plik

ołła

a K

ró

ów

ozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny
i zwięzły opis działania. Model i schematy montażowe nie są wy−
magane. Przysłanie działającego modelu lub jego fotografii zwięk−
sza szansę na nagrodę.

Ponieważ  rozwiązania  nadsyłają  czytelnicy  o różnym  stopniu  zaawansowa−
nia, 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.
P

Prra

e n

alle

eżży

y n

yłła

ać

ć w

w tte

errm

miin

niie

e 4

5 d

nii o

d u

azza

niia

a s

siię

ę n

erru

u E

W ((w

w p

prrzzy

y−

u p

prre

erra

atto

orró

ów

w –

– o

d o

ottrrzzy

niia

a p

piis

a p

czzttą

ą))..

Zadanie 38

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

W EdW 3/99 w rubryce Poczta poinfor−

mowano,  że  są  osoby,  chcące  wykonać  we
własnym  zakresie  prędkościomierz  do
roweru.  Choć  zdecydowana  większość  zde−
cydowałaby  się  na  zakup  gotowego  wielo−
funkcyjnego

komputerka

rowerowego,

temat  niewątpliwie  jest  ciekawy.  Pomóżcie
rozwiązać problem. Jaki układ wykonać? Jaki
dać  wyświetlacz?  Jak  mierzyć  prędkość?
Czym to zasilać? Czy układ nie powinien być
w  prosty  sposób  odłączany  ze  względu  na
ryzyko  kradzieży?  Może  wykorzystać  jakieś
gotowe bloki? A może uważacie, że budowa
takiego  prędkościomierza  w  ogóle  nie  ma
sensu? Podzielcie się swoimi opiniami.

A oto oficjalny temat zadania 38:

prro

ojje

ktto

ać

ć u

kłła

d p

prrę

ęd

oś

śc

ciio

miie

errzza

a d

rro

erru

u..

W podstawowej wersji chodzi tylko o

prędkościomierz. Może to być układ
cyfrowy, ale może być analogowy (nawet
wskazówkowy).

Kto

chciałby

wzbogacić

funkcje

urządzenia, może go wyposażyć w licznik
przejechanych

kilometrów

czy

inne

“wodotryski”,  takie  jak  stoper  lub  licznik
przebiegów  dziennych.  Ale  nie  namawiam
do takiej rozbudowy. Miałaby ona sens tylko
w  przypadku  zastosowania  mikroprocesora,
bowiem  wtedy  wszelkie  wymyślne  funkcje
można bez większych nakładów zrealizować
programowo.

Oczekuję raczej prostszych rozwiązań,

nawet  bardzo  prostych,  możliwych  do  prak−
tycznej  realizacji  przez  średnio  zaawan−
sowanego  amatora.  Nie  ukrywam,  że  mile

widziane będą modele. Jeśliby przy testowa−
niu  modelu  okazało  się,  że  układ  z  jakichś
powodów  nie  spełnia  oczekiwań,  to  tym
bardziej  proszę  o  wiadomość.  I  to  nawet
wtedy,  gdy  próby  zakończyły  się  totalnym
fiaskiem.  Właśnie  takie  próby  (częstokroć
nieudane)  są  najbardziej  cenne,  a  ich  wyko−
nawcy powinni być uhonorowani. Od dawna
podkreślam,  że  konstruktorem  nie  można
zostać  po  naładowaniu  sobie  głowy
książkowymi

informacjami

–

trzeba

przeprowadzać eksperymenty, badania i
pomiary.

Czekam

więc

zarówno

rozwiązania układowe na kartkach, jak i na
modele oraz opisy prób.

Przysyłajcie też propozycje następnych

zadań do Szkoły.

Zadanie z grudniowego numeru EdW było

następujące: Z

ać

ć w

płły

w tte

erra

attu

urry

y n

rró

óżżn

e e

elle

ntty

y e

elle

kttrro

niic

czzn

Choć zadanie nie było trudne, wymagało

sporo uwagi, staranności i czasu. Tym razem
otrzymałem dużo rozwiązań, z czego kilka od
osób, które po raz pierwszy wzięły udział

w Szkole. Bardzo się cieszę, że wielu uczest−
ników  zrozumiało  praktyczny  sens  takich
żmudnych  badań.  Doceniam  trud  włożony
w przetestowanie  kilkudziesięciu  czy  nawet
ponad  stu  (!)  elementów  w kilku  różnych
temperaturach. Wymagało to przeprowadze−
nia  nawet  kilkuset  pomiarów.  Jeden  z ucze−

stników, M

ciie

ejj C

Ciie

kii z Gdyni napisał

między innymi: Zadanie numer 30 (testy ba−
terii) bardzo pomogło mi w zdobyciu cennych
informacji odnośnie pojemności, żywotności
oraz wydajności poszczególnych ogniw. Dla−
tego postanowiłem dokładnie zbadać wpływ
temperatury na elementy elektroniczne

Rozwiązanie zadania 34

ołła

a K

ró

ów

(wiem,  że  to  bardzo  ważny  temat,  a wyniki
mogą być zaskakujące). (...) Muszę dodać, że
aby ustalić temperaturę na odpowiednim po−
ziomie  i ją  utrzymać,  potrzebne  jest  trochę
czasu.  Pomiary  zabrały  mi  prawie  3  dni,  ale
nie był to czas stracony! (...)

Na koniec muszę przyznać, że uzyskane

wyniki  są  zaskakujące.  Tego  rodzaju  danych
nie  znajdzie  się  w książce  (przynajmniej  ja
nie znalazłem). Trudno to obliczyć na podsta−
wie wzorów. Uważam, że zadanie 34 powin−
no  rozpocząć  cały  cykl  zadań  dotyczących
pomiarów  układów  i elementów,  ponieważ
często  projektuje  się  urządzenia  pracujące
w warunkach zimowych.

arriiu

szz K

ullll z Zabrza napisał: Temat tego

zadania jest bardzo praktyczny, choć przepro−
wadzone  pomiary  zajęły  mi  sporo  czasu
(głównie  związane  to  było  z oczekiwaniem
na ustalenie się temperatury mierzonych ele−
mentów).W sumie  na  zbadanie  elementów
elektronicznych  spożytkowałem  cały  dzień
(od  rana  do  późnego  popołudnia  z małymi
przerwami),  ale  nie  żałuje  tego,  gdyż  już
wcześniej chciałem przeprowadzić tego typu
pomiary,  ale  dopiero  zadanie  34  zmobilizo−
wało mnie do tego. (...)

ełł B

ajju

urrk

o z Warszawy rozpoczął list

następująco:  Zadania  ze  Szkoły  Konstrukto−
rów rozwiązuję raczej wybiórczo, a związane
jest to z ograniczoną ilością czasu. W tym ro−
ku  (szkolnym)  piszę  maturę,  więc  nie  mogę
pozwolić  sobie  na  tak  rozrzutne  gospodaro−
wanie  czwartym  wymiarem.  Jednak  temat
związany z temperaturą skusił mnie, żeby po−
święcić dwa dni na jego skromne opracowa−
nie.  Po  przeczytaniu  rozwiązania  zadania  30
żałowałem,  że  nie  zdecydowałem  się  prze−
słać  czegoś  do  Redakcji;  szkoda,  że  tak  cie−
kawe zagadnienie spotkało się z bardzo ma−
łym odzewem. Wyobrażam sobie, że tym ra−
zem  więcej  osób  zainteresuje  się  tematem.
A jeśli  tak  ma  być,  to  powstaje  problem:  co
badać,  żeby  nie  powielać  rozwiązań  innych
uczestników  Szkoły.  W końcu  zdecydowa−
łem się na dwa zagadnienia: wpływ tempera−
tury  na  próg  przełączania  przerzutnika
Schmitta  w bramce  NOT  (CMOS  40106)
i wpływ  temperatury  na  charakterystykę
przejściową tranzystora polowego z izolowa−
ną bramką (BUZ 11). Nie są to być może pa−
rametry o zasadniczym znaczeniu, ale myślę,
że w połączeniu z opracowaniami innych ko−
leżanek i kolegów dadzą pewien komplekso−
wy zbiór informacji na temat wpływu tempe−
ratury.  Poza  tym  podane  przeze  mnie  infor−
macje  dostarczają  też  innych  ważnych  da−
nych, dotyczących nie tylko temperatury.

Podobnie jak wspomniani koledzy, ja także

jestem  przekonany,  że  czas  poświęcony  na
to  zadanie  nie  był  czasem  straconym.  Wyo−
brażam  sobie,  ile  pracy  i czasu  kosztuje  do−
kładne  przetestowanie  ponad  stu  elemen−
tów,  jednak  uzyskane  wnioski  są  naprawdę
cenne.  Niektórzy  koledzy  przysłali  obszerne
tabele  ze  szczegółowymi  wynikami  przy
temperaturach  od  −20°C do  +300°C.  Inni
ograniczyli się do zakresu 0...+50°C. Takie ta−
bele po odpowiednim opracowaniu mogłyby
być podstawą znakomitej pracy dyplomowej
(warto rozważyć taką ewentualność).

Najbardziej cieszą mnie prace kolegów,

którym zadanie 34, jak piszą, otworzyło oczy
na bardzo ważny problem stabilności ter−

micznej. Nasze czasopismo prezentuje głów−
nie proste układy dla hobbystów. Urządzenia
te  zazwyczaj  budowane  są  z powszechnie
dostępnych,  tanich  elementów.  Jednak  na−
wet w takiej sytuacji nie można tracić z oczu
zagadnienia stabilności cieplnej. Tymczasem
znaczna część projektów nadsyłanych do Fo−
rum  Czytelników  czy  do  działu  E−2000  ma
w tym zakresie poważne braki. Choćby z te−
go  względu  zadanie  34  nie  będzie  ostatnim
tego  typu.  Prawdziwy  konstruktor  musi  po−
znać “od podszewki” ten i wiele podobnych
problemów. Bez tego nie można uważać się
za konstruktora.

W tym miejscu chciałbym szczególnie po−

chwalić tych wszystkich, którzy nie ograni−
czyli się tylko do sporządzenia tabel, ale tak−
że wyrazili zmierzone odchyłki w procentach
lub “pi−pi−emach” (1ppm=10

−6

), obliczyli sta−

bilność temperaturową (%/°C lub ppm/°C)
i przeanalizowali tak uzyskane wyniki. Bra−
wo!

Z drugiej strony kilka prac zawierało tylko

tabele ze zmierzonymi wartościami rezystan−
cji,  pojemności  i napięcia.  Doceniam  wysi−
łek,  ale  trochę  brakowało  mi  wniosków  –
mam  nadzieję,  że  autorzy  we  własnym  za−
kresie przeanalizowali wyniki i takowe wnio−
ski  wyciągnęli.  Szkoda  byłoby  bowiem  za−
przepaścić  tyle  pracy.  Analizując  i porównu−
jąc  nadesłane  tabele  mam  także  nieodparte
przekonanie,  że  kilku  kolegów  zbyt  krótko
grzało  bądź  chłodziło  badane  elementy.  Ich
wyniki  są  zbyt  optymistyczne.  Wygląda  na
to,  że  temperatura  wewnątrz  elementu  nie
zdążyła  się  ustalić.  W rezultacie  zmierzone
odchyłki  w skrajnych  temperaturach  (−20°C,
+80°C)  zbyt  mało  różnią  się  od  wartości
zmierzonych w temperaturze pokojowej. Do−
tyczy  to  przede  wszystkim  kondensatorów,
zwłaszcza  elektrolitycznych.  Sam  kiedyś
przeprowadzałem  podobne  pomiary,  poza
tym prace innych kolegów wskazują, jakiego
rzędu powinny to być odchyłki.

Przy okazji jeszcze sprawa. Kilka prac za−

wierało  obszerne  tabele  z wynikami  pomia−
rów  przy  wartościach  temperatury  od
–20...+300°C lub 0...300°C co 10°C.  Materiał
bardzo obszerny, ale na ile przydatny w prak−
tyce? Jak wspomniałem, mógłby być śmiało
podstawą  pracy  dyplomowej.  Na  jego  pod−
stawie  można  wykazać,  że  zmiany  parame−
trów  pod  wpływem  temperatury  wcale  nie
muszą  być  liniowe.  Natomiast  do  naszych
celów praktycznych nie są konieczne dokład−
ne pomiary co 10°C.

Spójrzmy na problem od strony praktycz−

nej: Nowy element jest wlutowany w płytkę,
a potem w czasie pracy jego temperatura na
pewno  będzie  się  zmieniać.  Niektóre  urzą−
dzenia  muszą  pracować  zimą  przy  tempera−
turach  do  −20°C.  Przypuszczalna  górna  tem−
peratura  otoczenia  to  około  +30°C.  Jednak
we wnętrzu obudowy temperatura może być
znacznie wyższa, do +60...+70°C. Mało tego
–  jeśli  element,  na  przykład  rezystor,  będzie
pracował  z maksymalną  dopuszczalną  mocą
strat,  to  temperatura  warstwy  czynnej  wy−
niesie,  zależnie  od  typu  +150...+350°C.
O tym nie można zapomnieć! Dlatego zachę−
cam  nie  tylko  do  pracy,  ale  także  do  wcze−
śniejszego zastanowienia się co mierzyć, by
pomiary  miały  związek  z rzeczywistością.

W przeciwnym razie “cała para pójdzie
w gwizdek”.

Praktyczne pomiary mogłyby więc wyglą−

dać  następująco.  Najpierw  pomiar  nowych
elementów  w temperaturze  pokojowej.  Po−
tem  szok  termiczny  symulujący  wlutowanie
elementów  w płytkę  (a może  naprawdę  je
wlutować np. w płytkę uniwersalną?). W za−
sadzie pomiar w czasie lutowania nie jest po−
trzebny,  bo  elementy  nie  będą  pracować
w takich  warunkach.  Po  szoku  termicznym
i ostygnięciu  do  temperatury  pokojowej  (co
trochę  potrwa)  elementy  znów  należałoby
zmierzyć.  Parametry  najczęściej  będą  nieco
inne – zwłaszcza dotyczy to rezystorów.

Potem ewentualnie umieszczenie na dłuż−

szy czas w zamrażalniku i pomiary. Dokładna
wartość temperatury (−10 czy –20°C) nie mu−
si być znana – chodzi o przybliżoną odchyłkę
w temperaturach ujemnych. Na koniec grza−
nie suszarką do włosów. Można wszystkie
elementy wraz z termometrem owinąć tkani−
ną i grzać całość kontrolując temperaturę, al−
bo po prostu grzać jeden element i na bieżą−
co obserwować zmiany jego parametrów.

Takie pomiary można nazwać warsztato−

wymi, w odróżnieniu od bardziej szczegóło−
wych – laboratoryjnych.

I właśnie podobne pomiary wykonała

większość uczestników. A teraz szczegóły
z Waszych prac.

Rezystory

Mierzyliście zarówno rezystory precyzyjne

o tolerancji  1%  jak  i popularne  o tolerancji
5%.  Jeśli  chodzi  o precyzyjne,  to  wyniki
wszystkich  testów  są  takie  same:  można
przyjąć, że po lutowaniu (szoku termicznym)
rezystor  o tolerancji  1%  wróci  do  swej  po−
przedniej wartości z dokładnością nie gorszą
niż 0,1...0,2%. Późniejsze zmiany temperatu−
ry  w zakresie  –20...+70°C nie  zmienią  rezy−
stancji więcej niż o ±1% wartości początkowej.

W przypadku rezystorów o tolerancji 5%

nadesłane wyniki nie były jednoznaczne. Nie
dziwię się temu. Zawodowy konstruktor się−
ga  do  katalogu  i zamawia  rezystory  o dokła−
dnie  określonych  właściwościach.  Hobbysta
kupuje  na  giełdzie  lub  w sklepie  rezystory
nieznanego pochodzenia. Nie wie nawet, czy
są to rezystory węglowe, czy metalizowane.
Nie sposób ich odróżnić “na oko”. Rezystory
węglowe  o dużej  rezystancji  mają  zdecydo−
wanie gorszą stabilność termiczną od metali−
zowanych o tej samej tolerancji 5%. Przy po−
miarach  natknęliście  się  na  jedne  i drugie.
Właśnie dlatego wyniki poszczególnych kole−
gów tak bardzo się różnią. Przykładowo  M

a−

tte

szz M

Miis

siio

orrn

y z Suchego Lasu pisze: Wszy−

stkie rezystory miały tolerancję 5%. Przeba−
dałem po dwie sztuki rezystorów 100k

Ω

i 10M

Ω

, gdyż zdziwiła mnie ich stabilność

w porównaniu z innymi nominałami. Na przy−
kład rezystor 10k

Ω

przy podwyższeniu tem−

peratury do 50°C zmienił rezystancję o ok.
0,9% (czyli ma stabilność ok. 300ppm/°C),
a

10M

Ω

jedynie o

około 0,1% (ok.

33ppm/°C).  Ma  ponad  9  razy  większą  stabil−
ność.  Stąd  moje  podwójne  pomiary,  żeby
upewnić  się,  czy  tak  jest  w rzeczywistości,
czy jest to jakiś błąd pomiarowy.

arriiu

szz K

ullll uzyskał pokazane w tabeli

wyniki:

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

ołła

a K

ró

ów

Piio

ottrr W

Wiillk

k z Suchedniowa trafił na egzem−

plarze o następującej stabilności, a raczej
niestabilności:

100

Ω

: 33ppm/°C

Ω

: 910ppm/°C

5,1M

Ω

:2100ppm/°C

10M

Ω

: 2240ppm/°C

Natomiast M

arrc

ciin

n W

Wiią

ązza

niia

a z Gacek napi−

sał: Najmniejszy współczynnik temperaturo−
wy mają rezystory o mniejszych nominałach.
W przypadku rezystora 10M

Ω

przy tempera−

turze 50°C jego wartość zmieniła się o 10%.
Także po szoku termicznym najbardziej zmie−
niły się wartości rezystorów o większych no−
minałach. (...) Można z tego wyciągnąć wnio−
sek, że rezystory, nawet dobrane z dużą do−
kładnością, po wlutowaniu zmienią znacznie
swą wartość.

Podany wniosek jest słuszny, a w przypad−

ku najtańszych rezystorów węglowych kon−
sekwencje są naprawdę poważne (wspo−
mniany rezystor 10M

Ω

po szoku termicznym

zwiększył rezystancje o prawie 20%).

Podobne wyniki uzyskał M

arrc

ciin

n P

Piio

ottrro

kii

z Białegostoku. Zmiana rezystancji w tempe−
raturze +80°C dla rezystorów R<100k

Ω

nie

przekraczała 3%, a dla rezystorów R>1M

Ω

przekraczała 5%, dochodząc do 11% dla
R=10M

Ω

Nieprzypadkowo uczulałem Was na rezy−

story o wysokich nominałach. Jeśli będą to
rezystory węglowe, stabilność cieplna bę−
dzie bardzo kiepska – rezystory takie w żad−
nym wypadku nie nadają się do precyzyjnych
dzielników, generatorów, itd. R

affa

ałł W

Wiiś

śn

niie

w−

kii z Brodnicy tak podsumował swe badania:

Skupiłem  się  wyłącznie  na  rezystorach  i po−
tencjometrach  montażowych,  ponieważ  są
to elementy używane w każdym urządzeniu.
(...) W niektórych wypadkach byłem zaszoko−
wany:  z jednej  strony  dokładnością  rezysto−
rów  precyzyjnych,  z drugiej  rezystorów  wę−
glowych  o dużej  rezystancji.  Byłem  bardzo
zdziwiony, że ich opory tak odbiegają od nor−
my.  (...)  w niektórych  wypadkach  myślałem
dosłownie, że to miernik zaczął szaleć.

Jak jednak odróżnić rezystor węglowy od

metalizowanego o tej samej rezystancji i to−
lerancji (5%)?

Nie trzeba odróżniać! W praktyce wystar−

czy  do  rezystora  dołączyć  omomierz,  zaapli−
kować  szok  termiczny  i przekonać  się,  jakie
właściwości ma dany egzemplarz. To prosty
i wystarczająco  skuteczny  sposób  –  pole−
cam.

Jeśli ktoś nie chce mierzyć, powinien być

przygotowany  na  najgorszy  przypadek.  To
znaczy  powinien  przyjąć,  że  popularne  rezy−
story o tolerancji 5% mogą się “rozjeżdżać”
pod wpływem temperatury nawet o 3...5%,
a po  lutowaniu  wartość  rezystancji  może
zmienić  się  o kilka  procent  (kilkanaście
w

przypadku

rezystorów

węglowych

R>1M

Ω

). To wcale nie znaczy, że tak będzie

zawsze. Mówimy o najgorszym przypadku.
Wasze pomiary wykazują, że zazwyczaj war−
tość rezystancji po szoku termicznym zmie−
nia się mniej niż o 1%.

Ogólnie biorąc, metalizowane rezystory

o tolerancji  1%  mają  współczynnik  cieplny
mniejszy niż 100ppm/°C, większość popular−
nych  rezystorów  5−procentowych  ma  stabil−
ność  200...500ppm/°C,  natomiast  rezystory
węglowe  o rezystancji  powyżej  1M

Ω

mogą

mieć  współczynnik  powyżej  2000ppm/°C.
W każdym razie budując precyzyjny układ po−
miarowy  (termometr,  miernik  poziomu)  nie
wolno pomijać problemu stabilności cieplnej
rezystorów. Wielu z Was podkreślało kolosal−
ną  różnicę  między  rezystorami  o tolerancji
1%, a zwykłymi, 5−procentowymi. Kilku kole−
gów  słusznie  doszło  do  wniosku,  że  do  pre−
cyzyjnych układów korzystnie jest stosować
rezystory  o większej  mocy.  Tak!  I to  z kilku
względów.

Potencjometry

Nietrudno się domyślić, że generalnie po−

tencjometry mają mniejszą stabilność niż re−
zystory.  W przypadku  potencjometru  do  re−
gulacji  siły  głosu  zmiany  rezystancji  o 10%
nie mają żadnego znaczenia. Nie ma żadnego
problemu  przy  połączeniu  potencjometrycz−
nym  według  rry

u 1

a, gdzie istotne jest

tylko zachowanie stosunku napięć, bowiem
jednakowe procentowo zmiany wartości R

i R

nie mają wpływu na napięcie wyjściowe.

Znacznie gorzej, gdy niestabilny potencjo−
metr współpracuje z rezystorem według
rry

u 1

b. W tym przypadku współczynnik

termiczny potencjometru ma duży wpływ na
napięcie wyjściowe.

Duże, obrotowe potencjometry węglowe

mają

bardzo

słabą

stabilność

(do

1000ppm/°C), jednak ze względu na ich prze−
znaczenie, nie ma to większego znaczenia
praktycznego.

Spora liczba uczestników zbadała poten−

cjometry, zwłaszcza montażowe (PR−ki) i wy−
niki okazały się bardzo interesujące.

Sprawdziliście, iż zgodnie z danymi katalo−

gowymi, współczynnik cieplny potencjome−
trów montażowych typu helitrim nie przekra−

cza 100ppm/°C, czyli jest lepszy niż w zwy−
kłych 5−procentowych rezystorach. Nie ulega
najmniejszej wątpliwości, że w precyzyjnych
układach należy stosować tylko takie poten−
cjometry nie zważając, że są znacznie droż−
sze od innych.

Zdecydowanie gorzej jest z najtańszymi

PR−kami  węglowymi.  Są  to  oczywiście  naj−
zwyczajniejsze rezystory węglowe, na doda−
tek  narażone  na  wpływy  atmosferyczne.
Choć niektórym kolegom wyniki wyszły nad−
spodziewanie  dobre,  inni  przekonali  się,  że
takie potencjometry potrafią “rozjechać się”
przy zmianie temperatury o kilka, a nawet kil−
kanaście procent. Takie dobre wyniki dotyczą
prawdopodobnie  miniaturowych,  zamknię−
tych  potencjometrów  cermetowych,  które
zostały  błędnie  zakwalifikowane  jako  węglo−
we. Popularne PR−ki węglowe (nawet te z za−
krytą  ścieżką)  na  pewno  nie  są  stabilne.
R

affa

ałł W

Wiiś

śn

niie

kii n

piis

ałł: ... większość

z nich ma spore odchyłki rezystancji, szcze−
gólnie potencjometry o nominałach powyżej
1M

Ω

. (...) potencjometry te nie mogą być

używane tam, gdzie potrzebna jest duża do−
kładność, np. w obwodach napięcia odnie−
sienia. (...) W miarę możliwości należy unikać
stosowania w swych układach potencjome−
trów lub stosować ich jak najmniej.

Piio

ottrr W

Wiillk

k napisał: Po obliczeniu stabilno−

ści  PR−ków  okazało  się,  że  jest  gorsza  niż
1000ppm/°C (do 2600ppm/°C). Zastosowanie
tego  typu  elementów  na  pewno  wpłynie  na
dokładność  konstruowanych  przyrządów.
Chcąc  się  przekonać,  jakie  elementy  zasto−
sowano  w moim  multimetrze  zdjąłem  obu−
dowę  i dostałem  się  do  środka.  Zastosowa−
no  tam  inny  PR−ek  niż  zbadałem.  Przede
wszystkim  nie  miał  odsłoniętej  ścieżki  wę−
glowej.  Mimo  to  w instrukcji  przyrządu  wi−
dnieje napis “Gwarantowana klasa dokładno−
ści: 23°C ±5°C”.

arriiu

szz K

ullll wśród zbadanych PR−ków,

w większości o przyzwoitej stabilności
100...300ppm/C, trafił na jeden o współczyn−
niku cieplnym równym 6800ppm/°C!

Więcej komentarzy chyba nie potrzeba.

Kondensatory

Tu Wasze wyniki dokładnie odzwierciedla−

ją dane katalogowe. M

arrc

ciin

n W

Wiią

ązza

niia

a napi−

sał:  (...)  Najmniejszy  współczynnik  tempera−
turowy mają kondensatory ceramiczne małej
pojemności.  W przypadku  kondensatora  ce−
ramicznego  100nF,  jego  wartość  przy  wzro−
ście  temperatury  zmieniła  się  o 50%.  (...)
Kondensatory  MKT  mają  niezłe  parametry,
natomiast  elektrolityczne  są  gorsze  od  in−
nych.

atte

szz M

Miis

siio

orrn

y relacjonuje: Pomiary

kondensatorów  wykonałem  dla  dwóch  eg−
zemplarzy  danego  nominału,  ale  różnego  ty−
pu, np. badałem 100nF (mały “lizaczek”) i fo−
liowy 100nF/250V. Różnica jest ogromna. “Li−
zaczek”  ma  najgorszą  stabilność  ze  wszyst−
kich  przebadanych  przeze  mnie  kondensato−
rów – prawie 14000ppm/°C! Można go śmia−
ło wykorzystywać jako element reagujący na
temperaturę...  Ale  już  bez  żartów  –  konden−
satory takie nie nadają się do żadnych precy−
zyjnych  obwodów  –  przecież  zmiana  tempe−
ratury z 20°C na 50°C (co jest realne) powodu−
je zmianę pojemności o 40%! Podobnie jest
z

drugim

rekordzistą

–

“lizaczkiem”

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

b.. 1

s.. 1

1 D

Dzziie

elln

niik

kii n

piię

ęc

ciia

220nF – przy temperaturze 50°C miał pojem−
ność o 46% większą niż wyjściowa.

Sami przekonaliście się, że kondensatory

ceramiczne ferroelektryczne (praktycznie
wszystkie “lizaczki” o pojemności powyżej
1nF) nadają się tylko do obwodów odprzęga−
nia zasilania oraz jako kondensatory sprzęga−
jące.

Najlepiej oceniliście kondensatory cera−

miczne o pojemnościach <1000pF oraz folio−
we  MKT.  Kondensatory  ceramiczne  niewiel−
kiej  pojemności  to  cała  długa  historia,  zwią−
zana głównie z techniką w.cz. Nie będziemy
się  w to  wgłębiać.  Natomiast  kondensatory
foliowe MKT rzeczywiście mają niezłą stabil−
ność: w całym zakresie temperatur pracy ich
pojemność  nie  zmienia  się  więcej  niż
o ±1...2%.

Jeśli chodzi o zwykłe elektrolity, to opinie

są rozbieżne: niektórzy twierdzą, że w całym
zakresie  temperatur  pracy  zmiany  są  rzędu
2...5%,  inni  przekonali  się,  iż  są  znacznie
większe  –  do  20%.  Jestem  przekonany,  że
zbyt  optymistyczne  wyniki  związane  są  ze
zbyt  krótkim  czasem  grzania  lub  chłodzenia
podczas testów. W przypadku zwykłych alu−
miniowych  elektrolitów  zmiany  naprawdę
mogą sięgać 20%, a nawet więcej. Nieco le−
piej zachowują się “tantale”, o czym zresztą
niektórzy przekonali się naocznie, ale i im da−
leko do stabilności foliowych MKT.

Diody Zenera i stabilizatory

Duża grupa uczestników przebadała różne−

go rodzaju diody, w tym diody Zenera a tak−
że stabilizatory scalone i źródła napięcia od−
niesienia. Oto niektóre wnioski. M

arrc

ciin

n W

Wiią

ą−

zza

niia

a: (...) najmniejszy współczynnik cieplny

mają diody o napięciach 5,1; 5,6 i 6,2V. W pozo−
stałych diodach wzrost temperatury do
50°C zmienia napięcie nawet powyżej 5%.
W przypadku diod Zenera po szoku termicznym
napięcie nie wraca do pierwotnej wartości.

atte

szz M

Miis

siio

orrn

y,, D

arriiu

szz K

ullll ii P

Piio

ottrr

Wiillk

k określili współczynnik cieplny diod o

takich  napięciach  i wyszły  im  wartości
100...480ppm/°C. Dał się też zauważyć spory
rozrzut między egzemplarzami o tym samym
napięciu. W każdym razie popularne “zener−
ki” o napięciach 4,7...6,2V, uchodzące za naj−
bardziej  stabilne,  wcale  nie  mają  aż  tak  do−
brych parametrów, jak można przypuszczać –
należy  liczyć  się  ze  współczynnikiem
300...500ppm/°C.

Jest to znacznie gorzej niż w przypadku

większości popularnych stabilizatorów serii
78XX.

Dariusz Knull zwrócił uwagę na stabilizator

LM317. Napisał: (...) kostki tego typu wyma−
gają wprawdzie zastosowania dwóch rezy−
storów zewnętrznych w celu ustalenia napię−
cia wyjściowego, ale ich stabilność jest kilka−
krotnie lepsza od popularnych 78XX i 79XX.

Potwierdziliście, że zwykłe diody krzemo−

we znacznie zmieniają napięcie przewo−
dzenia z temperaturą (około 2...2,2mV/°C)
i że zauważalnie lepsze w tym względzie s ą
L E D − y.

Dwóch czy trzech

Kolegów sprawdza−
ło właściwości spe−
c j a l i z o w a n y c h
źródeł  napięcia  od−
niesienia  LM385.
Potwierdzili  katalo−
gowe

dane

stabilności rzędu

80...120ppm/°C,

naprawdę  jest  bar−
dzo  dobrym  wyni−
kiem.  Niektóre  ka−
talogi handlowe po−
dają

dla

tych

kostek

znacznie

mniejsze

współ−

czynniki,

nawet

20ppm/°C,  jednak
nie ma co liczyć, że
w pierwszym  lep−
szym  sklepie  czy

na giełdzie można kupić aż tak dobre ele−
menty.

Tranzystory

Mniej więcej połowa uczestników mierzy−

ła zależność wzmocnienia prądowego tranzy−
storów  od  temperatury.  Okazało  się,  że
wzmocnienie znacznie się zmienia. Niektórzy
z przerażeniem  stwierdzili,  że  współczynnik
termiczny  wynosi  2000...10000ppm/°C.  Tak
jest,  ale  to  nie  powód  do  niepokoju.  Tranzy−
story  generalnie  mają  duży  rozrzut  wartości
wzmocnienia. Urządzenia muszą być projek−
towane tak, by parametry układu w niewiel−
kim stopniu zależały od wzmocnienia tranzy−
stora.

Generatory

Tylko kilku kolegów “pastwiło się” nad ge−

neratorami. Nadesłany materiał nie daje pod−
staw  do  rzetelnych  porównań.  Potwierdziło
się, iż małą stabilność mają proste generato−
ry  z bramek  4001,  4011  czy  4093.  Dobrze
wypadły układy z kostkami 4047, 555, trochę
gorzej  z 4060.  Trudno  mi  jednak  porównać
wyniki,  ponieważ  nie  wiadomo,  jakie  kon−
densatory  i rezystory  były  zastosowane
w obwodach  oscylatora.  Trudno  ocenić,  na
ile  wynik  bierze  się  z właściwości  elemen−
tów RC, a na ile z właściwości układu scalo−
nego.  Zagadnienie  jest  jednak  bardzo  cieka−
we i niewykluczone, że stanie się treścią ko−
lejnego zadania w Szkole.

Bramki Schmitta

Badanie przeprowadził P

ełł B

ajju

urrk

o. Oto

relacja: Na badanie kostki 40106 zdecydowa−
łem  się  głównie  dla  prostoty  przeprowadza−
nych  pomiarów  i dla  zbadania  rozrzutu  mię−
dzy negatorami wewnątrz jednej kostki i roz−
rzutu między różnymi kostkami (i oczywiście
dla  zbadania  wpływu  temperatury  na  punkt
przełączania). Układ, w jakim badałem kostkę
40106 pokazany jest na rry

u 2

2..

Część układu narysowana kolorem niebie−

skim była wystawiona na zmienne tempera−
tury, diody sygnalizowały stan wyjść badanej

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

s.. 2

2 U

kłła

d p

miia

arro

y k

sttk

kii 4

40106

kostki 40106

kostki, wyjścia te były dodatkowo buforowa−
ne przez negatory narysowane kolorem czar−
nym, diody zostały zabezpieczone jednym re−
zystorem R. Jako stabilizator napięcia praco−
wały  układy  7805  oraz  7810.  Kręcąc  poten−
cjometrem  “łapałem”  moment  kiedy  zapala
się i gaśnie pierwsza i ostatnia dioda. Jak wi−
dać metoda ta ma tę zaletę, że badanych jest
sześć bramek jednocześnie, ułatwia to bada−
nie  rozrzutu  między  nimi.  Układ  scalony  ba−
dałem w temperaturze pokojowej – ok. 22°C,
wystawiałem  go  też  za  okno  –  termometr
wskazywał  wówczas  −5°C,  zamykałem  w za−
mrażalniku – producent gwarantuje tam tem−
peraturę  poniżej  −16°C,  ogrzewałem  też  su−
szarką do włosów – spodziewam się, że tem−
peratura  wynosiła  ok.  +50°C.  Wyniki  pomia−
rów dwóch kostek różnych producentów ze−
stawiłem w tabelkach (podane są progi prze−
łączania i histereza w procentach).

Pierwszą rzeczą, jaka rzuca się w oczy, jest

duży  rozrzut  wielkości  histerezy  u różnych
producentów. Można zauważyć, że histereza
zmienia się nieznacznie wraz z temperaturą,
w sposób  różny  u różnych  producentów.
U jednego histereza zawęża się ze wzrostem
temperatury,  u drugiego  przeciwnie.  Podob−
nie  wzrost  napięcia  zasilania  u jednego  pro−
ducenta  powoduje  zawężanie  histerezy,
u drugiego  jej  poszerzenie.  Natomiast  roz−
rzut w obrębie jednej kostki sięga co najwy−
żej  2  %.  Podsumowując  –  właściwości  tych
kostek  bardziej  zależą  od  producenta  niż  od
temperatury,  rozrzut  między  kostkami  jest
duży, ale w obrębie jednej kostki umiarkowa−
ny.

Analiza danych z tabeli wyjaśnia przy oka−

zji, dlaczego generatory z bramką Schmitta
są tak mało stabilne i dlaczego trudno podać
uniwersalny wzór na częstotliwość w zależ−
ności od zastosowanych elementów RC.

MOSFET

Oto dalsza część relacji Pawła Bajurko:

Charakterystyka  przejściowa  tranzystora  po−
lowego była trudniejsza do zbadania, wyma−
gała  użycia  dwóch  woltomierzy  i wielu  po−
miarów.  Tranzystor  badałem  w układzie
przedstawionym na rry

u 3

3..

Napięcie 10V pochodziło ze stabilizatora

7810, tranzystor zaznaczony na niebiesko był
poddany  działaniu  różnych  temperatur,  rezy−
stor  R miał  tolerancję  1%.  Pomiarów  doko−
nywałem  dla  napięć  U

o skoku 0.1V. Na−

pięcie U

przeliczałem na opór R

, uwzglę−

dniając opór wewnętrzny miernika zaznaczo−
nego na schemacie jako U

Wyniki pomiarów jednego tranzystora

opracowałem graficznie i przedstawiam je na
rry

u 4

4..

Pomiarów dokonywałem w trzech różnych

temperaturach. Jak widać, ze zmianą tempe−
ratury charakterystyka przesuwa się. Nieste−
ty, tym sposobem nie udało się zmierzyć
wpływu temperatury na parametr R

DSon

– dla

małych wartości R

wynik jest obarczony

dużym błędem, co widać na rysunku. (...) Ze
względu na to wszystko mój rysunek pozwa−
la raczej na zorientowanie się w przebiegu
charakterystyki i wpływie temperatury, niż na
przekazanie czytelnikom Elektroniki dla
Wszystkich precyzyjnej informacji.

Mam nadzieję, że Szanowny Pan Redaktor

nie posądzi mnie o szaleństwo, że zachciało
mi się rysować taki wykres, który być może
można  znaleźć  w katalogu.  Ja  go  nie  znala−
złem, więc “popełniłem” ten rysunek. Wyda−
je mi się, że wykres daje czytelniejszą infor−
mację  o danym  zjawisku  niż  np.  tabelka
z liczbami (wystarczy porównać wykres z za−
mieszczonymi  wyżej  tabelkami),  dlatego
włożyłem sporo pracy w stworzenie tego ry−
sunku. (...)

Doceniam zarówno trud, jak i rysunek

przydzielając nagrodę.

Podsumowanie

Oprócz wspomnianych wcześniej osób

chciałbym jeszcze dodać, że wyróżniające
się prace, nadesłali także M

Miic

ałł G

ołłę

ęb

biie

w−

kii,, M

arrc

ciin

n K

czzo

orro

kii,, P

ełł N

Niie

dźźw

wiie

dzz−

kii,, B

arrb

arra

a J

aś

śk

a,, S

sttiia

n K

Krrzzy

szz

ii D

niie

ell Ł

Łu

kiie

wiic

czz. Ostateczne wnioski, jakie

można wyciągnąć ze wszystkich nadesła−
nych prac, są zbieżne z zamieszczoną poniżej
tabelką zestawioną przez M

arrc

ciin

a P

Piio

ottrro

w−

kiie

o (dodałem linijki dotyczące rezystorów

metalizowanych 5% i scalonych źródeł na−
pięcia odniesienia).

Jak wspominałem, jestem bardzo zadowo−

lony z poziomu prac, a szczególnie ze stwier−
dzeń typu: zadanie to pozwoliło mi poznać
wagę problemu. Gratuluję kolegom, którzy
po raz pierwszy wzięli udział w Szkole – nie−
którzy otrzymują nagrody bądź upominki.

Oczywiście temat nie został wyczerpany.

Nie wszystkie ele−
menty zostały prze−
badane.

Wystąpił

duży  rozrzut  wnio−
sków.  Nie  wątpię
jednak,  że  zadanie
to  uczuliło  Was  na
problem

wpływu

temperatury. Zachę−
cam  więc  wszyst−
kich, którzy chcą zo−
stać  prawdziwymi
konstruktorami,  że−
by  osobiście  prze−
konali  się,  co  warte
są  ich  podzespoły.
Próby  przeprowa−
dzajcie

zawsze

w warunkach jak naj−
bardziej  zbliżonych
do  rzeczywistych.
A dodatkowych  in−
formacji  szukajcie
w katalogach  i (nie−

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

ołła

a K

ró

ów

b.. 3

s..3

kłła

d p

miia

arro

y M

T−a

s.. 4

miie

errzzo

a c

arra

ktte

erry

stty

a M

T−a