plik

Pozdrawiamy:  Marcina  Malinowskiego  z Trójmiasta,  Jacka  Ko−
masińskiego  ze  Świecia,  Mariusza  Pieniążka,  Grzegorza  Grysa−
ka, Rafała Dudara, Łukasza Bilińskiego z Lublina, Roberta Fot−
ke z Poznania, Daniela Łubę z Pieszyc, Pawła Kuleszę, Krzyszto−
fa Smolińskiego z Sieradza, Annę Przybysz ze Szczecina, Wiesła−
wa Szlęka, Joannę Opas, Jacka Sagana z Kwidzyna, Piotra Ko−
walskiego,  Macieja  Zawadzińskiego  (Mausera),  Grzegorza  Pie−
trzyka z Warszawy, Grzegorza Świta z Jarosławia, Henryka Sal−
czyńskiego  z Elbląga,  Jacka  Berezowskiego,  Antoniego  Fuchsa,
Małgorzatę  Pieszczek,  Wojciecha  Mląckiego,  Henryka  Bógdoła
z Rybnika, Marcina Kowalika z Gliwic, Dawida Kozioła, Damia−
na  Boryckiego,  Roberta  Bidasa,  Krzysztofa  Kowala  z Przewor−
ska,  Bartłomieja  Palacza,  Macieja  Rajtara,  Piotra  Kępińskiego
z Wrocławia i Mariolę Golec z Warszawy.

Uwagi do rubryki Errare humanum est z EdW 05/2002 przysłali

ostatnio: Adam Pawliczek z Nadarzyna, Paweł Sierodzki z Janówka,
Michał Waśkiewicz z Białegostoku i Bartłomiej Stróżyński z Kęt.

Nagrody otrzymują: Adam Pawliczek i Paweł Sierodzki.

Prośba do wszystkich, którzy na dyskietkach przesyłają do nas

różne pliki – zawsze zamieszczajcie na dyskietce także kopie zapaso−
we. Jak wiadomo, dyskietki są zawodne, ale dzięki takiemu zabezpie−
czeniu zawsze istnieje większe prawdopodobieństwo przetrwania
„elektronicznej dokumentacji”.

Jeden z naszych Czytelników napisał, iż „W artykułach powinny

być całe listingi!”. Co Wy na to?

Oto przemyślenia i propozycje młodego Czytelnika z Limanowej:

Szanowna Redakcjo!
Nazywam się Bartek Rymarczyk i mam 14 lat, jestem prenumera−

torem Elektroniki dla Wszystkich.

Powodem, dla którego do Was piszę, jest sprawa Oślej łączki. Nie

ukrywam,  że  jestem  początkującym  elektronikiem,  ale  muszę  przy−
znać, że kurs Ośla łączka bardzo mi pomógł. Chciałbym za niego bar−
dzo podziękować. Liczę, że kurs będzie odbywał się dalej. Pomysł pa−
na  Piotra  Góreckiego,  aby  w Oślej  łączce  opisać  mikroprocesory,
podoba mi się. Można byłoby opisać w nim język Bascoma zupełnie
od zera (lub innych programów), programowanie i sposoby opraco−
wywania  układów,  dzięki  którym  programowanie  stałoby  się  realne
dla wielu czytelników. Chciałbym, aby opisał Pan też w nim skąd zdo−
być Bascoma.

Wcześniej można byłoby wspomnieć coś o wzmacniaczach opera−

cyjnych. Co prawda jest cykl o wzmacniaczach operacyjnych, ale

można byłoby wspomnieć troszkę o nich w ramach kursu. Proponuję
opisać też niektóre elementy, takie jak mało znane mi (lub nieznane):
optotriaki, triaki, transoptory, serwomechanizmy, wyświetlacze LED,
LCD, mikrokontrolery, diody nadawcze, elementy odbierające kod
RC5, układy uP (co to za układy?). Warto wspomnieć także o innych
układach scalonych o tajemniczych nazwach podstawek bądź wtyków
emulacyjnych (np. dziwna nazwa TEXTOOL40) i elementach SMD –
co je charakteryzuje i jakie mają parametry. Przydałby się także opis
CMOS−ów i ich wnętrza oraz więcej informacji na temat mechaniki
(np. śrubki M3, M2 – nie wiem o co chodzi, jakie mają wymiary).

Mam też pewien pomysł co do przyszłości kursu. Można by przed−

stawić kurs na temat akustyki, w którym byłyby informacje o nagła−
śnianiu, np. szkolnych dyskotek. Trochę o klasach wzmacniaczy, jak je
rozróżnić i czym dana klasa się charakteryzuje, co oznaczają niektóre
parametry, kilka słów o głośnikach, sposoby budowania wzmacnia−
czy, jak stworzyć własny system nagłośnieniowy w domu, czy pokoju.

Myślę też, że nie ma co zmieniać nazwy kursu. Ośla łączka będzie

zawsze kojarzyć się z kursem dla początkujących oraz z prostym ję−
zykiem, dzięki któremu da się zrozumieć elektronikę. Można dodać
tylko jakiś przedrostek np. Akustyczna Ośla łączka albo coś w tym ro−
dzaju.

To moja propozycja, jeśli uzna Pan ją za dobrą, to proszę ją wyko−

rzystać. Jeśli nie, to mam nadzieję, że Ośla łączka będzie nadal zaska−
kiwać swą prostotą, pomagając zrozumieć elektronikę. Jeszcze raz
pragnę podziękować za ten kurs, niech ukazuje się dalej i niech bę−
dzie chlubą Elektroniki dla Wszystkich.

Bartek Rymarczyk

Wiele tematów, o których pisze Bartek, ukazało już się na łamach

EdW. Jak ich szukać? Wystarczy „zassać” z naszej strony interneto−
wej www.edw.com.pl z działu Numery archiwalne – spis treści rocz−
ników EdW z lat 1996−2001.

Pozostałe propozycje rozważymy, a Bartek otrzymuje od nas na−

grodę książkową.

Chcemy powrócić do starego zwyczaju i każdego miesiąca auto−

rom najciekawszych listów (ewentualnie e−maili) przydzielać na−
grody książkowe lub kity AVT. Tak jak do tej pory, piszcie do nas!
Dzielcie się swoimi spostrzeżeniami i uwagami. Miniankieta jest dla
nas niezwykle cennym źródłem Waszych opinii, ale czasem warto też
w szerszy sposób wyrazić swoje spostrzeżenia i przemyślenia na te−
mat EdW i elektroniki.

Czołem!
Nie lubię się rozpisywać na kilka stron, więc napiszę kilka zdań.

Popieram pomysł Zbigniewa Gibka z Poczty 2/02 i Grzegorza

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

Sierpień 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.

Jan Andrerman . . . . Warszawa

Sebastian Banasik . . . . . Płock

Roman Biadalski Zielona Góra

Sławomir Brzozowski . . Słupsk

Szymon Chełmżyński

. . . . . . . . . Gładczyn Szlachecki

Mariusz Chilmon . . Augustów

Hubert Cieślawski . . . . Poznań

Piotr Dereszowski . . Chrzanów

Dariusz Drelicharz . . Przemyśl

Andrzej Gawlica. . . . Katowice

Halina Jankowiak. . Dobry Dwór

Dawid Kozioł. . . . . . . . . Elbląg

Katarzyna Król . . . . Zawiercie

Piotr Malkiewicz . . . . . . Elbląg

Damian Matysiak . . . Chorzele

Stefan Osiak . . . . . . Warszawa

Adam Pawliczek. . . . Nadarzyn

Stanisław Puchała . Księży Kąt

Bernard Rajfur . . . . Trzebnica

Bartek Rymarczyk . Limanowa

Zbigniew Setnicki . . . . Kolonia

Paweł Sierodzki . . . . Janówka.

Krzysztof Skawiński . . . Lublin

Aneta Sobiech . . . . . . . Senniki

Michał Stach. . Kamionka Mała

Jan Stanisławski . . . . . . Sanok

Jacek Stańczyk . . . . . Wrocław

Marcin Tyrakowski . Węgliniec

Marcin Wielechowski

. . . . . . . . . . . . . . . . . Sulejówek

Dariusz Wojtaszek . . . Świdnik

Jan Wójcik

Kraków

Maciej Wrona. . . . . . . . Lipsko

Szymon Zatorski . . . . . Brzóze,

Hanna Zdybel . . . . . . . . Toruń

Poczta

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

Sierpień 2002

„KY30RR” Kaczmarka z poczty 5/02. Napiszę to głośno i wyraźnie:
redaktor naczelny powinien się podpisywać: PIOTR „GURU”
GÓRECKI!!!! Po prostu swoim zegarem mnie bardzo zaskoczył (wy−
sokość cyfry 27cm!!!, a szerokość wyświetlacza to około 1 metr!!!).
Aha! Dobrze, że wróciła Ośla łączka, ale powinien się w niej pojawić
temat: „Wzmacniacze akustyczne od podstaw”.

Pozdrawiam i kończę.

Marek „LUC” O.

Szanowna Redakcjo EdW
Witam Redaktorów i serdecznie pozdrawiam.
Jestem Waszym czytelnikiem od 2000 roku, odkąd zostałem

uczniem technikum. Od kilku miesięcy jestem Waszym prenumerato−
rem, ponieważ uznałem, że Wasza gazeta jest bardzo przystępnie, cie−
kawie i interesująco redagowana. Jeszcze bardziej ucieszyłyby mnie
artykuły z dziedziny elektroniczno−informatycznej. Przeglądając Wa−
sze płyty stwierdziłem, że Wasza gazeta od zawsze zawierała bardzo
ciekawe i pouczające artykuły oraz wiele bardzo mądrych informacji
elektronicznych, które bardzo przydają mi się w szkole. Z tego też po−
wodu zamówiłem sobie bardzo dużo numerów archiwalnych, za co
bardzo przepraszam i bardzo dziękuję.

Uważam, że jesteście cool, tak trzymać.

Z wyrazami szacunku

Marek Jamka, Rybnik

EdW 8/2002 Lista osób nagrodzonych

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

Sierpień 2002

Proszę o pomoc w sprawie (...) wymiany wskaźnika często−
tliwości wychyłowego na cyfrowy w tunerze TSH113.

W najbliższym  czasie  nie  planujemy  takiego  projektu.  Analiza  co−
miesięcznych miniankiet wskazuje na niewielkie zainteresowanie ta−
ką  przeróbką.  W nowym,  nawet  stosunkowo  tanim  sprzęcie,  takie
wskaźniki  cyfrowe  są  standardowym  wyposażeniem.  Starsze  typy
odbiorników wymagałyby rozmaitych rozwiązań. Chyba, że ktoś zre−
alizował  taką  modernizację  wcześniej  i chciałby  zaprezentować  ją
w Forum Czytelników.

Prostym półśrodkiem byłoby zastosowanie zwyczajnego wolto−

mierza  cyfrowego,  na  przykład  z kostką  ICL7107.  Taki  woltomierz
mierzyłby  napięcie  analogowe,  które  teraz  podawane  jest  na  wska−
źnik wychyłowy. Jednak wtedy pokazywane na wyświetlaczu cyferki
nie będą odpowiadać odbieranej częstotliwości. Stosując przesunięcie
(offset)  napięcia  sygnału  i napięć  odniesienia  można  wprawdzie
uzgodnić najwyższe i najniższe wskazanie 87,0...108,0MHz, ale naj−
prawdopodobniej  charakterystyka  regulacji  nie  będzie  liniowa
i wskazania  na  środku  zakresu  strojenia  mogą  nie  być  prawidłowe.
Aby to poprawić należałoby wprowadzić korektę, na przykład z po−
mocą tzw. generatora funkcji ze wzmacniaczem operacyjnym.

Można spróbować takiego uproszczonego sposobu.
W dokładnych wskaźnikach częstotliwości nie mierzy się często−

tliwości sygnału z anteny, tylko sygnał z heterodyny. Trzeba go
wzmocnić, podzielić i wreszcie odjąć lub dodać częstotliwość pośre−
dnią. Ze względu na konieczność uwzględnienia częstotliwości po−
średniej zazwyczaj wykorzystuje się liczniki rewersyjne z wpisywa−
niem wartości początkowej (pośredniej). Można też zaprząc do pracy
mikroprocesor.

Mam pewien problem − potrzebuję do mojego projektu
źródło napięcia odniesienia o wartości 8,192 V. Chcę do
tego wykorzystać układ MAX874, który ma napięcie wyj−
ściowe 4,096 V. Czy mogę połączyć dwa takie źródła szere−
gowo? Jeżeli nie, to w jaki inny sposób mogę uzyskać ta−
kie napięcie (8,192 V)?
Za odpowiedź z góry dziękuję.

Czytelnik, który jest studentem, powinien sta−
ranniej  przeanalizować  kartę  katalogową
MAX874  i doszedłby  do  wniosku,  że  jest
możliwe  połączenie  dwóch  takich  kostek.
Można także do jakiegokolwiek źródła niższe−
go  napięcia  odniesienia  dodać  wzmacniacz.

Oba sposoby pokazane są na rysunku poniżej. Czy jednak nie lepiej
przeanalizować ofertę rynkową i zastosować jeden układ? Czytelnik
nie podał wymagań stawianych obwodowi. Układ MAX874 ma wy−
jątkowo mały pobór prądu (do 10

A). Jeśli nie jest to parametr kry−

tyczny, a stabilność cieplna nie musi sięgać typowej dla MAX874
wartości 20ppm/K, może wystarczy doskonale znana i dostępna za
złotówkę kostka TL431, według pierwszego rysunku?

Mam problem dotyczący poboru prądu przez wzmacniacz
TDA1514.  Jest  to  wzmacniacz  klasy  A więc  jego  spraw−
ność wynosi 50% czyli:
a) przy mocy 50W będzie pobierał moc 50W + (50% z 50)
25W strat czyli 75W,
b)  przy  dostarczanej  mocy  100W tylko  50W będzie  do
wzmocnienia sygnału a reszta na straty.
Podsumowując,  czy  zastosować  transformator  100W(a)
czy 150W(b)?

Czytelnik sam narobił sporo zamieszania. Znakomita, ale sprawiają−
ca niekiedy poważne kłopoty (wybuchowa) kostka TDA1514 nie jest
wzmacniaczem klasy A. Wzmacniacze klasy A mają sprawność rzę−
du co najwyżej kilkunastu procent. Układ TDA1514 jest wzmacnia−
czem klasy AB o szacunkowej sprawności 60...65%.
Oznacza to, że przy mocy oddawanej 50W potrzebna moc zasilania
wyniesie 75...85W.

Wskazywałoby to, że do wzmacniacza monofonicznego

1x50W z powodzeniem wystarczy transformator o mocy 100W.
W praktyce w transformatorze takiego zasilacza zachodzą szkodliwe
zjawiska. Napięcie przy pełnym obciążeniu znacznie spada w porów−
naniu z napięciem spoczynkowym. Dlatego w wielu przypadkach,
o ile ciągła moc wyjściowa wzmacniacza ma być równa nominalnej,
konieczne jest zastosowanie transformatora o znacznie większej mo−
cy, np. 150W czy nawet 200W. Nie ma tu reguły, bo zależy to od typu

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.

Skrzynka porad

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

Sierpień 2002

i parametrów transformatora. Generalnie nie zaszkodzi większy trans−
formator, zwłaszcza że różnica cen nie jest duża.

Jestem początkującym elektronikiem. Chciałbym się do−
wiedzieć jak przestroić magnetowid z Anglii SLV−
625HQNICAM stereofoniczny. Może należy przestroić te−
lewizor? Posiadam CURTIS 2001A.

Początkującemu elektronikowi radzimy, żeby powierzył to zadanie
doświadczonemu fachowcowi. Drobny na pozór błąd może zemścić
się nie tylko uszkodzeniem sprzętu i koniecznością naprawy w serwi−
sie, ale też może stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia niedoświad−
czonego adepta elektroniki.

Redakcja Elektroniki dla Wszystkich zaleca nabranie elektronicz−

nego doświadczenia przy kontaktach z mniej zaawansowanymi urzą−
dzeniami, choćby w ramach Oślej łączki. Praktyka pokazuje, że efek−
ty kontaktów niedoświadczonych elektroników ze skomplikowanym
sprzętem fabrycznym najczęściej bywają opłakane i kosztowne.

Witam.  Mam  taki  problem,  że  chciałbym  do  układu
ICL7107 dołączyć wyświetlacze ze wspólną KATODĄ i nie
wiem jak to zrobić, żeby nie stosować dodatkowych inwer−
terów. Czy istnieje jakiś inny sposób, aby to zrobić, łatwiej−
szy?  Układ  jest  zasilany  napięciem  dodatnim,  a ujemne
napięcie powstaje poprzez układ CD4049. Z góry bardzo,
bardzo,  bardzo  dziękuję  za  odpowiedź.  Pozdrawiam  całą
redakcję. Cześć!

Nie ma prostego sposobu dołączenia do układu ICL7107 wyświetla−
czy ze wspólną katodą. Nie warto nawet próbować, zwłaszcza że ce−

ny podwójnych wyświetlaczy 13−milimetrowych ze wspólną anodą
są obecnie naprawdę niskie.

Jak wygląda sprawa z łączeniem głośników? Przykładowo
potrzebuję głośnik 100W 8

Ω

.. Czy mogę połączyć dwa

50W 8

Ω

? A może dwa 100W 4

Ω

? Jaka jest zasada łącze−

nia głośników?

Odpowiedź  dotyczy  łączenia  kilku  jednakowych  głośników.  Przy
łączeniu  głośników  różnego  typu  (nisko−,  średnio−  i wysokotono−
wych)  należy  wziąć  pod  uwagę  dodatkowe  czynniki  i zastosować
zwrotnicę.

Jednakowe głośniki można łączyć wprost szeregowo, równolegle

i w sposób mieszany. Zasady są podobne, jak w przypadku rezysto−
rów.  Najpopularniejsze  sposoby  łączenia  głośników  pokazane  są  na
rysunkach  obok.
Trzeba  tylko  pa−
miętać  o  fazowa−
niu  −  nieprzypad−
kowo  na  rysun−
kach  zaznaczono
czerwone  kropki.
Jedna z końcówek każdego głośnika jest oznaczo−
na taką kropką lub w inny podobny sposób.

Nie warto natomiast łączyć trzech głośników

w sposób mieszany − rysunek obok pokazuje, że
jeśli w jednym z głośników wydzieli się pełna
moc (np. 50W), to w dwóch pozostałych w sumie
tylko połowę tej mocy (po 12,5W).

W dyskotekach pojawiają się coraz to wymy−
ślniejsze efekty świetlne. Chociaż, jak wielu
zauważyło, nie są to jedyne atrakcje dyskotek
(latające  krzesła  są  równie  widowiskowe,
o ile  nie  podążają  w naszym  kierunku!),  to
jednak  warto  przyjrzeć  się  opisywanemu
urządzeniu.

Mając do dyspozycji Bascoma i odrobinę

cierpliwości, możemy wykonać bajer rodem
z dyskoteki. Zastosowanie takiego urządze−
nia to na pewno nie tylko zabawa.

Dzięki pamięci EEPROM i interfejsowi

RS232 możemy zaprogramować dowolny
tekst, a potem niezależnie od zaników zasila−
nia rozkoszować się tekstem przewijanym
w dwu różnych trybach.

Jak to działa?

Schemat  ideowy  zamieszczony
został  na  rysunku  1.  Warto
prześledzić  także  schemat  blo−
kowy z rysunku 2.

Sercem całego urządzenia

jest  bardzo  popularny  uP
89C2051,  nie  trzeba  go  chyba
reklamować, a jego zalety były
już  wielokrotnie  opisywane,
tym  razem  z zalet  wykorzysta−
my  wbudowany  układ  obsługi
portu  szeregowego  –  UART
i dosyć  dużą  wydajność  prądo−
wą portu w stanie niskim.

Pomysł, według którego

działa tablica, najlepiej zrozu−
mieć analizując drogę pokony−
waną przez dane.

Na wejściu mamy standar−

dową

aplikację

układu

MAX232,  dzięki  niemu  sygna−
ły pojawiające się na złączu RS
z łatwością  zmieniają  poziom
na  TTL,  para  kondensatorów
towarzyszących kostce jest ele−
mentami

współpracującymi

z przetwornicą  napięcia  zabu−
dowaną  w układzie  MAX232.
Następnie  dane  są  przesyłane

do  uP,  który  każdy  odebrany  znak  umie−
szcza  w pamięci  EEPROM.  Zastosowana
pamięć  to  także  dobrze  znany  Czytelni−
kom układ PCF8582. Zwarte do masy linie
wyboru adresu wskazują, że układ jest wi−
dziany na magistrali I

C pod adresem 160

do zapisu i 161 do odczytu.

Pojemność pamięci wyznacza długość

tekstu, który będziemy wyświetlać i w za−
sadzie wynosi 256 bajtów (czytaj znaków),
lecz jest pewne ale, bo niby skąd nasz uP
ma wiedzieć, ile znaków zapisanych w pa−
mięci to właściwy tekst, a ile to śmieci
z poprzednich zapisów? W ten sposób tra−
cimy jeden bajt na licznik poprawnych zna−
ków, ale to nie wszystko, parę bajtów zżerają
nam komendy specjalne. Ktoś zapyta „a to co

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

Sierpień 2002

śś

Rys. 2 Schemat blokowy

Rys. 1 Schemat ideowy

znowu“? − chodzi mianowicie o takie specy−
ficzne znaczki jak „<”, „>” zastosowane do
przełączania trybów wyświetlania. Będzie je−
szcze o nich dalej.

Reszta elektroniki to właściwie kosmetyka

elektroniczna. Duży układ w prawej części
płytki to nic innego jak dekoder 16 z 4 zwięk−
szający liczbę linii naszego uP. Aktywny stan
wyjścia tego układu to stan niski, tymże sta−
nem załączmy jeden z 16 tranzystorów PNP
zasilających poszczególne kolumny matrycy.

Układ zasilania to standardowo stabiliza−

tor 7805 plus kondensatory. Tak dla ścisłości,
dioda na wejściu ma tylko jeden cel − zabez−
pieczyć układ przed niewłaściwą polaryza−
cją, a to dlatego, że modelowy układ przez
pewien czas pracował w samochodzie.

Program

Pora teraz na najsmaczniejszy kąsek opisu,
czyli program zaszyty w uP:

Program składa się z dwóch części.
Część programowania jest aktywowana

przerwaniem  INT0.  Naciskając  guzik  PRO−
GRAMOWANIE  uP,  sprawiamy,  że  każdy
znak wysłany poprzez złącze RS zapisywany
jest  w pamięci  EEPROM,  jednocześnie
zwiększany jest licznik poprawnych znaków.
Koniec  tego  trybu  to  naciśnięcie  ESC.
W ostatniej fazie tego trybu w komórce o ad−
resie  00h zapisywana  jest  wartość  licznika
poprawnych znaków.

Procedura powyższego trybu jest prosta

i wygląda tak:

Sam podprogram

ZAPISZ  to  standardo−
wa  obsługa  pamięci
EEPROM opisana do−
kładnie  na  łamach
„Bascom College”.

Drugi rodzaj pracy

wykorzystywany na co
dzień wygląda mniej
więcej tak:

Timer0

pracuje

w trybie  1  i wywołuje
przerwanie co 1/50 se−
kundy na każdą kolumnę matrycy, co przy 16
kolumnach  daje  okres  1,25ms.  W każdym
przerwaniu załączany jest odpowiedni tranzy−
stor  zasilający  matrycę,  a jednocześnie  na
młodszą część portu P1 wystawiana jest war−
tość  stosowna  do  odświeżanej  pozycji  i tak
bez  końca.  Coś  jednak  musi  się  zmieniać
w wystawianych na port wartościach, by uzy−
skać jakikolwiek efekt ruch. Cały urok układu
polega na tym, że każda kolumna matrycy po−
siada  przyporządkowaną  sobie  komórkę  pa−
mięci o nazwie rov(1) do rov(16) i gdy tylko
liczba  przerwań  osiągnie  stosowną  wartość,
następuje  przepisanie  w górę  zawartości  ko−
mórek. W ten sposób zmienna rov(16) przyj−
muje  zawartość  zmiennej  rov(15),  rov(15)
z rov(14) i tak po kolei. Ktoś zapewne zapyta
a zmienna  rov(1)?  Na  pewno  nie  pozostaje

pusta, jej zawartość jest odczytywana z tabli−
cy  opisującej  wygląd  znaków.  W ten  sposób
mamy przesuwanie tekstu w lewo, ale o jeden
znak.  Niestety,  aby  tablica  była  uniwersalna
i by można wyświetlać dowolny tekst, każdy
znak zdefiniowany jest osobno. Nie widzicie
jeszcze problemu? Co się stanie, gdy odczyta−
my wszystkie wartości opisujące naszą literkę
np. A? No tak, program czytać będzie dalej,
ale  jakieś  głupoty,  w najlepszym  wypadku
odczyta kod literki B, ale nie o to nam chodzi−
ło. Dlatego też program po 4 odczytach usta−
wia bit flaga, a na to tylko czeka pętla głów−
na  programu.  Odczyta  sobie  znak  z pamięci
EEPROM,  następnie  zdekoduje  (polecenie
select  case)  i odpowiednio  ustawi  wskaźnik
dla  polecenia  read na  kod  właściwej  literki.
Ten kod znaku to nic innego jak wartość bi−
narna przy wyświetlaczu WA.

Trochę to skomplikowane, ale przestraszę

Was, że to nie wszystko. Mamy przecież dwa
tryby przewijania:

Zwykły, czyli ciągłe rolowanie z regulowa−

ną  prędkością,  oraz  ten  drugi,  w którym  naj−
pierw  przesuwana  jest  szybko  cała  zawartość
tablicy, po czym tekst zatrzymuje się na chwilę
sprawę,  jak  to  działa,  zostawiam  jednak  dla
Was. Dla ułatwienia podam, że polega to na od−
powiednim  zwiększaniu  i zmniejszaniu  czasu
pomiędzy  kolej−
nym  przepisywa−
niem wartości w ko−
mórkach rov(x).

Aby wszystko

działało  jak  nale−
ży,  w programie
nie mogło zabrak−
nąć  kodów  zna−
ków  do  wyświe−
tlenia.  Matryce
mają  wysokość  5
punktów  świetl−

nych,  żeby  więc  zachować  proporcje,  znaki
mają  szerokość  4  punktów,  z czego  czwarta
kolumna  jest  zawsze  pusta.  Taki  zabieg
zwiększa  czytelność.  Każda  litera  i cyfra  są
zdefiniowane  oddzielnie,  i niestety  zajmuje
to sporo pamięci programu.

Montaż i uruchomienie

Tablica  składa  się  z dwóch  płytek  drukowa−
nych  przedstawionych  na  rysunkach  3  i 4.
Pierwsza  płytka  zawiera  kompletny  układ
elektroniczny. Druga płytka to tylko wyświe−
tlacze. Taki podział podyktowany jest budową
wyświetlaczy. Do połączenia między płytkami
dobrze jest użyć złączek goldpin. Montaż trze−
ba  rozpocząć  od  zworek,  potem  należy  za−
montować podstawki i inne elementy, kończąc
na włożeniu układów scalonych w podstawki.

Z montażem nie powinno być żadnych

problemów.

Przyciski S1,S2 należy zamontować na

przewodach. Do zasilania urządzenia potrze−
bujemy  napięcia  stałego  7,5...15V.  Podany
zakres dzięki stabilizacji US 7805 jest na ty−
le szeroki, że na pewno znajdziemy jakiś za−
silacz.  Pobór  prądu  nie  przekracza  150mA.
Do pełni szczęścia potrzebny jest nam prze−
wód połączeniowy do RS−a. W zależności od
typu  komputera  możemy  mieć  gniazda  typu

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

Sierpień 2002

Rys. 4 Schemat montażowy wyświetlacza

Rys. 3 Schemat montażowy płyty głównej

Znak = Inkey

Pom1 = Asc(znak)

If Pom1 > 0 Then

Incr Full

Print Znak
Call Zapis
Waitms 10

If Pom1 = 27 Then

Print „end”
Exit Do

End If

Loop

2*DB9 lub DB25 i DB9. Taki przewód moż−
na kupić w sklepie komputerowym, ale oczy−
wiście można także zrobić samemu. Na ry−
sunkach 5 i 6 widać, jak powinny wyglądać
takie przewody.

Jak łatwo zauważyć, potrzebujemy dwóch

wtyków i kawałka tasiemki z trzema przewo−
dami. Takie minimalistyczne rozwiązanie do−
bre jest jednak tylko na małą odległość (metr,
dwa), gdyby zaszła potrzeba wykorzystania
przewodu kilkumetrowego, wskazane jest
użycie przewodu ekranowanego.

Składamy układ, podłą−

czamy do komputera, załącza−
my zasilanie i − nic! O ile ma−
my pusty EEPROM, nie zo−
baczymy niczego. Musimy
zaprogramować naszą tablicę.

Programowanie

tablicy

możliwe jest co najmniej na
dwa sposoby.
SPOSÓB 1:
Zapuszczamy

Bascoma,

ustawiamy w menu Comuni−
cation,  wstawiamy  baud
2400, a com taki, jaki mamy aktualnie wolny.
Innych  parametrów  nie  trzeba  zmieniać.
W wypadku  szukania  wolnego  coma można
trochę  poeksperymentować,  pomocne  jest
czasami  rozpoczęcie  szukania  od  1  i tak  do
skutku.  A za  sukces  możemy  uznać  urucho−
mienie  się  terminal  emulatora bez  ostrzeże−
nia, że com jest zajęty.

Mamy już uruchomiony terminal, teraz na−

ciskamy guzik programuj na tablicy i jeżeli tyl−
ko pojawi się napis „Tryb edycji”, to po literce
wpisujemy  swój  tekst.  Koniec  edycji  to  naci−
śnięcie ESC. Na początek nawiązanie komuni−
kacji  może  wydawać  się  czymś  trudnym,  nie
ma  się  jednak  czego  bać.  Gdyby  nawet  com
był wolny, a naciskanie guzika programuj nie
dawało efektu, problem może być w zamienio−
nych żyłach przewodu połączeniowego itp.
SPOSÓB 2:
Sposób drugi jest o wiele bardziej widowisko−
wy.  Napisałem  prosty  programik  pracujący
w środowisku  LabView6.1.  Użycie  tego  pro−
gramu jest dziecinnie proste. Najpierw edytu−
jemy własny tekst do wyświetlenia, nie wolno
zapomnieć o ESC na koniec tekstu! Potem uru−
chamiamy aplikację strzałką w górnym lewym
rogu i postępujemy według poleceń pojawiają−
cych  się  w oknie  „komunikaty”.  Po
chwili  program  poprosi  o naciśnięcie
guzika programowania i sygnalizując
paskiem postępu, załaduje tekst. Nara−
stający pasek postępu informuje o za−
jętości  pamięci  i gdyby  przekroczył
100%, należy nieco okroić tekst oraz
ponownie go załadować. Jeżeli wszy−
stko  przebiegło  pomyślnie  (strzałka
z lewego  rogu  sama  wróciła  do  po−
przedniego  koloru),  wystarczy  naci−
snąć Reset na tablicy i po sprawie!

Uwaga: Zarówno przy programo−

waniu ręcznym, jak i z użyciem apli−
kacji LabView należy edytowany tekst
wprowadzać małymi literami!!! Wy−
nika to z faktu, że tablica posiada jeden
rodzaj czcionki, od razu duże litery.

Kody sterujące

Aby uzyskać wspomniane dwa tryby
przewijania tekstu, mamy 4 kody try−
bu rozpoznawane przez program. Ko−

dy te wprowadza się tak samo jak tekst, tyle że
program po napotkaniu którejś z nich nie wy−
świetla tego znaku, a zmienia swoje działanie. Ta−
kie całkowicie programowe szantażowanie uP.
+ − zwiększenie prędkości przewijania
− zmniejszenie szybkości przewijania
> − zmiana trybu wyświetlania na szybkie prze−
wijanie z chwilowym przytrzymaniem treści
< − przewijanie ciągłe

Możliwości zmian

Program z trudem mieści się w 2kB
89C2051, dlatego potrzebne były sztuczki.

Pierwsza z nich, raczej dobrze znana

wszystkim, to podział programu na procedu−
ry. Opłaci się wydzielić z programu fragmen−
ty wywoływane więcej niż raz i umieścić je
np. na końcu. W miejscach gdzie były orygi−
nalnie, wystarczy się do nich odwołać.
Oszczędzamy w ten sposób miejsce zajęte
przez ciągłe przepisywanie kodu.

Następny trik to fakt, że stosując zapis:

If a = 1 then

................

end if

if a = 2 then

.................

end if

oszczędzamy za każdym poleceniu warunko−
wym 3 bajty w porównaniu z użyciem

if a = 1 then

..............

elseif a = 2 then

................
................

end if
, czy też select case.

Taka optymalizacja kodu sprawiła, że

w ostatecznej wersji programu udało się je−
szcze upchać obsługę i wyświetlanie cyfr !!!

Przyjemnego „rolowania” tekstów życzy

Michał Stach

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

Sierpień 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11−R

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R1177,,R

R1188,,R

R2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

Kondensatory

C11,,C

C22,,C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000µµFF//99V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF//99V

C66−C

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//99V

C1100,,C

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

C1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF
Półprzewodniki

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000077

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

N44114488

TT11−TT1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555577

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

M77880055

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

CFF88558822

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

X223322

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8899C

C22005511

U55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7744H

CTT115544

Maattrryyccaa 88xx55 ((22 sszztt..)) nnpp.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..O

HTT−335588

Inne

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1111,,005599M

Hzz

S11,,S

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

µµ

ssw

wiittcchh

zzłłąącczzaa ggoollddppiinn
ppooddssttaaw

wkkii ppoodd U

zzłłąącczzee D

B99M

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 7 − Przykładowy „screenshot”

z aplikacji LabView

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

Sierpień 2002

W EdW 4/2002  przedstawiono  prosty  układ
sonometru  −  miernika  głośności.  Niniejszy
artykuł prezentuje precyzyjny wskaźnik wy−
sterowania i głośności z podwójnym wyświe−
tlaczem  o różnych  charakterystykach  dyna−
micznych. Opisywany wskaźnik przewidzia−
ny  jest  do  wykorzystania  zamiast  typowego
fabrycznego wskaźnika wbudowanego w mi−
kser w systemach nagłośnienia „na żywo”.

Osoby mniej zorientowane mogą się dzi−

wić, dlaczego nie wystarczy wskaźnik wbu−
dowany w mikser lub bardziej dokładna kla−
syczna linijka pomiarowa.

Przyczyna jest prosta: W mikserach (i in−

nych  urządzeniach)  z reguły  stosowane  są
mierniki wartości szczytowej sygnału, nazy−
wane PPM (Peak Power Meter). Taki wska−
źnik  szczytowy  doskonale  zdaje  egzamin
przy kontroli sygnału zapisywanego w posta−
ci analogowej, a zwłaszcza cyfrowej. Głów−
nym zadaniem wskaźników PPM jest pomoc
w wykorzystaniu  dynamiki  toru  zapisu,
w szczególności ochrona przed przesterowa−
niem. Chodzi o to, by operator miksera utrzy−
mywał możliwie wysoki poziom sygnału, ale
nie dopuszczał do przesterowania i wynikają−
cych z tego zniekształceń.

O ile wskaźnik wartości szczytowej do−

skonale  zdaje  egzamin  przy  zapisie,  o tyle
okazuje się bardzo mało przydatny, a czasem
wręcz  przeszkadza,  w systemach  nagłośnie−
nia „na żywo”, gdy program słowny przeka−
zywany  jest  bezpośrednio  na  widownię  w
obiekcie.

Tu trzeba utrzymywać potrzebną gło−

śność,  co  nie  zawsze  jest  proste  ze  względu
na różną odległość od mikrofonu oraz różne
właściwości głosu występujących osób. Gdy
stanowisko  nagłośnienia  ulokowane  jest  na
widowni,  większego  problemu  nie  ma,  po−
nieważ osoba obsługująca mikser na bieżąco
śledzi  program.  Często  jednak  stanowisko

nagłośnienia jest oddzielone od widowni. Pół
biedy, gdy wyposażone jest w dobre monito−
ry odsłuchowe, wyregulowane tak, by w mia−
rę  dokładnie  odzwierciedlały  warunki
panujące  na  widowni.  Gdy  porządnych  mo−
nitorów  brak,  albo  gdy  obsługa  zmienia  ich
głośność,  nie  sposób  kontrolować  głośności
programu w obiekcie.

W takich i podobnych przypadkach do−

brym  rozwiązaniem  będzie  wykorzystanie
opisywanego  urządzenia  –  precyzyjnego
miernika sygnału audio. Przyrząd wyposażo−
ny jest w filtr uwzględniający charakterysty−
kę ucha ludzkiego, przetwornik wartości sku−
tecznej  oraz,  co  bardzo  ważne,  dwie  linijki
wskaźnikowe. Jeden wskaźnik pokazuje war−
tość  chwilową  sygnału,  drugi  informuje
o średniej  głośności  w dłuższym  przedziale
czasu.

Dzięki tym dwom wskaźnikom przyrząd

doskonale  zdaje  egzamin  w różnorodnych
systemach nagłośnienia „na żywo”. Może też
być  uzupełnieniem  systemów  studyjnych,
przy czym trzeba lojalnie przyznać, że w sy−
stemach  studyjnych  podczas  nagrań  i  pro−
dukcji audycji radiowych ważniejszą rolę od−
grywa  dobry  wskaźnik  szczytowy  (PPM),
pozwalający  uniknąć  przesterowania  torów
zapisu  czy  nadajnika.  W systemach  studyj−
nych opisywany miernik głośności w rękach
świadomego operatora dźwięku również oka−
że  się  pożyteczny,  zwłaszcza  w przypadku
stosowania  kompresorów  i limiterów.  Poka−
że, jak zmienia się średnia głośność przy róż−
nych ustawieniach kompresora i limitera.

Stopień trudności projektu (dwie gwiazd−

ki) wskazuje, że z jego zbudowaniem i uru−
chomieniem poradzą sobie nawet średnio za−
awansowani elektronicy. Niemniej pełny po−
żytek z jego wskazań odniosą tylko ci, którzy
mają do czynienia z systemami nagłośnienia
„na żywo”. Aby wyrobić sobie szerszy obraz

sprawy, warto zajrzeć do artykułu pt. „Sono−
metr” w EdW4/2002 str. 50 oraz do końco−
wej części niniejszego artykułu.

Opis układu

Rysunek 1 pokazuje schemat blokowy przy−
rządu.  Przyrząd  ma  dwa  wejścia  sygnałowe:
A i B o różnej czułości. Sygnał po przejściu
przez  wzmacniacz  o regulowanym  wzmoc−
nieniu podawany jest na filtr psofometryczny.
Na przetwornik prawdziwej wartości skutecz−
nej  podawany  jest  przez  przełącznik  S albo
sygnał z filtru, albo sygnał szerokopasmowy.
Tętniący przebieg z przetwornika, wskazują−
cy  na  chwilową  wartość  sygnału  podawany
jest na dodatkowy wzmacniacz i na wskaźnik
wartości chwilowej. Ten sam sygnał po uśre−
dnieniu w obwodzie RC o dużej stałej czaso−
wej jest podawany na drugi wskaźnik, poka−
zujący przeciętny poziom głośności.

Pełny schemat ideowy miernika pokazany

jest na rysunku 2. Część pomiarowa zasila−
na  jest  napięciem  symetrycznym  ±15V
z transformatora  TR1  i stabilizatorów  U7,
U7.  Wskaźniki  LED  z kostkami  LM391X
zasilane  są  znacznie  mniejszym  napięciem,
uzyskiwanym  z transformatora  TR2.  To
napięcie nie jest stabilizowane, bo wykorzy−
stywane  jest  wyłącznie  do  zasilania  diod
świecących.

Sygnał akustyczny z miksera jest podawa−

ny na wejście A lub B. Wejście A ma znacz−
nie większą czułość i może być wykorzystane
do  współpracy  z zewnętrznym  mikrofonem
pomiarowym.  Może  to  być  dobrej  klasy  mi−
krofon pojemnościowy o charakterystyce do−
okólnej.  Można  też  wykorzystać  popularny
mikrofon  elektretowy,  który  też  ma  szeroką
i płaską  charakterystykę  częstotliwościową.
Do współpracy z „elektretem” i popularnymi
niegdyś  mikrofonami  pojemnościowymi
MCO52 przewidziano dodatkowy stabilizator

łł

śś

łł

Projekty AVT

D55...D58 zmniejszają moc strat układów
scalonych U5, U9.

Sygnał dla tego niecodziennego wskaźni−

ka jest pobierany z wyjścia bufora U2D. Na
wejściu tego bufora umieszczony jest obwód
uśredniający sygnał tętniący z punktu C (R9,
C18, C19).

Należy zwrócić uwagę, że skala wartości

uśrednionych  jest  krótsza  i obejmuje  zakres
od  –9dB  do  +8dB,  natomiast  skala  wartości
szczytowej  z oczywistych  względów  sięga
dalej  w

górę i

obejmuje zakres od

–9...+18dB. W zakresie –2dB...+8dB wska−
źnik wartości uśrednionej ma rozdzielczość
1dB, co zapewnia dużą precyzję pomiaru.

Wszystkie układy LM391X pracują w try−

bie  słupkowym,  co  uzyskuje  się  przez  dołą−
czenie nóżek 9 do plusa zasilania. Warto za−
uważyć,  że  same  kostki  są  zasilane  napię−
ciem +15V, natomiast diody świecące znacz−
nie  niższym  napięciem  niestabilizowanym
z transformatora TR2.

W niniejszym opisie nie zawarto pełnego

opisu układów AD736 oraz LM391X. Szero−
ki opis przetwornika AD736 można znaleźć
w EdW 1/2000 i 2/2000 w cyklu „Najsłyn−

niejsze aplikacje”. Wiele pożytecznych infor−
macji o

sterownikach LED rodziny

LM391X zawartych  jest  w EdW 2/1996  str.
11  i artykułach  w Elektronice  Praktycznej
6/96 str. 59...62 i 7/96 str. 57...60. Na życze−
nie  Czytelników  kostki  LM391X mogą  zo−
stać wyczerpująco omówione w cyklu „Naj−
słynniejsze aplikacje”. Prosimy o listy i zgło−
szenia za pomocą Miniankiety.

Montaż i uruchomienie

Układ miernika można zmontować na dwóch
płytkach drukowanych, pokazanych na ry−
sunkach 3 i 4. Pierwsza płytka zawiera wy−
świetlacz . Na drugiej zrealizowano zasilacze
i większość „elektroniki”.

Pomocą w montażu będą fotografie mo−

delu. Montaż jest klasyczny i nie powinien
sprawić trudności. Najpierw warto wlutować
zwory i najmniejsze elementy, potem coraz
większe. W trakcie testów okazało się, że nie
jest potrzebny obwód korekcji z elementami
PR1, R4.

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

Sierpień 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R33,,R

R77,,R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..nniiee m

moonnttoow

waaćć

R55,,R

R2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..111100kk

Ω

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100M

Ω

R1111,,R

R1144,,R

R1155,,R

R2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R1122,,R

R1199,,R

R2244,,R

R2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77kk

Ω

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300kk

Ω

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122kk

Ω

R2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2233,,22kk

Ω

11%

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300,,11kk

Ω

11%

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..nniiee m

moonnttoow

waaćć

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

hheelliittrriim

Kondensatory

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

C22,,C

C33,,C

C1144,,C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C44−C

C66,,C

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22nnFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C88,,C

C1122,,C

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

V ttaannttaall

C99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C1166,,C

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11000000µµFF//2255V

C1188,,C

C1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF ffoolliioow

wyy M

KTT

C2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//1166V

C2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222µµFF//1166V

C2222,,C

C2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

Półprzewodniki

D11−D

D3300,,D

D3399−D

D5500 .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 33m

m kkw

waaddrraattoow

waa

D3311−D

D3355 .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 33m

m kkw

waaddrraattoow

waa

D3366−D

D3388 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D żżóółłttaa 33m

m kkw

waaddrraattoow

waa

D5511 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D cczzeerrw

woonnaa 33m

D5522−D

D6611 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL0055

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL007744

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

D773366

U44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLFF335566

U55,,U

U99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991166

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7788LL1155

U77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..7799LL1155

U88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M33991155

Pozostałe

S .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..S

W S

DTT

TTR

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTS

S22//5566

TTR

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTS

S22//1166

Płytki drukowane

są dostępne w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2647A

Rys. 3 i 4 Schematy montażowe

Projekty AVT

Najtrudniejszym zadaniem okaże się za−

pewne  równe  wlutowanie  kilkudziesięciu
diod LED. W modelu wykorzystano zielone
i żółte  kwadratowe  diody  o wymiarach
3x3mm. Podczas montażu diod świecących
warto  stosować  znaną  zasadę,  by  najpierw
lutować  tylko  jedną  nóżkę  każdej  diody.
Najpierw warto wlutować dwie lub trzy dio−
dy  skrajne,  włożyć  w otwory  resztę  diod,
a potem odwrócić płytkę i lutować po jednej
nóżce  każdej  diody.  Po  wyrównaniu  rząd−
ków  diod  można  przylutować  pozostałe
nóżki.

Uwaga! Obudowę warto przygotować

i dopasować przed przystąpieniem do monta−
żu płytek. W prezentowanym modelu wyko−
rzystano  niedużą  plastikową  obudowę,  przy
czym  elementy  montowane  na  pionowej,
mniejszej płytce drukowanej wystają poza tę
obudowę. Kolory diod mogą być dowolne –
w wykazie  elementów  podana  jest  jedna
z propozycji.

Układ zmontowany prawidłowo ze

sprawnych  elementów  powinien  pracować
od razu. Podanie sygnału zmiennego na wej−
ście A lub B powinno powodować zaświeca−
nie rządków diod LED. Działający układ na−
leży skalibrować za pomocą wieloobrotowe−
go  potencjometru  montażowego  PR2.  Choć
może się to wydać dziwne, nie ma ścisłej re−
guły, jaką czułość ma mieć przyrząd, dlatego
nie sposób wyregulować go w warunkach la−
boratoryjnych.  Niemniej  regulacja  jest  bar−
dzo  prosta,  należy  ją  przeprowadzić  w wa−
runkach  normalnej  pracy,  po  dołączeniu  do
wyjścia  miksera  w systemie  nagłośnienio−
wym.  Powinno  to  być  jedno  z nieregulowa−
nych wyjść, można też podpiąć się do głów−
nego  wyjścia  miksera,  skąd  podawany  jest
sygnał  na  dalsze  elementy  systemu.  Sygnał
o poziomie  kilkuset  miliwoltów  z wyjścia
miksera należy podać na wejście B miernika.
Podczas  normalnej  pracy  systemu  należy
utrzymywać  potrzebną  głośność,  ocenioną
niezawodną  metodą  na  słuch  i właśnie  przy
głośności uznanej subiektywnie za optymal−
ną należy za pomocą PR1 ustawić wskazanie
górnej,  powolnej  linijki  świetlnej  na  0dB.
W systemach,  gdzie  dominują  przekazy
słowne, a poziom natężenia dźwięku jest rzę−
du  70...80dB,  należy  włączyć  filtr  psofome−
tryczny. Gdy głośność jest większa niż 80dB
i dominuje  przekaz  muzyczny,  warto  wyko−
rzystać charakterystykę szerokopasmową.

Po takiej jednorazowej subiektywnej re−

gulacji,  w trakcie  dalszego  użytkowania  sy−
stemu,  najbardziej  cenne  będzie  wskazanie
powolnej  linijki  pokazującej,  czy  cały  czas
głośność  w  obiekcie  jest  optymalna.  I takie
właśnie  jest  główne  zadanie  przyrządu.
Oczywiście, aby opisywany miernik, spełnił
rolę kontrolera średniej głośności, system na−
głośnieniowy powinien być wcześniej staran−
nie  wyregulowany,  a po  takiej  regulacji  nie
wolno zmieniać wzmocnienia końcówek mo−

cy czy innych komponentów (korektorów pa−
rametrycznych, kompresora, itp.).

Uwaga! Jeśli ktoś zechce zmienić stałą

czasową uśredniania, może zmieniać w sze−
rokim zakresie wartości R9, C18, C19
(2,2k...10M

Ω

, 100nF...1

F). Można też do−

dać przełącznik i skokowo regulować szyb−
kość zmian linijki powolnej.

Praktyczne testy modelu pokazały, iż

szybka  linijka,  pokazująca  wartość  chwilo−
wą,  także  jest  bardzo  przydatna,  gdy  wystą−
pienie  zaczyna  kolejna  osoba  i zupełnie  nie
wiadomo, czy będzie mówić głośno, czy ci−
cho  i w jakiej  odległości  od  mikrofonu.
Wskaźnik  wartości  szczytowej  pozwoli  bły−
skawicznie  skorygować  ustawienie  suwaka
miksera dosłownie po pierwszym słowie wy−
stąpienia.

Dla dociekliwych

Jak wiadomo typowe mierniki dźwięku mają
z reguły trzy rodzaje pracy: z filtrem A, z fil−
trem  C i szerokopasmową.  Charakterystyka
C bardzo  mało  różni  się  od  szerokopasmo−
wej, więc w opisywanym przyrządzie zrezy−
gnowano  z charakterystyki  C.  Za  pomocą
przełącznika S można wybrać jedną z dwóch:
z filtrem  psofometrycznym  A albo  szeroko−
pasmową. Charakterystyka z filtrem A odpo−
wiada  czułości  ucha  ludzkiego  przy  natęże−
niu dźwięku około 70dB i powinna być sto−
sowana,  gdy  natężenie  dźwięku  w  obiekcie
wynosi  60...80dB.  Przy  większej  głośności
należy  korzystać  z charakterystyki  szeroko−
pasmowej.

Jak wspomniano, przyrząd, którego głów−

nym zadaniem jest kontrola średniej głośno−
ści w systemie nagłośnieniowym, może być
włączony na wyjściu miksera. Praktyka po−
kazuje, że dobrze pełni on swą rolę, niemniej
po kalibracji miernika w systemie nagłośnie−

nia nie należy już nic zmieniać. Dla ścisłości
należałoby  dodać,  że  nawet  takie  czynniki
jak  zmiana  temperatury,  a zwłaszcza  wzrost
wilgotności, mają pewien wpływ na parame−
try  akustyczne  obiektu.  Miernik  głośności
włączony  na  wyjściu  miksera  lub  tuż  przed
wzmacniaczami mocy na pewno nie uwzglę−
dni takich zmian. Na szczęście zmiany takie
są  niewielkie,  ledwo  zauważalne  dla  prze−
ciętnego odbiorcy.

Obecność czułego wejścia A pozwala do−

łączyć  do  miernika  mikrofon  (pojemnościo−
wy  lub  elektretowy).  Taki  mikrofon,  umie−
szczony na audytorium może być bardzo in−
teresującym  rozwiązaniem,  bo  pokaże  rze−
czywistą głośność. Trzeba jednak wziąć pod
uwagę,  że  miernik  będzie  wtedy  reagował
także na ewentualne hałasy i zakłócenia wy−
stępujące w obiekcie.

W przyrządzie przewidziano filtr o stan−

dardowej charakterystyce według tak zwanej
krzywej  A.  Odpowiada  on  w przybliżeniu
właściwościom ucha przy natężeniu dźwięku
70dB. W zasadzie przy większym natężeniu
należałoby stosować inny filtr, o bardziej pła−
skiej charakterystyce. Praktyka pokazała jed−
nak, że takie subtelności nie odgrywają więk−
szej roli, i że dwie zaproponowane charakte−
rystyki całkowicie wystarczą. Znacznie waż−
niejsze  znaczenie  ma  fakt,  że  w przyrządzie
zastosowano  przetwornik  wartości  skutecz−
nej,  co  zapewnia  dobre  odwzorowanie  gło−
śności,  niezależnie  od  wartości  szczytowej
czy średniej sygnału audio.

Piotr Górecki

Układy scalone AD736 można zakupić bez−

pośrednio u dystrybutorów Analog Devices.

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

Sierpień 2002

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Od jakiegoś czasu na łamach EdW można za−
uważyć  zwiększoną  aktywność  urządzeń  pra−
cujących  w podczerwieni,  wszelkich  pilotów,
zabawek,  układów  sterowania  do  komputera
(play’ery  mp3).  Prezentowane  poniżej  nie−
skomplikowane urządzenie służy do włączania
światła pilotem od telewizora lub wieży. Urzą−
dzenie współpracuje z każdym pilotem pracu−
jącym w standardzie RC5. Po każdorazowym
włączeniu  do  sieci  220V uczy  się,  na  jakie
przyciski w pilocie ma reagować, potrafi roz−
różniać komendę i adres zwarty w kodzie RC5,
posiada możliwość pracy w dwóch trybach:

Tryb 1 (jumper J1 w pozycji B):
Urządzenie reaguje tylko na jeden przy−

cisk pilota, mamy do dyspozycji sterowanie
dwoma urządzeniami w takt: pierwsze włą−
czone, drugie włączone, włączone wszystkie,
wyłączone wszystkie.

Tryb pracy dobry dla osób, które nie mają

możliwości  wykorzystania  większej  liczby
przycisków  pilota  np.  gdyby  kolidowało  to
z innym  urządzeniami  lub  funkcjami  stero−
wanymi z pilota.

Tryb 2 (jumper J1 w pozycji A):
W tym trybie mamy do dyspozycji stero−

wanie trzema urządzeniami – na każde z nich
przypada jeden przycisk z pilota + funkcja
wyłączania wszystkich aktualnie załączo−
nych urządzeń – w sumie cztery przyciski.

Jak to działa?

Schemat ideowy układu jest przedstawio−

ny na rysunku 1. W górnej części widać za−
silacz (TS1, BR1) wraz ze stabilizatorem na−
pięcia  5V (C1...C4,  U1).  Po  prawej  stronie
schematu znajduje się blok elementów wyko−
nawczych  U4−U6,  R2−R7,  TR1−TR3.  Dzięki
zastosowaniu  odpowiednich  optotriaków
(wyzwalane gdy napięcie sieci jest bliskie ze−
ru)  zostały  zminimalizowane  zakłócenia
związane  z włączaniem  obciążenia.  Diody
LED  D7−D10  służą  do  sygnalizacji  pracy
urządzenia,  dioda  D7  swym  migotaniem  po−
kazuje prawidłowość odbioru kodu RC5, dio−
dy D8−D10 pokazują aktualnie włączony ka−
nał i tworzą one z optotriakami niejako pary
(D10 z TR3, D9 z TR2, D8 z TR1). Elemen−
ty C6 R8 zaraz po włączeniu zasilania tworzą

dodatnią  „szpilkę”,  wprowadzając  nasz  mi−
krokontroler w stan RESET, w którym to zo−
staje wyczyszczona pamięć RAM, wszystkie
porty ustawione są na stan wysoki, jest to zja−
wisko  normalne  dla  systemów  opartych  na
procesorkach 2051. W momencie pojawienia
się stanu niskiego na wejściu RESET proce−
sor podejmuję normalną pracę, zaczynając od
pierwszej linijki programu w nim zawartego.
Wiąże się to z pewnymi komplikacjami, stan
wysoki  na  portach  procesora  niepotrzebnie
uruchamiałby  na  krótką  chwilę  obciążenie,
co mogłoby stanowić zagrożenie.

U2 – jest to odbiornik podczerwieni kodu

RC5. Do jego poprawnej pracy potrzebne są
elementy  R1  C5,  które  dodatkowo  oczy−
szczają  i wygładzają  napięcie  zasilające.
Wyjście OUT U2 podłączone jest z wejściem
przerwania  U3.  Układy  te  występują  w róż−
nych odmianach i reagują na różne częstotli−
wości nośne. Osoby, które będą składać urzą−
dzenie  z samodzielnie  kupionych  części
powinny na ten fakt zwrócić uwagę. Jednak

łł

Rys. 1 Schemat ideowy

najczęściej częstotliwość pracy tych odbior−
ników wynosi 36kHz.

Program

Nie będę opisywał tu całego listingu, bo
szkoda na to miejsca. Listing można znaleźć
na stronie internetowej EdW w dziale FTP.

Na początku procesor sprawdza stan portu

p3.7, jeśli panuje na tym porcie stan wysoki
wzywa  on  podprogram  nauka1(tryb  2),  ko−
lejnym  krokiem  jest  czekanie  aż  zmienna
Kod przyjmie wartość 1 − oznacza to, że U2
odebrał  dane  z pilota,  następnie  procesor  je
„zapamięta”  i przejdzie  do  następnego  pod−
programu  nauka2 itd.  Podprogramy  te  mają
za  zadanie  nauczyć  procesor  reagowania  na
odpowiednie  przyciski.  Następnie  wzywany
jest podprogram praca − jest to główna pętla
programowa,  w której  procesor  sprawdza,
czy został odebrany sygnał z pilota. Jeśli się
tak stało, dane zawarte w kodzie RC5 zosta−
ją porównane z danymi, których procesor się
nauczył.  W momencie  gdy  porównanie  wy−
padnie pomyślnie, zostanie wykonana odpo−
wiednia funkcja urządzenia (załączenie urzą−
dzenia,  wyłączenie  urządzenia  lub  globalne
wyłączenie urządzeń).

Ten program korzysta z podprogramu ob−

sługi  przerwania  rec,  w którym  każde  prze−
rwanie,  czyli  odbiór  sygnału  z pilota,  jest
analizowane i rozkładane za pomocą polece−
nia getrc5 na dwie wartości: adres i komen−
da, tutaj także ustawiany na 1 jest powyższy
parametr  Kod. W trybie  1  procesor  uczy  się
tylko  jednego  kodu  i przechodzi  do  pracy,
która  nieco  różni  się  od  powyższego  trybu,
na  początku  miał  być  tylko  jeden  program,

po chwili namysłu dokleiłem drugi, który re−
alizował podobną funkcję i pracuje w innym
urządzeniu.

Montaż i uruchomienie

Pomocą może być fotografia modelu, która
nieco różni się od ostatecznej wersji płytki
pokazanej na rysunku 2.

Montaż jest klasyczny i radzę zacząć...

od  przyprowadzenia  osoby,  która  będzie
nas pilnowała i wie, czym może zakończyć
się  porażenie  prądem!  MAMY TUTAJ
DO  CZYNIENIA Z NAPIĘCIEM  SIECI
220V.

Zaczynamy od wlutowania dwóch zworek

oznaczonych  grubymi  ciągłymi  liniami,  na−
stępnie  montujemy  coraz  wyższe  elementy:
rezystory  leżące,  podstawki  pod  procesor
i optotriaki, rezystory stojące, kondensatory,
transformator.

Na razie nie montujemy triaków i odbior−

nika U2. Lutujemy diody LED, które może−
my  umieścić  np.:  w obudowie,  sprawdzamy
napięcia  zasilające  poszczególne  układy.  Je−
śli wszystko jest jak należy, montujemy tria−
ki,  wkładamy  w podstawki  procesor  i opto−
triaki. Do złącz ARK1, ARK2, ARK3 przy−
kręcamy  odpowiedniej  długości  przewody
zakończone  gniazdkami  sieciowymi,  do
których  podłączymy  odbiorniki.  W obudo−
wie  wiercimy  odpowiednie  otwory,  dobrze
zrobić jedną w okolicach przetwornika piezo
–  aby  było  go  lepiej  słychać.  Z przodu,  od
strony  U2  montujemy  czerwony  filtr,  który
przepuści promieniowanie podczerwone. Po−
zostaje  mam  tylko  odpowiednio  ustawić
zworkę J1 i włączyć urządzenie. Na początku
usłyszymy  pip  pip,  później  w zależności  od

ustawienia zworki pip lub
pip  pip  dla  pierwszego
i drugiego  trybu  pracy.
Zaświecą  się  odpowie−
dnie  diody,  bierzemy  do
ręki pilota i w momencie,
gdy co około 2 s odzywa

się  piezo,  zaczynamy  „uczyć”  urządzenie.
Takie  popiskiwanie  będzie  nam  przypomi−
nać,  że  urządzenie  stoi  niezaprogramowane,
np.:  po  przerwie  w dostawie  prądu.  Bez−
piecznik F1 trzeba dobrać według swoich po−
trzeb,  jest  on  tylko  na  wypadek  poważnej
awarii.

Bartłomiej Stróżyński

Bolo@hoga.pl

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

Sierpień 2002

Wykaz elementów

Rezystory:

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

Ω

R22−R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..220000

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R99−R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..330000

Ω

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..55kk

Ω

Kondensatory:

C11,,C

C44,,C

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

C22,,C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700µµFF//2255V

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

C77,, C

C88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

Półprzewodniki:

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11A

A//11000000V

D11−D

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

N44114488

D77−D

D1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D 33m

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

M 77880055

U22** .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTFFS

M 3366kkH

Hzz

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT8899C

C22005511

U44−U

U66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C 33004411

TTR

R11−TTR

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BTT113366

Pozostałe:

kkw

waarrcc 1111..005599M

Hzz

zzłłąącczzaa A

K 22

oopprraaw

wkkaa bbeezzppiieecczznniikkoow

waa „„ddoo ddrruukkuu””

bbeezzppiieecczznniikk
ttrraannssffoorrm

maattoorr 22//1155

jjuum

mppeerr 33

ppooddssttaaw

wkkaa D

DIILL 2200

UZZ11 pprrzzeettw

woorrnniikk ppiieezzoo ((55V

V))

oobbuuddoow

waa K

M 4422N

N ++ ffiillttrr cczzeerrw

woonnyy

Rys. 2 Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−3018

śś

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Ogranicznik,
generator funkcji

W wielu przypadkach, gdy wartości prądów
(napięć)  roboczych  są  znaczne,  a zakres  ich
zmian  niewielki,  można  pominąć  omawianą
w poprzednim odcinku logarytmiczną zależ−
ność  i uznać,  że  dioda  dla  napięć  poniżej
0,6V nie przewodzi, a dla wyższych prze−
wodzi.  Podobnie  diody  LED  zaczynają
przewodzić  przy  napięciach  1,5...3V,  za−
leżnie od koloru świecenia. Diody Zenera
przewodzą  przy  napięciu  większym  od
swego  napięcia  pracy.  Takie  uproszczone
podejście pozwala z powodzeniem zreali−
zować szereg pożytecznych układów.

Rysunek 43a pokazuje przykład – ogra−

nicznik z diodami IRED. Układ jest podob−
ny do tego z rysunku 41, ale w uproszcze−
niu można przyjąć, że dla napięć mniej−
szych niż ±1V diody nie przewodzą i sygnał
jest wzmacniany w stosunku wyznaczonym
przez R2 i R1 jak w zwykłym wzmacniaczu
odwracającym.

Dla

napięć

powyżej

1V (1...1,2V)  diody  przewodzą  i napięcie
wyjściowe  nie  może  dowolnie  rosnąć.  Ry−
sunki 43b i c pokazują charakterystykę przej−
ściową układu i przebiegi (gdy R1=R2). Za−
miast  diod  IRED  można  stosować  dowolne
diody  LED  lub  zwykłe  diody.  Rysunek  44
pokazuje  dalsze  przykłady  ograniczników.
Układ z rysunku 44c będzie działał także bez
rezystorów R3, R4 i wtedy jego działanie jest
łatwiejsze do zrozumienia. Rezystory R3, R4
nie  zmieniają  zasady  działania;  dodatkowo
zapewniają ciągły przepływ prądu przez dio−
dę Zenera, co polepsza dokładność i szybkość
układu.

Zaprezentowane układy pozwalają ostro

ograniczyć amplitudę sygnału wyjściowego.
W niektórych przypadkach potrzebne jest ła−
godniejsze ograniczenie. Nie zawsze koniecz−

na jest też praca przy dowolnej biegunowości
napięcia wejściowego.

Rysunek 45 przedstawia ogólną ideę kształ−

towania charakterystyki nieliniowej przez
umieszczenie w pętli sprzężenia zwrotnego sie−
ci diod i rezystorów. Przy małych ujemnych
i dodatnich napięciach wejściowych (w grani−

cach  –0,6V...+0,6V)  nie  przewodzą  żadne
diody  i wzmocnienie  wyznaczone  jest  przez
stosunek R2/R1. Przy napięciach wyjściowych
o amplitudach większych niż 0,6V będzie prze−
wodzić albo dioda D1, albo D2 (zwykła krze−
mowa)  i wzmocnienie  zmniejszy  się,  bo  w
obwodzie  sprzężenia  zwrotnego  rezystancja

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

Sierpień 2002

Rys. 43

Rys. 44

wypadkowa będzie równa równoległemu połą−
czeniu R2 i R3. Dla napięć wyjściowych prze−
kraczających  2V będzie  przewodzić  jedna  z
diod  LED  (D3,  D4)  i  wzmocnienie  zmniejszy
się  wskutek  dołączenia  R4.  Przy  jeszcze  wy−
ższych  napięciach  wyjściowych będą  przewo−
dzić diody Zenera D5, D6 i wzmocnienie tym
bardziej  się  zmniejszy.  Taki  sposób  pozwala
spłaszczyć, czyli skompresować charakterysty−
kę przejściową. Przy odpowiednim dobraniu re−
zystorów można w ten sposób uzyskać charak−
terystykę  zbliżoną  do  charakterystyki  logaryt−
micznej  i to  przy  dowolnej  biegunowości  sy−

gnału  wejściowego  (ale  w nieporównanie
mniejszym  zakresie  napięć  wejściowych  niż
w klasycznym układzie logarytmującym z dio−
dą lub tranzystorem). Choć taki układ zapewnia
kompresję  sygnału,  także  sygnału  zmiennego,
nie spełni roli kompresora w systemach audio.
„Łamanie”  charakterystyki  przejściowej  we−
dług  rysunku  45  spowoduje  ogromny  wzrost
zniekształceń.  W „prawdziwym”  kompresorze
audio  musi  pracować  element  lub  blok  o
wzmocnieniu regulowanym napięciem, a napię−
cie  regulacyjne  nie  powinno  zawierać  składo−
wych harmonicznych przetwarzanego sygnału.

Układ łagodnego ogranicznika według ry−

sunku 45 może jednak okazać się użyteczny
na  przykład  w  precyzyjnym  wskaźniku  wy−
sterowania audio, w stopniu wejściowym ilu−
minofonii  i  innych  urządzeniach.  Odpowie−
dnio  dobierając  wartości  rezystorów  można
też  zrealizować  charakterystykę  sinusoidal−
ną,  a  wtedy  układ  zamieni  sygnał  trójkątny
na sinusoidalny. Taki  sposób był kiedyś sto−
sowany  często  w  generatorach  funkcyjnych
(przykładem  jest  układ  scalony  generatora
funkcyjnego ICL8038; w kostce XR2206 za−
sada wytwarzania „sinusa” jest podobna, tyl−
ko zrealizowana jeszcze prościej).

Rysunek 46 przedstawia podobne rozwią−

zanie, ale tym razem sieć diod jest umieszczo−
na równolegle do rezystora wejściowego. Za−
sada  jest  podobna:  przy  małych  sygnałach
wejściowych (w granicach  –0,6V...  +0,6V)
diody  nie  przewodzą  i wzmocnienie  wyzna−
czone jest przez stosunek R2/R1. Przy napię−

ciach wejściowych większych niż 0,6V, prze−
wodząca dioda D1 lub D2 dołącza równolegle
do  R1  rezystor  R3.  Wzmocnienie  wzrośnie.
Przy  napięciach  wejściowych większych  niż
2V przewodzić  będzie  jedna  z diod  świecą−
cych D3, D4 i wzmocnienie jeszcze wzrośnie
wskutek  dołączenia  rezystora  R4.  Przy  je−
szcze  większym  napięciu  wejściowym  prze−
wodzące  diody  Zenera  jeszcze  bardziej
zwiększą  wzmocnienie.  Takie  umieszczenie
diod i rezystorów powoduje zwiększenie stro−
mości charakterystyki przy większych sygna−
łach. Można na przykład w ten sposób zreali−

zować charakterystykę zbliżoną do
wykładniczej (alogarytmicznej) lub
kwadratowej (realizującą funkcję x

Dobierając układ według rysun−

ku  45  lub/i  46,  liczbę  diod,  napięcia
progowe  kolejnych  diod  i  rezystancje
współpracujących  rezystorów,  można
zrealizować  aproksymację  (przybliżo−
ną  charakterystykę)  niemal  dowolnej
funkcji.  Szerokie  możliwości  daje  za−
stosowanie różnych diod i łączenie ich
w szereg. Oprócz klasycznych diod Ze−
nera o różnych napięciach, do dyspozy−
cji stoją diody LED o różnych kolorach
mające napięcia progowe od 1,5V (nie−
które  czerwone)  do  3V (niebieskie),
diody podczerwone (IRED) o napięciu

1...1,2V, zwykłe diody krzemowe (ok.
0,5...0,6V) i diody Schottky’ego (0,3...0,4V).

Możliwości są tu duże, ale dobranie opty−

malnych  elementów  i  wartości  rezystorów  nie
jest  łatwe  i  warto  najpierw  przeprowadzić
symulację w programie SPICE lub podobnym,
a  potem  zmierzyć  rzeczywiste  parametry
prototypu (można też przeprowadzić stosow−
ne obliczenia, ale są one trudne i oprócz zaa−
wansowanych teoretyków prawie nikt sobie z
nimi nie poradzi). Przy próbie wykorzystania
w precyzyjnym urządzeniu pomiarowym na−
leży  uwzględnić  wpływ  temperatury  na  na−
pięcia progowe diod.

Sposób z diodami ma swoje dobre i złe stro−

ny. Układ zawiera niewiele elementów, ale jego
regulacja i ewentualna korekcja charakterystyki
jest trudna, bo wymaga wymiany elementów.

Ciąg dalszy na stronie 25.

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

Sierpień 2002

Rys. 45

Rys. 46

Rys. 47

Listy od Piotra

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

Sierpień 2002

W tym odcinku zajmiemy się filtrami

środkowoprzepustowymi. Jak zwykle

artykuł zawiera gotowe proste recep−

ty. Skorzystanie z nich jest bardzo ła−

twe, o czym przekonują zaprezentowa−

ne przykłady. Aby w pełni i z sukcesem

skorzystać z tego i następnych odcin−

ków, konieczne jest przyswojenie so−

bie informacji wstępnych, podanych

w EdW, począwszy od numeru 9/2001.

6. Filtr pasmowy
z wielokrotnym
sprzężeniem zwrotnym

W przypadku  filtru  pasmowego  dobroć  nie
musi  być  i zwykle  nie  jest  równa  0,5  czy
0,707.  Jeśli  filtr  ma  przepuszczać  sygnały
w bardzo  wąskim  paśmie,  dobroć  musi  być
odpowiednio duża, na pewno większa niż 1.
Dobroć nie powinna być większa niż 10 (do−
broć  10  daje  wąski  i stromy  filtr).  Pamiętaj
jednak,  że  filtr  o większej  dobroci  dłużej
„dzwoni”, czyli drgania na wyjściu utrzymu−
ją się po zaniku sygnału wejściowego. Czym
większa dobroć, tym pasmo jest węższe, ale
też filtr dłużej „dzwoni” po zaniku sygnału.

Ze względu na różne wartości dobroci,

tym razem wzory nie będą aż tak proste, jak
poprzednio, ale za to pozwolimy sobie na do−
datkowy luksus: projektowany filtr nie musi
mieć wzmocnienia równego 1 w paśmie
przepustowym − może przy okazji wzmac−

niać sygnał. Wzmocnienie nie powinno jed−
nak przekraczać 10x (20dB).

Tylko proszę, nie szalej. Czym większe

wzmocnienie i większa dobroć, tym trudniej−
sze  zadanie  ma  wzmacniacz  operacyjny,
zwłaszcza przy większych częstotliwościach.
Nie  żądaj  więc  jednocześnie  i dużego
wzmocnienia,  i dużej  dobroci.  Dla  bezpie−
czeństwa  stosuj  zasadę,  że  iloczyn  dobroci
i wzmocnienia nie powinien przekraczać 10.

Zaczynajmy!
Aby obliczyć wartości elementów filtru

według rysunku 43, musisz wiedzieć czego
chcesz, czyli znać wartości:
częstotliwości środkowej fs
dobroci Q
wzmocnienia G.

Znając częstotliwość środkową, najpierw

obliczamy pojemność ze wzoru:
C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz]

Pojemność wychodzi w nanofaradach, je−

śli częstotliwość podasz w hercach. Jak za−
wsze, decydujesz się na najbliższą wartość
z szeregu E6 (1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; 10).

Oba kondensatory będą jednakowe:

C=C1=C2

Obliczasz reaktancję wybranego konden−

satora przy częstotliwości środkowej:
Xc[k

Ω

] = 160000 / fs[Hz]*C1[nF]

Jak zwykle podstawiasz tu wybraną war−

tość pojemności z szeregu E6, a nie wartość
wcześniej obliczoną ze wzoru. Reaktancja
wychodzi w kiloomach, jeśli częstotliwość
podamy w hercach, a pojemność w nanofara−
dach.

Teraz już obliczysz wartości rezystorów

z (wbrew pozorom) prostych wzorów:
R1 = Xc * (Q/G)
R2 = Xc * [Q / (2Q

−G)]

R3 = Xc * (2Q)
To wszystko!

Przykłady

Chcemy, żeby nasz filtr miał częstotliwość
środkową równą 2kHz, żeby pasmo przeno−
szenia (−3dB) wynosiło 500Hz. Dobrze było−
by, żeby filtr wzmacniał sygnał. Pasmo

500Hz przy częstotliwości 2kHz oznacza, że
dobroć ma wynosić 4 (2kHz/500Hz).
Wzmocnienie nie powinno być zbyt duże,
zgodnie z wcześniejszymi zaleceniami niech
wynosi 2 (+6dB).

Mamy więc fs=2kHz, Q=4 i G=2.

Obliczamy
C[nF] = 10000[nFHz] / 2000[Hz]
C=5nF

Oczywiście zastosujemy C=4,7nF. Oba

kondensatory będą jednakowe:
C=C1=C2
Xc[k

Ω

] = 160000 / 2000[Hz]*4,7[nF]

Xc=17k

Ω

I dalej:
R1 = 17k

Ω

* (4/2) = 34k

Ω

R2 = 17k

Ω

* [4 / (2(4)

−2)]

R2=17k

Ω

*(4/30)=17k

Ω

*0,133

R2=2,27k

Ω

R3 = 17k

Ω

*(2*4)=136k

Ω

Zastosujemy rezystory 1−procentowe:

R1=34,0k

Ω

, R2=2,26k

Ω

, R3=137k

Ω

. Układ

i charakterystyka pokazane są na rysunku 44.

część 9

Rys. 43

Rys. 44

Wynik jak najbardziej zgadza się z oblicze−
niami.

W przypadku filtrów górno− i dolnoprze−

pustowych drobne zmiany częstotliwości gra−
nicznej  wynikające  z tolerancji  kondensato−
rów  są  zazwyczaj  nieistotne  i nie  trzeba  ich
korygować. Podobnie jest z niektórymi filtra−
mi pasmowymi (zwłaszcza o małej dobroci).
Zazwyczaj jednak przy projektowaniu filtrów
pasmowych trzeba pamiętać o nieuchronnych
rozrzutach  i razie  potrzeby  je  skorygować.
Rysunek  45 pokazuje  trzy  charakterystyki:
idealną  (niebieska)  i przy  skrajnych  warto−
ściach tolerancji 10−procentowych kondensa−
torów (zielona i czerwona). Jak widać, zmia−
ny są znaczne i nie można ich pominąć. Aby
uniknąć takich niespodzianek, należałoby do−
bierać kondensatory z tolerancją 1% i stoso−
wać precyzyjne rezystory. Dobór kondensato−
rów w warunkach amatorskich jest trudny, bo
popularne mierniki uniwersalne z funkcją po−
miaru pojemności są zwykle bardzo mało do−
kładne − dokładność jest znacznie gorsza niż
1%. Mogą więc służyć co najwyżej do dobra−
nia  jednakowych  kondensatorów,  co  jest  jak
najbardziej pożądane.

Zamiast precyzyjnie dobierać wartość

kondensatorów z tolerancją co najmniej 1%,

wystarczy zastosować dobrane pary jednako−
wych kondensatorów, a ewentualne odchyłki
skorygować w prosty sposób, zmieniając
wartość R2, w praktyce stosując zamiast R2
rezystor i dobry potencjometr montażowy.
Co ciekawe, zmiana wartości R2 nie wpłynie
na pozostałe parametry filtru.

Na marginesie warto wspomnieć, że filtr

pasmowy z rysunku 43 ma szereg interesują−
cych  i bardzo  cennych  właściwości.  Można
niezależnie korygować parametry, a takie re−
gulacje  nie  wpływają  na  siebie.  Wzmocnie−
nie  filtru  wyznacza  stosunek  R3  do  R1

(G=R3/2R1), korektę wzmocnienia przepro−
wadzamy w razie potrzeby zmieniając R1.

Zmieniając w równych proporcjach R2,

R3 zmieniamy częstotliwość, przy stałej do−
broci. Niestety, nie można tu wykorzystać
podwójnego potencjometru, bo wartość R3
jest zawsze dużo większa niż R2.

Filtr możemy bardzo łatwo przestrajać,

i to w szerokich granicach, zmieniając tylko
R2.  R2  nie  musi  być  rezystorem  czy  poten−
cjometrem,  tylko  na  przykład  tranzystorem
J−FET lub  potencjometrem  elektronicznym.
Przy  takiej  regulacji  pasmo  pozostaje  stałe,
a więc  zmienia  się  dobroć  filtru,  co  nie  jest
korzystne.

Zaprezentowany moduł filtru pasmowego

może  być  wykorzystany  samodzielnie,  ale
można  też  z kilku  modułów  połączonych
w szereg budować bardziej złożone filtry. Do
takich  eksperymentów  niezbędny  jest  pro−
gram do komputerowej symulacji, który po−
może  szybko  dobrać  potrzebną  charaktery−
stykę.

W następnym odcinku zajmiemy się fil−

trami pasmowymi o dużej dobroci.

Piotr Górecki

Listy od Piotra

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

Sierpień 2002

Rys. 45

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

Sierpień 2002

Podzespoły

Aby  w  pełni  wykorzystać  silniki  krokowe
(stepper  motors),  potrzeba  pewnej  wiedzy  i
doświadczenia.  Pierwsza  część  artykułu  w
numerze  EdW 7/2002)  udowodniła,  że  pod−
stawowe,  i  co  ważne,  najczęściej  stosowane
sposoby sterowania są naprawdę bardzo pro−
ste.  Prosta  jest  także  podstawowa  zasada
działania  tych  silników,  którą  się  teraz  zaj−
miemy.  W każdym  z  omawianych  silników
uzwojenia  umieszczone  są  na  stojanie.  W
żadnym  nie  ma  uzwojeń  na  wirniku,  a  tym
samym nie ma pierścieni ani szczotek. Dzię−
ki  temu  trwałość  silników  krokowych  jest
bardzo duża i wyznaczona jest przede wszy−
stkim przez trwałość łożysk.

VR − silniki krokowe
o zmiennej reluktancji

Znasz na pewno przekaźnik, element elektro−
niczny, który zawiera cewkę, rdzeń, ruchomą
kotwicę i styki. Przepływ prądu przez cewkę
powoduje  przyciągnięcie  kotwicy  (i  przełą−
czenie styków, co nas teraz zupełnie nie inte−
resuje).  Podobnie  działa  elektromagnes.
Działanie  przekaźnika  i  elektromagnesu  ilu−
struje  rysunek  15.  Pole  magnetyczne  po−
wstające w rdzeniu, mówiąc potocznie, przy−
ciąga ruchomą kotwicę. Zamyka obwód ma−
gnetyczny. Bardziej ściśle należałoby stwier−
dzić,  że  układ  dąży  do  zmniejszenia  oporu
magnetycznego, by przy danej sile magneto−
motorycznej  wytworzonej  przez  cewkę,  po−
wstał  jak  największy  strumień.  Nie  wdając
się w szczegóły: przez przyciągnięcie kotwi−
cy  układ  zmniejsza  opór  magnetyczny.  A
opór magnetyczny to reluktancja.

Na podobnej zasadzie działają tak zwane

reluktancyjne silniki krokowe, zwane czę−
ściej silnikami o zmiennej reluktancji.

Skrótowo oznaczane są VR – od angielskie−
go Variable Reluctance. Nie ma tu magne−
sów trwałych. Przyczyną ruchu wirnika jest,
podobnie jak w przekaźniku, dążenie do za−
mknięcia  obwodu  magnetycznego  i  zmniej−
szenia  oporu  magnetycznego  –  reluktancji.
Wykorzystuje  się  tu  tzw.  moment  reluktan−
cyjny.  Aby  uzyskać  ruch  ciągły,  nie  wystar−
czy jedna cewka. Schematyczną budowę sil−

nika  reluktancyjnego  z  trzema  uzwojeniami
pokazuje  rysunek  16.  Wirnik  (rotor)  ma  tu
cztery zęby, a stator sześć biegunów. Każde z
trzech uzwojeń podzielone jest na dwie czę−
ści,  nawinięte  na  przeciwległych  biegunach.
Rysunek  17a pokazuje  położenie  wirnika
przy  zasileniu  uzwojenia  A –  uzwojenie,
przez które płynie prąd zaznaczyłem kolorem
czerwonym.  Bieguny  1  przyciągają  zęby  X
wirnika.  Gdy  zostanie  zasilone  uzwojenie  2
(pozostałe dwa uzwojenia nie będą zasilane),
wytworzy  ono  strumień  magnetyczny  i  (dla
zmniejszenia  oporu  magnetycznego)  wirnik
obróci  się  o  kąt  30  stopni.  Zwróć  uwagę,  że
wcześniej bieguny 1 przyciągały zęby X wir−
nika. Teraz bieguny 2 są bliżej zębów Y i wła−
śnie je przyciągają. Dlatego wirnik obróci się
o 30

w prawo, jak pokazuje rysunek 17b.

W następnym takcie zasilone zostanie

uzwojenie 3 i bieguny 3 przyciągną zęby X –
wirnik obróci się o dalsze 30

w prawo i usta−

wi w położeniu pokazanym na rysunku 17c.
Zasilenie uzwojenia 1 spowoduje obrót o ko−
lejne  30  stopni,  jak  pokazuje  rysunek  17d.
Ponieważ zęby X, Y wirnika niczym się nie
różnią,  sytuacja  jest  wtedy  identyczna,  jak
na  rysunku  17a  i  każdy  kolejny  impuls  po−
woduje  obrót  o  dalsze  30  stopni  w  prawo.

Rys. 15

Rys. 16

Część 2 − powrót do źródeł

część 2 − powrót do źródeł

Fot. 17

Podzespoły

Przepływ  prądu  przez  uzwojenie  powoduje
takie ustawienie wirnika, żeby oporność ma−
gnetyczna  była  jak  najmniejsza.  Na  stronie
internetowej  EdW można  znaleźć  stosowną
animację,  zrealizowaną  w  programie  Flash
(Reluktancyjny.exe).

Silniki VR (o zmiennej reluktancji) mogą

mieć i zazwyczaj mają większą liczbę biegu−
nów stojana i zębów wirnika. Wtedy skok
jednostkowy jest mniejszy.

Do sterowania silnika reluktancyjnego

trzyuzwojeniowego potrzebna jest sekwen−
cja impulsów, pokazana na rysunku 18. W
danej chwili zasilane jest w nim tylko jedno
uzwojenie.

Warto zaznaczyć, że ze względu na brak

magnesów trwałych wirnik niezasilanego sil−
nika reluktancyjnego może się swobodnie
obracać, co pozwala łatwo odróżnić taki sil−
nik od innych silników krokowych.

Silniki reluktancyjne nie mają dobrych

parametrów i zostały wyparte przez inne ro−
dzaje silników krokowych. Dlatego nie bę−
dziemy zajmować się wersjami o innej licz−
bie uzwojeń i biegunów, ani dodatkowymi
szczegółami.

Silniki
z magnesem stałym

Silniki z magnesem stałym (trwałym) nazy−
wane  są  silnikami  PM,  co  jest  angielskim
skrótem  od  Permanent  Magnet.  Podstawy
działania silnika z magnesem stałym opiera−
ją  się  na  wzajemnym  oddziaływaniu  biegu−
nów. Magnes ma dwa bieguny, ozna−
czane N (north – północny) i S (south
–  południowy).  Bieguny  różnoimien−
ne  (N−S)  przyciągają  się,  a  jednoi−
mienne  (N−N,  S−S)  –  odpychają,  jak
ilustruje  to  rysunek  19.  Jeśli  jeden  z
magnesów  zastąpimy  elektromagne−
sem,  zjawiska  będą  identyczne.  W
elektromagnesie łatwo możemy zmie−
niać  biegunowość,  zmieniając  kieru−

nek przepływu prą−
du, jak pokazuje
rysunek 20.

Najprostszy sil−

nik z magnesem sta−
łym  mógłby  mieć
dwa  uzwojenia,  a
wirnik  byłby  nama−
gnesowany  promie−
niowo.

Rysunki

21a...21e pokazują
poszczególne  fazy
cyklu.  Cztery  fazy
tworzą  pełny  cykl

i wirnik wykonuje pełen obrót. Tym razem ma−
my  tylko  dwa  uzwojenia,  ale  w poszczegól−
nych  odcinkach  czasu  prąd  płynie  w nich
w przeciwnych  kierunkach.  Zwróć  uwagę,  że
przy takim sposobie sterowania uzwojeń uzy−
skujemy efekt wirowania pola magnetycznego
(stojana) i to wirujące pole niejako zabiera za
sobą namagnesowany wirnik.

Jeden skok w takim silniku to obrót o 90

co  nie  jest  korzystne.  Do  różnych  precyzyj−
nych zastosowań elementarny skok powinien
być jak najmniejszy. Można to osiągnąć przez
zwiększenie  liczby  biegunów  wirnika.  Rotor
(wirnik)  silnika  nie  posiada  wtedy  zębów,
lecz jest namagnesowany naprzemiennie bie−
gunami N i S, i co ważne, nie jest to pojedyn−
czy  magnes,  tylko  jakby  złożenie  kilku  ma−
gnesów. Rysunek  22 pokazuje  uproszczoną
budowę wewnętrzną jednej z odmian silnika

z magnesem  stałym.  Przepływ  prądu  przez
uzwojenie 1 jest równoznaczne z powstaniem
(elektro)magnesu o biegunach pokazanych na
rysunku  23a.  Przyciągające  się  magnesy
spowodują  odpowiednie  ustawienie  wirnika.
Jeśli  za  chwilę  przestanie  płynąć  prąd
w uzwojeniu  1,  a popłynie  w uzwojeniu  2,
zaczną oddziaływać elektromagnes 2 i biegu−
ny wirnika oznaczone Z−Z. Wirnik obróci się
zgodnie  z ruchem  wskazówek  zegara  o kąt
30 stopni i ustawi w położeniu pokazanym na
rysunku  23b.  Zauważ,  że  elektromagnes  2
oddziałuje z inną parą biegunów wirnika, niż
wcześniej  elektromagnes  1.  Aby  w  następ−
nym kroku uzyskać obrót o kolejne 30 stop−
ni zgodnie z ruchem wskazówek zegara, na−
leży  uzyskać  biegunowość  elektromagnesu
1,  jak  pokazuje  rysunek  23c.  Aby  to  osią−
gnąć,  należy  zmienić  kierunek  przepływu
prądu w tym uzwojeniu w stosunku do sytu−
acji z rysunku 23a. Kolejny krok i obrót o 30
stopni uzyskamy, jeśli w uzwojeniu 2 popły−
nie  prąd  w  kierunku  przeciwnym  niż  wcze−
śniej,  jak  pokazuje  rysunek  23d.  Kolejny
skok i dalszy obrót uzyskamy w sytuacji ana−
logicznej jak na początku – ilustruje to rysu−
nek 23e. Tym razem cztery takty cyklu spo−

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

Sierpień 2002

Fot. 19

Fot. 20

Fot. 22

Fot. 23

Rys. 18

Fot. 21

wodowały obrót wirnika tylko o jedną trzecią
obrotu (120 stopni). Zauważ, że i tu mamy do
czynienia z wirującym polem magnetycznym
(stojana).  Zwróć  jednak  uwagę  na  istotne
różnice – wirujące pole stojana nie zabiera ze
sobą  wirnika,  niemniej  powoduje  przeskoki
między  jego  ustalonymi  położeniami,  a  kie−
runki wirowania pola i wirnika są przeciwne.

Ten przykładowy silnik ma dwie pary bie−

gunów  stojana  i  3  pary  biegunów  wirnika,
przez  co  jeden  skok  daje  obrót  o  30  stopni.
Stosując inne (większe) liczby biegunów sto−
jana  i  wirnika,  można  uzyskać  mniejszy
skok.  Najczęściej  spotyka  się  silniki  PM  (z
magnesem  stałym)  o  kącie  skoku  7,5

...15

co daje 48...24 skoki na jeden obrót wirnika.

Silniki z magnesem stałym (PM) są pod

pewnymi względami lepsze od silników reluk−
tancyjnych (VR) i bywają stosowane do dziś.

Silniki hybrydowe

Obecnie najczęściej stosowane są tak zwane
silniki  hybrydowe,  które,  zgodnie  z  nazwą,
łączą w sobie właściwości i zalety obu typów
omówionych wcześniej. Oznaczane są często
skrótem  HB,  od  an−
gielskiego  hybrid.  Na
fotografii

tytułowej

pokazane  są  składniki
takiego  silnika.  Silnik
hybrydowy  (HB)  za−
wiera  magnes  trwały,
ale  bieguny  magnesu
są w nim umieszczone
osiowo,  w  przeciwień−
stwie  do  omawianych
silników  PM,  co  w
uproszczeniu  pokazuje

rysunek 24. Często magnes ten to pierścień
(pierścienie) z silnie namagnesowanego ma−
teriału nałożony(−e) na oś wirnika. Stojan ma
zwykle  dwa  uzwojenia  i osiem  biegunów,
z tym, że po cztery bieguny współpracują z jed−
nym  uzwojeniem,  jak  pokazuje  rysunek  25.
Stosując odpowiednie układy sterujące, moż−
na  tu  uzyskać  efekt  wirowania  pola  magne−
tycznego, analogicznie jak na rysunkach 17,

21, 23. Przy najprostszym sposobie sterowa−
nia, dokładnie takim, jak na rysunku 21, ma−
my cztery możliwe stany namagnesowania
biegunów statora, jak pokazuje rysunek 26.
Pole wiruje tu zgodnie z ruchem wskazówek
zegara.

Intuicja, bazująca na działaniu innych sil−

ników elektrycznych, może podpowiadać, że
wirujące pole magnetyczne, wytworzone
przez odpowiedni przebieg sterujący, niejako

zabiera  ze  sobą  wirnik.  Proste  wyobrażenie,
że wirujące pole zabiera ze sobą wirnik, jest
prawdziwe  tylko  dla  silnika  z  rysunku  21,
gdzie wirowanie pola powoduje ruch obroto−
wy wirnika z taką prędkością, jak wiruje po−
le.  Już  analiza  rysunku  23  pokazała,  że  nie
zawsze  tak  jest  −  prędkość  wirnika  jest  tam
kilkakrotnie mniejsza, niż prędkość wirowa−
nia pola wytwarzanego przez uzwojenia sto−
jana, a kierunki wirowania pola i wirnika są
przeciwne. Niemniej jest prawdą, że wirują−
ce  pole  magnetyczne  stojana  współdziała  z
polem magnesu stałego silnika PM i ruch jest
wynikiem  interakcji  biegunów  magnetycz−
nych, według zasady z rysunku 19.

W silniku VR nie ma przyciągania i odpy−

chania biegunów – ruch wynika z dążenia do
zamknięcia obwodu magnetycznego − patrz
rysunek 15. Także i w silnikach VR prędkość
obrotowa wirnika jest tym mniejsza, im więk−
sza jest liczba biegunów i zębów wirnika.

Nasuwa się pytanie, co jest powodem ru−

chu w silniku hybrydowym? Czy oddziały−
wanie biegunów magnetycznych, czy dąże−
nie do zamknięcia obwodu magnetycznego?

W silniku HB magnes jest, ale pełni inną

rolę, niż w silniku PM. Wirnik jest tu nama−
gnesowany  osiowo,  czyli  zupełnie  inaczej
niż w silniku PM. Wirujące pole magnetycz−
ne  (porównaj  rysunek  26)  nie  może  „zabrać
ze sobą” namagnesowanego wirnika, bo kie−
runki obu pól są „niewłaściwe”, prostopadłe
– patrz rysunek 24. Można przyjąć, że dzięki
prostopadłemu  ustawieniu,  wirujące  pole
magnetyczne  stojana  nie  reaguje  z  polem

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

Sierpień 2002

Podzespoły

Rys. 24

Rys. 25

Rys. 26

wirnika, a w każdym razie „nie zabiera go ze
sobą”.

Już to wskazuje, że w silniku HB przyczy−

na ruchu jest podobna, jak w silniku VR. Sil−
nik hybrydowy przypomina silnik VR o bar−
dzo dużej liczbie biegunów i zębów wirnika.
Czoła  biegunów  stojana  oraz  powierzchnia
wirnika mają małe kanaliki−żłobki, pokazane
na rysunku 25. Te drobne ząbki widać na fo−
tografii  3,  pokazującej  stojany  dwóch  silni−
ków. Złośliwy wynalazca silnika hybrydowe−
go  zarządził,  że  wirnik  jest  podzielony  na
dwie części i żłobki obu tych części są prze−
sunięte  względem  siebie  o  „połowę  ząbka”.
Pokazuje to rysunek 27 i fotografia 4. Nato−
miast  kanaliki  na  nabiegunnikach  stojana  są
ciągłe na całej swej długości. Można przyjąć
(w niewielkim uproszczeniu), że jeśli żłobki
„północnej” połowy wirnika zgadzają się ze
żłobkami  niektórych  nabiegunników,  to  na
pewno żłobki „południowej” połowy nie zga−
dzają się ze żłobkami jakichś nabiegunników.
Jeśli  z  kolei  żłobki  „południowej”  połowy
pasują do których żłobków, to „północne” do
jakichś nie pasują. Są też pozycje pośrednie,
gdy tak naprawdę nic do niczego nie pasuje.

I tu odgrywa swą rolę magnes stały wir−

nika. Obecność magnesu powoduje, że na−

wet  bez  zasilania  stojana  wirnik  stara  się
znaleźć  takie  położenie,  żeby  wypadkowa
oporność  magnetyczna  obwodu  (reluktan−
cja) była jak najmniejsza. Następuje to, gdy

jak najwięcej żłobków stojana i wirnika jest
ustawionych naprzeciw siebie, jak pokazuje
rysunek  28.  Wtedy  strumień  magnetyczny
najmniej przebiega w powietrzu, a najwięcej
w ferromagnetykach. Ponieważ żłobków jest
wiele,  wirnik  ma  kilkadziesiąt  lub  więcej
„ulubionych” pozycji. Przekonasz się o tym,
pokręcając oś silnika HB. Wirni−
ki  silników  z  fotografii  4  zdecy−
dowanie  różnią  się  liczbą  ząb−
ków,  co  oznacza,  że  mają  różną
liczbę  „ulubionych  pozycji”.
Rozmiary  i  liczba  tych  żłobków
(ząbków)  wyznaczają  jednostko−
wy  skok  silnika  hybrydowego.
Wyraźnie widać,  że  silnik  z  pra−
wej  strony  zdjęcia  ma  większy
skok.  Typowo  kąty  silnika  hy−
brydowego  mieszczą  się  w  za−
kresie  3,6...0,9

, co daje 100 −

400  kroków  na  jeden  obrót  wir−
nika.  Mały  skok  jest  tu  zaletą  –
silnik  można  sterować  bardziej
precyzyjnie.

W silniku HB wirujące pole

stojana  nie  zabiera  ze  sobą  na−
magnesowanego  wirnika,  tylko
przerzuca  wirnik  z  jednego

„ulubionego” położenia do drugiego na za−
sadzie,  jak  w  silniku  VR.  Możliwe  jest  to
właśnie  dzięki  przesunięciu  „północnej”  i
„południowej” części wirnika o pół ząbka.
Obecność  magnesu  poprawia  właściwości
silnika.

Zrozumienie szczegółów sprawia trud−

ność  nie  tylko  początkującym  –  w  upro−
szczeniu  można  przyjąć,  że  sytuacja  jest
bardzo  podobna  do  tej  z  rysunku  16.  Naj−
pierw  pole  magnetyczne  jednego  z  uzwo−
jeń  stojana  powoduje  przyciągnięcie  zę−
bów  X  wirnika  („północnych”),  a  w  na−
stępnym  takcie  pole  drugiego  uzwojenia
przyciąga  zęby  Y („południowe”).  W rze−
czywistości  sprawa  jest  bardziej  zawiła,
zwłaszcza  przy  różnych  sposobach  stero−
wania.  Jeżeli  masz  ochotę,  porównaj  ry−
sunki  16,  17  i  26  z  rysunkiem  29,  który
pokazuje  wzajemne  pozycje  ząbków  przy

różnym  namagnesowaniu  biegunów  stoja−
na.  Niebieskie  wypełnienie  żłobków  nie
ma znaczenia – kolor ten pojawił się tylko
ze względu na wypełnienie żłobków mode−
lu z fotografii 4. Rysunek 29 pokazuje po−
szczególne  stany  przy  najprostszym  stero−
waniu (tzw. falowym). Przy wspomnianym
wcześniej  sterowaniu  pełnokrokowym  i
półkrokowym, pojawiają się położenia po−
średnie.  Na  razie  nie  zajmujemy  się  tymi
szczegółami,  żeby  jeszcze  bardziej  nie
skomplikować zagadnienia.

Jeżeli nawet nie do końca rozumiesz za−

leżności z rysunku 29, zapamiętaj, że wirnik
silnika  HB  ma  kilkadziesiąt  do  kilkuset
„ulubionych  pozycji”,  a  kolejne  impulsy
sterujące w pewien sposób przerzucają wir−
nik  z  jednej  takiej  pozycji  do  następnej.
Czym  więcej  ząbków−żłobków,  tym  dokła−
dniej można kontrolować ruch wirnika. Sil−
nik HB dzięki obecności magnesu trwałego
ma też znacznie lepsze charakterystyki mo−
mentu od silników VR i PM. Dlatego silni−
ki HB obecnie są zdecydowanie najbardziej
popularne, mimo że silniki PM są znacznie
tańsze.

W następnym odcinku zajmiemy się spo−

sobami sterowania.

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

Sierpień 2002

Podzespoły

Rys. 28

Rys. 29

Fot. 4

Rys. 27

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

Sierpień 2002

Jeden z Czytelników przysłał e−mailem proś−
bę o pomoc w skonstruowaniu układu, który
pokazywałby na wyświetlaczu LED, na którym
biegu aktualnie znajduje się samochód. Chce,
żeby

wyświetlacz

pokazywał

znaki:

1,2,3,4,5,6,R, lub 0. Układ może być zorgani−
zowany na jednym lub ośmiu wyświetlaczach
LED, najlepiej obie wersje, wielkość LED nie
ma tutaj większego znaczenia. Całą część me−
chaniczną mam już gotową (...) brakuje mi tyl−
ko sterownika (...). A co do konkursu, to wyda−
je mi się, że jest to chyba za proste zadanie na
konkurs, bo można zrobić taki układ na jed−
nym scalaku, tylko nie wiem na jakim i jak. (...)

Zamiast rysować Czytelnikowi schemat

prościutkiej matrycy diodowej, postanowi−
łem postawić problem na szerszym forum.

Oto temat kolejnego zadania Szkoły:

Zaprojektować układ elektroniczny

do samochodu pokazujący, który bieg
jest aktualnie włączony albo inny układ
pełniący rolę użyteczną lub ozdobną.

Czytelnik zdecydował się na czujnik me−

chaniczny z kilkoma kontaktronami, gdzie

każdy  kontaktron  odpowiedzialny  byłby  za
wyświetlanie  jednej  cyfry  lub  znaku.  W tej
wersji  zadanie  zaprojektowania  sterownika
do  wyświetlania  znaków  1,2,3,4,5,6,R,0  al−
bo L rzeczywiście jest beznadziejnie proste.
A może, jeśli ma to być jedynie przyciągają−
cy  uwagę  „bajer”,  zamiast  wyświetlacza
7−segmentowego  wykorzystać  mniej  popu−
larny  wskaźnik  16−segmentowy  albo  wy−
świetlacz matrycowy 7x5, pokazane na foto−
grafii  1?  Czy
można

zespół

czujników  kon−
t a k t r o n o w y c h
zastąpić  czymś
innym? Jeśli ktoś
ma  pomysł  tylko
na  dobry  czujnik
włączonego  bie−
gu, też ma szansę
na  nagrodę.  Proponuję,  byście  rozważyli
różne możliwości budowy zarówno czujnika
włączonego biegu, jak i wskaźnika. W spra−
wie  czujnika  zasięgnijcie  opinii  znajomych
mechaników.

Nieprzypadkowo też rozszerzam ramy za−

dania z myślą o tych, którym nie do końca

odpowiada  realizacja  wskaźnika  aktualnego
biegu  lub  uważają  taki  dodatek  za  zupełnie
niepotrzebny. Choć na przykład ja w swoim
samochodzie  takiego  bajeru  instalował  nie
będę, niemniej uważam, że miałby rację bytu
bardziej  rozbudowany  układ  tego  typu,  peł−
niący rolę użytkową. Mianowicie sprzężenie
wskaźnika  aktualnego  biegu  z prędkościo−
mierzem lub obrotomierzem może pełnić po−
żyteczną  rolę  wskaźnika  optymalnych  obro−
tów lub optymalnego biegu. Często się zda−
rza, że kierowca jedzie dłuższy czas na nie−
potrzebnie  niskim  biegu,  zwiększając  zuży−
cie  paliwa.  Jeśli  wskaźnik  po  dwudziestu,
trzydziestu sekundach takiej jazdy zaczynał−
by migać, byłby to sygnał dla kierowcy. Czas
opóźnienia  jest  potrzebny,  by  wskaźnik  nie
reagował przy wyprzedzaniu i przy pokony−
waniu mniejszych wzniesień.

Oczywiście zamiast tego rodzaju wska−

źnika,  w ramach  niniejszego  zadania  można
zaprojektować  dowolny  inny  interesujący
układ  elektroniczny  do  samochodu.  Macie
szerokie pole do popisu.

Czekam też na propozycje kolejnych za−

dań. Pomysłodawcy wykorzystanych zadań
otrzymują nagrody rzeczowe.

Temat zadania 74 brzmiał: Zaprojektować
układ automatycznego wyłącznika reagują−
cego na przechylenie o kąt około 90 stopni.

Celowo tak sformułowałem temat, by

opracowane przez Was wyłączniki przechyl−
ne mogły być użyte do dowolnych celów.
Przypominam jednak, że głównie chodziło
o ulepszenie układu automatycznego włącza−

nia mikrofonu w tor audio: mikrofon powi−
nien zostać włączony po przechyleniu tycz−
ki z pozycji pionowej, w jakiej jest w stanie
spoczynku, do pozycji w przybliżeniu po−
ziomej, w jakiej znajdzie się w czasie wypo−
wiedzi.

Układ elektroniczny może być umie−

szczony w rączce wykonanej z rurki alumi−
niowej o średnicy wewnętrznej 31mm i dłu−
gości około 200mm. Wewnątrz jest więc du−
żo miejsca na ewentualną elektronikę. Układ

elektroniczny zasilany jest przez trzyżyłowy
kabel  wprost  z systemu  nagłośnieniowego
(przez  przerobione  wejścia  liniowe).  Jedna
z żył  kabla  zapewnia  napięcie  zasilające
9...12VDC,  druga  to  przewód  sygnałowy,
trzecia to masa (ekran kabla). W systemie na−
głośnieniowym pracuje kilka takich mikrofo−
nów i co ważne, są one podłączone do jedne−
go  wejścia,  w pewnym  sensie  równolegle.
Każdy  z mikrofonów  ma  wewnętrzny
wzmacniacz i wyłącznik. W pierwszej wersji

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 78

Rozwiązanie zadania nr 74

Fot. 1 Wyświetlacze

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

Sierpień 2002

był to zwykły przycisk, zadaniem uczestni−
ków zadania było zastąpić go wyłącznikiem
automatycznym.

Nadesłane listy świadczą, że zadanie po−

traktowaliście jak najbardziej poważnie. Oto
opinia jednego z uczestników:

Od marca br. postanowiłem, że będę brał

czynny udział we wszelkich konkursach i za−
daniach w EdW na ile tylko dam radę. Jako że
EdW  kupuję  już  od  3  lat  i jest  ona  dla  mnie
najlepszą  gazetą,  w marcu  zamówiłem  też
dwuletnią prenumeratę, biorąc też pod uwagę
wszystkie  te  wspaniałe  przywileje.  Po  otrzy−
maniu  pierwszego  (kwietniowego)  numeru,
po pierwsze (no może po drugie, bo po pierw−
sze zabrałem się od razu do budowy genera−
tora wysokiego napięcia – działa i robi furo−
rę,  chociaż  spaliłem  już  trzy  MOSFET−y !!!
P.S. Przyślę Wam parę zdjęć), spojrzałem na
zadanie w Szkole Konstruktorów i na począt−
ku  wydało  mi  się  ono  trochę  trudniejsze  do
zrealizowania z powodu braku odpowiednie−
go czujnika, ale po chwili strzelił mi do głowy
pomysł, aby jako przełącznik wykorzystać...

A oto fragment listu innego uczestnika:
(...) musiałem wziąć w niej udział, bo pro−

szę  sobie  wyobrazić:  na  wcześniejszą  szkołę
„coś dla turysty” planowałem zaproponowa−
nie  urządzenia,  które  poinformuje  turystę
o przewróceniu  się  w plecaku  termosu  czy
słoika (...) wylanie się czegokolwiek jest stra−
szne.  Sam  wiele  podróżuję  i takie  nieszczę−
ście czasem się zdarza.

Już na początek muszę wyraźnie podkre−

ślić,  iż  tym  razem  prac  teoretycznych  było
znacznie mniej niż zazwyczaj. Choć zadanie
było  trudne,  bardzo  się  cieszę,  że  w sumie
nadesłaliście ponad dziesięć modeli i ich fo−
tografii,  z czego  większość  wprost  albo  po
drobnych  przeróbkach  nadawałaby  się  do
praktycznego wykorzystania.

Gratuluję wszystkim wymienionym z na−

zwiska  uczestnikom,  zwłaszcza  tym,  którzy
podali  oryginalne,  naprawdę  interesujące
sposoby  rozwiązania  postawionego  zadania.
Szczególne  uznanie  należy  się  tym,  którzy
przeprowadzili  próby  i niektóre  sposoby
odrzucili po poznaniu ich wad.

A oto główne grupy rozwiązań:

− czujnik wodny
− czujnik rtęciowy
− czujnik stykowy (mechaniczny)
− czujnik potencjometryczny
− czujniki fotoelektryczne
i jedna propozycja wykorzystania układu ty−
pu VOX.

Czujniki wodne

Dwaj młodzi uczestnicy, Piotr Bechcicki
z Sochaczewa i Dawid Lichosyt z Gorenic,
zaproponowali wykorzystanie fiolki po aro−
macie do ciasta. Fiolka miałaby być częścio−
wo napełniona wodą, a w korku umieszczone
byłyby dwie elektrody. Według pomysłu Pio−
tra elementem wykonawczym byłby przeka−

źnik, według Dawida – układ tranzystorowy.
Model z podobnym czujnikiem i dodatkowy−
mi  przyciskami  załącz/wyłącz  przysłał  17−
letni Jan Stanisławski z Sanoka. Model po−
kazany jest na fotografii 2, a schemat można
znaleźć  na  stronie  internetowej  EdW jako
Stanislawski.gif.  Oto  fragment  pracy:  (...)
Miałem trochę kłopotów z odpowiednim „do−
strojeniem”  czujnika,  w którym  chyba  ze
względu  na  charakter  powierzchni  ścianek
woda  przelewała  się  jak  olej,  potem  zmieni−
łem fiolkę na obecną i problem udało mi się
rozwiązać.  Jednak  aby  zagwarantować  pew−
ne i szybkie włączanie, należałoby, jak zresztą
każdy  czujnik,  skalibrować  po  umieszczeniu
w rurce tyczki tak, aby był przechylony wzglę−
dem niej o jakieś 5 – 10

. Dlatego właśnie my−

śląc o tym przykleiłem czujnik już trochę pod
kątem.  Potem  wszystko  należało  jeszcze
uszczelnić i usztywnić, przy czym mój klej tro−
chę eksplodował, ale nic się nie stało. Po włą−
czeniu  układ  wymaga  jeszcze  ewentualnie
drobnej regulacji czasu bezwładności i poło−
żenia czujnika w miejscu pracy. O kłopotach
z wykonaniem  tego  typu  czujnika  świadczy
nie tylko cytowany fragment, ale i fakt, że do
czasu ostatecznej oceny prac prawie cała wo−
da z czujnika zdążyła się ulotnić przez maleń−
kie nieszczelności. Niemniej Autor otrzymuje
trzy punkty i upominek.

O doświadczeniach z czujnikiem wodnym

napisał  też  stały  uczestnik  Szkoły,  Dariusz
Drelicharz z Przemyśla: (...) Wykonałem mo−
del takiego styku. (...) Styki zrobiłem ze złoco−
nego złącza JUMPER (...) pojemnik na wodę
wykonałem  z plastikowej  fiolki  po  lekar−
stwach  o wymiarach  40x10.  (...)  Już  od  po−
czątku  pojawiły  się  kłopoty.  Okazało  się,  że
napięcie  powierzchniowe  wody  jest  na  tyle
silne,  że  po  przechyleniu  fiolki  do  poziomu
woda nie rozlewa się w niej. Dopiero potrzą−
śnięcie fiolką doprowadza do zwarcia styków.
Po „zmiękczeniu” wody przez rozpuszczenie
w niej  niewielkiej  ilości  mydła  sytuacja  się
zmieniła.  Woda  rozlewała  się  swobodnie  po
fiolce, ale przywierała do jej brzegów. Nieza−
leżnie  od  położenia  fiolki  styki  były  zwarte
przez cały czas.

Innym problemem jest elektroliza. Prąd

płynący przez styki powinien mieć małą war−
tość. Powinno to być napięcie zmienne, co
oczywiście skomplikowałoby układ. Nie
wiem, co się będzie działo przy długotrwałym
działaniu elektrolizy. Czy pojemnik nie zosta−
nie zniszczony (rozhermetyzowany)? Czy po−
wstały tlen i wodór znów się zwiążą, tworząc

wodę? Na te pytania sam sobie nie odpo−
wiem. (...)

Fotografia 3

pokazuje przebadany

(i odrzucony jako nieprzydatny) model opi−
sywanego czujnika wodnego. Po tych pró−
bach Dariusz zdecydował się na inny czujnik,
który będzie opisany dalej.

Włącznik rtęciowy

Jedna z kilku propozycja Jacka Koniecznego
z Poznania  to  również  wyłącznik  rtęciowy.
Oprócz tego Jacek przedstawił szereg innych
teoretycznych  wariantów,  w tym  pomysły
czujników stykowych fotoelektrycznych i po−
jemnościowych. Idee są słuszne, ja jednak ser−
decznie zachęcam Jacka, by choć raz spróbo−
wał zrealizować jakiś swój pomysł w prakty−
ce.  Wtedy  zrozumie,  że  ogromna  większość
rozbudowanych  rozwiązań  teoretycznych  zu−
pełnie nie nadaje się do wykorzystania w ży−
ciu  i trzeba  poszukiwać  rozwiązań  skutecz−
nych, niezawodnych i jak najprostszych.

Jeden młodziutki uczestnik Szkoły zary−

zykował zdrowie i wykonał model ze szkla−
nym  czujnikiem  rtęciowym,  pochodzącym
prawdopodobnie  ze  starej  centrali  telefo−
nicznej.  Fotografia  4 pokazuje  model  Ja−
kuba Jagiełły z Gorzowa Wlkp. W pokaza−
nym  modelu  dodatkowe  elementy  pełnią
rolę  sygnalizacyjną.  Podstawowa  idea  jest
oczywista – rtęć zwiera styki i przepuszcza
sygnał  z mikrofonu  na  wejście  wzmacnia−
cza. Pomysł na pierwszy rzut oka jest zna−
komity, bo jeden jedyny element rozwiązu−
je  postawione  zadanie.  W praktyce  sprawa
nie jest taka prosta. Po pierwsze, do użytku
w żadnym  wypadku  nie  można  dopuścić
czujnika  szklanego.  Rtęć  jest  silnie
toksyczna,  a o stłuczenie  szklanej  rurki
nietrudno.

Fot. 2 Model Jana Stanisławskiego

Fot. 4 Model Jakuba Jagiełły

Fot. 3 Prototyp Dariusza Drelicharza

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

Sierpień 2002

Ewentualny wyłącznik rtęciowy musi

mieć inną, trwałą obudowę. Ale obudowa nie
rozwiązuje wszystkich problemów. Pomysło−
dawca  niniejszego  zadania  już  dawno  wy−
próbował układ, gdzie przycisk został zastą−
piony najpierw przełącznikiem przechylnym
z oferty firmy ELFA z pozłacaną kulką, po−
tem  z wyłącznikiem  rtęciowym.  Kilka  wy−
łączników rtęciowych i moduł przedwzmac−
niacza z takim wyłącznikiem pokazane są na
fotografii  5.  Przełączniki  z kulką  nie  prze−
szły nawet wstępnych prób, bo nie zapewnia−
ły pewnego styku dla małych sygnałów aku−
stycznych. Zwyłącznikami rtęciowymi było
tylko  trochę  lepiej.  Niektóre  egzemplarze
pracowały  przez  dłuższy  czas  prawidłowo.
Niestety, liczne egzemplarze nie zapewniały
niezawodnego styku. Okazało się, że rtęć nie
zwilża  dobrze  styków.  Nie  znaczy  to,  że  te−
stowano  elementy  niepełnowartościowe.  Po
prostu  nie  są  one  przeznaczone  do  pracy
w takich warunkach – nie nadają się do prze−
łączania  maleńkich  napięć,  rzędu  miliwol−
tów.  Choć  w katalogu  ELFA i Conrad  nie
znalazłem pełnych parametrów styków z kul−
ką i rtęciowego, udało mi się znaleźć ważną
informację  w katalogu  firmy  RS.  W opisie
jednego z oferowanych rtęciowych wyłączni−
ków  przechylnych  (Tilt  Switches)  podano
oprócz parametrów maksymalnych także mi−
nimalne napięcie pracy:

Max. switching current: 0,5A
Max. carry current: 2A
Max. switching voltage: 240Vrms
Min. switching voltage: 100Vrms
Max. switching power: 20W
Max. contact resistance: 50m

Ω

Dla innego wyłącznika rtęciowego w ka−

talogu  podano  minimalne  napięcie pracy
styku  równe  10V.  Przy  wyższym  napięciu
pole elektryczne występujące na granicy styk
stały−rtęć  zapewni  niezawodne  przejście,
przy maleńkich napięciach nie jest to pewne.
Osobiście przeprowadzałem próby w egzem−
plarzami pokazanymi na fotografii 5 i okaza−
ło  się,  że  najgorszy  egzemplarz  mierzony
omomierzem  przy  powolnym  przechylaniu
zamiast zwarcia wykazywał rezystancję rzę−
du 1M

Ω

. Oczywiście po potrząśnięciu rezy−

stancja spadała poniżej 0,1

Ω

. Rozpisuję się

o tym szeroko, bo takich informacji niewiele

jest w dostępnej literaturze, a przecież bardzo
łatwo jest przeoczyć czy zlekceważyć na po−
zór nieważny i nie zawsze dostępny para−
metr. Polecam też przypomnienie informacji
z artykułu: Zwykłe i niezwykłe elementy sty−
kowe z EdW 08/2001 str. 23.

Wyłącznik przechylny rtęciowy czy inny

można  więc  byłoby  wykorzystać,  ale  pod
warunkiem,  że  byłaby  to  wersja  z minimal−
nym  napięciem  pracy  nie  większym  niż
10V w układzie  według  rysunku  1 lub
podobnym. Zamiast bramki analogowej z ko−
stki  4066  można  wykorzystać  tranzystor
JFET z kanałem  P według  rysunku  2a,
a przy  sygnałach  o amplitudach  mniejszych
od  0,5V –  popularnego  MOSFET−a z kana−
łem N według rysunku 2b.

Styki mechaniczne

Wspomniany wcześniej wyłącznik przechyl−
ny ze złoconą kulką jest przykładem należą−
cym do omawianej grupy styków mechanicz−
nych.  O podobnym  rozwiązaniu  z kulką  od
łożyska  wspomniał  też  Filip  Rus z Zawier−
cia. Mariusz Chilmon z Augustowa pamię−
tając o możliwości obracania tyczki mikrofo−
nu  wokół  własnej  osi  proponuje  przede
wszystkim wyłącznik sprężynowy: (...) meta−

lowa kulka zacze−
piona na kawałku
kabla (sprężynki),
który  umieszczo−
no w środku tycz−
ki.  Do  kulki  jest
podłączony jeden
z biegunów  zasi−
lania.  Kulka  mo−
że swobodnie wi−
sieć,  nie  dotyka−
jąc ścian lub po−

ruszać się i dotykać paska metalowej fo−
lii (którą wyłożono wnętrze tyczki), podłączo−
nego do wejścia układu, który załącza mikro−
fon. To właśnie zmiana położenia o 90

po−

woduje  taką  sytuację  i uruchomienie  mikro−
fonu. To rozwiązanie ma ważną zaletę − tycz−
ka z mikrofonem nie musi poruszać się w jed−
nej płaszczyźnie. Możemy ją obracać wzdłuż
osi  i nic  się  nie  stanie.  (...) Kolejna  idea  to
czujnik wodny. (...) Po prostu w plastikowym
cylindrze z wodą znajdują się dwa paski folii
przyklejone  wewnątrz,  na  całym  obwodzie.
Przy przechyleniu, ciecz powoduje ich zwar−
cie.  Proste,  chyba  skuteczne,  a na  dodatek
ma  zaletę  taką,  jak  pierwsze  rozwiązanie
(tyczką możemy kręcić wokół osi). (...) Czuj−
nik optyczny. Ot, po prostu: LED + fotoement

+  przesłona.  Nie  udało  mi
się  pozbyć  wady,  jaką  jest
konieczność pracy w jednej
płaszczyźnie,  więc  nie
wgłębiałem  się  w to  roz−
wiązanie.

Mariusz jako jeden

z nielicznych zwrócił uwa−
gę na problem obracania
tyczki wokół własnej osi.

Ładny model z metalo−

wą  kulką,  pokazany  na  fo−
tografii  6,  wykonał  na
płytce  uniwersalnej  Piotr
Dereszowski z Chrzanowa.
Układ  Piotra  włączający
mikrofon  ma  być  wykorzy−
stywany  do  studia  telewi−
zyjnego. Szansa na popraw−
ne  działanie  przez  dłuższy
czas  jest  tu  większa,  niż
w przypadku  włączenia
styku  w tor  sygnałowy,  bo
na  otwartym  styku  wystę−
puje  pełne  napięcie  zasila−

nia  wynoszące  około  10V.  Jak  pokazuje  ry−
sunek  3,  mamy  tu  nie  jeden,  ale  dwa  styki,
które  przełączają  stan  przerzutnika  RS.  Oto
fragment opisu: Metalowa kulka porusza się
po  szynie  podłączonej  do  plusa  zasilania.
Z obu stron swojego toru ruchu znajdują się
blaszki−czujniki.  Początkowo  kulka  styka  się
z czujnikiem podłączonym do wejścia R (re−
set)  US1  (nóżka  4).  Jeżeli  obracamy  układ,
kulka toczy się i dotyka czujnika połączonego
z wejściem  S (set)  US1  (nóżka  6).  Wtedy  na

Fot. 5 Moduł z wyłącznikiem rtęciowym

Fot. 6 Czujnik mechaniczny

Piotra Dereszowskiego

Rys. 1

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

Sierpień 2002

wyjściu

pojawia się stan H załącza−

jąc przekaźnik.

Takie rozwiązanie może okazać się sku−

teczne,  ponieważ  do  trwałej  zmiany  stanu
przerzutnika  wystarczy  chwilowe  zwarcie
podczas uderzenia kulki. W prostym układzie
z jednym  stykiem  wymagane  byłoby  ciągłe
(roz)zwarcie podczas pracy. Ten pomysł nie−
wątpliwie zasługuje na wyróżnienie, pomimo
wątpliwości dotyczących trwałości. Praktyka
pokaże, na ile upływ czasu, korozja i zanie−
czyszczenia zmniejszą niezawodność takiego
przełącznika.

Do tej grupy zaliczyłem też propozycję

Marcina Wiązani z Buska Zdroju, który wy−
konał prosty model wyłącznika dotykowego,
pokazany  na  fotografii  7 (Wiazania.gif).
Choć w zasadzie taki układ nie jest rozwiąza−
niem postawionego zadania, można je wziąć
pod uwagę. Poważnym problemem może się
tu  okazać  zabrudzenie  styku.  Trzeba  się  li−
czyć z tym, że osoba obsługująca może mieć
lekko  wilgotny  palec.  Resztki  potu,  kurz
i wilgoć mogą na stałe włączyć układ, gdzie
do  przełączenia  potrzebna  jest  rezystancja
palca nieco poniżej 10M

Ω

. Marcin zapropo−

nował też trudniejszy do wykonania czujnik
z magnesem i kontaktronem. Rysunek 4 po−
kazuje oryginalne szkice Autora. Przy staran−
nym wykonaniu mechanicznym rozwiązanie
z kontaktronem i magnesem zapewni niepo−
równanie większą niezawodność. Swego

czasu sam przeprowadziłem eksperymenty
z tego typu czujnikiem, gdzie magnes umie−
szczony był w płaskim okrągłym pojemniku
z płynem o dobranej gęstości, pełniącym ro−
lę hydraulicznego tłumika drgań.

Czujnik
z potencjometrem

Wspomniany już Piotr Dereszowski wykonał
też  model  czujnika  z potencjometrem.  Choć
zapewne  model  pokazany  na  fotografii  8 do
miniaturowych  i lekkich  nie  należy,  jednak
idea na pewno jest godna odnotowania. Sche−
mat, pokazany na rysunku 5, jest wyjątkowo
prosty.  Oto  fragment  opisu: jeżeli  układ  jest
umieszczony  poziomo,  wtedy  potencjometr
obrotowy, na którym jest sztywno zamontowa−
ny ciężarek, ma rezystancję ok. 300k

Ω

. Rezy−

stancja ta, wraz z cząstkową rezystancją R2,
R3 równą 14,7k

Ω

, jest zbyt duża, aby załączyć

T1, więc jest on zatkany. Gdy
obrócimy potencjometr P1 o 90

jego  rezystancja  maleje  prak−
tycznie do zera, co powoduje za−
łączenie przekaźnika PK1. Ktoś,
kogo  zainteresuje  powyższe  roz−
wiązanie,  może  użyć  kilkustop−
niowej skali sygnalizacyjnej, np.
5  LED−ów,  każda  sygnalizująca
obrót o np. 30 stopni.

Tego rodzaju czujnik z od−

powiednio  dobranym  (mniej−
szym,  hermetycznym)  poten−
cjometrem  i innego  kształtu
ciężarkiem  naprawdę  może
znaleźć  szereg  interesujących
zastosowań.

Czujniki fotoelektryczne

W tej grupie znalazło się najwięcej propozy−
cji.  Kilka  osób  zaproponowało  proste,  nie−
mniej  warte  uwagi  propozycje.  Na  przykład
Zbigniew  Meus z Dąbrowy  Szlacheckiej
chce  umieścić  dwa  fotoelementy  na  dwóch
końcach  otwartej  rurki.  Według  pomysłu,
gdy rurka byłaby umieszczona poziomo, oba
fotoelementy  zostałyby  oświetlone  jednako−
wo.  Ustawienie  pionowe  gwarantowałoby
różnice  –  górny  czujnik  byłby  oświetlony
przez  lampy  sufitowe,  dolny  „patrzyłby”
w podłogę. Jeszcze prostszy sposób z jednym
fotoelementem  zaproponował  wspomniany
Filip Rus z Zawiercia. Prościutki model jest
pokazany  na  fotografii  9.  Przy  ustawieniu
pionowym  tyczki  mikrofonu  fotoelement
byłby oświetlony, natomiast przy ustawieniu
poziomym słabsze oświetlenie powodowało−
by  włączenie  klucza  4066.  Idea  jest  godna
rozważenia,  a nawet  sprawdzenia.  Trzeba
jednak wziąć pod uwagę, czy w pomieszcze−
niu będą okna i czy przez nie może wpadać
światło słoneczne, które może zakłócić pracę
czujnika.

Autor propozycji zadania zastanawiał się

nad pokrewnym rozwiązaniem „palcowym”.
W rączce wywiercony byłby otwór o średnicy
kilku milimetrów. Wpadające przezeń światło
wyłączałoby mikrofon. Włączenie następo−
wałoby po zasłonięciu otworu palcem.

Cztery nadesłane modele zawierają barie−

rę  świetlną.  Na  fotografii  10 pokazany  jest
model  15−letniego  Bernarda  Rajfura
z Trzebnicy.  Na  uwagę  zasługuje  transoptor
własnej roboty, wykonany z fragmentów my−
szki komputerowej. Choć układ elektroniczny
należałoby  jeszcze  dopracować,  zachęcam
Bernarda  do  udziału  w kolejnych  zadaniach

Rys. 3

Fot. 7 Prototyp Marcina Wiązani

Fot. 8 Czujnik z potencjometrem

Piotra Dereszowskiego

Fot. 9 Model Filipa Rusa

Rys. 4

Rys. 5

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

Sierpień 2002

Podsumowanie

Jak widać z przedstawionego przeglądu, wiele
prac zawiera naprawdę interesujące, oryginal−
ne rozwiązania. W międzyczasie pomysłodaw−
ca zadania wypróbował już system z transopto−
rem szczelinowym i małą kulką od łożyska.
Model pokazany jest na fotografii 15.

Kulka utrzymuje się w szczelinie transop−

tora dzięki kawałkowi drutu w kształcie lite−
ry U, wtopionemu w plastik. Problem obrotu
tyczki wokół własnej osi rozwiązał stosunko−
wo prosto, stosując na końcu tyczki kątowy
wtyk XLR (popularnie zwany Canon) poka−
zany na fotografii 16. Dołączony takim wty−
kiem kabel będzie niejako wymuszał okre−
śloną pozycję tyczki.

W podsumowaniu chciałbym zwrócić

uwagę na kilka dalszych szczegółów.

Projektując czujnik i współpracujący

układ, warto zwrócić uwagę na histerezę, że−
by uniezależnić się od ewentualnych drgań

ręki, trzymającej dość długą tyczkę. Oprócz
histerezy pomocą może tu być niesymetrycz−
ny obwód opóźniający z krótszym czasem
włączania i dłuższym wyłączania mikrofonu.

Sprawa opóźnienia jest o tyle godna uwa−

gi, że opóźnienie przy włączaniu pozwoli po−
zbyć  się  stuków  powstałych  wskutek  przy−
padkowego  uderzenia  mikrofonu  i zadziała−
nia  elektromechanicznego  czujnika  pod
wpływem krótkiego, silnego wstrząsu.

Kolejna sprawa to niedo−

puszczenie  do  stuków  przy
włączaniu.  Stuków  nie  bę−
dzie, jeśli spoczynkowe na−
pięcie stałe z obu stron klu−
cza (styku) będzie jednako−
we. W układach z rysunku
2  zapewniają  to  rezystory
dołączone  do  masy  i kon−

densatory separujące. Nie musi to być poten−
cjał  masy,  ale  napięcie  stałe  z dwóch  stron
klucza  musi  być  jednakowe  z dokładnością
do  pojedynczych  miliwoltów.  Należy  to  za−
pewnić w układach wzorowanych na rysunku
1  –  tam  zapewne  będzie  to  połowa  napięcia
zasilania.

Jak przekonało się kilku uczestników, na

pozór prosty wyłącznik wodny sprawia sporo
kłopotów.  Tylko  na  papierze  wszystko  jest
proste  i oczywiste;  w rzeczywistości  trzeba
uwzględnić  takie  zjawiska,  jak  napięcie  po−
wierzchniowe oraz parowanie i skraplanie.

Naprawdę bardzo się cieszę, że duża

część uczestników naszej Szkoły nie poprze−
staje na teorii, tylko próbuje zrealizować mo−
dele do końca. Wśród uczestników nadal da−
je się zauważyć grupa osób ze skłonnościami
do teoretyzowania – na szczęście coraz czę−
ściej  tacy  uczestnicy  dają  się  namówić  do
przeprowadzenia  eksperymentów.  Wśród
praktyków  daje  się  zauważyć  osoby,  które
chcą tylko korzystać z „gotowców” znanych
z literatury  –  starają  się  oni  rozwiązać  pro−
blem z wykorzystaniem typowych rozwiązań
znanych  choćby  z EdW.  Samo  w sobie  nie
jest  to  złe,  zwłaszcza  jeśli  daje  potrzebny
efekt. Jednak w EdW, a zwłaszcza w Szkole
Konstruktorów zawsze wyżej ceniłem i nadal
będę cenił rozwiązania i projekty zawierają−

ce  samodzielną,  oryginalną  myśl  i choćby
maleńką „iskierkę geniuszu”. Tu nasuwa się
fundamentalne  pytanie,  czy  można  kogoś
wykształcić  na  wynalazcę,  czy  wynalazca
musi  mieć  od  urodzenia  ten  nieuchwytny
„błysk geniuszu”? Poniekąd problem ten zo−
stał  poruszony  przez  Jacka  Koniecznego
z Poznania, który bierze też udział w rozwią−
zywaniu zadań w odpowiedniku naszej Szko−
ły, prowadzonej na łamach Młodego Techni−
ka.  W pierwszym  z dwóch  listów  Jacek  za−
prezentował  „skrzynkę  morfologiczną  Zwi−
chy’ego”. Proponuje też, żebyśmy wykorzy−
stywali w naszej Szkole swego rodzaju algo−
rytmy do rozwiązywania problemów.

Kto chce, może oczywiście skorzystać

z publikowanego w Młodym Techniku Vade−
mecum Młodego Wynalazcy, jednak ja prowa−
dząc  Szkolę  Konstruktorów  w EdW,  mam
zdecydowanie inne wyobrażenie o kształceniu
konstruktorów.  Najważniejsze  są  działania
praktyczne,  a nie  akademickie,  teoretyczne

Marcin Wiązania Busko Zdrój  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Mariusz Chilmon Augustów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Marcin Malich Wodzisław Śl.   . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św.   . . . . . . . . . . . . . . . .37
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp.   . . . . . . . . . . . . . . .35
Michał Stach Kamionka Mała  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Roman Biadalski Zielona Góra  . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Dariusz Knull Zabrze  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Piotr Romysz Koszalin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Jarosław Tarnawa Godziszka  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Piotr  Wójtowicz Wólka Bodzechowska  . . . . . . . . . . .27
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Filip Rus Zawiercie  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Szymon Janek Lublin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Piotr Dereszowski Chrzanów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Mariusz Ciołek Kownaciska  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jacek Konieczny Poznań  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Michał Pasiecznik Zawiszów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Radosław Koppel Gliwice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Łukasz Cyga Chełmek  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Andrzej Sadowski Skarżysko−Kam.   . . . . . . . . . . . . . .16
Radosław Ciosk Trzebnica  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .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
Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp.   . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Dawid Lichosyt Gorenice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Arkadiusz Zieliński Częstochowa  . . . . . . . . . . . . . . . .12
Wojciech Macek Nowy Sącz  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Sebastian Mankiewicz Poznań  . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Paweł Szwed Grodziec Śl.   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Marcin Dyoniziak Brwinów  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Bartek Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Piotr Bechcicki Sochaczew  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Maciej Ciechowski Gdynia  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Mariusz Ciszewski Polanica Zdr.   . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Filip Karbowski Warszawa  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Witold Krzak Żywiec  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Kuśmierczuk Gościno  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Zbigniew  Meus Dąbrowa Szlach.   . . . . . . . . . . . . . . . .9
Kamil Urbanowicz Ełk   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Michał Waśkiewicz Białystok   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Wilk Suchedniów   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Fot. 15 Moduł z transoptorem

szczelinowym

Fot. 16 Kątowy wtyk XLR

Rys. 9

dzielenie włosa na czworo. Naprawdę cieszy
mnie  każdy,  nawet  nieporadnie  zaprojekto−
wany i nieudolnie wykonany model kilkuna−
stolatka, a znacznie mniej „skrzynka morfo−
logiczna”,  zawierająca  szereg  idei,  których
nikt nie podejmie się zrealizować w praktyce
choćby ze względu na koszty i stopień skom−
plikowania. Naprawdę szczerze gratuluję do−
ciekliwym  eksperymentatorom  i żałuję,  że
nie mogę odpowiednio nagrodzić wszystkich
tych,  którzy  przysyłają  modele.  Cieszę  się
przy tym, że nie traktujecie Szkoły Konstruk−
torów  jedynie  jako  okazji  do  zdobycia  pre−
zentów za modele czy „kasy” za opublikowa−
ne  projekty.  Widzę  ogromny  postęp,  jaki
uczyniło  wielu  uczestników.  Przy  okazji
podzielę  się  refleksją:  obecnie  oblicze  elek−
troniki zmienia się bardzo szybko i na pewno
nie wszyscy uczestnicy naszej Szkoły zosta−
ną zawodowymi konstruktorami czy w ogóle
zawodowymi  elektronikami.  Gwałtowny
rozwój techniki przynosi też ogromne zmia−
ny  w strukturze  zatrudnienia.  Trzeba  się  do
tego  dostosować,  niejednokrotnie  zmienić
zawód. Sam jestem tego przykładem. Nigdy
bym nie pomyślał, że będę jadł chleb zarabia−

ny pisaniem artykułów. Zgorącej młodzień−
czej fascynacji morzem, wielkimi żaglowca−
mi zostało niewiele – patent żeglarza i spora−
dyczne weekendowe wypady na Mazury, by
wypożyczoną Omegą popływać z rodziną
i znajomymi.

Zwielkiej miłości do fotografii też zostało

niewiele – owszem, fotografuję dla przyjem−
ności, ale przecież miałem być zawodowym
fotografem, rozpocząłem nawet najpraw−
dziwszą praktykę. I kto by pomyślał, że w sta−
nie wojennym zdobędę dyplom zegarmistrza.

Teraz coraz bardziej staję się pisarzem,

mniej elektronikiem. Aby sprostać wymaga−
niom  obecnego  zajęcia,  musiałem  poznać
proces  przygotowania  publikacji  do  druku,
w tym  obróbkę  zdjęć,  skład  komputerowy,
problemy z czcionkami, rozmaitymi formata−
mi grafiki i tekstu.

Niewątpliwie wielu z Was, dziś uczniów

i studentów elektroniki, okoliczności skłonią
do zmiany zawodu. Nie mam jednak wątpli−
wości,  że  zajęcia  naszej  Szkoły  Konstrukto−
rów okażą się przydatne, niezależnie od prze−
biegu  kariery  zawodowej.  Dla  wielu  z Was
elektronika  pozostanie  pięknym  hobby.  Jed−

nak  pomysłowość,  inicjatywa,  staranność
wykonania  modelu  i dokumentacji,  dokoń−
czenie,  „dopieszczenie”  szczegółów  prac  ze
Szkoły  Konstruktorów  niewątpliwie  przyda
się w dowolnym zawodzie.

Dlatego też serdecznie zachęcam do

udziału w pracach Szkoły. Nadsyłajcie roz−
wiązania zadań, nadsyłajcie też propozycje
zadań.

Zgodnie z zapowiedzią, część puli nagród

przeznaczyłem dla osób, które nadesłały naj−
ciekawsze,  nadające  się  do  realizacji  pomy−
sły i idee. Zuwagi na specyficzny zakres za−
stosowań  nie  kieruję  żadnego  z modeli  do
publikacji. Nagrody otrzymują: Roman Bia−
dalski,  Michał  Stach,  Dariusz  Drelicharz
i Piotr Dereszowski.  Upominki  dostaną:
Mariusz  Chilmon,  Bernard  Rajfur i Jan
Stanisławski. Wszyscy wymienieni z nazwi−
ska otrzymują punkty (1...7).

Serdecznie zapraszam do udziału w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań

Wasz Instruktor

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

Sierpień 2002

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Rozwiązanie zadania 74

W EdW 4/2002  zamieszczony  był  fragment
schematu  sterownika  pompy  z zadania  65.
Można  go  zobaczyć  na  rysunku  A.  Układ
otrzymuje  sygnały  załącz−wyłącz  ze  współ−
pracującego modułu przez punkty oznaczone
ON, OFF. Dodatkowo przyciski S1, S2 mają
zapewnić sterowanie ręczne.

Zdecydowana większość uczestników pra−

widłowo określiła powód, dla którego układ
trafił do rubryki Co tu nie gra? Chodzi oczy−
wiście o wartości rezystorów R1, R4, R5.
Rysunek B pokazuje problem, gdy naciśnię−
ty jest przycisk S1. Na wejściu S w spoczyn−
ku występuje stan niski, a stanem aktywnym
okazuje się połowa napięcia zasilania.

Jak słusznie podkreśliliście, z niektórymi

egzemplarzami  kostki  4013  o małym  napię−
ciu  progowym  układ  będzie  nawet  działał.
Jeśli  jednak  kostka  będzie  miała  napięcie
progowe rzędu połowy napięcia zasilania lub
więcej,  obwody  sterowania  ręcznego  będą
bezużyteczne.

Aby wyeliminować tę wadę, wystarczy

zmniejszyć wartość R1 do
100k

Ω

lub mniej. Można

też usunąć R1, zastępując
go zworą.

I tego rodzaju odpowie−

dzi były wystarczające do
wzięcia udziału w losowa−
niu nagród.

Kilku bardziej dociekli−

wych  Kolegów  zwróciło
uwagę  na  asymetrię  obwo−
dów  związanych  z wejścia−
mi  R,  S.  Sygnał  logiczny
z poprzedniego modułu po−

dawany jest na wejście S przez kondensator
C2. Nie wiadomo natomiast, jak jest w przy−
padku wejścia R. Kondensator C1 niewątpli−
wie ma za zadanie wyzerować przerzutnik po
włączeniu  zasilania.  Pomysł  jest  jak  najbar−
dziej prawidłowy, jednak takie potrójne wy−
korzystanie  wejścia  R wymaga  starannego
przeanalizowania  działania  nie  tylko  oma−

wianego  bloku,
ale  też  obwodów
p o p r z e d n i e g o
modułu,  podają−
cego sygnał wyłą−
czenia

przez

punkt OFF.

Podając zada−

nie,  celowo  nie
sprecyzowałem
tego  szczegółu,
stwierdzając  tyl−
ko, że przerzutnik
jest  sterowany  przez  sygnały  logiczne  przy−
chodzące  z innego  modułu  przez  punkty
oznaczone ON, OFF.

Jeśli ten sygnał logiczny kierowany na

wejście R pochodziłby bezpośrednio z bram−
ki CMOS, obwód ręcznego wyłączania
w ogóle nie miałby szans działać, jak poka−
zuje rysunek C.

Jeżeli byłby podawany przez kondensator

Cx, jak na wejście S, to należałoby zastano−
wić się nad współdziałaniem kondensatorów
C1,  Cx,  które  przecież  stworzą  dzielnik  po−
jemnościowy.  Problem  ilustruje  rysunek  D.
Jeśli pojemność C1 byłaby znacznie większa
niż  Cx,  to  na  pewno  nie  byłoby  problemu
z zerowaniem, nawet w sytuacji, gdyby dru−
gi  koniec  Cx  był  dołączony  do  masy,  jak

pokazuje rysunek D, jednak układ nie reago−
wałby  na  rosnące  zbocze  z wyjścia  bramki,
bo ze względu na obecność dzielnika pojem−
nościowego Cx, C1 skok napięcia na wejściu
R byłby zbyt mały. Gdyby natomiast pojem−
ność Cx była znacznie większa niż C1, stero−
wanie przez punkt OFF odbywałoby się pra−
widłowo,  natomiast  mógłby  nie  działać  ob−
wód  zerowania  po  włączeniu  zasilania.  Tu
sytuacja  jest  trudna  do  analizy,  zwłaszcza,
gdy po włączeniu zasilania napięcie zasilają−
ce wzrasta stosunkowo powoli. Teoretycznie
nawet  gdyby  wyjście  bramki  było  w stanie
niskim,  rezystancja  wyjściowa  bramki  po−
winna umożliwić wyzerowanie, ale przy nie−
zbyt  szybkim  narastaniu  napięcia  zasilania
i niedużych pojemnościach C1, Cx jest to co
najmniej wątpliwe.

Układ natomiast działałby prawidłowo

przy sterowaniu punktu OFF od strony plusa
zasilania, jak pokazuje rysunek E.

Tylko dwie osoby zastanawiały się nad sy−

tuacją,  gdy  przyciśnięte  są  oba  przyciski  S1,
S2.  Jak  słusznie  zauważyli,  spowodowałoby
to  pojawienie  się  stanów  wysokich  na  obu
wyjściach,  zgaszenie  lampki  D1  i włączenie
przekaźnika.  W oryginalnym  układzie  przy
jednakowych  wartościach  R1,  R4,  R5  teore−

tycznie  obniży  to  napięcie  na  wejściach  R,
S do wartości 33% napięcia zasilania. Choć na
pierwszy rzut oka może to być sposób na za−
pobieżenie  niekorzystnej  sytuacji,  jednak  na
pewno  nie  jest  to  dobra  droga,  nie  tylko  ze
względu na rozrzuty napięcia progowego. Te
33%  napięcia  zasilania
pojawi się tylko przy na−
ciskaniu obu przycisków,
natomiast  stan  końcowy
przerzutnika  U1B wy−
znaczy kolejność rozwar−
cia przycisków.

Kilka osób słusznie

zwróciło  uwagę  na  dużą
wartość  R2.  Prąd  bazy
wyniesie  około  0,25mA.
Niektóre przekaźniki mo−
gą  mieć  prąd  pracy  po−
wyżej  25mA,  więc  tran−
zystor  BC547  może  się
nie nasycić. Rzeczywiście, warto byłoby obni−
żyć wartość R2, na przykład do 4,7...10k

Ω

Na pewno nie jest błędem dołączenie

wejść D, Cl do masy. Każde z nich może być
podłączone albo do masy, albo do plusa zasi−
lania w dowolnej kombinacji. Nie ma też żad−
nego błędu w układzie niewykorzystanego
przerzutnika U1A.

Kilku kolegów zaproponowało usunięcie

C2, jeśli nie ma jego odpowiednika w obwo−
dzie wejścia R. Nie jestem zwolennikiem ta−
kich przeróbek, pomimo że znam pełny sche−
mat  układu.  Kondensator  zapewnia  chwilo−
wą reakcję wejścia S, a tym samym wyższy
priorytet  wejścia  R.  Ma  to  sens,  zwłaszcza
w przypadku  zakłóceń  i awarii,  ponieważ
wejście R wyłącza pompę.

Wspomnę jeszcze o propozycjach Marci−

na  Wielechowskiego z Sulejówka,  który
wspomniał  o możliwości  wykorzystania
wejść D i Cl. Układ z rysunku F można wy−
korzystać, o ile sygnał z punktu ON ma wy−
maganą stromość zboczy. Jak wspomniałem,
najprostszym  sposobem  jest  jednak  zmniej−
szenie lub zwarcie rezystora R1.

Nagrody otrzymują:

Marcin Wielechowski – Sulejówek
Dawid Kozioł – Elbląg
Szymon Chełmżyński – Gładczyn Szlachecki

Zadanie 78

Na rysunku G pokazany jest schemat „De−
szczoostrzegacza”, nadesłany jako rozwiąza−
nie jednego z poprzednich zadań Szkoły. Ten
interesujący układ został opisany w następu−
jący sposób:

Po podłączeniu układu do zasilania, gdy

pogoda jest bezdeszczowa, rezystancja czujni−
ka jest bardzo duża, są to rezystancje rzędu
kilkuset M

Ω

co powoduje spolaryzowanie T1

w stan  przewodzenia.  W wyniku  tego  T4  nie
przewodzi.  Tym  samym  odłącza  bramkę  od
zasilania,  zmniejszając  pobór  prądu.  W tym
momencie T2 nie przewodzi, a T3 poprzez re−
zystor  R1  jest  spolaryzowany  przewodząco.
W przypadku  pojawienia  się  deszczu  kropla,
która spadnie na czujnik zmniejszy jego rezy−
stancję  do  ok.  50k

Ω

(zależy od wykonania

czujnika), co spowoduje, że T1 będzie w sta−
nie  zatkania.  Tranzystor  T4  zacznie  przewo−
dzić przez podanie 1 na jego bazę przez rezy−
stor R2, co spowoduje zasilanie układu 4093.
W tym  momencie  na  we  (nóżka  1)  bramki
U1A jest 1, co powoduje, że generator będzie
pracować i piezo będzie sygnalizować deszcz.
Również w tym samym momencie T2 zacznie
przewodzić, co spowoduje, że 0 pojawi się na
bazie tranzystora T3 i T1. Zatkanie T3 spowo−
duje, że kropla na czujniku nie będzie powo−
dować  zjawiska  elektrolizy.  Żeby  zresetować
deszczoostrzegacz,  trzeba  wytrzeć  lub  wysu−
szyć  czujnik  i nacisnąć  przycisk  „Reset”,
który  spowoduje  odłączenie  pętli  sprzężenia
i na bramce T1 znów pojawi się 1 przez po−
tencjometr  P1,  co  spowoduje,  że  deszczoo−
strzegacz dalej będzie czuwał.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Czy jest tylko jedna usterka lub błąd w ro−

zumowaniu? Jeśli znajdziecie więcej niż jeden
błąd lub usterkę, wyszczególnijcie je w punk−
tach. Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi:
jedno,  dwa  zdania  ogólnie  oceniające  układ
i do tego ewentualne usterki w punktach. Kart−
ki,  listy  i e−maile  oznaczcie  dopiskiem  Nie−
Gra78 i nadeślijcie w terminie 45 dni od uka−
zania  się  tego  numeru  EdW.  Autorzy  najlep−
szych odpowiedzi otrzymają upominki.

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

Sierpień 2002

Ośla łączka

121

W wielu  przypadkach  potrzebny  jest
przebieg  o  dokładnie  określonej  często−
tliwości. Jeśli dopuszczalne są odchyłki
częstotliwości  do  ±2%,  śmiało  można
wykorzystać generator z układem 4047.

Fotografia 10 pokazuje model zawie−

rający  dwa  podobne  generatory,  zbudo−
wane  według  rysunku  22.  Fragmenty
podstawek  umożliwiają  łatwą  wymianę
wszystkich  elementów  R,  C  (4,7k

Ω

...10M

Ω

, 100pF...1uF), co pozwala

uzyskać

potrzebne

właściwości.

Dzięki odpowiedniemu
połączeniu,  w  roli  R1,
R3  można  stosować
szeregowe  połączenie
dwóch rezystorów albo
rezystora i potencjome−
tru  montażowego,  co
pozwala  dokładnie  do−
brać  potrzebne  czasy.
Generator  U1  pracuje
stale. Układ U2 pracuje
tylko wtedy, jeśli na je−
go  nóżce  5  jest  stan
wysoki.  Zwora  zw po−
zwala włączyć go na stałe, natomiast ele−
menty R2, C2 na krótki czas, w takt im−
pulsów  generatora  U1.  Celowo  naryso−
wałem  schematy  na  dwa  sposoby,  żeby
łatwiej Ci było zrealizować te układy.

Często wykorzystuję prezentowany

model  do  różnych  eksperymentów,
zwłaszcza  do  zdalnego  sterowania  pod−
czerwienią,  gdzie  potrzebny  jest  sygnał
nośny o częstotliwości 36kHz (U2), mo−

dulowany  wolniejszym  przebiegiem  z
drugiego  generatora  (U1).  Ty  również
zbuduj sobie taki uniwersalny moduł ge−
neratorów  −  z  pewnością  przyda  Ci  się
do różnych eksperymentów.

Schemat schematowi
nierówny

Od początku niniejszego kursu korzystasz ze schema−
tów ideowych, czy jak mówią inni – schematów elek−
trycznych. Schemat pokazuje sposób połączenia ele−
mentów.  Normy  poszczególnych  państw  określają
wygląd  symboli  podstawowych  elementów  elektro−
nicznych. Nie ma natomiast ścisłych przepisów, doty−
czących  rysowania  schematów.  Są  tylko  ogólnie
przyjęte zasady i wytyczne. Warto je poznać i prze−
strzegać, bo naprawdę ułatwiają analizę układu. Przy−
kład znajdziesz na rysunkach E i F.

Są to różnie narysowane dwa schematy tego sa−

mego układu Migacza dużej mocy z czujnikiem świa−

tła z ćwiczenia 9 wyprawy 2 (EdW 1/2001 str. 85).
Połączenia są identyczne.

Który schemat uznasz za lepszy?
To oczywiste! Ten z rysunku E. Tu dodatnia szy−

na zasilania narysowana jest na górze, ujemna na
dole. Można powiedzieć, że na schemacie, zgodnie z
intuicją, prądy płyną „z góry do dołu”. Pokazuje to
też z grubsza, jakie będą napięcia stałe w poszcze−
gólnych częściach układu.

Po drugie, sygnał użyteczny niejako przepływa z

lewej strony do prawej, podobnie jak wzrok przebiega
czytany tekst, co także jest zgodne z intuicją. Kierunek
przepływu sygnału wiąże przyczynę ze skutkiem. W
omawianym układzie przyczyną jest stan fotoelemen−
tu – działanie zależy od stanu oświetlenia czujnika.

Skutkiem jest zachowanie żarówki.

Te dwie zdrowe zasady zilustrowałem na ry−

sunku G.

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

Sierpień 2002

Ćwiczenie 10

Układ 4047. Precyzyjne generatory

Rys. 22

Informacje dotyczące zestawu EdW−A06 do „Oślej łączki” znajdują się na stronie z Ofertą AVT.

TECHNIKALIA

122

Ośla łączka

Na  rysunku  23a znajdziesz  schemat
uniwersalnego  generatora  z  kostką
4541.  Dobierając  wartości  R1,  C1  oraz
stopień  podziału  dzielnika  można  uzy−
skać  przebieg  prostokątny  o  znikomo
małej  częstotliwości,  czyli  impulsy  o
bardzo  długich  czasach.  Oscylator  pra−
cuje z częstotliwością około:
fosc = 0,43 / (R1*C1), czyli okres prze−
biegu oscylatora wynosi mniej więcej
T = 2,3 * R1*C1

Zwory Z1, Z2 pozwalają ustawić sto−

pień podziału dzielnika czasu według
poniższej tabeli, gdzie 0 oznacza brak
połączenia, a 1 oznacza zwarcie zwory:

Przy maksymalnym stopniu podziału

(65536) i wartości elementów R1=1M

Ω

C1=1

F, częstotliwość sygnału wyniesie

około 6 mikroherca, czyli okres około
150000 sekund, co daje prawie 42 go−
dzin. Przez 21 godzin na wyjściu będzie
stan niski, potem przez 21 godzin – stan
wysoki, potem znów przez 21 godzin ni−
ski, itd.

Nieco inny układ według rysun−

ku 23b jest uniwibratorem, czyli wytwa−
rza pojedyncze impulsy. Zawsze wytwa−
rza impuls po włączeniu zasilania. Cykl
pracy można też zapoczątkować podając
na wejście A narastające zbocze sygnału
logicznego. Impuls można dowolnie
przedłużać, podając na wejście A kolej−
ne impulsy wyzwalające. Właściwości
układu ilustruje rysunek 23c.

Czas impulsu T zależy od wartości

R1, C1 oraz od stopnia podziału dzielni−
ka, jak podaje kolejna tabela.

Dla ułatwienia obliczeń, wartość rezy−

stora R1 można podać w megaomach, a
pojemności C1 w mikrofaradach. Ze

względu  na  rozrzut  parametrów
układu 4541 i tolerancję elemen−
tów  RC  podane  czasy  należy
traktować  jako  orientacyjne.
Można  je  ustawić  dokładniej,
stosując potencjometr w miejsce
rezystora  R1.  Przy  zmianach
temperatury  i  napięcia  zasilania
w  zakresie  ±10%,  zmiany  czę−
stotliwości  nie  powinny  być
większe niż 2%.

Na fotografii 11 pokazany jest uni−

wersalny  moduł  zbudowany  na  kawa−
łeczku  płytki  uniwersalnej  według  ry−
sunku 24. Dzięki dodatkowym zworom
przy nóżkach 5, 9, 10 może on pracować
zarówno  jako  generator,  jak  i  uniwibra−
tor  i  pozwala  wykorzystać  wszystkie
możliwości  układu  scalonego  4541.
Wyjście może bezpośrednio wysterować
bramkę  MOSFET−a  mocy  albo  przeka−
źnik za pomocą dodatkowego tranzysto−
ra.  Ponieważ  nóżki  4  i  11  nie  są  podłą−
czone  wewnątrz  układu  scalonego,  mo−
głem zrealizować układ połączeń nóżek
3 i 5 w sposób nietypowy, zapewniający
dobre upakowanie elementów.

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

Sierpień 2002

Rys. 23

Rys. 24

Przypuszczam, że zechcesz niekiedy wy−
korzystać pożyteczną kostkę CMOS 4538,
która zawiera dwa uniwibratory. Na bazie
układu 4538 według rysunku 25 możesz
zbudować najprawdziwszą centralkę alar−
mową, na przykład do domku letniskowe−
go, własnego pokoju czy nawet domu.

Ma ona dwie linie dozorowe oznaczo−

ne L1 i L2. Nie przestrasz się tylko okre−

ślenia „linia dozorowa” – w prostych sy−
stemach może to być po prostu pętla cie−
niutkiego drutu rozciągniętego nisko nad
podłogą (ziemią). Włamywacz nie wie−
dząc nic o druciku, nie zauważy go, prze−
rwie nogą i spowoduje alarm. W praw−
dziwych systemach alarmowych zamiast
takich jednorazowych czujników „druci−
kowych” w obwodzie linii dozorowej

włączane są typowe czujniki, np. magnes
i kontaktron  montowane  na  drzwiach  –
otwarcie  drzwi  oddala  magnes  od  kon−
taktronu,  rozwiera  styki  i wywołuje
alarm (takie czujniki dostępne są w ofer−
cie  AVT).  W obwodzie  pętli  dozorowej
może  też  pracować  inny  popularny  ele−
ment  –  czujka  podczerwieni  pasywnej.
Gdy  „zobaczy”  ona  poruszający  się

Z1 Z2 Czas impulsu (około)

0 0

9420*R1*C1

0 1

1180*R1*C1

1 0

294*R1*C1

1 1

75400*R1*C1

Z1 Z2 podział (fosc/fout)

0 0

8192

0 1

1024

1 0

256

1 1

65536

Ćwiczenie 11

Uniwersalny układ (długo)czasowy

Ćwiczenie 12

Kostka 4538. Centralka alarmowa

Ośla łączka

123

Zapoznaj się z wyjątkowo interesującym
układem  scalonym  4046,  a  właściwie  z
jego częścią. Proponuję, żebyś najpierw
zestawił  układ  testowy  z  potencjome−
trem według rysunku 26. Nóżki 12 nie
podłączaj – pozostaw ją „wiszącą w po−
wietrzu”.  Zmieniając  położenie  poten−
cjometru zmieniasz napięcie na nóżce 9.
Jest to wejście generatora przestrajanego
napięciem  –  VCO  Voltage  Controlled
Oscillator)). Zmiana tego napięcia powo−
duje zmianę częstotliwości generatora od
zera  do  wartości  maksymalnej,  wyzna−
czonej  przez  R1,  C1.  Na  fotografii  13
możesz zobaczyć model z układem sca−

lonym 4046 wyprodukowanym ponad
dwadzieścia lat temu przez krajowego
producenta (CEMI).

Pobaw się pokazanym bardzo poży−

tecznym generatorem przestrajanym i wy−
próbuj  jego  działanie  z fotorezystorem
(lub  fototranzystorem).  Możesz  śmiało
zmieniać  wartość  C1  (kondensator  stały
1nF...1

F) i R1 (10k

Ω

...1M

Ω

). Dodaj re−

zystor R2 między nóżkę 12 a masę. Niech
na początek ma on wartość 100k

Ω

. Teraz

nawet przy zmianie napięcia na wejściu
VCOin w zakresie od zera do napięcia za−
silania zmiany częstotliwości będą mniej−
sze. Sprawdź, jak zmienia się zakres prze−

strajania, gdy rezystor R2 ma wartość
w zakresie 10k

Ω

...1M

Ω

− wyciągnij

wnioski, zapamiętaj. Jestem przekonany,

obiekt, rozwiera styki swego przekaźnika
i włącza alarm. Jednak taka czujka ko−
sztuje kilkadziesiąt do ponad stu złotych.

Najczęściej linia dozorowa pracuje z

tak  zwanymi  czujnikami  NC  (normally
closed  –  normalnie  zwarte).  Przerwanie
linii  choć  na  chwilę  powoduje  reakcję
centralki. Linia L1 powoduje natychmia−
stową  reakcję  –  włącza  tranzystor  T1  i

syrenę alarmową na czas wyznaczony
przez elementy R8, C4.

Linia L2 jest linią zwłoczną – po jej

przerwaniu syrena zostaje włączona z
opóźnieniem wyznaczonym przez ele−
menty R6, C3.

Przełącznik S1 włącza i wyłącza alarm.

Po zwarciu styku S1 system alarmowy zo−
staje włączony nie od razu, tylko po czasie
określonym przez R5, C1. Takie działanie
pozwala  na  umieszczenie  wyłącznika  S1
w  obrębie  strefy  chronionej.  Jeśli  chcesz
zbudować  prosty  system  ochrony  pokoju
czy  domku  letniskowego,  zamontuj  ma−
gnes na drzwiach wejściowych, a kontak−
tron na futrynie. Kontaktron podłącz jako
linię L2. W linii natychmiastowej L1 mo−
żesz  połączyć  w  szereg  kilka  kontaktro−
nów umieszczonych w oknach (nawet gdy

złodziej wybije szybę, nie będzie wchodził
przez wybitą dziurę, tylko otworzy okno).
Po  zwarciu  wyłącznika  S1,  czyli  po  włą−
czeniu centralki w stan czuwania, będziesz
miał  około  dziesięciu  sekund  czasu  na
wyjście. W tym czasie centralka nie zarea−
guje na naruszenie którejkolwiek linii. Po−
tem, w stanie czuwania otwarcie którego−
kolwiek  okna  natychmiast  wywoła  alarm
na  czas  wyznaczony  przez  R8,  C4.  Ty
wchodząc  do  strefy  chronionej  możesz
bezkarnie  naruszyć  czujnik  kontaktrono−
wy  w  drzwiach  wejściowych  i  będziesz
miał około dziesięciu sekund na wyłącze−
nie  alarmu.  Ewentualny  złodziej  również
będzie miał tylko tyle czasu na znalezienie
wyłącznika, ale fakt naruszenia linii L2 nie
jest w naszej centralce niczym sygnalizo−
wany,  więc  zapewne  nie  będzie  nawet

próbował. Jeśli to nie nastąpi, po
tych dziesięciu sekundach zosta−
nie włączony alarm.

Na fotografii 12 widzisz mo−

del  centralki  zmontowany  na
płytce  stykowej.  Ten  próbny
model  nie  zawiera  tranzystora
wykonawczego  MOSFET –
stan  wyjścia  pokazuje  dioda
LED.  W dziale  E−2000  w jed−
nym  z następnych  numerów
EdW znajdziesz szerszy opis ta−
kiej centralki i dalsze wskazów−
ki dotyczące jej wykorzystania.

Oczywiście, zwłaszcza w przypadku skompliko−

wanych układów, nie zawsze jest możliwe dokładne
zrealizowanie podanych zaleceń. Spośród prost−
szych układów dotyczy to głównie zasilaczy i obwo−
dów zasilania, które często z konieczności rysowane
są z prawej strony schematu. Należy jednak zawsze
do tego dążyć. Znakomicie pomaga to w zrozumie−
niu działania układu, w poszukiwaniu usterek i przy
ewentualnych naprawach. Natomiast pokrętny sche−

mat z rysunku F zaciemnia obraz sprawy i utrudnia
analizę. Naprawdę trudno dociec, jak ma działać ta−
ki układ.

Podane przykłady nie są tylko czczą ciekawostką.

Prace nadsyłane do redakcji naszego czasopisma w
związku z licznymi konkursami niedwuznacznie
wskazują, że wielu Czytelników, i to nie tylko począt−
kujących, nie potrafi przejrzyście narysować schema−
tu. Co ważne sprzyja to popełnianiu błędów, utrudnia

życie im samym, nie mówiąc o osobach, które muszą
analizować takie zawikłane schematy.

Przypominam jeszcze raz, że na schematach ideo−

wych  z  reguły  nie  zaznacza  się  końcówek  zasilania
układów cyfrowych. One istnieją i zawsze muszą być
podłączone,  ale  nie  widać  tego  na  schemacie  ideo−
wym.  Początkujący  często  popełniają  błędy,  gdy
próbują  zrealizować  taki  schemat,  bo  pomijają  nie
zaznaczone na schemacie końcówki zasilające.

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

Sierpień 2002

TECHNIKALIA

Rys. 25

Rys. 26

Ćwiczenie 13

Układ 4046. „Przeraźliwa”

syrena alarmowa

124

Ośla łączka

0że już polubiłeś kostkę 4046, a zwła−
szcza zawarty w niej generator przestra−
jany napięciem!

A teraz kolejna rewelacja! Znów nie−

samowicie głośna. Zbuduj układ według
rysunku 27, zawierający tylko dziesięć
elementów.

Inwertery U1D, U1C z kostki 4049

pracują  w układzie  klasycznego  dwu−
bramkowego generatora o częstotliwości
około 2Hz. „Połamany” przebieg z punk−
tu A (porównaj EdW 10/2001 str. 48, ry−
sunek  12a,  13a)  jest  doprowadzony  do
nóżki  9  −  wejścia  sterującego  generato−
rem VCO kostki 4046 i powoduje płynne
zmiany częstotliwości. Właśnie te płynne
zmiany  częstotliwości  dają  dodatkowy,
piorunujący  efekt  akustyczny.  W urzą−
dzeniu  dodatkowo  wykorzystujemy
bramkę  XOR,  zawartą  w kostce  4046,
przewidzianą  do  pracy  jako  tak  zwany
detektor  fazy  –  u nas  dzięki  dołączeniu
jednego z wejść (nóżki 14) do plusa zasi−
lania  pracuje  ona  jako  zwykły  inwerter.
Natomiast po dwa połączone równolegle
inwertery  U1A,  U1B

oraz U1E,

U1F z kostki 4049 wysterowują mem−
branę piezo PCA−100
w układzie mostkowym.
Celowo zastosowałem tu
zamiast układu 4069 ko−
stkę 4049 o zwiększonej
wydajności

prądowej

wyjść, bo w bardzo pro−
sty  sposób  zapewnia  to
dużą  głośność  dźwięku.
Potencjometr  PR1  po−
zwala  dostroić  się  do
częstotliwości  rezonan−
sowej  membrany  i uzy−
skać  wręcz  piorunujący

efekt akustyczny. Fotografia 14 pokazu−
je gotowy model zmontowany na płytce
stykowej według rysunku 27. Taka syre−
na  doskonale  nadaje  się  do  współpracy
z centralką  alarmową  z ćwiczenia  12.
Napięcie  zasilania  może  wynosić
6...18V,  czym  więcej  tym  lepiej  (gło−
śniej). Model przy napięciu 12V pobiera
około 180mA prądu. W jednym z następ−
nych  numerów  EdW syrena  będzie  opi−
sana jako projekt E−2000.

Gorąco zachęcam Cię do wypróbo−

wania tego układu. Warto zmieniać war−
tości  elementów,  by  uzyskać  specyficz−
ny i jak najbardziej przeraźliwy dźwięk.
Możliwości  masz  dużo.  Przede  wszyst−
kim  możesz  zmieniać  częstotliwość  ge−
neratora modulującego. Ja stwierdziłem,

że przy pojemności C1 wynoszą−
cej 47nF, 100nF, 220nF, 470nF i
1

F, za każdym razem wrażenie

jest zupełnie inne. Przekonaj się o
tym osobiście.

Rezystor R3 wyznacza wartość

częstotliwości  minimalnej.  Ko−
niecznie  posłuchaj,  jak  brzmi  sy−
rena  przy  wartościach  R3  rów−
nych 220k

Ω

, 470k

Ω

i 1M. Trzeba

też sprawdzić, jak wpłynie zmiana
pojemności C2 z 10nF na 4,7nF.

Aby się przekonać, jaki jest najszerszy

zakres przestrajania zastosuj C1=1uF (a
jeśli masz, to 2x1uF równolegle) i usuń
R3. Wtedy częstotliwość będzie się poma−
łu, w specyficzny sposób zmieniać od ze−
ra do częstotliwości maksymalnej, wyzna−
czonej przez C2, PR1. Ponieważ membra−

na piezo najlepiej przenosi częstotliwości
około 3,5kHz, a słabo radzi sobie z często−
tliwościami małymi, warto odpowiednio
wyregulować PR1 i dobrać R3, by ogra−
niczyć zakres zmian do zakresu, na przy−
kład 1kHz...4,5kHz. Aby sprawdzić, jak
jest  częstotliwość  maksymalna,  odłącz
nóżkę  9  kostki  U2  od  nóżki  9  U1  i  do−
łącz  ją  do  plusa  zasilania.  Analogicznie
częstotliwość  minimalną  uzyskasz  łą−
cząc nóżkę 9 U2 do masy.

Jeszcze większe możliwości układ po−

każe przy współpracy z głośnikiem tubo−
wym. Do współpracy z głośnikiem trzeba
zmodyfikować  układ  według  rysun−
ku 28a. Zalecany zakres napięć zasilania
wynosi 12...18V. Ponieważ głośnik prze−
nosi szersze pasmo częstotliwości, można
i warto poszerzyć zakres przestrajania ge−
neratora VCO usuwając R3. Tranzystory
zapewnią potrzebną wydajność prądową.
T1,  T2  oraz  T3,  T4  od  biedy  mogą  być
popularnymi BC548/558, ale lepiej było−
by  zastosować  trochę  mocniejsze
BC337/BC327.  T5...T8  muszą  być  tran−
zystorami  mocy,  np.  BD243/BD244  lub
BD281/282 – porównaj zestawienie tran−
zystorów w EdW 2/2001 str. 87. Zamiast
ośmiu pojedynczych tranzystorów można
wykorzystać  cztery  „darlingtony”  mocy

(np. BD649/ 650) według ry−
sunku 28b.

Uwaga! Ze względu na

obecność  przebiegu  prosto−
kątnego,  syrena  może  uszko−
dzić  głośniki  wysokotonowe
w  kolumnach  od  domowego
zestawu  audio.  W żadnym
wypadku  nie  dołączaj  do  ge−
neratora swoich kolumn!

Głośniki tubowe są stoso−

wane  w  niektórych  syrenach
alarmowych.  Jeśli  nie  masz
głośnika  tubowego,  wykorzy−

staj  samochodowy  głośnik  4−omowy  o
mocy  co  najmniej  20W lub  jakikolwiek
8−omowy  o  mocy  co  najmniej  5W.  Gło−
śnik  tubowy  da  jednak  dużo  głośniejszy
dźwięk.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

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

Sierpień 2002

Rys. 27

Rys. 28

Do czego to służy?

Fabryczne  radiotestery  to  urządzenia  dość
drogie  i skomplikowane,  które  w praktyce
mogą  zastąpić  kilka  specjalizowanych  przy−
rządów pomiarowych. Najprostsze z nich za−
wierają najczęściej, oprócz generatora w.cz.,
mierników częstotliwości i poziomu napięcia
(mocy),  także  tor  odbiornika  radiowego
z wymiennymi wkładkami pomiarowymi lub
przełączanymi blokami na różne zakresy czę−
stotliwości. Dzięki takim radiotesterom moż−
na dokonywać sprawdzenia sprzętu radioko−
munikacyjnego  (odbiorników,  nadajników,
transceiverów...).

Najdroższe z takich urządzeń, przewyż−

szające ceną dobrej klasy samochód, są wy−
posażone w wiele mniej lub bardziej przydat−
nych funkcji, w tym m.in. szerokopasmowe
analizatory widma współpracujące z drukar−
kami lub portem RS232 komputera. Pozna−
nie wszystkich funkcji pomiarowych takiego
kombajnu wymaga czasu oraz wprawy, którą
zdobywa się podczas prac pomiarowych czy
serwisowych.

Autor długo zastanawiał się, czy propono−

wane  urządzenie  nazwać  radiotesterem,  czy
odbiornikiem  KF,  jednak  w końcu  pozostał
przy pierwszej nazwie. Pomimo prostej kon−
strukcji,  układ  może  spełnić  rolę  wielopa−
smowego  testowego  odbiornika  KF  umożli−
wiającego  z szerokopasmową  anteną  odbiór
sygnałów CW/SSB w zasadzie dowolnie wy−
branego  zakresu  KF,  jak  również  dostarcze−
nie sinusoidalnego sygnału w.cz. w takim sa−
mym  zakresie,  co  odbiornik  KF,  a więc  −
w zależności od zastosowanych wkładek − od
najniższych  częstotliwości  KF,  czyli  od
160m do  10m,  tzn.  od  około  1,5MHz  aż  po
30MHz, a z nieco gorszym efektem do ponad
50MHz  (6m),  czy  nawet  inne  zakresy
VHF/UHF − z dodatkowym konwerterem.

Płytka urządzenia jest tak zaprojektowana,

że po rezygnacji z wkładki układ można zmon−
tować na jeden wybrany zakres częstotliwości
i wykorzystywać jak normalny odbiornik
o bezpośredniej przemianie częstotliwości.

W każdym razie nawet taki uproszczony

radiotester może być wykorzystany jako ge−
nerator  w.cz.  lub  odbiornik  umożliwiający
(z anteną)  odbiór  nie  tylko  stacji  amator−
skich, ale także profesjonalnych, pracujących
telegrafią  bądź  emisją  jednowstęgową
i dwuwstęgową; może także pełnić rolę falo−
mierza do skontrolowania np. niepożądanych
emisji emitowanych przez domowy nadajnik.

Jak to działa?

Schemat blokowy urządzenia pokazano na
rysunku 1.

Łatwo zauważyć, że mamy tutaj do czy−

nienia z odbiornikiem o bezpośredniej prze−
mianie częstotliwości.

Schemat elektryczny układu z wykorzy−

staniem trzech popularnych układów scalo−
nych i jednego tranzystora FET pokazano na
rysunku 2. Najważniejsze bloki − mieszacz

(detektor) oraz generator układu przemiany −
wykonano na dość popularnym dzisiaj ukła−
dzie scalonym NE602 (612). Układy te
(NE/SA 602/612) są wykorzystywane m.in.
w kilku kitach AVT.

Warto przypomnieć, że w strukturze tych

układów znajduje się wzmacniacz różnicowy
sterujący  mieszaczem  zrównoważonym,
oscylator/separator  i skompensowane  ter−
micznie obwody polaryzujące. Ważną zaletą
jest niski współczynnik szumów, niski pobór
prądu  oraz  wysoka  częstotliwość  pracy.  Po−
niżej najważniejsze parametry tych układów:
− maksymalna częstotliwość pracy: 500MHz,
− napięcie zasilania: 4,5...9V,
− typowy pobór prądu: 2,4mA,
−  minimalna  częstotliwość  pracy  wewnętrz−
nego oscylatora: 200MHz,
−  typowe  wzmocnienie  przemiany:  14dB
(przy 50MHz),
− impedancja wejścia/wyjścia: 1,5k

Ω

Warto wiedzieć, że wejście, wyjście oraz

sposób wykonania generatora mogą być rea−
lizowane na wiele sposobów (symetrycznie

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

Sierpień 2002

Rys. 1 Schemat blokowy

i niesymetrycznie).  Wejścia  w.cz.  NE602  są
symetryczne  (nóżki  1  i 2  można  zamieniać
miejscami)  oraz  już  spolaryzowane  wewnę−
trznie − nie powinny być dodatkowo zewnę−
trznie  polaryzowane  stałoprądowo.  Wyjścia
4 i 5 są również polaryzowane wewnętrznie
i mogą  być  bez  obawy  zamieniane  miejsca−
mi.  W strukturze  układu  scalonego  znajduje
się generator, który zapewnia oscylacje w za−
kresie do około 200MHz z użyciem przestra−
janego obwodu rezonansowego.

Przy zakresach pracy powyżej 200MHz

należy doprowadzić poprzez kondensator do
wyprowadzenia 6 sygnał z zewnętrznego ge−
neratora o amplitudzie 200...300mV i często−
tliwości do 500MHz.

Zasada działania przedstawionego odbior−

nika polega na przemianie częstotliwości sy−
gnału doprowadzonego do gniazda antenowe−
go bezpośrednio na sygnał małej częstotliwo−
ści.  Mieszacz  (detektor)  na  wejściu  takiego
układu jest sterowany wejściowym sygnałem
z anteny  i sygnałem  z generatora  przestraja−
nego,  pracującego  w pobliżu  częstotliwości
odbieranej. W efekcie na wyjściu mieszacza,
pośród  innych  produktów  przemiany,  wystę−
puje  również  różnica  obu  doprowadzonych
częstotliwości leżąca w pasmie akustycznym.
Przykładowo  przy  częstotliwości  generatora
7000kHz  sygnały telegraficzne nadawane  na
częstotliwości  7001kHz  dadzą  dudnienia
o częstotliwości 1kHz i, odpowiednio, sygna−
ły nadawane na częstotliwości 7002kHz − du−
dnienia o częstotliwości 2kHz, itd. Identycz−
ny efekt wystąpi przy częstotliwości wejścio−
wej 6599 i, odpowiednio, 6598kHz.

Przy odbiorze sygnałów jednowstęgowych

SSB  trzeba  ustawić  częstotliwość  generatora
dokładnie  na  częstotliwości  odbieranej.  Na
przykład,  jeżeli  częstotliwość  sygnału  SSB
wynosi  7060kHz,  to  taka  sama  powinna  być
częstotliwość  sygnału  generatora.  W tym
przypadku  chwilowe  wartości  częstotliwości
odbieranej,  występujące  w zakresie  7057
...7059,7kHz,  dadzą  dudnienia  akustyczne
w przedziale  0,3...3kHz.  W celu  wydzielenia
użytecznego sygnału spośród wielu innych sy−
gnałów występujących na wyjściu mieszacza,
bezpośrednio po nim stosuje się układy filtrów
m.cz.  oraz  wzmacniaczy  akustycznych  o pa−
smie przenoszenia ograniczonym do wartości
300...3000Hz (w przypadku SSB) lub do war−
tości  około  1000Hz  (w przypadku  CW).  Za−
miast programowanych charakterystyk filtrów
p.cz., stosowanych w układach superheterody−
nowych,  w tym  przypadku  potrzebną  szero−
kość  pasma  uzyskuje  się  poprzez  programo−
wanie pasma przenoszenia wzmacniacza ma−
łej częstotliwości.

Układ ten, zwany także filtrem aktyw−

nym, jest zrealizowany na podwójnym
wzmacniaczu operacyjnym. W tym przypad−
ku od charakterystyki przenoszenia i wzmoc−
nienia wzmacniacza m.cz. zależy, odpowie−
dnio, selektywność i czułość odbiornika.

Pierwszy wzmacniacz operacyjny jest

wykorzystany  jako  przedwzmacniacz  m.cz.
sygnałów  z wyjścia  NE602,  zaś  drugi
wzmacniacz pełni rolę filtru o regulowanej −
za  pomocą  potencjometru  −  charakterystyce
przenoszenia.  Dla  sygnałów  CW szerokość
pasma  powinna  być  poniżej  1kHz  (w zależ−
ności  od  upodobań  operatora),  zaś  przy  sy−
gnałach  fonicznych  powinna  wynosić  około

3kHz. Zasada działania takich filtrów wraz
z niezbędnymi wzorami do obliczeń była
w ostatnim czasie obszernie publikowana na
łamach naszego pisma.

Właściwy wzmacniacz małej częstotliwo−

ści również jest zrealizowany na popularnym
układzie LM386, też niewymagającym ko−
mentarza.

Układ modelowy, przedstawiony na zdję−

ciu,  był  przystosowany  do  pasma  40m (7−
7,1MHz  z niewielkim  zapasem).  Wybór  pa−
sma 40m był podyktowany aktualną potrzebą
autora.  Poza  tym  jednopasmowy  odbiornik
o takim zakresie nie był jeszcze publikowany
i nie  występuje  w ofercie  AVT.  Warto  wie−
dzieć,  że  ostatnio  dobra  propagacja  sprzyja
pracy  radioamatorów  i w zakresie  40m sły−
chać wiele stacji polskojęzycznych.

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby urucho−

mić układ na inne interesujące pasmo lub
przystosować układ do wymiennych wkładek
(patrz tabela).

Montaż i uruchomienie

Układ elektroniczny został zmontowany na
płytce drukowanej pokazanej we wkładce.

Rozmieszczenie elementów na płytce po−

kazano na rysunku 3.

Dzięki zastosowaniu gniazda DB 9 istnie−

je możliwość dołączenia potrzebnych warto−
ści LC w celu uzyskania odpowiedniego za−
kresu pracy. Niestety, im więcej potrzebuje−
my podzakresów, tym więcej musimy użyć
wtyków DB9, do których należy dolutować,
według rysunku 4, elementy LC.

Jeżeli będziemy wykorzystywali wkładki,

to należy zrezygnować z montażu na płytce
elementów oznaczonych gwiazdką.

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

Sierpień 2002

Rys. 2 Schemat ideowy

Przedstawiony na zdjęciu modelowy

układ jest przystosowany do pracy w pasmie
40m.  Ponieważ  zakres  zmian  generatora
w tym  pasmie  mieści  się  w  zakresie  7,0−
7,1MHz,  można  było  zamiast  występującej
w spisie elementów i na schemacie diody po−
jemnościowej  BB139  użyć  popularnej  i ta−
niej diody BB105.

Urządzenie po zmontowaniu w zasadzie

nie  wymaga  regulacji,  chyba  że  komuś  bar−
dzo zależy na uzyskaniu pokrycia innego za−
kresu częstotliwości bądź przesunięcia zakre−
su w górę lub dół. Ponadto, w zależności od
zastosowanych  cewek  (dławików),  które
charakteryzują  się  odpowiednią  tolerancją,
może  zajść  konieczność  korekcji  wartości
kondensatorów.

Wyjściowe gniazdo w.cz. umożliwia dołą−

czenie miernika częstotliwości bądź odbiór
sygnału generatora, np. do sprawdzenia inne−
go odbiornika czy zdjęcia charakterystyki
w.cz. jakiegoś czwórnika, np. filtru w.cz.

W przypadku większego zainteresowa−

nia układem autor gotów jest zaprojektować
dodatkowy  konwerter,  który  dołączony
w miejsce  wkładki  zakresowej  spowoduje
rozszerzenia  zakresów  pracy  CW/SSB  na
popularne pasma 2m czy 70cm.

Trzeba pamiętać, że radiotester powinien

być zasilany napięciem dobrze filtrowanym
i stabilizowanym. Przy niezadowalającej fil−
tracji pojawi się charakterystyczny przy−
dźwięk, zaś przy niedostatecznej stabilizacji −
dewiacja częstotliwości odbieranego sygnału
na skutek zmian częstotliwości generatora.

Najlepsza jest antena zestrojona na dane

pasmo,  choć  może  być  wielopasmowa,  np.
kilka dipoli podłączonych równolegle do ka−
bla, czy specjalne konstrukcje typu W3DZZ,
G5RV...  Przy  użyciu  najprostszej  anteny
w postaci  kilkunastometrowego  przewodu
zawieszonego między oknem a np. wysokim
drzewem  też  można  uzyskać  zadowalający
odbiór i to nie tylko lokalnych stacji.

Generalnie rzecz biorąc, jakość odbioru

na  odbiorniku  o bezpośredniej  przemianie
częstotliwości  będzie  gorsza  na  wyższych
zakresach  ze  względu  na  niewystarczającą
stabilność częstotliwości generatora w.cz.

Andrzej Janeczek

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

Sierpień 2002

Rys. 3 Schemat montażowy

Rys. 4

Pasmo

C2C5

160m

1nF

3,3nF

220pF

10nF

180pF

10uH

22uH

80m

150p

680p

150p

10nF

−

150pF

8,2uH

15uH

40m

91pF

470pF

150pF

68pF

−

150pF

4,7uH

30m

91pF

470pF

100pF

15pF

−

100pF

2,2uH

20m

47pF

220pF

47pF

15pF

−

47pF

2,2uH

17m

56pF

270pF

47pF

10pF

−

22pF

1uH

2,2uH

15m

47pF

270pF

33pF

10pF

−

47pF

1uH

12m

33pF

180pF

33pF

10pF

−

33pF

1uH

10m

27pF

150pF

22pF

10pF

−

22pF

1uH

6,8pF

15pF

6,8pF

−

22pF

0,47uH

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT ja−

ko kit szkolny AVT−2646

Wykaz elementów

Rezystory:

R22,, R

R1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

//A

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R44,, R

R55,, R

R66,, R

R99,, R

R1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

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

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

R1111,, R

R1122,, R

R1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R1133,, R

R1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

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

Ω

R1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R1188 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

Ω

R2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

//B

Kondensatory:

C11,, C

C22,, C

C55,, C

C77,, C

C88,, C

C99,, C

C2266 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTaabb..

C33,, C

C44,, C

C66,, C

C1122,, C

C2255 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF

C1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100ppFF

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF

C1133 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33nnFF

C1144,, C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800ppFF

C1166 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

FF//1166V

C1177,, C

C1188,, C

C1199 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF

C2200,, C

C2222 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11

FF//1166V

C2211 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

FF//1166V

C2233 .. ..1100nnFF ((ddoobbrraaćć w

w zzaalleeżżnnoośśccii oodd w

wzzm

mooccnniieenniiaa U

S33))

C2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000

FF//1166V

C2277 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100

FF//1166V

Inne:

LL11,, LL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTaabb..

B99

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..N

NEE 660022 ((661122))

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

S33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLM

M338866

S44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880066

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. B

B113399 ++ TTaabb..

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

N44114488

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Różnego rodzaju zamki elektroniczne od za−
wsze cieszyły się dużą popularnością. Czę−
sto  były  opisywane  na  łamach  elektronicz−
nej  prasy.  Ich  wykonanie  nie  stwarzało
większych  problemów.  Problemem  zawsze
okazywał  się  rygiel.  Artykuł  ten  ukazuje
jedno  z możliwych  rozwiązań  problemu
rygla.

Na łamach Elektroniki dla Wszystkich

wielokrotnie opisywane były sposoby wyko−
rzystania silników krokowych pochodzących
z uszkodzonych napędów dyskietek lub twar−
dych dysków. Jednak w uszkodzonych napę−
dach znaleźć można jeszcze co najmniej jed−
ną  przydatną  część.  Mam  tu  na  myśli  ramię
przesuwające  głowice  po  powierzchni  ma−
gnetycznych  talerzy.  Zbudowane  jest  ono
z cewki, która porusza się w polu magnetycz−
nym  wytworzonym  przez  otaczające  ją  ma−
gnesy trwałe. Podłączając napięcie do cewki,
powodujemy przemieszczenie ramienia w le−
wo lub w prawo, zależnie od tego, jak podłą−
czymy  bieguny  zasilania.  Cewka  zasilana
jest napięciem 12V.

Mimo bezpośredniego przełożenia, układ

dysponuje  w miarę  dużą  siłą  i jest  w stanie
przesunąć niewielki rygiel. W modelu ramię
przesuwa  stosun−
kowo  małą  zasu−
wę,  która  zamyka
drzwi  do  pokoju.
Nie  przeprowa−
dzałem  prób  z
dużą

zasuwą

w drzwiach  wyj−
ściowych.  Jednak
siła, jaką dysponu−
je ramię, daje dużą
szansę  na  przesu−
wanie

większej

zasuwy,  szczegól−
nie  dobrze  wywa−
żonej  i lekko  cho−
dzącej  (niezacina−
jącej się).

Jak to działa?

Schemat przykładowego sterownika rygla
przedstawiony jest na rysunku 1. Tworzą go
dwa przerzutniki monostabilne i dwa przeka−
źniki będące elementami wykonawczymi.
Przerzutniki monostabilne podają napięcie na
cewkę ramienia przez około 1,5 sekundy. Jest
to czas zupełnie wystarczający do przesunię−
cia się ramienia w przeciwległe skrajne poło−
żenie. Mała oporność cewki 21

Ω

powoduje,

że prąd płynący przez nią przy 12V ma ponad
500mA. Dlatego też nie można podtrzymy−
wać cewki pod napięciem zbyt długo, ze
względu na jej silne nagrzewanie się.

Otwieranie i zamykanie zasuwy dokonu−

jemy poprzez podanie logicznej jedynki na
wejścia OPEN lub CLOSE. Wyjścia S1 i S2
podłączmy do cewki ramienia.

Montaż i uruchomienie

Ramię w modelu pochodzi z uszkodzonego
dysku WD Caviar 32100. Jego wymontowa−
nie wymagało użycia śrubokręta „gwiazdki”
(jak do telefonów komórkowych). Za to oby−
ło się bez demontażu talerzy magnetycznych
– po odkręceniu wkrętów ramię z głowicami
dało się spomiędzy nich wysunąć.

W modelu moduł ramienia przykręcony

został  na  wspólnym  kawałku  boku  obudowy
z tworzywa sztucznego razem z ryglem i ukła−
dem  sterującym.  Z ramienia  usunięte  zostały
głowice,  a w otwory  po  nich  włożony  odpo−
wiednio wymodelowany sztywny drut z duże−
go  spinacza  biurowego.  Drugi  koniec  drutu
został włożony w otwór wywiercony w ryglu.

Dariusz Drelicharz

Rys. 1 Schemat ideowy

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2637

Wykaz elementów

R11,,R

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

Ω

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R55,,R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477kk

Ω

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

D11,,D

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

N44114488

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

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44000011
R

RLL11,,R

RLL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeekkaaźźnniikk 1122V

V,, nnpp.. H

D11−M

M−D

C1122V

waaggaa!! W

W sskkłłaadd kkiittuu nniiee w

wcchhooddzzii cczzęęśśćć m

meecchhaanniicczznnaa..

Rys. 2 Schemat montażowy

Najlepszym sposobem nawiązania łączno−
ści jest bezpośrednie przekazywanie głosu,
ponieważ  nie  ogranicza  ilości  informacji
możliwych  do  przesłania.  W swoim  pro−
jekcie, jako medium transmisji, wykorzy−
stałem  wiązkę  lasera.  Umożliwia  to  prze−
syłanie dźwięku na duże odległości.

Nadajnik

Na  rysunku  1 zamieszczony  został  schemat
ideowy  nadajnika,  a  na  rysunku  2 płytka
drukowana. Urządzenie oparte jest na metodzie
modulacji  szerokości  impulsu  (podobnie  jak
wzmacniacze  klasy  D).  Ponieważ  na  wyjściu
modulatora  pojawiają  się  tylko  dwa  stany  do
transmisji − możliwe jest wykorzystanie lasera.

nadajniku wykorzystany został

podwójny wzmacniacz operacyjny TL082.
Jeden wzmacniacz pracuje jako generator
przebiegu piłokształtnego, drugi jako kompa−

rator. R4 i C1 wyznaczają częstotliwość pra−
cy generatora, która wynosi kilkadziesiąt ki−
loherców. Dioda D1 powoduje, że na C1 wy−
stępują drgania piłokształtne.

Na wejścia komparatora doprowadzone są

drgania piłokształtne i sygnał audio z mikro−
fonu (rysunek 3).

Gdy napięcie na wejściu nieodwracają−

cym przekroczy napięcia na wejściu odwra−
cającym, na wyjściu pojawia się napięcie bli−
skie napięciu zasilania.

Częstotliwość sygnału piłokształtnego jest

wielokrotnie większa od sygnału audio, dlatego
modulacja jest niesłyszalna w sygnale wyjścio−
wym. Im mniejsze napięcie na wejściu odwra−
cającym, tym większe wypełnienie impulsów
wyjściowych. Potencjometrem P1 należy usta−
wić prąd płynący przez diodę laserową na po−
ziomie, przy którym pojawia się akcja laserowa.

Do zasilania najkorzystniej zastosować

trzy  baterie  paluszkowe.  Wtedy  urządzenie
można zamknąć w niewielkiej obudowie wraz
z mikrofonem i przyciskiem uruchamiającym
nadawanie.  Z obudowy  należy  wyprowadzić
przewody prowadzące do obudowanego lase−
ra.  Mikrofon  elektretowy  należy  umieścić  na
wcisk w otworze wywierconym w obudowie.

Odbiornik

Schemat ideowy odbiornika zamieszczony zo−
stał na rysunku 4, a montażowy na rysunku 5.
Światło lasera jest odbierane przez fototran−
zystor.  Zmienne  przebiegi  są  wzmacniane
przez  wzmacniacz  operacyjny.  W odróżnie−
niu od nadajnika zastosowany jest tutaj poje−
dynczy wzmacniacz operacyjny TL081. Słu−
chawki  są  zasilane  bezpośrednio  z wyjścia
wzmacniacza przez kondensator C5.

W obudowie należy umieścić gniazdko

słuchawkowe, a słuchawki połączyć szerego−

wo,  co  zmniejsza  pobór  prądu.  Potencjome−
trem  P1  należy  ustawić  optymalną  czułość
odbiornika.  Właściwe  ustawienie  czułości
zależy od warunków transmisji i dlatego na−
leży zastosować potencjometr obrotowy a nie
montażowy, najlepiej z wbudowanym włącz−
nikiem. Odbiornik zasilany jest z trzech bate−
rii paluszkowych, podobnie jak nadajnik. Je−
żeli planujemy łączność dwustronną, w obu−
dowie  możemy  umieścić  nadajnik  i odbior−
nik i korzystać ze wspólnego zasilania.

Jak prowadzić łączność?

Laser i fototranzystor należy stabilnie umo−
cować tak, aby wiązka lasera padała na foto−
tranzystor.

Ciąg dalszy na stronie 55.

Komplet podzespołów wraz z płytka−

mi jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako kit szkolny AVT−2636

Wykaz elementów

Nadajnik
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF
C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//99V

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

**LLEED

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddaa llaasseerroow

waa

Miicc11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miikkrrooffoonn eelleekkttrreettoow

wyy

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

R 11kk

Ω

R11−R

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R55,,R

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..M

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008822

Odbiornik
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//99V

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF
C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF
C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//99V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

µµ

FF//99V

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

R 110000kk

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

Sll .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ssłłuucchhaaw

wkkaa

TT11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ffoottoottrraannzzyyssttoorr
U

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL008811
** Nie wchodzi w skład kitu.

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

Sierpień 2002

Rys. 3

ŁŁ

Rys. 1 Schemat ideowy nadajnika

Rys. 2 Schemat montażowy nadajnika

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Pozostawienie roweru bez opieki może mieć
przykre  konsekwencje  dla  jego  właściciela.
Po powrocie może się okazać, że ktoś sobie
„pożyczył” jego sprzęt, ale nie ma najmniej−
szego  zamiaru  go  oddać.  Aby  taka  sytuacja
nie dotknęła akurat nas, musimy zadbać o od−
powiednie  zabezpieczenie  swojego  roweru
przed  kradzieżą.  Podstawowym  i w wielu
przypadkach  niezastąpionym  zabezpiecze−
niem  jest  najzwyklejsza  zapinka  blokująca
koło  roweru.  Sam  fakt    zamontowania  jej
w rowerze skutecznie odstrasza prostych zło−
dziejaszków. Dodatkowym zabezpieczeniem
może  być  opisany  w tym  artykule  alarm,
przeznaczony właśnie do zastosowania w ro−
werach.  Alarm  nie  posiada  czujników  ze−
wnętrznych i nie wymaga żadnych zewnętrz−
nych kabli.

Jak to działa?

Zasada działania urządzenia polega na wykry−
waniu ruchów roweru na boki, jakie występu−
ją  np.  podczas  wsiadania  na  rower.  Schemat
ideowy  przedstawiony  jest  na  rysunku  1.
Czujnikiem  jest  wahadło  ze  szczeliną,  przez
którą  przechodzi  wiązka  światła  emitowana
przez  diodę  LED  w kierunku  fotorezystora
FR. Podczas ruchów wahadła na fotorezystor
padają impulsy światła. Napięcie występujące
na nim podawane jest na wejście przerzutnika
monostabilnego  zbudowanego  z jednej  po−
łówki  kostki  4538.  Jest  ono  wyposażone
w przerzutnik Schmitta, a więc niestraszne mu
są przebiegi o łagodnych zboczach. Gdy foto−
rezystor przestaje być oświetlany, na wyjściu
NIE−Q pojawia się logiczne zero na czas wy−
znaczony przez  R8 i C4, który z wartościami
takimi jak na schemacie wynosi 45s. Na wej−
ściu  bramki  U1D panuje  wtedy  stan  niski,
w konsekwencji czego tranzystor T2 przewo−
dzi i włącza syrenę. Każde ponowne zasłonię−

cie i odsłonięcie światła diody LED dla foto−
rezystora  FR  przez  wahadło  powoduje
przedłużenie alarmu o ten czas. W celu zmini−
malizowania poboru prądu w stanie czuwania
dioda LED jest włączana impulsowo. Jej pra−
cą,  poprzez  tranzystor  T1,  steruje  generator
zbudowany w oparciu o bramkę U1B. Wytwa−
rza on przebieg o współczynniku wypełnienia
znacznie  większym  od  50%  i częstotliwości
ok. 3 kHz. Alarm można załączyć i wyłączyć
za pomocą kluczyka. Jak wiadomo, wszelkie
zabezpieczenia  mogą  pokonać  osoby,  dla
których były one stworzone i również w tym
przypadku  nie  jest  ono  doskonałe,  lecz  mało
prawdopodobne  jest,  że  osoba  chcąca  ukraść
rower  będzie  posiadała  taki  kluczyk,  a jaka−
kolwiek  próba  majstrowania  przy  stacyjce
może włączyć alarm. Po przekręceniu kluczy−
ka  zostaje  uruchomiony  generator  z bramką
U1B oraz  wyzwolony  przerzutnik  U2A,
wskutek czego układ różniczkujący podaje na
wejście bramki U1D ujemny impuls. W efek−

cie tego słychać krótki sygnał dźwiękowy, co
ma na celu zasygnalizowanie gotowości alar−
mu. Przez 3s układ jest nieczuły na wszelkie
zmiany  położenia  wahadła,  dzięki  temu  jest
mało prawdopodobne, że zaraz po przekręce−
niu kluczyka włączy się syrena. Układ moż−
na zasilać z baterii 9V. Rodzaj baterii jest tu
silnie uzależniony  od  zastosowanej  syreny.
Podczas uruchamiania modelu została zasto−
sowana  mała  syrenka  PIEZO  ES−22  na  na−
pięcie 12V, która podczas pracy pobierała ze
świeżej baterii 9V prąd ok. 100mA. Przy ta−
kim  zasilaniu  emitowała  bardzo  głośny  sy−
gnał  dźwiękowy,  zupełnie  wystarczający  do
spłoszenia ewentualnego złodzieja. Idealnym
rozwiązaniem w tym przypadku byłby mały
akumulator żelowy 12V. Ma on jednak sporą
masę i wysoką cenę. Pobór prądu jest nastę−
pujący: stan wyłączenia − I=0mA, czuwanie −
I=3mA, alarm −  I>50mA.

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Sierpień 2002

Montaż i uruchomienie

Układ montujemy na płytce drukowanej po−
kazanej na rysunku 2. Na początku musimy
wlutować  zworki,  następnie  rezystory,  kon−
densatory  i na  końcu  półprzewodniki.  Pod−
stawki pod układy scalone są raczej niewska−
zane. Urządzenie nie wymaga żadnych regu−
lacji  i powinno  zadziałać  za  pierwszym  ra−
zem.  Wahadło  wykonujemy  z kawałka  nie−

przezroczystego  tworzywa  sztucznego  lub
blaszki.  Następnie  montujemy  je  na  tulejce
o średnicy  wewnętrznej  3mm.  Tulejkę  wraz
z wahadłem  osadzamy  na  śrubie  M3,  którą
następnie  przykręcamy  do  płytki.  Należy
zwrócić  uwagę,  aby  wahadło  poruszało  się
swobodnie nad elementami. Wahadło można
w razie  konieczności  obciążyć  u dołu,  tak
aby  swobodnie  pokonywało  tarcie  w łoży−
sku,  nawet  przy  minimalnym  wychyleniu.

Diodę  LED  umieszczamy  na
sztywnym  wsporniku  tak,  aby
jej światło padało na środek fo−
torezystora.  Układ  najlepiej
umieścić  w metalowej  obudo−
wie,  co  znacznie  zwiększy  od−
porność na sabotaż.
Warunkiem  działania  układu
jest  jego  prawidłowy  montaż
w rowerze  –  oś  wahadła  musi
być  równoległa  do  ramy  rowe−
ru,  a prostopadła  do  linii  pola
grawitacyjnego Ziemi.

Piotr Wójtowicz

Rys. 2 Schemat montażowy

Płytka drukowana jest dostępna w sieci

Wykaz elementów

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,77kk

Ω

R22,,R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77kk

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300kk

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6688

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,44

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200kk

Ω

FFR

R .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ffoottoorreezzyyssttoorr R

P113311

Kondensatory
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

C33,,C

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

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//1166V

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200µµFF//1166V

Półprzewodniki
D

D11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..uullttrraajjaassnnaa LLEED

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

C555588

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44009933
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44553388

Inne
S

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzeełłąącczznniikk nnaa kklluucczzyykk
ssyyrreennaa P

PIIEEZZO

O 1122V

V ((EES

S−2222))

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

Sierpień 2002

Do czego to służy?

Na  łamach  Elektroniki  dla  Wszystkich
przedstawiane  już  były  projekty  układów
sterowania  urządzeniami  za  pomocą  portu
równoległego.  Korzystanie  z portu  CEN−
TRONICS wiąże się jednak z pewnymi trud−
nościami.  Jest  on  (a raczej  jeszcze  do  nie−
dawna był) bardzo chętnie wykorzystywany
przez  producentów  różnego  typu  peryferii
komputerowych  (drukarki,  skanery).  Obe−
cnie ustępuje on pola magistrali szeregowej
USB. W moim komputerze do portu równo−
ległego  podpięty  jest  skaner  i przez  jego
przejściówkę  drukarka.  Przełączanie  wty−
czek pomiędzy skanerem a sterownikiem nie
wchodzi  w rachubę.  Pozostaje  jednak  port
szeregowy. Zawiera on 5 wejść i 3 wyjścia.
W przedstawionym niżej układzie sterowni−
ka wykorzystane są 2 z 3 wyjść: RTS i DTR.
Rozkład  wyprowadzeń  portu  szeregowego
przedstawia  poniższa  tabela.  Więcej  infor−
macji  o porcie  szeregowym  znaleźć  można
w EdW nr 6 i 7/97.

Niewiele wart jest sterownik bez oprogra−

mowania.  Uprzedzę  od  razu  na  wstępie,  że
osoby  lubiące  lutować  wielkie  płytki
z mnóstwem  elementów  będą  zawiedzione.
Część  elektroniczna  jest  dość  skromna,
a i tak  niektóre  elementy  (LED−y)  zostały
dodane „na wyrost”. Pełnią funkcję informa−
cyjną.  Cała  inteligencja  zawarta  została
w oprogramowaniu. Pracą układu sterowni−
ka  mogą  sterować  dwa  programy.  Pierwszy
z nich  −  Timer,  jak  sama  nazwa  wskazuje,

włącza  urządzenie  na  określony  czas,  a po
jego upływie wyłącza je. Może odliczać czas
od  1  do  999  minut  i sterować  niezależnie
pracą  dwóch  urządzeń.  Drugi  program  to

WatchDog, który pełni rolę symu−
latora obecności domowników. Mo−
że on włączać i wyłączać niezależ−
nie dwa urządzenia o wybranych
godzinach.

Programy można znaleźć na naszej

stronie internetowej w dziele FTP.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony zo−
stał na rysunku 1. Część elektro−
niczna została ograniczona do mini−

mum. Złącze S1 to gniazdo komputerowe ty−
pu DB25. Podłącza się je do złącza (wtyku)
portu szeregowego, znajdującego się z tyłu
obudowy

komputera.

końcówce

czwartego złącza wyprowadzone jest wyjście
RTS, a na końcówce 20 – wyjście DTR. Na
końcówce  7  wyprowadzona  jest  masa.  Bez−
pośrednio z wyjść portu szeregowego można
pobrać  prąd  o wartości  około  10mA.  Rezy−
story  R1−R4  ograniczają  pobór  prądu  przez
diody  LED  D1−D4  oraz  diody  wewnątrz

struktury transoptorów do około 6mA. Może
się zdarzyć, że niektóre transoptory okażą się
mało czułe i będą miały problem ze sterowa−
niem pracą przekaźników. Zaradzić można
temu zmniejszając wartość rezystorów R3
i R4 w przedziale 1,5k

Ω

− 820

Ω

Diody LED D1−D4 pełnią funkcję infor−

macyjną.  Swoim  świeceniem  informują
o stanach  logicznych  jakie  panują  w danej
chwili na wyjściach portu. Diody D2 i D3 in−
formują,  że  na  wyjściach  portu  panuje  stan
niski, a diody D1 i D4, że na wyjściach jest
stan wysoki.

Pojawienie się stanu wysokiego na jed−

nym z wyjść portu powoduje włączenie
podłączonego do niego transoptora i zadzia−
łanie odpowiedniego przekaźnika.

Układ przekaźników jest w pełni oddzie−

lony  galwanicznie  od  portu  w komputerze.
Zapewniają  to  transoptory.  Przekaźniki  mu−
szą  być  zasilane  z zewnętrznego  zasilacza,
dostarczającego  takiego  napięcia,  jakiego
wymagają  cewki  przekaźników.  Do  wyjść
U1 i U2 podłączamy urządzenia, których pra−
cą chcemy sterować.

WTYK DB25

WTYK DB9

WYPROWADZENIE

FUNKCJA

TXD

wyjście

RXD

wejście

RTS

wyjście

8CTS

wejście

DSR

wejście

GND

masa

DCD

wejście

DTR

wyjście

wejście

Rys. 1 Schemat ideowy

Montaż i uruchomienie

Schemat  montażowy  przedstawiony  został  na
rysunkach 2 i 3. Część elektroniczną montuje−
my według ogólnie znanych zasad. Pod trans−
optory  warto  zastosować  podstawki.  W ukła−
dzie  modelowym  płytka  została  wsunięta  po−
między wyprowadzenia gniazda i przylutowa−
na  do  nich.  Część  układu  z przekaźnikami
zmontowana została na osobnej płytce.

Ponieważ korzystamy tylko z wyjść portu

szeregowego, układ ten można podłączać
i odłączać od portu przy włączonym kompu−
terze. Robiłem tak wielokrotnie. O uszkodze−
niu portu lub zawieszeniu komputera nie mo−
że być raczej mowy. Lepiej jednak nie robić
tego w czasie włączonego programu Timer
lub WatchDog.

Aby układ pracował poprawnie, MUSI ko−

rzystać z portu COM 2! Wybranie właśnie te−
go  portu  podyktowane  było  praktycznością.
Na  obudowie  każdego  komputera  wyprowa−
dzone  są  dwa  porty:  COM  1  i COM  2.  Port
COM 1 wykorzystywany jest zazwyczaj przez
mysz.  Pozostaje  zatem  port  COM  2.  Proble−
mem może okazać się, gdy u kogoś na porcie
COM 2 pracuje jakieś urządzenie, np. modem.
Nie  wiem,  jak  będą  ze  sobą  współpracować
dwa urządzenia na jednym porcie. Na pewno
nie będą mogły pracować równocześnie. Naj−
lepszym wyjściem z takiej sytuacji jest zainsta−
lowanie modemu na innym porcie. U mnie wy−
gląda to tak: COM 1 – mysz, COM 2 – wolny
(Timer, WatchDog), COM 3 – modem.

Teraz przyszedł czas na wypróbowanie

działania układu. Podłączamy gniazdo złącza
układu do portu komputera. Jeśli komputer

jest włączony, to powinny zaświecić się zielo−
ne diody D2 i D3. Włączamy program Timer
lub  WatchDog.  Oba  programy  w czasie  uru−
chamiania przeprowadzają test części elektro−
nicznej. Polega to na podaniu na około 1 se−
kundę  stanów  wysokich  na  wyjścia  portu.
Owocuje  to  włączeniem  żółtych  diod  D1
i D4  oraz  zadziałaniem  przekaźników  RL1
i RL2.  Jeżeli  test  ten  przebiegł  poprawnie,
możemy zacząć korzystać z układu.

Jeżeli uruchomienie programu nie spowodo−

wało wyżej opisanej reakcji, trzeba jeszcze raz
dokładnie sprawdzić: poprawność montażu czę−
ści elektronicznej i port COM 2 w komputerze.
Może się zdarzyć, że port ten nie jest zainstalo−
wany. Można to sprawdzić w Menedżerze Urzą−
dzeń (Panel Sterowania _ System _ Menedżer
urządzeń _ Porty (COM & LPT)). Czasem zda−
rza się, że port ten wyłączony jest w BIOS−ie.

W czasie normalnej eksploatacji przepro−

wadzanie testu przy każdym włączeniu pro−
gramu może okazać się kłopotliwe. Aby wy−
łączyć funkcję testu, należy umieścić w tym
samym folderze co program pusty plik te−
kstowy txt o nazwie nie (nie.txt).

Obsługa programów

Programy Timer i WatchDog nie są skompli−
kowane,  a ich  ob−
sługa  jest  intuicyj−
na.  Poniżej  przed−
stawiam  skrócony
opis  ich  działania.
Pozwoli  to  na  ob−
sługę  programów
„z marszu”.  Szcze−
gółowy  opis  zna−
leźć  można  w po−
mocy dołączonej do
programów.

W programie Ti−

mer  w oknie  pro−
gramu  należy  wy−
brać  z klawiatury
czas  do  odmierze−
nia i nacisnąć przy−
cisk ON. W dowol−
nej  chwili  można
zatrzymać  odlicza−
nie  zadanego  czasu
poprzez  naciśnięcie
przycisku OFF.

programie

WatchDog  należy
wpisać  w polu  edy−
cyjnym  pod  napi−
sem  Włącz godzinę,
o której  urządzenie
ma zostać włączone.
W polu  edycyjnym
pod napisem Wyłącz
wpisujemy  godzinę,
o której  urządzenie
ma  zostać  wyłączo−
ne. Po wpisaniu wy−

branych  czasów  włączenia/wyłączenia  urzą−
dzenia wcisnąć należy przycisk ON. Aby wy−
łączyć  sterowanie  urządzeniem  lub  zmienić
czasy,  należy  wcisnąć  przycisk  OFF.  UWA−
GA!  Godzinę  należy  wpisywać  w formacie:
gg:mm:ss, np. 9:23:45, 16:30:11, itd.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

R E K L A M A

· R E K L A M A

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

Sierpień 2002

Komplet podzespołów z płytkami

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2639

Rys. 2 i 3 Schematy montażowe

Wykaz elementów

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,88kk

Ω

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11,,55kk

Ω

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

D11,,D

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

D żżóółłttaa

D22,,D

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa

D55,,D

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

N44114488

U11,,U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

Y1177

RLL11,,R

RLL22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..R

M8811 1122V

Gnniiaazzddoo kkoom

mppuutteerroow

wee D

B2255

K22 − 33 sszztt..

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

Sierpień 2002

Postanowiłem zbudować świetlówkę

zasilaną z niskiego napięcia (akumula−

tor, baterie). Wiedziałem, że świetlów−

ki takie w konfrontacji wypadają le−

piej niż „zwykłe” światło, są bardziej

żywotne, a pod względem cenowym

można je porównać ze zwykłą żarów−

ką halogenową, dającą podobną ilość

światła. Jednak ich minusem jest ko−

nieczność pracy z odpowiednią prze−

twornicą, która musi być sprawna

(oszczędność energii), tania, musi nie−

zawodnie zaświecić lampę i jednocze−

śnie nie być katem dla świetlówki.

Ważną sprawą jest także wpływ wa−

runków atmosferycznych na prze−

twornicę. Odpowiednia obudowa to

nie wszystko! Należy zadbać o zabez−

pieczenie płytki, zwłaszcza transfor−

matora, który „lubuje się” w przebi−

ciach nawet w

warunkach pokojo−

wych, a cóż dopiero przy wilgotnym

powietrzu.

Zaletą świetlówek jest także to, iż

dają one światło rozproszone, co

w niektórych przypadkach jest poważ−

ną zaletą w stosunku do zwykłej latar−

ki. Lampa ta umożliwiłaby np. spokoj−

ne rozbicie namiotu o północy w sa−

mym środku lasu, wystarczy zawiesić

ją gdzieś na drzewie. Zapewniam, iż

moc światła jest wystarczająca (dwie

takie świetlówki, w sumie 16W, z po−

wodzeniem pracują w pokoju mojego

brata), wszak pole namiotowe to nie

boisko do piłki nożnej.

Moje boje z przetwornicą

Zbudowałem 3 rodzaje przetwornic, jedna na
NE555,  druga  na  CD4093,  trzecia  na...  jed−
nym  tranzystorze.  Dwie  pierwsze  to  podsta−
wowe  generatory  o regulowanej  częstotliwo−

ści  wypełnienia,  jako  klucz  pracował  tam
MOSFET IRF  840.  Transformatory  liczyłem
ze  wzorów.  Nie  mogło  dobrze  działać  bo  do
przetwornic  byłem  jeszcze  za  „tępy”  −  pobór
prądu  (1−3A)  i stabilność  pracy  zostawiały
wiele  do  życzenia.  Ciekawostka:  w szeregu
z transformatorem  (po  stronie  pierwotnej)
włączona była żaróweczka 12V/21W i w mo−
mencie gdy świetlówka świeciła mocniej − ża−
róweczka  świeciła  coraz  słabiej.  Myślałem
o zastosowaniu  jakiegoś  specjalizowanego
układu, przejrzałem katalog Elfy, następnie po
szczegóły wskoczyłem na Internetu... owszem
znalazłem,  jednak  cena  takiego  urządzenia
wzrosłaby do kilkudziesięciu złotych!. Posta−
nowiłem  zapytać  P.  Zbigniewa  Orłowskiego
czy może mi coś polecić. Szybka i zwięzła od−
powiedź:

W EdW 4/02 ukaże się projekt przetworni−

cy do świetlówki z 12V.

Pozdrawiam
Zbyszek Orłowski
Pomyślałem: @#$#

fajnie  −  ktoś  mnie  uprze−
dził, ale moja przetworni−
ca  będzie  lepsza!  Wie−
działem,  że  mam  gdzieś
w domu  schematy  „baje−
rów”  do  świetlówki.  Je−
den  z układów  wykona−
łem,  gdy  chodziłem  do  8
klasy podstawówki na za−
jęcia  prac  technicznych
(prosty  mostek  Graeatz’a
i 2  kondensatory).  Urzą−
dzenie  zaświecało  świe−
tlówkę (220V) bez pomo−
cy startera i podgrzewania
elektrod w świetlówce.

Drugi schemat − to

było to, czego potrzebo−
wałem: turystyczna prze−

twornica do świetlówki. Jej schemat pokaza−
ny jest na rysunku 1. Układ działa w nastę−
pujący sposób: uzwojenie 1 wprowadza silne
dodatnie  sprzężenie  zwrotne  i w momencie
gdy  włączymy  zasilanie,  poprzez  elementy
P i R popłynie prąd, który wysteruje tranzy−
stor  (ważnym  parametrem  jest  tutaj  także
wzmocnienie tranzystora). Załączony tranzy−
stor  będzie  stopniowo  „pompował”  rdzeń.
Na  uzwojeniu  1  i 3  pojawi  się  napięcie.
Uzwojenie  1  jest  przesunięte  w fazie
o 180

w stosunku do uzwojenia 2 i występu−

jące na nim napięcie szybko wyłączy tranzy−
stor,  w tej  chwili  zacznie  pracę  obwód  LC
(C1 i uzwojenie 2), a ich amplituda musi być
na  tyle  wysoka,  aby  na  uzwojeniu  wtórnym
pojawiło  się  napięcie  zdolne  zapalić  świe−
tlówkę.  Ponownie  zacznie  przewodzić

śś

czyli
moje boje z układem zapłonowym

Rys. 1 Schemat ideowy turystycznej

przetwornicy do świetlówki

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

Sierpień 2002

tranzystor, rdzeń zostanie na nowo namagne−
sowany...

Gdy uda się zapłon świetlówki, będzie

ona  zasilana  głównie  poprzez  prąd  płynący
w uzwojeniu 2. Drgania obwodu LC już nie
będą tak wysokie (o ile się w ogóle pojawią),
ponieważ  napięcie  na  świecącej  już  świe−
tlówce  spadnie  –  transformator  zostanie  ob−
ciążony.  Kondensator  C2  niejako  stabilizuje
pracę  przetwornicy  (wyznacza  jej  częstotli−
wość pracy podczas zapłonu).

Postanowiłem zbudować ten układ. Co

ciekawe,  zaświecił  on  lampę,  mimo  iż  nie
wiedziałem  do  końca,  o jakich  parametrach
ma  być  rdzeń  i potencjometr!  Zabrałem  się
do  badania  układu,  pobór  prądu  rzędu
750mA przy tak silnie świecącej świetlówce
wywołał u mnie zadowolenie, skręciłem po−
tencjometr w drugą stronę i 0,2A przy mini−
malnie  świecącej  lampie  powaliło  mnie  na
kolana. Dalsze badania przyniosły tylko stu−
kanie  końcami  pazurków  w stół  i myślenie,
skąd tu wziąć nowy tranzystor i transforma−
torek,  który  najpierw  uległ  przebiciu,
a później się spalił, bo przesterowałem bazę
tranzystora.

Zbudowałem drugi układ w „wersji PNP”

– bo takie środki były dostępne, transforma−
tor mi troszkę gorzej wyszedł (inne średnice

przewodów). Układ miał jedną poważną wa−
dę,  która  ograniczała  jego  walory  −  za  każ−
dym  razem,  gdy  świetlówka  miała  być  włą−
czona,  należało  ręcznie  wywołać  zapłon  np.
poprzez  skręcenie  potencjometru  na  „mini−
mum”,  czyli  największą  jasność  lampy.
Żaden  problem,  gdy  korzystamy  z najwięk−
szej jasności, lecz jeśli chcemy zaoszczędzić
na  poborze  prądu,  będziemy  musieli  korzy−
stać z tego potencjometru i ręcznie wywoły−
wać zapłon lampy − jeśli zgaśnie przy mini−
malnej jasności (a znając życie, stanie się to
w najmniej  spodziewanym  momencie).
Wróćmy  do  przykładu  rozbijania  namiotu
w lesie  o północy:  lampa  gaśnie,  wspinamy

się na drzewo, aby lampę „wystartować”,
lampa spada na ziemię – ulega uszkodzeniu.
W efekcie kładziemy się na nierozbitym na−
miocie i budzimy się rano z powbijanymi
igłami z drzew.

Oczywiście jest to skrajny, jaskrawy i żar−

tobliwy przypadek, jednak widać tutaj ko−
nieczność budowy bardziej bezobsługowego
urządzenia. I takie urządzenie udało mi się
zbudować.

Opis układu modelowego

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 2, a płytka drukowana na rysunku 3.
Poniżej opisuję tylko działanie układu zapło−
nowego.

Po zasileniu urządzenia, świetlówka nie

świeci (brak odpowiedniego zapłonu) i poja−
wia  się  na  niej  napięcie  rzędu  300V.  Na
uzwojeniu 4 także pojawia się napięcie, które
powoduje  zaświecenie  diod  D2  i D3.  Spo−
woduje  to  spadek  rezystancji  fotodiody  D4
i ściągnięcie  wejścia  bramki  U1A do  masy,
na jej wyjściu pojawi się stan wysoki. W tym
momencie  kondensator  C5  zaczyna  być  ła−
dowany  poprzez  oporność  rezystora  R7
i bramki U1A. Kondensator ten naładuje się
do  wartości,  w której  bramka  U1C zmieni
swój stan z wysokiego na niski, stan ten zo−
stanie  zanegowany  poprzez  bramkę  U1D –
ta z kolei załączy tranzystor.

Ciąg dalszy na stronie 61.

Forum Czytelników

Wykaz elementów

Wykaz elementów (układu z rysunku 2)

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..220000

Ω

R22,,R

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..**

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1155kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..112200

Ω

R66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5500kk

Ω

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2200kk

Ω

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kk P

P22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..66,,88kk

Ω

ppootteennccjjoom

meettrr

P33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF
C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44770000µµFF//1166V

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF cceerraam

miicczznnyy

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477µµFF//1166V

Półprzewodniki

D22,,D

D33,,D

D66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ffoottooddiiooddaa
D

D55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44000011

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

D228866

TT22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..C

D44009933

Inne

Beezzppiieecczznniikk 22A

TTrraannssffoorrm

maattoorr ((ppaattrrzz tteekksstt))

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 2 Schemat ideowy

Ciąg dalszy ze strony 59.

Tranzystor  zewrze  do  masy  końcówkę  po−
tencjometru P1, spowoduje to przepływ więk−
szego  prądu  bazy  tranzystora  T1,  a w konse−
kwencji zapłon świetlówki. Jeśli zapłon się po−
wiedzie, napięcie na świetlówce spadnie, zga−
sną  diody  D2  i D3.  Rezystancja  fotodiody
wzrośnie. Bramka U1A zmieni swój stan na
przeciwny,  rozpocznie  się  rozładowywanie
kondensatora i po około 1 sekundzie zostanie
wyłączony  tranzystor  (taka  1−sekundowa
zwłoka  jest  konieczna,  przy  mniejszym
opóźnieniu  urządzenie  lubiło  zamieniać  się
w stroboskop). Prąd bazy zmaleje (pamiętaj−
my, że świetlówka już świeci). Pobór prądu,
jak i moc świecenia regulujemy potencjome−
trem  P2  i rezystorami  R3,R4.  Należy  je  tak
dobrać,  aby  maksymalny  pobór  prądu  wy−
niósł ok. 0,6A, a minimalny ok. 0,1A (lub je−
szcze mniej, byleby tylko świetlówka praco−
wała stabilnie). Prąd zapłonu ustawiamy po−
tencjometrem  P1,  tak  aby  świetlówka  miała
pewny zapłon – przy możliwie jak najmniej−
szym  prądzie.  Czułość  „fotodiody”  ustawia−
my potencjometrem P3 i należy go tak usta−
wić, aby dioda D6 zaświecała się mniej wię−

cej równo z diodą D2 (w momencie, gdy
świetlówka przestanie „normalnie” praco−
wać, konieczny będzie jej zapłon).

Układ zapłonowy przeszedł kilka „trans−

formacji”.  Początkowo  robiłem  próby
z optotranzystorami, tranzystorami z histere−
zą, w końcu zdecydowałem się na CD4093.
Kondensator  C3  ma  za  zadanie  zgromadze−
nie  większej  ilości  energii  (dla  ułatwienia
zapłonu, podczas którego pobór prądu wzra−
sta  prawie  2−krotnie  w stosunku  do  świecą−
cej  się  już  lampy)  i właśnie  z powodu  tego
kondensatora  zmieniłem  troszkę  układ  za−
płonowy. Teraz tranzystor nie załącza się od
razu, tylko po chwili od włączenia zasilania
– umożliwia to naładowanie się kondensato−
ra.  Ma  to  znaczenie  przy  współpracy  ze
źródłami energii o niższej wydajności prądo−
wej  –  przekonałem  się  o tym  na  własnej
skórze.

Jeszcze raz zwracam uwagę na sposób

wykonania transformatora: nic tylko dokład−
ność  i cierpliwość!  Każdy  zwój  malowałem
bezbarwnym  lakierem  do  paznokci  i owija−
łem  2  zwojami  dielektryka  wydobytego  ze
„zwijanego” kondensatora na wysokie napię−
cie. Warto także zrobić transformatorowi ką−

piel w lakierze nitro. Otwartą sprawą pozo−
staje kwestia obudowy – powinna to być
obudowa hermetyczna.

Układ testowałem ze „zwykłymi rurami”

13 i 20 watów, jednak nie mogłem wymusić
na  nich  zapłonu,  świetlówki  8−  watowej  nie
zdążyłem  podłączyć,  ponieważ  została  stłu−
czona  przez  kota.  Natomiast  przetwornica
pomyślnie przeszła próby z 8− i 9− watowymi
energooszczędnymi  świetlówkami  −  13−  wa−
towa lampa miała kłopoty z zapłonem. Świe−
tlówki  używane  przynajmniej  5  lat  świeciły
całkiem  dobrze,  przy  czym  minimalny  prąd
pracy wahał się w granicach 200mA. Lepiej
wypadł  „nowszy”  Philips.  Z tą  świetlówką
udało  mi  się  uzyskać  minimalny  prąd  pracy
rzędu...  50mA!  Nieobciążona  przetwornica
też będzie pracować i jedyne co jej może gro−
zić,  to  przebicie  niezbyt  dokładnie  wykona−
nego transformatora lub rozładowanie baterii
zasilającej.

Wykonana świetlówka oświeciła mnie,

dosłownie i w przenośni.

Bartłomiej Stróżyński

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

Sierpień 2002

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

Sierpień 2002

Zadaniem  masażysty  jest  przeprowadzenie
szybkiej  stymulacji  mięśni  bądź  punktów
energetycznych  ciała.  Zalecana  jest  przy  tym
stosunkowo  duża  częstotliwość,  dochodząca
nawet do 10 impulsów na sekundę. Nie chodzi
jednak  o impulsy  elektryczne,  tylko  o ruchy
ręki. Częstotliwość drgań ręki ma więc sięgać
10Hz.  Zazwyczaj  problemem  masażysty  jest
to,  jak  wyćwiczyć  sobie  tak  szybkie  ruchy.
Proponowany  przyrząd  pomoże  masażyście
w treningu, a także będzie pomocny do spraw−
dzenia jego możliwości. Dzięki nieskompliko−
wanej budowie jest łatwy w użytkowaniu. Za−
kres mierzonych częstotliwości Testera zawie−
ra się w przedziale od 3Hz do 12Hz.

Opis układu

Schemat ideowy znajduje się na rysunku 1.
Działanie układu jest bardzo proste, gdyż po−
lega na zamianie częstotliwości sygnału wej−
ściowego  na  proporcjonalne  napięcie,  które
w dalszej  kolejności  jest  prezentowane  na
prostym 10 diodowym wyświetlaczu. Impul−
sy wyjściowe z czujnika (o czujnikach będzie
mowa  w dalszej  części  artykułu)  mogą  być
podawane  na  wejście  A lub  B,  przy  czym

wejście B poprzedzone jest prostym wzmac−
niaczem  zbudowanym  na  tranzystorze  T1
i rezystorach R5−R7. Sygnał z C5 podawany
jest na wejście przetwornika f/U LM2917N.
Kondensator C6 filtruje sygnał wejściowy od
wszelkiego rodzaju zakłóceń powstałych np.
przy zastosowaniu czujnika w postaci przyci−
sku.  Sygnał  wyjściowy  z tachometru  poda−
wany  jest  na  wejście  (nóżka  5)  sterownika
wyświetlacza  LM3914.  Wartość  napięcia
wyjściowego z przetwornika zależy od war−
tości elementów C4, P1, natomiast kondensa−
tor C3 odpowiedzialny jest za wartość tętnień
sygnału  wyjściowego  oraz  szybkości  jego
zmian. Czym większa wartość tego konden−
satora  tym  tętnienia  w sygnale  wyjściowym
są mniejsze, ale odpowiedź szybkości zmian
wartości  napięcia  wyjściowego  do  zmian
mierzonej  częstotliwości  jest  niewielka.  Po−
tencjometrem  P1  można  dokonać  regulacji
wartości  napięcia  wyjściowego,  odpowiada−
jącej danej częstotliwości podawanej na wej−
ście  przetwornik  F/U.  Rezystor  R1  wraz
z diodą Zenera w układzie U1 tworzy prosty
stabilizator,  który  uniezależnia  parametry
przetwornika od napięcia zasilającego układ.
Wewnętrzną  drabinkę  rezystorową  (nóżki
4,6)  sterownika  U2  dołączono  do  napięcia

1,28V występującego zawsze między nóżka−
mi 7 i 8. Rezystor R2 decyduje o prądzie diod
świecących, który dla wartości 2k

Ω

wynosi

około  7mA.  Potencjometrem  P2  można  do−
brać dolne napięcie drabinki rezystorowej za−
wartej w U2. Jumperkiem JP1 można wybrać
jeden  z dwóch  trybów  pracy  wyświetlacza:
tryb  linijkowy  lub  punktowy.  Kondensatory
C1, C2 filtrują napięcie zasilające tester.

Montaż i uruchomienie

Układ  testera  należy  zmontować  na  płytce
drukowanej  przedstawionej  na  rysunku  2.
Montaż  należy  rozpocząć  od  wlutowania
zworki, następnie elementów najmniejszych,
kończąc  na  włożeniu  układów  scalonych  do
podstawek. Do zasilenia testera można użyć
baterii 9V lub atestowanego stabilizowanego
zasilacza  o napięciu  wyjściowym  równym
także  9V.  W przypadku  bateryjnego  źródła
zasilania  należy  nie  zapomnieć  wyposażyć
tester w odpowiednik wyłącznik zasilania.

Tester po poprawnym zmontowaniu po−

trzebuje prostej kalibracji. Na wejście A lub
B należy podać sygnał z generatora o często−
tliwości z zakresu 3Hz−10Hz. Jeśli ktoś nie
posiada generatora funkcyjnego można zbu−
dować prosty generator choćby na kostce

śś

żż

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Sierpień 2002

NE555. Po podaniu sygnału na wejście A lub
B, potencjometrem P1 należy ustawić takie
napięcie na końcówce 5 układu U2, by speł−
niało ono warunek
Uwy (n. 5) = Fwe x 128mV

Tak więc przy częstotliwości 5Hz na wej−

ściu, potencjometrem  P1  należy  ustawić  na−
pięcie  wyjściowe  na  640mV.  Po  ustawieniu
odpowiedniego napięcia wyjściowego kręcąc
potencjometrem  P2  należy  doprowadzić  do
zaświecenia się diody odpowiadającej poda−
nej  częstotliwości  wejściowej.  Dla  powyż−
szego  przykładu  będzie  to  dioda  D3.  Układ
po  poprawnym  skalibrowaniu  można  umie−
ścić  w obudowie  naklejając  na  niej  skalę
o zakresie 3Hz−12Hz. Nie należy zapomnieć
o wybraniu  trybu  wyświetlania  i wyposaże−
niu testera w wyłącznik zasilania.

Jako czujniki mogą być użyte różnego

rodzaju  mikrostyki,  które  powinny  być  jak
najbardziej  czułe  na  nacisk.  Czujnikiem
może  być  odpowiednio  wyprofilowana
płytka z umieszczonymi blisko siebie dwo−
ma  ścieżkami.  Może  ona  zastępować  czuj−
nik dotykowy, który powinien być dołączo−
ny pomiędzy punkty B, C testera. Rezysto−
rami  R6,  R7  można  będzie  wtedy  dobrać
czułość czujnika dotykowego. Jako czujnik
może  być  także  zastosowana  membrana
piezo, choć jest to rozwiązanie niezbyt do−
bre,  ponieważ  każde  pobudzenie  takiego
czujnika emituje duże zakłócenia. Przy za−
stosowaniu  takiego  czujnika,  tester  należy
wyposażyć  dodatkowo  w przerzutnik  mo−
nostabilny o takim czasie podtrzymania im−
pulsu by sygnał wyjściowy pozbawiony był
zakłóceń.  Dobrym  czujnikiem  może  być
kontraktron lub czujnik Halla. W takiej sy−
tuacji  masażysta  musi  mieć  przyczepiony
do ręki kawałek magnesu. Innym rodzajem
czujnika  może  być  prosta  bariera  optyczna
czy lepiej transoptor odbiciowy lub szczeli−
nowy. Jak widać można zastosować różne−
go typu czujniki.

Kondensatorem C3 można dobrać czas re−

akcji testera na sygnał wejściowy, przy czym
jego  wartość  nie  może  być  zbyt  mała  gdyż
zwiększa to tętnienia w sygnale wyjściowym
przetwornika f/U, przez co pokazywany wy−
nik  będzie  błędny.  Należy  pamiętać,  że  po
każdej zmianie wartości kondensatora C3 te−
ster  trzeba  ponownie  skalibrować.  Po  umie−
szczeniu  testera  w obudowie  zastosowany
czujnik  można  umieścić  (przymocować)  na

przedniej ściance obudowy.

Myślę, że proponowany tester poprawi

sprawność rąk wielu masażystów.

Marcin Wiązania

Forum Czytelników

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R44,,R

R55,,R

R66,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2200kk

Ω

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

hheelliittrriim

P22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

hheelliittrriim

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nnFF
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477

µµ

FF//1166V

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44,,77

µµ

FF//1166V

C44,,C

C55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200nnFF

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF

Półprzewodniki

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

M22991177N

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

M33991144

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

C554488

D11 − D

D1100 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 33m

Inne

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

meem

mbbrraannaa ppiieezzoo

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzyycciisskk ttyyppuu rreesseett lluubb m

miikkrroossttyykk

B11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..zzłłąącczzkkaa nnaa bbaatteerriięę 99V

Rys. 2 Schemat montażowy

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

Sierpień 2002

Gotowy,  zmontowany  i uruchomiony  przy−
rząd  HPS5  jest  oscyloskopem  osobistym,
a jednocześnie  może  mierzyć  napięcie,  po−
ziom napięcia w decybelach, czas i częstotli−
wość. Zakres zastosowań tego pożytecznego
przyrządu  to  przede  wszystkim  hobby,  ser−
wis,  motoryzacja,  ale  z powodzeniem  znaj−
dzie  też  zastosowania  laboratoryjne.  Przy−
rząd  doskonale  nadaje  się  do  celów  eduka−
cyjnych − może być używany w szkołach i na
uczelniach  przy  pomiarach  układów  audio,
najróżniejszych  układów  analogowych  i cy−
frowych, automatyki przemysłowej, itd.

Zasilanie zapewnia pięć baterii R6 (aku−

mulatorków).  Pobór  prądu  wynosi  około
100mA, więc przy zasilaniu z kompletu ba−
terii alkalicznych czas nieprzerwanej pracy
wyniesie  około  20  godzin.  Do  przyrządu
można dokupić zasilacz zewnętrzny (stabi−
lizowany) 9V 300mA. Uwaga! Przy korzy−
staniu  z zasilacza  koniecznie  trzeba  wyjąć
baterie  jednorazowe  (akumulatory  nieko−
niecznie).

Masa oscyloskopu wynosi niecałe

400g (bez baterii). Oprócz badanego przebie−
gu, z prawej strony wyświetlacza wyświetla−
ne są nastawy podstawy czasu, czułości, try−
bu  pracy  a także  odczyty  napięcia,  czasu,
częstotliwości  (można uwzględnić obecność
sondy  pomiarowej  1:10).  Zastosowany  wy−
świetlacz graficzny 64x128 pikseli zapewnia
6−bitową rozdzielczość ekranu w pionie, przy
czym wewnętrzny przetwornik A/C ma roz−
dzielczość  8−bitową.  Pasmo  przenoszenia  to
1MHz  (−3dB).  Maksymalna  częstotliwość
próbkowania  to  5MHz  pozwala  mierzyć
przebiegi  jednorazowe  o częstotliwościach
do  500kHz.  Standardowe  wejście  sygnału

(1M

Ω

//20pF) wytrzy−

ma napięcie szczytowe
100V (AC+DC)  i po−
zwala  na  współpracę
z typowymi  sondami
oscyloskopowymi 1:10.
Czułość można regulo−
wać  w zakresie  5mV
…20V/działkę.  Zakre−
sy  podstawy  czasu
obejmują  2

s/działkę

... 20s/działkę.

Można wykorzystać

funkcję  auto  setup.
Najczęściej oscyloskop
będzie pracował w try−
bie samobieżnym (Run).
Można  też  wykorzy−
stać  tryb  wyzwalany
(Normal).

Przebiegi

jednorazowe mierzy
się w trybie pojedyn−
czego

wyzwalania

(Once), przy czym

Najciekawsze kity

Belgijska firma Velleman jest światowym liderem w produkcji kitów elektronicznych

Podstawy

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

Sierpień 2002

Do Redakcji, a w szczególności do Skrzynki
porad, napływają pytania w sprawie akumu−
latorów. Oto kilka przykładów:

Kupiłem ostatnio kilka akumulatorków

znanej firmy, jednak bez jakichkolwiek ozna−
czeń dot. ładowania. (...) na dwóch akumula−
torkach (innych znanych firm) spotkałem ta−
kie czasy ładownia w trybie szybkim:

− na baterii 1600mAh: 5 godz. prądem

350mA (czyli władowano 1800mAh prądu)

− na baterii 800mAh: 5 godz. prądem

150mA (czyli  władowano  ledwie  750mAh
prądu).  I tu  moje  pytanie:  jaki  procent  po−
jemności  i jakim  prądem  należy  władować
w akumulatorek  w trybie  szybkiego  ładowa−
nia?  (...)  Czy  takie  szybsze  ładowanie  ma
duży  wpływ  na  żywotność  akumulatorków
NiCd i czy jest dla nich bezpieczne (nie pla−
nuję  ich  przeładować  −  mam  odpowiednie
timery w ładowarce)?

Jakie napięcie musi mieć transformator,

aby go zastosować jako prostownik do łado−
wania? Jakie diody użyć (prąd znamionowy)?
PS. Serdecznie pozdrawiam elektroników.

(...) Bardzo prosiłbym o podanie wartości

rezystora R17 dla akumulatora ołowiowego
o pojemności 34A.

Mam problem dotyczący akumulatorów

ołowiowych.  A mianowicie  mam  takie  aku−
mulatorki Pb 6V/1,2Ah, ale nie wiem, jak je
ładować.  Nie  jestem  pewien,  czy  dobrze  to
robiłem do tej pory, mianowicie podłączałem
akumulator  do  zasilacza  na  kilkanaście  go−
dzin. Po tym czasie akumulator był już nała−
dowany. Jeżeli są jakieś parametry dotyczące
ładowania, to proszę o pomoc. Karol

Wydawałoby się, że elementy tak proste

i wykorzystywane  od  lat  nie  powinny  mieć
przed  użytkownikami  tajemnic.  Tymczasem
te jakże popularne i niby dobrze znane źródła
energii  nieustannie  przysparzają  użytkowni−
kom  wątpliwości  i kłopotów.  Zalecenia  fir−
mowe dotyczące eksploatacji są proste i do−
tyczą sprawnych akumulatorów. Warto mieć

na uwadze, że hobbyści często mają do czy−
nienia  z akumulatorami  niepełnowartościo−
wymi, pochodzącymi z odzysku. Często szu−
kają  oni  cudownych  sposobów  na  reanimo−
wanie  uszkodzonych  egzemplarzy  i przy−
wrócenie im pierwotnej pojemności. Zazwy−
czaj  jest  to  niemożliwe.  Nie  można  także
usunąć  skutków  utraty  pojemności  nie−
których ogniw zestawu. Łańcuch jest tak sil−
ny,  jak  jego  najsłabsze  ogniwo.  Dokładnie
tak  samo  jest  z akumulatorami  zawierający−
mi kilka ogniw. A ogniwa starzeją się i pod−
legają  uszkodzeniom  w sposób  przypadko−
wy.  Nie  sposób  zapobiec  wszystkim  uszko−
dzeniom, z których większość nie zależy od
sposobu  ładowania,  tylko  wynika  z innych
czynników,  niezależnych  od  warunków  eks−
ploatacji.

Aby prawidłowo wykorzystywać akumu−

latory  i uzyskać  maksymalną  żywotność,
trzeba  znać  ich  podstawowe  właściwości
i przestrzegać  kilku  prostych  reguł,  by  nie
popełnić grubych błędów. Najbardziej trzeba
unikać  zarówno  przeładowania,  jak  i zbyt
głębokiego rozładowania. Nie jest natomiast
potrzebna  obszerna  wiedza  akademicka
o wszystkich szczegółach.

C – pojemność czy prąd?

Głównymi  parametrami  akumulatora  są  na−
pięcie nominalne oraz pojemność znamiono−
wa. Pojemność akumulatora oznacza się du−
żą  literą  C i wyraża  w amperogodzinach
(Ah) lub miliamperogodzinach (mAh). Tak−
że  przy  opisie  prądów  ładowania  i rozłado−
wania,  zamiast  podawać  je  w wartościach
bezwzględnych, czyli w amperach i miliam−
perach, wyraża się je jako ułamek... pojem−

ności nominalnej C. Okazuje się to wyjątko−
wo wygodne i praktyczne. Prąd C (1C) to tak
zwany  prąd  jednogodzinny  –  akumulator
rozładowywany takim prądem powinien pra−
cować jedną godzinę (w praktyce bywa nie−
co inaczej, ale to nieistotny szczegół). Przy−
kładowo  dla  akumulatora  o pojemności
C=16Ah  prąd  0,1C (czyli  C/10)  to  prąd
1,6A,  prąd  C/4  to  4A,  a C/3  to  5,33A.  Dla
akumulatora  o pojemności  700mAh  prąd
0,1C to  70mA,  C/4  to  175mA,  C/3  to
233mA.

Rodzaje

Obecnie trzeba rozróżniać trzy podstawowe
grupy akumulatorów:
− kwasowo−ołowiowe (samochodowe i żelowe)
− zasadowe (NiCd i NiMH)
− litowo−jonowe (LiJon i Li−Metal).

Dawniej wykorzystywano w niektórych

zastosowaniach  akumulatory  żelazowo−cyn−
kowe lub  srebrowo−cynkowe.  Nie  są  one
stosowane  przez  hobbystów.  Tabela  1 po−
zwala  porównać  najważniejsze  właściwości
różnych typów akumulatorów.

Tabela 1

Akumulatory litowe

Najnowocześniejsze  akumulatory  litowo−
metalowe dopiero  zdobywają  popularność
i hobbysta raczej ich nie spotka. Nowoczesne
akumulatory  litowo−jonowe,  znane  od  kil−
kunastu  lat,  współpracują  z nowoczesnymi
telefonami  komórkowymi,  kamerami,  itp.
Akumulatory te są, na razie, dość drogie. Ma−
ją wyjątkowo korzystne właściwości. Ich na−
pięcie jest proporcjonalne do zgromadzonego

NiCd, NiMH, Li−Jon

Obrazek tytułowy mógłby być z D. Handlowego – akumulatory z jakiejś reklamy.

PB żelowe

Ni−Cd

NiMH

Li−Jon

Li−Metal

Napięcie nominalne

Unom [V]

1,2

1,25

3,6

3,0

Gęstość energii

Wh/kg

100

140

Względny koszt

1...2

3...6

6...12

10...14

6...12

Samorozładowanie

%/miesiąc

5...15

25...50

8...10

1...2

Prąd maksymalny

<5C

>10C

>5C

<2C

Trwałość

liczba cykli

500

1000

800

1000

ęę

śś

ćć

ładunku,  co  pozwala  łatwo  i precyzyjnie
określić  aktualny  stan  akumulatora,  a także
określić  początek  i koniec  cyklu  ładowania.
Rysunek  1 pokazuje  zależność  napięcia  od
czasu  rozładowania  (prądem  o niezmiennej
wartości).  Podobna  zależność  obowiązuje
przy ładowaniu.

Całkowitemu rozładowaniu akumulato−

rów  jonowych  zapobiegają  obwody  umie−
szczone we współpracującym sprzęcie. Przy
ładowaniu  akumulatorów  litowo−jonowych
trzeba zachować precyzyjnie warunki podane
przez  producenta  (np.  końcowe  napięcie  na
w pełni  naładowanym  akumulatorze  musi
wynosić 4,2V±50mV). Zakończenie ładowa−
nia przy napięciu tylko o 2,5% niższym, czy−
li 4,1V, oznacza niedoładowanie – wykorzy−
stanie  tylko  90%  dostępnej  pojemności.
Z kolei  przeładowanie,  nawet  niewielkie,
o 10 czy 15% może mieć fatalne następstwa:
utratę  pojemności,  rozszczelnienie,  a nawet
wybuch.  Akumulator  Li−Jon,  zawierający
dwa lub więcej ogniw połączonych w szereg,
musi mieć wbudowane obwody monitorujące
napięcie każdego ogniwa, pozwalające na in−
dywidualną  kontrolę,  w tym  przepuszczenie
prądu  „obok”  naładowanego  już  ogniwa.
Dlatego do ładowania akumulatorów litowo−
jonowych  wykorzystuje  się  polecane,  fa−
bryczne ładowarki, mające parametry dosto−
sowane  ściśle  do  danego  typu  akumulatora.
Profesjonalni  konstruktorzy  takich  ładowa−
rek wykorzystują specjalizowane układy sca−
lone i uwzględniają wskazania producentów
danego typu akumulatora. Na razie akumula−
tory takie są poza zasięgiem zainteresowania
amatorów,  a samodzielna  budowa  wymaga−
nych dla nich precyzyjnych ładowarek była−
by ryzykowna.

Akumulatory zasadowe

Akumulatory niklowo−kadmowe (NiCd) są
wykorzystywane  od  prawie  czterdziestu  lat.
Obecnie  bardzo  popularne  są  wersje  o wy−
miarach  klasycznych  baterii,  mające  godną
uwagi pojemność (R6: 600...1000mAh, R14
do 2Ah, R20 do 5Ah). Akumulator NiCd mo−
że dostarczać zadziwiająco duże prądy, rzędu
nawet 10C (co przykładowo dla akumulator−
ka  wielkości  „paluszka”  R6  o pojemności

800mAh daje prąd 8A). Ich wadami są:
znaczne samorozładowanie, tak zwany efekt
pamięciowy (memory effect) oraz zawartość
substancji szkodliwych dla zdrowia (kadmu).

Efekt pamięciowy występuje rzadko i tyl−

ko w ogniwach, które zawsze nie są do koń−
ca rozładowywane. Bateria niejako zapamię−

tuje, ile pobiera się z niej energii w jednym
cyklu i z czasem wykazuje utratę pojemno−
ści.  Aby  uniknąć  tego  zjawiska,  wystarczy
co kilka (5...6) cykli niepełnego rozładowa−
nia przeprowadzić cykl konserwujący pole−
gający  na  pełnym  naładowaniu  i pełnym
rozładowaniu kontrolnym, przy czym pełne
rozładowanie to nie rozładowanie „do zera”,
tylko  do  napięcia  około  1V (nie  mniej  niż
0,8V na  ogniwo).  W większości  przypad−
ków  efekt  pamięciowy  jest  odwracalny.  Po
stwierdzeniu  go  trzeba  przynajmniej  trzy−
krotnie  w pełni  naładować  i rozładować
akumulatorki do napięcia 0,8...0,9V.

Bardzo często występuje tu mylna kwali−

fikacja  –  zazwyczaj  utrata  pojemności  jest
spowodowana  innymi  przyczynami,  w tym
słabą jakością ogniw, a całą winę zrzuca się
na  efekt  pamięciowy,  co  jest  na  pewno  wy−
godne dla producentów.

Akumulatorki

niklowo−wodorkowe

(NiMH),  zwane  potocznie  wodorkami,  zdo−
bywają  popularność  od  kilkunastu  lat.  Ich
ważnymi zaletami są: brak substancji szkodli−
wych dla zdrowia oraz brak efektu pamięcio−
wego. Pojemność jest większa, niż akumulato−
rów NiCd o tych samych wymiarach. Zdecy−
dowanie  wyższa  jest  ich  cena,  a możliwości
oddawania dużych prądów nieco mniejsze (re−
zystancja wewnętrzna jest 1,2...2 razy większa
niż analogicznych akumulatorów NiCd).

Ładowanie. Z ładowaniem popularnych

akumulatorów  zasadowych  (NiCd  i NiMH)
sprawa jest inna niż z akumulatorami litowy−
mi.  Niestety,  napięcie  akumulatora  nie
świadczy o stanie naładowania – udowadnia
to rysunek 2, gdzie pokazana jest zależność
napięcia  na  akumulatorze  od  władowanej
energii przy różnych temperaturach (prąd ła−
dowania=0,1C).  Wykresy  dotyczą  NiCd,  ale
analogiczne charakterystyki NiMH są podob−
ne. Widać tu silną zależność od temperatury,
a przy  temperaturze  akumulatora  +40

C na−

pięcie w końcowej
fazie

ładowania

praktycznie się nie
zmienia.

Co ważne, wszy−

stkie  akumulatorki
NiCd  oraz  NiMH
można  bez  obawy
ładować  prądem
0,1C przez  czas
14...16

godzin.

Ogniwa można przy
tym łączyć w sze−
reg. Ładowarka jest
wtedy prostym ukła−

dem,  który  dostarcza  prądu  o niezmiennej
wartości, niezależnej od stopnia naładowania
(i napięcia ogniw). Jest to ładowanie standar−
dowe, stosowne do dziś w najtańszych łado−
warkach. Przy takim trybie nie ma potrzeby
sprawdzania  napięcia  na  poszczególnych
ogniwach,  zresztą  jak  pokazuje  rysunek  2,
napięcie nie świadczy tu o stopniu naładowa−
nia. Trzeba się liczyć, że napięcie na ogniwie
pod koniec ładowania będzie rzędu 1,5V.

Rysunek 3 pokazuje przykłady najprost−

szych ładowarek ogniw NiCd i NiMH. We
wszystkich przypadkach potrzebny prąd
ustawia się, dobierając wartość Rx.

Uwaga! Ładowanie akumulatorów NiCd

prądem  0,1C przez  długi  czas  niczym  nie
grozi i nie zmniejsza ich żywotności. Ozna−
cza  to,  że  mając  akumulatorki  NiCd  o nie−
wiadomym  stanie  rozładowania,  można  je
śmiało naładować według standardowej pro−
cedury  (0,1C,  14...16h).  Jest  to  cenny  przy−
miot popularnych akumulatorów NiCd. Nie−
którzy producenci akumulatorków NiMH nie
zalecają  przekraczania  czasu  ładowania  16
godzin; podają, że akumulatory NiMH mogą
być    dowolnie  długo  ładowane,  ale  nie  prą−
dem  0,1C,  tylko  prądem  trzykrotnie  mniej−
szym – 0,03C. Przykładowo dla pojemności
C=1500mAh  dopuszczalny  prąd  ciągły  wy−
nosiłby 45mA. Stąd nawet w niektórych pro−
stych  ładowarkach  z prądem  0,1C,  przezna−
czonych do akumulatorków NiMH, stosowa−
ne  są  układy  czasowe  wyłączające  lub
zmniejszające  prąd  ładowania  po  upływie
określonego czasu.

Podstawy

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

Sierpień 2002

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

Z podanych wiadomości wynika ważny

wniosek praktyczny: jeśli w jakimś układzie
rolę  baterii  rezerwowej  pełnią  akumulatorki
NiCd  lub  NiMH,  a napięcie  zasilacza  jest
przynajmniej  o 4...5V większe  od  napięcia
zestawu akumulatorów, można stosować pro−
sty  układ  pracy  według  rysunku  4,  gdzie
wartość rezystora Rx należy dobrać stosow−
nie do pojemności akumulatora oraz różnicy
napięć akumulatora U

i napięcia z zasilacza

(U1). W takim układzie pracy napięcie zasi−
lacza sieciowego musi być wyższe od napię−
cia  naładowanego  akumulatora  i cały  czas
akumulator jest podładowywany niewielkim
prądem.  Rezystor  powinien  mieć  taką  war−
tość, by prąd ładowania (tak zwany prąd kon−
serwujący)  nie  przekroczył  zalecanej  warto−
ści:  dla  NiCd  0,05C,  dla  NiMH  0,03C.  Nie
ma tu zgodności: jedne źródła podają, że prąd
takiego  konserwacyjnego  ładowania  powi−
nien  wynosić  0,001...0,002C  (1mA/1Ah...
2mA/1Ah),  inne  0,03...0,05C.  W razie  po−
trzeby należy szukać informacji u producen−
ta  konkretnego  akumulatora.  Bezpieczną
wartością wydaje się prąd 0,01C i Rx trzeba
tak dobrać, by ją uzyskać. Zaleca się też im−
pulsowe  sposoby  „konserwowania”  akumu−
latorka rezerwowego, na przykład raz na do−
bę  przez  30...40  minut  ładować  prądem
0,15...0,2C  albo  co  godzinę  3...5  minut  prą−
dem 0,1C, byle nie władować dziennie wię−
cej niż 10% pojemności nominalnej. Z zapa−
sem pokryje to straty samowyładowania i za−
pewni nieustanną gotowość do pracy.

Trzeba jednak pamiętać, że chodzi tu tyl−

ko  o pokrycie  strat  samowyładowania.  Po
wyładowaniu  akumulatora  w jego  układzie
pracy  ponowne  naładowanie  go  tak  maleń−
kim  prądem  konserwującym  jest  możliwe,
ale  trwałoby  bardzo  długo  (przy  zużytych,
starych  akumulatorach  może  być  niemożli−
we).  Jeśli  przewiduje  się  możliwość  głębo−
kiego rozładowania tak pracującego akumu−
latora, trzeba przewidzieć możliwość ręczne−
go  lub  automatycznego  naładowania  go
większym prądem, np. 0,1C.

Tylko nieliczne, stare źródła podają, że

akumulatory  zasadowe  mogą  pracować
w trybie  buforowym  przy  stałym  napięciu,
podłączone  do  wyjścia  zasilacza  według

rysunku 5 (przy czym maksymalny prąd ła−
dowania z zasilacza przy pustym akumulato−
rze  nie  może  przekroczyć  wartości  0,5C).
Napięcie  na  akumulatorze  miałoby  wtedy
wynosić  1,45...1,50V na  ogniwo,  co  ma  za−
pewnić  pełne  naładowanie  i stałą  gotowość
akumulatora  do  pracy.  Różnica  w stosunku
do rysunku 4 polega na tym, że teraz napię−
cie zasilacza jest minimalnie większe od na−
pięcia  w pełni  naładowanego  akumulatora
(o spadek napięcia na D1) i gdy napięcie aku−
mulatora  się  z nim  zrówna,  prąd  ładowania
przestanie płynąć − w praktyce zmniejszy się
do znikomej wartości. Choć sposób z rysunku
5 wygląda sensownie, niektóre źródła ostrze−
gają, że akumulatory mogą się przeformować
i na  pewno  przy  napięciu  1,4...1,45C/na
ogniwo użyteczna pojemność z czasem oka−
że się dużo niższa od pojemności znamiono−
wej. Wskazuje na to też rysunek 2. Z uwagi
na możliwe różnice między poszczególnymi
odmianami  akumulatorów  zasadowych  zde−
cydowanie bezpieczniejszy jest sposób z ry−
sunku  4,  gdzie  akumulator  cały  czas  jest
podładowywany niewielkim prądem.

Szybkie ładowanie

Podany  sposób  ładowania  standardowego
prądem 0,1C przez 16 godzin jest bezpiecz−
ny,  ale  dla  wielu  użytkowników  uciążliwy.
Chcieliby  oni  ładować  akumulatory  jak  naj−
szybciej, najlepiej natychmiast, jak się tanku−
je paliwo w stacji benzynowej. Błyskawiczne
ładowanie akumulatorów zasadowych w cza−
sie 15...20 minut jest możliwe tylko w przy−
padku  nielicznych  akumulatorów  specjalnej
konstrukcji.  Natomiast  praktycznie  każdy
współczesny akumulator NiCd i NiMH moż−
na  ładować  ekspresowo  w czasie  1...1,5  go−
dziny.  Bardziej  skrócić  czasu  nie  można,
a ograniczeniem  jest  szybkość  reakcji  che−
micznych  zachodzących  podczas  ładowania
wewnątrz akumulatora.

Zarówno ogniwa NiCd, jak i NiMH moż−

na  też  ładować  w trybie  przyspieszonym,
prądem  0,2C...0,35C,  ale  trzeba  przy  tym
kontrolować  czas  ładowania.  Niekiedy  na
obudowie  baterii  podany  jest  zalecany  prąd
i czas ładowania w trybie standardowym oraz
przyspieszonym.  Gdy  ich  nie  ma,  można
zwiększać prąd i proporcjonalnie zmniejszać
czas ładowania, by zachować tę samą liczbę
ładunku  (iloczynu  czasu  i prądu  ładowania,
potocznie  –  władowanych  amperogodzin).

Przykładowo  zamiast  ładować  prądem  dzie−
sięciogodzinnym 0,1C przez 16 godzin, moż−
na byłoby ładować prądem 0,2C przez 8 go−
dzin  albo  prądem  0,4C przez  4  godziny
(ewentualnie też prądem 0,05C przez 32 go−
dziny).  We  wszystkich  przypadkach  daje  to
160% pojemności akumulatora. Taka zasada
może  być  wykorzystana  w przypadku  aku−
mulatorków  NiCd.  Niektóre  źródła  podają
jednak, iż przy większych prądach wystarczy
władować  140...150%  pojemności  nominal−
nej (1,4...1,5C).

Sprawność energetyczna akumulatorków

NiMH jest większa od NiCd, niemniej zale−
cenia poszczególnych producentów oraz pu−
blikacji dotyczące ładowania przyspieszone−
go  nieco  się  różnią.  Dla  akumulatorów
NiMH  podaje  się,  iż  przy  takich  prądach
(0,2...0,35C)  należałoby  władować  około
110%...130%  pojemności  nominalnej.  Nie−
które źródła podają, że dla NiMH władowa−
nie więcej niż 110% pojemności nominalnej
nie  zwiększa,  ale  zmniejsza  dysponowaną
pojemność.

Zawsze można władować mniej ładunku,

np. 110% − wtedy co najwyżej dostępna po−
jemność nie będzie wykorzystana w pełni.

Wątpliwości można wyjaśnić po kilku

kontrolowanych cyklach pracy, ładując ogni−
wa i rozładowując je kontrolnie.

Sposoby przyspieszonego ładowania

w czasie  3...6  godzin    prądem  ładowania
0,2...0,35C,  z wyłącznikiem  czasowym  (aby
władować  110...160%  pojemności  C)  wyglą−
dają na bezpieczne. Choć przy uwzględnieniu
różnej  sprawności  energetycznej  mogą  być
stosowane do wszystkich akumulatorów NiCd
i NiMH,  są  wykorzystywane  stosunkowo
rzadko i, co może zaskoczyć, nie są zalecane
przez  producentów  akumulatorów.  Chodzi
głównie o to, że ktoś może poddać cyklowi ła−
dowania  akumulatorki  tylko  trochę  rozłado−
wane, a poza tym akumulatory z czasem mo−
gą stracić pojemność, a wtedy przy większych
prądach  łatwo  o przeładowanie  i nadmierny
wzrost temperatury. A temperatura jest zabój−
czo  szkodliwa:  zalecana  górna  granica  dla
ogniw  NiCd  wynosi  tylko  +45

C, dla NiMH

+60

C. Tylko przy prądzie 0,05...0,1C w aku−

mulatory  NiCd  i NiMH  można  bez  obawy
władować do 160% ich pojemności nominal−
nej,  niezależnie  od  stanu  naładowania.  Przy
prądach  znacznie  większych  niż  0,1C nawet
jednorazowe  przeładowanie,  np.  omyłkowe
ładowanie przez całą noc, znacznie skraca ży−
wotność, a nawet może prowadzić do uszko−
dzenia  ogniw.  Skuteczną  eliminację  ryzyka
daje  każdorazowe  rozładowanie  wszystkich
ogniw do napięcia 0,8...1V i dopiero wtedy za−
aplikowanie cyklu przyspieszonego ładowania.
Ze  względu  na  większy  prąd,  konieczne  jest
wtedy zastosowanie tajmera wyłączającego ła−
dowanie po ustalonym czasie. Podczas ładowa−
nia prądami większymi niż 0,1C warto co jakiś
czas  kontrolować  temperaturę  ładowanych

Podstawy

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

Sierpień 2002

Rys. 4

Rys. 5

ogniw.  Szybszy  wzrost  temperatury  jest  sy−
gnałem, że ładowanie trzeba zakończyć. Nie
można natomiast sprawdzać stanu naładowa−
nia przez sprawdzanie wartości napięcia aku−
mulatora  –  taka  kontrola  daje  dobre  efekty
tylko  w przypadku  akumulatorów  litowych
i kwasowo−ołowiowych.

Obecnie coraz częściej stosowane są eks−

presowe  ładowarki,  ładujące  akumulatory
NiCd  i NiMH  jeszcze  szybciej,  na  przykład
prądem 1C przez czas około 1...1,5 godziny.
Przy tak dużym prądzie ładowania trzeba wy−
jątkowo  starannie  kontrolować  stan  ogniw.
Teoretycznie  można  byłoby  zastosować  pro−
sty  układ  gwarantujący  stały  prąd  równy
1C i wyłącznik czasowy (60...90minut). Jeśli
ktoś ma ochotę wypróbować taki prosty spo−
sób, może to zrobić. Trzeba jednak pamiętać,
żeby zawsze wstępnie rozładować akumula−
tory oraz  że  z czasem  mogą  one  stracić  po−
jemność... a przy tak dużym prądzie jakiekol−
wiek  niedopatrzenie  i błąd  mogą  nie  tylko
trwale  zmniejszyć  pojemność  i trwałość,  ale
nawet  spowodować  niebezpieczny  wybuch.
Śmiertelnym wrogiem akumulatorów zasado−
wych,  zwłaszcza  NiMH  jest  temperatura  −
przekroczenie  dopuszczalnej  granicy  powo−
duje  tu  nieodwracalną  degradację  materiału,
który  ma  absorbować  wydzielający  się  pod−
czas  ładowania  wodór.  Dlatego  w ekspreso−
wych ładowarkach stosowane są dość skom−
plikowane  systemy kontroli stanu naładowa−
nia. Rysunek 6 pokazuje przebieg zmian na−
pięcia  i temperatury  akumulatorów  NiCd
i NiMH  podczas  ekspresowego  ładowania
prądem 1C. Dla obydwu typów, gdy akumu−
lator jest bliski pełnego naładowania, charak−
terystyczne są dwa zjawiska:
− następuje szybki wzrost temperatury,
− występuje spadek napięcia akumulatora.

Zjawiska te mogą być kryterium wyzna−

czającym koniec ekspresowego ładowania.
Możliwości jest naprawdę dużo. Oto niektóre:

Choć wartość napięcia akumulatora nie

jest dobrym wskaźnikiem stanu naładowa−

nia,  przy  ekspresowym  ładowaniu  prądem
1C takim wskaźnikiem często są zmiany na−
pięcia (dV/dt). Ponieważ dziś w ładowarkach
stosowane są mikroprocesory (z przetworni−
kami cyfrowo−analogowymi) lub specjalizo−
wane  układy  scalone,  stosunkowo  łatwo
można wykryć fakt, że napięcie akumulatora
NiCd przestaje rosnąć (dV/dt=0). Nie powin−
no to jednak kończyć ładowania, bo akumu−
lator nie jest jeszcze pełny. Po wykryciu tego
faktu  można  jeszcze  ładować  akumulator
przez ustalony, niewielki okres (np. przez 20
minut prądem 0,1C). W praktyce stosuje się
też  układy  wyłączające  prąd  po  spadku  na−
pięcia o 10...20mV poniżej napięcia szczyto−
wego  –  taka  metoda  ładowania  akumulato−
rów NiCd bywa oznaczana –

∆

V. Niestety, ten

sposób jest trochę niebezpieczny w przypad−
ku akumulatorków NiMH − metoda –

∆

V nie

jest stosowana do ich ładowania. Ich charak−
terystyka  napięciowa  jest  znacznie  bardziej
płaska  –  patrz  rysunek  6.  Choć  trochę  tru−
dniejsze  jest  wykrycie  wierzchołka  (gdy
dV/dt=0),  kryterium  końca  ładowania  bywa
początek zmniejszania się napięcia.

Dla NiMH i NiCd dobrym kryterium koń−

ca ładowania jest temperatura. Można wprost
mierzyć  temperaturę  ogniwa  i wyłączyć  ła−
dowanie  po  przekroczeniu  dopuszczalnej
temperatury (Tmax). Lepiej byłoby mierzyć
zarówno temperaturę otoczenia, jak i akumu−
latora,  a proces  ładowania  kończyć  po  osią−
gnięciu  założonej  różnicy  temperatur (

∆

T).

W praktyce  stosuje  się  pomiar  szybkości
wzrostu temperatury (dT/dt). Proces ładowa−
nia  kończy  się,  gdy  temperatura  zaczyna
szybko  wzrastać  (gdy  dT/dt  wzrośnie  do
ustalonej wartości).

We wszystkich omówionych przypadkach

próba ładowania naładowanych ogniw nie
grozi katastrofą – kryterium końca ładowania
wystąpi po prostu wcześniej i prąd zostanie
wyłączony.

Uwaga! Zależność z rysunku 3 jest praw−

dziwa tylko przy ekspresowym ładowaniu
prądem rzędu 1C. Przy małych prądach ła−
dowania zmiany napięcia i temperatury są
inne i nie mogą służyć do wyznaczenia koń−
ca procesu ładowania.

Ilustruje to rysunek 7, pokazujący zmiany

napięcia  przy  różnych  prądach  ładowania.
Z uwagi na duży prąd podczas szybkiego łado−
wania  i związane  z tym  poważne  zagrożenia,
w takich ekspresowych ładowarkach powinien
być  dodatkowy  obwód,  który  zapobiegnie
przeładowaniu  w przypadku,  gdyby  z jakichś
powodów  ładowanie  nie  zostało  zakończone.
W ładowarkach NiCd i NiMH takie podwójne
zabezpieczenie  może  zapewniać  wyłącznik
termiczny  działający  po  przekroczeniu  dopu−
szczalnej temperatury albo układ czasowy.

Należy mieć na względzie, że prąd ekspre−

sowego ładowania musi być dostosowany do
pojemności ładowanych akumulatorów –
zwykle jest to prąd 1C. Czujnik w każdym

przypadku  musi  mierzyć  rzeczywistą  tempe−
raturę akumulatora. Przy ekspresowym łado−
waniu kilku ogniw ze względu na nieuniknio−
ne  rozrzuty  parametrów  nie  powinno  się  ich
łączyć  szeregowo,  tylko  ładować  oddzielnie
i oddzielnie mierzyć temperaturę każdego.

Praktyka

W literaturze można znaleźć liczne schematy
ekspresowych ładowarek NiCd i NiMH. Ła−
two dostępne są też karty katalogowe oraz
opisane w nich specjalizowane układy scalo−
ne. W wielu z nich cykl ładowania jest znacz−
nie bardziej złożony, niż podano w artykule.

Praktyczna wartość ekspresowej ładowarki

własnej konstrukcji i jej niezawodność zależą
w ogromnej mierze od konstrukcji mechanicz−
nej  i kontaktu  cieplnego  miedzy  ładowanym
akumulatorem a czujnikiem temperatury. Z te−
go powodu nie są to projekty odpowiednie dla
początkujących, a nawet średnio zaawansowa−
nych. Samodzielnej budowy ekspresowych ła−
dowarek  powinni  się  podejmować  tylko  do−
świadczeni  elektronicy,  dobrze  rozumiejący
temat  i potrafiący  dostosować  ładowarkę  do
posiadanych akumulatorów. Pozostali do eks−
presowego  ładowania  powinni  raczej  wyko−
rzystywać urządzenia fabryczne, najlepiej re−
komendowane  przez  producenta  akumulato−
rów. Niedopracowana ekspresowa ładowarka−
−samoróbka  może  radykalnie  zmniejszyć
trwałość  ogniw,  a nawet  doprowadzić  do  ich
wybuchu  –  ze  wzrostem  temperatury  silnie
wzrasta wewnętrzne ciśnienie gazów.

Każdy akumulator NiCd i NiMH można

też ładować w czasie 3...5 godzin prądem od−
powiednio

większym,

władować

110...160% pojemności nominalnej akumula−
tora, stosownie do zaleceń producenta
i wskazówek z artykułu. Wystarczy do tego
prosty układ zapewniający prąd o niezmien−
nej wartości oraz wyłącznik czasowy, trzeba
jednak znać rzeczywistą pojemność ładowa−
nych akumulatorów i koniecznie rozładowy−
wać je wstępnie przed ładowaniem.

Bezpieczną, prostą i polecaną pozostaje

stara, sprawdzona, standardowa metoda łado−
wania prądem 0,1C przez 14...16 godzin,
przy czym w przypadku akumulatorów
NiMH warto zastosować wyłącznik czasowy.

Za miesiąc przedstawione zostaną infor−

macje dotyczące akumulatorów kwasowo−
−ołowiowych.

Jerzy Częstochowski

Podstawy

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

Sierpień 2002

Rys. 6

Rys. 7

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

Sierpień 2002

Wskaźnik napięcia w instalacji
elektrycznej samochodu

Opis  układu:  dla  napięć  mniejszych  lub  równych  10V przewodzi
tranzystor  T1  i świeci  dioda  D1.  Przy  wzroście  napięcia  zaczyna
przewodzić  T2  i  D2.  Powodując  stopniowo  wyłączenie  T1  i D1.
Przez  chwilę  świecą  więc
dwie  diody.  W wyniku  dal−
szego  wzrostu  napięcia  po−
nad  12V zaczynają  przewo−
dzić  T3  i T4.  T4  powoduje
świecenie D3, a T3 wyłącza
powoli  D2.  Powyżej  14V
świeci  się  tylko  D3.  Ponie−
waż  zapalanie  i gaśnięcie
diod przebiega w sposób cią−
gły  przy  odrobinie  wprawy
można ocenić napięcie w in−

stalacji dokładniej niż wynika to z ta−
beli.

Nadesłał Damian Mąsior, Gorzów.

czyli co by było, gdyby...

W tej  rubryce  prezentujemy  schematy
nadesłane  przez  Czytelników.  Są  to  za−
równo  własne  (genialne)  rozwiązania
układowe, jak i ciekawsze schematy z li−
teratury, godne Waszym zdaniem publicz−
nej  prezentacji  bądź  przypomnienia.  Są
to tylko schematy ideowe, niekoniecznie
sprawdzone  w praktyce,  stąd  podtytuł

„co by było, gdyby...”. Redakcja EdW nie
gwarantuje, że schematy są bezbłędne
i należy je traktować przede wszystkim ja−
ko źródło inspiracji przy tworzeniu włas−
nych układów.
Przysyłajcie do tej rubryki przede wszyst−
kim schematy, które powstały jedynie na
papierze,

natomiast

układy,

które

zrealizowaliście  w praktyce,  nadsyłajcie
wraz z modelami do Forum Czytelników
i do  działu  E−2000.  Nadsyłając  godne
zainteresowania  schematy  z literatury,
podawajcie źródło. Osoby, które nadeślą
najciekawsze schematy oprócz satysfak−
cji z ujrzenia swego nazwiska na łamach
EdW, otrzymają drobne upominki.

Próbnik zwarcia

Za pomocą potencjometru R6 ustawia się graniczną wartość rezystancji, którą próbnik
traktuje jeszcze jako zwarcie (dioda D1 świeci). Regulację można przeprowadzić dołą−
czając rezystor o niewielkiej wartości, np. 0,1

Ω

Nadesłał

Damian Mąsior,

Gorzów.

Odbiornik detektorowy

Bardzo podoba mi się dział „Genialne Sche−
maty” i postanowiłem przesłać trochę nowe−
go  materiału.  Schemat  pochodzi  z książki
Konrada  Wicdelskiego  „Elektrony  wokół
nas”.  Jest  to  prosty  odbiornik  detektorowy.
Aby dobrze działał, trzeba zastosować uzie−
mienie i długą antenę z drutu. Cewkę nawi−
nąć  na  pręcie  ferrytowym.  Liczbę  zwojów
i pojemność kondensatora można zmieniać.

Nadesłał Wierny Czytelnik.

Wykaz elementów:

T1, T2  . . . . . . . . . . . . . .BC147
T3, T4  . . . . . . . . . . . . . .BC157
D2  . . . . . . . . . . . . . . LED żółta
D1  . . . . . . . . . . .LED czerwona
D3  . . . . . . . . . . . . LED zielona
D4 . . . . . . . . Dioda Zenera 10V
D5  . . . . . . . .Dioda Zenera 12V
R1  . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

Ω

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Ω

R4, R5, R9 . . . . . . . . . . . 27k

Ω

R6, R7 . . . . . . . . . . . . . . .47k

Ω

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

Ω

Document Outline