plik

Gdy pierwszy raz w życiu stajesz na nartach,
nie

odbywa

się

szczycie

Kasprowego. Szukasz jakiegoś łagodnego,
mało stromego stoku, jednym słowem –
oślej łączki. Dopiero gdy na takiej oślej łącz−
ce nauczysz się podstaw, będziesz w stanie
bezpiecznie zjechać z Kasprowego.

Niniejszy cykl jest odpowiednikiem

wypraw na taką oślą łączkę. Poszczególne
wyprawy  pozwalają  poznać  kolejne  naj−
ważniejsze  zagadnienia  elektroniki.  Kurs
został  pomyślany,  by  przede  wszystkim
bawić, a przy okazji uczyć. Zabawa polega
na  wykonywaniu  różnych  pożytecznych
i ciekawych układów.

W niniejszym cyklu wszelkie interpre−

tacje fizyczne są mocno uproszczone (o ile
w ogóle  są),  a główna  uwaga  jest  skiero−
wane na zagadnienia praktyczne. Uwydat−
nia  to  charakterystyczna  struktura  kursu  −
każdy  odcinek  zawiera  cztery  bloki,  wy−
różnione kolorami.

Najważniejszy blok to umieszczone na

białym tle ćwiczenia praktyczne. Podane tu
informacje całkowicie wystarczą do zbudo−
wania i uruchomienia opisanych układów.
Nie lekceważ tych ćwiczeń! Samo przeczy−
tanie tekstu nie dostarczy Ci wszystkich naj−

ważniejszych  informacji.  Dopiero  praktycz−
ne wykonanie i zbadanie zaproponowanych
układów pozwoli wyciągnąć wnioski i w peł−
ni zrozumieć opisane zagadnienia.Wyróżnio−
ny  niebieskim  kolorem  ELEMENTarz
przybliża  użyte  w ćwiczeniach  elementy
oraz  zawiera  inne  niezbędne  wiadomo−
ści.Warto poświęcić trochę czasu i starannie
przeanalizować zamieszczone na żółtym tle
TECHNIKALIA – czyli najważniejsze wy−
jaśnienia techniczne. Biblioteczka praktyka
−  czwarty  blok,  wyróżniony  kolorem  różo−
wym,  jest przeznaczony dla osób, które chcą
projektować własne układy. W tej części pre−
zentowane  są  podstawowe  wiadomości  dla
młodego  konstruktora  oraz  swego  rodzaju
klocki  –  sprawdzone,  gotowe  rozwiązania,
które  można  z powodzeniem  wykorzystać
we własnych konstrukcjach.

Niniejszy materiał jest drugą wyprawą na

oślą łączkę. Aby bezboleśnie rozpocząć swą
przygodę z elektroniką, zaleca się zacząć od
lekcji pierwszej, oznaczonej A1. Podane są
tam podstawowe informacje, w tym dotyczą−
ce montażu oraz kodu kolorowego, stosowa−
nego do oznaczania rezystorów. Kolejne lek−
cje publikowane są w Elektronice dla Wszy−
stkich, począwszy od numeru 10/2000.

Archiwalne numery Elektroniki dla

Wszystkich  oraz  zestawy  wszystkich  ele−
mentów  i  materiałów  niezbędnych  do
przeprowadzenia  ćwiczeń  dostarczane  są
przez  firmę  AVT –  szczegóły  podano  na
stronie 121.

W czasie drugiej wyprawy wykonasz sze−

reg fantastycznych układów, których działa−
nie zadziwi Ciebie i Twoich najbliższych. Po−
znasz kolejne podstawowe prawa elektroniki
i zdziwisz się, jakie są proste i oczywiste.

Na naszej pierwszej wyprawie (A1) ra−

dziliśmy  sobie  bez  użycia  lutownicy.  Pod−
czas drugiej wyprawy zapoznasz się z luto−
waniem.  Jeśli  bardzo  się  boisz  lutowania,
możesz zmontować opisane układy innymi
sposobami, zaprezentowanymi podczas po−
przedniej  wyprawy.  Serdecznie  radzę  Ci
jednak – zacznij lutować.

Nie jest to nic trudnego, musisz tylko tro−

chę poćwiczyć i... uważać, by się nie popa−
rzyć. Pożyteczne wskazówki dotyczące lu−
towania znajdziesz w artykule. Nie przejmuj
się, jeśli na razie nie umiesz i nie rozumiesz
wszystkiego. Wykonanie proponowanych
ćwiczeń da Ci wiele radości i wiele nauczy.

Życzy Ci tego autor cyklu

Piotr Górecki

Ośla łączka

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

Wyprawa druga – A2

Nocny Dręczyciel, Laserowa strzelnica, Wyłącznik zmierzchowy,

Automat reklamowy, Symulator alarmu , Elektroniczna tęcza,

Dyskotekowy gadżet, Tańczące lampki, Migacz dużej mocy

kondensatory
elektrolityczne

przełącznik

kondensatory

ceramiczne

fototranzystory

tranzystory NPN

dioda dwukolorowa

fotorezystor

tranzystory PNP

brzęczyk

piezo 12V

diody LED

rezystory

tranzystor

MOSFET N

Prąd elektryczny przepływający przez ciało człowieka nie jest obojętny dla zdrowia.
Czym większe napięcie, tym większy prąd i większy wpływ na organizm.
Napięcia nie przekraczające 24V uznaje się za bezwzględnie bezpieczne.
Napięcia rzędu 60V i więcej uznawane są za niebezpieczne. Napięcie w domowym gnia−
zdku sieci energetycznej wynosi 220...230V – jest to więc napięcie groźne dla życia!

Przeprowadzanie prób z

układami dołączonymi wprost

do sieci grozi śmiercią!

Aby zapobiec nieszczęściu, należy zasilać budowane układy z baterii, albo z użyciem fa−
brycznego, atestowanego zasilacza, który co prawda jest dołączany do sieci, ale zasto−
sowane rozwiązania zapewniają galwaniczną izolację od sieci i pełne bezpieczeństwo.

Na  początek  bę−
dziemy  łączyć  re−
zystory  szerego−
wo  i równolegle.
Nie zlekceważ te−
go  prostego  ćwi−
czenia.

Chodzi

o intuicyjne zro−
zumienie

zasad

łączenia rezysto−
rów i rozpływu prądów.

Zmontuj układ według rysunku 1

i równolegle do rezystora R1 dołączaj
kolejno rezystory Rx o wartościach
220

Ω

, 1k

Ω

, 10k

Ω

, 100k

Ω

, 1M

Ω

(nie

dołączaj mniej−
szych niż 100

Ω

bo  możesz  spalić
diodę).  Nie  mu−
sisz  dołączać  re−
zystora Rx na sta−
łe – wystarczy, że
dotkniesz

jego

końcówkami koń−
cówek  rezystora
R1.  Zwróć  uwa−
gę,  jak  zmienia

się  jasność  diody  –  jest  ona  zależna  od
wypadkowej  rezystancji  równoległego
połączenia  R1  i Rx.  Czym  mniejsza  re−
zystancja wypadkowa, tym większy prąd
i silniej  świeci  dioda  LED.  Możesz  też
dołączyć równolegle do R1 dwa lub wię−
cej rezystorów.

Ja, przygotowując ćwiczenia, wyko−

rzystałem uniwersalną płytkę stykową –
fotografia 1.

Dodanie równolegle dowolnego rezy−

stora Rx (lub kilku równoległych rezysto−
rów) niewątpliwie zwiększa jasność dio−
dy, ale gdy Rx ma dużą wartość, zmiany
są minimalne. Dodając równoległy

Połączenie szeregowe i równoległe

Jak  się  przekonali−
śmy  w ćwiczeniu  1,
rezystancja  wypad−
kowa

(zastępcza)

połączenia  szerego−
wego dowolnej licz−
by  rezystorów  jest
równa  sumie  ich  re−
zystancji.  Ilustruje
to rysunek A. Rezy−
stancja  wypadkowa
(zastępcza) wynosi:

Rz = R1+R2+R3+...
G o r z e j

w przypadku
p o ł ą c z e n i a
równoległego
– zobacz ry−
sunek B. Tu
obowiązuje
następująca
zależność:

Czy ten wzór Cię przestraszył? Jeśli tak, to już

wiesz,

dlaczego

w ćwiczeniu 1 za−
chęcałem Cię do in−
tuicyjnego podej−
ścia do problemu.

Możesz jednak

zapamiętać  wzór  na
rezystancję  wypad−
kową  dwóch rezy−
storów połączonych równolegle. Nie będzie to jed−
nak wzór:

tylko jego przekształcona forma:

Warto ten wzór zapamiętać, a przynajmniej

mieć gdzieś pod ręką.

A teraz niespodzianka! Przy łączeniu konden−

satorów jest dokładnie odwrotnie: wypadkowa po−
jemność równoległego połączenia dowolnej liczby
kondensatorów jest równa sumie ich pojemności.
Aby zwiększyć pojemność, śmiało możesz łączyć
kondensatory równolegle.

Ten straszny Kirchhoff...

Podczas  pierwszej  wyprawy  omawialiśmy  prawo
Ohma.  Okazało  się,  że  to  nic  trudnego.  Równie
proste  i łatwe  do  intuicyjnego  pojęcia  okażą  się
dwa  kolejne  fundamentalne  prawa  elektroniki  –
prawa Kirchhoffa.

Zanim je omówimy, uściślijmy pewne podsta−

wowe fakty.

Prąd, przepływając przez elementy wywołuje

na nich spadek napięcia. Jeśli prąd nie płynie,
spadku napięcia nie ma. Uwaga − spadek napięcia

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Kondensator

Kondensatory obok rezystorów
są  najpopularniejszymi  ele−
mentami  elektronicznymi.  Ich
budowę  ilustruje  pokazany  po
prawej  stronie  symbol  kondensatora  –  dwie
przewodzące  prąd  płaszczyzny,  tak  zwane
okładki,  przedzielone  są  warstwą  izolatora
(dielektryka).  Obecność  izolatora  wskazuje,
że  przez  kondensator  w  zasadzienie  może
płynąć  prąd  (stały).  Najważniejszą  cechą
kondensatorów  jest  zdolność  gromadzenia
energii elektrycznej. Zdolność tę charaktery−
zuje  podstawowy  parametr  kondensatorów
zwany pojemnością.

Kondensator można naładować, to znaczy

zgromadzić w nim energię, a potem tę energię
pobrać – w tym względzie kondensator przy−
pomina akumulator. Trzeba jednak wiedzieć,
że ilość energii, jaką można zgromadzić w ty−
powym kondensatorze jest nieporównanie
mniejsza od ilości energii gromadzonej w ja−
kimkolwiek akumulatorze (baterii).

Oprócz roli (niewielkich) zbiorniczków

energii,  kondensatory  pełnią  w układach
elektronicznych  także  inne  ważne  role:  roz−
dzielają  sygnały,  zmniejszają  zakłócenia,  są
częścią filtrów.

Najważniejsze parametry kondensatora

to pojemność i napięcie maksymalne (zna−
mionowe). Jeśli napięcie na końcówkach

Ćwiczenie 1

Połączenie równoległe
i szeregowe
Rozpływ prądów

Rys. 1

R1 R2

...

R1 R2

R 1

R 1 R2

... +

R 2

Rys. A

Rys. B

Rys. C

rezystor, zwiększasz prąd diody.
Oznacza to, że zmniejszasz rezy−
stancję ograniczającą.

A jaka jest rezystancja wy−

padkowa  dwóch  lub  więcej
oporników  połączonych  równo−
legle? Wzory na rezystancję wy−
padkową w połączeniu równole−
głym  znajdziesz  w

części

TECHNIKALIA.  Niestety,  nie
są  to  wzory  najprzyjemniejsze,
dlatego koniecznie przeprowadź
eksperyment  według  rysunku  1
i spróbuj  intuicyjnie  poczuć  obowiązu−
jące zasady.

Niewątpliwie rezystancja wypadko−

wa połączenia równoległego dwóch re−
zystorów  jest  mniejsza od  rezystancji
mniejszego  z nich.  O ile  mniejsza?  To
zależy.  Powinieneś  trochę  poćwiczyć
z rezystorami  o różnych  wartościach
(w zakresie 1k

Ω

...1M

Ω

). Sprawdź i za−

pamiętaj, że wypadkowa rezystancja po−
łączonych równolegle dwóch jed−
nakowych rezystorów jest
równa połowie rezystancji
każdego z nich.

A teraz zestaw układ we−

dług rysunku 2a. Jako Rx
włączaj kolejno rezystory o warto−
ściach 0

Ω

(zwora – kawałeczek drutu),

Ω

, 100

Ω

, 1k

Ω

, 10k

Ω

, 100k

Ω

. Jasność

diody LED świadczy niezbicie, że doda−

nie do R1 szeregowej

rezystancji Rx zwięk−

sza rezystancję wy−

padkową. Jeśli war−

tość Rx jest dużo więk−

sza od R1, wypadkowa rezy−

stancja jest zbliżona do większej z nich,
czyli Rx. Możesz też między punkty A,
B włączyć nie jeden, ale kilka połączonych
w szereg rezystorów.

Jeśli chcesz sprawdź, czy taki sam

efekt  uzyskasz  przy  przestawieniu  ko−
lejności  rezysto−
rów,  czyli  w ukła−
dzie  według  ry−
sunku  2b lub  2c.
Efekt  jest  zawsze
taki  sam.  Oznacza
to,  że

przy połą−

czeniu

szerego−

wym  dowolnych
elementów  kolej−
ność  nie  ma  zna−
czenia

. Wbij to

sobie do głowy raz
na zawsze!

i napięcie to to samo. Czasem myśląc o tym sa−
mym mówimy, że na elemencie występuje napię−
cie, a czasem że spadek napięcia. Rysunek D

pokazuje obwód, który nie jest zamknięty. Prąd
jest równy zeru, a więc napięcia U1 i U2...

Według prawa Ohma

U = I*R.

Oznacza to, że gdy prąd nie płynie, na rezystorach
R1, R2 (i diodzie) nie występuje spadek napięcia −
napięcia na nich są równe zeru.

Aby popłynął prąd, potrzebne jest jakieś źródło

napięcia, a obwód musi być zamknięty. Obwód ob−
ciążenia może zawierać wiele elementów, prąd
może się rozgałęziać, ale prąd zawsze zamyka się
w zamkniętym obwodzie, obejmującym źródło na−
pięcia – ilustruje to rysunek E.

A teraz przechodzimy do praw Kirchhoffa. Nic

się nie bój, nie będzie bolało.

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

kondensatora  będzie  zbyt  wysokie,  izolator
kondensatora  ulegnie  przebiciu,  co  zazwy−
czaj  oznacza  trwałe  uszkodzenie  (zwarcie
okładek). Dlatego na obudowach kondensa−
torów zazwyczaj podaje się napięcie maksy−
malne.  Uwaga!  Kondensator  może  z powo−
dzeniem pracować przy napięciach niższych
niż jego napięcie znamionowe – nie grozi to
niczym złym.

Pojemność kondensatora wyrażamy w fara−

dach (skrót F). 1 farad to ogromna pojemność;
w praktyce pojemność wyraża się w mikrofa−
radach (µF), nanofaradach (nF) i pikofaradach
(pF). W swojej praktyce najczęściej będziesz
mieć do czynienia z kondensatorami o pojem−
nościach w zakresie 1nF...4700µF.

Istnieje wiele rodzajów kondensatorów,

różniących  się  budową,  a przede  wszystkim
rodzajem dielektryka (izolatora). Są konden−
satory mikowe, papierowe, szklane, teflono−
we,  poliwęglanowe,  polistyrenowe,  polie−
strowe,  ceramiczne,  elektrolityczne  alumi−
niowe, tantalowe, itd.

Zdecydowanie najpopularniejsze (i naj−

tańsze) są poliestrowe, ceramiczne oraz elek−
trolityczne aluminiowe – takie kondensatory
będziesz stosował w swych układach.

Większość zasad oznaczania kondensato−

rów podałem podczas poprzedniej wyprawy.
Dodam tylko informację o oznaczaniu tole−
rancji oraz kondensatorów ceramicznych.

Tolerancję oznacza się

dużą literą. Najczęściej
jest to litera K (10%) lub
J (5%). Tabela 1 zawiera
bliższe informacje.

Oznaczenie

220nK

oznacza więc 220nF
10%; 4n7J to 4,7nF 5%,
natomiast

1n21F

1,21nF (1210pF) 1%.

Często spotyka się ele−

menty  oznaczone  kodem
cyfrowym  podobnym  do
kodu  kolorów.  W ozna−
czeniu  trzycyfrowym  dwie  pierwsze  cyfry  są
znaczące, trzecia to liczba zer. Wartość poda−
na jest w pikofaradach (w przypadku rezysto−
rów  –  w omach).  Przykładowo  kondensator
oznaczony  332  ma  wartość  3300pF,  czyli

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

30%

20%

10%

0,5%

0,25%

0,1%

0,05%

0,002%

0,001%

0,0005%

Tabela 1

Rys. D

Rys. E

Czy wiesz, że...

w połączeniu szeregowym

nie ma znaczenia kolejność

elementów.

Wykonaj  układ  we−
dług rysunku 5 i fo−
tografii  3.  Zwróć
uwagę,  że  zastoso−
wany  kondensator
elektrolityczny  jest
elementem bieguno−
wym  i włączony  od−
wrotnie  na  pewno
się  zepsuje,  a nawet
może wybuchnąć.

Przełączaj prze−

łącznik S1. Co się
dzieje?

Nie ulega wątpli−

wości,  że  kondensa−
tor  zachowuje  się
jak bateria – groma−
dzi energię elektrycz−
ną.  W

pozycji

przełącznika

S1  do  baterii  B1
dołączasz  kon−
densator  C1,  kon−
densator  ładuje  się
w krótkim czasie prądem pły−
nącym  przez  rezystor  R1  i diodę  D1.
Świadczy o tym silny a krótki błysk dio−
dy  D1.  Gdy  kondensator  się  naładuje,
prąd ładowania przestaje płynąć. O tym,
że kondensator został naładowany, czyli
zgromadziła się w nim pewna ilość ener−
gii  przekonasz  się,  gdy  przełączysz  S1
do  pozycji  B.  Dioda  D2  zaświeci  się,
a następnie  zacznie  pomału  gasnąć.

Brzęczyk będzie działał

dłużej.

A jak długo bę−

dą świecić lampki

z kondensatorem o

pojemności 4700µF?

Tym razem możesz dołą−

czyć większy kondensator rów−

nolegle do mniejszego, wypadkowa

Zapewne znasz powiedzenie

że w przyrodzie nic nie ginie...

Powiedzenie to jest jak naj−

bardziej trafne w odniesieniu do
elektroniki, a ściślej: prądu
i napięcia.

Na rysunku F zaznaczyłem

rozpływ  prądów  w poszczegól−
nych  gałęziach  i zaznaczonych
zielono)  węzłach.  Znów  użyjmy
prostej  analogi  z rurami  instala−
cji  wodnej.  Prąd  w przewodach
i elementach  zachowuje  się
podobnie jak woda płynąca w ru−
rach.  Woda  po  drodze  nie  może

Ośla łączka

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

3,3nF. 471 to 470pF; 224 to 220000pF, czyli
220nF, natomiast 105 to 1000000pF, czyli 1µF.

Kondensator stały

Nazwa  kondensator  stały wska−
zuje  na  rodzaj  dielektryka:  ciało
stałe,  w przeciwieństwie  do  cie−
czy.  Najpopularniejszymi  dielektrykami  są
cieniutka folia (najczęściej poliestrowa) oraz
specjalne odmiany ceramiki.

Fotografie pokazują kondensatory fo−

liowe i ceramiczne. Kondensator stały jest
elementem niebiegunowym.

Najpopularniejsze kondensatory stałe ma−

ją pojemność 1nF...2,2µF (2200nF).

Kondensatory foliowe (o oznaczeniu MKT)

niewiele zmieniają pojemność pod wpływem
temperatury i są stosowane w układach, gdzie
wymagana jest stabilność pojemności.

Kondensatory ceramiczne są mniejsze

i tańsze od podobnych foliowych, ale mają
małą stabilność cieplną – niektóre ich
rodzaje potrafią pod wpływem wahań tempe−
ratury zmieniać pojemność nawet o 50%, gdy
kondensatory foliowe w tych samych warun−
kach zmienią pojemność co najwyżej o 1%.
Pomimo mniejszej stabilności, kondensatory

A teraz dobra wiadomość. Bardzo ła−

two  można  policzyć  rezystancję  wypad−
kową  rezystorów  połączonych  szerego−
wo:  rezystancja  wypadkowa  połączenia
szeregowego dowolnej liczby rezystorów
jest sumą ich rezystancji. Zapamiętaj to!

W praktyce będziesz niekiedy łączył

rezystory szeregowo i równolegle, by
uzyskać potrzebną wartość. Możesz też
zastosować połączenie mieszane.
Trzy przykłady podane są na rysunku 3.

A teraz kolejna sprawa – rozpływ

prądów  w obwodzie.  Sprawdzisz  to
w układzie z rysunku 4 i fotografii 2
z trzema  jednakowymi  diodami  LED,
stosując  jako  Rx  rezystory  o warto−
ściach  1

Ω

, 10

Ω

, 100

Ω

, 1k

Ω

, 10k

Ω

100k

Ω

. Znów nie musisz łączyć Rx na

stałe – wystarczy dotknąć na chwilę
punktów A, B. Przekonaj się, że prąd
jest leniwy i chętnie płynie tam, gdzie
jest mniejszy opór (rezystancja).

Ćwiczenie 2

Czy wiesz, że...

kondensator elekrolityczny (biegunowy)

dołączony do źródła napięcia o zbyt wysokiej

wartości lub odwrotnej biegunowości mo−

że spowodować silny wybuch?

Rys. 5

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

węzeł

to też jest

węzeł

to też jest

węzeł

1, I2 − prądy dopływające

2 − prądy dopływające

3, I4 − prądy odpływające

4 − prądy odpływające

1+I2

2 =

3+I4

1+ 2+ 3+ 4

5+ 6+ 7

1+ 2+ 3+ 4=I I I

5+ 6+ 7

Fot. G

Rys. F

TECHNIKALIA

pojemność będzie sumą pojemności obu
kondensatorów – zapamiętaj to.

Zastosuj teraz w roli C1 kondensator

o pojemności 10µF i przełączaj S1. Co
się zmieniło? Czy dostrzegasz miganie
diod? Diody nadal świecą, ale czas świe−
cenia jest bardzo krótki.

Odłącz rezystor i diodę LED, pozo−

staw tylko brzęczyk. Jak długo będzie
pracował brzęczyk, zasilany z kondensa−
tora 470µF, a ile z kondensatora 10µF?

Czas świecenia diody (czas rozłado−

wania) zależy od pojemności C1 i rezy−
stancji  R2.  Czym  większa  pojemność
i czym większa rezystancja, tym czas ten
jest  większy  (obecność  brzęczyka  ma
niewielki  wpływ).  Podobnie  od  rezy−
stancji  R1  i pojemności  C1  zależy  czas
ładowania.

Zastosuj

R1=1k

Ω

C1=4700µF. Jak dioda D1 świadczy
o czasie ładowania?

Zestaw teraz układ według

rysunku 6a. Ja wyko−
rzystałem

płytkę

stykową  –  foto−
grafia  4.  Diody
świecące służą tu
tylko  jako  wska−
źnik prądu. Obwody
I i II  są  bardzo  podob−
ne;  różnią  się  tylko  kolejno−

ścią elementów R, C. Podczas przełącza−
nia przełącznika S migać będą wszystkie
diody. Na rysunku 6 zaznaczyłem kolo−
rami, w jakim obwodzie płynie prąd ła−
dowania (kolor czerwony), a w jakim
prąd rozładowania (kolor zielony). Zau−
waż, że kierunek przepływu prądu zmie−
nia się. Czy rozumiesz dlaczego?

Przyzwyczajaj się do wy−

kresów – na rysunku 7

narysowałem

jak

zmienia się w cza−

sie prąd ładowa−
nia i rozładowa−

nia. Wykres z ry−

sunku 7a dotyczy

zarówno gałęzi I, jak

i gałęzi II. Jeśli wartość

zginąć (rury nie są dziurawe). Ilość wody dopły−
wającej do danego węzła musi być równa ilości
wody odpływającej. To oczywiste prawda?

Tak samo jest z prądem: suma prądów dopły−

wających do węzła musi być równa sumie prądów
odpływających. Ilustruje to rysunek G. Samo
przez się zrozumiałe?

Właśnie! A to jest treść prawa Kirchhoffa doty−

czącego prądu. Może uznasz, że sprawa tych prą−
dów w węźle jest tak oczywista, że nie warto o tym
nawet  wspominać.  Rzeczywiście  jest  to  zgodne
z intuicją, ale początkujący miewają z tym kłopo−
ty. Niektórzy wiedząc, że prąd przez rezystor pły−
nie  “opornie”  skłonni  są  uznać,  że  zmniejsza  on
“po  drodze”  swoją  wartość.  I to  jest  bardzo
poważny błąd!

Nie może się zdarzyć, że “przed rezystorem”

(lub innym elementem) prąd jest większy, a “za re−
zystorem” – mniejszy. Zresztą wyrażenia “przed”
i “za” nie są trafne i nigdy tak nie mówimy. Ilu−
struje to rysunek H.

Zapamiętaj − w danej gałęzi prąd nie może “za−

wieruszyć się gdzieś po drodze”.

Jak pokazują wcześniejsze rysunki, prąd,

który wypłynął z dodatniego bieguna baterii, po
przebrnięciu przez dowolnie skomplikowaną sieć

Ośla łączka

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

ceramiczne są wykorzystywane powszech−
nie, bo tylko w niewielu przypadkach wyma−
gana jest dobra stabilność cieplna.

Kondensator
elektrolityczny

Kondensator elektrolityczny za−
wdzięcza  swą  nazwę  (zwykle
ciekłemu)  elektrolitowi.  Gdy
rozbierzesz  popularny  kondensator  elektroli−
tyczny,  przekonasz  się,  iż  jest  on  zbudowany
ze  zwiniętych  pasków  folii  aluminiowej  i pa−
sków  papieru  nasączonych  cieczą  –  właśnie
elektrolitem. Wbrew pozorom, izolatorem nie
jest ani papier, ani ciekły elektrolit, tylko cie−
niuteńka warstwa tlenku glinu, wytworzona na
chropowatej  powierzchni  paska  aluminium
(jeden z pasków jest matowy). Ponieważ war−
stwa izolatora jest zadziwiająco cienka, a chro−
powata  powierzchnia  aluminium  ma  po−
wierzchnię  czynną  wielokrotnie  większą  niż
geometryczne wymiary paska, w kondensato−
rach  elektrolitycznych  udaje  się  uzyskać  sto−
sunkowo  dużą  pojemność.  Na  fotografiach
zobaczysz różne kondensatory elektrolityczne.

Nie produkuje się “elektrolitów” o pojem−

nościach poniżej 1µF (1000nF). Najpopular−
niejsze kondensatory elektrolityczne mają
pojemność od 2,2µF do 4700µF, ale zdarzają
się też większe, nawet do 47000µF i więcej.
Wielkość “elektrolita” związana jest z po−
jemnością oraz napięciem maksymalnym.

Rys. 6a

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Fot. I

Fot. H

((

łł

))

Czy wiesz, że...

w elektronice obowiązuje uczciwość: ani

prąd, ani napięcie nie mogą wyparować ani zgi−

nąć bez wieści. Nie mogą się też pojawić nie

wiadomo skąd. Te oczywiste zasady zna−

ne są jako prawa Kirchhoffa.

Tego ćwiczenia nie musisz wykonywać.
Jeśli  jednak  jesteś  ciekawy,  jak  zbudo−
wane są kondensatory, zepsuj po jednym
kondensatorze  (foliowy,  ceramiczny
i elektrolityczny).  Po  takich  ekspery−
mentach na wszelki wypadek umyj ręce
(choć generalnie nie zawierają one sub−
stancji trujących czy żrących, taka prze−
zorność na pewno nie zaszkodzi).

Pamiętaj, że kondensatory elektroli−

tyczne włączone odwrotnie oraz dołą−
czone do zbyt wysokiego napięcia mo−

gą wybuchnąć. Nie przeprowadzaj ta−
kich testów! Zachowując wszelkie

C1 i C2 oraz R1 i R2 są jednakowe, prą−
dy w gałęziach I i II też będą jednakowe.

Przyjmijmy, że zmiany prądu są w obu

gałęziach identyczne. Czy tak samo zmie−
niają się napięcia oznaczone U

i U

Nie! Napięcia U

i U

nie są jednako−

we. Czy już potrafiłbyś narysować
z grubsza na wykresie, jak zmieniają się
te napięcia w czasie? Spróbuj uzupełnić
rysunek 7b i 7c, a potem zajrzyj też do
części TECHNIKALIA. Przebiegi na−
pięcia U

i U

możesz kontrolować pro−

stym  monitorem  napięcia  o schemacie
z rysunku  6b. Uwaga!  Ze  względu  na
duże  wartości  rezystancji  musisz  zacie−

mnić pomieszczenie, żeby zaobserwo−
wać świecenie diod monitora napięcia.

Prawdopodobnie mocno się zdzi−

wisz – skąd w punkcie Y bierze się
ujemne napięcie? To jeszcze nie koniec
niespodzianek.

Wiesz, że dioda LED nie zaświeci się

przy napięciu 1,5V (dołączona np. do jed−
nego “paluszka”). Kondensator i przełącz−
nik pozwalają zbudować prosty podwajacz
napięcia − w układzie z rysunku 8 dioda
miga podczas przełączania przełącznika
S1. Jak widzisz, naładowany kondensator
rzeczywiście pełni rolę bateryjki.

o d b i o r n i k ó w
wróci  do  bie−
guna  ujemne−
go.  Dla  danej
baterii  wartość
prądu  wypły−
wającego  z jej
bieguna  dodat−
niego  źródła
napięcia

bę−

dzie  dokładnie
taka  sama,  jak
prądu  “wraca−
jącego” do bie−
guna  ujemne−
go.  Tak  samo,
gdy  w obwo−
dzie  występują
dwa źródła na−
pięcia lub wię−
cej  –  przykład
pokazuje rysu−

nek  I.  Już  teraz,  na  początku  swej  przygody
z elektroniką  wbij  sobie  do  głowy,  że  prąd
nie  może  zginąć  po  drodze i że  prądy  zawsze

płyną w zamkniętych obwodach – będzie ci to
bardzo potrzebne, gdy zaczniesz budować wzmac−
niacze zasilane podwójnym (symetrycznym)

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Zdecydowanie najpopularniejsze są kon−

densatory elektrolityczne aluminiowe. Znacz−
nie lepsze kondensatory tantalowe są droższe,
dlatego są stosowane tylko w układach, gdzie
wymagana jest stabilność pojemności.

Uwaga, “elektrolity” aluminiowe i tantalowe

mają określoną biegunowość. Zarówno odwrot−
ne włączenie, jak i przekroczenie napięcia nomi−
nalnego kończy się nieodwracalnym uszkodze−
niem, a często także niebezpieczną eksplozją.

Powinieneś wiedzieć, że powszechnie sto−

sowane “elektrolity” aluminiowe mają pewną
niezbyt  dobrą  właściwość.  Teoretycznie  ze
względu  na  obecność  dielektryka  (izolatora)
przez  kondensator  nie  powinien  płynąć  prąd
stały. I praktycznie nie płynie on przez dielek−
tryk  foliowy,  ceramiczny,  a także  dielektryk
w kondensatorach  tantalowych.  Natomiast
w kondensatorach  elektrolitycznych  alumi−
niowych,  które  przez  długi  czas  (miesiące)
nie są podłączone do źródła napięcia, cieniut−
ka  warstewka  tlenku  glinu  ulega  drobnym

Rys. 8

Rys. K

Rys. J

Ćwiczenie 3

A co jest w środku?

Rys. 6b

Rys. 7

środki bezpieczeństwa zrobiłem to za
Ciebie. Mały kondensator 10

F/16V włą−

czony odwrotnie do zasilacza 12V 250mA
wybuchł  z wielkim  hukiem  po  kilku−
dziesięciu sekundach. Fotografia 5 po−
kazuje,  co  z niego  zostało.  Natomiast
duży,  stary  krajowy  “elektrolit”
1500µF/16V włączony  odwrotnie  nie
wybuchł,  tylko  pobierając  prąd  około
0,4A przy  napięciu  12V bardzo  silnie

się rozgrzał, a ciśnienie gazów wy−
pchnęło gumowe denko – efekt widzisz
na fotografii 6.

napięciem i wykorzystywać tak zwane wzmacnia−
cze operacyjne.

Tak samo jak w obwodach elektronicznych nie

może zginąć prąd, tak samo nie może zginąć napię−
cie. Biorąc sprawę w uproszczeniu, mamy źródła
napięcia (bateria, zasilacz, akumulator) oraz
odbiorniki. Niech na źródle występuje jakieś napię−
cie U

. Suma napięć (albo inaczej mówiąc − spad−

ków  napięć)  na  odbiornikach  musi  być  równa  na−
pięciu  źródła.  Prosty  przypadek  pokazany  jest  na
rysunku J. Żeby się nie pogubić przy analizie na−
pięć,  przyjęto  zasadę  zaznaczania  kierunku  napię−
cia  za  pomocą  strzałek;  grot  strzałki  pokazuje,
mówiąc potocznie – plus (ściślej: punkt o wyższym
potencjale). Zwróć uwagę, że w przypadku baterii

strzałka  wskazuje  po  prostu  biegun  dodatni.
W przypadku  odbiorników  strzałki  są,  mówiąc
obrazowo  “skierowane  przeciwnie”    do  kierunku
prądu. Można też powiedzieć, że grot strzałki powi−
nien pokazywać punkt bliższy bieguna dodatniego.

Na rysunku K pokazane są kolejne przypadki

–  zawsze  suma  spadków  napięć  (napięć
na  odbiornikach)  jest  równa  napięciu  źródła
(źródeł).    Napięcie  nie  może  zginąć  ani  też
pojawić się “znikąd”.

I to jest sens prawa Kirchhoffa w odniesieniu

do napięć. Na początek tyle informacji Ci wystar−
czy, jednak zachęcam Cię do starannego przeanali−
zowania dalszej części materiału przeznaczonego
tylko dla dociekliwych.

Ośla łączka

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

uszkodzeniom. Mówimy, że aluminiowy “elek−
trolit” uległ rozformowaniu. Po dołączeniu ta−
kiego rozformowanego kondensatora do źródła
napięcia, przez pewien czas (liczony w godzi−
nach) popłynie niewielki prąd stały – tak zwa−
ny prąd upływu. Po kilku godzinach prąd ten
zmaleje do pomijalnie małej wartości – mówi−
my, że kondensator się zaformował. Gdy kon−
densatory elektrolityczne mają współpracować
z obwodami zawierającymi rezystory o warto−
ściach powyżej 100k

Ω

, warto je przed wluto−

waniem do układu zaformować, czyli dołączyć
do baterii lub zasilacza co najmniej na godzinę.

Fotorezystor

jest  odmianą  rezystora  −  pod  wpływem
oświetlenia zmniejsza swą rezystancję z kil−
ku...kilkudziesięciu  megaomów  nawet  do
kilkuset omów. Czym jaśniejsze światło, tym
mniejsza  rezystancja  fotorezystora.  Fotore−
zystor jest elementem niebiegunowym.

Fototranzystor

Pod  wpływem  oświetlenia
zaczyna  przewodzić  prąd
w obwodzie kolektor−emiter,
i co  ważne,  nie  jest  do  tego
potrzebny prąd bazy (jednak
niektóre fototranzystory ma−
ją wyprowadzoną końcówkę
bazy).  Rolę  prądu  bazy  pełni  światło.  Czym
więcej  światła,  tym  większy  prąd  kolektora.
Fotografia pokazuje  wygląd  fototranzysto−
rów. Fototranzystor jest elementem bieguno−
wym − przy niewłaściwym włączeniu element
wprawdzie nie powinien ulec uszkodzeniu, ale
praktycznie nie będzie reagował na światło.

Uwaga! W większości elementów elek−

tronicznych końcówka dodatnia jest dłuższa.

Ćwiczenie 4

yłłą

ąc

niik

k z

miie

TECHNIKALIA

Rys. L

Zbuduj  układ  według  rysunku  9.  Jeśli
fotorezystor  pozostaje  w ciemności,  nic
się  nie  dzieje.  Gdy  oświetlisz  fotorezy−
stor, odezwie się brzęczyk i zaświeci się
dioda D2. Dioda D1 pokazuje, jaki prąd
płynie przez fotoelement.

Zestaw układ według rysunku

10.  Tym  razem  brzęczyk  się  ode−
zwie  i zaświeci  dioda  D3,  gdy  zasło−
nisz  fotoelement  (np.  wsadzając  układ
do  szuflady)  lub  gdy  zapadnie  zmrok.
Jeśli światło jest jasne, przez fotorezy−
stor  płynie  znaczny  prąd.
Tranzystor  T1  wtedy
przewodzi i zabie−
ra cały prąd pły−
nący  przez  R3,
przez  co  tranzy−
stor T2 jest zatkany.
Rezystor  R2  ogranicza
prąd bazy w przypadku bardzo silnego
oświetlenia.  Gdy  światło  jest  coraz
słabsze, przez fotorezystor płynie coraz

mniejszy  prąd.  Coraz  mniejszy  prąd
płynie także w obwodzie kolektor−emi−
ter  tranzystora  T1.  T1  zaczyna  się  za−
mykać, napięcie na jego kolektorze ro−
śnie,  więc  zaczyna  przewodzić  tranzy−
stor  T2.  Zwróć  uwagę,  że  obwody
z tranzystorami T1, T2 to niewątpliwie
wzmacniacz.

Wymieniając rezystor R1 (1k

Ω

...1M

Ω

)

w układach z rysunków 9 i 10 możesz re−
gulować próg włączania brzęczyka i dio−

dy w bardzo szerokim zakresie.

W ciemności zbliż

diodę świecącą D1 do

fotorezystora FR.

Co się stanie?

Możesz przeana−

lizować

działanie

takiego nietypowego genera−

tora, możesz zmieniać pojemność
C1, nie będziemy się jednak nim
zajmować.

Rys. 9

Czy wiesz, że...

nazwa jednostki pojemności, farad,
pochodzi od nazwiska zasłużonego

uczonego angielskiego Michaela

Faradaya?

Rys. 10

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

Kirchhoff tylko dla dociekliwych

Gdy w danym odwodzie występuje kilka źródeł, sy−
tuacja jest podobna – zawsze suma spadków napięć
(napięć na odbiornikach) równa się sumie napięć
źródeł. Zwróć uwagę na rysunek L, gdzie pokazano
przypadek, gdy napięcia źródeł (baterii) w zależno−
ści od kierunku włączenia dodają się lub odejmują.

Przy analizie napięć zawsze bierzemy pod

uwagę zamknięte obwody (pętle), które są facho−
wo nazywane oczkami. Nie zawsze w analizowa−
nym  oczku  muszą  występować  źródła  napięcia  –
przykład masz na rysunku M. Niewiele to zmie−
nia  –  możemy  zastrzałkować  występujące  napię−
cia (grot strzałki pokazuje punkt bardziej dodatni)
i obrać  dowolny  kierunek  obiegu  oczka.  Potem

trzeba  zsumo−
wać  napięcia,
biorąc  napięcia
zastrzałkowane
zgodnie  z kie−
runkiem obiegu
oczka  ze  zna−
kiem plus, a za−
s t r z a ł k o w a n e
przeciwnie – ze
znakiem minus.
Uważaj – suma
napięć w oczku
zawsze  będzie
równa

zeru.

Taką też definicję (napięciowe prawo Kirchhoffa)
znajdziesz w podręcznikach.

Może ta definicja Cię trochę przestraszyła. Nie

bój się, ale też nie lekceważ tych wiadomości. Na
razie zakoduj sobie uproszczoną zasadę: napięcie
w obwodzie nie może zginąć, a suma spadków na−
pięć (czyli napięć na odbiornikach) musi być rów−
na napięciu źródła (źródeł).

I tyle o groźnych tylko z nazwy prawach Kirch−

hoffa. Mówiłem Ci, że podstawy elektroniki są
beznadziejnie proste. W elektronice nie ma żad−
nych oszustw i ani prąd, ani napięcie nie mogą wy−
parować ani zginąć bez wieści.

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

W przypadku fototranzystorów L−53P3C (5mm)
i L−932P3C (3mm) jest odwrotnie. Końców−
ka dodatnia jest krótsza – nie zapomnij o tym
przy budowie układów.

Uwaga! W większości typowych układów

można zamiast fotorezystora zastosować fo−
totranzystor i odwrotnie: fotorezystor w miej−
sce fototranzystora. Prawdopodobnie trzeba
będzie przy tym skorygować wartość współ−
pracującego rezystora, ustalającego czułość.

Ani fotorezystor,

ani fototranzystor
nie wytwarzają prą−
du. Są jednak ele−
menty, ogólnie zwa−
ne

FOTOOGNIWAMI

które zamieniają energię świetlną na elektrycz−
ną. Uzyskana tak ilość energii jest bardzo mała,
wystarcza jednak do zasilania oszczędnych
odbiorników, na przykład kalkulatorów.

Fotodioda

(nie mylić z diodą świecącą LED) to element,
w którym biorąc w największym uproszcze−
niu,  po  oświetleniu  pojawia  się  w niej  nie−
wielki  prąd.  W zależności  od  kierunku  włą−
czenia  fotodioda  może  pracować  w jednym
z dwóch trybów: podobnie jak fototranzystor,
albo jako (bardzo słabe) fotoogniwo.

Wśród hobbystów zdecydowanie najpo−

pularniejsze są fototranzystory i fotorezysto−
ry, a znacznie mniej fotodiody.

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW

Rys. M

Umieść układ z rysunku 10 w szufladzie
i pomaleńku ją zamykaj, a potem równie
pomaleńku otwieraj. Co zauważyłeś?

Czy brzęczyk włącza się i wyłącza

szybko i pewnie, czy może stopniowo
i niezdecydowanie? Jak zmienia się ja−
sność diod LED monitorujących prąd?

Niestety, w “okolicach progu przełą−

czania” układ reaguje stopniowo i w za−
kresie progu przełączania pracuje niesta−
bilnie.  W tym  zakresie  przejściowym
diody będą gasnąć stopniowo, mogą mi−
gać, a brzęczyk wyda przerywany, terko−
czący  dźwięk.  Wynika  to  z faktu,  że
układ  jest  w istocie  wzmacniaczem
i wzmacnia wszelkie “śmieci” – między
innymi  drobne  wahania  natężenia  świa−
tła.  Tymczasem  w wielu  wypadkach
układ  powinien  się  przełączać  szybko
i pewnie, a nie płynnie. Jak to zrobić?

Pomożemy mu. Dodaj rezystor R6

o wartości 1M

Ω

według rysunku 11 (fo−

tografia 7). Zauważ, że sygnał z wyjścia
wzmacniacza (z kolektora T2) podaliśmy
na wejście (bazę T1). Uwaga – wprowa−
dziliśmy sprzężenie zwrotne. W tym wy−
padku jest to dodatnie sprzężenie zwrot−
ne (więcej na temat sprzężenia zwrotne−
go szukaj w TECHNIKALIACH).

Znów pomaleńku zamykaj i otwieraj

szufladę. Czy dodanie tego rezystora R6
coś zmieniło?

Oczywiście! Układ przełącza pewnie.

Nie ma płynnego przełączania diody D3
i brzęczyka, a o to przecież chodziło.

Zmień teraz rezystor R6 na większy –

10M

Ω

. Fachowo mówiąc zmniejszyli−

śmy właśnie głębokość sprzężenia zwrot−
nego. Jak teraz zachowuje się układ
w okolicach “progu przełączania”? Nie−
stety, sprzężenie jest zbyt słabe i przełą−
czanie nie jest szybkie, tylko płynne.

Zmniejszmy teraz wartość R6 do

100k

Ω

, ewentualnie do 47k

Ω

(zwięk−

szamy głębokość sprzężenia zwrotnego).
Dlaczego układ przestał działać?

Przestał, ponieważ sprzężenie zwrot−

ne jest teraz zbyt głębokie, tranzystor T1
stale przewodzi, nawet gdy fotoelement
jest w całkowitej ciemności (na razie nie
musisz  się  zastanawiać,  dlaczego  brzę−
czyk  stale  cichutko  piszczy,  bo  to  inny
temat). Choć dodatnie sprzężenie zwrot−
ne  jest  pożyteczne,  nie  można  z nim
przesadzać, chyba że...

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW

Ćwiczenie 5

Dodatnie sprzężenie

zwrotne

Rys. 11

Ten sam schemat, narysowany inaczej
na rysunku 12b wskazu−
je  na  wielkie  podobień−
stwo do rysunku 11 (do−
daliśmy  dwa  przyciski,
usunęliśmy  FR,  R1,

R2). Otrzymaliśmy... znany z podręcz−
ników przerzutnik bistabilny, zwany
także przerzutnikiem RS (set – ustaw,

reset – skasuj) Naciskaj przyciski S1

i S2 w dowol−
nej kolejności
z

obserwuj

diody świecą−
ce.

Układ zapamiętuje, który przycisk został
naciśnięty ostatnio. W danej chwili przewo−
dzi tylko jeden tranzystor, drugi jest zatka−

ny. Jestem przekonany, że potrafisz samo−

dzielnie zrozumieć dzia−
łanie tego układu.
Wróćmy  do  niedosko−
nałego  przełącznika
zmierzchowego  z ry−
sunku  10.  W ćwicze−
niu  5  próbowaliśmy
poprawić  jego  działa−
nie  wprowadzając  do−
datnie

sprzężenie

zwrotne przez rezystor
R6. W zasadzie się
udało, jednak układ

(Roz)ładowanie kondensatora

W ćwiczeniu 2 przekonaliśmy się, że kondensator
może magazyno−
wać

energię.

Czym

większa

pojemność (i wy−
ższe

napięcie)

tym  więcej  gro−
madzimy  energii.
Nie  będzie  ci  na

Ośla łączka

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

Dwukolorowa dioda LED

Dioda dwukolorowa to po prostu dwie zwy−
kłe  diody  świecące  umieszczone  w jednej
obudowie. Zazwyczaj połączone są katodami
(wspólna  katoda)  i mają  trzy  końcówki,  jak
pokazuje rysunek i fotografia poniżej. Dio−
da  czerwono−zielona  pozwala  w prosty  spo−
sób uzyskać trzeci kolor, zbliżony do poma−
rańczowego albo kolory pośrednie – wystar−
czy zaświecić obie diody.

Uwaga! Diody dwukolorowe, podobnie

jak wszystkie zwykłe diody LED wymagają
obwodów ograniczających prąd.

Najczęściej używane są diody czerwono−

zielone, jednak dostępne są też inne pary: czer−
wono−żółte i zielono−żółte. Dostępne są też ty−
py, gdzie obie struktury świecące połączone są
przeciwsobnie – wtedy dioda ma dwa wypro−
wadzenia, a kolor świecenia zależy od biegu−
nowości napięcia – patrz fotografia obok. Spo−
tyka się też czasem wykonania zawierające
czerwoną diodę migającą (ostrzegawczą) oraz
zieloną zwykłą, świecącą światłem ciągłym.

Obecnie dostępne są także diody trzyko−

lorowe, zawierające struktury świecące w tak
zwanych kolorach podstawowych: czerwo−
nym, zielonym i

niebieskim (ang. RGB;

Red, Green, Blue). Przez odpowiedni dobór
jasności poszczególnych struktur takiej trzy−
kolorowej diody można uzyskać dowolną
barwę światła.

Tranzystor
mocy (bipolar−
ny)

Na pierwszej wyprawie
poznaliśmy  tranzysto−
ry.  Wykorzystywaliśmy  małe  tranzystory
BC548  i BC558  w obudowie  oznaczanej
symbolem  TO−92.  Nietrudno  zgadnąć,  że
tranzystory te nie mogły przewodzić zbyt du−
żych  prądów,  bo  uległyby  uszkodzeniu.  Na
fotografii ? widzisz tranzystory, mogące pra−
cować przy znacznie większych prądach. Są
to tranzystory mocy w obudowie oznaczanej
TO−220.  ?Dolna  fotografia  pokazuje  także
inne tranzystory mocy w obudowach TO−126
i oraz w starych, metalowych TO−3 i TO−66.
Działają  dokładnie  tak,  jak  poznane  wcze−
śniej  małe  tranzystory  z serii  BC  i mają  ten

Rys. 12

Układ z silnym dodatnim sprzężeniem
zwrotnym pozwala zbudować element pa−

miętający, mający dwa stany stabilne. Zbu−
duj układ według rysunku 12 (fotografia 8).

Ciag dalszy w nastepnym numerze EdW

Ćwiczenie 7

Praktyczny wyłącznik

zmierzchowy
Przerzutnik Schmitta

Rys. 13

Rys. N

Rys. ??

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Ćwiczenie 6

Przerzutnik bistabilny

razie niezbedny wzór na energię gromadzoną
w kondensatorze:

E = C*U

/ 2

Koniecznie trzeba natomiast zrozumieć zależności

czasowe w obwodzie RC, które badaliśmy w ćwiczeniu
2 w układzie według rysunku 6. W obwodach I i II pły−

ną takie same prądy (porównaj rysunek 7), ale napięcia
Ux i Uy są zupełnie inne. Przebiegi prądu i napięcia wy−
glądają jak na rysunku na poprzedniej stronie.

Czy po porównaniu przebiegów napięcia Uwe i UX

zgodzisz się z wnioskiem, że obwód R1C1 z rysunku 6
niejako opóźnia zmiany napięcia?

Tak! Obwód, jak na rysunku ? jest nazywany

obwodem całkującym. Inna często spotykana na−
zwa to obwód opóźniający. Na razie nie musisz
wiedzieć wszystkiego, wystarczy Ci informacja, że
jest wykorzystywany do opóźniania oraz likwido−
wania “śmieci”, czyli różnego rodzaju niepożąda−
nych sygnałów.

Natomiast obwód pokazany na rysunku ? jest

nazywany obwodem różniczkującym. Z porówna−

nia przebiegów Uwe i UY wynika, że skraca on
przebieg wejściowy i w tej roli często jest wykorzy−
stywany. Oba obwody są też filtrami, ale to zupeł−
nie inna historia.

Zwróć uwagę, że napięcia i prąd w omawia−

nych  obwodach  nie  zmieniają  się  liniowo,  tylko
według  pewnych  charakterystycznych  krzywych
(wykładniczych).  Jeśli  masz  wątpliwości,  czy  tak
jest,  uważnie  zaobserwuj  w ciemności  świecenie
diod podczas ćwiczenia 2.

Co ciekawe i ważne, w obwodzie RC czas,

w którym napięcie oraz prąd zmienią się o 63,2%
(wzrosną od zera do 0,632 wartości końcowej, al−
bo spadną od wartości maksymalnej do 0,368 tej
wartości) jest zawsze równy

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

sam  symbol.  Ponie−
waż przy dużych prą−
dach  będą  się  grzać,
są  nie  tylko  większe,
ale mają inną obudo−
wę  –  wyposażone  są
w metalową  wkład−
kę.  Umożliwia  ona
przykręcenie  tranzy−
stora do tak zwanego
radiatora. Radiator to
metalowy  element,
najczęściej  aluminio−
wy,  którego  jedynym
zadaniem  jest  sku−
tecznie  odprowadzić
ciepło  do  otoczenia
i tym  samym  nie  dopu−
ścić

przegrzania

i uszkodzenia  elementu.
Sam tranzystor może być
w czasie  pracy  bardzo
gorący  –  może  mieć  na−
wet  +150

C, ale wzrost

temperatury

powyżej

+200

C doprowadzi do jego

szybkiego uszkodzenia.

Oprócz “zwykłych” tran−

zystorów mocy popularne są
też “darlingtony” mocy.

Tranzystor polo−
wy MOSFET

Obok  “zwykłych”  czyli  bipo−
larnych tranzystorów popular−
ne są też tak zwane tranzysto−
ry  polowe.  Istnieje  sześć
głównych  rodzajów  tranzy−
storów polowych. Działanie tranzystorów po−
lowych  (nazywanych  też  unipolarnymi)  jest
zbliżone do dzia−
łania  tranzysto−
rów  zwykłych,
czyli

bipolar−

nych. Jednak po−
s z c z e g ó l n e
elektrody  mają
odmienne  na−
zwy:  bramka  (G –  gate)  zamiast  bazy,  źródło

z rysunku 11 ma pewne niekorzystne ce−
chy. Koniecznie zbuduj układ z rysunku
13 – część wyróżniona kolorową ramką
to klasyczny tranzystorowy przerzutnik
Schmitta. Zapewnia on pewne i szybkie
przełączanie. Jego działanie omówione
jest w części TECHNIKALIA.

A po co dodaliśmy kondensator C1 na

wejściu? Tłumi on ewentualne “śmieci” –
zakłócenia, które z różnych powodów po−
jawiają się na wejściu. Na naszej poprze−
dniej wyprawie miałeś do czynienia z ta−
kimi “śmieciami” – dotykanie palcem ba−
zy tranzystora powodowało świecenie

Rys. 14

Ćwiczenie 8

Proste generatory

Fot. ??

Rys. ??

Fot. ??

Rys. ??

T = R*C
Jest to tak zwa−

na  stała  czasowa
obwodu  RC.  Ilu−
struje to rysunek ?.
Nie będę Ci tłuma−
czył  skąd  wzięło
się te 0,632 i 0,368
bo to wyższa szko−
ła jazdy.

Przykładowo

dla

pojemności

4700µF i rezystan−
cji 1k stała czaso−
wa wyniesie

4700µF*1k=4,7s

Ośla łączka

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

(S – source) zamiast emitera i dren (D – drain)
w miejsce kolektora. Zdecydowanie najpopu−
larniejsze są obecnie tranzystory określane ja−
ko MOSFET N (działają podobnie do zwy−
kłych NPN), a nieco mniej popularne są tran−
zystory MOSFET P (podobne do PNP).

MOSFET to skrót Metal Oxide Semicon−

ductor Field Effect Transistor.

W zwykłym (bipolarnym) tranzystorze

pojawienie  się  prądu  bazy  otwiera  tranzy−
stor,  czyli  powoduje  pojawienie  się  prądu
kolektora.  W MOSFET−ach  prąd  dren−
źródło  pojawia  się,  gdy  między  bramkę
a źródło zostanie podane napięcie. Zapamię−
taj, że w typowych warunkach pracy w ob−
wodzie  bramki  MOSFET−a nie  płynie  ża−
den prąd. Sterowanie odbywa się na drodze
napięciowej. Rysunek obok  ilustruje dzia−
łanie MOSFET−a N. Przy napięciach bramki
ujemnych,  przy  napięciu  U

równym zeru

(oraz przy małych napięciach dodatnich),
tranzystor jest zatkany i w obwodzie dren−
źródło nie płynie prąd. Przy pewnym dodat−
nim napięciu bramka−źródło (tak zwane na−

diody LED, bo ciało ludzkie działa jak
antena. Teraz dodając kondensator po−
zbywamy się takich “śmieci”, a przynaj−
mniej silnie je tłumimy.

Z podobnych względów w układzie

pojawiły się kondensatory C2 i C3. Nie

wchodząc w szczegóły możesz je
traktować  jako  “pomocnicze  ba−
terie”,  które  zapobiegają  różnym
przykrym niespodziankom. Choć
wiele  układów  mogłoby  praco−
wać  bez  takich  kondensatorów,
warto  je  stosować  w każdym
układzie.

Układ z rysunku 13 śmiało

można wykorzystywać, ale Ty

Rys. 15

Rys. 16

zapewne  zechcesz zbudować układ bardziej przydat−
ny  w praktyce.  Możliwości  jest  wiele,  ale  w każdym
przypadku ze względu na “śmieci” należy też zastoso−
wać przerzutnik Schmitta. Możesz wykorzystać sche−
mat  z rysunku  14.  Fotografia  9 pokazuje  model
zmontowany na uniwersalnej płytce drukowanej. Do−

Rys. 17

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Rys. ??

Ćwiczenie 9

Migacz dużej mocy

z czujnikiem światła

Co ciekawe, dla C=470µF i R=10k stała czasowa

też wyniesie 4,7s. Podobnie dla C=10µF i R=470k oraz
C=100nF i R=47M. Oczywiście prąd będzie coraz
mniejszy, jednak czas, w którym prąd lub napięcie
zmienią swą wartość o 63,2% będzie zawsze taki sam.

Dodatnie sprzężenie zwrotne

W ćwiczeniu 5 skierowaliśmy sygnał z wyjścia
wzmacniacza na jego wejście i pomogliśmy
w przełączaniu

Obserwowaliśmy tak zwane dodatnie sprzęże−

nie zwrotne. Sprzężenie zwrotne to po prostu po−
danie (części) sygnału wyjściowego na wejście
wzmacniacza. Sprzężenie jest dodatnie, bo najpro−
ściej biorąc, wspomaga działanie sygnału wejścio−

wego. Dodatnie sprzężenie zwrotne polepsza dzia−
łanie układów przełączających, pamiętających
i generatorów.

Sprzężenie zwrotne może być ujemne. Wtedy

niejako osłabia działanie sygnału wejściowego, in−
aczej mówiąc przeciwstawia się działaniu sygnału
wejściowego. Ujemne sprzężenie zwrotne wyko−
rzystuje się powszechnie na przykład we wzmac−
niaczach audio, gdzie poprawia i stabilizuje para−
metry − na razie nie będziemy się zajmować tymi
szczegółami.

Histereza

W układach z dodatnim sprzężeniem zwrotnym,
badanych w ramach ćwiczeń 5 i 7 zaobserwowali−

śmy ciekawe zjawisko. Choć na wejście podawane
było powoli zmieniające się napięcie, napięcie wyj−
ściowe  nie  zmieniało  się  płynnie  −  układ  jakby
“przeskakiwał” z jednego stanu do drugiego i to ja−
koś dziwnie . Próg “przeskakiwania”, ściślej prze−
rzutu zależał od tego, czy napięcie UA na wejściu
układu z rysunku rosło, czy malało. Zaobserwowa−
liśmy  zjawisko  histerezy,  a układ  nazywany  jest
przerzutnikiem  Schmitta.  Rysunek  ?a  pokazuje
charakterystykę prostego wzmacniacza dwutranzy−
storowego zasilanego napięciem 9V. Nie bój się ta−
kich  rysunków  –  przecież  to  wszystko  jest  bezna−
dziejnie  proste.  Oś  pozioma  reprezentuje  napięcie
wejściowe Uwe, a oś pionowa – napięcie wyjścio−
we Uwy. Jeśli napięcie wejściowe jest mniejsze od

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

pięcie progowe oznaczane U

GSth

) tranzystor

zaczyna  się  otwierać.  To  napięcie  otwiera−
nia (progowe) nie jest ściśle ustalone, dla ty−
powych  MOSFET−ów  mocy  wynosi  3...4V.
W tym  zakresie
napięć U

małe

zmiany  napięcia
bramki  powodu−
ją  duże  zmiany
prądu

drenu.

Gdy

napięcie

bramki  jest  je−
szcze  większe,
tranzystor zosta−
je  całkowi−
cie  otwarty
–

dalszy

wzrost na−
pięcia już
nic

nie

z m i e n i a .
W tym sta−
nie całko−

witego otwarcia rezystancja MOSFET−a jest
najmniejsza (oznaczana R

DSon

Przekonałeś się, że działanie MOSFET−

ów  jest  podobne  do  działania  zwykłych,
czyli bipolarnych tranzystorów. Zwróć uwa−
gę,  że  najważniejszą  różnicą  jest  sposób
sterowania  −  MOSFET−y są  sterowane  na−
pięciem.  W tranzystorze  bipolarnym  (zwy−
kłym)  nie  można  zwiększyć  napięcia  U

powyżej 0,8V, bo związane to byłoby
z przepływem ogromnego prądu bazy, przy
którym tranzystor uległby uszkodzeniu. Ina−
czej jest z MOSFET−ami. Tu prąd bramki

dałem tu element wykonawczy w posta−
ci tranzystora MOSFET. Dzięki niemu
możesz pracować z dużym obciąże−

niem, na przykład w postaci kilku
żarówek samochodowych o łącznej mo−
cy do 50W. Oczywiście aby układ dzia−

łał prawidłowo, światło żarówki nie
może padać wprost na fotorezystor FR
(najlepiej fotorezystor umieścić w rurce
skierowanej w niebo.

Czułość możesz regulować w szero−

kim zakresie zmieniając R1 − najpierw
niech ma on 100k i w razie potrzeby
równolegle do niego dołączaj mniejsze

Uwaga! Przy żarówkach o dużej mo−

cy niezbędny będzie zasilacz o wydajno−
ści  prądowej  rzędu  kilku  ampe−
rów lub akumulator samochodo−
wy;  tranzystor  MOSFET może
być  podczas  pracy  gorący  (mo−
żesz  go  chłodzić  przykręcając
radiator  w postaci  kawałka  bla−
szki).

P o −
zna−
n y

właśnie przerzutnik Schmitta pozwala też
zbudować prosty generator. Zbudujmy go
według rysunku 15, dodając dodatkowy
tranzystor T3. Częstotliwość drgań zależy

głównie od wartości elementów R1
i C1. Zwróć uwagę, że wartości elemen−
tów są inne niż na poprzednich schema−
tach, a w przerzutniku zastosowano o je−
den rezystor mniej. Wypróbuj działanie
z elementami o różnych wartościach R1
w zakresie 10k...220k oraz C1 w zakre−
sie 10nF...100µF.

Ćwiczenie 10

Elektroniczna tęcza

Ćwiczenie 11

Nocny

dręczyciel

Rys. 18

C z ę s t o

w podręcznikach
spotyka  się  inny
układ  generatora.
Możesz  zmonto−
wać układ według
rysunku

i sprawdzić  jego
działanie z różny−
mi  wartościami
rezystorów  i kon−
densatorów.  Jest
to tak zwany prze−
rzutnik astabilny −
zauważ podobień−
stwo  z rysunkiem
12. Pojemność C1
nie musi być rów−
na pojemności C2. Tak samo pary rezy−
storów  R1,  R2  oraz  R3,  R4  nie  muszą
być jednakowe, byle rezystory w obwo−
dach baz miały rezystancję kilkunasto−...
kilkudziesięciokrotnie większą niż rezy−
story w obwodach kolektorów. Ja osobi−
ście  nie  lubię  takiego  dwutranzystoro−
wego  przerzutnika  astabilnego  i rzadko
go stosuję.
Mając już sporo wiedzy o układach, mo−
żesz  zbudować  migacz  dużej  mocy.
Można dodać tranzystor MOSFET N do
układu z rysunku 16, dołączając bramkę
do kolektora T2 (albo T1 – nie ma różni−
cy). Można też dołączyć MOSFET−a do
punktu  A układu  według  rysunku  15,
podobnie,  jak  po−
kazuje

rysunek

14.

Rysunek

i fotografia 10
pokazują automa−
tyczny migacz,
włączający

się

tylko w

nocy.

Próg  włączania
(jasność  oświe−
tlenia)  ustawisz
dobierając

R1,

natomiast często−

napięcia  progowego  UP,  na  wyjściu  napięcie  jest
niskie.  Gdy  napięcie  wejściowe  jest  większe  niż
UP,  napięcie  wyjściowe  jest  bliskie  9V.  Działanie
jest jasne i proste.

Inaczej jest z przerzutnikiem Schmitta. Charakte−

rystyka    jakiegoś    przerzutnika  Schmitta  zasilanego
napięciem 9V jest pokazana na rysunku ?b. Jeśli na−
pięcie  wejściowe  rośnie  (co  zaznaczyłem  kolorem
zielonym), stan wyjścia gwałtownie zmieni się przy
napięciu  oznaczonym  UP2  wynoszącym  około
4,5V–  napięcie  wyjściowe  zwiększy  się.    Dalsze
zwiększanie napięcia wejściowego nic na wyjściu nie
zmieni. Jeśli natomiast napięcie wejściowe będzie się
zmniejszać  (co  zaznaczyłem  kolorem  czerwonym),
wtedy gwałtowna zmiana stanu wyjścia nastąpi przy

napięciu wejściowym UP1 wynoszącym około 0,8V,
czyli znacznie niższym niż napięcie UP2.

Przebieg z rysunku ?b pokazuje tak zwaną pę−

tlę histerezy. W praktyce mówiąc o histerezie ma−
my na myśli różnicę napięć UP2 i UP1 (UP2−UP1)
– zaznaczyłem ją kolorem niebieskim. Wielkość
(napięcia) histerezy zależy od wartości elementów.

Zauważ, że pożyteczny układ przerzutnika

Schmitta jest wzmacniaczem – wzmacniaczem
z dodatnim sprzężeniem zwrotnym.

Przerzutnik bistabilny

Zwiększając głębokość dodatniego sprzężenia
zwrotnego w przerzutniku Schmitta rozszerzamy
pętlę histerezy. Można powiedzieć, że przy odpo−

wiednio silnym sprzężeniu szerokość pętli będzie
równa napięciu zasilającemu i wtedy... układ

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

nie płynie, a w zakresie napięć bramka−
źródło ±15V nie trzeba się obawiać uszko−
dzenia tranzystora.

Najważniejszymi parametrami MOSFET−

a są: maksymalne napięcie drenu (U

DSmax

maksymalny prąd drenu (I

Dmax

), rezystancja

w stanie otwarcia (R

DSon

) oraz napięcie pro−

gowe (U

GSth

Nawet jeśli wszystkiego nie rozumiesz,

nie bój się MOSFET−ów! Są to bardzo poży−
teczne elementy – polubisz je, gdy je poznasz
w praktyce.

Tranzystory MOSFET pracują zazwyczaj

w roli wyłączników sterowanych napięciem,
jak  pokazuje  rysunek ????.  Zdecydowanie
najczęściej  używane  są  MOSFET−y N dużej
mocy,  w tak  zwanych  obudowach  TO−220.
Niektóre,  na  przykład  BUZ10,  BUZ11,

IRF540 mogą one pracować przy prądach

ponad 20A i napięciach drenu do 50V. Inne

mogą  pracować  przy  napięciach  nawet
500V czy  600V.  Górna  fotografia  pokazuje
kilka  najpopularniejszych  MOSFET−ów  du−
żej mocy w obudowach TO−220. Dolna foto−

przestanie pełnić funkcję przerzutnika Schmitta,
stanie się natomiast przerzutnikiem bistabilnym –
elementem pamiętającym mającym dwa stabilne
stany wyjściowe. Obserwowaliśmy to w ćwicze−
niach 5 i 6.

Generator

Może Cię zaskoczę informacją, że klasyczny gene−
rator, czyli urządzenie wytwarzające przebiegi
zmienne, też... jest wzmacniaczem. Tak! Generator
jest wzmacniaczem, w którym (mówiąc najpro−
ściej) występuje dodatnie sprzężenie zwrotne i ja−
kiś obwód czasowy – porównaj rysunki 10...18.

Generatory wykorzystujemy bardzo często,

a różnorodność rozwiązań układowych może przy−

prawić o ból głowy. Wkrótce poznasz jeszcze inne
popularne generatory.

Lutowanie

Praktycznie  wszystkie  układy  elektroniczne  mon−
towane  są  z pomocą  lutowania.  Urządzenia  fa−
bryczne wytwarzane seryjnie lutowane są z wyko−
rzystaniem automatów. Pojedyncze układy monto−
wane są ręcznie, przy użyciu lutownicy. Lutowni−
ca służy do roztopienia specjalnego stopu, zwane−
go potocznie cyną i właśnie ten stop trwale łączy
końcówki  elementów  i punkty  lutownicze  płytek
drukowanych

Zapamiętaj, że choć mówimy “cyna”, mamy na

myśli stop, składający się głównie z cyny i ołowiu.

Co ciekawe i ważne, “cynowy” drucik (o średnicy
0,5...2mm) ma wewnątrz dodatkowe nitki topnika.
Możesz to zauważyć na powiększonej części foto−
grafii obok.

Ten topnik jest wręcz niezbędny. Bez topnika

praktycznie nie da się lutować. Rzecz w tym, że lu−
townica ma temperaturę około 30

C. Do takiej

mniej więcej temperatury rozgrzewana jest nie tyl−
ko “cyna”, która staje się ciekła, ale również koń−
cówki elementów i punkty lutownicze. W tak wy−
sokiej  temperaturze  następuje  wprawdzie  szybkie
tworzenie  tlenków  lutowanych  metali  (swego  ro−
dzaju rdzy), ale także ich niszczenie. Topnik odgry−
wa  bardzo  ważną  rolę  –  pomaga  niszczyć  tlenki,

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

grafia pokazuje MOSFET−y w małych obu−
dowach oznaczanych TO−92.

Płytka drukowana

Ogromna większość układów elektronicz−
nych montowana jest na płytkach drukowa−
nych. Płytki drukowane wykonywane są z la−
minatu, pokrytego z jednej lub obydwu stron

cienkimi warstwami miedzi. Typowa grubość
warstwy miedzi to 0,035mm (35µm). Foto−
grafia pokazuje kawałki laminatu miedzio−
wanego jednostronnie.

W procesie wytwarzania płytek drukowa−

nych z takiego “surowego” laminatu wierco−
ne są otwory, niepotrzebne obszary miedzi są
usuwane, nanoszone są napisy i rysunki ele−
mentów, a na koniec płytka jest pokrywana
lakierem ochronnym.

Profesjonalne płytki drukowane, jak ta

pokazana  na  fotografii poniżej,  wykony−
wane są w skomplikowanym procesie tech−
nologicznym,  z użyciem  maszyn−automa−
tów. Hobbyści mają kilka prostszych sposo−
bów,  umożliwiających  wykonanie  użytecz−
nych płytek. Często malują ścieżki specjal−
nym pisakiem, wytrawiają niepotrzebne ob−
szary  miedzi  w roztworze  chlorku  żelaza,
wiercą  otwory  z pomocą  małej  wiertarki,
a powierzchnię  miedzi  zabezpieczają  roz−

tliwość błysków zależy od wartości R2
i C1.
Jeśli  do  generatora  z przerzutnikiem
Schmitta  z rysunku  15  dodasz  prosty
monitor  napięcia  (tranzystor,  opornik
i diodę LED) według rysunku 18 (foto−
grafia  11)  przekonasz  się,  jak  zmienia
się napięcie na kondensatorze. Napięcie
to,  a w konsekwencji  jasność  diody
płynnie zwiększa się i zmniejsza.

Jeśli zbudujesz dwa generatory takie

generatory z monitorami napięcia, i do−
łączysz do nich dwukolorową diodę
LED, otrzymasz atrakcyjną elektronicz−
na tęczę – kolor świecenia diody będzie

się płynnie zmieniał, przyjmując odcienie
czerwonego, żółtego i zielonego. W ciem−
ności efekt świetlny jest znakomity!

Wszystkie  kolory  tęczy  otrzymałbyś,
stosując trzy takie układy i diodę trzyko−
lorową (R, G, B).
Możesz też zbudować wrednego elektro−
nicznego  dręczyciela.  Układ  o podob−
nym  działaniu  od  lat  cieszy  się  wielką
popularnością  wśród  Czytelników  Elek−
troniki  dla  Wszystkich.  Gdy  dyskretnie
zostawisz  go  u kolegi  lub  koleżance

w mieszkaniu gdzieś na szafie lub wy−
soko na półce, zacznie działać dopiero
po  zapadnięciu  zmroku  (zgaszeniu
światła).  W ciemności  co  kilkanaście
czy kilkadziesiąt sekund będzie wyda−
wać króciutkie i ciche, a jednak niepo−
kojące  piski.  Gdy  zaintrygowany  pi−
skami nieszczęśnik włączy światło by
poszukać  źródła  dźwięku  –  układ
umilknie, uniemożliwiając lokalizację.

Taki dowcip zrobisz koledze nie

w tygodniu, tylko w piątek lub sobotę,
bo z pewnością nie zaśnie on tej nocy

(a Ty potem przez kilka dni na wszelki
wypadek nie pokazuj się mu na oczy).

Uwaga! Dręczenie osób nie mają−

cych poczucia humoru oraz nadmiernie

Rys. 20

Rys. 21

Rys. 22

Ćwiczenie 12

Dyskotekowy gadżet

Rys. 19

które przeszkadzają w dobrym połączeniu i jedno−
cześnie zabezpiecza przed tworzeniem się nowych.

Aby zniszczyć tlenki istniejące na powierzchni

lutowanych elementów trzeba lutowane końcówki
dobrze rozgrzać w obecności topnika.

Zasadniczo wystarczy do tego topnik zawarty

wewnątrz drucika “cyny”. Gorzej, gdy ktoś chce za−
oszczędzić i odzyskuje cynę z wcześniej lutowa−
nych układów. Tak odzyskana cyna praktycznie nie

zawiera już topnika i lutowanie nią nie zapewnia do−
brego połączenia. Ratunkiem jest wtedy użycie od−

dzielnego topnika – najczęściej jest to kalafonia (ka−
wałki kalafonii zobaczysz na fotografii ?powyżej?.

Ośla łączka

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

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

tworem kalafonii w spirytusie. Inni wyko−
rzystują metodę fotochemiczną, jeszcze in−
ni specjalną folię.

Fotografia pokazuje amatorskie płytki

drukowane.

Lutownica

Jedno z podstawowych narzędzi elektronika.

Rozgrzana do temperatury +250...+400

końcówka grota roztapia stop lutowniczy, tak
zwaną cynę, i tym samym pozwala na łatwy
montaż i demontaż układów elektronicznych.
Fotografia ??? pokazuje popularną lutowni−
cę, dobrze nadającą się dla początkujących.

nerwowych grozi śmiercią lub kalec−
twem i jest surowo wzbronione!

Schemat dręczyciela pokazany jest

na rysunku 19. Jest to wersja 3−wolto−
wa, zasilana jedną baterią litową albo

dwiema bateryjkami zegarkowymi. Foto−
grafia 12 pokazująca ten sam model

Rys. 23

Rys. 24

Rys. ??

Ćwiczenie 13

Zaawansowany symula−

tor alarmu (samochodowego)

z dwóch stron udowadnia, że układ moż−
na z powodzeniem zrealizować “w pają−
ku.

Praktyczne testy tego i innych dręczy−

cieli wykazały, iż możliwa jest budowa
podobnego układu zasilanego z jednej ba−
teryjki 1,5V. Schemat takiej wersji pokaza−
ny jest na rysunku 20, a dwa modele na fo−
tografiach 13a i 13b.

Sygnał z brzęczyka nie może być zbyt

głośny i zbyt długi, bo łatwa będzie jego
lokalizacja. Jeśłi chcesz, możesz zmieniać

wartości elementów C1 i R1, decydujące
o długości pisku oraz czasie powtarzania.
Na czas testów odłącz fototranzystor, wte−
dy układ będzie pracował cały czas.

Jak widać, model z fotografii 13? zo−

stał zmontowany na... tekturce, a koń−
cówki elementów zostały z sobą zluto−
wane. Wykorzystałem wydruk z drukar−
ki. Ty, jeśli chcesz, wykorzystasz podob−
ny wydruk zamieszczony na rysunku 21
i na wkładce w tym numerze EdW (lub
jego kserokopię, by nie psuć artykułu).

Choć wykorzystywanie zużytej cyny z odzysku

nie jest zalecane, każdy elektronik ma pod ręką tro−
chę kalafonii, która przydaje się miedzy innymi do
tak zwanego pobielania. Chodzi o to, że amatorzy
często wykorzystują starsze elementy, których koń−

cówki z czasem zdążyły zaśniedzieć, czyli pokryć
się warstewką ciemnego nalotu tlenków. Taki nalot
czasem wręcz uniemożliwia lutowanie – cyna nie
chce “złapać” zaśniedziałej powierzchni. Przed
właściwym lutowaniem takie zaśniedziale końców−

ki należy pobielić z użyciem kalafonii i “świeżej”
cyny. Pobielenie polega na nałożeniu gorącą lutow−
nicą cienkiej warstewki cyny w obecności topnika.
Czasem końcówki są tak mocno zaśniedziałe że
przed pobieleniem trzeba je oczyścić, skrobiąc je
nożem lub drobnym papierem ściernym.

Właściwe lutowanie polega na rozgrzaniu lu−

townicą końcówki elementu (końcówek elementów)
i przytknięciu do nich drucika cyny, którego frag−
ment stopi się i trwale połączy końcówki lub koń−
cówkę z płytką. Prawidłowy lut i połączenia niepra−
widłowe pokazane są na rysunku ?. Błędem jest na−
bieranie na grot lutownicy kawałka cyny i próba na−
łożenia tej płynnej kropli na łączone elementy – top−
nik zawarty w druciku cyny zdąży się wytopić i od−
parować, a końcówki elementów nie zostaną należy−
cie rozgrzane. W efekcie powstają tak zwane zimne
luty – kiepskie połączenia, które po pewnym czasie

Ośla łączka

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

EELEMENT

arz

EELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

Lutownice lepszej klasy zwykle mają

grzałkę na 24V i wymagają dodatkowego za−
silacza. Wbrew pozorom, nie jest to wada. Fo−
tografia niżej pokazuje najprostszą profesjo−
nalną stację lutowniczą znanej firmy Weller.

W takich lepszych lutownicach grot po−

krywany jest cienką warstwą specjalnych
stopów (których głównym składnikiem jest
żelazo), dzięki czemu proces niszczenia gro−
ta jest nieporównanie wolniejszy.

Najtańsze lutownice mają grot wykonany

z kawałka  zwykłego  pręta  miedzianego.
W trakcie lutowania, w wysokiej temperatu−
rze  miedź  z grota  pomału  rozpuszcza  się
w stopie  lutowniczym  (cynie).  Grot  ulega
stopniowemu zniszczeniu i trzeba go okreso−
wo wymieniać.

Każdy grot podczas używania ulega za−

brudzeniu i należy go co jakiś czas wyczy−
ścić i pobielić. Właściciele najtańszych lu−
townic często czyszczą grot na zimno za po−
mocą pilnika albo papieru ściernego “do ży−

wej miedzi”, a potem po rozgrzaniu nakłada−
ją nań cynę. W przypadku lepszych lutownic
z grotem  pokrywanym  żelazem  taka  proce−
dura jest ogromnym błędem, bo niszczy war−
stwę  ochronną.  Zamiast  pilnika  czy  papieru
ściernego  należy  używać  zwilżonej  specjal−
nej  gąbki  –  dalsze  wskazówki  podane  są
w części pt. TECHNIKALIA.

Zestaw elementów do opisywanych

ćwiczeń (???A02) zawiera dwie prawdzi−
we płytki drukowane oraz elementy do wy−
konania takiego dręczyciela. Projekt płytki
drukowanej pokazany jest na rysunku 22.

Uwaga 1. Gdyby w pokoju, gdzie

podrzucisz dręczyciela nigdy nie zapada−
ła całkowita ciemność (np. z winy lampy
ulicznej, świecącej przez okno) musisz
umieścić pipka w odpowiednim miejscu,
na przykład pod szafą czy na półce za
książkami, gdzie jest ciemniej.

Możesz też zmodyfikować układ, włą−

czając  fototranzystor  równolegle  do  kon−
densatora  C1.  Wtedy  można  regulować
czułość zmieniając wartość R1. Ponieważ
zmiana  wartości  R1  zmieni  częstotliwość
pojawiania się pisków, trzeba wtedy odpo−
wiednio zmienić wartość C1.

Uwaga 2. Układ może nie działać zaraz

po zmontowaniu ze względu na możliwość
tzw. rozformowania kondensatora C1 – po
pewnym czasie zacznie działać normalnie.
Aby wykluczyć taką niespodziankę wy−

starczy  przez  wlutowaniem  kondensatora
C1  dołączyć  go  do  zasilacza  lub  baterii
(6...12V) na co najmniej godzinę.
Elektroniczna  tęcza  z ćwiczenia  10  jest
bardzo atrakcyjna, jednak układ zawiera
wiele elementów. Zbuduj  teraz znacznie
prostszy,  migający  kolorami  drobiazg,
który będzie ozdobą spotkania towarzy−
skiego. Wykorzystaj schemat z rysunku
23. Zmontowany układ możesz przypiąć
do ubrania w charakterze broszki czy wi−
siorka.  Układ możesz zmontować w ja−
kikolwiek sposób, na przykład na tektur−
ce lub “w pająku”, jak model z fotogra−
fii 14.

Właściciele  tańszych  samochodów  nie
zakładają  alarmu,  tylko  instalują  diodę
migającą,  sprawiającą  wrażenie,  że
w aucie jest system alarmowy. Z pozna−
nych “klocków” możesz zbudować zaa−
wansowany  symulator  alarmu.  Możesz
wykorzystać układ z poprzedniego ćwi−
czenia. Bardziej rozbudowany sterownik
prezentowany  jest  na  rysunku  24 i za−
wiera  dwukolorową  diodę,  którą  świeci
trzema (tak!) różnymi kolorami w niety−
powym rytmie. Dodatkowo brzęczyk da−
je sygnały dźwiękowe.

Z całą pewnością taki sposób sygnali−

zacji skuteczniej odstraszy złodzieja,

Ćwiczenie 14

Automat reklamowy −
tańczące lampki

Rys. 25

przestają łączyć i przerywają obwód, a efektem zwy−
kle są trzaski i okresowe przerwy w działaniu. Zimne

luty są zmorą elektroników – urządzenie czasem
działa dobrze, czasem nie i trudno znaleźć przyczynę.

Początkujący bardzo często wykonują takie

zimne luty, bo boją się przegrzać elementy – w lite−
raturze często spotyka się ostrzeżenia przed prze−
grzaniem. Rzeczywiście, elementy mogą ulec prze−
grzaniu, ale nie można tu przesadzić w żadną stro−
nę. Niedogrzanie jest równie złe jak przegrzanie.

A gdzie jest złoty środek?

Wykonanie dobrego lutu powinno trwać 2...3

sekundy. W tym cza−
sie dobrze nagrzana
lutownica

(około

+35

C lub więcej) roz−

grzeje końcówkę ele−
mentu usuwając tlenki
i

nie

powodując

uszkodzenia elemen−
tu.

Lutownica

Przy  wyborze  lutow−
nicy  warto  wziąć  pod
uwagę  kilka  czynni−
ków. Na początek cał−

kowicie wystarczy prosta lutownica o mocy
15...25W, na przykład

taka, jak na fotografii ?. Warto od razy zaopatrzyć
się w podstawkę, by lutownica nie leżała na stole
(biurku) i by tym samym uniknąć ryzyka uszko−
dzenia mebli.

Zwykła lutownica o mocy ponad 40W nie jest

zalecana. Niektórzy wykorzystują lutownice trans−

Ośla łączka

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

wskazując na obecność skomplikowane−
go systemu alarmowego.

Układ tylko na pozór jest skomplikowa−

ny – w rzeczywistości zawiera dwa znane
Ci  już  generatory  zrealizowane  na  tranzy−
storach PNP. Dodatkowy tranzystor T5 jest
niezbędny, żeby wyłączyć symulator (zwła−
szcza przeszkadzający brzęczyk) na
czas  jazdy.  W tym  celu  wystarczy
dołączyć punkt oznaczony S do ob−
wodu, gdzie napięcie pojawia się po
przekręceniu  kluczyka  w stacyjce
(natomiast  na  punkcie  P napięcie
musi  występować  przez  cały  czas).
Jeśli nie bardzo rozumiesz, o co cho−
dzi,  zapytaj  posiadaczy  samocho−
dów – oni Ci wyjaśnią.

Układ może być wykorzystany

także do innych celów i na pewno
wzbudzi  cieka−
wość i pytania: co
to  jest  i jak  dzia−
ła?  Wtedy  punkt
S pozostanie  nie−
podłączony.

Uwaga 1. Mo−

del pokazany na
fotografii 15 nie

zawiera tranzystora T5 i rezystorów R?
i R?.

Uwaga 2. Ponieważ symulator zain−

stalowany będzie w samochodzie, gdzie
występują wibracje, wstrząsy i duże
zmiany temperatury, musisz zmontować

Rys. 26

Ćwiczenie 15

Strzelnica laserowa

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

ELEMENT

arz

LEMENT

arz

ELEMENT

arz

TECHNIKALIA

formatorowe. Osobiście nie polecam takowej, choć
przed wielu laty przez pewien czas używałem
ciężkiej pistoletowej lutownicy transformatorowej.
Obecnie elementy i płytki są coraz mniejsze i cięż−
ka “transformatorówka” wyrabia szkodliwe nawy−
ki, tymczasem lutownica powinna być lekka.

Nie polecam leciutkich i tanich lutownic ze

Wschodu,  przede  wszystkim  dlatego,  że  nie  speł−
niają  norm  bezpieczeństwa,  a i jakość  wykonania
bywa  fatalna.  Jeśli  ktoś  dysponuje  odpowiednim
zasobem gotówki, zwracam uwagę na profesjonal−
ną lutownicę ze stabilizacją temperatury, na przy−
kład  WCP−50
renomowanej
firmy  Weller,
czy  znacznie
tańszą  krajo−
wą z firmy El−
wik.

Inne na−
rzędzia

Podczas mon−
tażu, w tym podczas lutowania, absolutnie nieza−
stąpiona jest dobra pinceta.

Najlepsze są pincety medyczne. Pincety kosme−

tyczne są niemal bezwartościowe, natomiast delikat−
ne pincety zegarmistrzowskie są znakomita pomocą,
ale tylko przy montażu miniaturowych elementów
nie posiadających wyprowadzeń (tzw. SMD).

Oprócz lutownicy, cyny, pincety i kalafonii każ−

dy elektronik powinien też mieć dobry odsysacz.

Ta prosta pompka pozwoli w prosty sposób

wylutować elementy z płytki. Dane połączenie na−
leży  podgrzać  lutownicą,  zbliżyć  doń  końcówkę
odsysacza  i nacisnąć  przycisk.  Roztopiona  cyna
zostanie odessana. Odsysacz trzeba okresowo czy−
ścić  (w niektórych  tłok  smaruje  się  olejem,  w in−

nych – talkiem lub ja−
kimś pudrem).

Warto zaopatrzyć

się  w niedrogi  przy−
rząd,  zwany  trzecią
ręką.  Chwytaki  trze−
ciej ręki oddadzą nieo−
cenione  usługi  pod−
czas  montażu  wszel−
kich układów.

Każdy elektronik

powinien też posiadać
nieduże, ostre szczyp−
ce boczne.

Służą do obcinania

zbyt  długich  koń−
cówek  elementów.  Na
początek wystarczą Ci
tanie  szczypce  za  kil−
ka  złotych.  Kiedy  już
się

rozsmakujesz

w elektronice, zapew−
ne zechcesz wydać na−
wet kilkadziesiąt zło−

tych (tak!) i zakupić delikatniejsze, przyjemniejsze
w użyciu szczypce dobrej firmy.

Grot każdej lutownicy ulega podczas pracy za−

brudzeniu resztkami topnika, wypaloną cyną, itp.
W efekcie coraz mniej powierzchni grota jest pra−
widłowo zwilżona przez cynę. Do czyszczenia
grota warto używać specjalnej gąbki (koniecznie
wilgotnej).

Nie jest to zwykła gąbka, tylko specjalna

włóknina, odporna na temperaturę. Kawałek ta−
kiej gąbki do czyszczenia lutownicy można kupić
w sklepach elektronicznych. Bardzo podobne
gąbki są również dostępne w sklepach gospodar−
stwa domowego.

Grot lutownicy (gorący) należy okresowo wy−

cierać o zwilżoną gąbkę i zaraz po tym pobielić go
za pomocą kawałka świeżej cyny.

Sposoby montażu

Hobbyści wykorzystują różne sposoby montażu
swoich układów. Oczywiście połączenia powinny
być lutowane.

Najczęściej montuje się układy na płytkach

drukowanych zaprojektowanych specjalnie do
danego układu. Montaż rozpoczyna się od elemen−
tów najmniejszych (zwory z drutu,

Rezystory), a potem kolejno lutuje się coraz

większe (kondensatory, tranzystory, itd.)

Niektórzy kolejno wkładają w otwory po jed−

nym elemencie i lutują jego końcówki. Inni wkła−
dają kilka – kilkanaście elementów, a potem lutują
je wszystkie na raz.

Na początek radzę Ci lutować elementy poje−

dynczo. Powód jest prozaiczny: małe lutownice
o mocy 13...25W znacznie stygną podczas lutowa−
nia. Przy lutowaniu seryjnym może się okazać, że
temperatura grota jest za mała i w rezultacie po−
wstaną tzw. zimne luty.

Przy montażu układu z nowych elementów nie

ma potrzeby używać kalafonii – wystarczy topnik
zawarty w druciku “cyny”.

Nie zawsze montaż na płytce jest najlepszym

rozwiązaniem.  Proste  układy  można  zmontować
w tzw.  “pająku”  (inni  mówią  “na  sznurkach”).
“Pająk”  wbrew  pozorom,  może  się  okazać  bardzo
dobrym  sposobem  montażu,  zwłaszcza,  jeśliby
układy  miały  mieć  małe  wymiary,  by  zmieścić  je
w małej  obudowie.  Modele  do  ćwiczeń  ??????
zmontowane są “w pająku”.

Gdy rozmiary nie są problemem, można zmon−

tować  układ  na  tekturce i lutować  końcówki  od
spodu  (modele  do  ćwiczeń  ????).  Montaż  na  tek−
turce ma liczne zalety, ale również wady. Na przy−
kład  wilgotna  tektura  może  (słabo)  przewodzić
prąd  i uniemożliwić  działanie  niejednego  układu.
Dlatego na tekturce montuje się tylko układy eks−
perymentalne,  które  mają  pracować  tylko  przez
krótki czas.

Zdecydowanie częściej montuje się układy na

uniwersalnych  płytkach  drukowanych.  Kto
uzna, że nie warto projektować i wykonywać płyt−
ki  drukowanej  do  jednego  egzemplarza  urządze−
nia,  zazwyczaj  wykorzystuje  płytkę  uniwersalną.
Uważaj  –  przy  montażu  na  “uniwersalne”  najła−
twiej popełnić błąd.

Typowe błędy

Generalną  zasadą  jest,  by  po  zmontowaniu,
a przed włączeniem zasilania, dokładnie obejrzeć
układ  i sprawdzić  czy  nie  ma  pomyłek.  Jeszcze
lepiej  dać  go  do  sprawdzenia  komuś  innemu.
Praktyka  pokazuje  bowiem,  że  najwięcej  niepo−
wodzeń wynika z błędów w montażu (brak połą−
czeń,  zwarcia,  niewłaściwe  wartości  elementów,
itp.).  Nieporównanie  rzadziej,  ale  też  może  się
zdarzyć,  że  fabrycznie  nowy  element  jest  nie−
sprawny. Sporadycznie zdarza się, że wartość nie

odpowiada nadrukowi na elemencie albo element
jest niesprawny “od urodzenia”. Dlatego nie−
którzy mają zwyczaj przez zmontowaniem układu
sprawdzać wszystkie elementy za pomocą dobre−
go multimetru.

Oprócz pomyłek w montażu najczęstsze błędy

to: używanie cyny z odzysku, co prowadzi do zim−
nych lutów, używanie zbyt dużej i ciężkiej lutowni−
cy (transformatorówki) i odwrotne podłączenie za−

Ośla łączka

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

TECHNIKALIA