Szkoła Konstruktorów
+12V
Uwy 0...9V
U
0
.
.
.
9
V
w
y
S1A
S
1
A
Jeden z uczestni- +12V Rys. L
S1B +5V
S
1
B
0...2V
0
.
.
.
2
V
C4 22
C
4
2
2

+3,3V
ków zaproponował
IN OUT
układ według rysunku
C2 C3
C
2
C
3
2x1N4148
2x
1
N
4
1
4
8
ADJ
+5V
100n 100n
1
0
0
n
1
0
0
n
J o dwóch zakresach
+12V
+
U
A IN OUT +Ureg
r
e
g
P3 V
P
3
L
M
3
1
7
C1 1000 LM 317
C
1
1
0
0
0

P2 D2
P
2
ADJ
1,2...9V
R
1
1
2
0

napięcia wyjściowego R1 120
3,3k
3
,
3
k
S3
S3
+5V
333
3
3
3

GND KOMP.
G
N
D
K
O
M
P
.
0...2V i 0...9V. Inny C1 R2
T1
T
1
+3,3V 100nF * C3
BC 558
B
C
5
5
8
Kolega o propozycji
P1
P
1
C5
C
5
1k
1k
P1
z rysunku K napisał: 1k
1k
A
10
1
0

100 F
1
0
0

F
l
u
b
-12V lub
S2
CF
C
F
(...) S1 jest w pozy- 6V
2,2k
2
,
2
k
R1 820
R
1
8
2
0

GND GND
cji  1 : Uout jest z
-5V -5V
LM 113 1,2V
LM
1
1
3
1
,
2
V
zakresu od 1,2V do
-12V -12V
Rys. J
12V z wydajnością prądową 0,25A (lub wię-
cej, w zależności od wydajności prądowej terowego. Układ mógłby więc wyglądać jak
wyjścia  12V zasilacza komputerowego). na rysunku L.
Zastosowałem tutaj połączenie szeregowe Wszystkie nadesłane rozwiązania mogłem
napięcia  12V, dostępnego na złączu do płyty uznać za prawidłowe, choć nie wszyst-
głównej oraz +12V, uzyskując w ten sposób kie zawierały wykaz wszystkich usterek.
24V. Podczas użytkowania tego trybu pracy Upominki za zadanie Co to nie gra? 168
należy bardzo uważać na prąd, gdyż przekro- otrzymują:
Rys. K
czenie prądu wyjścia  12V może skutkować Paweł Hoffmann  Wrocław,
przepaleniem niektórych elementów zasila- Mateusz Malec  Bucze,
cza komputerowego. ralne napięcie komputerowe 12V w celu Grzegorz Sobiegraj  Wrocław,
S1 jest w pozycji  2 : Uout jest z zakresu zasilenia nim układu LM317. Paweł Szczurowski  Zielona Góra.
od 1,2V do 9V z wydajnością prądową ok. Kilku uczestników słusznie napisało, że
1,5A (lub więcej, w zależności od zasilacza można też bezpośrednio wykorzystać stan- Wszystkich uczestników dopisuję do listy
komputerowego). Wykorzystałem tutaj  natu- dardowe napięcia z wyjść zasilacza kompu- kandydatów na bezpłatne prenumeraty.
Trzecia klasa Szkoły Konstruktorów
+
Policz 173 niewątpliwie impulsy świetlne muszą być
+
Zadanie Policz167 ze stycznia, rozwiązane krótkie. Ale czy nie będą zbyt krótkie? Czy
LD271
L
D
2
71
w numerze czerwcowym, czyli przed mie- jest to realny pomysł?
CX
C
X
mikro-
m
i
k
r
o
-
siącem, dotyczyło baterii i ich pojemności. W ramach zadania 173 należy:
procesor
pr
o
c
e
s
o
r
Zawarte tam informacje mogą być przydatne  obliczyć, jaki może być maksymalny
ID PNP
I
D
w zadaniu Policz 173. Otóż potrzebny nam czas impulsu (t ), by baterie wystarczyły
I
lub NPN
l
u
b
N
P
N
jest oszczędny symulator alarmu z diodą na pół roku.
Impulsy prądu o częstotliwści 36kHz wypełnienie 50%
I
m
p
u
l
s
y
p
r
Ä…
d
u
o
c
z
Ä™
s
t
o
t
l
i
w
Å›
c
i
3
6
k
Hz
w
y
p
e
Å‚
n
i
e
n
i
e
5
0
%
LED, który mógłby pracować w domku letni- Jak zawsze bardzo proszę, żeby nadsyłane
skowym na wsi, przynajmniej przez pół roku. rozwiązania były możliwie krótkie. Praca
Chcemy go zasilić z trzech połączonych sze- powinna zawierać zwięzły opis przebiegu
regowo baterii AA (LR6). Symulator będzie obliczeń.
zrealizowany Nagrodami będą kity AVT lub książki,
IB
I
B
max 1ms
m
a
x
1
m
s
na układach a najaktywniejsi uczestnicy są okresowo
CMOS Rys. B
CMOS i mamy nagradzani bezpłatnymi prenumeratami
gotowy układ EdW lub innego wybranego czasopisma analizować wszystkich subtelności układu.
sterujący, który AVT. Wszystkie rozwiązania nadsyłane w Można też jeszcze nadsyłać rozwiązania
tI
t
I
pobiera w spo- terminie 60 dni od ukazania siÄ™ tego nume- zadania Policz172 z poprzedniego miesiÄ…ca.
sób ciągły 40 ru EdW powinny mieć dopisek Policz173
mi kroampe- (na kopercie, a w tytule maila dodatko- RozwiÄ…zanie zadania
rów. Symulator wo nazwisko, np.: Policz173Jankowski). Z Policz 168
ten ma wysyłać uwagi na specyfikę zadania, bardzo proszę W EdW 2/2010 przedstawione było zada-
5 sekund
5
s
e
k
u
n
d
krótkie impul- o podawanie swojego wieku oraz miejsca nie Policz168, które brzmiało: Budujemy
Rys. A
sy światła co pięć sekund. Impuls nauki czy pracy. W e-mailach podawajcie też system zdalnego sterowania podczerwienią,
świetlny ma być dość silny i od razu swój adres pocztowy. gdzie odbiornikiem będzie układ TSOP1733.
zakładamy, że prąd diody LED w impulsie Zapraszam do rozwiązania tego zadania Chcemy zrealizować do tego pilota  będzie
wyniesie 20mA  rysunek A. Aby układ zarówno doświadczonych, jak i początkują- to mikroprocesor sterujący tranzystorem, w
mógł pracować pół roku z jednych baterii, cych elektroników, którzy nie potrafią prze- którego kolektorze włączona będzie dioda
R E K L A M A
+
+
y
w
o
r
e
t
u
+
p
m
o
k
z
c
a
l
i
s
a
Zasilacz komputerowy
Z
+
80mA
A
mA

0
0
20mA
2
40

A
4
Szkoła Konstruktorów
IRED według idei z rysunku ID że chodzi o krótkie paczki być użyta dioda IRED LD271. Jak pokazuje
I
IB
I
D
B
B. Będzie to nietypowe stero- impulsów, sugeruje, że prze- pochodzący z katalogu rysunek F, przy prą-
RW
R
wanie i dioda IRED będzie rwy będą duże i że koncepcja dzie 800mA trzeba się liczyć, że napięcie na
W
IRED
zasilana krótkimi paczkami z rysunku C jest słuszna. diodzie typowo będzie wynosić około 1,9V,
impulsów przebiegu prosto- Następna sprawa to sze- maksymalnie nawet 2,4V. Na pewno napięcie
E
kątnego 33kHz o wypełnie- regowa rezystancja zastęp- zasilające na kondensatorze Cx nie powinno
niu 50%, trwającymi maksy- cza kondensatora Cx, ozna- obniżyć się do takich wartości, bo wtedy nie
malne 1ms, o amplitudzie w czona ESR na rysunku D. będzie można uzyskać potrzebnego prądu.
bateria Rys. C
b
a
t
e
r
i
a
najlepszym przypadku około Kondensatory, zwłaszcza Przecież w obwodzie sterowania diody LED
800mA. elektrolityczne, mają niezerową rezy- będzie też umieszczony tranzystor, a zapewne
Zasilaniem będą trzy bateryjki AAA stancję wewnętrzną ESR. I impuls również jakiś rezystor i wystąpi na nich jakiś
ESR
ESR
(LR03). Mogą to być zwykłe ogniwa cyn- prądu powoduje na niej spadek napię- spadek napięcia.
kowo-węglowe o niedużej wydajności cia. W pierwszym przybliżeniu może- Napięcie świeżych baterii wynosi ponad
prądowej, a my chcemy, by prąd diody my jednak założyć, że szeregowa rezy- 1,5V, ale trzeba założyć, że układ powinien
C
nadawczej był rzędu 800mA. Takie bate- stancja zastępcza ESR kondensatora Cx poprawnie pracować także przy bateriach
Rys. D
ryjki nie dadzą tak dużego prądu. Aby jest bardzo mała i możemy ją zupełnie częściowo zużytych, na przykład przy obni-
zwiększyć wydajność prą- pominąć w dalszych żeniu napięcia do 1V/ogniwo.
ID
I
D
dową, planujemy włączyć obliczeniach. Już tu widać, że prąd diody IRED będzie
d
u
ż
a
p
o
j
e
m
no
Å›
ć
C
UC duża pojemność C
U
C
równolegle do baterii kon- A jeśli pomijamy silnie zależny od wartości napięcia zasilania,
densator lub zestaw konden- ESR, to dla ułatwienia ale w ramach tego zadania nie musimy drą-
satorów elektrolitycznych. dalszych obliczeń może- żyć szczegółów. Powyższe rozważania na
Będzie to dodatkowe z
ródło my też uśrednić 33- pewno wskazują, że w ciągu 1-milisekundo-
Rys. E
zasilania o dużej wydajności kilohercowe impulsy. wej paczki impulsów, napięcie na rozładowy-
prądowej, potrzebne na czas Wartość szczytowa tych wanym kondensatorze nie powinno znacząco
1
10
impulsu. impulsów prostokątnych się obniżyć. Nie ma tu ścisłej recepty, ale
A
I
F
W ramach zadania wynosi 800mA, mają one biorąc pod uwagę także inne wspomniane
Policz168 należy wypełnienie 50%, więc przyczyny wahań napięcia, możemy przyjąć,
 narysować schemat obwo- średnia wartość prądu że w ciągu 1ms napięcie na kondensatorze
typ. max.
0
du zasilania podczas 1-milisekundowej Cx nie powinno zmniejszyć się więcej, niż
10
800mA
8
0
0
mA
 obliczyć wartość konden- paczki impulsów wynosi o 0,5V. Na pewno obniżenie się napięcia o
satora wspomagającego Cx 400mA. A to oznacza, że 1V lub więcej byłoby niedopuszczalne, bo
. w dalszych rozważaniach oznaczałoby drastyczne zmniejszenie ampli-
Zasadniczo zadanie było można i należy rozpatry- tudy impulsów pod koniec 1-milisekundo-
-1
-1
10
bardzo łatwe  wystarczyło wać sygnał-impuls o cza- wej paczki. Wartość 0,5V nie jest jedyną
skorzystać z jednego, znane- sie trwania 1ms (1000us) i prawidłową. Dla ułatwienia obliczeń można
go wszystkim wzoru na łado- prądzie 400mA (0,4A). było przyjąć 0,4V. Można było też przyjąć
wanie/rozładowanie konden- Mamy już dwie
R E K L A M A
satora, który często zapisu- wartości, które pod-
-2
10
4.5
jemy w bardzo uproszczo- 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 V 4.5 stawimy do wzoru.
VF
Rys. F
nej postaci It=CU. Jednak Brakuje trzeciej
uczestnikom zadania spore  napięcia.
+ +
trudności sprawiło określe- Jeśli założy-
nie wartości, które do tego my, że wartość
wzoru trzeba było podsta- prądu diody IRED
CX CX
C
C
X
X
wić. będzie niezmienna
_ _
Przeanalizujmy więc (400mA), to napię-
Rys. G
sytuacjÄ™ od poczÄ…tku: cie na konden-
Rys. H
Problemem jest duża satorze rozłado-
rezystancja wewnętrz- wywanym takim
IRED
na zwykłych baterii, prądem będzie się
BAT.
B
A
T
.
R1
która nie pozwoli z nich liniowo zmniej-
P

P
pobrać prądu 800mA. szać w czasie
R2
Dlatego chcemy dodać 1ms. Szybkość
T1
kondensator elektro- CX opadania napięcia
C
X
lityczny Cx równole- zależy od pojem-
gle do baterii. Podczas ności Cx, jak
trwania 1-milisekundowej paczki impulsów pokazuje w uproszczeniu rysunek E.
praktycznie cały duży prąd I będzie pobie- Oczywiście jeśli nasze zdalne sterowa-
D
rany z tego dodatkowego kondensatora Cx, nie ma działać prawidłowo, to napięcie
natomiast w czasie długich przerw między nie może się nadmiernie zmniejszyć. A
paczkami impulsów kondensator Cx zdąży się o ile może się zmniejszyć?
naładować niewielkim prądem I do pełnego To jest ważne pytanie, a treść zada-
B
napięcia baterii E przez jej opór wewnętrzny nia nie przynosi bezpośredniej odpo-
Rw, jak ilustruje to rysunek C. W zadaniu nie wiedzi. Bezpośredniej nie daje, ale
było powiedziane, jak często będą powtarzane rysunek B zawiera pomocną wskazów-
te 1-milisekundowe sygnały, ale wzmianka, kę. Mianowicie taką, że w układzie ma
Lipiec 2010
L
i
p
i
e
c
2
0
1
0
El ektronika dl a Wszystkich 51
C
C
U
U
+
mała
m
a
Å‚
a
pojemność
p
o
j
e
m
no
Å›
ć
C
C
+
+
 Szkoła Konstruktorów
Rys. M
Rys. K
Vcc
V
c
c
C
2
C1 R1 C2
C
1
4,5V
4
,
5
V
220n
2
2
0
n
22
2
2

BAT.
B
A
T
.
BAT.
B
A
T
.
330
3
3
0

C3 C4
C
3
C
4
+
2*1000
2
*
1
0
0
0

P

P
T1
T
1
R3, 4*
R
3
,
4
*
+
BC
B
C
II 12 CX
I
I
1
2

C
X
CX
C
Mikro - 548
M
i
k
ro
-
X
5
4
8
+
P

P
procesor
pr
o
c
e
s
o
r
R2
R
2
1K LD 271
1
K
L
D
271
IRED
Rys. L
T2
T
2
D2
BC 517
B
C
5
1
7
IRED
BAT.
B
A
T
.
Schottky
S
c
h
o
t
t
k
y
Rys. J
IRED
BAT.
B
A
T
.
mniejsze dopuszczalne obniżanie napięcia,
P

P
CX
C
na przykład 0,1V, ale jak się za chwilę okaże,
X
D1
oznacza to konieczność zastosowania kon- P ster
s
t
e
r

P
IRED CY
C
densatora o dużej pojemności.
Y
CX
C
Teraz, jeśli mamy prąd, czas i dopuszczalną
X
różnicę napięć, to możemy przeprowadzić Podstawiamy:
Rys. N
obliczenia. Wykorzystamy podstawową zależ- C = 0,4A*1ms / 0,5V
ność: prąd kondensatora jest wprost propor- C = 0,8mF = 800uF nie tylko schemat obwodu zasilania, ale też
cjonalny do jego pojemności i do szybkości W praktyce powinniśmy zastosować Cx o sterowania diody LED  w większości jak
zmian napięcia. Dla jednostajnych liniowych pojemności 1000uF lub większej. na rysunku H. z R1 o wartości kilku omów
zmian zapisujemy to nastÄ™pujÄ…co: Zadanie okazaÅ‚o siÄ™ trudne. Odpowiedzi i R2 1..4,7k©. Jeden z uczestników przysÅ‚aÅ‚
było mniej, a część uczestników nie pora- schemat, pokazany na rysunku J, a inny
dziła sobie z analizą sytuacji. Niektórzy zaproponował układ z rysunku K. Jeśli cho-
co w praktyce częściej zapisujemy próbowali wykorzystać podane w zada- dzi o sterowanie diody IRED, to zazwyczaj
I*"t=C*"U niu informacje o częstotliwości przebie- wykorzystuje się właśnie takie proste roz-
lub w jeszcze bardziej uproszczonej postaci: gu 33kHz, co prowadziło na manowce. wiązania. Wtedy prąd diody IRED bardzo
It=CU Nieistotny jest też fakt, że w czasie 1 mili- silnie zależy od napięcia zasilania. Gdyby
My z tej zależności chcemy obliczyć sekundy wystąpią 33 impulsy. ktoś chciał utrzymać niezmienną wartość
wymaganą pojemność minimalną, więc prze- Niektórzy prawidłowo określili zapotrzebo- impulsów 800mA, albo chociaż zmniejszyć
kształcamy: wanie na ładunek w czasie paczki impulsów: zależność prądu diody od napięcia zasilania,
C = I*"t/"U Q = 50% * I * 1ms to będzie to poważne wyzwanie i problem.
IMP
Q = 0,5*0,8A*1ms Do sterowania diody IRED należałoby zasto-
R E K L A M A
Q = 0,4mC sować jakieś sterowane z
ródło prądowe, ale o
Tyle ładunku pobierze dioda niskim minimalnym spadku napięcia. Można
IRED. To dobry trop, tylko w wypróbować koncepcję z rysunku L, gdzie
następnym kroku, przy wykorzy- dodatkowa dioda  stabilizująca D2 też jest
staniu zależności Q=CU, nie nale- diodą IRED o napięciu przewodzenia przy
żało podstawiać jako U całkowi- niewielkich prądach około 1,2...1,3V, dzięki
tego napięcia baterii (2,4V...4,5V), czemu nie marnuje się nadmiar prądu sterują-
tylko właśnie dużo mniejszą różni- cego Is. Częściową poprawę zależności prądu
cę napięć na początku i na końcu 1- diody od napięcia zasilania powinien też
milisekundowej paczki impulsów. zapewnić układ z niesymetrycznym lustrem
Nie można bowiem w czasie trwa- prądowym według rysunku M, o ile popraw-
nia tej paczki zużyć całej energii nie pracowałby przy częstotliwości 33kHz i
kondensatora, a należy zużyć tylko o ile zapewniona byłaby stabilność cieplna
jej niewielką część, żeby napię- lustra prądowego. W pewnych sytuacjach
cie na kondensatorze zbytnio się można dopuścić większe wahania napięcia w
wtedy nie obniżyło, by możliwa obwodzie diody, a należałoby minimalizować
była praca diody IRED, która jak skoki napięcia zasilającego mikroprocesor.
wiemy, wymaga napięcia rzędu Wtedy sensowna może się okazać wersja
2V. z dodatkowym kondensatorem C , Å‚adowa-
Y
Tym bardziej gratulacje należą nym albo przez diodę Schottky ego, jak na
się wszystkim, którzy prawidłowo rysunku N, albo przez odpowiednio dobrany
przeanalizowali sytuacjÄ™ i uzyskali rezystor zamiast takiej diody.
sensowny wynik. Upominki za zadanie Policz168otrzymujÄ…:
W zadaniu było też powiedzia- Janusz Miąsek  Rybno,
ne, że należy narysować schemat Michał Krzyszczak  Warszawa,
obwodu zasilania. Zasadniczo Zygmunt Szymański  Wrocław.
wystarczyło narysować sche-
mat, jak w dwóch przykładach na Wszystkich uczestników dopisuję do listy
rysunku G. Niektórzy rysowali kandydatów na bezpłatne prenumeraty.
Lipiec 2010
L
i
p
i
e
c
2
0
1
0
52 El ektronika dl a Wszystkich
+
+
+
+