)
cji. Dla elektronika są to rzeczy mało nama-
for rx=rm to 65 step -5
calne, lecz fizycy uznali, że tak jest, a prze-
pset (1.2*(rm*log((rm+sqr(rm^2-rx^2))/rx)-sqr(rm^2-rx^2)),200-.5*rx)
next rx cież nie mamy powodów, aby to negować.
na marne i trzyma siÄ™ w rÄ™-
kach pierwszą w życiu wła-
sną tubę. Następnie kolega
tokarz zrobił mi według do-
starczonego rysunku pier-
ścień z MDF-u, do którego to
pierścienia od przodu została
wklejona tuba, a z tyłu przy-
kręcony głośnik. Na ten pier-
1 ścień z głośnikiem nasuwa
się z tyłu i mocuje wkrętami
Przy jego pomocy można obejrzeć kształt kawałek rury PCV, który
połówki przekroju podłużnego tuby oraz po- osłania głośnik i jest elemen-
eksperymentować zmieniając wartości para- tem, za który można całą tę
metrów. Zastosowane tu przeze mnie współ- konstrukcję przymocować do
czynniki majÄ… na celu tylko dopasowanie podstawki. Wszystko, rzecz
skali do wielkości i proporcji ekranu. Potem jasna, w dwóch egzempla-
należy tę krzywą w skali 1:1 wykreślić na pa- rzach. Fotografia 7 pokazuje
pierze i wykonać odpowiedni szablon, we- części składowe przed złoże-
dług którego wykonamy formę. niem. Tylną stronę głośnika
Zabrzmiało to prozaicznie; w praktyce za- należy na koniec wytłumić
jęło mi dobrych kilkanaście dni i zaangażo- paskiem wełny mineralnej
6
wało paru ludzi z odpowiednio wyposażony- włożonym do rury za głośni-
mi warsztatami. Fotografie 2 - 5 przedsta- kiem. Zaciski głośnikowe
wiają poszczególne fazy powstawania formy. mocowane są bezpośrednio
Wykonałem ją zkrążków płyty MDF-u o gru- do rury i połączone krótkimi
bości 28mm. Zostały one tak obliczone, aby przewodami z końcówkami
z odpowiednim zapasem utworzyły schodko- głośnika patrz fotografia
wy obiekt kryjący w sobie negatyw właści- 8. I to wszystko. Puryści mo-
wej tuby. Potem - po znalezieniu warsztatu, gą te złącza ominąć i kabel
który byłby w stanie w ogóle założyć to mon- głośnikowy połączyć bezpo-
strum na tokarkę - nastąpiło toczenie, aż do średnio z głośnikiem. O zgod-
uzyskania kształtu zgodnego z szablonem. nym fazowo połączeniu chyba
Gdy w końcu szablon pasował, pozostało tyl- nie wypada w tym gronie
ko posprzątać cały warsztat z paru kilogra- wspominać. Gotową tubę moż-
mów kurzu powstałego przy toczeniu i szli- na zobaczyć na fotografii 9.
fowaniu. Pora na test. Pierwsze od-
Następnie namiastkę formy należało za- słuchy są nieco szokujące.
impregnować żywicą, wzmocnić tkaniną Dzwięk z takiego urządze-
7
szklaną, szpachlować, szlifować, malować, nia jest inny - lekki, bogaty,
2 3 4 5
Elektronika dla Wszystkich
64
Audio
Powiem szczerze, że przez kil- na poszczególnych charakterystykach dopeł-
ka dni musiałem się trochę nau- nia obraz szczęścia jakie daje to pudełko.
czyć słuchać, przyzwyczaić do Prawdziwy hit zostawiłem na koniec -
nowego systemu. Tuby mają cha- możliwość autokorekcji charakterystyki
rakterystykę bardziej kierunkową częstotliwościowej całego systemu, tzn.
niż zwykłe kolumny i z całego bo- wzmacniacza i kolumn wraz z całym ich oto-
gactwa dzwięku możemy korzy- czeniem akustycznym. Wejście wzmacniacza
stać siedząc pośrodku, naprzeciw steruje się szumem różowym wytwarzanym
tub. Można nie uznawać tego za w wewnętrznym generatorze opisywanego
wadę; w końcu w przypadku ko- urządzenia i korzystając ze specjalnego mi-
lumn najlepsze miejsce do słucha- krofonu referencyjnego DSP8024 dokonuje
nia jest w tym samym miejscu. pomiarów amplitudy co 1/3 oktawy i tak
WracajÄ…c do testowania, pozo- ustawia suwaki korektora graficznego, aby
staje nam dokonać oceny równo- wypadkowa charakterystyka była płaska. Ta
mierności charakterystyki często- cenna właściwość powoduje, że niezależnie
8
tliwościowej nowego układu. od niedoskonałości kolumn, wzmacniacza
Jestem w tym szczęśliwym poło- oraz pomieszczenia odsłuchowego, mamy
żeniu, że swego czasu zrobiłem możliwość w ciągu kilkunastu sekund uzy-
jeden z najlepszych zakupów skać najlepszy możliwy efekt.
w życiu - za rozsądną cenę naby- Wykonując taki test przy podłączonych
łem cyfrowy procesor dzwięku tubach łatwo jest ocenić ich równomierność.
DSP8024 niemieckiej firmy Gdyby okazało się, że w jakimś miejscu cha-
Behringer. W tym miejscu krótko rakterystyki jest górka czy dołek o wartości
go opiszę, bo urządzenie to zasłu- zbyt dużej, można z tym łatwo walczyć, bo
guje na dużą uwagę. wiemy, gdzie jest nieprzyjaciel. Słuch jest
Jest to zespół kilku ciekawych bardzo subiektywny i dziś wydaje się, że
urządzeń w jednym i przeznaczo- podbarwienie jest np. +5dB około 20Hz, a ju-
ny jest do wykorzystania w stu- tro lub na innej płycie już mamy wrażenie,
diach muzycznych, na koncertach że +2dB, ale za to w okolicy 500Hz. Poza
i w domach melomanów. Podsta- tym, mając już to urządzenie w domu, istnie-
wową funkcją jest stereofoniczny, je możliwość pozostawienia go w swoim nie
31-kanałowy korektor, którym całkiem doskonałym torze sygnałowym na
możemy dowolnie ukształtować stałe. Firma oferuje też dodatkową kartę
charakterystykę częstotliwościo- umożliwiającą wejście i wyjście sygnałem
wÄ… swojego systemu audio. Pro- cyfrowym, bez jego niepotrzebnej, dwukrot-
ducent zapewnia o wyższości nej konwersji.
swojego wyrobu w porównaniu do Wprawdzie puryści się w tym miejscu
podobnych urządzeń analogo- oburzą, no bo jak w ogóle można myśleć
wych, co do zniekształceń fazo- o wstawianiu jakiejś cyfrowej śmieciarki
wych, dokładności odwzorowania w sam środek toru audio, ale są sytuacje, kie-
charakterystyk względem usta- dy bardziej się to opłaca niż wersja surowa.
wień suwaków itd. Oprócz tego To są zresztą dywagacje na inny, długi arty-
można użyć go jako dokładnego kuł; w tym momencie pozostańmy przy
wskaznika poziomu z wieloma do- stwierdzeniu, że analizatora użyjemy tylko
datkowymi funkcjami. Może też do oceny widma sygnału odtwarzanego przez
służyć do autowykrywania kilku tuby w naszym konkretnym mieszkaniu
9
naraz częstotliwości sprzę- i jeśli się okaże, że odchyłki nie są zbyt duże,
żeń akustycznych (gitary, docelowo wycofamy go z toru audio.
mikrofony) i samoczynne- Otóż po wstawieniu tego urządzenia
go ich likwidowania, zanim w mój tor audio okazało się, że są co prawda
jeszcze wystąpią w zauwa- niewielkie nierówności na charakterystyce,
żalnej postaci. To nie wszy- ale nie wymagają szybkiej interwencji. Cen-
stko: można dodawać niejsza jest czystość i przejrzystość toru niż
opóznienie sygnału, nieza- zlikwidowanie łagodnej górki w porywach
leżnie w obu kanałach, rzędu 2dB, w zakresie 250 - 1000Hz.
10
a każda z funkcji ma wiele Fotografia 10 pokazuje ustawienia
ciekawych opcji. Poza tym korektora zaproponowane w trybie autoko-
procesor dokonuje analizy rekcji.
widma sygnałów w czasie Jeśli nie jest to szczyt marzeń, zawsze
rzeczywistym (RTA - real można zamówić głośniki Lowthera po 1000
time analyze) i to jest dla euro z groszami za sztukę i wymienić w nich
mnie bardzo przydatne. membrany na lepsze z firmy AER za dodat-
Pamięć 100 ustawień ko- kowe kilkaset euro...
rektora oraz możliwości Cały czas mówimy o samych tubach, więc
11
operacji matematycznych poczÄ…tek pasma jest na razie nieczynny .
Elektronika dla Wszystkich
65
Audio
Widać jednak od razu, jaką częstotliwość od- próbując to wszystko naprawić, ustawia od- dni. Wydawało się, że jest OK, pozytywne
cięcia powinien mieć woofer uzupełniający powiednio swoje wirtualne suwaki . Teraz cechy tub były wyrazne i pozostałoby tak na
nasz system o basy. przynajmniej, gdy widzę co się dzieje, mogę dłużej, gdyby nie znajomy właściciel tub,
Po dołączeniu woofera ustawienia korek- coś postanowić: kupuję, robię inny woofer, który uparcie doradzał mi porządne głośniki.
tora są takie jak pokazuje fotografia 11. stosuję inny głośnik lub... pozostawiam w to- I miał rację. Chociaż Fosteksy to dopiero kla-
No cóż, woofer też nie jest prostą sprawą... rze samego woofera niemiecki wynalazek. sa średnia, różnica zniewala i wzrusza.
Jako że lubię eksperymenty, wstawiłem jakiś Na razie wybieram to trzecie rozwiązanie, Przede wszystkim brak zwrotnicy i jedno
czas temu wielki głośnik Tonsila bo przecież eksperymentów nigdy dość. zródło dzwięku dla całego pasma 160
GDN38/400 w starą i zbyt małą obudowę, Wspomnę jeszcze o tym, że zaraz po wy- - 20000Hz, a poza tym lekka papierowa
czego rezultatem jest - jak przewiduje teoria konaniu drugiej tuby, nie mając jeszcze od- membrana i mocny magnes powodują, że
- podbicie częstotliwości ok. 35 Hz i nagły powiednich głośników, wstawiłem do tub każdy niuans w prądzie głośnika ma swoje
spadek mocy poniżej. Zakres 100 - 160 Hz zwykłe 4-calowe nisko-średniotonowe akustyczne odzwierciedlenie, a tuba jeszcze
wymaga podbicia, filtr woofera ma nieco głośniki Focal i uzupełniłem system 2 wstę- go potęguje. Znowu zanosi się na poemat...
zbyt niską częstotliwość odcięcia. Korektor, gowymi wysokotonowymi magnetostatami. Charakterystykę fabryczną bez widocznego
Mój DSP zrobił swoje i słuchałem tego kilka spadku do 20kHz przedstawia rysunek 1.
Rys. 1 To siÄ™ czuje!
Marek Klimczak
matik1@poczta.onet.pl
P.S. Autor artykułu chętnie udzieli dal-
szych informacji na temat zakupu wymienio-
nych głośników oraz gotów jest wykonać
laminowane tuby, ewentualnie udostępnić
swoją formę do ich wykonania. Szczegóły
do uzgodnienia za pomocÄ… e-maila.
Elektronika dla Wszystkich
66
Genialne schematy,
czyli co by było, gdyby...
W tej rubryce prezentujemy schematy podtytuł co by było, gdyby... . Redakcja zrealizowaliście w praktyce, nadsyłajcie
nadesłane przez Czytelników. Są to za- EdW nie gwarantuje, że schematy są wraz z modelami do Forum Czytelników
równo własne (genialne) rozwiązania bezbłędne i należy je traktować przede i do działu E-2000. Nadsyłając godne
układowe, jak i ciekawsze schematy z li- wszystkim jako zródło inspiracji przy zainteresowania schematy z literatury,
teratury, godne Waszym zdaniem pu- tworzeniu własnych układów. podawajcie zródło. Osoby, które nadeślą
blicznej prezentacji bądz przypomnie- Przysyłajcie do tej rubryki przede wszy- najciekawsze schematy oprócz saty-
nia. Są to tylko schematy ideowe, nieko- stkim schematy, które powstały jedynie sfakcji z ujrzenia swego nazwiska na ła-
niecznie sprawdzone w praktyce, stąd na papierze, natomiast układy, które mach EdW, otrzymają drobne upominki.
Trójtonowa syrena
Urządzenie to imituje sygnał straży pożarnej, karetki pogotowia
oraz policji. Może mieć zastosowanie w zabawkach mechanicz-
nych, modelach jako sygnał ostrzegawczy lub w alarmach. Według
opisu układ nie wymaga uruchamiania, działa od razu po włączeniu
zasilania. ZmianÄ™ tonu uzyskuje siÄ™, Å‚Ä…czÄ…c punkt X z punktami
P lub S.
Połączenia: - punkty X i S - sygnał karetki pogotowia
- punkty Xi P - sygnał straży pożarnej
- punkt X nie podłączony - sygnał policji
Nadesłał
Piotr Podczarski - Redecz Wlk.
Od Redakcji: Układ nie był sprawdzony w Redakcji EdW.
Zasilacz z zabezpieczeniem
przeciwzwarciowym
Układ stabilizacji napięcia wyjściowego i zabezpieczenia przeciw-
zwarciowego zasilacza zbudowany jest na ukÅ‚adzie µA 723
(UL7523). PrÄ…d zwarcia wyznacza rezystor R7. Zabezpieczenie
działa, gdy spadek napięcia na tym rezystorze osiągnie wartość
0,7V. Górne napięcie regulacji wyznacza rezystor R4. Zwiększając
jego wartość rezystancji zwiększymy górną granicę napięcia wyj-
ściowego. Regulacja napięcia wyjściowego potencjometrem.
Nadesłał
Piotr Podczarski - Redecz Wielki
Opózniacz włączenia głośników
Układ bardzo prosty w budowie (tylko jeden tranzystor).
Szczególnie przydatny dla miłośników audio, którzy posiadają
wzmacniacze mocy bez takiego właśnie opóznienia. Opózniacz ten
zapobiega charakterystycznemu stukowi, jaki występuje w
głośniku, gdy włączamy wzmacniacz mowy. Czas opóznienia
można regulować, zmieniając wartość rezystora lub/i kondensatora.
Nadesłał Piotr Podczarski - Redecz Wielki
Elektronika dla Wszystkich
67
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
TI 98 09 03 B pl(1)TI 98 09 03 T pl(1)TI 01 09 03 T pl(1)09 03Regulamin Oferty Promocyjnej, Zmien na Play na Karte Rok Waznosci Konta 09 03 2015EdW 05 03RP II Zadania serie 01 09 03 Latala p171965 09 03 Mysterium fideiKwaśniewski J , 2006 09 03 dr kwasniewski pl, Sclerosis multiplex (stwardnienie rozsiane)09 03 Pomieszczenia i zaplecza higieniczno sanitarne09 03 200828136054 Filozofia polityczna 09 03więcej podobnych podstron