plik

Pozdrawiamy: Henryka Bógdoła z Rybnika, Jacka Antonowicza,
Piotra  Przeciszowskiego,  Piotra  Smyka,  Krzysztofa  Lewickiego
z Bydgoszczy,  Przemka  Andryśkiewicza,  Leszka  Faliszewskiego
z Krakowa, Grzegorza Pietrzyka z Warszawy, Mariusza Witonia,
Pawła Grońskiego, Jana Tyburskiego z Nosarzewa Polnego, To−
masza  Bajraszewskiego  z Torunia,  Andrzeja  Drawdzika  z Hru−
bieszowa,  Janusza  Sawickiego,  Pawła  Ostrowskiego  z Suwałk,
Miłosza Grella z Tokarzewa, Józefa Witeckiego z Warszawy, Da−
niela Gutowskiego, Pawła Sieradzkiego, Zbigniewa Janika i Elż−
bietę Witczak z Legionowa.

Uwagi do rubryki Errare humanum est z EdW 04/2002 przysłali

ostatnio: Marcin Dyoniziak z Brwinowa, Jan Stanisławski z Sano−
ka, Czesław Szutowicz z Włocławka i Andrzej Gołaszewski
z Ostrowii Maz.

Nagrody otrzymują: Marcin Dyoniziak i Jan Stanisławski.

Szanowna Redakcjo!
Zwracam się z uprzejmą prośbą o wzięcie pod uwagę odpowiedzi

na moje konkursy, choć doszły one z pewnością po czasie. Zawsze po−
syłam rozwiązania z dwóch numerów w jednej kopercie. (...)

Liczę, jako zapaleniec konkursów, na to, iż będą brały udział w lo−

sowaniu.

Z poważaniem

Leszek K.

Rozwiązania konkursów należy nadsyłać w ciągu 45 dni od uka−

zania się danego numeru EdW. Praktyka wykazuje, iż rzadko się zda−
rza, żeby ktoś nie zdążył z nadesłaniem odpowiedzi na konkurs.
W wielu listach znajdujemy rozwiązania z dwóch miesięcy.

Odpowiedzi można także wysyłać pocztą elektroniczną na adres

edw@edw.com.pl. Rozwiązania ze Szkoły Konstruktorów, „Jak to
działa?” oraz „Co tu nie gra?” można bezpośrednio wysyłać do Pio−
tra Góreckiego: piotr.gorecki@edw.com.pl.

Wyjątek stanowi rubryka „Errare humanum Est”. Zauważone

przez Was nasze „wpadki” należy wysłać w ciągu 30 dni listownie
lub e−mailem. Nie chcemy bowiem, aby informacje o nich ukazywa−
ły się w EdW zbyt późno.

Kolejny raz bardzo prosimy, żebyście na jednej kartce nie pisa−

li rozwiązań wszystkich konkursów. Nadal bardzo często się to zda−
rza. Przy sortowaniu korespondencji odpowiednie rozwiązania tra−
fiają do różnych przegródek (i osób). Na wszystkich kartkach (kar−
teczkach) z rozwiązaniami konkursów nie zapomnijcie także wpisać
swojego adresu.

Mam trzynaście lat i uczę się w średzkim gimnazjum nr 1. Elektro−

niką, tak jak większość osób, zainteresowałem się poprzez kity. Moim

pierwszym kitem był „Dwukolorowy efekt świetlny”. Niestety spali−
łem NE555 (wtedy nie wiedziałem nawet co to jest kondensator)
i z układu były nici. Następnym razem kupiłem „Wskaźnik kierunku”.
Montowałem go godzinami i... zadziałał!

Od tego zdarzenia minęło pół roku. Nie kupuję już kitów, gdyż sam

nauczyłem się wymyślać różne układy. Aby dobrze zrozumieć elektro−
nikę, kupowałem EdW, wypożyczałem książki itp. Jednak w literatu−
rze nikt nie znajdzie tego co w EdW! Wasze pismo jest najlepsze!

Z poważaniem

Jakub Świegot, Środa Wlkp.

Dziękujemy Jakubowi za miłe słowa i zachęcamy do dalszych

eksperymentów.

Park Jurajski
Na wstępie, tradycyjnie, pozdrawiam redakcję i przepraszam za

braki w znakach, ale okazuje się, że standardy nie zawsze muszą być
wszędzie standardowe.

Piszę w dość niezwykłych i być może już dawno nieaktualnych

sprawach, jednak od kilku prostych odpowiedzi, zależy to czy jeszcze
mam coś czy już nic nie mam w swoim miniwarsztacie. Zacznę jednak
od problemu intelektualnego.

W jednym ze starych numerów EdW (nr 2 z 1996 roku) natknąłem

się na kit Vellemana „Uniwersalny przedwzmacniacz monofoniczny”.
W tym momencie zdaję sobie sprawę, że już w tamtych czasach uA741
nazywano dinozaurem. Dzisiaj może być jeszcze gorzej. Dochodzę
jednak do wniosku, że podstawy wcale nie muszą opierać się o ścisłą
nowoczesność a moje pytania są bardziej teoretyczne, co niejako od−
suwa na razie problem parametrów wzmacniaczy operacyjnych. Po−
za tym przy moim stanie finansowym mam do dyspozycji tylko wolto−
mierz (no, może multimetr cyfrowy, ale amperomierz już jakiś czas te−
mu szlag trafił). Siłą rzeczy, musiałem skorzystać z substytutu pt. kom−
puter. Korzystając z którejś wersji Spice’a zasymulowałem sobie ww.
układ i trochę się zdziwiłem. Pasmo przenoszenia w artykule zostało
określone na 20Hz−20kHz. Spice przy analizie częstotliwościowej na
wyjściu dał zakres 10Hz−10kHz. Myślałem, że model uA jest jakiś wa−
dliwy, ale po testach wyszło, że raczej powinno być OK. (...)

Obserwowanie wykresów na monitorze, też może być fajną zabawą

i w stosunku do montowania układów ma tę przewagę, że można zmon−
tować nawet coś głupiego bez konieczności płakania nad 10. spalonym
układem. Tym bardziej, że podobny przedwzmacniacz, raczej nie przy−
da mi się praktycznie. Chciałem po prostu wiedzieć, jak to sobie dzia−
ła. Zacząłem szukać w innych numerach czegoś na Uda(uach) ale po−
bieżne sprawdzenie, nie przyniosło rezultatów. Pytam się, bo mnie pa−
li ciekawość i może mnie to kosztować utratę zdrowia, zanim się do−
wiem, dlaczego mam rozbieżność w pasmach przenoszenia.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Poczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li−

stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek−

tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę

rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re−

dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami

w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa−

nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się

w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania.

Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika

drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników,

którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa−

ne nagrody w postaci kitów z serii AVT−2000. Piszcie więc

do nas, bardzo cenimy Wasze listy, choć nie na wszystkie

możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól−

na rubryka, dlatego będziemy się do Was zwracać po imie−

niu, bez względu na wiek.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Prosiłbym o przedstawienie sposobów sterowania silników
krokowych i serwomechanizmów.

Nasz Czytelnik ma wyczucie chwili! Właśnie w tym numerze rozpo−
czyna się czteroczęściowy cykl dotyczący silników krokowych.

(...) jak zmierzyć sygnał sinusoidalny 0dB (775mV) z płyty
testowej  CD  Audio?  (...)  Czy  mogę  go  zmierzyć  zwykłym
multimetrem  cyfrowym?  (...)  Czy  podając  ten  sygnał  na
magnetofon nie przesteruję go? (...) i co to znaczy, że na−
grano go 0dB, skoro ja odsłuchując go z wyjścia słuchaw−
kowego  czy  głośnikowego  nie  wiem  z jaką  wartością  go
słucham?

Popularnym multimetrem cyfrowym nie uda się zmierzyć dokładnie
poziomów sygnału audio, zawierających składowe 20Hz...20kHz.
Generalnie, zwykłe multimetry przeznaczone są tylko do pomiaru na−
pięcia sieci 50Hz. Pasmo pomiarowe zwykle jest różne na poszcze−
gólnych zakresach (warto to sprawdzić w instrukcji miernika).

Czytelnik stworzył sztuczny problem. 0dB wiąże się ze standarda−

mi zapisu na płycie CD i może mieć znaczenie dla profesjonalistów,
ewentualnie dla wyjątkowo dociekliwych hobbystów.

W radiofonii i przy masteringu płyt utrzymanie maksymalnych

poziomów sygnału ma kluczowe znaczenie z jednej strony dla znie−
kształceń – żeby nie przesterować toru, z drugiej dla dynamiki. Tu re−
alizator powinien mieć pełną kontrolę nad poziomami sygnałów.

Natomiast Czytelnik, który tylko odsłuchuje gotowe płyty nie po−

winien się zupełnie przejmować wspomnianymi poziomami. Winien
postarać się o dobry sprzęt i porządnie nagrane płyty, a potem cieszyć
ucho muzyką i nie przejmować się żadnymi cyferkami.

Z treści nadesłanej kartki pocztowej nie wynika dokładnie, do cze−

go Czytelnikowi potrzebny byłby wskaźnik wysterowania czy mier−
nik poziomu sygnału. Jeśli oczekuje takiej odpowiedzi w Skrzynce,
odpowiadamy: w przytłaczającej większości przypadków wskaźniki
poziomu sygnału i analizatory widma pełnią w domowych zestawach
audio wyłącznie rolę „bajeru”, zwiększającego atrakcyjność sprzętu.

Proszę o podanie tabeli na przeliczanie decybeli na wolty
bo nic z tego nie rozumiem. I prosiłbym o wyjaśnienie mi
ogólnie tych decybeli. Pozdrawiam całą redakcję i bardzo
proszę o odpowiedź w skrzynce porad.

Stosowny rysunek zamieszczony jest na wkładce w środku numeru.
Ponieważ decybele są wykorzystywane nie tylko przy pomiarach
napięcia, jedna tabela nie wystarczy. Potrzebna jest druga dla mocy.

Pełniejszą odpowiedź będzie można znaleźć w krótkim artykule na
stronie 60 tego wydania EdW.

Czy  można  łączyć  wzmacniacze  samochodowe  przez  ich
zmostkowanie?  Chodzi  mi  o połączenie  dwóch  wyjść  na
wzmacniaczach  (zmostkować  je),  żeby  z wyjść  2  X 70W
zrobić trzecie wyjście 1 X 140 W.

To  zależy.  Jeśli  samochodowy  wzmac−
niacz  2x70W zawiera  tylko  dwa  kanały
i ma budowę, jak na rysunku A, można
dodać układ odwracania fazy według ry−
sunku B i uzyskać wzmacniacz mostko−
wy o znacznie większej mocy. Uzyskana
moc  wyjściowa  teoretycznie  jest  cztero−
krotnie większa (1x280W), ale w prakty−
ce zapewne nie da się jej
uzyskać  ze  względu  na
moc  przetwornicy  i wa−
runki  chłodzenia,  a po−
dana  przez  Czytelnika
moc  1x140W jest  jak
najbardziej realna.

Jeśli  jednak  chodzi  o wzmacniacz  stereo
zawierający  dwa  wzmacniacze  mostkowe
według rysunku C, to nie da się zwiększyć
mocy,  bo  nie  można  połączyć  „mostków
mostkowo”.

Aby przetestować pod tym kątem posia−

dany wzmacniacz, Czytelnik powinien
sprawdzić, czy jeden z zacisków wyjścio−
wych jest połączony do masy, a w każdym
razie czy nie występuje na nim sygnał audio.

Można  to  zrobić  według  ry−
sunku D, włączając na wszelki
wypadek rezystor ograniczają−
cy  Rs  (pominięto  tu  obwody
zasilania).  Jeśli  głośnik  gra
przy  dotknięciu  obu  zacisków
wyjściowych  kanału  (rysunek
C), nie da się zwiększyć mocy.

Skrzynka
Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na

pytania nadesłane do Redakcji. Są to sprawy,

które, naszym zdaniem, zainteresują szersze

grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie

jest w stanie odpowiedzieć na wszystkie nade−

słane pytania, dotyczące różnych drobnych

szczegółów.

Opisane urządzenie umożliwia wska−

zanie odległości od 10cm do 10m oraz

przybliża zjawisko związane z rozcho−

dzeniem się fal ultradźwiękowych.

Ultradźwięki są to fale sprężyste, niewywołujące
wrażenia  słuchowego,  o częstotliwości  od
16kHz do 1GHz (hiperdźwięki). Ultradźwię−
ki rozchodzą się w takich ośrodkach spręży−
stych jak: powietrze, woda, metal, beton itp.
W każdym  z tych  ośrodków  ultradźwięki
rozchodzą się z inną prędkością, co ukazuje
tabela  1.  Prędkość  ultradźwięków  zależy
również  od  temperatury  danego  ośrodka.
Ultradźwięki wykorzystuje się w wielu dzie−
dzinach życia np.: przemyśle, hydroakustyce,
defektoskopii, medycynie.

Do wytworzenia ultradźwięków człowiek

wykorzystuje zjawiska magnetostrykcji
i elektrostrykcji. W uproszczeniu zjawiska te
polegają na tym, że jeżeli w szybkozmiennym
polu magnetycznym lub elektrycznym umie−
ścimy pewne materiały, to wystąpią ich od−
kształcenia o częstotliwości równej zmianom
pola.

Przetworniki magnetostrykcyjne (piezo−

magnetyczne) wykonuje się z materiałów fer−
romagnetycznych − takich jak: nikiel, żelazo

lub ich stopów − wykonanych w postaci rdze−
ni. Materiały te pobudzane są do kurczenia się
pod wpływem zewnętrznego pola magnetycz−
nego wytwarzanego przez cewkę nawiniętą
wokół rdzenia. Maksymalną sprawność prze−
twornika uzyskuje się przy pracy na częstotli−
wości rezonansowej, która zależy od wymia−
rów rdzenia.

Przetworniki elektrostrykcyjne (piezoelek−

tryczne),  którymi  są  najczęściej  kryształy
kwarcu,  mocuje  się  między  elektrodami  kon−
densatora  płaskiego.  Przyłożenie  do  elektrod
tak  zbudowanego  przetwornika,  zmiennego
pola elektrycznego powoduje fizyczne zmiany
wymiarów kwarcu w takt zmian tego pola oraz
drgania  membrany  przymocowanej  mecha−
nicznie do kryształu. Amplituda drgań kwarcu
jest tym większa im większa jest amplituda na−
pięcia doprowadzonego do przetwornika.

Sprawność przetworników ultradźwięko−

wych jest niewielka i wynosi od 10 do 15%.

Zasada działania

Aby zmierzyć odległość od przeszkody nale−
ży zmierzyć czas jaki upływa od wysłania sy−
gnału  ultradźwiękowego  przez  nadajnik,  aż
do  odebrania  powracającego  echa  przez
odbiornik (rys. 1). Echo powstaje w wyniku
odbicia  dźwięku  od  przeszkody.  Ponieważ
prędkość dźwięku w powietrzu jest stała (za−
leży  w niewielkim  stopniu  od  temperatury
oraz ciśnienia atmosferycznego), a czas potra−
fimy  zmierzyć,  to  obliczenie  odległości  nie
stanowi problemu. Do tego celu można użyć
następującego wzoru:

S − odległość mierzona w [m]
V − prędkość rozchodzenia się dźwięku w po−
wietrzu (343m/s)

t − czas od wysłania do odebrania ultradźwię−

ków w [s]

Iloczyn prędkości i czasu należy podzielić

przez dwa, ponieważ odległość mierzona jest
dwa razy krótsza niż droga jaką pokonują

ultradźwięki od nadajnika do przeszkody i od
przeszkody do odbiornika (rys. 2).

Opis układu

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 3.

Większość przetworników ultradźwięko−

wych przeznaczonych do pracy w powietrzu,
działa na częstotliwości 40kHz. Ma to zwią−
zek z oporem powietrza, który rośnie wraz ze
wzrostem  częstotliwości.  Dlatego  też  prak−
tyczne  wykorzystanie  ultradźwięków  w po−
wietrzu  ograniczone  jest  do  ok.  60kHz.  Ja
użyłem  przetworników  typu  MA40A5  firmy
MURATA pracujących  również  na  częstotli−
wości 40kHz.

Nadajnik

Nadajnik  zbudowany  został  w oparciu
o układ scalony 556, który zawiera w swoim
wnętrzu  dwa  popularne  przerzutniki  typu
555. Pierwszy z przerzutników pełni rolę ge−
neratora impulsów sterujących. Impulsy gene−
rowane  są  co  ok.  70ms.  Wartość  tę  można
zmieniać  dobierając  rezystor  R3.  Długość
trwania impulsów sterujących zależy od rezy−
stancji włączonej miedzy nóżkę 8 US2, a +9V.

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

−

źź

Rys. 1 Zasada działania

Rys. 2 Zasada pomiaru

Tabela 1

Stan

skupienia

Ośrodek

Prędkość

dźwięku (m/s)

Temperatura

ośrodka (

332

343

Powietrze

349

Dwutlenek

węgla

260

Gaz

Wodór

1280

Ciecz

Woda

1400
1460

Lód

3230

−

Miedź

5100

−

Szkło

5100−5640

−

Ciało

stałe

Stal

5790

−

wyjściowego  jest  dodatnia.  Tranzystor  T8
jest  wtórnikiem  emiterowym  separującym
obciążenie,  a obciążenie  to  prosty  filtr  RC
oraz przerzutnik RS zbudowany na układzie
scalonym  555  (US5).  Przerzutnik  ustawiany
jest zboczem opadającym impulsu sterujące−
go,  pochodzącym  z pierwszego  generatora
US2. Ustawienie przerzutnika powoduje po−
jawienie  się  stanu  wysokiego  na  wyjściu
(nóżka 3 US5). Zerowanie następuje po poja−
wieniu  się  zbocza  narastającego  na  nóżce  6
US5.  W wyniku  takiej  konfiguracji  na  wyj−
ściu przerzutnika otrzymujemy impulsy pro−
stokątne o zmiennym wypełnieniu, zależnym
tylko od mierzonej aktualnie odległości. Sy−
gnalizuje  to  dioda  D7  oraz  prosty  wskaźnik
zbudowany  na  układzie  linijki  diodowej
LM3916. Napięcie sterujące linijką diodową
uzyskiwane  jest  poprzez  uśrednienie  wyżej
wspomnianego  przebiegu  prostokątnego
o zmiennym  wypełnieniu  w prostym  filtrze
R44,  C19.  Przebieg  prostokątny  skierowany
jest  również  do  generatora  sterującego
(US2).  Tam  po  odwróceniu  fazy  i wyfiltro−
waniu steruje bazą tranzystora T11, a tranzy−
stor  steruje  szerokością  generowanych  im−
pulsów. Takie rozwiązanie sprowadza pobór
energii  do  minimum  oraz,  a może  przede
wszystkim,  poprawia  dokładność  pomiaru.
Im krótszy jest impuls sterujący, tym mniej−
szy jest błąd pomiarowy.

Urządzenie posiada jeszcze jedno ciekawe

rozwiązanie. Aby móc mierzyć odległość rzę−
du  kilkunastu  metrów,  potrzebne  jest  duże
wzmocnienie toru odbiorczego. Jednak tak du−
że  wzmocnienie  uniemożliwia  pomiary  ma−
łych  odległości  (następuje  przesterowanie).
W celu rozwiązania tego problemu zastosowa−
łem automatyczną, a raczej wymu−
szoną  regulację  wzmocnienia
w zależności  od  mierzonego  dy−
stansu. Aby osiągnąć to założenie
użyłem wzmacniacza CA3080. Je−
go wzmocnienie, a właściwie tłu−
mienie zależy od prądu płynącego
przez wyprowadzenie 5. Na nóżkę
tę podawany jest przebieg piło−
kształtny synchronizowany  im−
pulsami  sterującymi  nadajnika.
Napięcie  piłokształtne  wytwarza−
ne jest w układzie źródła prądowe−
go (T1), które stałym prądem ładu−
je kondensator C6. Tranzystor T3
rozładowuje  pojemność  (C6)  pod
wpływem impulsu sterującego. Po
jego zaniku napięcie w sposób li−
niowy zaczyna rosnąc i zmniejsza
tłumienie wzmacniacza.

Przerzutnik US5 połączony

jest  ze  wzmacniaczem  CA3080
poprzez  diodę  D8  i zworę  Z1.
Takie połączenia umożliwia blo−
kowanie  odbiornika  poza  mo−
mentem  pomiaru.  Połączenie  to
nie jest konieczne przy obserwo−

waniu echa, jednak w czasie pomiarów odle−
głości znacznie poprawia stabilną pracę
urządzenia.

Układ, oprócz wzmacniacza nadajnika,

zasilany jest napięciem 9V stabilizowanym
przez układ US1.

Montaż i uruchomienie

Sonar można zmontować na płytce drukowa−
nej pokazanej na rysunku 4.

Montaż należy rozpocząć od zamontowa−

nia stabilizatora oraz kondensatorów filtrują−
cych (elementy US1, C1, C2, C3, C7, C8).

Następnie:

−  do  złącza  ZL1  podłączyć  12V i sprawdzić
stabilizowane napięcie 9V.
− zamontować elementy generatora fali nośnej
(elementy US2, C5, R6, R5, R4), zewrzeć do
+9V nóżkę 4 US2, podłączyć zasilanie i wyre−
gulować rezystorem R5 częstotliwość 40kHz,
mierząc ją w punkcie pomiarowym PP2.
− usunąć zwarcie, zamontować elementy (R1,
R2, R3, C4, D1) generatora impulsów sterują−
cych.  Włączyć  zasilanie,  podłączyć  oscylo−
skop  do  punktu  pomiarowego  PP1,  ustawić
rezystorem nastawnym R2 szerokość impulsu
sterującego na 0,5ms. Zmierzyć czas między
impulsami.  Powinien  wynosić  mniej  więcej
70ms. W moim przypadku było to 65ms.
− zamontować elementy generatora piły (T1,
T2, T3, R7, R8, R9, R10, R11, R16, C6, D2,
D3, D4), podłączyć zasilanie i obejrzeć prze−
bieg  na  oscyloskopie.  Sondę  podłączyć  do
emitera T2. Oscyloskop należy synchronizo−
wać impulsami z punktu pomiarowego PP1.
−  zamontować  elementy  nadajnika  (T4,  T5,
L1, D5, R12, R13, R14, R15, PIEZ1). Cew−
ka L1 o indukcyjności 9mH została nawinię−

ta na rdzeniu kubkowym ze szczeliną o śred−
nicy 18mm. Rdzeń jest wykonany z materia−
łu F2001. Liczbę zwojów należy dobrać do
AL posiadanego rdzenia według wzoru:

z = L/AL

L − indukcyjność cewki w [nH]
AL− stała rdzenia
z − ilość zwojów
W moim przypadku było to:

z = 9000000/630 = 120 zw.

Średnicę drutu nawojowego należy wy−

brać jak największą, jednak taką, aby uzwo−
jenie  zmieściło  się  na  karkasie,  a połówki
rdzenia dały się bez trudu złożyć. Przekładek
między  uzwojeniami  stosować  nie  trzeba.
W połowie uzwojenia należy wykonać od−
czep. Gotowe  uzwojenie  można  zabezpie−
czyć  przed  rozwinięciem  taśmą  izolacyjną.
Końce  uzwojeń  można  dowolnie  podłączyć
do płytki, należy pamiętać tylko, aby odczep
był  połączony  z kolektorem  tranzystora  T5
(punkt  TX3).  Gotowy  transformator  należy
przykręcić do płytki śrubą M3 wykorzystując
przeznaczony  do  tego  otwór.  Do  przykręce−
nia  radzę  użyć  minimalnej  siły.  Ponieważ
rdzeń  posiada  szczelinę  i  wykonany  jest
z kruchego  materiału,  łatwo  pęka.  Pod  na−
krętkę najlepiej jest podłożyć podkładki: naj−
pierw  gumową,  a następnie  metalową.  Śre−
dnica  podkładek  powinna  być  jak  najwięk−
sza,  najlepiej  równa  średnicy  rdzenia.  Na−
krętkę  można  zabezpieczyć  przed  odkręca−
niem kroplą lakieru do paznokci.

Po włączeniu zasilania z przetwornika po−

winno wydobywać się charakterystyczne
„cykanie”. Następnie można zmierzyć oscy−
loskopem napięcie szczytowe na kolektorze

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 4 Schemat montażowy

tranzystora T5 oraz na przetworniku. Ampli−
tuda powinna być zbliżona do 50Vpp na ko−
lektorze T5 oraz dwa razy więcej czyli ok.
100Vpp na przetworniku (rys. 5).

−  zamontować  elementy  odbiornika  (US3,
C9,  C10,  C11,  C12,  R17,  R18,  R19,  R20,
R21, R22, R23, R24, R25, R26, D6, D8, T6,
PIEZ2).  Płytkę  skierować  przetwornikami
w stronę  przeszkody  oddalonej  o ok.  3  m.
Podłączyć  jeden  z kanałów  oscyloskopu  do
punktu PP3, a wejście wyzwalania do PP1. Po
załączeniu  zasilania  na  ekranie  oscyloskopu
będzie  można  obserwować  echo  odbite  od
przeszkody. Napięcie stałe zmierzone na nóż−
ce  3  US3  powinno  być  zbliżone  do  połowy
napięcia  zasilania.  Przy  okazji,  obserwując
amplitudę  echa,  można  ustawić  rezystorem
R5 dokładnie  częstotliwość  generatora  fali
nośnej tak, aby uzyskać jak największy zasięg.
− zamontować elementy (US4, T7, T8, C13,
C14,  C15,  C16,C21,  R27,  R28,  R29,  R30,
R31,  R32,  R33,  R34,  R35,  R36,  R37,  R38,
R39). Załączyć zasilanie i sprawdzić napięcie
stałe na kondensatorze C13. Powinno wyno−
sić ok.7,3V, a na C14 powinno się zmieniać
od 1,4 do ok. 2,4V w wyniku regulacji rezy−
storem  nastawnym  R35.  Podłączyć  oscylo−
skop do punktu pomiarowego PP5. Rezysto−
rem R35 wyregulować tak, aby impulsy echa
były wyraźnie widoczne i stabilne.
−  zamontować  elementy  przerzutnika  (US5,
C17, C19, T9, D7, C18, R40, R41, R42, R43,
R44). Oscyloskop podłączyć do PP6, włączyć
zasilanie.  Na  ekranie  oscyloskopu  powinien
pojawić  się  przebieg  prostokątny,  którego
wypełnienie zależeć będzie od mierzonej od−
ległości. Dioda D7 powinna błyskać, a inten−
sywność  błysków  będzie  zależeć  od  mierzo−
nego dystansu (im dalej tym jaśniej).

Punkt pomiarowy PP6 służy do podłącze−

nia  dowolnego  miernika  napięcia  stałego,
z którego w sposób analogowy (po wyskalo−
waniu)  można  odczytać  odległość  od  prze−
szkody.  Elementy  R44,  C19  tworzą  filtr,
który uśrednia napięcie przebiegu prostokąt−
nego  o zmiennym  wypełnieniu  na  napięcie
stałe o wartości zależnej od wypełnienia tego
przebiegu.
− zamontować zworę Z1. Przebieg w punkcie
pomiarowym  PP5  powinien  wyglądać  tak,
jak na rysunku 6.
− zamontować elementy automatycznej regu−
lacji  wypełnienia  impulsu  sterującego  (T10,
T11,  C20,  R52,  R51,  R50,  R49,  R48,  R47,
R46,  R45,  P1).  Oscyloskop  podłączyć  do

PP1,  włączyć  zasilanie,  podstawę  czasu
oscyloskopu  ustawić  na  0,1ms,  przełącznik
PRZ1 ustawić w pozycji „AUTO”. Do urzą−
dzenia zbliżyć przedmiot, najlepiej płaski, na
odległość ok. 20cm od przetworników. Rezy−
storem  nastawnym  R46  wyregulować  czas
trwania  impulsu  na  0,25ms.  Następnie  ze−
wrzeć  wyprowadzenia  przetwornika  odbior−
czego,  rezystorem  R2  ustawić  czas  trwania
impulsu na 2,4ms. Dla pewności całą opera−
cję można powtórzyć. Usunąć zwarcie prze−
twornika. Teraz zmiana mierzonej odległości
powinna  pociągać  za  sobą  zmianę  czasu
trwania impulsów sterujących (PP1, PP2).
−  zamontować  elementy  linijki  diodowej
(US6,  D8−D17,  R53,  R54,  R55).  Rezystor
nastawny R55 wyregulować tak, aby na każ−
dy metr zapalała się jedna dioda.

Bez oscyloskopu

Regulacja bez użycia oscyloskopu jest moż−
liwa,  jednak  precyzja  i pewność  ustawienia
będzie oczywiście znacznie mniejsza.
−  zamontować  elementy  stabilizatora  napię−
cia oraz generatora fali nośnej. 4 nóżkę US2
zewrzeć do +9V. Mierząc częstościomierzem
w punkcie  PP2  ustawić  rezystorem  R5  czę−
stotliwość 40kHz.

− zdjąć zworę, zamontować elementy genera−
tora  impulsów  sterujących,  lecz  bez  R46.
Mierząc woltomierzem napięcia stałego (naj−
lepiej  wskazówkowym)  ustawić  rezystorem
R2 napięcie 280mV w punkcie PP1.
−  zamontować  resztę  elementów  (bez  R46),
założyć zworę Z1. Układ ustawić w odległo−
ści  3  metrów  od  płaskiej  przeszkody.  Rezy−
stor  R35  najpierw  ustawić  maksymalnie
w prawo  (minimalne  napięcie  na  bazie  T7),
a następnie przestrajać w lewo aż do momen−
tu  kiedy  wynik  przestanie  się  zmieniać  (ro−
snąć). Sprawdzić czy sonar mierzy prawidło−
wo  małe  odległości  −  rzędu  10−15cm  (najle−
piej wskazówkowym) i ewentualnie wyregu−
lować  R35  obracając  delikatnie  z  powrotem
w prawo, aż układ będzie mierzył prawidło−
wo zarówno małe jak i duże odległości.

−  jeżeli  D7  miga  i zmienia
swoją intensywność świecenia
w zależności  od  mierzonego
dystansu,  to  można  uznać,  że
urządzenie działa prawidłowo.
− zamontować R46, przełącznik
PRZ1  ustawić  w pozycji  „AU−
TO”,  od  strony  przetworników
zbliżyć płaski przedmiot na od−
ległość  ok.  20cm,  rezystorem
nastawnym  R46  ustawić  napię−
cie 42mV w punkcie PP1.
−  zewrzeć  wyprowadzenia
przetwornika  PIEZ2,  rezysto−
rem  R2  ustawić  napięcie
280mV w punkcie PP1.

Wskazówki
dodatkowe

Przetworniki  ultradźwiękowe
należy  zamontować  wykorzy−
stując do tego celu krótkie od−
cinki srebrzanki o średnicy np.
0,8mm.
Wartość rezystora R3 wpływa
na  czas  powtarzania  impul−
sów  sterujących  zgodnie  ze
wzorem:

t = 0,7R3C4 [s, F].

−  wartość  rezystora  R9  wpły−
wa  na  wartość  prądu  źródła
prądowego, a co za tym idzie,
na  szybkość  narastania  napię−
cia przebiegu piłokształtnego.
−  diody  D2  i D3  wymuszają

minimalne  napięcie  piły,  czyli  minimalne
wzmocnienie  US3.  Napięcie  na  emiterze
tranzystora  T3  w czasie  jego  nasycenia  po−
winno  wynosić  1,2...1,4V (mierzyć  oscylo−
skopem).
− w czasie generowania impulsu sterującego
na  wyjściu  US3  pojawia  się  skok  napięcia
stałego.  Aby  go  wyeliminować,  zastosowa−
łem  kondensator  C11  o małej  pojemności,
który przepuszcza niemal bez strat częstotli−
wość 40kHz, natomiast silnie tłumi ów skok
napięcia.  Rezystor  R22  obciąża  wejście

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 5 Napięcie mierzone na przetworniku

Rys. 6 Przebiegi

wzmacniacza logarytmującego i umożliwia
jego stabilną pracę.
− ponieważ wzmacniacz logarytmujący może
pracować tylko z sygnałami o polaryzacji do−

datniej zastosowałem diodę D6 oraz rezystor
R23. Dioda zabezpiecza również tranzystor
T7 przed ujemnymi przepięciami mogącymi
go uszkodzić.

− napięcie polaryzujące wejście nieodwraca−
jące  (nóżka  3)  drugiego  wzmacniacza  US4
zostało tak dobrane (stosunek R28 do R29),
aby uzyskać jak największą amplitudę na je−
go  wyjściu  (w moim  przypadku  było  to
7,3V).
− przerzutnik US5 ustawiany jest opadającym
zboczem impulsu sterującego dzięki elemen−
tom R40, R41, C17. Rezystory R40 i R41 zo−
stały  tak  dobrane,  aby  na  nóżce  2  US5  wy−
musić napięcie ok. 3,2V.
− po ustawieniu przełącznika PRZ1 w pozycji
„MANUAL” potencjometrem P1 można ręcz−
nie  regulować  szerokość  impulsów  sterują−
cych.  W czasie  pomiaru  odległości,  pokrętło
należy  najpierw  ustawić  na  minimum,  a na−
stępnie powoli zwiększać szerokość impulsów,
aż do momentu, kiedy pojawi się stabilny wy−
nik  (dioda  D7  będzie  równomiernie  błyskać).
UWAGA! Nie należy przeciążać przetworni−
ków długo utrzymując impulsy o maksymal−
nym czasie trwania. Swoje urządzenie testo−
wałem  z jednomilisekundowymi  impulsami
przez dłuższy czas (kilka godzin) z pozytyw−
nym skutkiem. Przy dłuższych impulsach ist−
nieje ryzyko uszkodzenia przetwornika.
−  przy  zasilaniu  urządzenia  z baterii,  można
ograniczyć pobór mocy wydłużając przerwy
miedzy  impulsami  sterującymi  (należy
zwiększyć rezystor R3). Należy też pamiętać
o zwiększeniu  stałej  czasowej  filtrów  R44,
C19  i R49,  C20  oraz  wyregulować  linijkę
diodową (R55).
− przy pomiarze odległości z wykorzystaniem
oscyloskopu należy korzystać z punktu pomia−
rowego  PP6.  Stałą  czasu  oscyloskopu  należy
ustawić na 2ms. Dla ułatwienia wzór do obli−
czania odległości można uprościć do postaci:

S = 0,1715t

S − odległość mierzona w [m]
t − czas trwania impulsu w [ms]
− w celu obserwacji echa, oscyloskop należy
podłączyć do punktu PP3, zdjąć zworę Z1,
a przełącznik PRZ1 ustawić w pozycji regu−
lacji ręcznej „MANUAL”.

Olaf Janik

Projekty AVT

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11,,R

R2200,,R

R5500 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R m

miinniiaattuurroow

wyy „„hheelliippoodd”” ppiioonnoow

wyy

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R44,,R

R66,,R

R77,,R

R1100,,R

R1111,,R

R1177,,R

R1188,,R

R2233,,R

R2266,,R

R2299,,R

R3300,,R

R3322,,R

R33

77,,R

R4422,,R

R4444,,R

R4488,,R

R4499,,R

R5522 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R55,,R

R3355,,R

R4466,,R

R5555 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

miinniiaattuurroow

wyy „„hheelliippoodd”” ppiioonnoow

wyy

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R1122,,R

R4411,,R

R5511 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,66kk

Ω

R1144,,R

R3388 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77kk

Ω

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R1166,,R

R4477 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333kk

Ω

R1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..551100kk

Ω

R2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R2255,,R

R3333 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R2277,,R

R3311 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..66,,88kk

Ω

R2288 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

R3344 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6688kk

Ω

R3366 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1155kk

Ω

R3399 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R4400 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..88,,22kk

Ω

R4433 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

R4455 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..339900

Ω

R5533 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R5544 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..775500

Ω

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

//A

A ppootteennccjjoom

meettrr

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C22,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000µµFF//1166V

C44,,C

C66,,C

C99,,C

C1133,,C

C1144,,C

C1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C55,,C

C1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22220000µµFF//1166V

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300nnFF
C

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF
C

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800ppFF
C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF
C

C1166,,C

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222nnFF

C1199,,C

C2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//1166V

C2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100ppFF

Półprzewodniki

D11−D

D33,,D

D1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D R

R 33 m

m ookkrrąąggłłaa

D55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

A115599

D66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000066

D77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D Y

Y 55 m

m ookkrrąąggłłaa

D88−D

D1177 .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D G

G 33m

m pprroossttookkąąttnnee 22xx55 m

TT11,,TT1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

TT22−TT44,,TT66−TT88,,TT99,,TT1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488

TT55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

D113366

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77880099

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

NEE555566

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

A33008800

S44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

S55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

NEE555555

S66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991166

Pozostałe

LL11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..cceew

wkkaa 99m

H ((** ppaattrrzz tteekksstt))

PIIEEZZ11 ((TTX

X)) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeettw

woorrnniikk ((nnaaddaajjnniikk))

nnpp.. M

A4400A

A55S

S ffiirrm

myy M

ATTA

PIIEEZZ22 ((R

X)) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeettw

woorrnniikk ((ooddbbiioorrnniikk))

nnpp.. M

A4400A

A55R

R ffiirrm

myy M

ATTA

RZZ11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeełłąącczznniikk 22−ppoozzyyccyyjjnnyy

ZZLL11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22

STTA

KII .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..88 ppiinn xx 33

1144 ppiinn xx 11
2200 ppiinn xx 11

OŁŁK

KII .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77 sszztt..

Płytka drukowana jest dostępna w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−2643A

Przetworniki: 40ST (nadajnik) oraz 40SR (odbiornik) dostępne są

w sieci handlowej AVT w cenie 6 zł za sztukę.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Do czego to służy?

Jest to młodszy brat opisanej w EdW „Wid−
mowej wstążki” (numer 7/2000). Układ trud−
no już nazwać wstążką, dlatego postanowi−
łem pozostawić samo „Widmo”. Tak jak i je−
go poprzedniczka, młodszy brat wykorzystu−
je efekt stroboskopowy po to, aby troszkę
oszukać nasz wzrok. Tym razem jednak dio−
dami nie steruje już prościutki generator lecz
całkiem mądry procesor. Efekt?

Ta niezwykła zabawka mieszcząca się

w rurce o średnicy 2cm i długości 35cm pod−
czas  machania  wyświetla  w powietrzu  roz−
maite  serduszka,  kółeczka,  domki...  Efekt
jest  niesamowity.  Odnosi  się  wrażenie,  że
obrazki te wiszą w powietrzu!

Do tego, oprócz standardowych obrazków,

każdy, kto ma komputer, może stworzyć wła−
sną  kompozycję  i umieścić  ją  w pamięci
układu  za  pomocą  kilku  kliknięć!  Program
obsługujący „Widmo” został napisany w taki
sposób,  że  akceptuje  zwykłe  dwukolorowe
bitmapy które można przygotować w dowol−
nym edytorze graficznym.

Do wykonania układu zachęcam wszyst−

kich którzy mają jeszcze w sobie coś z dziec−
ka, mianowicie − lubią się bawić!

Jak to działa?

Schemat  elektryczny  układu  widoczny  jest
na rysunku 1. Tak prosty elektrycznie układ
realizujący  dość  złożone  zadania  udało  się
zrealizować  dzięki  zastosowaniu  mikrokon−
trolera AVR 90S2313. Procesor ten świetnie
sprawdził się w układzie ze względu na swo−
je możliwości sprzętowe.

Ale procesor to nie wszystko. Sam w so−

bie jest ślepy, głuchy i nie robi właściwie nic
ciekawego. Aby „coś ciekawego” mogło się
objawić został on wsparty przez 12 diod
LED, przycisk i układ dopasowania pozio−
mów RS232 – CMOS. Podczas czytania do−
kumentacji układu U1 konieczne okazało się

ograniczenie prądu płynącego przez diody do
około 10mA, aby nie przekroczyć maksy−
malnego prądu płynącego przez wyprowa−
dzenia zasilania. Jest to realizowane przez re−
zystory R1−R12.

Układ pośredniczący między portem sze−

regowym komputera jest wykonany w trochę
nietypowy  sposób.  Dzięki  temu  udało  się
osiągnąć oszczędności zarówno kosztów jak
i miejsca na płytce. Zdziwienie może budzić
zwarcie  zacisków  TX  i RX  w porcie.  Bez
obaw, komputerowi to nie zaszkodzi. Po pro−
stu  odbierze  on  znaki,  które  sam  wysyła
a dzięki  takiemu  rozwiązaniu  z tej  samej
płytki  możemy  zrobić  interfejs  podłączany
zarówno  bezpośrednio  do  portu  jak  i przez
zwykły kabel (w kablu linie RX oraz TX są
skrzyżowane).

Tu właściwie kończy się sprzęt a zaczyna

się oprogramowanie.
Aby jednak dobrze
zrozumieć

działanie

programu  konieczna
jest wiedza na temat te−
go, w jaki sposób dane
o obrazkach  są  prze−
chowywane  w pamię−
ci:  Obrazki  są  jakby
cięte na kawałki tak jak
na  rysunku  2.  Każda
kolumna  która  ma  po
12  bitów  (po  jednym
na każdą diodę) jest za−
pisywana jako bajt i je−
go  połówka.  Para  są−
siadujących ze sobą li−
nii  jest  zapisywana  ja−
ko  3  bajty.  W progra−
mie przyjęto następują−
cą  konwencję:  naj−
pierw  bajt  zawierający
połówki,

następnie

dwa bajty „całe”. Taki

zapis,  choć  komplikuje  nieco  procedurę  od−
czytywania  danych  w stosunku  do  zapisu,
w którym każda kolumna byłaby zapisywana
w oddzielnych  dwóch  bajtach,  pozwala  jed−
nak skompresować obrazki w stopniu 3 do 4.

Tak naprawdę rysunek 2jest tylko rysun−

kiem  poglądowym.  Obrazki  są  zapisywane
w taki sposób, że całe bajty odpowiadają bez−
pośrednio diodom na porcie B, natomiast po−
łówki  danym  na  pinach  portu  D.  Kolejnym
odciążeniem  procesora  jest  założenie,  że
obrazki muszą mieć parzystą liczbę kolumn.
Dzięki temu procesor ma trochę mniej robo−
ty a program zajmuje trochę mniej miejsca.

Takie zabiegi były konieczne. Po skompi−

lowaniu końcowej wersji programu okazało
się, że w pamięci ROM układu U1 zostały
już tylko 2B!

Rys. 1 Schemat ideowy

żż

Pełny ciąg danych zawiera jeszcze dodat−

kowo  informacje  o rozmiarach  kolejnych
obrazków.  Dzięki  temu  program  wie,  gdzie
dany obrazek się kończy, a zaczyna następny.
Całość wygląda jak w tabeli 1. Ostatnia dana
równa  0  oznacza,  że  rozmiar  następnego
obrazka wynosi właśnie 0 czyli, że to już ko−
niec  definicji  obrazków.  Dane  w pamięci
użytkownika  (EEPROM)  są  przechowywane
w identyczny  sposób.  Dzięki  temu  procedury
odwołujące się do nich różnią się tylko jedną in−
strukcją: różne są sposoby dostępu do pamięci.

Ponieważ wiemy

już, w jaki sposób
obrazki

„siedzą”

w pamięci, pora do−
wiedzieć się co
układ

dokładnie

z nimi robi. Linie są
po  prostu  wyświe−
tlane kolejno z dużą
c z ę s t o t l i w o ś c i ą .
Podczas  przesuwa−
nia  diodami  dzięki  bezwładności  ludzkiego
oka widzimy całe obrazki. Nie ma tu żadnej
synchronizacji z ruchami ręki. Wbrew pozo−
rom  nawet  bez  synchronizacji  obrazki  są
świetnie widoczne, a jej brak ma ten plus, że
nie jesteśmy zmuszani do jednostajnego ma−
chania układem tam i z powrotem. Możemy
wywijać  „Widmem”  na  wszystkie  strony,
obracać... i co tylko przyjdzie nam do głowy.

Kolejne linie

obrazka  są  wy−
świetlane  i łado−
wane  w obsłudze
przerwania

Ti−

mer0.  Kod  jego
obsługi  widzimy
na listingu 1. Na−
raz  obsługiwane
są  dwie  kolumny
obrazka. Informacja o tym która kolumna by−
ła ostatnio wyświetlona znajduje się w zmien−
nej Bit_przet_polowka. Procedura przerwania
uzależnia podejmowane działania od wartości
tej  zmiennej.  Jeżeli  jest  ona  wyzerowana,  je−
dyne  co  jest  wykonywane  to  wyświetlenie
pierwszej kolumny. W przeciwnym wypadku
po wyświetleniu drugiej kolumny wywoływa−
na  jest  procedura  Laduj_linie.  Procedura  ta
pobiera z odpowiedniej pamięci dane następ−

nych dwóch kolumn. Kod ten jest powtarzany
z eksperymentalnie dobraną częstotliwością.
Przy przerwaniu do timera nie jest wpisywana
żadna wartość – następne przerwanie wystąpi
po wykonaniu pełnego cyklu zliczania.

Lecz co siedzi w tajemniczych, wymienio−

nych  wyżej  procedurach?  Na  listingu  2 wi−
dzimy  prościutkie  procedury  wyświetlania
obydwu kolumn. Zmienne B_bait1 i B_bait2
zawierają  całe  bajty  wyświetlanego  obrazka.
Zmienna B_polowki zawiera połówki bajtów
z kolumn.  Zmienne  te  są  inicjowane  w pod−

programie Laduj_linie, który wi−
dzimy  na  Listingu  3.  To,  skąd
dane  są  ładowane,  jest  uzależ−
nione od stanu bitu Bit_bank_ee−
prom.  Zmienna  W_przet_linia
zawiera adres aktualnie przetwa−
rzanej linii. Gdy jej wartość bę−
dzie  wskazywała  na  ostatnią  li−
nię aktualnie wybranego obrazka
zostanie  ona  zainicjowana  war−
tością  ze  zmiennej  W_ad−

res_obrazka. Spowoduje to wyświetlanie
obrazka od początku.

Obsługą wy−

świetlania w ko−
dzie

programu

zajmują się je−
szcze trzy podpro−
gramy,

są

to:

Z m i e n _ b a n k ,
U s t a w _ p i e r w −
s z y _ o b r a z e k ,
Zmien_obrazek.
Opiszę tylko ogól−
nie ich działanie.

Pierwsza  z nich  umożliwia  zmianę  banku
obrazków między standardowym a zawartym
w EEPROM’ie. Gdy próbujemy zmienić bank
na EEPROM sprawdza ona, czy pamięć użyt−
kownika  zawiera  jakieś  dane,  jeśli  nie  to  nie
realizuje  ona  przełączenia.  Druga  procedura
służy  do  inicjacji  wszystkich  zmiennych  tak,
aby  rozpoczęło  się  wyświetlanie  pierwszego
obrazka  z wybranego  banku.  Zmień_obrazek

inicjuje wszystkie zmienne na następny obra−
zek chyba, że aktualnie wyświetlany jest
ostatnim. Wtedy wywołuje ona podprogram
Ustaw_pierwszy_obrazek.

Serce naszego

programu,  czyli
pętla główna, jest
malutkie,  ale  zu−
pełnie  wystarcza−
jące.  Widzimy  je
na  listingu  4.
Niewielki

roz−

miar  tego  ele−
mentu  programu
udało  się  osią−
gnąć  dzięki  prze−
rzuceniu

więk−

szości  zadań  na
przerwania.  Pro−
cedura  On_przy−
cisk

rozróżnia

długie  i krótkie
naciśnięcie  przy−
cisku.  W przypadku  pierwszego  zmienia
bank  pamięci,  w przypadku  drugiego  zmie−
nia aktualnie wyświetlany obrazek.

Po pętli głównej od razu widać, że zdecy−

dowałem się na użycie watchdog’a. Czasami
podczas  wyłączania  procesor  zawieszał  się,
gasił diody i pobierał w tym stanie tak mało
prądu,  że  kondensatory  blokujące  zasilanie
wystarczyły mu na utrzymanie tego nieprzy−
jemnego stanu przez dość długi czas. Watch−
dog ustawiony na około 0,5 sekundy skutecz−
nie  usunął  problem  i dodatkowo  przyczynił
się  do  ułatwienia  procedury  odbioru  danych
z komputera.

Właśnie ostatnim fragmentem programu

jest  moduł  odpowiedzialny  za  transmisję.
Aby  ułatwić  zrozumienie  algorytmu,  warto
najpierw  poznać  przyjęty  format  transmito−
wanych danych. Do układu muszą być prze−
słane  następujące  informacje:  1  bajt  –  ilość
przesyłanych danych; 5 bajtów – identyfika−
tor, kolejne bajty muszą tworzyć napis „WID−
MO” z dużych liter; n Bajtów – dane w ilości
określonej  w pierwszym  bajcie,  te  bajty  są
wpisywane bezpośrednio do pamięci eeprom.

Transmisja jest oparta na przerwaniu

URXC – odbioru znaku z portu szeregowego.
Pierwsza wersja układu korzystała z poleceń
INPUTBIN. Powodowało to, że przed prze−
słaniem danych należało układ wyłączyć
a następnie uruchomić go z przytrzymanym
przyciskiem. Uznałem, że w obecnej modzie

urządzeń  PLUG&PLAY jest  to  rozwiązanie
nieeleganckie.  Dzięki  wykorzystaniu  prze−
rwania wystarczy podpiąć działający układ do
komputera, nacisnąć „Wyślij” i jeżeli wszyst−
ko jest w porządku to diody zgasną na chwilę
a następnie  układ  rozpocznie  wyświetlanie
pierwszego z odebranych obrazków.

Jak się okazało BASCOM nie inicjuje po−

rtu szeregowego, gdy w programie nie ma po−
leceń typu INPUT, OUTPUT... etc. Konieczne

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 2

Tab. 1

Ilość danych obrazka 1
Dane pierwszego obrazka
Ilość danych obrazka 2
Dane drugiego obrazka
...
Ilość danych obrazka n
Dane n−tego obrazka
0

Listing 1

On_timer:

If Bit_przet_polowka = 0 Then

Gosub Wyswietl_1
Bit_przet_polowka = 1

Else

Gosub Wyswietl_2
Gosub Laduj_linie

Bit_przet_polowka = 0

End If

Return

Listing 2

Wyswietl_1:

Portb = B_bait1
D11 = B_polowki.0
D09 = B_polowki.1
D07 = B_polowki.2
D05 = B_polowki.3

Return

Wyswietl_2:

Portb = B_bait2
D11 = B_polowki.4
D09 = B_polowki.5
D07 = B_polowki.6
D05 = B_polowki.7

Return

Listing 4

Petla_glowna:
Do

Debounce Przycisk , 0 ,

On_przycisk

Reset Watchdog

Loop
On_przycisk:

B_akumulator = 0
Do

If B_akumulator = 255

Then

Gosub Zmien_bank
Gosub Mignij
Goto Petla_glowna

Else

Incr B_akumulator

End If
Waitms 3
Reset Watchdog

Loop Until Przycisk = 1

Gosub Zmien_obrazek

Listing 3
Laduj_linie:

If Bit_bank_eeprom = 0 Then

B_polowki = Lookup(w_przet_linia , Dane_obrazki)
Incr W_przet_linia
B_bait1 = Lookup(w_przet_linia , Dane_obrazki)
Incr W_przet_linia
B_bait2 = Lookup(w_przet_linia , Dane_obrazki)

Else

Readeeprom B_polowki , W_przet_linia
Incr W_przet_linia
Readeeprom B_bait1 , W_przet_linia
Incr W_przet_linia
Readeeprom B_bait2 , W_przet_linia

End If

Incr W_przet_linia
W_akumulator = W_adres_obrazka + B_wielkosc_obrazka
If W_przet_linia >= W_akumulator Then

W_przet_linia = W_adres_obrazka

End If

Return

okazało się więc samodzielne wykonanie tej
czynności. Sposób inicjacji przedstawia
listing 5. Wszystko jest łatwe do zrozumienia
za wyjątkiem może ustawienia prędkości trans−
misji. Układ UART procesora AT90S2313 wy−
posażony jest we własny generator transmisji.
Potrzebną nam prędkość ustalamy wpisując do
rejestru UBRR wartość wyliczoną ze wzoru:
Prędkość transmisji = częstotliwość zegara /
16(1 + UBRR)
Po przekształceniu otrzymujemy:
UBRR = częstotliwość zegara / (16*prędkość
transmisji) – 1

Co dla częstotliwości transmisji 1200bps

i zegarze 4MHz daje wartość 207.

Niska szybkość transmisji została wybra−

na głównie dlatego, że zapis do pamięci ee−
prom zajmuje trochę czasu i przy zbyt dużej
szybkości układ „gubiłby” niektóre dane.

Całej procedury

transmisji  nie  pre−
zentuję  ze  względu
na  jej  znaczną  obję−
tość.  Zawiera  ona
sporo odgałęzień IF...
ELSEIF...  ELSE  a to  ze  względu  na  obsługę
ewentualnych błędów. W przypadku błędu za−
pala się odpowiadająca mu dioda, a następnie
program przechodzi do miejsca pokazanego na
listingu  6.  Możliwe  błędy  transmisji  i odpo−
wiadające im diody przedstawia tabela 2.

Cała obsługa błędów została stworzona

w celu zapobiegnięcia przypadkowemu wy−
mazaniu pamięci użytkownika.

Tak właśnie to działa. W razie jakiś nieja−

sności polecam analizę kodu źródłowego,
szczególnie fragment odpowiedzialny za
odbiór danych.

Montaż i uruchomienie

Cały układ składa się z trzech płytek drukowa−
nych zaprezentowanych na rysunku 2. Osob−
no montujemy płytkę główną, osobno płytkę
baterii i osobno płytkę konwertera. Omawia−
nie montażu rozpocznę od ostatniej płytki.

Konwerter jest na tyle prosty, że można

go  było  co  prawda  zrealizować  „na  pająka”
ale  ja  nie  jestem  zwolennikiem  tej  techniki.
Zaprojektowałem maleńką płytkę która zna−
komicie  mieści  się  w obudowie  wtyczki
DB9.  Montaż  elementu  rozpoczynamy  od
przylutowania  gniazda.  To,  jakiego  ono  bę−
dzie typu, (męskie / żeńskie) zależy od tego
czy chcemy konwerter podpiąć bezpośrednio
do portu, czy wykorzystamy w tym celu ka−
belek.  Następnie  montujemy  elementy  R13,
R14 i T1. Do złącza Q należy przylutować za
pomocą kabelków wtyk cinch. Całość umie−
szczamy w obudowie. Aby obudowa dała się
zamknąć  prawdopodobnie  konieczne  okaże
się  położenie  tranzystora  T1  na  rezystorach.
Konwerter  jest  gotowy.  Odkładamy  go
i przygotowujemy się na zabawę wymagają−
cą już większego zaangażowania.

W tym momencie dobrze jest mieć przy−

gotowaną już rurkę której użyjemy na obudo−
wę. Można zastosować rurkę PCV do zimnej
wody o średnicy 21,2mm i grubości ścianki
1,7mm. Rurki tego typu powinny być bez
problemu dostępne w sklepach z artykułami
hydraulicznymi lub sklepach z armaturą.

Najpierw montujemy płytkę zasilacza.

Jest on przystosowany do użycia w nim typo−
wych  baterii  AAA.  Kładziemy  baterie  na
płytkę i przymierzamy, czy całość mieści się
w rurce.  Z obydwu  stron  miejsca  na  baterie
na końcach należy wyciąć podłużne otwory.
Miejsca te zaznaczone są grubszymi kreska−
mi  po  stronie  opisu.  Dobrze  jest  najpierw
wszystko przymierzyć, a potem robić otwory.
W otwór po stronie plusa baterii należy wpa−
sować  sztywną  blaszkę.  Lutujemy  ją  od
spodu dużą ilością cyny. Całość musi wytrzy−
mać nacisk sprężyny z drugiej strony płytki.
Po  drugiej  stronie  lutujemy  właśnie  spręży−
nę.    Możemy  wymontować  ją  z oprawki  na

baterię. Powinna to być raczej obudowa z ba−
terii węższej niż AA. Sprężyna zyska więk−
szą wytrzymałość jeżeli umieścimy ją tak, że
jeden z jej zwojów będzie znajdował się
w zrobionym przez nas podłużnym otworze.

Aby utrzymać baterie na wyznaczonym

miejscu  konieczne  jest  wykonanie  obejm
z blaszek.  Umieszczamy  je  w bocznych
wgłębieniach  płytki.  Dobrym  rozwiązaniem
jest zastosowanie po jednej blaszce na każdą
baterię.  Obejmy  możemy  przylutować  do
płytki dużą ilością cyny.

Na końcu płytki (tym, po stronie plusa)

lutujemy zwyczajny przełącznik przykręcany
do płyty czołowej. Lutujemy go za najniższą
końcówkę a wyprowadzenie środkowe
podłączamy za pomocą srebrzanki do punktu
oznaczonego na płytce kółkiem.

Sprawdzamy raz jeszcze czy wszystko pa−

suje do rurki. W razie jakiś problemów doko−
nujemy odpowiednich korekcji. Proszę zwró−
cić uwagę, czy obejmy baterii nie blokują
płytki.

Ostatnią płytką jest płytka główna. Niestety

ze względu na wąskość płytki i dużą ilość ko−
niecznych  połączeń  nie  udało  mi  się  uniknąć
kilku zworek, a nawet kilku połączeń, które bę−
dziemy  musieli  poprowadzić  wąskimi  kabel−
kami. Zaczynamy od zworki pod układem U1.
Następnie  łączymy  punkty  A z odpowiadają−
cymi im punktami B. Dobrze jest użyć do tego
cieniutkich  kabelków.  Oznaczenia  punktów
B na płytce mogą być trochę niejasne. Najwy−
żej umieszczony napis odpowiada najwyższe−
mu  punktowi.  Na  przykład  po  lewej  stronie
najwyższy punkt to B1. Należy zwrócić uwagę
na  prawidłowość  przeprowadzenia  tych  połą−
czeń. Łatwo na tym etapie popełnić błąd, który
spowoduje  błędne  działanie  układu.  Ostatnim
takiego typu połączeniem jest +V z +V’.

Dalszy montaż przeprowadzamy typowo.

Diody  LED  nie  zostały  opisane  ze  względu
na brak miejsca na płytce. Nie przeszkadza to
jednak  w ich montażu. Najlepiej użyć ultra−
jasnych  lub  niskoprądowych  prostokątnych
diod 5x3mm. Diody należy zamontować jak
najbliżej  płytki.  Jeśli  ktoś  chce  użyć  diod
okrągłych  zalecałbym  montaż  rezystorów
R1−R12 po stronie druku.

Przycisk S1 powinien mieć zdejmowany

klawisz dzięki czemu całość uda się wsadzić

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 2 Schemat montażowy

Tab. 2

Zapalona dioda

Opis błędu

D1 . . . . . . . . . . . .Zbyt duża liczba danych do przesłania

D2 . .Przesyłana dana powinna być ostatnia a nie jast = 0

D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Zły format − identyfikator

D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Błąd ramki − brak bitu stopu

Listing 5

Petla_glowna:
Petla_glowna:
Do

Debounce Przycisk , 0 , On_przycisk

Reset Ucr.2‘8bit
Ubrr = 207 ‘1200bps / 4MHz
Set Ucr.4

‘Aktywacja odbiornika

Enable Urxc

Listing 6

Blad_transmisji:

'Czekamy na reset z WDT

Disable Interrupts
Stop

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

do rurki. W innym przypadku klawisz będzie
się blokował przy próbie włożenia.

Na końcu płytki znajduje się miejsce do

podłączenia konwertera. Sposób jego podłą−
czania zależy od konstruktora. Ja przyluto−
wałem do płytki gniazdo cinch za pomocą
odcinków srebrzanki.

Płytkę główną próbujemy włożyć do rur−

ki. Jeśli się nie mieści postępujemy z nią tak
samo jak z płytką zasilania. Jeśli diody są
ewidentnie za wysokie, może zajść koniecz−
ność ich zmiany na inne.

Płytki główną i zasilania łączymy ze sobą

za pomocą odcinków srebrzanki. Dodatkowo
od spodu połączenie można wzmocnić za po−
mocą cyny.

Elektrycznie urządzenie jest już sprawne.

Pozostaje  nam  tylko  wykonać  obudowę.
Z rurki obcinamy kawałek trochę dłuższy niż
połączone płytki zasilacza i główna. Przykła−
damy go obok widma i zaznaczamy miejsce
na  wyświetlacz  i przycisk.  Należy  zwrócić
uwagę na to, żeby nie zostały żadne zadziory
po  wewnętrznej  stronie  rurki.  Po  stronie
włącznika  możemy  wykonać  zaślepkę  z po−
krywki  z pudełka  po  filmie  fotograficznym.
W tym celu wycinamy jego środkową część
– utworzy to coś na kształt kapsla. Rurka jest
trochę za szeroka, aby brzegi naszej zaślepki
mogły  ją  objąć.  Należy  jej  koniec  piłować
naokoło  tak  długo,  aż  zaślepka  da  się  luźno
nałożyć. W zaślepce należy wyciąć  otwór na
przełącznik.

Po złożeniu całości mamy już pełnowar−

tościową  zabawkę!  Otwór  na  diody  można
upiększyć  za  pomocą  prześwietlonej  błony
fotograficznej.  Osobiście  nie  przewidziałem
zaślepki  na  górę  obudowy.  Uważam,  że  nie
jest ona konieczna.

Obsługa układu

Chociaż już o tym wspominałem, chcę te in−
formacje zebrać osobno, ponieważ mogły się
one wydać za bardzo rozrzucone po treści ar−
tykułu.

Obsługa jest banalna: krótkie naciśnięcie

przycisku powoduje zmianę wyświetlanego
obrazka. Długie, aż do zamigania wyświetla−
cza, powoduje zmianę banku pamięci.

W celu programowania układu nie trzeba

nic robić oprócz podłączenia układu przez
konwerter do wolnego portu szeregowego
PC−ta. Układ jest cały czas gotowy na przyj−
mowanie danych.

Dodatki

Oprócz samego układu przygotowałem dla
Was dwa programy.

Pierwszy o nazwie „BitmapToWidmo” bę−

dzie wsparciem dla programistów. Jest to
program, którego sam używałem. Nie posia−
da on żadnych wodotrysków, ponieważ po
pierwsze pisałem go na przysłowiowym „ko−
lanie”, a po drugie wiem, jak różne bajery de−
nerwują, gdy ciężko pracujemy główką. Jego

zadanie jest proste: po położeniu na okienku
obrazka,  jeżeli  jego  format  jest  właściwy
umieszcza on w schowku tekst, który może−
my  wkleić  do  programu  w BASCOM’ie.
Umieszcza on najpierw ilość danych obrazka
a następnie po znaku [ENTER] dane. Musi−
my jedynie dopisać słówko Data przed oby−
dwoma  liniami  i wykasować  przecinek
z końca ostatniej linii. Ten nadmiarowy prze−
cinek  wynika  ze  sposobu  przekształcania
obrazka na dane i braku czasu na umieszcze−
nie procedur korekcji.

Mimo wymienionych niedogodności na−

rzędzie to naprawdę jest wygodne i bardzo
pomaga. Możecie mi wierzyć – obrazek
pierwszego serca przekształcałem na kartce!
Okropna robota.

Drugi program wyposażony już w wiele

upiększeń nazywa się „ProgramatorWidma”.
Jest to aplikacja dokonująca transferu obraz−
ków  do  pamięci  użytkownika  EEPROM
„Widma”. Jest on wyposażony w plik pomo−
cy uruchamiany za pomocą klawisza F1. Plik
pomocy  starałem  się  napisać  prosto  i treści−
wie tak, że zapoznanie się z programem nie
powinno  zająć  więcej  niż  5  minut.  Z tego
względu tutaj ograniczę się do stwierdzenia,
że obsługa „Widma” z pomocą „Programa−
toraWidma”  jest  bardzo  prosta  i przyjemna.
Sprowadza  się  właściwie  do  przeniesienia
obrazków  na  okno  programu  i przyciśnięcia
przycisku  wyślij.  Polecam  zapoznanie  się
z tym  programem,  ponieważ  dzięki  niemu
można  dowiedzieć  się    paru  dodatkowych
rzeczy o układzie.

Obydwa programy akceptują monochro−

matyczne bitmapy o wysokości 12 pikseli,
przy czym ich szerokość musi być liczbą
parzystą.

Radosław Koppel

Wykaz elementów

Rezystory
R

R11−R

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..330000

Ω

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

Kondensatory
C

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

Półprzewodniki
D

D11−D

D1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..D

Diiooddyy LLEED

D 33xx55m

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT9900S

S22331133 ((zzaapprrooggrraam

moow

waannyy))

Różne
S

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

Prrzzyycciisskk zzee zzddeejjm

moow

waannyym

m kkllaaw

wiisszzeem

X11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..R

Reezzoonnaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 44M

Hzz

22−ppoozzyyccyyjjnnyy,, pprrzzyykkrręęccaannyy nnaa ppłłyyttęę cczzoołłoow

wąą,, pprrzzeełłąącczznniikk zzaassiillaanniiaa

Spprręężżyynnkkaa zz ppuuddeełłkkaa nnaa bbaatteerriiee
B

Bllaasszzkkii ((nnpp.. zz dduużżeeggoo pprrzzeekkaaźźnniikkaa))
G

Gnniiaazzddoo cciinncchh
W

Wttyykk cciinncchh
W

Wttyykk D

B99 w

w w

weerrssjjii uuzzaalleeżżnniioonneejj oodd ttyyppuu uukkłłaadduu ((ppaattrrzz tteekksstt))

Obbuuddoow

waa nnaa w

wttyykk D

B99

Płytka drukowana jest dostępna w sieci

handlowej AVT jako kit szkolny AVT−3017

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Podzespoły

Większe i mniejsze silniki krokowe są obec−
nie bardzo często wykorzystywane w rozma−
itych urządzeniach. Jednocześnie dla bardzo
wielu zarówno zrozumienie zasady działania
tych  silników,  jak  i sposobu  ich  sterowania
wydaje  się  wyjątkowo  trudne.  Utwierdza
w takim  przekonaniu  dziwna  budowa  oraz
obecność  kilku,  zwykle  4...8  wyprowadzeń.
Budowa  popularnego  silnika  pokazana  jest
na fotografii 1 i fotografii tytułowej. Na do−
miar złego istnieje kilka typów silników kro−
kowych, kilka sposobów sterowania, a w po−
szczególnych  źródłach  stosuje  się  odmienną
terminologię.  Stosowane  nazwy  i określenia
straszą początkujących. Oto przykłady: silni−
ki reluktancyjne, hybrydowe, bifilarne, unifi−
larne, bipolarne, unipolarne; sterowanie peł−
nokrokowe,  półkrokowe,  mikrokrokowe,
jednofazowe, dwufazowe, itp.

Jeśli ktoś się nie da zdeprymować i zajmie

tymi pożytecznymi elementami, szybko się
przekona, że całe zagadnienie wcale nie jest

trudne. Silniki krokowe to miłe i wdzięczne
stworzenia, które można sterować z wyko−
rzystaniem bardzo prostych sposobów. Jedy−
nie osoby, które chcą „wycisnąć” z tych silni−
ków absolutnie wszystko, co się tylko da, po−
winny wgłębić się w temat, poznać zaawan−
sowane zagadnienia sterowania mikrokroko−
wego, złożone sterowniki i specyficzne spo−
soby sterowania.

Aby łagodnie wprowadzić w temat zupeł−

nie niezorientowanego Czytelnika, w tym ar−
tykule zaczniemy od najpopularniejszych sil−
ników i ich sterowania, a dopiero potem
przejdziemy do pokazania szerszego obrazu
zagadnienia.

Silniki krokowe, zwane też skokowymi,

przekształcają  impulsy  elektryczne  w ruchy
mechaniczne.  Każdy  impuls  podany  na
uzwojenia  silnika  powoduje  obrót  wirnika

o niewielki kąt. Czym większa czę−
stotliwość  impulsów  sterujących,
tym szybciej obraca się wirnik. Kie−
runek  obrotów  zależy  od  sekwencji
impulsów  zasilających  uzwojenia.
Ponieważ  pojedynczy  skok  wirnika
w większości  silników  krokowych
jest  mały,  około  0,72...3,6  stopnia,
podając  odpowiednią  liczbę  impul−
sów można precyzyjnie ustawić wir−
nik  w potrzebnym  położeniu.  Choć
maksymalna prędkość obrotowa nie
jest imponująca (rzędu kilku, kilku−
nastu  obrotów  na  sekundę),  silniki
takie mają szereg zalet. Znakomicie

sprawdzają się tam, gdzie potrzebny jest kon−
trolowany ruch. Dużą zaletą silników kroko−
wych jest możliwość pracy z bardzo małymi
prędkościami obrotowymi, przy czym silnik
dysponuje cały czas swym pełnym momen−

tem  obrotowym.  Dzięki  temu  zastępują  sto−
sowane  wcześniej  klasyczne  silniki  z prze−
kładnią i kosztowne serwomechanizmy. Jed−
ną z najbardziej znaczących zalet jest możli−
wość  pracy  w pętli  otwartej.  Praca  w pętli
otwartej oznacza, że nie potrzeba sprzężenia
zwrotnego i informacji o aktualnym położe−
niu  wirnika.  Nie  potrzeba  kosztownych  ele−
mentów sprzężenia zwrotnego, takich jak en−
kodery  optoelektroniczne  czy  inne  czujniki.
Aktualna  pozycja  wirnika  wyznaczona  jest
przez liczbę podanych impulsów.

Silniki krokowe nie mają szczotek, komu−

tatora ani innych elementów, gdzie występu−
je znaczne tarcie, więc są bardzo trwałe. Ich
trwałość  wyznaczona  jest  przez  żywotność
łożysk.  Dają  się  bardzo  precyzyjnie  stero−
wać.  Częstotliwość  impulsów  sterujących
wyznacza prędkość obrotową. Każdy impuls
obraca  wirnik  o ściśle  określony,  niewielki
kąt, więc przemieszczenie wirnika i napędza−
nych  elementów  dokładnie  odpowiada  licz−
bie  impulsów  sterujących.  Silniki  krokowe
zdobyły  ogromną  popularność,  co  nie  zna−
czy,  że  są  najlepsze  ze  wszystkich  silników.
Do  niektórych  zastosowań  w ogóle  się  nie
nadają,  bo  na  przykład  nie  mogą  pracować
przy dużej prędkości obrotowej.

Silnik

O różnorodności rynkowej oferty w zakresie
silników krokowych może świadczyć choćby
strona internetowa poważnego dystrybutora,
na przykład poznańskiej firmy Wobit:
www.wobit.com.pl

Generalnie silniki krokowe są dość ko−

sztowne, dlatego hobbyści rzadko korzystają
z bogatej oferty rynkowej. Z reguły wykorzy−
stują silniki z odzysku, najczęściej ze starych

Fot. 1

Część 1 − dla niecierpliwych praktyków

Podzespoły

drukarek.  Właśnie  taki  silnik  pokazany  jest
na fotografii wstępnej. Fotografia 2 pokazu−
je  dwa  podobne  „drukarkowe”    silniki.  Nie
mając żadnych danych technicznych takiego
silnika  z odzysku  należy  przede  wszystkim
ustalić  typ  i układ  wyprowadzeń,  natomiast
maksymalną  moc  można  ocenić  w czasie
prób praktycznych na podstawie temperatury
obudowy. Moc typowych silników tego typu
wynosi 1...20W, zależnie od rozmiarów.

Najpopularniejsze silniki krokowe mają

cztery  uzwojenia,  a właściwie  dwie  pary
uzwojeń. Początkujących czasem przestrasza
fakt,  że  liczba  wyprowadzeń  silnika  bywa
różna. Nie należy się tym przejmować, tylko
trzeba  sprawdzić  zwyczajnym  omomierzem,
jak są połączone te uzwojenia. Omomierz od−
daje nieocenione usługi podczas identyfikacji
uzwojeń,  przy  czym  ich  oporność  wskazuje
z grubsza  moc  silnika.  Bardzo  często  silnik
ma sześć wyprowadzeń, a układ połączeń wy−
gląda  jak  na  rysunku  1.  Identyfikacja  koń−
cówek  za  pomocą  omomierza  jest  wtedy  ba−
nalnie prosta. W publikacjach często podaje się
stosowane  kolory  przewodów,  ale  kolory  te

w silnikach różnych producentów są inne – kil−
ka przykładów zamieszczono na rysunku 2.

W niektórych silnikach wyprowadzonych

przewodów jest tylko pięć, a układ połączeń
wygląda, jak na rysunku 3. Łatwo wtedy z po−
mocą omomierza określić przewód wspólny, ale
nie sposób określić, które dwa uzwojenia tworzą
parę. Nie jest to dużym utrudnieniem – ostatecz−
nej identyfikacji można łatwo dokonać po dołą−
czeniu silnika do (prostego) sterownika, zamie−

niając końcówki uzwojeń.

Rzadko zda−

rza się, że silnik
ma  aż  osiem
wyprowadzeń
według  rysun−
ku  4.  Pozwala
wtedy  zrealizo−
wać  wymyślne
sposoby  stero−
wania,  ale  przy

najprostszym sposobie trzeba je połączyć, by
tworzyły dwie pary uzwojeń, jak na rysunkach
1 i 3. Na pierwszy rzut oka może to być trudne,
ale wtedy powinny pomóc kolory przewodów.
Chodzi o to, by nie tylko odnaleźć pary uzwo−
jeń, ale też zachować odpowiednią fazę – dlate−
go na rysunku 4 kropkami oznaczono początki
uzwojeń. Pomocą przy łączeniu może być rysu−
nek 5 z przykładowymi kolorami przewodów.

Nie musisz wiedzieć, które przewody

są  „początkami”  oznaczonymi  A+,  B+,
a które  „końcami”  oznaczonymi  A−,  B−.
Zidentyfikuj  tylko  prawidłowo  pary
uzwojeń  i ich  „środki”  oznaczone  COM

A, COM B. Zamiana miejscami A+ i A− (albo
B+ z B−) zmienia tylko kierunek wirowania.

Powyższe wskazówki dotyczą najczęściej

spotykanych silników czterouzwojeniowych.
Jeżeli posiadany przez Ciebie silnik ma trzy
uzwojenia,  albo  jeszcze  inny  układ  uzwojeń
(na przykład silniki krokowe z napędów sta−
rych  dyskietek  5,25  cala),  trzeba  dla  niego
zastosować  odmienne  sposoby  sterowania  –
zagadnienia  te  będą  omówione  w przyszło−
ści. Ten artykuł dotyczy tylko najpopularniej−
szych silników z dwoma parami uzwojeń.

Sterowanie

Podstawowe zasady sterowania tych najpopu−
larniejszych  silników  z czterema  uzwojenia−
mi są bardzo proste. Najprostszy układ poka−
zany jest na rysunku 6. Każda para uzwojeń
jest sterowana przez klucz−przełącznik. Sche−
mat  ten  ilustruje  ważną  zasadę  sterowania:
w danym  momencie  nie  mogą  być  zasilane
oba uzwojenia z jednej pary. Przełączniki są
przełączane  na  przemian,  przez  co  uzyskuje
się potrzebną prędkość i kierunek obrotu.

Czytelnicy, którzy nigdy nie mieli do czy−

nienia z silnikami krokowymi, powinni zbu−
dować najprostszy ręczny sterownik według
rysunku 6 i wypróbować jego działanie. Na−
leży  zacząć  od  niskich  napięć  zasilania,  np.
2...3V i ewentualnie  zwiększyć  je  tak,  żeby
w czasie takich testów silnik nie był gorący,
a co najwyżej ciepły. Zasilacz powinien mieć
odpowiednią wydajność – rezystancja uzwo−
jeń silnika może być rzędu kilku omów, więc
należy  liczyć  się  z  prądami 0,5...1A.  Mały
silnik  ze  starej  drukarki,  pokazany  na  foto−
grafii  wstępnej,  ma  rezystancję  jednego
uzwojenia równą 5

Ω

Warto założyć na wałek silnika jakąkol−

wiek  „wskazówkę”,  by  łatwiej  zaobserwo−
wać  ruch  wirnika,  a następnie  dociec,  jaka
sekwencja  ustawień  powoduje  obrót  w jed−
nym i w drugim kierunku.

Doświadczenie takie pokazuje ostatecznie,

że  silniki  krokowe  można  nazwać  „silnikami
cyfrowymi”, ponieważ ich prędkość obrotowa
i kierunek ruchu nie zależą od wartości napięć,
tylko  od  kolejności  dołączania  zasilania  do
poszczególnych uzwojeń. Zupełnie niezorien−
towani  zdziwią  się  przy  takich  eksperymen−
tach,  że  przy  przełączaniu  wirnik  wykonuje
tylko  maleńki  ruch,  a do  uzyskania  jednego
pełnego  obrotu  wirnika  trzeba  przełączyć
przełączniki  od  kilkudziesięciu  do kilkuset

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

Fot. 2

Rys. 5

Rys. 6

Układ  wyprowadzeń  i budowa  układu
ULN2803 pokazane są na rysunku 9. Kana−
ły  można  łączyć  równolegle,  uzyskując  ste−
rownik  o prądzie  do  1A,  jak  pokazuje
rysunek  10a.  Taki  układ  wykonawczy
można śmiało stosować w przypadku małych
silników  krokowych.  Jeśli  prąd  przekracza
1A,  należy  zastosować  cztery  MOSFET−y,
np. BUZ10, IRF530 według rysunku 10b.

Na cztery wejścia sterujące należy podać

odpowiednią sekwencję stanów logicznych.

Rysunek 11a pokazuje przebiegi i przy−

kład realizacji najprostszego sposobu: w da−
nej chwili zasilane jest tylko jedno z czterech
uzwojeń. Sekwencja sterująca A+ B+ A− B−
powtarza  się  co  cztery  impulsy  generatora
taktującego.  Taki  sposób  nazywany  jest  ste−
rowaniem  falowym  lub  jednofazowym.

„Rozdzielaczem” impulsów może być rejestr
przesuwny, a w tym wypadku jest nim licznik
4017 pracujący w skróconym cyklu.

A tak na marginesie: w taki najprostszy

sposób można też sterować stare silniki kro−
kowe z napędów dyskietek, które mają 3...5
uzwojeń.

Kierunek obrotów silnika z dwoma parami

uzwojeń możesz zmienić w różny sposób, naj−
prościej  chyba  będzie  zamienić  miejscami
końcówki dwóch uzwojeń jednej z par, za po−
mocą  przełącznika  albo  przekaźnika  K we−
dług  rysunku  11b.  Sposób  sterowania  we−
dług  rysunku  11  nie  jest  zalecany,  bo  przy
wysterowaniu  w danej  chwili  tylko  jednego
uzwojenia możliwości silnika są wykorzysta−
ne  w niewielkim  stopniu.  Dużo  częściej
stosuje się sposób, w którym zawsze pracują
dwa z czterech uzwojeń. Rysunek 12a poka−
zuje  przebiegi  i przykład  realizacji  sterowa−

nia dwufazowego. Ten bardzo prosty sposób
możesz wykorzystywać w praktyce. Przebie−
gi  A+  i B+  są  przesunięte  względem  siebie,
a przebiegi A−, B− są zanegowanymi sygnała−
mi A+, B+. Przebiegi takie łatwo wytworzyć
z pomocą np. układu scalonego 4013 zawie−
rającego dwa przerzutniki D, przy czym ob−
wód zerowania nie jest potrzebny – na rysun−
ku pojawił się tylko w celach edukacyjnych.
Kierunek  obrotów  można  zmieniać  dodając
dwie  bramki  EX−OR  lub  EX−NOR  (kostki
4030,  4077)  według  rysunku  12b.  W ste−
rowniku można wykorzystać dowolny gene−
rator  przebiegu  prostokątnego.  Jego  często−
tliwość określi prędkość obracania wirnika.

W roli sterownika można też wykorzystać

mikroprocesor. Wtedy cztery przewody z sy−
gnałami sterującymi A+, B+, A−, B− potraktu−
jemy jako szynę, na którą będą wysyłane ko−
lejno cztery (czterobitowe) liczby dwójkowe.
Można wysłać liczby według tabeli 1, zgo−
dnie z rysunkiem 12a, przy czym określenia
obroty w lewo i obroty w prawo są umowne.

Przy pierwszych próbach z nieznanym sil−

nikiem  częstotliwość  taktująca  nie  powinna
być większa, niż 50Hz. Spodziewana prędkość
obrotowa  wyniesie  wtedy  0,25...1obr/sek,  za−
leżnie  od  silnika.  Jeśli  silnik  nie  ruszy,  tylko
będzie lekko drgać, będzie to wskaźnikiem, że
źle podłączyłeś przewody i zasilasz jednocze−
śnie dwa uzwojenia z jednej pary. Przełączając
końcówki silnika w takim układzie pracy mo−
żesz    zidentyfikować  pary  uzwojeń  w silniku
pięcioprzewodowym  według  rysunku  3.  Jeśli
silnik  zacznie  poprawnie  pracować,  można

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Podzespoły

Tabela 1

Rys. 11

Rys. 12

obroty w prawo

liczba dwójkowa

dziesiętnie

A+

B+

A−

B−

i tak dalej

obroty w lewo

liczba dwójkowa

dziesiętnie

A+

B+

A−

B−

i tak dalej

zwiększyć  częstotliwość  generatora,  ewentu−
alnie  zwiększyć  napięcie  zasilania  i spraw−
dzić maksymalną prędkość obrotową danego
silnika  oraz jego  moment  obrotowy.  Nie
spodziewaj się cudów – silniki krokowe prze−
znaczone są do pracy przy małych i znikomo
małych prędkościach obrotowych, a ich moc
jest niewielka. Jeden obrót na sekundę to już
dla takiego silnika sporo. W przypadku silni−
ków z odzysku, niewiadomego pochodzenia,
trudno precyzyjnie określić ich napięcie pracy
i moc.  Napięcie  pracy  można  dobrać  samo−
dzielnie  na  podstawie  temperatury  obudowy
silnika w czasie pracy. Silnik jako urządzenie
elektromechaniczne  jest  dość  odporny  na
wzrost temperatury. Maksymalne napięcie za−
silania można zwiększać dopóty, dopóki tem−
peratura

obudowy

nie

wzrośnie

+80...90

C. Czyli w czasie pracy silnik może

być tak gorący, że nie będzie można dotknąć
go ręką. W praktyce takie sposoby szacowa−
nia możliwości silnika są wystarczające. War−
to tylko pamiętać, że przy tak określonej mo−
cy  maksymalnej,  prądy  pracy  mogą  sięgnąć
kilku amperów i należy stosować wtedy  czte−
ry  MOSFET−y mocy  (np.  BUZ10,  BUZ11,
IRF530, IRF540), a nie układ ULN2803.

Kroki i półkroki

Sposoby według rysunków 11 i 12 zapewnia−
ją tak zwane sterowanie pełnokrokowe.
Układy według rysunku 12 bywają stosowa−
ne w praktyce. Częściej wykorzystywany jest
jednak nieco inny sposób nazywany sterowa−
niem półkrokowym. Przy sterowaniu półkro−
kowym jednocześnie zasilane jest albo jedno,
albo dwa uzwojenia. Mówimy też wtedy o

sterowaniu pośrednim między jedno− i dwu−
fazowym. O ile przy sterowaniu pełnokroko−
wym  sekwencja  sterująca  powtarza  się  co
cztery  impulsy  generatora  taktującego,  przy
sterowaniu  półkroko−
wym − co osiem impul−
sów.

Rysunek

wskazuje,  że  sekwen−
cja  przy  sterowaniu
półkrokowym  jest  nie−
jako  połączeniem  obu
sekwencji  pełnokroko−
wych  według  rysun−
ków 11 i 12. Sprawdź,
że i tu nigdy nie są za−
silane

jednocześnie

dwa  uzwojenia  z jed−
nej pary. Choć w pew−
nych chwilach zasilane
jest  tylko  jedno  uzwo−
jenie, a więc uzyskiwany
moment  obrotowy  jest
nieco  mniejszy,  niż
w układzie z rysunku 12,
sterowanie  półkroko−
we  ma  swoje  zalety,  m.  in.: silnik przy (sto−
sunkowo)  wysokich  obrotach  ma  znacznie
mniejszą  skłonność  do  rezonansów  i można
uzyskać  mniejszy  skok  elementarny  (właśnie
pół  kroku),  co  w niektórych  zastosowaniach
jest bardzo pożądane.

W przebiegach sterujących łatwo zauwa−

żyć pewną regularność – zawsze mamy im−
puls o czasie trzech taktów i przerwę o długo−
ści pięciu taktów. W praktyce wytworzenie
czterech takich przesuniętych przebiegów nie
jest już takie łatwe, jak przy sterowaniu peł−

nokrokowym

we−

dług  rysunku  12.
Dlatego  w najprost−
szych systemach sto−
suje  się  często  ste−
rowniki  według  ry−
sunku 12, a sterowa−
nie  półkrokowe  we−
dług rysunku 13 rea−
lizuje  się  najczęściej
przy  wykorzystaniu
m i k r o p r o c e s o r a .
Można też wykorzy−

stać względnie prosty sposób

z kostką 4017 (4022) i siecią 12
diod i przełącznikiem kierunku
K według rysunku 14, ewentu−
alnie inny układ z wykorzysta−
niem rejestrów przesuwnych.

Przy zastosowaniu mikro−

procesora traktuje się cztery li−
nie sterujące jako szynę cztero−
bitową, na którą podawane są
odpowiednie liczby dwójkowe.
Tabela 2 pokazuje przykłado−
wą sekwencję sterującą wysyła−
ną na cztery młodsze bity portu
procesora. Zmiana kierunku wi−

rowania polega tu na odwróceniu kolejności
impulsów w sekwencji sterującej, co w przy−
padku programu mikroprocesorowego jest
łatwe do zrealizowania.

Podsumowanie

Podane informacje wskazują, że silników kro−
kowych w żadnym wypadku nie trzeba się bać.
Mogą być z powodzeniem sterowane w prosty
sposób, a potrzebne sterowniki wykona nawet
mało  doświadczony  elektronik.  Warto  też  na−
wet dla czystej ciekawości „dotknąć” tego te−
matu – zdobycie czterouzwojeniowego silnika
krokowego,  pochodzącego  ze  starej  drukarki
czy  innego  urządzenia  nie  powinno  być  pro−
blemem,  a wykonanie  opisanych  układów
i eksperymentów da dużo radości.

Chętni, którzy zechcą zagłębić temat sil−

ników krokowych i sposobów sterowania
znajdą wiele cennego materiału w kolejnych
częściach artykułu, które niebawem ukażą
się w EdW.

Leszek Potocki

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Podzespoły

Rys. 13

Rys. 14

obroty w prawo

liczba dwójkowa

numer

A+

B+

A−

B−

dziesiętnie

pracujące

taktu

Px.3

Px.2

Px.1

Px.0

uzwojenia

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

jedno

dwa

i tak dalej

Tabela 2

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

W EdW 11/2001 ogłosiliśmy konkurs na najlepszą pracę dyplomową.
Zdecydowana większość prac napłynęła w wyznaczonym terminie, tyl−
ko kilku uczestników opóźniło się ze względu na przesunięcie obrony
pracy na czerwiec. Zgodnie z planami, komisja oceniła nadesłane pra−
ce pod koniec maja i już 7 czerwca 2002 we Wrocławiu, w siedzibie
głównego sponsora, firmy Tespol Sp. z o.o., odbyło się uroczyste prze−
kazanie nagrody głównej. Oto zwycięzcy konkursu:

Miejsce 1:

Mikroobrabiarka sterowana numerycznie

utto

orrzzy

y:: A

drrzze

ejj R

dzze

eń

ń, T

szz G

brriie

ellc

czzy

Prro

otto

orr:: m

grr iin

nżż.. A

m W

oś

Zespół Szkół Elektrycznych im. T. Kościuszki w Opolu Technikum
Elektryczne
Praca ta zajęła 1 miejsce w eliminacjach wojewódzkich (Opole) „Tur−
nieju młodych mistrzów techniki”. 6 czerwca autorzy pracy obronili ją
w szkole na „6”.

Miejsce 2:

Trójkolorowa tablica świetlna

utto

orrzzy

y:: Ł

Łu

szz S

kii,, Ł

Łu

szz M

ajje

kii,, R

affa

ałł K

orry

ytte

Prro

otto

orr:: m

grr iin

nżż.. W

Wiie

słła

w S

wiic

czz

Zespół Szkół Elektronicznych w Bydgoszczy, ul. Karłowicza 20

Miejsce 3:

Rzutnik widmowy

utto

orr:: Ł

Łu

szz C

hrra

Prro

otto

orr:: M

arre

k C

hiim

miia

Zespół Szkół Mechanicznych w Sanoku, ul. Stróżowska 15

Zwycięska szkoła z Opola otrzymała oscyloskop TDS210 firmy Tektronix,
ufundowany przez Tespol Sp. z o.o. Dwaj Autorzy pracy otrzymali profesjo−
nalne multimetry firmy Tektronix. Autorzy prac, które zajęły drugie i trzecie
miejsce otrzymają praktyczne upominki od firmy Tektronix oraz roczne pre−
numeraty E

Elle

kttrro

niik

kii d

dlla

a W

szzy

sttk

kiic

h, E

Elle

kttrro

niik

kii P

Prra

ktty

czzn

ejj i E

Elle

kttrro

niik

Niektóre spośród nadesłanych prac dyplomowych to projekty, mogące za−
interesować wielu Czytelników. Zostaną one
opisane w następnych numerach EdW, a Auto−
rzy otrzymają honoraria.
Na uroczystość wręczenia pierwszej nagrody
do Wrocławia przybyli Autorzy pracy: T

szz

brriie

ellc

czzy

k i A

drrzze

ejj R

dzze

eń

ń, promotor pracy

dyplomowej − mgr inż. A

m W

oś

ś i przedsta−

wiciel redakcji EdW − redaktor Z

biig

niie

w O

Orrłło

w−

kii. Honory gospodarza z zaangażowaniem

i widoczną przyjemnością pełnił nie kto inny,
tylko Prezes Zarządu firmy Tespol − mgr inż.
S

Stta

niis

słła

w Z

ajją

ąc

c. Po uzasadnieniu decyzji i wrę−

czeniu  nagród  uczestnicy  spotkania  mogli
zapoznać się z działalnością firmy Tespol, która
od kilkunastu lat zajmuje się aparaturą kontrol−
no−pomiarową  wiodących  światowych  produ−
centów.  Tespol  obecnie  jest  autoryzowanym
przedstawicielem (dystrybucja, wyłączny auto−
ryzowany  serwis,  wypożyczanie,  doradztwo)
firm Tektronix − USA, Rohde&Schwarz − Niem−
cy, Advantest − Japonia, Pendulum − Szwecja.
Po  uroczystości  gospodarz  podjął  uczestni−
ków  uroczystym  obiadem  w eleganckiej  re−
stauracji na pięknym wrocławskim rynku.

Tespol w osobie jej Prezesa wyraził zainteresowanie dalszymi losami ucze−
stników konkursu. Pan Stanisław Zając zachęcił laureatów, by utrzymywa−
li kontakt z firmą Tespol i przyglądali się pracy jej działu serwisowego.
Ponieważ  nagrody  były  niezwykle  cenne,  wraz  z laureatami  konkursu
i promotorem, do Tespolu przyjechali „ochroniarze” (czytaj: koledzy z tej
samej klasy) z Technikum Elektrycznego w Opolu. Dodatkowym miłym
akcentem było wręczenie wszystkim obecnym, także „ochroniarzom”,
firmowych upominków. Warto wspomnieć, że obecny był m.in. znany
ze  Szkoły  Konstruktorów  i opublikowanych  w EdW  kilku  projektów  −
Grzegorz  Kaczmarek  z Opola.  Dało  się  zauważyć,  iż  uczniowie  mają
bardzo dobry kontakt z nauczycielem, który według ich opinii jest wy−
magający, ale niezwykle przystępny i sympatyczny. Opolska szkoła zdo−
była już kilka prestiżowych nagród w różnych konkursach technicznych,
co dobrze świadczy o poziomie nauczania. Zarówno laureaci, jak rów−
nież ich koledzy wybierają się na Politechnikę Wrocławską.
Redakcja  Elektroniki  dla  Wszystkich  uznaje  konkurs  za  bardzo  udany.
Szczególne podziękowania należą się prezesowi zarządu firmy Tespol
Sp. z o.o. Panu Stanisławowi Zającowi za ufundowanie głównej nagro−
dy i profesjonalne przygotowanie uroczystości.
Więcej informacji o firmach Tespol i Tektronix można znaleźć pod adresem:
www.tespol.com.pl   www.tektronix.com

R o

o z

z w

w ii ą

ą z

z a

a n

n ii e

e k

k o

o n

n k

k u

u r

r s

s u

u R

R o

o z

z w

w ii ą

ą z

z a

a n

n ii e

e k

k o

o n

n k

k u

u r

r s

s u

u R

R o

o z

z w

w ii ą

ą z

z a

a n

n ii e

e k

k o

o n

n k

k u

u r

r s

s u

u R

R o

o z

z w

w ii ą

ą z

z a

a n

n ii e

e k

k o

o n

n k

k u

u r

r s

s u

Wielki konkurs na najlepszą pracę dyplomową roku 2001/2002

Podzespoły

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Układ (a−)logarytmujący

Jeśli w obwodzie sprzężenia zwrotnego
wzmacniacza odwracającego umieścimy ele−
menty nieliniowe otrzymamy szereg interesu−
jących układów. Szczególnie godny uwagi jest
prosty układ z jedną zwyczajną diodą krzemo−
wą. Na rysunku 38 pokazany jest podstawo−
wy schemat wzmacniacza logarytmującego.

Przed laty wzmacniacze logarytmujące

i alogarytmujące były stosowane do zaawan−
sowanej  obróbki  sygnałów  analogowych,
między  innymi  do  ich  mnożenia,  dzielenia,
potęgowania i pierwiastkowania. Dziś dostęp−
ne są gotowe scalone układy mnożące, pozwa−
lające realizować takie zadania w sposób nie−
porównanie prostszy. Ponadto rozwój techniki
cyfrowej  spowodował,  że  częstokroć  takie
operacje łatwiej i taniej mogą być wykonane
przez mikroprocesor. Choć precyzyjne analo−
gowe  układy  (a−)logarytmujące  praktycznie
nie  są  dziś  wykorzystywane,  warto  poznać
ogólną zasadę ich działania. Uproszczone we−
rsje  można,  w razie  potrzeby,  zastosować
w mniej  dokładnych  przyrządach  pomiaro−
wych i wskaźnikach.

Układ z rysunku 38 pracuje tylko przy jed−

nym, zaznaczonym kierunku przepływu prą−
du. Sygnałem wejściowym jest w zasadzie

prąd, ale przy zastosowaniu wejściowego re−
zystora  R1  –  napięcie.  Kluczowym  elemen−
tem jest tu zwykła dioda krzemowa i jej nieli−
niowa  charakterystyka  prądowo−napięciowa.
Napięcie na diodzie jest proporcjonalne do lo−
garytmu płynącego przez nią prądu. Zależnie
od maksymalnego napięcia wejściowego na−
leży dobrać wartość R1. Maksymalna wartość
prądu  nie  powinna  przekraczać  0,2...1mA,
przy większych prądach pojawia się znaczny
błąd  związany  z  wewnętrznymi  rezystancja−
mi. Szerszy zakres prądów pracy daje zasto−
sowanie  tranzystora  w  układzie  według  ry−
sunku  39a,  gdzie  wykorzystuje  się  logaryt−
miczną zależność napięcia U

i prądu kolek−

tora.  Rysunek  39b pokazuje  uzyskaną  cha−
rakterystykę  –  duże  zmiany  sygnału  (dodat−
niego)  napięcia  wejściowego  powodują  nie−
wielkie zmiany (ujemnego) napięcia wyjścio−
wego. Teoretycznie można byłoby przedłużyć
charakterystykę w stronę mniejszych prądów

i napięć, jak pokazuje linia przerywana (dobre
tranzystory  utrzymują  logarytmiczną  zależ−
ność do prądów rzędu ułamków nanoampera
do nawet kilku miliamperów), ale problemem
będą napięcia niezrównoważenia, prądy pola−
ryzacji  wzmacniacza  operacyjnego  oraz  szu−
my. Właśnie ze względu na te czynniki lepiej,
gdy sygnałem wejściowym jest prąd. Jednak
również  i  tu  prąd  nie  powinien  przekraczać
1mA.

Oba zaprezentowane układy mają współ−

czynnik  przetwarzania  około  60mV/dekadę.
To znaczy, ze dziesięciokrotna zmiana prądu
daję  zmianę  napięcia  o  60mV.  Oba  podane
układy  wykazują  też  znaczną  zależność  na−
pięcia  wyjściowego  od  temperatury  (współ−
czynnik  cieplny  diody  wynosi  około
–2mV/K).  Zależność  od  temperatury  można
skutecznie usunąć, umieszczając układ w ter−
mostacie,  podgrzewanym  do  temperatury
+40...+50

C. Częściowo można też skom−

pensować  układ,  dodając  drugą  identyczną
diodę lub drugi taki sam tranzystor, na przy−
kład  według  rysunków  40a,  b,  gdzie  przez
dodany  bliźniaczy  element  płynie  prąd  od−
niesienia o stałej wartości. Zakres zmian na−
pięcia wyjściowego jest podobny, jak na ry−
sunku 39b, ale napięcie wyjściowe jest prze−
sunięte – zerowe napięcie wyjściowe wystę−
puje, gdy prąd wejściowy jest równy prądowi
odniesienia.  Układ  z  rysunku  40c pokazuje
układ  „diodowy”  z rezystorem  zamiast
źródła prądowego i dodatkowym wzmocnie−
niem sygnału, co pozwala zwiększyć współ−
czynnik  przetwarzania  z 60mV/dekadę  na
przykład  do  „okrągłej”  wartości  1V/dekadę.
Podobnie układ z rysunku 40d, dzięki rezy−
storom  R2,  R3  pozwala  uzyskać  potrzebny
współczynnik  przetwarzania,  a rezystor  R5
i wejście odniesienia dodatkowo umożliwia−
ją  dobór  prądu  odniesienia  i przesuwanie
skali napięcia wyjściowego. W tych układach
przy  jednakowych  tranzystorach  (diodach)

śś

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Rys. 38

Rys. 39

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Zbyszek Orłowski po analizie treści nadsyła−
nych  e−maili  zasygnalizował  mi  ostatnio,  że
istnieje duże zainteresowanie układami elek−
tronicznymi  do  akwarium.  Iw ten  sposób
zrodził się temat  kolejnego zadania Szkoły:

Zaprojektować urządzenie elektro−

niczne, przydatne do domowego akwa−
rium, terrarium czy oczka wodnego.

Osoby, które nie mają i nie miały akwa−

rium, powinny zasięgnąć opinii znajomych
akwarystów. W czym my, elektronicy, mogli−
byśmy tu pomóc? A może macie własne
przemyślenia i pomysły w tej dziedzinie?

Ponieważ coraz więcej osób ma na

podwórku małe oczka wodne, a w nich ryb−
ki, można pomyśleć także i o takich „akwa−
riach”. Oprócz rybek w naszych domach po−
jawia się coraz więcej innych egzotycznych
stworzeń. Dlatego temat zadania obejmuje
także terraria. Ogólnie biorąc, tematem zada−

nia może być urządzenie elektroniczne, po−
magające w domowej hodowli jakichkolwiek
żywych zwierząt.

Temat jest specyficzny i chyba dość trud−

ny, ale mam nadzieję, że przyślecie ciekawe
propozycje. Nie będzie tragedii, jeśli tym ra−
zem nie dotrze do mnie żaden model. Chodzi
mi o to, byście nie pominęli aspektów użyt−
kowych  projektowanych  układów.  Niestety,
dość często zauważam, że nie tylko projekty
nadsyłane do Szkoły są oderwane od rzeczy−
wistości.  A w naszej  Szkole  Konstruktorów
nie powinniśmy dopuścić do takiego groźne−
go  skrzywienia.  W skrajnym  przypadku  bę−
dzie  lepiej,  jeśli  w ogóle  nie  będzie  modeli,
a za to pojawią się godne uwagi projekty te−
oretyczne, a do tego ciekawe pomysły i idee.
Lepsze to, niż zupełnie niesprawdzone i nie−
praktyczne  modele,  konstruowane  „sobie,
a muzom”.

Mimo wszystko spodziewam się, że za−

proponujecie budowę kompletnych „kom−
bajnów”. Z uwagi na zainteresowanie tema−
tem, ewentualne modele mają bardzo dużą

szansę  na  publikację  w dziale  E−2000  lub
w Forum  Czytelników.  Tylko  mam  gorącą
prośbę: nie budujcie modeli „w ciemno”, bez
konsultacji i bez sprawdzenia ich w prakty−
ce.  Temat  jest  swoisty  i trzeba  uwzględnić
szereg  praktycznych  czynników.  Dlatego
umówmy się, że jeśli ktoś chce przysłać mo−
del,  niech  sprawdzi  go  praktycznie,  a przy−
najmniej  zasięgnie  opinii  znajomego  akwa−
rysty.  Ikoniecznie  niech  wtedy  napisze,
o tych próbach czy konsultacjach.

Każdy, kto już wcześniej wykonał i użytku−

je jakieś „akwarystyczne” urządzenie, może
śmiało podzielić się z drugimi swymi doświad−
czeniami, i to nie tylko w ramach Szkoły. Kto
chciałby opublikować stosowny projekt
w dziale E−2000,

P−3000 czy w Forum, może

najpierw skontaktować się ze mną (listownie
lub e−mailem: piotr.gorecki@edw.com.pl)
w celu uzgodnienia szczegółów, albo też od ra−
zu nadeśle projekt na adres redakcji EdW.

Czekam też na propozycje kolejnych za−

dań. Pomysłodawcy wykorzystanych zadań
otrzymują nagrody rzeczowe.

Temat zadania 73 brzmiał: Zaprojektować
urządzenie elektroniczne przydatne tury−
stom obozującym pod namiotami.

Pomysłodawca, Paweł Szwed, proponował

zaprojektowanie  systemu  łączności  świetlnej
między  namiotami,  ale  ja  rozszerzyłem  ramy
zadania. Nie uważam wcale pomysłu Pawła za
chybiony. System łączności świetlnej może się
komuś  wydać  dziwny  i niepotrzebny,  ale  ja
mam w tej kwestii inne zdanie. Pod namiotami
obozują przede wszystkim ludzie młodzi i bar−
dzo  młodzi.  System  łączności  świetlnej,  na

przykład w postaci telegrafu optycznego o za−
sięgu 100 czy 200 metrów może być znakomi−
tą zabawką, a dla wielu – pierwszym kontak−
tem z cudownym elektronicznym hobby. Mo−
że ponadto zachęcić do rozmaitych ekspery−
mentów, do zapoznania się z alfabetem Mor−
se’a, czy do zainteresowania się radiokomuni−
kacją. Cieszę się, że oprócz pomysłów na roz−
maite systemy łączności nadesłaliście wiele in−
nych interesujących rozwiązań i schematów.

Systemy łączności
świetlnej

Piotr Bechcicki z Sochaczewa zapropono−
wał budowę systemu łączności dźwiękowej

z wykorzystaniem  lasera  i fotorezystora.
Grzegorz  Wieliszewski z Raczek  chce  za−
stosować  laser  i fototranzystor.  Natomiast
Andrzej Szymczak ze Środy Śl. chce wyko−
rzystać  diodę  podczerwieni  LD274.  Marcin
Więckowski z Katowic  też  chce  wykorzy−
stać promieniowanie podczerwone, a wiązkę
dodatkowo  skupiać  za  pomocą  soczewek.
Wszyscy  wymienieni  Koledzy  proponują
klasyczne systemy analogowe, gdzie amplitu−
da promieniowania odpowiada chwilowej war−
tości sygnału audio. Układy należy jednak po−
ważnie  zmienić  i dopracować.  Żeby  dowarto−
ściować wymienionych niedoświadczonych je−
szcze uczestników powiem, że zaproponowali

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).

łł

Zadanie nr 77

Rozwiązanie zadania nr 73

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

budowę komunikatorów elektromagnetycz−
nych z modulacją dwuwstęgową AM o czę−
stotliwości fali nośnej ponad 300 teraherców.

Pomysłodawca niniejszego zadania, Paweł

Szwed z Grodźca Śl. nadesłał pracę z propozy−
cją budowy toru laserowego z modulacją am−
plitudy, gdzie dzięki koderowi i dekoderowi
stereo możliwe jest przesłanie dwóch oddziel−
nych sygnałów albo sygnału stereo. Schematy
nadajnika i odbiornika są do wglądu na stronie
internetowej (Szwed1.gif, Szwed2.gif).

15−letni Kamil Waszczyński z Rudnik

przysłał  schematy  toru  do  przesyłania  głosu
z układami  scalonymi,  które  przestały  być
produkowane,  gdy  Kamil  chodził  do  przed−
szkola. (Waszczynski1.gif, Waszczynski2.gif).
Albo  przerysował  je  z jakiejś  starej  książki
czy  czasopisma,  albo  jest  naprawdę  zdolny
i powinien  szybko  rozwijać  swe  talenty.  Na
razie  na  zachętę  przydzielam  jeden  punkt
i czekam na dalsze, samodzielne prace.

Na rysunku 1 można zobaczyć prosty sy−

stem  telegrafu  optycznego  z diodą  podczer−
woną. Jego Autorem jest Jarosław Tarnawa
z Godziszki.  Jarek  wspomniał  też  krótko
o możliwości zastosowania toru z modulacją
FM  uzyskiwaną  z pomocą  kostki  4046.
14−letni  Jakub  Jagiełło z Gorzowa  Wlkp.
przysłał  schemat  telegrafu  na  podczerwień.
Budowę  telegrafu  świetlnego  zaproponował
także  Jacek  Konieczny z Poznania.  Prawi−
dłowo chce spożytkować w nadajniku kostkę
4047,  natomiast  jego  odbiornik  należałoby
radykalnie uprościć – zamiast fototranzysto−
ra i współpracującego układu zastosować go−
tową kostkę TFMS (SFH506).

Marin Wiązania z Gacek (ostatnio z Buska

Zdroju) wykonał mikroprocesorowy „Komuni−

kator  świetlny”,  pokazany  na  fotografii  1.
Nadajnikiem  jest  dowolny  pilot  pracujący
w kodzie  RC−5.  Ponieważ  układ  może  zna−
leźć szereg innych pożytecznych zastosowań,
kieruję go do sprawdzenia i do publikacji.

Andrzej Sadowski−Skwarczewski ze

Skarżyska−Kam. przysłał tor laserowy audio.
Nadajnik i odbiornik można zobaczyć na foto−
grafiach 2 i 3. Zasada działania przypomina
wzmacniacze klasy D. Ten bardzo interesują−
cy projekt bez chwili namysłu skierowałem do
Pracowni Konstrukcyjnej i do publikacji.

Odstraszacze owadów

Sporo  uczestników  uznało,  że  bardzo  przy−
datny  pod  namiotem  okaże  się  odstraszacz
owadów. Chodzi głównie o komary, bo póki
co  nie  ma  doniesień  o elektronicznych  od−
straszaczach meszek. Choć sprawa dyskusyj−
na, liczne źródła podają, że komary uciekają

od źródeł wysokiego dźwięku. Dane z po−
szczególnych publikacji nie są jednakowe,
jeśli chodzi o częstotliwość i ewentualną mo−
dulację dźwięku straszącego komary.

Nie ulega jednak wątpliwości, że letni po−

byt pod namiotem może być doskonałą oka−
zją do praktycznego wypróbowania różnych
odstraszaczy, różnych częstotliwości pracy
i modulacji. Można zacząć od prostych gene−
ratorów (ultra)dźwięku ciągłego.

Taki prosty generatorek wykonał 14−letni

Jakub Świegot ze Środy Wlkp., bo sam się
w ubiegłym  roku  przekonał,  jak  bardzo
przydatny  byłby  pod  namiotem  taki  przy−
rząd.  Model  pokazany  jest  na  fotografii  4,
a schemat na rysunku 2. W modelu często−
tliwość  można  zmieniać  w zakresie  około
12...25kHz.

Dariusz Dre−

licharz z Prze−
myśla  wykonał
„Obozowy  nie−
zbędnik”,  poka−
zany na fotogra−
fii 5. Oryginalny
schemat  zamie−
szczony  jest  na
rysunku  3.  Nie−
zbędnik  zawiera
odstraszacz  ko−
marów  i prosty
detektor

poja−

wienia się wody
pod namiotem.
Dariusz modulu−
je okresowo często−
tliwość generatora

VCC

C5V1

Głośnik lub

słuchawki

TFMS

ODBIORNIK

VCC

U1A

U1B

U1C

U1D

IRED

36kHz

np.1kHz

NADAJNIK

Rys. 1

Fot. 1 Komunikator Marcina Wiązani

C1
100 F

C2
10nF

VCC

3,3k

R2
15k

PR1
470

4011

R3
470

47nF

membrana

piezo

Fot. 5

Fot. 3 Odbiornik Andrzeja Sadowskie−

go−Skwarczewskiego

Fot. 2 Nadajnik Andrzeja Sadowskie−

go−Skwarczewskiego

Fot. 5 Niezbędnik

Dariusza Drelicharza

Fot. 4 Odstraszacz Jakuba Świegota

Rys. 2

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

VCO  w zakresie  16,5...21,5kHz  (przebieg
modulujący można wziąć wprost z kondensa−
tora  C3).  Fotorezystor  R1  pozwala  włączać
odstraszacz  automatycznie  po  zapadnięciu
zmroku.  Detektor  wody  jest  bardzo  prosty,
słusznie nie uwzględnia problemu elektrolizy
ze względu na sporadyczny kontakt z wodą.
Popieram  sens  budowy  wykrywacza  wody
pod  namiotem  –  w końcu  czerwca  1984  na
kempingu w Giżycku nad kanałem Niegocin−
Kisajno sam przekonałem się, co znaczy wo−
da podchodząca w nocy do namiotu.

Budowę odstraszacza komarów proponu−

je też wspominany już Andrzej Szymczak.
Chce wykorzystać prosty generator z bram−
kami kostki 4049.

Ekonomiczne oświetlenie
turystyczne

Cieszę  się,  że  pomyśleliście  o odwiecznym
problemie obozowiczów, jakim jest oświetle−
nie.  Zwyczajne  latarki  mają  istotne  wady,
w tym wąski strumień światła. Trudno zwy−
kłą  latarką  oświetlić  wnętrze  namiotu  czy
stół z kolacją. W takich przypadkach znako−
micie  zdają  egzamin  świetlówki.  Mam  wie−
lofunkcyjną latarkę Philipsa i znam z prakty−
ki  zalety  zawartej  w niej  przenośnej  świe−
tlówki. Niektórzy Koledzy zamiast kupować
gotową  lampę,  chcą  takową  zrobić  samo−
dzielnie. Ichwała im za to!

Na przykład Marcin Rekowski z Brusów

podał schemat prostej przetwornicy do świe−
tlówki. Z kolei Robert Jaworowski z Augu−
stowa przysłał schemat „Lampki biwakowej”
z diodami  LED,  obwodami  automatycznego
wyłączania  (Jaworowski.gif).  Układ  dodat−
kowo  może  pełnić  rolę  prostego  alarmu  na−

miotowego. Jego kolega, Mariusz Chilmon
też  chce  wykorzystać  lampkę  z diodą  LED,
białą (Chilmon.gif). Obaj przewidzieli możli−
wość  pracy  ciągłej  oraz  tryb  z automatycz−
nym  wyłączaniem  po  upływie  określonego
czasu. Pomysły są interesujące, bo rzeczywi−
ście jest szansa na wykonanie ekonomicznej,
choć niezbyt jasnej lampy. Najwięcej będzie
zależeć od diody (diod) LED. Trzeba dobrać
diodę  o jak  najszerszym  kącie  świecenia,
ewentualnie  kilka  takich  diod.  Powinny  to
być diody dobrej firmy, ale raczej nie będą to

reklamowane diody super− i ultrajasne, bo te
mają wąski i bardzo wąski kąt świecenia. Za−
miast mało popularnych jeszcze diod białych
i niebieskich, trzeba będzie użyć diod zielo−
nych i żółtych, może nawet razem z czerwo−
nymi.  Ponieważ  jednak  dioda  jest  punkto−
wym  źródłem  światła,  być  może  trzeba  bę−
dzie wykonać jakiś rozpraszacz. Godne roz−
ważenia  jest  wykorzystanie  diod  o dużych
gabarytach,  np.  o średnicy  10  milimetrów
z dyfuzyjną soczewką.

Z przyjemnością przeczytałbym o do−

świadczeniach w tym zakresie – jeśli ktoś
w czasie wakacji wypróbuje takie oświetlenie,
niech napisze do mnie, powołując się na to za−
danie Szkoły. Praktyczne wnioski można na−
wet przedstawić w krótkim artykule w Forum.

Fotografia 6 pokazuje model Bartłomieja

Stróżyńskiego z Kęt. Jest to przetwornica in−
dukcyjna  z prostym  obwodem  automatyki.
Bartek opisał szczegółowo, jak testował dzia−
łanie  różnych  wersji  układu,  także  w niskich
temperaturach.  Stwierdził,  że  rdzeń  o współ−
czynniku  AL=250  nie  nadaje  się,  potrzeba
AL=630. Kieruję układ w trybie ekspresowym
do  Pracowni  Konstrukcyjnej  i mam  nadzieję,
że opis ukaże się jeszcze już w następnym nu−
merze w dziale Forum Czytelników.

Systemy alarmowe

Kolejny  temat  ważny  i praktyczny  dla  osób
obozujących pod namiotami to ochrona mie−
nia. Niestety, niejeden z nas przekonał się, że
pozostawienie  bez  dozoru  co  cenniejszych
przedmiotów jest więcej niż ryzykowne. Tro−
ska o rower pozostawiony koło namiotu czy
nawet  o przedmioty  w przedsionku  namiotu
naprawdę może być problemem spędzającym
sen  z powiek.  A turyści  zmęczeni  trudami
dnia śpią zwykle twardym snem  sprawiedli−
wych. Dlatego jak najbardziej jestem za wy−
korzystaniem  jakichś  prostych  systemów
alarmowych.

Paweł Lasko z Nowego Sącza przysłał

prosty  schemat  z fotorezystorem,  wskaźni−
kiem  laserowym  i dwoma  przekaźnikami.
Wadą jest znaczny pobór prądu w stanie czu−
wania.  15−letni  Paweł  zaskoczył  mnie  śmia−
łym  i niewątpliwie  oryginalnym  pomysłem,
że jednym z układów wykonawczych mógł−
by być obok syreny...
silniczek wplątujący się we włosy.

Naprawdę cieszę się z takich niecodzien−

nych pomysłów, nawet jeśli są nie do końca
przemyślane (jaki procent amatorów cudzego
mienia nosi długie włosy?). A Pawłowi dla za−
chęty przydzielam dwa punkty za oryginalność
i zachęcam do dalszych eksperymentów.

Na rysunku 4 pokazany jest schemat alar−

mu rowerowego, pomysłu Jarosława Chudo−
by z Gorzowa Wlkp. Przycisk ON włącza czu−
wanie. Jeśli później ktoś poruszy rower, ma−
gnes zamocowany na kole zewrze i rozewrze

styki  kontaktronu,  a tym
włączy  alarm.  Przerywa−
ny dźwięk brzęczyka pie−
zo w nocy powinien wy−
starczyć  do  odstraszenia
złodzieja i obudzenia ko−
goś z obozu. Alarm moż−
na wyłączyć jakimś ukry−
tym  przyciskiem  OFF.
Podobnych  schematów
można  wymyślić  wiele.
Najważniejszą  sprawą
będzie  nie  tyle  układ

Rys. 3

Fot. 6 Przetwornica Bartłomieja

Stróżyńskiego

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

elektroniczny, co solidna obudowa, nieza−
wodność, odporność na wpływy atmosferycz−
ne i łatwość obsługi.

Jakub Jagiełło z Gorzowa Wlkp. zapro−

jektował alarm do namiotu uruchamiany
przerwaniem wiązki podczerwieni. Schemat
pokazany jest na rysunku 5.

15−letni Marcin Dyoniziak z Brwinowa

nadesłał  prototyp,  pokazany  na  fotografii  7.
Jest to alarm rowerowy, ewentualnie bagażowy.
Choć wygląd modelu nie budzi zaufania, warto
przeanalizować schemat, zamieszczony na ry−
sunku  6.  Marcin  przetestował  model  i przy
okazji  wzbogacił  swą  wiedzę.  W układzie  na
szczególną uwagę zasługuje czujnik wstrząsów

S1,  wykonany  ze  styków  przekaźnika  i czte−
rech  ciężarków  wędkarskich  oraz  dodatkowy
styk  antysabotażowy  S2.  Zwarcie  choć  na
chwilę któregoś z nich wywołuje ciągły alarm
po czasie wyznaczonym przez R3, PR1, C3.

Marcin Wiązania wykonał nieskompli−

kowany model „Namiotowego stróża”. Sche−
mat jest pokazany na rysunku 7, a model na
fotografii 8. Układ reaguje na rozwarcie linii
dozorowej. Przy krótkim naruszeniu linii
brzęczyk piezo włączy się na czas wyznaczo−
ny przez C3, R2. Po przerwaniu linii dozoro−
wej sygnalizator włączy się na stałe.

Inne pomysły

Marcin Rekowski z Brusów uważa, że pod
namiotem  przyda  się  bateryjna  kolumna  ak−
tywna do walkmana. Rzecz gustu, ale pomysł
wart  odnotowania.  Wspomniany  już  Jacek
Konieczny z Poznania w swoich czterech li−
stach zaproponował trzy układy, a tym dziw−
ny  na  pierwszy  rzut  oka  system  łączności
ultradźwiękowej między rowerzystami. Cho−
dzi  o to,  żeby  ten  kto  jedzie  pierwszy  wie−
dział, że ktoś z grupy zanadto zostaje z tyłu.
Swego czasu dużo jeździłem rowerem, znam
problem  od  podszewki.  Problem  jest,  choć
złagodzony  dziś  przez  telefony  komórkowe,

w każdym razie ideę Jacka należałoby dopra−
cować.  Nie  wystarczy  jeden  nadajnik  z tyłu
i odbiornik  z przodu,  bo  podczas  jazdy  za−
chodzą ciągłe zmiany na prowadzeniu i prze−
tasowania  w grupie.  A nie  zawsze  jest  ktoś,

po  kim można się
spodziewać, że no−
torycznie  będzie
zostawał  z tyłu;
poza  tym  to  przy−
padek,  że  coś  się
komuś

zepsuje

w rowerze.

Jacek uważa

również, że tury−
ście

przydałaby

się...
laska do chodze−
nia po bagnach.
Laska z czujnika−
mi głębokości za−
nurzenia

laski

w bagno.  W tym
zakresie nie mam
doświadczenia,
słyszałem  tylko,
ze  chodzenie  po
bagnach wciąga...

Nie sprawdzałem, czy dosłownie, czy

w przenośni,  ale  wątpię  w sens  stosowania
laski ze zmodyfikowanym czujnikiem pozio−
mu  wody  i z elektronicznym  wskaźnikiem
w postaci linijki LED−ów. W jasny dzień nie
będzie  widać  diod  LED,  poza  tym  chodząc
po bagnach lepiej nie patrzyć na wskaźnik la−
ski, tylko pod nogi.

Na koniec zostawiłem niezwykłą propo−

zycję  Michała  Stacha z Kamionki  Małej.
Michał  stwierdził  mianowicie,  że  turystom
przyda się...
sonar,  czy  inaczej  dalmierz  ultradźwiękowy.
Model  pokazany  jest  na  fotografii  9.  Autor
przekonuje w swym liście, że komuś z miasta
trudno  sobie  wyobrazić  widoczność  równą
5cm przy pochmurnej pogodzie i mgle. Nieza−
leżnie od mojej i Waszej opinii w tej sprawie,
układ na pewno zasługuje na zainteresowanie,
a list świadczy, że Michał rzeczywiście prze−
prowadził liczne próby. Kieruję model do Pra−
cowni  Konstrukcyjnej  i mam  nadzieję,  że
układ niedługo ukaże się na łamach EdW.

K C

R Q

VCC

+9V
BAT

220
uF

VCC

U1A
4027

100k

Kontaktron

VCC

OFF

100k

VCC

680

10k

piezo

z gen.

R1
10k

C1
1nF

U1A

U1B

C2
22 F/16V
tantal.

4,7 F/16V

tantal.

100k

1N4148

PR1

2,5M

−

U1C

R4
100k

C4
100n

U1D

R5 1k

BC557B

BD130

lub lepiej

BD243

D1
LED MIG.

T3
BC548

R1
560

T2
BC548

47uF

Z1
ARK2

1N4148

4,7

C4
220nF

R4 10k

BT1
9V

1N4148

T1
BC558

4,7M

C3
220uF

R2 68k

100

piezo

Rys. 4

Rys. 5

Fot. 9 Sonar Michała Stacha

Rys. 6

Rys. 7

Fot. 8 Alarm Marcina Wiązani

Fot. 7 Prototyp Marcina Dyoniziaka

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Podsumowanie

Przy analizie prac zaobserwowałem, jak ma−
ło  kiedy,  silną  polaryzację:  z jednej  strony
wiele prac teoretycznych, niedopracowanych
i nie mających szans na realizację, z drugiej
strony  dużo  prac  wykonanych  starannie,
działających i co mnie najbardziej cieszy, za−
wierających  duży  ładunek  inwencji  i pomy−
słowości.  Choć  znaczna  część  nadesłanych
schematów i układów była za mało dopraco−
wana, cieszę się, że podaliście kilka napraw−
dę  interesujących  pomysłów.  Z przyjemno−
ścią  skierowałem  aż  cztery  projekty  do
sprawdzenia i późniejszej publikacji.

Mam też prośbę: wypróbujcie od strony

praktycznej oświetlenie turystyczne z wyso−
kosprawnymi  LED−ami.  Zbudujcie  też
i sprawdźcie  proste  alarmy  „turystyczne”,
zwracając  uwagę  na  minimalizację  poboru
prądu w spoczynku i podczas czuwania. Pro−
szę  o rzeczowe  wnioski  praktyczne  z takich
prób.

Nie zachęcam natomiast do budowy naj−

prostszych  systemów  telefonu  świetlnego
z żarówką i fotorezystorem. Chyba, że chce−
cie się przekonać, że efekty są za małe w sto−
sunku  do  nakładów.  Zbudowanie  fototelefo−
nu  nie  jest  wcale  takie  łatwe,  jak  się  może
wydawać.  Najprostsze  analogowe  systemy
łączności z diodą IRED czy żarówką i fotore−
zystorem  będą  mieć  słaby  zasięg,  wystąpią
szumy i zakłócenia. Niewiele pomoże tu za−
stosowanie lasera. Młodym entuzjastom lase−
rów,  którzy  podkreślają  zasięg  łączy  lasero−
wych  przypominam  o trudności  z wcelowa−
nia laserem w odbiornik oddalony o kilkaset
metrów a inna, jeszcze trudniejsza, to sprawa
sterowanie diody laserowej.

Serdecznie za to zachęcam do budowy

prostego  telegrafu  świetlnego  z laserem  lub
diodą  IRED  i odbiornikiem  TFMS.  Ze
względu na wymaganą stałość częstotliwości
nośnej  proponuję  albo  układ  z klasycznym
generatorem  dwubramkowym,  albo  genera−
tor z kostką 4047 według rysunku 8. Warto
wypróbować  działanie  z diodą  IRED  o wą−
skim kącie (np. LD274), ewentualnie wyko−
rzystać  zwykłą  diodę  nadawczą  od  pilota
(o kącie świecenia ok. ±30 stopni) i soczew−
kę skupiającą. Nie zaszkodzi trochę poekspe−
rymentować,  zwłaszcza  z soczewkami.  Za−
sięg takiego prostego telegrafu może wynieść
ponad 200m.

Może będziecie zaskoczeni, ale warto

sprawdzić,  jak  zachowa  się  odbiornik  przy
zastosowaniu nie diody IRED, tylko modułu
laserowego,  świecącego  światłem  czerwo−
nym.  Tanie  wskaźniki  wytwarzają  światło
czerwone o długości fali około 700nm, które−
mu  naprawdę  niedaleko  do  podczerwieni.
Odbiornik TFMS5360 lub SFH506−36 zarea−
guje  na  takie  promieniowanie,  byle  tylko
udało  się  je  prawidłowo  zmodulować  prze−
biegiem  nośnym  36kHz.  Przy  okazji  muszę
rozwiać nadzieję sporej grupki uczestników,
którzy  chcieliby  wykorzystać  układ  TFMS
w torze  analogowym.  Jako,  że  jest  to  układ
typowo cyfrowy, nie ma szans, żeby w prosty
sposób uzyskać pasmo przenoszenia zbliżone
do pasma audio.

W przypadku odstraszacza komarów

można wykorzystać prosty układ według ry−
sunku 9 z różnymi membranami piezo. Czę−
stotliwość można regulować w szerokim za−
kresie 2...50kHz i sprawdzić, jakiej komary
nie lubią. Zaprzysięgli przeciwnicy komarów
zapewne zechcą wypróbować bardziej wy−
myślne generatory z modulacją AM i FM, na
przykład według rysunku 3.

Na koniec jeszcze wspomnę o rozwiąza−

niu zadania 72 Marcina Malicha z Wodzi−
sławia  Śl.,  które  choć  wysłane  w terminie
dotarło do mnie zbyt późno. Marcin zapro−
ponował  trzy  interesujące  urządzenia  dla
działkowców:  odstraszacz  ptaków,  system
automatycznego podlewania grządek i wia−
tromierz  (anemometr).  Doliczam  Marcino−
wi  punkty,  a schematy  można  znaleźć  na

stronie internetowej
(Malich72.gif).

Przypominam,

żebyście  podawali
na  kopercie  lub
paczce  nie  tylko
adres,  ale  też  tytuł
czasopisma  i dział,
gdzie przesyłka ma
trafić.  Nie  przysy−
łajcie  paczek  na
adres  skrytki  po−
cztowej.  Przypo−
minam prawidłowy
adres:

AVT − EdW
Szkoła Konstruktorów zadanie XX
ul. Burleska 9
01−939 Warszawa

Prawie wszyscy uczestnicy wymienieni

z nazwiska otrzymują punkty (1...8). Aktual−
na punktacja podana jest w tabeli. Upominki
otrzymują: Jakub Świegot, Marcin Wiąza−
nia,  Michał  Stach,  Bartek  Stróżyński
i Andrzej  Sadowski.  Czterej  Koledzy,
których projekty trafią do publikacji uzyska−
ją  potem  honoraria  autorskie.  Nagrody
otrzymają:  Dariusz  Drelicharz  i Marcin
Dyoniziak.

Zachęcam serdecznie do udziału w bieżą−

cym i następnych zadaniach.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

4049

lub4069

membrana

piezo

V+

4047

OUT

GND

4,5...5,5V

piezo

z gen.

3,3k

4,7k

V+

10...
100k

2,2k

max<30mA

TFMS 5360
SFH 506−36

GND

V+

OUT

Rys. 8

Rys. 9

Marcin Wiązania Gacki  . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
Mariusz Chilmon Augustów  . . . . . . . . . . . . . . .54
Dariusz Drelicharz Przemyśl  . . . . . . . . . . . . . .41
Marcin Malich Wodzisław Śl.  . . . . . . . . . . . . . .39
Krzysztof Kraska Przemyśl  . . . . . . . . . . . . . . .37
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . .37
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp.  . . . . . . . . . .30
Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Michał Stach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . .29
Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Jarosław Tarnawa Godziszka  . . . . . . . . . . . . .27
Piotr  Wójtowicz Wólka Bodzechowska  . . . . . 27
Roman Biadalski Zielona Góra  . . . . . . . . . . . .26
Rafał Stępień Rudy  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Filip Rus Zawiercie  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Szymon Janek Lublin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Mariusz Ciołek Kownaciska  . . . . . . . . . . . . . . .20
Jakub Kallas Gdynia  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jacek Konieczny Poznań  . . . . . . . . . . . . . . . .19
Michał Pasiecznik Zawiszów  . . . . . . . . . . . . . .18
Radosław Koppel Gliwice  . . . . . . . . . . . . . . . .17
Łukasz Cyga Chełmek  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Andrzej Sadowski Skarżysko Kam.  . . . . . . . . .16
Radosław Ciosk Trzebnica  . . . . . . . . . . . . . . .15
Piotr Dereszowski Chrzanów  . . . . . . . . . . . . .15
Maciej Jurzak Rabka  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Michał Koziak Sosnowiec  . . . . . . . . . . . . . . . .15
Ryszard Milewicz Wrocław  . . . . . . . . . . . . . . .15
Emil Ulanowski Skierniewice  . . . . . . . . . . . . . .15
Artur Filip Legionowo  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Aleksander Drab Zdziechowice  . . . . . . . . . . . .13
Robert Jaworowski Augustów  . . . . . . . . . . . . .13
Arkadiusz Zieliński Częstochowa  . . . . . . . . . .12
Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Wojciech Macek Nowy Sącz  . . . . . . . . . . . . . .11
Sebastian Mankiewicz Poznań  . . . . . . . . . . . .11
Paweł Szwed Grodziec Śl.  . . . . . . . . . . . . . . . .11
Marcin Dyoniziak Brwinów  . . . . . . . . . . . . . . .10
Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp.  . . . . . . . . . . . . .10
Bartek Stróżyński Kęty  . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Maciej Ciechowski Gdynia  . . . . . . . . . . . . . . . .9
Mariusz Ciszewski Polanica Zdr.  . . . . . . . . . . . .9
Filip Karbowski Warszawa  . . . . . . . . . . . . . . . .9
Witold Krzak Żywiec  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . . . .9
Kamil Urbanowicz Ełk  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Michał Waśkiewicz Białystok  . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rozwiązanie zadania 73

W EdW 3/2002  zamieszczony  był  schemat
wykrywacza burzy – patrz rysunek A. Układ
ma  dwa  tory:  akustyczny  z mikrofonem
(membraną  piezo)  oraz  drugi  z czujnikiem
deszczu.  Generalna  idea  jest  jak  najbardziej
sensowna, choć dyskusyjna jest skuteczność
wykrywania burzy. Oprócz uwag, co do sku−
teczności,  nadesłaliście  wiele  krytycznych
opinii  i tak  naprawdę  nie  tylko  na  czujniku
deszczu  nie  zostawiliście  suchej  nitki.  Rze−
czywiście,  na  schemacie  błędów  jest  wiele,
ale młodziutkiemu Autorowi można to wyba−
czyć (zresztą część usterek najwyraźniej po−
jawiła się wskutek niedopatrzenia przy ryso−
waniu  schematu).  Niemniej  Autor  schematu
powinien  bardzo  starannie  przeanalizować
podane  dalej  uwagi,  a wtedy  jego  następne
schematy i układy będą mieć większą szansę
na praktyczne wykorzystanie.

Najpierw ustalmy, jak miał działać orygi−

nalny układ. Zacznijmy od końca, od styków
przekaźnika.  Wykorzystane  są  styki  bierne,
więc w spoczynku tranzystor T4 i przekaźnik
powinny działać. Jednoczesne pojawienie się
stanów wysokich na wejściu pierwszej bram−
ki NAND winno włączyć strukturę tyrystoro−
wą z tranzystorami T2, T3 i zablokować T4,
by  przekaźnik  puścił  i włączył  sygnalizator.
Do  zadziałania  potrzebne  są  stany  wysokie
na  wejściach  pierwszej  bramki.  Jeden  z sy−
gnałów  to  wzmocniony  sygnał  z membrany
piezo, drugi to sygnał z czujnika deszczu. Ta−
ka koncepcja jest racjonalna.

Przypatrzmy się teraz szczegółom. Mem−

brana  piezo  P1  może  pełnić  rolę  mikrofonu.
Nie jest jednak prawdą, jak sądziło kilku ucze−
stników,  że  rezystor  R1  jest  zbędny.  Zbędny
jest  tylko  kondensator  C1.  Membrana  piezo
jest w sumie odmianą kondensatora. Prąd sta−
ły przez nią nie płynie, więc koniecznie trzeba
pozostawić  rezystor  R1  polaryzujący  wejście
wzmacniacza operacyjnego, nawet jeśli prądy
polaryzujące  współpracującego  wzmacniacza
operacyjnego  są  znikome,  rzędu  nanoampe−
rów  czy  jeszcze  mniej.  Ponieważ  membrana
piezo  pracująca  w roli  mikrofonu  ma  duży
opór  wewnętrzny  dla  prądu  zmiennego,  war−

tość rezystora polaryzującego R1 powinna być
jak największa. Wartość 1M

Ω

byłaby jak naj−

bardziej na miejscu. Byłaby...

Słuszne

za−

strzeżenia  wzbu−
dził  typ  wzmac−
niacza  operacyj−
nego.  Na  pewno
kostka TL082 nie
może  pracować
przy

napięciu

wejściowym bliskim ujemnego napięcia zasi−
lania.  Należy  zastosować  kostkę  TLC271
(można  TLC272,  ale  po  co)  albo  LM358.
Prąd  polaryzacji  kostki  LM358  (typ.
0,045

A, max 0,5

A) wypływa z wejścia, co

spowoduje niewielki spadek napięcia na R1.
Przykład pokazany jest na rysunku B (gdzie
założyłem, że napięcie niezrównoważenia
jest równe zeru). Takie przesunięcie napięcia

spoczynkowego  nie  tylko
nie  przeszkadza,  ale  jest
nawet  korzystne.  Gorzej,
gdyby  wzmocnienie  było
większe  –  wtedy  trzeba
dodać kondensator według
rysunku C. Jak zauważy−
liście,  wzmocnienie  U1B
jest  za  małe  i nie  będzie
w

stanie

przełączyć

„schmitta”.  Rzeczywiście,  wzmocnienie  może
być  za  małe,  bo  wynosi  tylko  4,3x (niecałe
13dB),  a sygnał  mikrofonu  będzie  niewielki,
zwłaszcza w przypadku odległych grzmotów.

Wejścia drugie−

go,  niewykorzysta−
nego  wzmacniacza
operacyjnego  warto
gdzieś  podłączyć.
W przypadku  ukła−
dów

logicznych

CMOS jest to wręcz
obowiązkiem. W przypadku wzmacniaczy
operacyjnych, zwłaszcza z tranzystorami bi−
polarnymi na wejściu, nie jest to konieczne.
Zresztą przy dołączeniu do masy albo plusa
zasilania mogą dać znać o sobie dziwne zja−
wiska, zazwyczaj niegroźne. Niemniej, ogól−
nie biorąc, przemyślane dołączanie niewyko−
rzystanych wejść jest dobrym zwyczajem.

Większość uczestników odnotowała brak

rezystora między drenem T1 a plusem zasila−
nia. Rezystor taki nie byłby potrzebny tylko
w przypadku bipolarnej bramki TTL, gdzie
w stanie niskim prąd wypływa z wejścia. Tu
trzeba go koniecznie dodać. Jeśli pojawienie
się kropel deszczu na czujniku ma dać na dre−
nie tranzystora stan wysoki, trzeba też dodać

kolejny rezystor między plus zasilania a bram−
kę T1. Natomiast szeregowy rezystor R4 jest
zupełnie niepotrzebny – patrz rysunek D.

Tranzystory T2, T3

tworzą układ zastęp−
czy tyrystora, ale jak
zauważyli

niemal

wszyscy,  nie  jest  on
zasilony od strony plu−
sa  −  brakuje  rezystora
między bazą T4 a plu−
sem  zasilania.  Pomię−
dzy wyjściem drugiej bramki a bazą T3 nale−
żałoby  dodać  rezystor;  w przeciwnym  wy−
padku wyjście bramki w stanie wysokim bę−
dzie pracować w stanie zwarcia przez złącze
B−E tranzystora  T3.  Nawet  gdy  ten  rezystor
(o wartości  kilku  kiloomów)  zostanie  doda−
ny, twierdzenie, że rezystor R5 jest zbędny, jest
dyskusyjne – patrz rysunek E. Zastępczy „ty−
rystor” z dwóch tranzystorów mających wiel−
kie wzmocnienie chętnie włącza się już przy
włączaniu  zasi−
lania  i dlatego
warto  pozosta−
wić  R5,  R6
o

stosunkowo

małych warto−
ściach

o znacznej warto−
ści są potrzebne.

Nie jest prawdą,

jak stwierdziło kilka
osób,  że  dioda  D1
nigdy  nie  zaświeci,
bo do jej zadziałania
potrzeba  około  2V,
a napięcie  na  bazie
tranzystora  T4  bę−
dzie wynosić około 0,6V. Podobnie ryzykow−
ne  jest  stanowcze  stwierdzenie,  iż  R7  trzeba
usunąć. Owszem, przy braku jakiegokolwiek
rezystora zamykającego obwód do plusa zasi−
lania, dioda LED D1 nigdy nie zaświeci, ale
gdyby taki rezystor był, dioda D1 może świe−
cić  właśnie  dzięki  obecności  rezystora  R7.
Ponieważ  na  zastępczym  tyrystorze,  gdy
przewodzi,  spadek  napięcia  wynosi  około
0,6...0,7V,  takie  napięcie  podane  na  bazę  T4
zagwarantuje  zwolnienie  przekaźnika.  Jak
pokazuje na przykładzie rysunek F, mamy tu
źródło  prądowe,  pozwalające  zasilić  układ
napięciem znacznie większym od nominalne−
go napięcia przekaźnika. Pomysł nie jest więc
błędny,  choć  przyznam,  że  częściej  zastoso−
walibyśmy  układ  z rysunku  G,  ewentualnie
dodając jedną zwykłą diodę w obwodzie emi−
tera tranzystora.

U1A

TL082

C1 100n

2,2

U1B
TL082

R2
1k

R3 3,3k

U2
4093

R5
1k

R6 1k

220n

RL1

Czujnik

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

+50mV

+215mV

50 A

3,3k

LM
358

165mV

=0,05 A

10...100k

LM
358

100k

50k

...1M

4,7k

1...4,7k

C2
220nF

500

+2,2V

+1,5V

12V

=24V

ZAS

24mA

Kilka osób, w tym

takie  które  nie  do
końca  uchwyciły  za−
mysł Autora schema−
tu,  chcą  włączyć
przekaźnik  między
plus  zasilania,  a za−
stępczy  tyrystor  we−
dług  rysunku  H.
Owszem,  można  to
zrobić, ale wtedy trze−
ba  wykorzystać  styki
czynne  przekaźnika,
a nie bierne styki.

Ina koniec kolej−

na oczywista sprawa:
dioda D2 została na−
rysowana odwrotnie.

Nadesłaliście roz−

maite propozycje poprawy, ale znaczna ich
część nadal zawierała niedoróbki. Jeden z lep−
szych sposobów poprawy zaproponował Da−
wid Kozioł z Elbląga – jego propozycja poka−
zana jest na rysunku J.

Upominki otrzymują Koledzy, którzy znale−

źli najwięcej usterek:
Jonatan Krzeszowski − Zielonka
Marcin Miąskiewicz − Dębe
Marcin Dyoniziak − Brwinów.

Zadanie numer 77

Jak wynika z analizy zadania 73, w przedsta−
wionym  układzie  było  rzeczywiście  wiele
błędów, a żaden z uczestników nie wychwy−
cił  ich  wszystkich.  Dlatego  prezentuję
podobną  łamigłówkę.  Na  rysunku  K  poka−
zany jest fragment rozwiązania tego samego

zadania

Szkoły.

Tym razem reakcję
urządzenia  spowo−
duje  odgłos  wyła−
dowania  (pioruna).
Punkt  X jest  dołą−
czony  do  prostego
wzmacniacza,  skąd
sygnał  jest  poda−
wany  na  głośnik.
Jak zwykle pytanie

brzmi:

Co tu nie gra?

Wyjaśnienia mogą i powinny być jak naj−

krótsze, co znacznie ułatwi mi analizę nade−
słanych odpowiedzi. Kartki opatrzcie dopi−
skiem NieGra77 i nadeślijcie w terminie 45

dni od ukazania się
tego numeru EdW.
Nagrodami

będą

drobne kity AVT
lub inne przydatne
narody rzeczowe.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

100n

2,2

358

47k

100k

10n

100k

4093

RESET

LED

10k

PR1

LM358

T1
BC558

4093

U1A

U1B

PR2

BAT

+24V

4,7k

Na poprzednim spotkaniu wspólnym

wysiłkiem dodaliśmy do naszej bi−

blioteki kilka pożytecznych elemen−

tów. Nauczyłeś się przerabiać ele−

menty zawarte w bibliotekach pro−

jektu Sim.ddb. Chodzi przede wszyst−

kim o to, by wykorzystać istniejące

elementy nadające się do symulacji i

nadać im lepszą, naszym zdaniem,

formę graficzną.

Na tym spotkaniu dokończymy te−

mat bibliotek schematowych. Ale

w następnej kolejności nie zajmiemy

się sprawą symulacji, tylko znacznie

ważniejszym zagadnieniem projekto−

wania płytek. Do symulacji wrócimy

później.

Wzmacniacz operacyjny

W projekcie Sim.ddb znajdź i otwórz biblio−
tekę  OpAmp.lib.  Odszukaj  popularny
wzmacniacz  TL072.  Nie  ma  tu  problemu
z grupami, jest za to inna kwestia godna uwa−
gi. Element ma tylko jedną postać − Normal.
Formy  De−Morgan  oraz  IEEE  są  puste,  ale
my je za chwilę wykorzystamy.

Kostka TL072 zawiera dwa jednakowe

wzmacniacze, więc i nasz element bibliotecz−
ny zawiera obie te części.

Zwróć uwagę i kliknij przycisk ze strzałką

> w ramce Part, obok napisu 1/2. Pokaże się
drugi wzmacniacz z końcówkami o numerach
5, 6, 7, jak na rysunku 31. Możesz sprawdzić,
że element TL074 ma cztery części (Parts).

Zapamiętaj, że budując lub modyfikując te−

go typu „wielokrotne” elementy, musisz zająć
się indywidualnie każdą z części. Rysunek 32
pokazuje wszystkie trzy postacie mojego zmo−
dyfikowanego TL072. Zdecydowanie skróci−
łem końcówki, a „ciało” wzmacniacza to nie li−
nia, tylko wielokąt (Polygon), trójkąt z czarnym
obrysem Small i białym wypełnieniem. W dol−
nych elementach z postaci IEEE ukryłem po
prostu końcówki zasilania pod tym trójkątem.

Wszystkie cyferki to u mnie oddzielne na−

pisy, umieszczane poleceniem P − T (Place,
Text). W przypadku końcówek 8 i 4 byłem
zmuszony wykorzystać taką, okrężną drogę,
ponieważ numer końcówki byłby przekręco−
ne o 90 stopni, a mi się to nie podobało.

W przypadku innych końcówek w zasa−

dzie  mogłem  uczynić  widocznym  numer
końcówki. Jeśli we właściwościach nóżki za−
znaczyłbym  okienko  Show  Number,  napisy
byłyby  oddalone  od  „zimnego”  końca
wyprowadzenia  o 15  jednostek  (0,15  cala)
i wyglądałyby śmiesznie, jak widać w górnej
części rysunku 33.

Można je przybliżyć, zmieniając w tabelce

wywołanej poleceniem O − P (Options, Prefe−
rences) zawartość okienka Pin Number Margin
z 15 na przykład na 1, co zaznaczyłem czerwo−
ną obwódką na rysunku 34. Po takim przybli−
żeniu element wyglądałby, jak w dolnej części
rysunku 33. Tu napisy przy końcówkach 2, 3,
4 prezentują się dobrze, jednak przy numerach
dwucyfrowych jest znacznie gorzej, dlatego
u mnie numery są oddzielnymi napisami, a nu−
mery końcówek i ich nazwy są ukryte.

Przekopiuj, proszę jeszcze przynajmniej

jeden  wzmacniacz  i przerób  go  w podobny
sposób.  Proponuję,  żeby  to  była  kostka
TL074.  Nie  pomyl  numerów  wyprowadzeń
przy  kopiowaniu  składników  graficznych
w poszczególnych częściach!

Przy przeróbce kostki TL071 i podobnych

tak rozmieść końcówki zerowania, żeby potem
łatwo było dodać na schemacie potencjometr

Kurs Protela

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 32

Spotkanie 5

Rys. 31

Rys. 33

Rys. 34

Dziwne zjawiska

W ćwiczeniu 7 możesz natknąć się na dziwne zjawi−
sko, którego na pozór nie sposób wytłumaczyć − nie
wiadomo  skąd  i dlaczego  na  poszczególnych  wyj−
ściach pojawiać się będą dodatkowe impulsy. Zależ−
nie od pewnych właściwości układu scalonego mogą
pojawić  się  dziwne  przebiegi,  których  pochodzenia
nie  sposób  wytłumaczyć  w oparciu  o poznane  do−
tychczas zasady.

Początkujący, którzy niestety dość często na−

potykają takie zaskakujące zjawiska, skłonni są
uznać, że elektronika to dziedzina z pogranicza
magii, gdzie niektóre zjawiska nie podlegają pra−
wom fizyki. Prawda jest inna. Elektronika to dzie−

dzina  jak  najbardziej  ścisła,  wszystko  działa  tu
według niezmiennych praw i wszystko da się opi−
sać matematycznie. Problem w tym, że w codzien−
nej praktyce upraszczamy co tylko można i zapo−
minamy (albo nic nie wiemy) o szczegółach budo−
wy  wewnętrznej  układów  scalonych.  Tak  jest
i w przypadku dziwnych przebiegów w ćwiczeniu 7.
Dały o sobie znać dodatkowe struktury w układzie
scalonym.  Na  poprzedniej  wyprawie,  w ćwicze−
niach 7 i 8 (EdW 10/2001 str. 47, 11/2001 str. 39)
przekonaliśmy się naocznie, że na wejściach ukła−
dów  CMOS  umieszczone  są  obwody  ochronne,
zawierające diody i rezystory. Zaznacza się je tyl−
ko  na  nielicznych  rysunkach,  a  w  konsekwencji
często  o  nich  zapominamy.  Ale  to  jeszcze  nie

wszystko − wcale nie są to zwyczajne diody i rezy−
story.  Układ  scalony  to  nie  złożenie „zwykłych”
tranzystorów, diod i rezystorów − to skomplikowa−
ny twór, produkowany na powierzchni płytki krze−
mowej  przez  selektywne  nakładanie,  usuwanie
i modyfikowanie wielu warstw o różnych właści−
wościach.  Powstałe  w tych  warstwach  składniki
tworzą  nie  tylko  pożądane  elementy,  ale  też  cały
szereg  pasożytniczych  struktur.  Przykładowo
w układach CMOS, oprócz pożądanych tranzysto−
rów  polowych  powstają  struktury,  które  okazują
się...  tranzystorami  bipolarnymi  i, co  najgorsze
włączone są w sposób tworzący strukturę tyrysto−
rową,  która  w szczególnych  sytuacjach  może  za−
działać  jak  tyrystor.  Ilustruje  to  w uproszczeniu

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Zamienniki

Układy 40106 i 4093 rea−
lizują  funkcje  logiczne
NOT i  NAND.  Od  po−
znanych  wcześniej  ko−
stek  4069  i  4011  różnią
się  budową  obwodów
wejściowych.  Obwody
wejściowe  są  bardziej
rozbudowane i występuje
tam  zjawisko  histerezy.
Mówimy, że są to układy
z  wejściem  Schmitta
(czytaj:  szmita),  a  na  ich
symbolu występuje upro−
szczony  rysunek  symbo−
lizujący  histerezę.  Układy  wejściowe  „ze
szmitem”, jak je potocznie nazywany, są bar−
dzo pożyteczne i są często wykorzystywane.

W praktyce, w zdecydowanej większości

przypadków  zamiast  prostych  „zwykłych”
bramek z kostki 4011, znacznie częściej wy−
korzystujemy  bramki  „ze  szmitem”  z kostki
4093.  Tak  samo  zamiast  inwerterów  4069,
bardzo często stosujemy bardziej uniwersal−
ne inwertery z układu 40106.

Oprócz układu 40106, w rodzinie CMOS

jest  jeszcze  jedna  niemal  identyczna  kostka
z sześcioma  „inwerterami  szmita”  –  4584.
Funkcje  i układ  wyprowadzeń  są  takie  same,
różnica jest niewielka: układ 4584 ma o połowę
mniejszą histerezę niż 40106. Inwertery z ukła−
du 40106 są stosowane nieporównanie częściej,
niż 4584. Tabelka pokazuje typowe wartości hi−
sterezy przy różnych napięciach zasilania.

Do tej pory w ogóle nie zajmowaliśmy się

cyfrowymi układami, wywodzącymi się z ro−
dziny TTL 74xx. Tym razem zrobię wyjątek.
Układ 74HC14 ma funkcje i układ wyprowa−
dzeń  identyczny,  jak  kostka  40106.  Różnice
dotyczą  zakresu  napięć  zasilania  i  wydajno−
ści prądowej. Kostka 40106 może być zasila−
na  napięciem  3...18V,  a  74HC14  napięciem
2...6V.  Przy  tak  niskim  napięciu  zasilania
układ 74HC14 ma kilkakrotnie większą wy−
dajność prądową wyjść niż układ 40106.

Rysunki 17a, 17b pokazują schemat
i przebiegi czasowe sterownika łańcucha
świetlnego. Dzięki inwerterom „ze szmi−
tem” można było genialnie uprościć taki
układ.

Generator z inwerterem U1A co pe−

wien  czas  pobudza  łańcuch  pięciu  uni−
wibratorów,  czyli  przerzutników  mono−
stabilnych. Każdy pobudzony uniwibra−
tor  wytwarza  impuls  o czasie  zależnym
od  elementów  RC.  Gdy  ten  impuls  się
skończy, opadające zbocze pobudza ko−
lejny uniwibrator. W ten sposób zaświe−
cane są kolejne diody LED. Stałe czaso−
we RC poszczególnych ogniw mogą być
różne, przez co można uzyskać dodatko−
we efekty, na przykład zwalniania.

Efekt jest wręcz rewelacyjny, na−

prawdę warto zbudować taki układ!
W podstawowej wersji, której realizację
widzisz na fotografii 7 elementami wy−
konawczymi są pojedyncze diody LED,
sterowane niezbyt dużym prądem ogra−
niczonym przez rezystory R7...R12. Mo−

żesz dodać bufory 4049, połączyć wiele
diod

LED

szeregowo/równolegle

i zwiększyć ich prąd.

Przy niższych napięciach zasilania

układ na pewno będzie wytwarzał prze−
biegi  jak  na  rysunku  17b –  w dowolnej
chwili  będzie  zaświecona  co  najwyżej
jedna  dioda.  Przy  wyższych  napięciach
(ponad  9V)  być  może  zaobserwujesz
dziwne zjawisko – łańcuch będzie dzia−
łał, ale w danej chwili mogą być zaświe−
cone dwie lub nawet trzy diody. W efek−
cie  przez  linijkę  diod  nie  będzie  „prze−
biegał” pojedynczy punkt świetlny, tylko
swego rodzaju fala. Może nawet uznasz
to za zaletę.

Nie gwarantuję Ci, że takie dziwne

zjawisko wystąpi. Ja przygotowując ćwi−
czenie  sprawdziłem  kilka  egzemplarzy
kostek  różnych  producentów  i uzyska−
łem różne wyniki: niektóre kostki dawa−
ły efekt „fali” już przy napięciu zasilania
6,5V,  inne  przy  16V pracowały  dokła−
dnie  według  rysunku  17b.  Zależy  to  od

Ośla łączka

117

układ typowa wartość histerezy

zzaassiillaanniiee

55V

1100V

1155V

4400110066

1,1V

1,7V

2,1V

44558844

0,6V

0,7V

1,1V

Informacje dotyczące zestawu EdW−A06 do „Oślej łączki”

znajdują się na stronie z Ofertą AVT.

Ćwiczenie 7

(Dyskotekowy)

łańcuch świetlny

Rys. 17

rysunek B. Kolorami zaznaczyłem tranzystory
MOSFET.

Nie musisz wgłębiać się w szczegóły − podczas

normalnej pracy takie dodatkowe obwody nie ma−
ją wpływu na działanie układu. Rysunek ten ma Ci
jednak pokazać, dlaczego w pewnych nietypo−
wych sytuacjach urządzenie może sprawiać
niespodzianki.

Analizując problem jeszcze dokładniej, należało−

by uwzględnić fakt, że ścieżki na płytce i wszystkie
połączenia  mają  też  jakąś  niewielką  rezystancję,
a także  indukcyjność.  Wypadałoby  też  uwzględnić
wszystkie pojemności montażowe (między elemen−
tami  i ścieżkami),  które  też  mogą  być  przyczyną
przykrych  niespodzianek.  Tych  i jeszcze  innych

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

ELEMENT

arz

LEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Napięcia progowe
raz jeszcze

Podobnie, jak w przypadku zwykłych bramek,
także i w bramkach z wejściem Schmitta trze−
ba się liczyć ze znacznym rozrzutem napięć
progowych oraz ich (niezbyt dużą, ale jednak)
zależnością od temperatury. W rezultacie okna
histerezy poszczególnych egzemplarzy nie
tylko będą mieć różną szerokość, ale też będą
wzajemnie przesunięte w osi poziomej. Tabe−
la poniżej pokazuje dopuszczalne granice dla
inwerterów kostki 40106 przy napięciach zasi−
lania 5V, 10V i 15V. Jak widać szerokość pę−
tli, czyli wielkość histerezy, zależy od napięcia
zasilania i co najgorsze, nie są to zmiany pro−
porcjonalne do napięcia zasilania.

Z kolei Tabela na następnej stronie poka−

zuje dopuszczalny zakres napięć progowych
inwerterów 40106. Tak widać różnice pomię−
dzy egzemplarzami mogą być duże – ilustruje
to rysunek IX pokazujący przykładowe cha−
rakterystyki dwóch różnych kostek 40106.

Pamiętaj, że nigdzie nie znajdziesz informa−

cji,  jaką  wielkość  pętli  histerezy  będzie  mieć
konkretny  egzemplarz  układu  scalonego  przy
danym  napięciu  zasilania  (musiałbyś  to  zmie−
rzyć). Właśnie z tych powodów nie sposób po−
dać wzoru na częstotliwość prostego generato−
ra  z  jedną  bramką  Schmitta.  Częstotliwość
drgań zależy bowiem bardzo silnie od wielko−
ści histerezy, a ta z kolei od napięcia zasilania.

właściwości  użytego  egzemplarza  ukła−
du  scalonego  40106.  Różni  producenci
budują  swoje  kostki  w nieco  odmienny
sposób. Każda kostka oznaczona 40106
zawiera sześć inwerterów „ze szmitem”
i sposób ich działania w typowych ukła−
dach  jest  taki  sam.  Jednak  kostki  róż−
nych  producentów  mogą  się  różnić  bu−
dową  wejściowych  obwodów  zabezpie−
czających i pewnymi mało istotnymi pa−
rametrami  nie  udokumentowanymi
w katalogu. I właśnie te drobne różnice
we właściwościach spowodują, że w na−
szym trochę nietypowym układzie jedne
kostki  będą  wytwarzać  „kanoniczne”
przebiegi z rysunku 17b nawet przy na−
pięciu  18V,  a inne  zaczną  wytwarzać
wspomnianą  „falę”  już  przy  napięciu

6...7V.  Aby  skutecznie  usunąć  wspo−
mniany efekt „fali” wystarczy dodać re−
zystory na wejściach bramek według ry−
sunku  17c.  Nieco  więcej  informacji  na
temat  przyczyn  takiego  nieoczekiwane−
go  zachowania  układu  znajdziesz
w Technikaliach.

Aby sterować prawdziwym łańcuchem

świetlnym z wieloma żarówkami, możesz
wykorzystać wersję z sześcioma tranzy−
storami  MOSFET na  przykład  według
rysunku 18a lub 18b, przy czym układ
musi być zasilany z akumulatora lub od−
powiednio  wydajnego  zasilacza  siecio−
wego. W razie potrzeby dodaj rezystory
według  rysunku  17c.  Zbudujesz  w ten
sposób  najprawdziwszy  wąż  świetlny
nadający się do domu czy do dyskoteki.

118

Ośla łączka

Wielkość histerezy

40106

min

typ.

max

0,3V

1,1V

2,0V

10V

1,2V

1,7V

3,4V

15V

1,6V

2,1V

5,0V

Rys. IX

Rys. 18

„pasożytów” prawie nigdy nie zaznacza się na sche−
matach, ale one nie tylko istnieją, ale też mogą dać o
sobie znać. W układach CMOS uaktywnią się zwła−
szcza wtedy, gdy przez obwody wejściowe przepływa
prąd o znacznej wartości. A właśnie w ćwiczeniu 7 ma
miejsce taka sytuacja. Ilustruje to rysunek C. Czym
wyższe napięcie zasilania, tym większy prąd płynie
przez chwilę przez obwody wejściowe. W momen−
cie zmiany stanu w punkcie X z niskiego na wyso−
ki, naładowany wcześniej kondensator Cx zostaje
„podrzucony do góry” i zaczyna się gwałtownie
rozładowywać. Przez rezystor Rx płynie niewielki
prąd, ale ponieważ rezystancje Rwy i RA mają ma−
łą wartość rzędu dziesiątek, najwyżej setek omów,
prąd płynący przez wejście może mieć wartość

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Progi wyjściowe?

Z wyjściami nie ma problemu – nie ma „wyj−
ściowego” napięcia progowego. Wnętrze ukła−
du  cyfrowego  jest  tak  zbudowane,  że  w nor−
malnych warunkach powinny się tam pojawiać
„czyste”  stany  logiczne:  potencjał  masy  albo
dodatniej  szyny  zasilania.  I tak  zwykle  jest  –
o ile tylko wyjście nie jest nadmiernie obciążo−
ne.  Jeśli  z wyjścia  układu  logicznego  nie  jest
pobierany  prąd  większy  niż  kilka  miliampe−
rów,  występują  tam  „czyste”  stany  logiczne.
Wyjątkiem są sytuacje, gdy do takiego wyjścia
podłączone jest nietypowe obciążenie, na przy−
kład dioda LED. Wtedy płyną znaczne prądy,
a napięcia nie odpowiadają poziomom logicz−
nym.  Choć  zazwyczaj  w takich  nietypowych
sytuacjach  układom  CMOS  nie  grozi  uszko−
dzenie, trzeba unikać nadmiernego obciążenia
i pamiętać o rezystancji wyjściowej bramek.

Generatory
i układy czasowe

W ćwiczeniu trzecim przekonałeś się, że naj−
prostszy generator można zrealizować za po−
mocą jednej bramki (inwertera) „ze szmitem”.
Choć  generatory  z bramkami  (inwerterami)
z wejściem Schmitta są często stosowane, ich
częstotliwość silnie zależy od zmian napięcia
zasilania,  a także  od  temperatury.  Ponadto
z uwagi na znaczny rozrzut parametrów trud−
no przewidzieć, jaka dokładnie będzie często−
tliwość  drgań  przy  danych  elementach  R,  C.
Nic więc dziwnego, że nie wyparły one „kla−
sycznych”  generatorów  dwubramkowych,
poznanych  na  poprzedniej wyprawie.  Gdy
częstotliwość ma być stabilna, należy stoso−
wać  klasyczny  układ  z dwiema  bramkami
(4011, 4001, 4069, 4049). Okazuje się, iż ta−
kie  klasyczne  dwubramkowe  generatory  są
też  częścią specjalizowanych układów scalo−
nych  rodziny  CMOS  4000,  na  przykład  bar−
dzo pożytecznych kostek 4541 czy 4060. Tak−
że  uniwersalny  układ  czasowy  4047,  wbrew
pozorom, opiera swe działanie na konfiguracji
klasycznego generatora dwubramkowego.

Bramki „ze szmitem” oprócz typowych
zastosowań, mogą być wykorzystywane
na wiele sposobów.

Przykład pokazany jest na rysunku 19.

Przy odpowiednim rozmieszczeniu diod
LED  uzyskasz  wirujące  świetlne  kółko.
Efekt jest naprawdę interesujący, musisz
tylko  umieścić  diody  kolejno  D1,  D2,
D3,  D4,  D5,  D6.  Prędkość  wirowania
zależy  oczywiście  od  elementów
R1...R3, C1...C3. A elementy te nie mu−
szą być jednakowe.

Na pierwszy rzut oka trudno uchwy−

cić  zasadę  działania.  Możesz  potrakto−
wać  układ  jako  zamknięty  łańcuch  blo−
ków  opóźniających,  podobnych  jak  na
rysunku 17, co tworzy niecodzienny ge−
nerator.  Teoretycznie  układ  złożony
z trzech  identycznych  stopni  nie  powi−
nien „ruszyć” i należałoby dodać obwód
startowy,  choćby  w postaci  przycisków
zwierających  kondensatory.  W praktyce
generator zawsze „rusza” ze względu na
drobne różnice parametrów użytych ele−
mentów.  Jeśli  chcesz,  możesz  samo−
dzielnie  przeprowadzić  bliższą  analizę
tego  interesującego  układu,  ale  możesz
też spokojnie pominąć te szczegóły.

Jeśli zmontujesz ten układ w postaci

solidnego pająka albo na kawałku płytki
uniwersalnej, uzyskasz atrakcyjny gadżet
dyskotekowy. Możesz go zasilać z popu−
larnej baterii 9−woltowej (nie alkalicz−
nej), ale układ powinien też pracować za−
silany z jednej baterii litowej 3−woltowej.

Warto wtedy zamiast kostki
40106

zastosować

układ

74HC14,  który  też  zawiera
sześć  inwerterów  „ze  szmitem”  i  ma
identyczny  układ  wyprowadzeń,  a  za−
pewni  większą  wydajność  prądową
wyjść przy niższych napięciach.

Na fotografii 8 pokazany jest model

próbny zmontowany na płytce stykowej.
Co prawda w tym prostym modelu diody
nie są ułożone w kółeczko, ale efekt też
jest interesujący. Podobny układ zreali−
zowany z pomocą miniaturowych ele−
mentów do montażu powierzchniowego
(SMD) opisany był w EdW 9/1999.

Ośla łączka

119

Ćwiczenie 8

Wirujące kółko

Rys. 19

Dolne napięcie progowe Górne napięcie progowe

40106

min

typ.

max

min

typ.

max

0,9V

1,9V

2,8V

2,2V

2,9V

3,6V

10V

2,5V

3,9V

5,2V

4,6V

5,9V

7,1V

15V

4,0V

5,8V

7,4V

6,8V

8,8V

10,8V

120

Ośla łączka

Wykonajmy  teraz  pożyteczny  przyrząd
do  Twojej  pracowni  elektronicznej.  Od
wielu  lat  w  literaturze  można  znaleźć
schemat testera tranzystorów o schema−
cie  jak  na  rysunku  20.  My  zbudujemy
nowocześniejszy  układ  według  rysun−
ku  21.  Model  zmontowany  na  płytce
stykowej pokazany jest na fotografii 9.

Napięcie zasilania nie powinno być

zbyt duże: 5V do, co najwyżej 9V, (ogra−

niczenie to wynika z faktu, że złącze ba−
za−emiter  tranzystora  bipolarnego  za−
chowuje się jak... dioda Zenera o napię−
ciu  5...6V,  więc  przy  wyższych  napię−
ciach efekty będą inne). W testerze ma−
my  dwa  generatory.  Jeden,  powolny,
zmienia  okresowo  biegunowość  napię−
cia podawanego na punkty E, C, co po−
zwala  sprawdzić  zarówno  tranzystory
PNP,  jak  i  NPN.  Drugi  podaje  na  bazę

tranzystora  przebieg  o  częstotliwości
rzędu  1kHz  lub  więcej  –  w  rezultacie
sprawny  tranzystor  daje  na  kolektorze
przebieg o amplitudzie kilku woltów.

Jeśli po dołączeniu badanego tranzy−

stora do punktów E (emiter), B (baza), C
(kolektor), nie świeci żadna dioda, ozna−
cza to, że tranzystor jest uszkodzony
(przerwa).

Jeśli na przemian migają diody D1,

D2 – tranzystor też jest uszkodzony –
zwarty. W takich przypadkach membra−
na będzie jedynie cicho stukać. Nato−
miast pisk membrany świadczy, że tran−
zystor jest sprawny, przy czym pulsowa−
nie tylko jednej diody LED pokazuje po−
laryzację tranzystora (PNP/NPN).

Przekonasz się, jak układ działa, jeśli

sprawdzisz  kilka  tranzystorów.  Archa−
iczny pierwowzór przeznaczony jest dla
tranzystorów bipolarnych, czyli mówiąc
potocznie  –  zwykłych.  Jeśli  masz  MO−
SFET−y z kanałem P i N, możesz spraw−
dzić, czy tester nadaje się do ich spraw−
dzania.  Zawsze  pamiętaj  o  właściwym
podłączeniu końcówki bazy (bramki).

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

rzędu kilkudziesięciu miliamperów. Warto zauwa−
żyć, że w czasie takiego rozładowania kondensatora,
napięcie na wejściu bramki (w punkcie X) będzie
wyższe niż dodatnie napięcie zasilania (VDD).

W większości katalogów różnych producentów

podana jest informacja, że taki prąd wejściowy nie
może  nawet  na  chwilę  przekroczyć  10mA czy
20mA. Kostki niektórych producentów wytrzymują
bez jakiejkolwiek szkodliwej reakcji prądy wejścio−
we rzędu 50...70mA, inne są gorsze − pasożytnicze
struktury  uaktywnią  się  przy  prądzie  wejściowym
niewiele  większym  od  10mA.  I  właśnie  od  takich
subtelnych właściwości, nie określonych dokładnie
w katalogu, zależy poprawna praca niektórych ukła−
dów, w tym łańcucha świetlnego z ćwiczenia 7.

Trzeba przy tym jasno powiedzieć, że przy na−

pięciach  do  5...6V prądy  są  niewielkie  i wspo−
mniane  szkodliwe  struktury  nie  zostaną  uaktyw−
nione. Natomiast przy wyższych napięciach zasi−
lania, gdy dodatkowo większa jest wydajność prą−
dowa  wyjść,  a prąd  wejściowy  przekracza
w szczytach  20mA,  wejścia  mogą  przez  krótkie
ułamki  sekund  zachowywać  się  jak...  wyjścia.
Szczegółowe  wyjaśnienie  zjawiska  niewątpliwie
przekracza  ramy  niniejszego  cyklu.  Warto  nato−
miast  pamiętać  o tym  problemie,  a w układach
czasowych  i generatorach  na  wszelki  wypadek
ograniczać prąd wejść poniżej dopuszczalnej war−
tości  20mA przez  zastosowanie  szeregowych  re−
zystorów (1...10k

Ω

) według rysunku D.

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

TECHNIKALIA

Rys. 20

Rys. 21

Ćwiczenie 9

Tester tranzystorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Do czego to służy?

Opisywane moduły przeznaczone są dla sze−
rokiej rzeszy miłośników audio. Wersja droż−
sza zainteresuje wyrafinowanych audiofilów,
którzy wykorzystując wzmacniacze mostko−
we zechcą sprawdzić właściwości inwertera
fazy z najlepszymi dostępnymi obecnie
wzmacniaczami operacyjnymi.

Wersja prostsza przeznaczona jest dla

wszystkich elektroników, którzy budują
wzmacniacze mostkowe i potrzebują modu−
łu, który z jednego sygnału audio zrobi dwa
o przeciwnych fazach.

W zasadzie zadanie odwrócenia fazy jest

dziecinnie proste – wystarczyłby do tego je−
den  wzmacniacz  operacyjny.  Opisywany
układ  powstał  dla  zaspokojenia  szczególnej
potrzeby.  Po  opublikowaniu  w EdW 6/2001
projektu  Hybrydowy  wzmacniacz  mostkowy
pojawiła  się  myśl,  żeby  wypróbować  układ
z inwerterem  zbudowanym  na  najwyższej
klasy  wzmacniaczach  operacyjnych.  Dodat−
kowo moduł powinien zawierać obwód cza−
sowy do opóźnionego dołączania głośników.

Po przemyśleniu problemu pojawiło się

przekonanie, że jeśli już projektować taki
moduł, to niech będzie nim uniwersalna płyt−
ka, pozwalająca zrealizować także inne, po−
krewne zadania.

Podstawowe zastosowanie to

inwerter−symetryzator,

który

z jednego  zrobi  dwa  sygnały
o przeciwnych  fazach  według
rysunku  1a.  I odwrotnie,  z sy−
gnału  symetrycznego  zrobi  sy−
gnał  niesymetryczny  według  ry−
sunku 1b − inaczej mówiąc cho−
dzi o wejściowy beztransformato−
rowy układ symetryzujący. Syme−
tryczne  przesyłanie  sygnału  za−
pewnia  mniejszą  czułość  na  ze−
wnętrzne  zakłócenia  i jest  po−
wszechnie  stosowane  w technice
studyjnej.  W

profesjonalnym

sprzęcie prawie wszystkie wejścia
i wyjścia są symetryczne. Choć
w wielu urządzeniach profesjo−
nalnych stosowane są transforma−
tory, które dodatkowo zapewniają

izolację galwaniczną, jednak nie zawsze trze−
ba oddzielać współpracujące urządzenia; naj−
częściej doskonale zda egzamin (de)symetry−
zator elektroniczny.

Jak to działa?

Pierwszy moduł umożliwia wykorzystanie naj−
lepszych  współczesnych  wzmacniaczy  opera−
cyjnych  i przeznaczony  jest  dla  miłośników
rozwiązań  szczytowej  klasy.  Schemat  ideowy
tej wersji pokazany jest na rysunku 2. Ponie−
waż  moduł  często  zasilany  będzie  napięciem
niestabilizowanym  zasilającym  wzmacniacze,
przewidziano dwie diody Zenera D1, D2, które
w razie  potrzeby  zmniejszą  napięcie  na  wej−
ściach stabilizatorów U5, U7 do dopuszczalnej
wartości ±35V. Przy napięciu zasilającym po−
niżej ±35V diody te można zastąpić zworami.

Stabilizacja jest dwustopniowa. Najpierw

z niestabilizowanego,  tętniącego  przebiegu
wytwarzane jest napięcie symetryczne ±18V.
Mogłoby  ono  posłużyć  wprost  do  zasilania
wzmacniaczy  operacyjnych  modułu,  jednak
napięcie to może zawierać minimalne tętnie−
nia i zakłócenia. Aby definitywnie się ich po−
zbyć,  wprowadzono  dodatkowe  stabilizatory
U4,  U6.  Różnica  napięć  na  wejściach  i wyj−
ściach  tych  stabilizatorów,  wynosząca  3V,

całkowicie wystarczy do ich prawidłowej pra−
cy. Dzięki takiemu rozwiązaniu napięcie zasi−
lające jest nie tylko dobrze stabilizowane, ale
także zawiera bardzo mało szumów. Pod tym
względem popularne stabilizatory 78xx/79xx
mają wystarczająco dobre parametry.

Staranna filtracja napięcia zasilającego jest

szczególnie  ważna  w układach  najwyższej
klasy pracujących z małymi sygnałami, gdzie
trzeba  uwzględniać  wpływ  szumów  napięcia
zasilania i przenikania tego szumu do toru sy−
gnałowego  wskutek  niedoskonałego  współ−
czynnika  tłumienia  tętnień  zasilania  (PSRR),
zwłaszcza  przy  wyższych  częstotliwościach.
Wcale nie chodzi tu o stłumienie tętnień sieci
(50Hz i 100Hz), tylko właśnie niedopuszcze−
nie  do  przejścia  wysokoczęstotliwościowych
szumów  z szyn  zasilania  do  toru  sygnałowe−
go. Wpływ na to mają także właściwości za−
stosowanych  wzmacniaczy  operacyjnych,
a konkretnie  ich  współczynnika  PSRR  przy
dużych  częstotliwościach.  W opisywanym
module  sygnały  robocze  są  duże  i można

Rys. 1

Rys. 2 Wersja Hi−End

−

((

))

łł

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

wykorzystać różne typy wzmacniaczy opera−
cyjnych. Nawet gdyby ich współczynnik
PSRR był słaby, dzięki rozbudowanym obwo−
dom zasilania nie pogorszy to jakości sygnału.

Z obwodami zasilania współpracuje kost−

ka  U3.  Ten  wzmacniacz  operacyjny  objęty
pętlą  dodatniego  sprzężenia  zwrotnego  (R6,
R13,  R14)  pełni  rolę  układu  opóźniającego.
Czas  opóźnienia  wyznaczony  jest  przez  po−
jemność C1 i rezystancję PR2, R12. Tranzy−
story  T1  i T2  zostają  otwarte  kilkana−
ście...kilkadziesiąt  sekund  po  włączeniu  na−
pięć  zasilania.  Do  jednego  z punktów  U,
W można podpiąć przekaźnik(−i) dołączający
głośniki do wyjścia wzmacniacza. Dioda D3
jest potrzebna do szybkiego rozładowania C1
po wyłączeniu zasilania. Rysunek 3 pokazu−
je przykłady dołączenia przekaźników.

Właściwy układ symetryzująco−desyme−

tryzujący zawiera dwa identyczne kanały (L −
lewy, R − prawy), gdzie pracują cztery
wzmacniacze operacyjne U1, U2 i sieć jedna−
kowych rezystorów – ich wartość może wy−
nosić 1k

Ω

...50k

Ω

. Numeracja elementów

w obu kanałach jest identyczna. Każdy kanał
ma  aż  cztery  wejścia  (punkty  A,  B,  C,  D)
i dwa wyjścia (punkty E, F). Nigdy wszystkie
nie będą wykorzystane i nigdy nie będą mon−
towane  wszystkie  rezystory  i potencjometry.
Rysunek  4 pokazuje  elementy  inwertera−sy−
metryzatora i desymetryzatora. W układzie de−
symetryzatora  przewidziano  potencjometry
montażowe,  umożliwiające  dokładne  zrówno−
ważenie układu (o wartości około 30...100 razy
mniejszej  od  użytej  wartości  rezystorów  R).
W większości przypadków nie będą one mon−
towane, a ich wyprowadzenia trzeba zewrzeć –
z powodzeniem  wystarczy  zastosowanie  pre−
cyzyjnych rezystorów o tolerancji 1%, ewen−
tualnie dodatkowo dobranych parami (R1,R2;
R2,R10; R8,R5; R9,R11) za pomocą cyfrowe−
go miernika. W wersjach najprostszych moduł
pozwoli zrealizować aż cztery niezależne to−
ry. Oprócz funkcji inwertera do wzmacniacza
mostkowego, układ może realizować funkcję
symetrycznego wyjścia i wejścia, zastępując
kosztowne  układy  z transformatorami.  Jeśli
obciążenie  miałoby  wtedy  charakter  pojem−
nościowy  (np.  długie  kable),  należy  spraw−
dzić czy układ nie ma skłonności do oscyla−
cji  −  warto  na  tak  obciążonych  wyjściach
wzmacniaczy  operacyjnych  umieścić  dodat−
kowe rezystory szeregowe (100

Ω

...1k

Ω

W module nie przewidziano wejściowych

kondensatorów separujących. Puryści unikają

kondensatorów w torze sygnału. Ponieważ ca−
ły układ jest w pełni symetryczny, nie ma po−
trzeby stosowania takich kondensatorów. Gdy−
by okazały się potrzebne, można je włączyć na
wejściach. Będą to oczywiście kondensatory
foliowe MKT, a nie żadne „elektrolity”.

Jak pokazuje rysunek 5, przy wartości re−

zystorów równej 46,4k

Ω

już pojemność 1

da znakomitą częstotliwość graniczną poniżej

5Hz. Właśnie ze względu na możli−
wość dodania kondensatorów wej−
ściowych, być może zajdzie potrze−
ba zastosowania rezystorów o dużej
wartości (np. 46,4k

Ω

). Jeśli kon−

densatorów wejściowych nie będzie
i nie ma innych powodów, warto
zdecydowanie zmniejszyć wartość
rezystorów do wartości 1k

Ω

...3k

Ω

Zmniejszy to też nieco szumy, ale
przy poziomach sygnału rzędu po−

jedynczych woltów szumy rezystorów nie
mają znaczenia.

Moduł został sprawdzony „na przyrzą−

dach” zarówno w roli symetryzatora, jak i de−
symetryzatora  z różnymi  typami  układów
scalonych.  Przede  wszystkim  z Rolls−Roy−
ce’m – kostką AD797 Analog Devices. Pod−
czas testów okazało się, że trzeba zastosować
dodatkowe  kondensatory  kompensujące  (co
zresztą jest zgodne z uwagami z karty katalo−
gowej).  W symetryzatorze  z kostką  AD797
i

rezystorami

46,4k

Ω

, by usu−

nąć  silną  skłon−
ność  do  samow−
zbudzenia,  trzeba
było  koniecznie

dołączyć równolegle do R3 i R5 kondensato−
ry 3pF (C8, C9), co skutecznie usunęło skłon−
ność do samowzbudzenia i dało płaską cha−
rakterystykę, przy czym szybkość zmian na−
pięcia nie pogorszyła się i wynosiła, zgodnie
z katalogiem, 20V/

s. Z rezystorami o warto−

ści 1,82k

Ω

0,5% (takie akurat były

pod  ręką)  tendencji  do  samowzbu−
dzenia  praktycznie  nie  było,  nie−
mniej  aby  uzyskać  idealnie  płaską
charakterystykę,  pojemność  C8
i C9 trzeba zwiększyć do 10...15pF.

Można sprawdzić właściwości

z innymi typami układów scalo−
nych U1, U2. Różnorodne wzmac−

niacze operacyjne firmy Analog Devices do−
stępne  są  u krajowych  dystrybutorów,  m.in.
w poznańskiej  firmie  Alfine  (www.alfi−
ne.com.pl). Przeprowadzono też próby z bar−
dzo szybką kostką AD817. Dała ona rewela−
cyjną szybkość narastania napięcia, nieco po−
nad  180V/

s. Czy jest ona naprawdę po−

trzebna, audiofile mogą sprawdzić osobiście
(ani cyfrowe, ani analogowe źródła nie dadzą
sygnału o takiej stromości zboczy). Tu
z rezystorami 1,82k

Ω

dla uzyskania do−

kładnie płaskiej charakterystyki trzeba
było dodać kondensatory 3pF, które zli−
kwidowały niewielkie podbicie w zakre−
sie megahercowym.

Oczywiście kondensatory te nie są wyma−

gane,  bo  wpływają  na  przebieg  charaktery−
styki  w zakresie  częstotliwości  wielokrotnie
większych od akustycznych, a i to w niewiel−
kim stopniu. Jednak w układzie dla zaawan−
sowanych  audiofilów  taka  dbałość  o szcze−
góły na pewno nie zaszkodzi.

Próby laboratoryjne wykazały, iż nie są

wymagane dodatkowe kondensatory filtrują−
ce obwody zasilania wzmacniaczy operacyj−
nych, umieszczone tuż przy kostkach.

Jeśli ktoś chce, może przylutować takie

kondensatory od strony druku (między masą
a szynami zasilania).

Ponieważ taki uniwersalny układ zainte−

resuje nie tylko audiofilów, przewidziano

Rys. 4

Rys. 3

Rys. 5

Rys. 6 Wersja uproszczona

drugą wersję modułu z popularnymi i tanimi
wzmacniaczami operacyjnymi NE5532,
przeznaczonymi właśnie do układów audio
lub innymi podwójnymi wzmacniaczami.

Schemat takiej uproszczonej wersji pokaza−

ny  jest  na  rysunku  6.  Dwa  kanały  audio  są
identyczne, jak na rysunku 2. Różnica w sto−
sunku  do  wersji  Hi−Endowej  polega  tylko  na
uproszczeniu  obwodów  zasilania.  Zamiast
dwóch  stopni  stabilizacji,  występuje  tylko  je−
den, a w układzie opóźniającym zastosowano
dodatkowe  dławiki,  które  jak  pokazały  testy,
mogą być zastąpione zworami. Testy te wyka−
zały również, iż z kostkami NE5532 i rezysto−
rami R o wartościach z zakresu 1k

Ω

...4k

Ω

nie

są  potrzebne  kondensatory  kompensujące.
Układ  wypróbowano  także  z kostkami
LM833, które są bardzo podobne do układów
NE5532. Nie zaleca się natomiast stosowania
bardzo  popularnych  kostek  TL072,  choć  od
biedy  mogłyby  być  wykorzystane.  Znacznie
lepsze wyniki osiąga się z niemniej popularny−
mi i również bardzo tanimi układami NE5532.

Montaż i uruchomienie

Moduł  w wersji  Hi−End  można  zmontować
na płytce pokazanej na rysunku 7. Nigdy nie
będą  montowane  wszystkie  elementy  (jak
w prototypie  na  fotografii  wstępnej).  Zależ−
nie od przeznaczenia, należy zmontować ele−
menty  według  rysunku  4,  nie  zapominając
o zworach  Z1,  Z2.    Najczęściej  rezystory
oznaczone R mogą mieć wartość 1k

Ω

...3k

Ω

byle miały parami jednakowe wartości, naj−
lepiej z dokładnością lepszą niż 1% . Ko−
niecznie trzeba tu zastosować precyzyjne re−
zystory o tolerancji co najmniej 1%. Z kost−
ką AD797 właściwa pojemność C8, C9 wy−
nosi 15pF, z kostką AD817 – 2,7...3,9pF.

Jeśli ktoś zastosuje jeszcze inne wzmac−

niacze  operacyjne,  zechce  uzyskać  na  wyj−
ściach  jak  najlepszy  przebieg  prostokątny
bez  zwisów  i przerzutów,  może  z pomocą
oscyloskopu i generatora przebiegów prosto−
kątnych  dobrać  kondensatory  C8,  C9;
w większości  przypadków  nie  będą  one
konieczne.

Fotografia 1 pokazuje symetryzator do

wzmacniacza mostkowego z

kostkami

AD817 i AD797. Kondensatory kompensują−
ce C8 i C9 (2x3pF i 2x15pF) zostały w tym
prototypie dolutowane od strony ścieżek do
rezystorów R3 i R5, które mają po 1,82k

Ω

Na fotografii 2 pokazana jest wersja z jed−
nym kanałem, bez układu czasowego.

Wersję uproszczoną z rysunku 6 można

zmontować na płytce drukowanej pokazanej
na rysunku 8 . Zalecany zakres wartości R to
1...4k

Ω

(1% lub lepiej); tylko przy więk−

szych rezystancjach R (10k

Ω

...50k

Ω

) trzeba

sprawdzić  odpowiedź  impulsową  i w razie
wystąpienia  przerzutów  dodać  niewielkie
kondensatory  równolegle  do  R3,  R5.  W de−
symetryzatorze  w miejsce  potencjometrów
trzeba  wlutować  zwory. Fotografia  3 poka−
zuje  model  z kostkami  NE5532,  w którym

jeden kanał pełni rolę symetrycznego wyj−
ścia, drugi – wejścia.

Ryszard Ronikier

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Wykaz elementów:

Moduł wejściowy Hi−End wg rys 2:
R

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R11−R

R55,,R

R88−R

R1111,,R

R11R

R−R

R55R

R,,R

R88R

R−R

R1111R

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,, 4477kk

Ω

11%

% − 99sszztt..

((11kk

Ω

Ω..

....4477kk 11%

%)) ppaattrrzz tteekksstt

R66,,R

R1133,,R

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R77,,R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R11,,P

R33,,P

R11R

R,,P

R33R

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..** ppaattrrzz tteekksstt

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

miinnii

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//2255V

V ttaannttaalloow

wyy

C22,,C

C44,,C

C66,,C

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//2255V

C33,,C

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//5500V

C88−C

C1111,,C

C88R

R−C

C1111R

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..** ppaattrrzz tteekksstt

D11,,D

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa ZZeenneerraa 11W

W –

– ppaattrrzz tteekksstt

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554477

U11,,U

U22,,U

U11R

R,,U

U22R

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

D779977

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..µµA

A774411

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77881155

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77881188

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77991155

U77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77991188

Moduł wejściowy z kostkami NE5532 wg rys. 6
R

R11−R

R55,,R

R88−R

R1111,,R

R11R

R−R

R55R

R,,R

R88R

R−R

R1111R

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,, 4477kk

Ω

11%

% − 99sszztt..

((11kk

Ω

Ω..

....4477kk 11%

%)) ppaattrrzz tteekksstt

R66,,R

R1133,,R

R1144 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R77,,R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R11,,P

R33,,P

R11R

R,,P

R33R

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..** ((00,,0011......00,,0033**R

R)) ppaattrrzz tteekksstt

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//2255V

V ttaannttaalloow

wyy

C22,,C

C44,,C

C66,,C

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//2255V

C33,,C

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//5500V

D11,,D

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa ZZeenneerraa 11W

W –

– ppaattrrzz tteekksstt

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554477

U11,,U

U11R

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

NEE55553322

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77881155

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..µµA

A774411 lluubb ppooddoobbnnyy

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M77991155

LL11,,LL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..zzw

woorraa lluubb 110000µµH

Płytki drukowane są dostępne w sieci handlowej AVT

jako:

AVT−2645/1 − HiEnd−owy (de)symetryzator audio,

AVT−2645/2 − Uniwersalny moduł symetryczny

Rys. 8 Schemat montażowy (do rys. 6)

Rys. 7 Schemat montażowy (do rys. 2)

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Do czego to służy?

Po pojawieniu się kitu AVT−2347 umożliwia−
jącego  zrealizowanie  jednopasmowego
odbiornika AM, redakcja EdW, a także autor
otrzymali  wiele  listów sugerujących,  aby
pójść  dalej  i opisać  możliwości  rozbudowy
układu,  który  usatysfakcjonowałby  szersze
grono  Czytelników.  Początkowo  chodziło
głównie  o strojenie  urządzenia,  czyli  możli−
wość odbioru wielu stacji pracujących w pa−
śmie  11m,  a nie  tylko  jednego  kanału,  na
który  był  przewidziany  opisany  odbiornik.
Kit  ten  z założenia  był  uproszczony  do  nie−
zbędnego  minimum,  bo  −  prawdę  mówiąc  −
była to część składowa jednopasmowego ra−
diotelefonu  (po  dodaniu  drugiej  płytki
nadawczej,  kolejnego  kitu  AVT−2406,  uzy−
skiwało się bardzo proste urządzenie nadaw−
czo − odbiorcze CB/AM).

Warto przypomnieć, że CB radio jest

środkiem  wzajemnego  komunikowania  się
w paśmie  27MHz.  W Polsce  oficjalnie  jest
dopuszczone do eksploatacji przez użytkow−
ników  CB  pasmo  26,960−27,405MHz,
podzielone  na  40  kanałów  z odstępem  co
10kHz (tak zwana podstawowa „czterdziest−
ka”) z modulacją AM, FM i SSB.

Ponieważ coraz więcej czytelników suge−

rowało kolejne modernizacje układu, wraca−
my do tematu i przedstawiamy schemat
odbiornika uzupełnionego o układy najczę−
ściej poszukiwane w listach:
− generator przestrajany,
− przedwzmacniacz w.cz.,
− układ blokady szumu.

Już na początku należy jednak wyjaśnić,

że choć w kraju 90% urządzeń CB jest przy−
stosowanych do pracy emisją AM, to odbiór
słabych  sygnałów  z tą  modulacją  z reguły
jest  utrudniony  ze  względu  na  właściwości
pasma  obywatelskiego  (zakłócenia  od  silni−
ków iskrowych i sprzętu RTV, czy blisko zlo−
kalizowanych  stacji  CB,  nie  mówiąc  o za−
kłóceniach  wywoływanych  przez  stojący  na
biurku komputer). Ponadto odbiór sygnałów
za  pomocą  opisywanego  odbiornika  z inną
modulacją niż AM jest siłą rzeczy utrudnio−

ny, a właściwie niemożliwy (choć teoretycz−
nie na zboczu krzywej rezonansowej można
odbierać dostatecznie czytelne sygnały FM).

Jak to działa

Schemat blokowy przestrajanego odbiornika
CB/AM jest pokazany na rysunku 1, zaś na
rysunku 2 cały schemat ideowy urządzenia.
Układ jest przystosowany do odbioru rozsze−
rzonego

zakresu

CB,

konkretnie

26...28MHz. W skład odbiornika, oprócz
wspomnianego serca − kitu AVT−2347, wcho−
dzą trzy dodatkowe bloki (generator przestra−
jany, przedwzmacniacz w.cz., układ blokady
szumu) opisane poniżej w kolejności prze−
biegu sygnału.

A) Przedwzmacniacz
antenowy CB (AVT−2122)

Sygnał z anteny trafia na filtr wejściowy pro−
stego przedwzmacniacza antenowego włą−
czonego na wejściu odbiornika.

Zastosowanie przedwzmacniacza w.cz.

często daje radykalną poprawę czułości
odbiornika (umożliwia odbiór bardzo odle−
głych stacji, tzw. DX).

Z uzwojenia głównego filtru F1 odfiltro−

wany sygnał jest kierowany na bramkę pierw−
szą tranzystora polowego MOSFET T1 −
BF966. Bramka druga jest spolaryzowana na−
pięciem wytworzonym przez dzielnik rezysto−
rowy R2 R3. Rezystor R1 służy do stabilizacji
punktu pracy tranzystora oraz stanowi ograni−
czenie prądowe źródła. W obwodzie drenu

tranzystora jest włączony filtr F2 (również ze−
strojony na częstotliwość środkową pasma
CB). Z uzwojenia wtórnego tego filtru sygnał
jest podany na wejście odbiornika CB.

Jako filtry F1 i F2 wykorzystano dwa ob−

wody 7x7 typu 217, które, mimo że są przy−
gotowane do pracy w układach pośredniej
częstotliwości 10,7MHz, mogą również pra−
cować na wyższych zakresach. Przestrojenie
obwodów osiągnięto dzięki kondensatorom
C1 i C4 dobranym w taki sposób, aby z głów−
ną indukcyjnością filtru wytworzyć rezonans
w pasmie 27MHz.

Przedwzmacniacz charakteryzuje się

wzmocnieniem napięciowym 20dB, a jego
pasmo przenoszenia zawiera się w zakresie
26...28MHz.

B) Właściwy
odbiornik CB
(kit AVT−2395)

Sercem urządzenia jest kla−
syczna

superheterodyna

z pojedynczą przemianą
częstotliwości, w której za−
stosowano tylko dwa popu−
larne układy scalone.

Sygnał z przedwzmac−

niacza antenowego, odfil−

trowany w filtrze F1 zestrojonym na 27MHz,
jest skierowany na wewnętrzny wzmacniacz
w.cz.  układu  scalonego  US1  TCA440
(UL1203). Wzmocnienie stopnia wejściowe−
go  tego  układu  wynosi  około  35dB.  O czę−
stotliwości  odbieranego  kanału  decyduje
wartość  częstotliwości  sygnału  generatora
dołączonego do wyprowadzenia 4 US1.

Sygnał z wyjścia mieszacza 455kHz

(f p.cz.) jest następnie podany − przez obwód
rezonansowy F3 − na podwójny obwód selek−
cyjny,  zestawiony  z trójkońcówkowych  fil−
trów  ceramicznych  455kHz.  Szerokość  prze−
noszenia  takiego  filtru  wynosi  około  10kHz.
Z wyjścia filtru sygnał 455kHz jest wzmacnia−
ny w wewnętrznym wzmacniaczu p.cz. ukła−
du scalonego. Sygnał z wyjścia wzmacniacza
p.cz.  (F4)  podlega  demodulacji  amplitudy  za

###

−

Rys. 1 Schemat blokowy

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Po  przeczytaniu  dwóch  artykułów  dotyczą−
cych  przeróbki  napędu  CD−ROM  na  odtwa−
rzacz płyt kompaktowych audio (EdW 9/01)
postanowiłem przedstawić swoje urządzenie.
Mój  odtwarzacz  wzbogacony  został  o kla−
wiaturę do wybierania utworu oraz wyświe−
tlacz numeryczny, który pokazuje numer wy−
branego utworu.

Schemat blokowy urządzenia przedsta−

wiony został na rysunku 1.

Klawiatura

Klawiatura, wraz z układem odliczającym
impulsy, pochodzi ze starego telefonu. Dzia−
łanie klawiatury jest następujące:

Po naciśnięciu jakiegokolwiek przycisku

(oprócz „*” i „#”) układ odlicza liczbę impul−
sów odpowiadającą liczbie, która znajduje się
na tym przycisku. Wyjątkiem jest przycisk
z liczbą zero – po naciśnięciu tego przycisku
układ odlicza 10 impulsów. Przycisk „#” bę−
dzie umożliwiał włączenie pierwszego utwo−
ru, a później przeskakiwanie do następnego.

Jak dostosować klawiaturę do współpracy

z napędem CD−ROM?

Rysunek 2 przedstawia uproszczoną we−

rsję płytki drukowanej klawiatury i dołączone
do niej dodatkowe elementy. Aby dostosować
klawiaturę do naszych potrzeb wystarczy wy−
lutować kondensator o pojemności 47pF

oznaczony cyfrą 3 i na jego miejsce wlutować
kondensatory 100nF i 30nF połączone rów−
nolegle. Następnie należy wylutować przeka−
źnik złożony z cewki i małego kontaktronu
umieszczonego w jej osi. Teraz zamieniamy
rezystor 15k

Ω

oznaczony cyfrą 9 na rezystor

o wartości 165k

Ω

. Dodatkowe elementy (D1,

D2, PR1, T1) można zlutować „na pająka”.
Przewód łączący D1 i PR1 należy podłączyć
do górnej nóżki rezystora oznaczonego

cyfrą  8.  Dioda  LED  za−
świeca  się  przy  każdym
impulsie oraz gdy jest wci−
śnięty przycisk „#”. Poten−
cjometr PR1 można na ra−
zie  ustawić  w pozycji
środkowej.  Układ  z prze−
kaźnikiem  REL1  zostanie
opisany  w dalszej  części
artykułu.  Nie  jest  on  jed−
nak niezbędny do popraw−
nego działania klawiatury.

Przycisk z gwiazdką

wykorzystałem jako drugi

przycisk STOP/EJECT. Aby to zrobić musia−
łem zaingerować we wnętrze klawiatury. Ca−
łą operację przedstawia rysunek 3. W miej−
scach  oznaczonych  czerwonym  krzyżykiem
należy przeciąć ścieżki. Aby wykonać zazna−
czoną na rysunku zworę należy zeskrobać ze
ścieżek  warstwę  ochronną  i przylutować
drut. Na pola stykowe przycisków „*” i „0”
należy  nałożyć  trochę  cyny.  Cyna  powinna
być  rozprowadzona  równomiernie  i płasko.

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

−

łł

Zbyt duża ilość cyny spowoduje zwarcie sty−
ków i niepoprawne działanie klawiatury. Dla
pewności można odciąć fragment metalowej
cienkiej płytki ze stykami odpowiadającymi
za zwieranie powierzchni stykowych przyci−
sku „*” i odizolować go od pozostałej części
tej płytki. Płytka ta znajduje się pod plastiko−
wym izolatorem z okrągłymi otworami.

Płytkę, oraz elementy R2− R4, T2, D3,

REL1, umieściłem w małej obudowie, a kla−
wiaturę przykręciłem na zewnątrz tej obudo−
wy. Płytka i klawiatura są połączone dziesię−
ciożyłową taśmą. Przewody od przycisku „*”
przewlekłem przez wcześniej wywiercony
otwór w obudowie. Urządzenie jest gotowe
do współpracy ze stacją CD−ROM. Do punk−
tu oznaczonego na płytce literą „k” doprowa−
dziłem (poprzez rezystor 330

Ω

/0,5W) napię−

cie +12V z zasilacza stacji. Punkt „t” to minus
zasilania. Nóżkę, która połączona jest z „elek−
troniką”, przycisku PLAY w CD−ROMie nale−
ży podłączyć do klawiatury według rysunku 2.

Podobnie jest z przyciskiem STOP/EJECT −
nóżkę, która nie jest dołączona do masy nale−
ży podłączyć do jednej z końcówek przycisku
„*” w klawiaturze. Drugą Końcówkę przyci−
sku „*” łączymy z masą.

Można już włączyć zasilanie i słuchać

muzyki, ale uwaga!

Wybieranie numerów utworów nie odby−

wa  się  tradycyjnym  sposobem.  Aby  wybrać
piosenkę  z nr  np.  12  –  nie  należy  naciskać
przycisków 1 i 2 ale 0 i 2. Dlaczego? Po na−
ciśnięciu przycisków 1 i 2 klawiatura urucho−
mi  piosenkę  z numerem  3.  Aby  zrozumieć
o co chodzi należy przeczytać ponownie po−
czątek powyższego podtytułu „Klawiatura”.

Jest jeszcze jedno – ale. Otóż, jak wiado−

mo, CR−ROM po odczytaniu zawartości pły−
ty rozpędza ją do większej prędkości. Będzie
to sygnalizowane zgaszeniem diody i charak−
terystycznym  odgłosem  napędu.  Gdy  płyta
jest rozpędzona nie możemy nacisnąć przyci−
sków 0 i 2. Należy nacisnąć 1 – 1 – 0. Chodzi
o to, że po pierwszym impulsie będzie chwila
przerwy  do  następnego.  W tym  czasie  CD−
ROM  zdąży  zwolnić  obroty  płyty.  Oczywi−
ście gdyby płyta była uruchomiona i nacisnę−
libyśmy STOP, to następne wybieranie odby−
wałoby  się  normalnie  (np.  5  lub  0  i 3  itd.).
Niestety,  przerwy  występują  po  odliczeniu
przez  układ  każdej  paczki  impulsów.  Efekt
będzie taki, że podczas wybierania usłyszymy
kilka  początkowych  sekund  innego  utworu.
Aby temu zapobiec, można odłączyć głośniki
na czas wybierania utworu. Do tego właśnie
służy  układ  składający  się  z elementów  R2−
R4,  T2,  D3,  REL1  z rysunku  2.  Rezystor
z numerem 11 należy wylutować i nóżkę 13
układu scalonego połączyć z punktem E.

Jeszcze jedna uwaga. Gdy została włączo−

na piosenka z numerem np. 8, a po jakimś

czasie chcemy przełączyć na piosenkę z nu−
merem np. 13, to nie naciskamy 0 i 3 lecz 5.
Kto nie rozumie niech jeszcze raz przeczyta
początek artykułu (działanie klawiatury).

Wyświetlacz

Do  zbudowania  wyświetlacza,  a właściwie
licznika  impulsów  wychodzących  z klawia−
tury,  wykorzystałem  popularne  układy
CMOS  4518  i 4543.  Przedstawiony  na  ry−
sunku  4 układ  jest  klasycznym  licznikiem
dwucyfrowym.  Układ  scalony  4518  to
podwójny licznik BCD. Utrzymujący się stan
wysoki na wejściu pierwszego licznika (n.11
U3B) jest chwilowo zmieniany przy każdym
impulsie na stan niski. Licznik zlicza te zmia−
ny. Gdy odliczy 10 impulsów, sygnał z wyj−
ścia  Q3  jest  podawany  do  wejścia  drugiego
licznika. Wyjścia liczników są podłączone do
odpowiednich  wejść  dekoderów  4543,  a do
nich bezpośrednio 7−segmentowe wyświetla−
cze LED. Liczniki są resetowane po każdym
zgaśnięciu diody LED w CD−ROMie oraz po
włączeniu zasilania. Zapewniają to elementy
C1, C3, R4−R6, R8, T1 i T2.

Układ jest zasilany stabilizowanym napię−

ciem  9V.  Stabilizator  potrzebuje  niewielkie−
go  radiatora.  Licznik  można  umieścić  w tej
samej obudowie co klawiaturę. Ponieważ za−
stosowałem uniwersalne dekodery, można do
nich  podłączyć  również  wyświetlacze  ze
wspólną  anodą,  pamiętając  o przełączeniu
szóstych  nóżek  dekoderów  do  plusa  zasila−
nia. Kto chciałby uzyskać ciekawy efekt, mo−
że podłączyć obydwie kropki do diody LED
w klawiaturze. Gdyby migały niezbyt jasno,
należy odłączyć diodę.

Ciąg dalszy na stronie 59.

Forum Czytelników

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rys. 4

Wykaz elementów

Klawiatura

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

//00,,55W

R22Q

Q .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

Ω

99 ((rreezzyyssttoorr nnaa ppłłyyttccee)) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..116655kk

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

R 4477kk

Ω

33 ((kkoonnddeennssaattoorr nnaa ppłłyyttccee)) .. .. ..110000nnFF ++ 3300nnFF
D

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D żżóółłttaa

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554477

REELL11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeekkaaźźnniikk ddw

wuusseekkccyyjjnnyy 1122V

kkllaaw

wiiaattuurraa oodd ssttaarreeggoo tteelleeffoonnuu

ttaaśśm

maa 1100−żżyyłłoow

waa

Licznik

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

R22,,R

R55,,R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5511kk

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6688

Ω

//11W

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6688

Ω

//22W

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF
C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//2255V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

TT11,,TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554477

U11,,U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44554433

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44551188
U

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880099
ppłłyyttkkaa uunniiw

weerrssaallnnaa

ttaaśśm

maa 1155−żżyyłłoow

waa

oobbuuddoow

waa **

wyyśśw

wiieettllaacczzee **

Zasilacz

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22220000µµFF//2255V

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

moosstteekk pprroossttoow

wnniicczzyy 11,,55A

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880055
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77881122
ttrraannssffoorrm

maattoorr **

** –

– ppaattrrzz tteekksstt

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Od czasu, gdy ludzkość raz zasmako−

wała w pilocie do sprzętu RTV, nie spo−

sób z niego zrezygnować. Upewniłem

się co do tego ostatnio, gdy zbudowa−

łem nowy przetwornik cyfrowo−analo−

gowy do odtwarzacza CD. Piękny (rze−

czywiście) dźwięk układów Crystal’a

nie jest już taki piękny, jeśli co chwilę

trzeba wstawać z wygodnego fotela...

W poniższym artykule chciałbym poka−

zać jak zawiły może się stać problem

wyglądający na prosty i... jak prosto

można go rozwiązać.

Opis układu

Nowy przetwornik C/A ma po prostu wyjście
sygnału analogowego o stałym poziomie. Je−
śli  ktoś  nie  ma  wzmacniacza  o regulowanej
pilotem głośności − to ma problem. Ja nieste−
ty mam odtwarzacz  CD podłączony do dość
surowej końcówki mocy. Musiałem więc wy−
silić  nieco  szare  komórki,  aby  jeszcze  tego
wieczoru  móc  spocząć  z pilotem  w swoim
fotelu.  Używam  odtwarzacza  Marantz  CD−
63SE, który ma regulację głośności pilotem,
ale gdy używam go tylko jako napędu płyty −
regulacja ta nie działa.

Chcąc zrobić urządzenie możliwie najpro−

stsze  zdecydowałem,  że  trzeba  wykorzystać
oryginalny pilot od odtwarzacza. Z uwagi na
to, iż nie chciałem wnikać w protokół łączno−
ści IR, kody, częstotliwości itd. zauważyłem,
że  jest  w moim  Marantz−u funkcja  pilota,
którą można by było wykorzystać do sterowa−
nia  głośnością.  Jest  to  funkcja  wyświetlania
czasu pozostałego do końca bieżącego utworu
−  REM  i czasu  do  końca  płyty  −  REM+TO−
TAL.  Wywoływane  są  jednym  przyciskiem
pilota  cyklicznie:  nic,  REM,  REM+TOTAL,
nic, REM, REM+TOTAL itd. Ponieważ przy
tym na wyświetlaczu zapalają się wymienione
wyżej  napisy,  uznałem,  że  mogę  skorzystać
wprost z sygnałów, które wywołują te napisy.

Podłączyłem zatem oscyloskop do tych

dwóch wyprowadzeń wyświetlacza (dla
sprawdzenia, że się nie mylę) ale − jak to w ży−
ciu bywa − srogo się zawiodłem. Na obu kon−
taktach (oznaczonych 4G i 6G − patrz rys. 2)
były identyczne sygnały i to bez różnicy, który
napis w danej chwili się pojawiał i czy w ogóle
się pojawiał! Nic dziwnego, wyświetlacz

pokazuje  całą  masę  informacji,  a wyprowa−
dzeń ma niewiele, musi więc działać w jakiś
multipleksowo  −  matrycowy  sposób.  Żeby
było jeszcze trudniej, są to impulsy prosto−
kątne o częstotliwości ok. 400Hz a na do−
miar złego impulsy są dodatnie, a przerwy
między  nimi są na potencjale −22V.

Jeśli więc wyświetlacz wie co ma wy−

świetlać, to ja też będę miał taką wiedzę,
pod warunkiem, że rozwikłam zależności
czasowe tych dwóch przebiegów. Wielce
przydatny (chociaż wcale nie niezastąpio−
ny) okazał się drugi kanał mojego oscylo−
skopu, dzięki temu po chwili mogłem so−
bie wyrysować te przebiegi.

Na szczęście okazało się, że na innym

wyprowadzeniu  wyświetlacza  −  P8  −  jest
przebieg, który ma odniesienie czasowe do
dwóch  poprzednich  sygnałów  i mając
wszystkie te trzy sygnały można już zdeko−
dować  rodzaj  wyświetlanego  napisu (rys.  1),
przynajmniej teoretycznie.

Skoro człowiek zabrnął już tak daleko, nie

wypada  się  wycofywać.  Od  czego  mamy
w końcu  Atmelki  i BASCOM−a?  Zawsze
trzeba  mieć  pod  ręką  kilka  wytrawionych
płytek 4 x 3 cm z podstawką na AT89C2051,
miejscem  na  kilka  oporników,  kwarc  i jakiś
tranzystor. Oczywiście nie brałem pod uwagę
żadnych  scalonych  regulatorów  głośności
a raczej dobry klasyczny potencjometr napę−
dzany  silniczkiem  elektrycznym.  Wiadomo,
że muszą być trzy sygnały wejściowe do pro−
cesora  P1.2,  P1.3  i P1.4    i dwa  wyjściowe,
ponieważ silnik musi się obracać raz w jedną
raz w drugą stronę. Ukazuje to rysunek 2.

Kilka rezystorów załatwiło sprawę dopa−

sowania potencjałów sygnałów wyświetlacza
do wymagań procesora. Ich wartości są takie,
że nie obciążają ponad miarę samego proce−
sora  sterującego  wyświetlaczem  i nie  powo−
dują  przygasania  poszczególnych  sekcji  wy−
świetlacza.  Zastosowałem  chyba  najprostszy
i bezpieczny mostkowy układ sterowania sil−
niczkiem używając 4 zwykłych małych tran−
zystorów. Bezpieczny, bo w żadnym razie nie
spowoduje  zwarcia  źródła  zasilania  nawet
przy  błędnych  sygnałach.  Przy  różnych  sy−
gnałach na liniach  P3.0 i P3.1 silnik obraca
się  (w lewo  lub  prawo)  a przy  jednakowych
(nie ważne jakich) − stoi. Napięcie na silniku

osiąga ok. 3,6V i właśnie przy takim napięciu
ruch suwaka jest dość powolny, aby w odpo−
wiednim momencie wyłączyć silnik.

Opis programu

Program (listing 1) pracuje w pętli Do − Loop.

Na początku pętli głównej bada stan linii

P1.3. W ten sposób sprawdza, czy rozpoczął
się  już  impuls  dodatni  na  wyprowadzeniu
6G. Jeśli rozpoczął się, chwilę później bada−
na jest obecność impulsu na P8 (linia P1.4).
Jeśli w tym momencie nie ma tam impulsu −
znaczy to, że nie pali się żaden z interesują−
cych  nas  napisów  i silnik  ma  pozostawać
w spoczynku  (P3.0  i P3.1  mają  jednakowy
stan, w tym przypadku niski).

Ale jeśli został stwierdzony impuls na P8

(wszystko  to  dzieje  się  na  samym  początku
impulsu 6G), to program zostawia tamtą sy−
tuację i wchodzi w drugą pętlę − wewnętrzną.
Teraz czeka  spokojnie na impuls na 4G, po
czym od razu bada czy impuls na P8 już się
zakończył,  czy  jeszcze  trwa.  Robi  to  po  to,
aby ocenić, czy pali się sam napis REM, czy
może REM+TOTAL. W zależności od tego −
załącza silnik w odpowiednią stronę i wycho−
dzi z pętli wewnętrznej.

Teraz przed wejściem w kolejny obieg

głównej pętli Do − Loop musi nastąpić
opóźnienie ok. 1ms aby w tym czasie skoń−
czyły się impulsy tej „serii” na wszystkich

Rys. 1 Przebiegi czasowe na

wyprowadzeniach wyświetlacza

czyli przetwornik C/A do odtwarzacza CD

Forum Czytelników

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

wyprowadzeniach wyświetlacza, po czym
badanie rozpoczyna się od początku.

Układ od razu zaczął działać tak jak się te−

go spodziewałem.

Obsługa
regulatora głośności

Obsługa takiego regulatora głośności jest
nieco niewygodna i wygląda tak:

Po jednym naciśnięciu na pilocie przyci−

sku TIME głośność zaczyna wzrastać. Po na−
stępnym  zaczyna  maleć,  by  po  kolejnym  −
trzecim  −  regulator  zatrzymał  się.  Chcąc  za−
tem ustawić trochę ciszej należy wcisnąć TI−
ME  raz  i po  uzyskaniu  żądanej  głośności
wcisnąć TIME jeszcze dwa razy. Aby zwięk−
szyć  głośność  −  wciskamy  dwa  razy  TIME
i przy  odpowiedniej  głośności  −  jeszcze  raz.
Można  się  przyzwyczaić.  Zwłaszcza,  że  na
razie nie ma innego wyjścia.

Sądzę, że podobne przypadki występują

w praktyce  elektroników  −  amatorów  dość
często.  Namawiam  Was  do  nie  ustępowania
przed nimi. Widzicie na powyższym przykła−
dzie, że rozwiązanie jest  możliwe  i nie jest
bardzo trudne. Trzeba przeanalizować sygna−
ły, określić dokładnie potrzeby i możliwości,
oraz zastosować najprostsze środki. Wpraw−
dzie mikrokontroler nie jest sam w sobie pro−
sty, ale mając narzędzia w postaci np. Basco−
ma  i publikowanego  niedawno  na  łamach
EdW kursu    jego  wykorzystania  −  podobny
problem staje się prosty, co − mam nadzieję −
powyżej wykazałem.

Marek Klimczak

matik1@poczta.onet.pl

Listing 1

‘‘O

słłu

a p

otte

cjjo

ettrru

u g

głło

oś

śn

oś

śc

cii s

ałła

mii

zz w

yś

św

wiie

ettlla

czza

a w

w M

arra

nttzz’’u

u C

D−6

‘‘N

a w

yjjś

śc

ciia

h 4

G ii 6

G w

yś

św

wiie

ettlla

czza

są

ą iim

ulls

y o

o s

szze

err.. 0

0,,2

s p

wtta

arrzza

ajją

ąc

e s

siię

ę c

o 2

2,,5

‘‘N

a P

8 s

są

ą iim

ulls

y o

o tta

kiim

m s

m o

krre

siie

e..

y jje

stt w

yś

św

wiie

ettlla

y R

M,, tto

o G

6 p

krry

a s

siię

ę zz P

‘‘G

y jje

stt R

M ii T

L,, tto

o G

4 ii G

6 p

krry

ajją

ą s

siię

ę zz P

8..

Diim

m X

X A

s B

ytte

IIff P

1..3

3 =

= 1

1 T

‘‘o

czze

kiiw

niie

e n

a G

6 ((n

a 4

3 u

P))

IIff P

1..4

4 =

= 0

0 T

‘‘jje

eś

śllii G

6 n

niie

e p

krry

a s

siię

ę zz P

8,,

3..0

0 =

= 0

0 :: P

3..1

1 =

= 0

‘‘tto

o w

yłłą

ąc

czz L

L ii P

P,,

Ells

‘‘a

a jje

eś

śllii s

siię

ę p

krry

a,, tto

o::

‘‘o

czze

kiiw

niie

e n

a G

4 ((n

a 4

1 u

P))

IIff P

1..2

2 =

= 1

1 T

‘‘jje

eś

śllii p

czza

s G

4 jje

stt

IIff P

1..4

4 =

= 1

1 T

‘‘jje

szzc

czze

e P

8 ((n

a 5

7 u

P)),, tto

3..0

0 =

= 0

0 :: P

3..1

1 =

= 1

‘‘zza

ałłą

ąc

czz P

ott w

w p

prra

xiitt D

Ells

‘‘a

a jje

eś

śllii jju

użż n

niie

e m

a P

8,, tto

3..0

0 =

= 1

1 :: P

3..1

1 =

= 0

‘‘zza

ałłą

ąc

czz P

ott w

w lle

xiitt D

d IIff

orr X

X =

= 1

1 T

o 8

‘‘o

pó

óźźn

niie

e ~

1 m

ella

xtt X

Rys. 2 Regulacja głośności

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Każdy  kto  ma  komputer  wie,  że  w każdym
PC znajdują się co najmniej dwa wentylator−
ki  (chłodzący  zasilacz  oraz  procesor).  Naj−
bardziej awaryjną częścią komputera okazują
się  wentylatorki,  a zwłaszcza  ten  chłodzący
procesor.  Przepływ  powietrza  w obudowie
komputera niesie ze sobą nie tylko kurz, ale
i wiele  innych  zanieczyszczeń,  które  po  ja−
kimś  czasie  spowodują  awarię  delikatnego
wentylatorka procesora. Awaria tak zatartego
wentylatorka  może  objawiać  się  w różny
sposób. Komputer może się co chwilę zawie−
szać, a w skrajnym przypadku może dojść do
uszkodzenia kosztownego procesora.

Poniżej opisany sygnalizator zatarcia wy−

krywa zwiększony pobór prądu, jaki ma miej−
sce w przypadku zatarcia silnika, po czym in−
formuje o tym fakcie diodą lub sygnalizato−
rem piezo. Może być stosowany do wykrywa−
nia przeciążenia różnych silników DC. Sche−
mat ideowy układu znajduje się na rysunku 1.

Wzmacniacz U1A wraz z R3 i R2 jest nie

tylko wzmacniaczem, ale może też pełnić ro−
lę jednopołówkowego prostownika reagują−
cego na dodatnie połówki sygnału. Jako ele−
ment pomiarowy prądu zastosowano rezystor
R1 o wartości 0,1

Ω

, na którym występuje

spadek napięcia proporcjonalny do prądu po−

bieranego przez silnik. Spadek napięcia na
R1 jest wzmacniany przez wzmacniacz U1A.
Wzmocnienie takiego prostownika zależy od
rezystancji R3 i R2.

Sygnał wyjściowy z pierwszego stopnia

podawany jest na komparator U1B, który po−
równuje  go  z napięciem  ustawionym  wcze−
śniej  potencjometrem  P1.  Jeżeli  napięcie  na
wyjściu  wzmacniacza  U1A jest  większe  od
napięcia ustawionego za pomocą P1, na wyj−
ściu  komparatora  pojawi  się  stan  wysoki,
który  otwiera  tranzystor  T1.  Rezystor  R7
wprowadza  niewielką  histerezę,  natomiast

R9 całkowicie zatyka tranzystor przy niskim
napięciu na wyjściu komparatora, które dla
tego typu wzmacniacza nie jest równe zeru.

Tranzystor może sterować różnymi ukła−

dami sygnalizacyjnym, np. syrenami, ale
w przypadku zastosowania w komputerze
można dać generator piezo, a nawet tylko dio−
dy LED z rezystorem ograniczającym prąd.

W układzie modelowym, zamiast piezo

i diody  LED,  zastosowano  diodę  migającą
z wbudowanym sterownikiem. Taka sygnali−
zacja  bardziej  zwraca  na  siebie  uwagę  niż
świecąca  dioda.  Układ  należy  dołączyć  do
napięcia  +12V, np.  zasilającego  wentylato−
rek,  i przykręcić  do  jakiegoś  wolnego  miej−
sca w komputerze.

W przypadku innych silników wartość R1

należy dobrać we własnym zakresie.

Marcin Wiązania

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 1 Schemat ideowy

Wykaz elementów

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..00,,11

Ω

55W

R22,,R

R44−R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R77** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

moożżnnaa nniiee ssttoossoow

waaćć

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R99** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..88,,22kk

Ω

((m

moożżnnaa nniiee m

moonnttoow

waaćć))

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..hheelliittrriim

m 110000kk

Ω

Kondensatory
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

µµ

FF//1166V

Półprzewodniki
U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M335588

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488

Pozostałe
D

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. m

miiggaajjąąccaa ddiiooddaa LLEED

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Podstawy

W Skrzynce porad pojawiło się pyta−

nie młodego Czytelnika, który ma kło−

poty z decybelami. Poprosił o zamie−

szczenie tabeli do przeliczania decy−

beli na wolty. Pytania dotyczące decy−

beli i miary logarytmicznej pojawiają

się dość często, więc jeśli i Ty masz ja−

kieś niejasności w tym zakresie, prze−

czytaj ten artykuł do końca.

Po pierwsze primo, jak mówią niektórzy, decy−
bel to jedna dziesiąta bela, podobnie jak decy−
metr to jedna dziesiąta metra. Wiedziałeś
o tym?

Nie wiedziałeś? No to pewnie teraz masz je−

szcze  większy  mętlik  w głowie,  czyli  jak  deli−
katnie  ujmują  rzecz  wtajemniczeni,  „...entro−
pia*  w twojej  mózgownicy  znacznie  wzrosła”.
Czyli  teraz  potrzebne  będą  dwie  tabele,  jedna
dla  decybeli,  druga  dla  beli,  że  z wrodzonej
skromności nie wspomnę o neperach? Na razie
zostawmy tabele na boku, i zacznijmy zmniej−
szać entropię, tę w...,  no wiesz, gdzie...

Zapamiętaj, zapisz, albo wydrap gwoździem

nad łóżkiem, że: decybel i bel w swej najczyst−
szej postaci wcale nie służą do pomiaru napię−
cia. Bel to po prostu stosunek dwóch wielko−
ści wyrażony w mierze logarytmicznej.

Już widzę grymas na twym szlachetnym

obliczu na wzmiankę o logarytmach. Cóż, bez
logarytmów ani rusz, ale ponieważ chodzi o lo−
garytmy dziesiętne rzecz jest bajecznie łatwa.

Naprawdę! To nie pierwszy kwietnia, więc

wierz mi, że bele i decybele wprowadzili do elek−
troniki inżynierowie, żeby sobie ułatwić (tak!)
życie. I ciesz się, że już dość dawno temu prze−
stały się cieszyć popularnością rzeczone nepery.
Nepery mają związek z logarytmami naturalny−
mi, a te naturalnie, naturalne są tylko z nazwy.

Nie bój się logarytmów. Nie musisz. Ale nie

zaszkodziłoby Ci pamiętać, że logarytm to wykła−
dnik potęgi, do której trzeba podnieść podstawę
(tu liczbę 10), by uzyskać liczbę logarytmowaną.
Potraktujmy to łopatologicznie. Jeśli liczba loga−
rytmowana wynosi 100, to do której potęgi, ser−
deńko, musisz podnieść 10, żeby ją otrzymać?

Oczywiście, że do drugiej potęgi, a więc...

log100 = 2

Podobnie; do której potęgi musisz podnieść

10, by otrzymać 1000? I już wiesz, że do trzeciej,
czyli... log1000=3. Widzisz, jakie to proste! Wy−
starczy policzyć liczbę zer i już masz logarytm!

Ile wynosi log10? Oczywistym się staje, że

log10=1

A log1? Też łatwe: Log1=0
Ułatwione zadanie mają Ci, którzy nie spali

na matematyce i potrafią przedstawić liczbę
w postaci potęgi liczby 10. Uważaj:

1000=10

100=10

10=10

1=10

0,1=10

−1

0,01=10

−2

0,001=10

−3

A teraz pobudź szare komórki do wysiłku i

uzupełnij poniższą tabelkę:
log1000=3
log100=2
log10=1
log1=0
log0,1=
log0,01=
log0,001=

Oczywiście trzeba wpisać −1, −2 i −3. Zwróć

uwagę, jak nieziemsko przyjemny jest logarytm
znikomo małej liczby. Na ten przykład
log0,000000000000001 = −15

Podobnie jest dla liczb bardzo dużych:

log1000000000000 = 12

Tu widać, że miara logarytmiczna rzeczy−

wiście może ułatwić życie elektronikom, którzy
często mają do czynienia z bardzo dużymi i
bardzo małymi liczbami.

Pięknie! Tylko co z liczbami „nieokrągły−

mi”? Czy można podnieść 10 do potęgi dwa i
pół? Podnieść do kwadratu byś umiał. Do trze−
ciej też. Ale do potęgi ułamkowej? A może je−
szcze do potęgi minus dwa i pół?

Jak tam entropia Twoich szarych pod

sufitem?

Nie próbuj sobie wyobrazić podnoszenia do

potęgi minus dwa i pół, tylko popatrz na rysu−
nek 1. Na „dziwnej” osi liczbowej zaznaczone
są wspomniane wcześniej „okrągłe” liczby i ich
logarytmy.  Jeśli  wystarczająco  długo  będziesz
się wpatrywać w ten rysunek, doznasz olśnienia
–  przecież  te  całe  logarytmy  w jakiś  dziwny
sposób ścisnęły „zwykłą” oś liczbową − ściślej
biorąc,  oś  liczb  dodatnich.  Na  tej  „ściśniętej”
osi muszą być wszystkie liczby dodatnie! I są!
tylko  rozmieszczone  są  w sposób  charaktery−
styczny  dla  miary  logarytmicznej.  Popatrz  na
rysunek  2,  gdzie  znajdziesz  dalsze  szczegóły.

Na  górze  zaznaczone  są  „prawdziwe”  liczby,
a na dole ich logarytmy. Przeanalizuj rysunek 2
i porównaj z rysunkiem 1. Jesteś o krok od po−
nownego  odkrycia  suwaka  logarytmicznego
(najmłodsi mogą zapytać swoich ojców i dziad−
ków, może ci jeszcze mają gdzieś ten pożytecz−
ny zabytek). Wszystkiego nie musisz zapamię−
tać, ale spróbuj sobie utrwalić, że log2=0,3 (ści−
ślej  0,30102999566398119521373889472449.
Zapamiętałeś?  Jeszcze  nie?  Nie  próbuj  i nie
przejmuj się, bo w elektronice taka dokładność
jest absolutnie zbędna). Za to na pewno uda Ci
się zapamiętać, że:

log2 = 0,3
log4 = 0,6
log8 = 0,9

Do tego może jeszcze: log5 = 0,7

A „połowa drogi” między 1 i 10 to 3,16 (śre−

dnia geometryczna 1 i 10 = pierwiastek z 10),
czyli:

log3,16=0,5

Z liczbami będącymi wielokrotnościami po−

danych „okrągłych” liczb też pójdzie łatwo:
log20=1,3; log40=1,6; log80=1,9; log50=1,7;
log31,6=1,5
i podobnie:
log200=2,3; log400=2,6; log800=2,9;
log500=2,7; log316=2,5;
log2000=3,3; log4000=3,6; log8000=3,9;
log5000=3,7; log3160=3,5.

Występuje tu godna uwagi regularność.

Dziesięciokrotne zmniejszenie liczby oznacza
zmniejszenie jej logarytmu o 1. Zwróć uwagę,
jakie są logarytmy liczb mniejszych od jedności.
Sprawdź, czy dla liczb mniejszych od jedności:
log0,2=−0,7; log0,4=−0,4; log0,8=−0,1;
log0,5=−0,3; log0,316=−0,5?
log0,02=−1,7; log0,04=−1,4; log0,08=−1,1;
log0,05=−1,3; log0,0316=−1,5?

Mam nadzieję, że nie dałeś się zaskoczyć

swego rodzaju odwróceniu skali. Zasada jest za−
chowana – dziesięciokrotne zmniejszenie liczby
zmniejsza jej logarytm o 1.

Jeśli jednak masz w głowie zamęt, nie czy−

taj dalszej części artykułu, tylko dokładnie
przeanalizuj dotychczasowy materiał kilka razy
od początku. Nie przerażaj się, bo to nie jest
trudne, tylko jest nowe, inne, i po prostu trzeba

łł

Rys. 2

Rys. 1

* entropia – miara nieuporządkowania, nieokreśloności (chaosu, bałaganu)

Podstawy

się  przyzwyczaić  do  takiego  wyrażania  liczb.
Do  −  nad  wyraz  pożytecznej  −  miary  logaryt−
micznej. A jeśli opanowałeś tajniki logarytmów,
niezwłocznie  wracajmy  do  naszych  ulubień−
ców, bela i decybela.

Decybel decybelowi
nie równy?

W elektronice, i nie tylko w niej, często mamy do
czynienia  z  sygnałami  o  zdecydowanie  różnym
poziomie.  Przykładowo  na  wejście  (kilkustop−
niowego) wzmacniacza w.cz. podajemy sygnał o
mocy 1mW, a na wyjściu otrzymujemy sygnał o
mocy 1W. Wzmocnienie mocy wynosi 1000 ra−
zy (1W/1mW), co równa się...  no ile, no?,
3 bele czyli 30 decybeli (30dB).

Ale jeśli masz jakiś wzmacniacz audio, który

wzmacnia sygnał z 1mV na 1V, to jego wzmocnie−
nie napięciowe wynosi tysiąc, czyli...

Nie! Nie! Nie!
Nie 3 bele, tylko 6 beli czyli 60 decybeli!
Jak tam z entropią na poziomie Twych sza−

rych komórek?

Na razie nie będę rozwijał tematu i wyja−

śniał  dlaczego  tak  jest.  Jest  Księżyc?  Jest.  Jest
60dB? Jest. Dlaczego księżyc? Dlaczego 60dB?
Kiedyś  się  tego  doczytasz  w  mądrych  książ−
kach. Na razie zapamiętaj albo zapisz, albo wy−
drap gwoździem na ścianie, że inaczej oblicza−
my decybele dla mocy, a inaczej dla napięć, prą−
dów,  natężenia  pola  elektrycznego  i  poziomu
natężenia dźwięku. Przeczytaj też dalsze akapi−
ty, które chyba wreszcie uporządkują wiedzę o
decybelach.

Poziomy względne

Stosunek dwóch mocy P2 i P1 wyrażamy w be−
lach (B) niezmiernie prosto:
A

[B] = log (P2/P1)

W praktyce posługujemy się jednostką dziesię−
ciokrotnie mniejszą, czyli decybelem:
A

[dB] = 10 log (P2/P1)

Dla napięć (podobnie dla prądów, dla poziomu
natężenia dźwięku) ich stosunek wyrażony w
belach to:
A

[B] = 2 log (U2/U1)

I w decybelach:
A

[B] = 20 log (U2/U1)

Zauważ, że zawsze poziom względny 0dB

oznacza równość porównywanych mocy czy
napięć, czyli ich stosunek równy 1. A teraz już
parę ćwiczeń praktycznych.

Ćwiczenie 1. Wzmacniacz wzmacnia napię−

cie 40−krotnie. Ile to decybeli?

Ponieważ chodzi o stosunek napięć (wyjścio−

wego do wejściowego) wzmocnienie wynosi:
A = 20 log40 = 20 * 1,6 = 32dB

Ćwiczenie 2. Wzmocnienie mocy telewizyj−

nego wzmacniacza antenowego wynosi 20dB.
Ile razy moc na wyjściu jest większa od mocy na
wejściu?

Tym razem chodzi o moc, więc korzystamy

z zależności:
A

[dB] = 10 log (P2/P1)
Jaki jest stosunek P2/P1 jeśli

20dB = 10 log (P2/P1), stąd log (P2/P1) = 2

Wedle wcześniejszych ustaleń

P2/P1 = 100, czyli moc wzrasta stukrotnie.

Ćwiczenie 3. Wzmacniacz operacyjny ma

wzmocnienie napięciowe 30dB. Ile razy większy
jest sygnał na wyjściu niż na wejściu?

Ponieważ chodzi o napięcia, korzystamy

z zależności
30dB = 20 log (U2/U1), co daje
log (U2/U1) = 1,5

Na podstawie rysunku 2 (dla logarytmu 0,5,

uwzględniając przesunięcie):
(U2/U1) = 31,6

Wzmocnienie wynosi 31,6x.
Ćwiczenie 4. Filtr aktywny wzmacnia sygnał

trzykrotnie. Jakie jest wzmocnienie w decybe−
lach?

Filtr pracuje z sygnałami napięciowymi,

Wzmocnienie wynosi
A = 20 log 3

Z rysunku 2 wynika, że log3 to prawie 0,5

(dokładniej 0,47712125...) więc wzmocnienie
wynosi prawie 10 decybeli (z pomocą kalkula−
tora uzyskasz wynik 9,54dB).

Proste?

Poziomy bezwzględne,
czyli napięcie w decybelach

Jeśli  chodzi  o  napięcia,  zapamiętaj  kolejny
istotny drobiazg: w praktyce w decybelach wy−
rażamy tylko napięcia zmienne. Nie dlatego, że
napięcia stałe nie dadzą się tak wyrazić – dało−
by  się  to  zrobić  bez  problemu,  ale  nie  ma  po−
trzeby. Jest za to nieprzeparta potrzeba wyrażać
w decybelach  napięcia  zmienne,  inaczej
mówiąc, poziomy sygnałów zmiennych. Podob−
nie jeśli chodzi o moc − w decybelach podajemy
moc sygnału (zmiennego).

Ponieważ tak naprawdę, to decybele zawsze

dotyczą  stosunku  dwóch  wielkości,  więc  przy
„decybelowych”  pomiarach  napięcia  i mocy
(a także ciśnienia akustycznego, prądu) zawsze
trzeba przyjąć jakiś punkt odniesienia. Później
poziom  bezwzględny  0dB  zawsze  odpowiada
temu  punktowi  odniesienia.  Problem  jednak
w tym, że zgraja inżynierów różnej maści i au−
toramentu narobiła tu zamieszania, bo te pozio−
my odniesienia bywają bezczelnie różne.

I tak dla przykładu, dawno temu w teleko−

munikacji przyjęto jako poziom odniesienia
moc jednego miliwata (1mW) wydzielającą się
na rezystancji 600

Ω

. I potem moc, czy raczej

poziom mocy, mierzono w stosunku do tej mo−
cy odniesienia:
P [dBm] = 10 log (Px/1mW)

Przykładowo moc 100mW to poziom

20dBm. Mała literka m na końcu wskazuje, że
chodzi  o poziom  mocy  odniesiony  do  1  mili−
wata.  Czasem,  niezmiernie  rzadko,  podaje  się
poziom  mocy  w  odniesieniu  do  mocy  1  wata
(1W). Wtedy poziom ten obliczamy:
P [dBW] = 10 log (Px/1W)

Tym razem duża litera W pokazuje, że cho−

dzi o poziom w odniesieniu do mocy 1W.

Dużo częściej, nie tylko w telekomunikacji, ale

także w technice audio, poziomem napięcia odnie−
sienia jest napięcie związane ze wspomnianym
1 miliwatem na 600

Ω

. Jeśli na rezystorze 600

Ω

się wydzielić 1mW mocy, to napięcie (wartość
skuteczna napięcia zmiennego) musi wynosić:
U

= 1mW * 600

Ω

= 0,77459V

Często zaokrąglamy do 775mV – to nasz po−

ziom odniesienia. Potem poziom bezwzględny
napięcia Ux obliczamy:

U [dBu] = 20 log (Ux/775mV)
Tym razem literka u przypomina o poziomie

odniesienia  775mV.  Ponieważ  dość  często  sto−
sujemy taką miarę w stosunku do sygnałów au−
dio,  świadomie  lub  nieświadomie  opuszczamy
literkę  u,  pamiętając  że  „napięciowym  pozio−
mem  odniesienia”  jest  nieśmiertelne  775mV.
Potem  zapiszemy,  że  775mV to  0dB  (ściślej
0dBu), 1,55V to +6dB (9+6dBu), a np. 7,75mV
to – 40dB (−40dBu).

Wbrew pozorom rzadko przyjmuje się po−

ziom odniesienia równy 1V i wtedy
U [dBV] = 20 log (Ux/1V)

Napięcie 1V to 0dBV, a np. –6dBV to 0,5V.
Na wkładce w środku numeru zaznaczone

są poziomy napięć odniesione do 775mV, wyra−
żone  w  dBu,  bo  ich  używamy  nieporównanie
częściej,  niż  w  odniesieniu  do  1V.  I  było  do−
brze? Było. Ale wspomnieliśmy o inżynierach,
a  raczej  ich  chęci  mieszania  w  poziomach  od−
niesienia. Te bestie wymyśliły co następuje:

Osoby zajmujące się techniką radiową wy−

korzystują jeszcze inny poziom odniesienia –
napięcie równe 1

V (1 mikrowolt). Poziom na−

pięcia wyraża się wtedy:
U [dB

V] = 20 log Ux/1

Oczywiście
1

V = 0dB

V, 1mV=60db

V, a 1V = 120dB

Na wkładce znajdziesz też poziomy napięcia

wyrażane w dB

V – to mój ukłon w stronę krót−

kofalowców. Żeby zanadto nie mieszać, nie za−
znaczałem  tam  „innych  decybeli”,  nawet  bez−
względnego  poziomu  mocy  wyrażanego
w dBW.  Wierz  mi,  że  w praktyce  nie  będziesz
tego wykorzystywał, a jeśli zajdzie potrzeba, po−
trafisz obliczyć na podstawie podanych wzorów.

Na marginesie wspomnę, że przy pomiarze

poziomu ciśnienia akustycznego przyjęto poziom
odniesienia równy 20

Pa (20 mikropaskali),

a przy pomiarach akustycznych stosuje się filtry
o charakterystykach oznaczanych A, B, C, D. Nie
zdziwisz się więc napotkawszy oznaczenie dBA
lub dB(A), gdzie litera A lub (bardzo rzadko) in−
na wskazuje rodzaj zastosowanego filtru, a nie
poziom odniesienia, który zawsze jest ten sam.

Zapamiętaj jeszcze, że prawie nigdy nie wy−

raża się w decybelach prądów (ani zmiennych,
ani tym bardziej stałych). W podręcznikach mo−
żesz natrafić oznaczenie dBi – poziom prądu
odniesiony do 1,291mA (co też odpowiada
1mW na 600

Ω

). W telekomunikacji stosuje się

jeszcze inne pojęcia poziomów, czego owocem
są oznaczenia dBr, dBm0, dBmp, dBm0p i je−
szcze inne potworki, którymi nie będziemy się
przejmować, bo mam nadzieję nie będą Cię
straszyć po nocach.

Pozdrawiam Cię cierpliwy Czytelniku, prze−

syłając biały oraz różowy szum, oczywiście wy−
rażony w decybelach.

Arkadiusz Bartold

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

A miało być tak pięknie

Technika cyfrowa zmieniła nasz świat szyb−
ciej niż się spodziewaliśmy. Prawdę mówiąc
zdecydowana  większość  z  nas,  a  zwłaszcza
ci, którym dane było urodzić się nieco wcze−
śniej (czyż czas nie jest bezlitosny?) za tem−
pem  owych  zmian  nadąża  z  –  delikatnie
mówiąc – pewnym trudem. Trzeba obiektyw−
nie  przyznać,  że  w  wielu  dziedzinach  życia
nowa technika okazała się niezwykle pomoc−
na. Szczególnie zrewolucjonizowała szeroko
pojęte  zagadnienie  przekazu  informacji.  Re−
wolucja ta polega, z grubsza rzecz biorąc, na
tym, że w postaci cyfrowej przekazywanych
może  być  coraz  więcej  informacji,  w  coraz
dokładniejszej  formie  i  w  coraz  krótszym
czasie. Istotne jest również to, że tak zapisa−
ne  dane  mogą  być  wielokrotnie  kopiowane
bez  szkody  dla  nich  samych.  Telefonia  ko−
mórkowa,  telewizja  cyfrowa,  Internet  ze
swoim e−handlem, e−pocztą i e−bankowością
wydałyby się naszym pradziadkom prawdzi−
wymi  cudami.  Nie  wdając  się  w  dywagacje
na  temat  czy  jesteśmy  przez  to  szczęśliwsi
czy  nie,  musimy  przyznać,  że  niepostrzeże−
nie  nadeszła  epoka  informacyjna,  w  której
posiadanie i wymiana informacji zaczyna od−
grywać zasadniczą rolę. Cały ten oszałamia−
jący postęp techniczny ma jednak podstawo−
wą wadę. Nie podnosi niestety jednocześnie
poziomu  moralnego  korzystających  z niego
ludzi.  Zdezorientowany  czytelnik  może
w tym  miejscu  zacząć  zastanawiać  się,  czy
aby  na  pewno  ma  w ręku  kolejny  numer
EdW.  Spokojnie  nie  ma  obawy!  Będzie

o technice  a  nie  o  moralności,  choć  prawdę
mówiąc  artykuł  ten  nie  byłby  zupełnie  po−
trzebny,  gdyby  nie  paskudna  strona  natury
ludzkiej, która powoduje, że wielu z nas albo
ma szczególny apetyt na cudzą własność, al−
bo  przejawia  nieodpartą  chęć  bezinteresow−
nego  nawet  zaszkodzenia  bliźniemu.  Przed
nastaniem epoki informacyjnej ludzie musie−
li  myśleć  głównie  o tym,  jak  zabezpieczać
swoje dobra materialne: domy, kosztowności
itp.  Oczywiście  ten  problem  nadal  spędza
nam sen z oczu. Mamy więc coraz więcej co−
raz lepszych zamków w drzwiach, instaluje−
my  drogie  systemy  alarmowe  w samocho−
dach, pieniądze trzymamy w sejfach. Bogat−
si zamykają się w strzeżonych przez uzbrojo−
nych po zęby ochroniarzy twierdzach otoczo−
nych polami minowymi. Super! Ale prawdę
mówiąc  rzeczywistość  może  być  gorsza  niż
przypuszczamy. Otóż w dzisiejszych czasach
informacja  przedstawia  często  większą  war−
tość  niż  wymienione  dobra  materialne  i to
właśnie ona jest coraz częściej obiektem za−
interesowania czarnych charakterów. Współ−
czesny świat staje więc przed gigantycznym
wyzwaniem jakim jest skuteczna ochrona in−
formacji – cennego dobra, którego nie można
zamknąć  w sejfie,  dobra  które  albo  drzemie
w formie  zapisu  magnetycznego  na  dysku
twardym  komputera,  albo  biegnie  gdzieś  po
nitkach globalnej sieci w formie zero−jedyn−
kowego bełkotu. A jest o co walczyć. W tzw.
„dawnych  czasach”  mówiąc  o wartości
przedsiębiorstwa mieliśmy na uwadze głów−
nie jego materialny majątek. Dziś już nie. Po−

służę  się  przykładem  pewnego  potężnego
koncernu  amerykańskiego,  który  w latach
dziewięćdziesiątych  przejął  inną  firmę  za
12,9 miliarda dolarów. Z kwoty tej zaledwie
1,3  miliarda  przypadło  na  przedmioty  mate−
rialne.  Wspomniany  koncern  gotów  był  za−
płacić  pozostałe  11,6  miliarda  dolarów  za
markę firmy, know−how i bazę danych klien−
tów.  Inny  przykład  ze  świata  wielkiego  bi−
znesu. Olbrzymie ilości danych o pomiarach
sejsmograficznych,  które  pomagają  w dobo−
rze miejsc pod platformy wiertnicze są warte
dla  każdego  konkurenta  grube  miliony.  Nic
dziwnego, że chętnych do zdobywania i sprze−
dawania  takich  informacji  nie  brakuje,  zwła−
szcza gdy nie wymaga to wielkiego zachodu.
Umieszczanie  pluskiew,  podsłuch  przez  su−
perczułe mikrofony, szantażowanie pracowni−
ków  czy  też  wtargnięcia  do  siedzib  firm  pod
osłoną nocy są trudne i ryzykowne. A tu ktoś,

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

dodatek

miesięcznika

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

O tym się mówi

Lipiec 2002

Znak naszych czasów − niepozorny ka−

wałek krzemu na straży naszych pie−

niędzy.

śś

O tym się mówi

żaden  tam  superman  tylko  jakiś  rachityczny,
blady młodzieniec, który umie posługiwać się
ledwie myszką, może − po złamaniu algorytmu
szyfrującego  (o  tym  później)  −  dostać  się  do
najtajniejszych  danych.  Nie  musi  zadać  sobie
przy tym specjalnego trudu jako, że wykorzy−
stywane dziś sieci są niezwykle łatwe do pod−
słuchania  (łatwo  podpiąć  się  pod  magistralę
danych  komputera).  Z  reguły  takie  działanie
nie pozostawia żadnych śladów. Poza tym inne
osoby lub komputery równie łatwo mogą sko−
rzystać z tego programu: skopiowanie oprogra−
mowania jest nieporównanie tańsze od zakupu
pluskwy. W 1998 roku w samych tylko Niem−
czech  szkody  spowodowane  przez  szpiego−
stwo przemysłowe wyniosły 4 miliardy euro.

Nie sposób też nie wspomnieć o tym, że

nie brakuje szaleńców czy fanatyków próbu−
jących włamać się do wojskowych systemów
informatycznych  i  wykraść  tajne  informacje
umożliwiające  przejęcie  kontroli  nad  śmier−
cionośnym  arsenałem  głowic  nuklearnych.
Problem, który dziś chcę przybliżyć znajduje
stosowne  odbicie  w scenariuszach  nowocze−
snych  filmów  sensacyjnych.  Coraz  częściej
„dobrzy” toczą zażartą walkę ze „złymi” o ja−
kąś  niepozorną  dyskietkę  komputerową.  Do
znudzenia oglądamy też, idiotyczne w istocie
rzeczy,  sceny  „łamania”  infantylnych  haseł
zabezpieczających  dostęp  do  dysków  twar−
dych  zawierających  szczególnie  cenne  dane
itd. itd. Niedługo dojdzie do tego, że najgro−
źniejsi bandyci będą po prostu cały czas prze−
siadywać w garniturach przed ekranem moni−
tora, co ostatecznie wyeliminuje z rynku wir−
tuozów aktorstwa w rodzaju Arnolda Szwar−
cenegera czy Jean Claude Van Damma.

Czy mnie
– szarego obywatela
powinno to obchodzić?

Z  pewnością  zdecydowana  większość  z  nas
nie  prowadzi  wojny,  nie  kupuje  przedsię−
biorstw ani nie wierci w poszukiwaniu ropy.
Nie zmienia to jednak faktu, że nasza osobi−
sta  pomyślność  finansowa,  a  także  bezpie−
czeństwo  zależą  od  odpowiedniego  obcho−
dzenia się z cyfrowo przechowywaną i prze−
kazywaną informacją. Krótko mówiąc ani na
chwilę  nie  można  upubliczniać  jej  jawnej
wersji. I tu jawi nam się cała groza świata in−
formacji  zaklętej  w  bitach.  Dzięki  coraz
szybszym  komputerom  i  coraz  wymyślniej−
szemu  oprogramowaniu  może  mieć  do  niej
dostęp  każdy,  kto  dysponuje  odpowiednią
wiedzą i pieniędzmi. Najczęściej nie zastana−
wiamy  się  nad  tym,  że  przecież  sieci  GSM,
elektroniczne  systemy  bankowe,  bazy  da−
nych w różnych urzędach państwowych, fir−
mach  w  których  pracujemy,  towarzystwach
ubezpieczeniowych, szpitalach itd. są źródła−
mi często bardzo poufnych informacji, które
ktoś  niepowołany  może  zdobyć  i  wykorzy−
stać w bardzo nieprzyjemny dla nas sposób.
Ale  to  tylko  wierzchołek  góry  lodowej.  Co−

raz częściej przy pomocy swego wspaniałego
PC−ta łączymy się z Internetem. Żaden inny
sposób komunikacji nie zrobił tak oszałamia−
jącej kariery w tak krótkim czasie jak Inter−
net. Jego globalność, taniość (mówimy o cy−
wilizowanych  krajach),  interaktywność  jest
nie do pobicia. Większość z nas ma już swo−
je skrzynki pocztowe. Być może odwiedzali−
śmy  już  sklepy  internetowe  i zastanawiamy
się nad otwarciem – tak modnego ostatnio –
bankowego konta internetowego. Ale uwaga!
Nie  traćmy  czujności.  Fala  niesamowitego
boomu internetowego sprzed dwóch lat, kie−
dy  to  wartość  akcji  firm  oferujących  cyber−
usługi  rosła  w oczach,  odsłoniła  też  drugą,
niezbyt miłą twarz globalnej sieci. W krajach
Unii  Europejskiej  w 2000  roku  o 50%
(!)  wzrosła  ilość  oszustw  dokonywa−
nych z użyciem kart płatniczych. Lwia
część  tego  niechlubnego  wzrostu  przy−
padła  na  transakcje  zawierane  w Inter−
necie.  Ocenia  się,  że  wartość  nielegal−
nych  operacji  wyniosła  600  milionów
euro.  Amerykańscy  specjaliści  ocenia−
ją, że od 20 do 40% operacji zakupów
on−line  jest  związanych  z próbą  oszu−
stwa  wymierzoną  albo  w kupującego
(ktoś podszywa się pod inną osobę i do−
konuje  zakupów  na  jej  konto),  albo
w sprzedającego  (kupujący  używając
rożnych  tricków  płaci  mniej  za  towar
lub  nie  płaci  wcale).  Ujawniono  wiele
skandalicznych  przypadków  wycieku
danych  o numerach  kart  kredytowych
klientów  ze  stron  internetowych  zna−
nych firm. Jednym z najbardziej spekta−
kularnych przykładów był „sukces” ha−
kera  przedstawiającego  się  jako  Cura−
dor,  który  wykorzystując  żenujące  sła−
bości  w powszechnie  stosowanym
oprogramowaniu  komputerowym  do−
konał  ośmiu  włamań  na  strony  www
w czterech krajach i ściągnął z nich da−
ne 23000 kart kredytowych. Opubliko−
wał  też  list,  w którym  podziękował
wszystkim  naiwnym  użytkownikom
sieci  za  pozostawienie  tak  cennych  in−
formacji  bez  zabezpieczenia.  „Chciał−
bym też pozdrowić mego przyjaciela Billa
Gatesa.  Facet,  który  sprzedaje  systemy
operacyjne  z defaultowo  ustawioną  opcją
swobodnego  dostępu  nie  może  być  zły”
zakończył swój list Curador. Ocenia się, że
właśnie  poważne  problemy  z  bezpieczeń−
stwem  w  sieci  były  przyczyną  szybkiego
ochłodzenia entuzjazmu dla biznesu inter−
netowego.  Czy  od  tego  czasu  coś  się  po−
prawiło?  Ostatnio  Gazeta  Wyborcza  za−
mieściła  wiadomość,  że  w  2001  roku  bli−
sko 10 tysięcy Amerykanów zostało okra−
dzionych w Internecie na łączną sumę 17,8
miliona dolarów. Osobną kategorią zagro−
żeń czyhających na nas w świecie bitów, to
ataki  mające  na  celu  niszczenie  cennych
dla nas informacji lub uniemożliwianie do−

stępu  do  nich.  Mam  tu  na  myśli  powstające
jak  grzyby  po  deszczu  złośliwe  programy
komputerowe typu wirus bądź koń trojański.
Wydaje się, że pomysłowość ludzka w bezin−
teresownym wyrządzaniu krzywdy drugiemu
nie zna granic. Oto wraz z naszym wejściem
w  epokę  informacji  pojawiło  się  nowe  zaję−
cie, któremu z lubością oddaje się wielu mło−
dych i zdolnych ludzi – pisanie i puszczanie
w obieg różnych programów destrukcyjnych.
Każdy  z  nas  wie,  ile  szkody  mogą  narobić.
Kiedyś można było zainfekować swój system
komputerowy  przez  jakąś  trefną  dyskietkę,
dziś  można  to  zrobić  bezwiednie  surfując
sobie spokojnie po wirtualnej sieci. Z pełnej
swobody poruszania się po cyber−przestrzeni

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Słynna niemiecka mechaniczna maszyna

szyfrująca Enigma używana przez We−

rmacht w czasie II wojny światowej.

Uchodziła za całkowicie bezpieczną. Oce−

nia się, że w najbardziej zaawansowanej

wersjii stosowanej w marynarce mogło

istnieć jakieś 8 trylionów kluczy szyfrują−

cych. Nad złamaniem szyfru Enigmy pra−

cowal przed wojną zespół polskich kryp−

toanalityków. Wykorzystując szereg błę−

dów popełnionych przez niemieckich

operatorów udało im się odkryć zasadę

działania maszyny. Swoje odkrycia prze−

kazali jeszcze przed rozpoczęciem woj−

ny wywiadowi brytyjskiemu. Dziś wiemy

na pewno, że złamanie kodów Enigmy

miało ogromny wpływ na losy wojny.

korzystają  też  czarne  charaktery,  stąd  jeśli
naszym narzędziem do poruszania się po niej
jest poczciwy pecet z systemem operacyjnym
Windows  bez  żadnych  dodatkowych  zabez−
pieczeń, to nigdy nie możemy być pewni czy
w  czasie  ściągania  jakichś  stron  www  nie
przedostał  się  do  naszego  komputera  pod−
stępny wirus i czy nie przygotowuje się wła−
śnie do sformatowania naszego dysku twar−
dego.  Mniej  brzemienne  skutki  mają  częste
ataki  na  serwery  obsługujące  skrzynki  po−
cztowe.  Kończy  się  to  odmową  obsługi  na−
szego  konta  przez  zainfekowany  serwer.
Podobne  efekty  przynosi,  praktykowana
przez patologicznych użytkowników sieci, za−
bawa  zapychania  ograniczonych  przestrzeni
skrzynki  odbiorczej  tysiącami  bezwartościo−
wych wiadomości. Zwłaszcza aktywni uczest−
nicy dyskusji internetowych narażeni są rów−
nież na inny rodzaj ponurego dowcipu. Cho−
dzi mianowicie o to, że jakiś złośliwiec pod−
szywając się pod nich zapisze ich na wiele list
dyskusyjnych  jednocześnie.  W skrajnych
przypadkach zdarzało się, że zaskoczeni użyt−
kownicy  sieci  otrzymywali  ok.  5000  listów
dziennie co skutecznie utrudniało im życie.

Nie tylko ukradną nam
pieniądze ale również
tożsamość i prywatność

Puśćmy  wodze  negatywnym  fantazjom.
Nadawanie  numerów  ludziom  kojarzy  nam
się  jak  najgorzej.  Cały  cywilizowany  świat
potępił  uprzedmiotowienie  ludzi  w  pań−
stwach  totalitarnych.  Minęło  trochę  czasu,
nadeszła technika cyfrowa ze wszystkimi do−
brodziejstwami  i  zagrożeniami.  I  co  tak  na−
prawdę  określa  dziś  naszą  tożsamość?  Tak,
tak nie mamy co się oszukiwać w świecie in−
formacji  cyfrowej  jesteśmy  numerem,  który
byle  komputer  jest  w  stanie  odnaleźć  wśród
milionów  innych  w  ciągu  ułamka  sekundy.
W ciągu  bardzo  krótkiego  czasu  ktoś  może
ustalić kim jesteśmy i gdzie jesteśmy. Wszak
mamy  włączoną  naszą  wspaniałą  komórkę.
Bardzo jesteśmy z niej dumni, ale czy zdaje−
my  sobie  sprawę  z  tego,  że  dzięki  połącze−
niom globalnej sieci GSM ktoś jest w stanie
określić  gdzie  aktualnie  przebywamy.  Stwa−
rza to kolejne zagrożenie tym razem dla na−
szej prywatności. Organy ścigania mają moż−
liwości  (zagwarantowane  prawem)  dostępu
do  tych  danych.  Może  to  być  nieoceniona
broń w walce ze światem przestępczym, ale
może stać się narzędziem totalnej inwigilacji.
Przykład: przewidziany do pomocy w ściga−
niu  przestępców  program  „Promis”  został
wdrożony w niezliczonej ilości miejsc umoż−
liwiając  amerykańskiej  służbie  wywiadow−
czej NSA (National Security Agency) dostęp
do niezwykle szerokiej gamy baz danych na
całym  świecie  –  mówi  się  nawet  o  dostępie
do  danych  banków  szwajcarskich.  Służby
wywiadowcze  zbierają  informacje  często
nielegalnie i na zapas, bo w zaawansowanej

technice  cyfrowej  nie  ma  problemu  z  prze−
chowywaniem i analizą danych. Należy więc
liczyć się z tym, że za dziesięć lat ktoś zapy−
ta nas co robiliśmy 1 lipca 2002 roku około
godziny  13.00  na  ulicy  Lipowej  w  Pcimiu
Dolnym.  Upiorna  wizja  odartego  z  resztek
prywatności człowieka z „Roku 1984” Geor−
ge’a Qrwella wydaje się całkiem możliwa do
zrealizowania w możliwym do przewidzenia
czasie. Świadczą o tym umowy zawarte nie−
dawno  między  UE  a  FBI,  które  otwierają
furtkę  globalnemu  systemowi  podsłuchu.
Mówi  się  już  głośno  o  tym,  że  nawet  prze−
ciętny  monitor  komputerowy  działa  jak
nadajnik.  Dysponując  odpowiednio  czułą
aparaturą nawet ze znacznej odległości moż−
na odfiltrować sygnał emitowany przez mo−
nitor i zrekonstruować zawartość ekranu. Na−
wiasem mówiąc wyświetlacz bankomatu też
jest monitorem. Pięknie co? Ale jak straszyć
to na całego. Jeśli naszą tożsamość w global−
nej sieci określa numer, to łatwo można sobie
wyobrazić,  że  ktoś  może  podając  się  za  nas
wyrządzać  szkody,  za  które  jednak  my  bę−
dziemy musieli odpowiadać. Czasem wystar−
czy tylko stanąć na drodze osoby pozbawio−
nej  skrupułów,  która  będzie  miała  odpowie−
dnie  zdolności  i  okazję  ich  wykorzystania.
No i jak teraz podoba się wam nasz wspania−
ły cyfrowy świat? Może trochę stracił blask,
ale  to  dobrze  bo  świadomość  zagrożeń  jest
podstawowym  czynnikiem  poprawiającym
bezpieczeństwo.

Zaszyfrowany świat, czyli
kryptografia przychodzi
z odsieczą

Prawdę mówiąc to straszę was trochę na wy−
rost.  Ludzie  od  dawna  szukali  sposobów
ochrony  szczególnie  ważnych  informacji
i nauczyli  się  robić  to  całkiem  skutecznie.
I tak już w starożytności narodziła się kryp−
tografia.  Dzięki  niej  możemy  przekształcić
normalny,  zrozumiały  tekst  lub  innego  typu
wiadomość  tak,  że  stanie  się  ona  niezrozu−
miała dla nieupoważnionego odbiorcy. Wła−
ściwy adresat wiadomości może po jej otrzy−
maniu zamienić ją z powrotem na postać czy−
telną.  Właśnie  wykorzystywanie  na  szeroką
skalę  kryptografii  jest  dziś  podstawowym
środkiem

utrzymania

bezpieczeństwa

w świecie  bitów.  Prawie  wszystkie  wymie−
nione wyżej operacje przetwarzania i przesy−
łania  informacji  wykorzystują  jakieś  proce−
dury kryptograficzne. System kryptograficz−
ny składa się z dwóch wzajemnie dopełniają−
cych  się  procesów:  szyfrowania  i  deszyfro−
wania. Szyfrowanie to proces, w którym ory−
ginalna wiadomość tekstowa (zwana w kryp−
tologii  tekstem  jawnym)  jest  zamieniana  na
wiadomość zaszyfrowaną (kryptogram). Zo−
baczmy  to  na  przykładzie  prostego  szyfru
wykorzystywanego  przez  starożytnych  Rzy−
mian zwanego szyfrem Cezara (od tego przy−
kładu zaczyna się większość książek o kryp−

tologii). Polegał on na tym, że alfabet zapisy−
wano na obwodzie koła tak, że po A następo−
wało Z (czyli alfabet powtarzał się cyklicz−
nie). Każda litera tekstu jawnego zamieniana
była na występującą w alfabecie trzy miejsca
za nią. Przebieg szyfrowania przebiegał na−
stępująco:
A = D
B = E
C = F
.........
W = Z
X = A
Y = C
itd.

Biorąc pod uwagę poziom intelektualny ar−

mii  rzymskiej  i  jej  przeciwników  metoda  ta
była w owym czasie nie do złamania. Ale dla
niezbyt pojętnego następcy Juliusza Cezara –
Augusta nawet ona była zbyt skomplikowana.
August zamieniał każdą literę na bezpośrednio
po niej następującą, czyli A na B, B na C itd.
W systemie szyfrowania Cezara kluczem jest
3.  August  wykorzystywał  tę  samą  metodę,
lecz z kluczem 1. Tak więc klucz jest tu liczbą
kroków,  o  które  trzeba  przesunąć  alfabet  w
przód,  aby  dokonać  substytucji.  Wobec  tego
istnieje 25 kluczy (klucz 0 nie zmienia tekstu).
W języku matematyki mamy do czynienia ze
znanym  z  teorii  liczb  dodawaniem  stałej  w
klasie  reszt  modulo  26,  czyli  dodawaniem
reszt z dzielenia przez 26. Oznaczmy przez p
literę tekstu jawnego, przez c literę kryptogra−
mu (tj. otrzymanego tajnego ciągu znaków), a
przez s klucz (stałą). Wtedy możemy zapisać:
c = p + s mod 26

Pamiętajmy przy tym, że litery traktujemy

jako liczby, to znaczy A = 0, B =1,......Z = 25.
Wyrażenie  mod  26  oznacza  tutaj:  jeśli  p +
s jest większe lub równe 26, to od sumy odej−
mujemy  26  (w szerszym  sensie  taką  wielo−
krotność  liczby  26,  by  wynik  mieścił  się
w przedziale: 0....25). Osobom nie związanym
profesjonalnie  z matematyką  taka  definicja
wyda się nieco osobliwa i trąci przerostem for−
my  nad  treścią,  ale  warto  ją  zapamiętać  bo
przyda  nam  się  jeszcze  przy  omawianiu  bar−
dziej  skomplikowanych  metod  szyfrowania.
Oczywiście dziś nie stosuje się szyfru Cezara
z prostej przyczyny. Dysponując komputerem
można  go  dziecinnie  łatwo  złamać.  Ale......
spróbujmy zrobić to bez komputera! Od razu
poczujemy  szacunek  dla  kryptoanalityków,
którzy jeszcze kilkadziesiąt lat temu np. pod−
czas    drugiej  wojny  światowej  pracowali
z przysłowiowym ołówkiem w ręku.  Nowo−
czesne  procesy  szyfrowania  realizowane  są
z użyciem  odpowiedniego  algorytmu  (który
jest złożoną funkcją matematyczną) oraz spe−
cjalnego  klucza  szyfrującego.  Deszyfrowanie
przeprowadza  się  używając  innej  złożonej
funkcji oraz klucza deszyfrującego. Aktualnie
stosowane są dwa rodzaje algorytmów krypto−
graficznych.  Pierwszy to algorytmy wykorzy−
stujące  klucz  symetryczny.  Znaczy  to,  że

O tym się mówi

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

klucz szyfrujący jest identyczny z deszyfrują−
cym. Taki klucz bywa też nazywany prywat−
nym albo tajnym. Warto podkreślić, że syme−
tria odnosi się do klucza a nie do metody. Naj−
częściej sposób w jaki szyfrujemy różni się od
sposobu  deszyfrowania.  Nawet  w  metodzie
Cezara  szyfrowanie  i  deszyfrowanie  były
odmiennymi  procedurami.  Przypomnę,  że
przy szyfrowaniu do każdego znaku dodawa−
liśmy  (modulo  26)  określoną  wartość,  przy
deszyfrowaniu  –  odejmowaliśmy.  Mówiąc
ściśle, w wypadku metod symetrycznych ko−
rzystamy,  co  prawda,  zawsze  z  tego  samego
klucza, lecz niemal zawsze z dwóch procedur.
Drugim  rodzajem  używanych  obecnie  algo−
rytmów  szyfrujących  są  algorytmy  wykorzy−
stujące  tak  zwany  klucz  publiczny.  Stosuje
się w nich dwa różne klucze: jeden do szyfro−
wania wiadomości, a drugi do jej deszyfrowa−
nia.  Właśnie  klucz  używany  do  szyfrowania
nazywa  się  kluczem  publicznym,  gdyż  może
on zostać udostępniony publicznie bez ryzyka
ujawnienia zawartości szyfrowanych przy je−
go użyciu informacji. Klucz deszyfrujący jest
w tym systemie kluczem prywatnym czyli taj−
nym, który zna tylko osoba uprawniona do od−
czytania wiadomości. Systemy oparte na klu−
czu publicznym są czasami nazywane algoryt−
mami wykorzystującymi klucz asymetryczny.
Niemożliwe (to znaczy nie można tego zreali−
zować przy zastosowaniu znanych środków w
praktycznie akceptowalnym czasie) jest wyli−
czenie  klucza  prywatnego  na  podstawie  klu−
cza publicznego. Obydwa wymienione rodza−
je algorytmów mają swoje zalety i wady. Al−
gorytmy oparte na kluczach symetrycznych są
głównym  mechanizmem  współczesnych  sy−
stemów  kryptograficznych.  Są  one  znacznie
szybsze i nieco łatwiejsze w zastosowaniu od
algorytmów opartych o klucz publiczny. Nie−
stety ich praktyczne zastosowanie wiąże się z
jedną bardzo poważną przeszkodą. Mianowi−
cie,  aby  dwie  strony  mogły  bezpiecznie  wy−
mieniać  informacje  zaszyfrowane  za  pomocą
algorytmu  wykorzystującego  klucz  syme−
tryczny, muszą najpierw w bezpieczny sposób
wymienić między sobą sam klucz szyfrujący.
Jeśli chodzi o zwykłe pogaduszki z przyjaciół−
mi  za  pośrednictwem  Internetu  wystarczy
przekazać telefonicznie wspólne hasło. Ale je−
śli chodzi o tajemnice ogromnego znaczenia?
Można  wysłać  pocztą,  ale  konkurencja  albo
obcy wywiad mogą przekupić listonosza. Naj−
lepiej  odwiedzić  przyjaciela  osobiście.  Deli−
katny  problem  wyłania  się,  gdy  mieszka  on
powiedzmy  w  Nowej  Zelandii.  Sytuacja
znacznie się komplikuje, gdy tą metodą chce−
my  przekazywać  poufne  informacje  wielu
osobom.  Problem  ten  nie  istnieje  w  algoryt−
mach wykorzystujących klucz publiczny. Jest
on bowiem dostępny dla wszystkich zaintere−
sowanych. Jeśli osoba A chce wysłać osobie B
zaszyfrowaną  wiadomość,  musi  jedynie  uzy−
skać jej klucz publiczny (klucz taki umieszcza
się  często  na  prywatnych  stronach  www).

Dzięki  temu  A będzie  mogła  zaszyfrować
przesyłaną do B wiadomość, którą tylko B bę−
dzie mogla odczytać, gdyż tylko ona posiada
odpowiedni klucz prywatny, który – dodajmy
−  może  nigdy  nie  opuszczać  jej  komputera.
Nie ma potrzeby żadnego tajnego porozumie−
nia między nadawcą a odbiorcą. W rzeczywi−
stości  nie  muszą  się  oni  przedtem  w  ogóle
kontaktować.  Algorytmy  wykorzystujące
klucz publiczny są więc niezwykle praktyczne
i wydaje się, że powinny szybko wyprzeć me−
tody  symetryczne,  ale  mają  jedną  poważną
wadę: są powolne. Z tego powodu stworzono
trzecią  grupę  systemów  –  systemy  hybrydo−
we, łączące zalety dwóch poprzednich. W sy−
stemach tych  metody asymetryczne wykorzy−
stywane  są  do  uzgodnienia  jednorazowego
tzw.  klucza  sesji,  który  jest  tajnym  kluczem
wykorzystywanym później w metodach syme−
trycznych.  Niemal  wszystkie  używane  w
praktyce systemy oparte o klucz publiczny są
systemami hybrydowymi. W tym miejscu mu−
simy wprowadzić kolejne pojęcie zwane mocą
kryptograficzną  algorytmu.  Krótko  mówiąc
jest to zdolność algorytmu do odparcia prób je−
go złamania. Zależy ona od wielu czynników:
− tajność klucza
− odporność klucza na odgadnięcie lub wy−

próbowanie  wszystkich  możliwych  jego
kombinacji  (tzw.  brute  force  attack).  Za−
zwyczaj im dłuższy klucz, tym trudniej go
odgadnąć  lub  wypróbować  wszystkie
możliwe kombinacje

− Trudność określenia algorytmu odwrotne−

go bez znajomości klucza szyfrującego
(złamanie algorytmu)

− Istnienie lub brak tzw. tylnego wejścia,

czyli alternatywnych sposobów umożli−
wiających prostsze rozszyfrowanie wia−
domości bez znajomości klucza

− Możliwość odszyfrowania całej wiado−

mości poprzez odszyfrowanie jej części
(tzw. atak znanym tekstem jawnym)
Moc kryptograficzna praktycznie nie daje

się  udowodnić.  Istnieje  co  najwyżej  możli−
wość udowodnienia jej braku. W chwili two−
rzenia nowego algorytmu jego autorzy mogą
być  przekonani,  iż  jest  on  idealny.  Z  upły−
wem  czasu  opracowywane  są  jednak  nowe
metody przeprowadzenia ataków, które mogą
doprowadzić do złamania szyfru. Warto zau−
ważyć, że coraz szybsze komputery stanowią
zagrożenie  dla  systemów  szyfrowania.  Na−
wet jeśli rozwiązanie wyda−
je  się  z  początku  niewyo−
brażalnie  skomplikowane,
może  w  niedługim  czasie
zostać  znacznie  uproszczo−
ne.  Najlepszym  dowodem
potwierdzającym moc algo−
rytmu  szyfrującego  jest
poddanie go publicznej we−
ryfikacji  tzn.  wystawienie
na ataki kryptoanalityków.

Nie tak dawno temu
w Ameryce

Narodziny  wyżej  omówionych  systemów
wiązały  się  ściśle  z  rozwojem  technik  obli−
czeniowych  i  rewolucji  w  dziedzinie  komu−
nikacji.  Na  początku  lat  70  NBS  (National
Bureau of Standards) dostrzegło konieczność
opracowania  algorytmu  kodowania,  który
byłby  powszechnie  dostępny  i  bezpieczny.
Jak na Amerykę przystało rozpisano konkurs
i tak oto w firmie IBM narodził się algorytm
DES  (Data  Encryption  Standard).  Był  on
pierwszym publicznie przedstawionym algo−
rytmem,  który  został  zbadany  przez  NSA
(National  Security  Agency)  –  amerykańską
organizację  rządową,  która  intensywnie  zaj−
muje się kryptologią, ogólnoświatowym pod−
słuchem i zbieraniem danych (prawdopodob−
nie  zatrudnia  40000  pracowników  w  tym
2000  wybitnych  matematyków  i  ma  dostęp
do niewiarygodnie szybkiej techniki oblicze−
niowej, do jej istnienia przyznano się dopie−
ro w związku z pojawieniem się DES−a). Na−
wiasem  mówiąc,  wciąż  trwają  kontrowersje
na temat roli NSA w upublicznieniu DES−a.
Niektórzy sugerują nawet, że NSA zreduko−
wała długość klucza szyfrującego algorytmu
ze 128 do 56 bitów (pojawiały się wówczas
spekulacje,  czy  NSA jest  w  stanie  złamać
DES–a)  lub  pozostawiła  w  algorytmie  tzw.
„tylne  drzwi”  umożliwiające  rozszyfrowy−
wanie  interesujących  ją  przekazów.  Pod  ko−
niec 1976 roku DES stał się oficjalnym stan−
dardem  szyfrowania.  Metoda  została  pomy−
ślana jako środek do ochrony „normalnej” in−
formacji, nie zaś do ochrony danych najwyż−
szej klasy bezpieczeństwa. Być może zdecy−
dował o tym właśnie fakt jej upublicznienia.
DES  wykorzystywał  symetryczny  klucz  56
bitowy  i  był  algorytmem  mocnym.  Ale  jak
mocnym?  Wiemy  już,  że  na  powyższe  pyta−
nie nie istnieje oficjalna odpowiedź. Jedynym
użytecznym  praktycznie  sposobem  ataku  na
DES−a pozostawał „brute force” czyli spraw−
dzenie  wszystkich  2

możliwych kluczy.

To  ogromna  liczba  –  dla  około  72  000  000
000 000 000 kluczy trzeba deszyfrować kryp−
togram i testować pod kątem zawierania sen−
sownej  treści.  W 1993  roku  maszynę,  która
mogłaby tego dokonać w 3,5 godziny, ocenio−
no na milion dolarów. W 1998 ukazały się in−
formacje,  że  hipotetycznie  czas  ten  można
skrócić do 0,5 godziny przy zachowaniu ceny.

O tym się mówi

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Rok 1998 Electronic Frontier Foundation

Komputer Deep Crack kosztujący 220.000$

potrzebuje 4,5 dnia na złamanie jednego algorytmu DES.

Wszelkie  spekulacje  rozwiała  amerykańska
organizacja EFF (Electronic Frontier Founda−
tion),  która  zbudowała  nakładem  „zaledwie”
250 000 dolarów komputer Deep Crack do ła−
mania DES−a. Można już oczekiwać, że usłu−
ga kryptoanalizy DES−a oferowana jest „spod
lady”. Wniosek: w żadnym wypadku nie wol−
no  przesyłać  przez  Internet  zaszyfrowanych
DES–em  informacji,  które  są  warte  miliony.
W każdym  razie  ta  pierwsza  publiczna  pre−
zentacja  dobrego  algorytmu,  który  mógł  być
zbadany  przez  cały  świat,  była  olbrzymim
krokiem naprzód. Okazało się też, że prawdo−
podobnie nie istnieją „tylne drzwi”. Słabością
DES–a była długość klucza. Przy dzisiejszych
mocach obliczeniowych era 56−bitowych klu−
czy przeszła definitywnie do historii. W 1997
roku  NIST (National  Institute  of  Standards
and Technology) − następca NBS − rozpoczął
poszukiwanie  następcy  DES–a.  Od  tamtego
czasu  powstały  algorytmy  wykorzystujące
klucz 128−bitowy, RC4 opracowany przez Ro−
nalda Rivesta i firmę RSA Data Security – po−
wszechnie wykorzystywany przez przeglądar−
ki  do  szyfrowania  danych  przekazywanych
przez sieć www − a także IDEA (International
Data Encryption Algorithm} rodem ze Szwaj−
carii, który jest wykorzystywany przez popu−
larny  program  PGP do  szyfrowania  poczty
elektronicznej.  Przy 128−bitowym kluczu ist−
nieje  2

128

różnych kombinacji. To naprawdę

bardzo dużo. Gdyby komputer sprawdzał mi−
liard kluczy na sekundę i gdyby atakujący
dysponował miliardem takich komputerów, to
nawet wówczas złamanie klucza 128−bitowe−
go zajęłoby 10

lat. Jest to prawie tysiąckrot−

nie  więcej  niż  wiek  wszechświata.  Przy  dzi−
siejszym stanie wiedzy takie ataki są, delikat−
nie mówiąc, niepraktyczne. Nie jest jednak tak
zupełnie  dobrze.  Wiele  czynników  natury
technicznej,  prawnej  i  politycznej  ogranicza
używanie takich algorytmów. Poza tym szyfry
łamie się nie tylko metodą siłową. Większość
z nich ma jakieś słabe strony, co może wyko−
rzystać jakiś zdolny kryptoanalityk i odszyfro−
wać wiadomość bez znajomości klucza.

Trochę matematyki, czyli
o algorytmach z kluczem
publicznym

W roku 1976, tym samym, w którym za ofi−
cjalny  standard  uznano  DES−a,  narodziła  się
również  metoda  szyfrowania  oparta  o  klucz
publiczny  i  fakt  ten  odmienił  całkowicie  do−
tychczasowe  oblicze  kryptografii.  Nowe  me−
tody wniosły zupełnie nową jakość – rozwią−
zywały  problem  przekazywania  kluczy.  Inte−
resujące  jest  pytanie,  dlaczego  kryptografia
wykorzystująca klucze publiczne musiała cze−
kać na swe odkrycie tak długo, choć matema−
tyczne narzędzia z teorii liczb potrzebne do jej
wynalezienia były znane już w XVIII wieku.
Jednym z powodów późnego rozwoju koncep−
cji kluczy publicznych było to, że dawniej (to
znaczy do lat 70) kryptografii używano głów−

nie do celów wojskowych i dyplomatycznych,
do których szyfry z tajnymi kluczami świetnie
się  nadawały.  Jednak  wraz  z komputeryzacją
życia gospodarczego powstały nowe potrzeby
zastosowania kryptografii. W przeciwieństwie
do sytuacji w wojsku i dyplomacji, gdzie ma−
my  do  czynienia  ze  sztywną  hierarchią,  nie
zmieniającymi  się  przez  długi  czas  listami
uprawnionych osób i zorganizowanym syste−
mem  kurierów,  przy  zastosowaniach  w dzia−
łalności gospodarczej i ochronie danych spo−
tykamy  się  z szerszą  i bardziej  płynną  grupą
użytkowników  systemu.  Kryptografia  z klu−
czem publicznym nie była wynaleziona wcze−
śniej, bo po prostu nie było na nią zapotrzebo−
wania. Poza tym, jak dowiemy się za chwilę,
bezpieczne  klucze  publiczne  opierają  się  na
użyciu bardzo dużych liczb, których przelicza−
nie  bez  komputerów  byłoby  bardzo  trudne.
Właśnie  wynalezienie  metod  szyfrowania
z użyciem  klucza  publicznego  ogromnie
zwiększyło rolę algebry i teorii liczb w kryp−
tografii.  Podstawą tych metod jest zastosowa−
nie  do  szyfrowania  matematycznych  funkcji
jednokierunkowych.  Co  to  takiego?  Mówiąc
nieformalnie,  funkcja  f:XY jest  jednokierun−
kowa, jeśli dla danego xX łatwo jest obliczyć
f(x),  ale  wyliczenie  f

−1

(y) dla przypadkowo

wybranego y jest trudne. O ile dobre algoryt−
my wykorzystujące klucz symetryczny mody−
fikują dane wejściowe na podstawie podanego
klucza (opracowanie nowego algorytmu pole−
ga więc na stworzenie nowej metody modyfi−
kacji), to algorytmy klucza publicznego opie−
rają się na teorii liczb. W tym przypadku opra−
cowanie nowego algorytmu wymaga rozwią−
zania  nowego  problemu  matematycznego.
Omówimy  teraz  dwa  algorytmy  asymetrycz−
ne. Pierwszym w historii był algorytm Diffie−
go− Hellmana. System ten nie służy do szyfro−
wania  w klasycznym  sensie.  Jest  to  sposób
tworzenia kluczy kryptograficznych i ich wy−
miany  publicznymi  kanałami.  Bazuje  on  na
poważnym  problemie  matematyki  jakim  jest
logarytm dyskretny. Jak to działa? Oto A (Ali−
cja) i B (Bob) chcą uzgodnić dużą liczbę natu−
ralną,  która  będzie  im  potem  służyć  za  tajny
klucz w systemie z kluczami prywatnymi. Spo−
sób ich postępowania można przedstawić tak:
1 Alicja i Bob wybierają wspólnie jakąś dużą
liczbę  pierwszą    p (przypominam,  że  liczba
pierwsza dzieli się tylko przez 1 i samą sie−
bie) oraz, w zależności od p, jakiś generator
g (tzn.  takie  g,  że  wszystkie  liczby  1....p−1
można przedstawić jako reszty postaci g mod
p. Liczby k i g nie są tajne.
2 Alicja wybiera dużą, tajną liczbę x < p i wy−
syła Bobowi resztę X z równania: X = g

mod p.

3 Analogicznie Bob wybiera dużą tajną licz−
bę y < p i przesyła Alicji resztę Y z równania
Y = g

mod p

4 Alicja oblicza resztę: s = Y

mod p

5 Bob oblicza s’= X

mod p

Reszty s i s’ są równe, gdyż zachodzi:

s = s’ = g

mod p.

Wartość s służy Alicji i Bobowi jako klucz

sesyjny. Wprawdzie ktoś mógłby poznać war−
tości p, g, X i Y, jednak, aby obliczyć klucz s,
musiałby wyliczyć dyskretny logarytm, tzn.
wyznaczyć x z reszty g

mod p. Choć dla lai−

ka brzmi to niepozornie, jest to z matematycz−
nego punktu widzenia trudny orzech do zgry−
zienia. Prawdę mówiąc, jeszcze nikt tego nie
dokonał. Obecnie absolutnym liderem na ryn−
ku algorytmów asymetrycznych jest algorytm
RSA opracowany w 1978 roku przez później−
szych profesorów MIT (Massatchussets Insti−
tute  of  Technology)  –  Ronalda  Rivesta,  Adi
Shamira  i Leonarda  Adlemana.  Nazwa  po−
chodzi  od  pierwszych  liter  ich  nazwisk.  Sy−
stem RSA nadaje się zarówno do szyfrowania
informacji,  jak  i do  tworzenia  podpisów  cy−
frowych.  Dla  jasności  przy  podpisie  elektro−
nicznym użycie kluczy publicznego i prywat−
nego następuje w odwrotnej kolejności. Naj−
pierw  szyfruję  wiadomość  moim  kluczem
prywatnym.  Odczytać  ją  może  każdy,  kto
dysponuje  moim  kluczem  publicznym.  Jed−
nakże dzięki temu zyskuje pewność, że to ja
jestem  autorem  wiadomości,  bo  tylko  ja
(przynajmniej  teoretycznie  mam  dostęp  do
swojego klucza prywatnego). Algorytm RSA
opiera  się  na  bardzo  trudnym  matematycz−
nym problemie, mianowicie na faktoryzacji –
czyli  mówiąc  po  ludzku  −  rozkładaniu  na
czynniki pierwsze bardzo dużych liczb (obe−
cnie  co  najmniej  300  miejsc  w  zapisie  dzie−
siętnym).  Żeby  zrozumieć  o  co  chodzi,  po−
wróćmy do definicji liczb pierwszych. Liczba
naturalna  nazywa  się  pierwszą,  jeśli  jest
podzielna wyłącznie przez 1 i przez samą sie−
bie.  Przy  czym  umownie  1  nie  nazywa  się
liczbą pierwszą. Pierwszymi są więc np. licz−
by: 2,3,5,7,11,13 .....itd. W tym miejscu musi−
my wprowadzić niestety jeszcze jedną mate−
matyczną  definicję,  która  będzie  nam  po−
trzebna za chwilę, mianowicie chodzi o licz−
by  względnie  pierwsze.  Otóż  liczbę m nazy−
wa  się  względnie  pierwszą  z  n,  jeśli  żadna
liczba większa niż 1 nie dzieli równocześnie
m i n. 12 i 7 są więc względnie pierwsze, ale
12 i 8 już nie. Dla matematyka liczby pierw−
sze  to  jak  dla  fizyka  cząstki  elementarne.
Można  z  nich  bowiem  zbudować  wszystkie
liczby naturalne. Bo już w III wieku p.n.e. Eu−
klides udowodnił fundamentalne twierdzenie
arytmetyki, że każda liczba naturalna większa
od  1  może  być  wyrażona  jako  iloczyn  liczb
pierwszych  i to  w jeden  jedyny  sposób.  Np.
75  900  jest  iloczynem  siedmiu  liczb  pierw−
szych: 2,2,3,5,5,11,23. Nazywa się to rozkła−
dem liczby na czynniki pierwsze. To właśnie
na  trudności  w rozkładaniu  dużych  liczb  na
czynniki pierwsze opiera się moc kryptogra−
ficzna algorytmu RSA. Działa to następująco.
Najpierw generujemy klucz szyfrujący. W tym
celu  każdy  użytkownik  systemu  –  nazwijmy
go  znów  umownie  A(Alicja)  −  wybiera  dwie
bardzo duże liczby pierwsze p i q (np. 512 bi−
towe) i mnoży je przez siebie uzyskując liczbę

O tym się mówi

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

n. Czyli n = pq. Następnym krokiem jest obra−
nie  kolejnej  liczby  e1,  która  jest  względnie
pierwsza  z (p−1)(q−1).  Właśnie  n i e tworzą
klucz  publiczny.  Dalej  Alicja  oblicza  wartość
d, dla której de = 1 mod (p−1)(q−1). Kluczem
prywatnym  jest  d.  Co  robi  użytkownik
B(Bob), gdy chce przesłać Alicji wiadomość,
której  liczbową  wartość  określmy  przez  w?
Znajduje  na  prywatnej  stronie  internetowej
Alicji (albo w książce telefonicznej) jej klucz
publiczny.  Następnie  szyfruje  wiadomość
w obliczając resztę z dzielenia w

przez n. Wy−

nik – nazwijmy go s, jest właśnie zaszyfrowa−
ną wartością w. W języku matematycznym
Bob wykonuje potęgowanie modularne: s = w

(mod n). Aby odszyfrować wiadomość, Alicja
posługuje się swoim tajnym kluczem deszyfru−
jącym d. Jak? Wylicza resztę z dzielenia s

przez n. Wynik jest dokładnie równy w. Stosu−
jąc zapis matematyczny w = s

mod n. Uff!!

Jeśli jest to dla was niestrawne, to możecie

–  tak  jak  ja  –  poprosić  o wyjaśnienie  znajo−
mego  matematyka,  który  jeszcze  nie  stracił
zupełnie  kontaktu  z rzeczywistością  i umie
mówić  ludzkim  językiem.  Jeśli  wam  się  nie
uda i ciągle nie wiecie o co chodzi, nie przej−
mujcie  się  tak  bardzo.  Mówiąc  naj−
krócej  pomysł  algorytmu  RSA przed−
stawia  się  następująco:  znając  tylko
wartość  iloczynu  n =  pq dwóch  liczb
pierwszych, niezwykle trudno jest zna−
leźć oba jego czynniki (tj. p i q). Wraz
ze  wzrostem  długości  liczby  trudność
faktoryzacji  gwałtownie  rośnie.  Warto
oczywiście  podkreślić  wyrażenie  „nie−
zwykle  trudno”  bo  nikt  na  razie  nie
udowodnił, że to jest niemożliwe. Z te−
go wynika, że wybitni matematycy nie
potrzebują  obawiać  się  na  razie  braku
pracy. Wszyscy próbują rozwiązać po−
wyższe  problemy  matematyczne,  na
których  oparto  algorytmy  z kluczem
publicznym. Jeśli komuś się to uda, bę−
dziemy  musieli  zrezygnować  z algorytmu
RSA na rzecz innej, bardziej odpornej metody
szyfrowania. Walka kryptografów z kryptoa−
nalitykami  trwa.  A może  niedługo  ktoś  zbu−
duje komputer kwantowy, dla którego dzisiej−
sze  bariery  obliczeniowe  staną  się  śmieszne,
bo wzrost prędkości obliczeniowej w stosun−
ku  do  znanych  dziś  algorytmów  będzie  wy−
kładniczy? Co to by znaczyło? Otóż obecnie
uznaje  się  za  teoretycznie  możliwe  złamanie
nawet 512−bitowego klucza RSA przy użyciu
konwencjonalnych  komputerów  (oczywiście
nowszej  generacji),  ale  złamanie  1024−bito−
wego klucza RSA tymi metodami jest czystą
utopią.  Gdybyśmy  mieli  jednak  komputer
kwantowy,  to  1024  bity  zajęłyby  nam  dwu−

ewentualnie  czterokrotnie  więcej  czasu  niż
512 bitów. I możliwe, że chodziłoby o minu−
ty czy nawet  sekundy.  Wtedy  naprawdę  dzi−
siejsze  systemy  szyfrowania  danych  trzeba
będzie  wyrzucić  do  śmieci.  Ale  wróćmy  do
rzeczywistości początku XXI wieku. Póki co,
jednym  z najsłynniejszych  ataków  na  RSA
był atak, w wyniku którego obliczono czynni−
ki  pierwsze  liczby  RSA−129  –  jednej  z du−
żych liczb wykorzystywanych jako klucz pu−
bliczny.  Wartość  RSA−129  opublikowano
w 1977  roku  w magazynie  Popular  Science.
Jej  czynniki  wyliczyła  w roku  1994  mię−
dzynarodowa  grupa  ochotników  koordyno−
wana  przez  czterech  naukowców.  Przez  cały
czas  trwa  poszukiwanie  kolejnych  dużych
liczb  pierwszych,  co  wcale  nie  jest  łatwe  bo
nie  istnieje  matematyczny  algorytm  takiego
wyszukiwania.  Pozostaje  więc  metoda  prób
i błędów.  Zachęcam  do  spróbowania  swoich
sił  (można  na  tym  nieźle  zarobić).  Dla  po−
rządku podaję, że największa znana dziś licz−
ba pierwsza odkryta w lipcu 2001 przez Mi−
chaela  Camerona  i George’a Woltmana  to
2

13466917

−1. Ma ona 4 miliony 53 tysiące 946

cyfr. A więc do dzieła i powodzenia!

Świat totalnie zaszyfro−
wany, ale czy bezpieczny?

Omówione wyżej nowoczesne metody szyfro−
wania wydają się na dzień dzisiejszy skutecz−
nie chronić ważne informacje. Niedawno Bill
McQuaide – wiceprezes firmy RSA Security,
posiadającej praktyczny monopol na najpopu−
larniejszy  obecnie  algorytm  z kluczem  pu−
blicznym – powiedział w wywiadzie dla Ga−
zety  Wyborczej:  „Przeciętny  użytkownik  nie
musi  obawiać  się,  że  ktoś  będzie  próbował
złamać szyfr, którym szyfrowana jest sesja ko−
munikacyjna z bankiem. Gdy ktoś inwestuje,
dajmy  na  to  10  tys.  dolarów  to  nie  po  to,  by
ukraść tysiąc. To niepraktyczne. A do złama−
nia  sesji  SSL ze  128  bitowym  kluczem  po−

trzebna jest olbrzymia moc obliczeniowa. Gdy
ktoś  jest  w stanie  ją  zgromadzić,  nie  będzie
kradł  pieniędzy  z kont  osobistych.”  Bill
McQuaide  powiedział  też,  że  według  jego
wiedzy  nawet  wywiad  amerykański  nie  ma
szans na złamanie takich szyfrów. Ale pamię−
tajmy,  że  są  one  tylko  jednym  elementem
w procedurach stosowanych przez użytkowni−
ków systemów przetwarzania i przesyłania da−
nych np. banków, którym powierzyliśmy swo−
je pieniądze. Gdzieś, w którymś miejscu pouf−
ne dane mogą być przechowywane w formie
niezaszyfrowanej.  Hakerzy  usiłują  więc  np.
dostać się do systemu bankowego i po prostu
ukraść  hasła,  numery  kart  kredytowych.  Sto−
sują różne sztuczki, np. dzwonią do użytkow−
nika  sieci  bankowej,  przedstawiają  się  jako
administratorzy  systemu  i proszą  o hasło.
Wbrew pozorom, to bardzo często działa. Dla−
tego  nawet  dobre  kryptologiczne  algorytmy
nie gwarantują niezawodnej ochrony. Bezpie−
czeństwo  może  zapewnić  tylko  łańcuch  po−
zbawiony  słabych  ogniw.  Każdy  z nas  musi
więc  mieć  świadomość  problemów  bezpie−
czeństwa. Nie wolno zapisywać haseł na kar−
teczkach  przyklejonych  do  monitora,  ani  na

spodniej stronie klawiatury. Nie wolno
zezwalać  innym  na  patrzenie  na  ręce
przy  wpisywaniu  hasła,  ani  mamrotać
hasła pod nosem przy wpisywaniu go,
a już na pewno nigdy nie wydrapywać
PIN−u na  swojej  karcie  kredytowej.
W praktyce niestety nieraz ma to miej−
sce.  Poza  tym    nośniki  zawierające
niezaszyfrowane  dane  muszą  być
przechowywane w bezpiecznym miej−
scu,  a pisane  jawnym  tekstem  poufne
wiadomości nie mogą swobodnie wę−
drować  po  sieciach  komputerowych,
w których  mogłyby  przechwycić  je
osoby  trzecie.  Komputery  powinny
być  zabezpieczone  przed  dostępem
niepowołanych  osób  fizycznie,  ale

przede wszystkim programowo. Przecież jak
to wynika z omówionych wcześniej przykła−
dów,  włamanie  do  systemu  komputerowego
pracującego  pod  „gołym”  Windowsem  i np.
edycja zawartości dysku twardego nie przed−
stawia  dla  zaawansowanego  hakera  więk−
szych trudności. I wreszcie na koniec najważ−
niejszy  warunek  bezpieczeństwa:  Wszyscy
współpracownicy  muszą  być  godni  zaufa−
nia. Wynika z tego prosty wniosek, że najlep−
szą  inwestycją    w bezpieczeństwo,  również
w świecie bitów byłoby jednak trwałe podnie−
sienie poziomu moralnego społeczeństwa. Ale
to już materiał na zupełnie inny artykuł i raczej
nie nałamach EdW.

Wojciech Turemka

O tym się mówi

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Lipiec 2002

Document Outline