plik

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

opracował
dypl. inż. Gregor Kleine

Wskaźnik pracy z neonówką

poprzez  ciągłe  świecenie  sygna−
lizuje  normalne  funkcjonowanie
urządzenia, podczas gdy miganie
powiadamia  o zadziałaniu  ukła−
du bezpiecznika.

W przypadku, gdy bezpiecz−

nik jest sprawny, kondensator C2
tworzy  pojemnościową  wstępną
rezystancję dla neonówki i dzię−
ki temu świeci ona w sposób cią−
gły.  Jeśli  jednak  bezpiecznik  F1
ulega  przepaleniu,  to  wówczas
napięcie  przemienne,  poprzez
diodę D1, dociera w formie pul−
sującego  napięcia  stałego  do
członu  RC  zbudowanego  na

R1/C1.  Kondensator  C1  powoli
ładuje się, aż zostanie osiągnięte
napięcie, przy którym nastąpi za−
płon  neonówki  tzn.  około  80  do
100V. Przez diodę D2 kondensa−
tor  C1  rozładowuje  się  teraz  tak
długo,  aż  neonówka  zgaśnie.
Przebieg  ten  powtarza  się  przez
cały  czas  i przy  właściwym  do−
braniu  wartości  C1  i R1  można
uzyskać  wyraźne  miganie.  Po−
przez  C2  dociera  do  użytkowni−
ka  napięcie  piłokształtne  o ma−
ksymalnej wartości 30V.

Jako neonówki zastosowane

mogą zostać jedynie takie, które
nie mają zainstalowanych na sta−
łe wstępnych rezystorów do pra−
cy na 230V. Można więc posłu−
żyć się takimi, które mają koń−

cówki w formie drucików, albo
po prostu odłączyć wstępny re−

zystor od neonówki przystoso−
wanej do napięcia sieciowego.

Wskaźnik pracy i zadziałania bezpiecznika

Zasilacz z przewodem czujnikowym

Jest bardzo wiele zastosowań, w których ważne jest, aby ustawio−

ne  napięcie  zasilania  było  możliwie  niezależne  od  wielkości  prądu
wyjściowego. Jednak w przypadku silnie zmieniającego się obciąże−
nia  może  to  prowadzić  do  poważnych  problemów.  O ile  obciążenie
połączone  jest  ze  źródłem  napięcia  za  pośrednictwem  pary  krótkich
i dostatecznie grubych przewodów, to dobry układ regulacji nie powi−
nien  mieć  większych  problemów  z utrzymaniem  napięcia

Rys. 1

do odbiornika

Elektor w EdW

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

Projektant: Fritz Hueber

Nowoczesne multimetry cy−

frowe  z wyższej  klasy  cenowej
bardzo  często  wyposażone  są
w funkcję  hold  (zatrzymanie),
która zatrzymuje wynik pomiaru
i pozwala  na  odczytanie  go  na−
wet po odsunięciu sondy pomia−
rowej.  Poniższy  projekt  pokazu−
je, w jaki sposób można, stosując
najprostsze  środki,  rozbudować
tańsze  lub  przestarzałe  wolto−
mierze, dodając im tę funkcję.

W nowoczesnych uniwersal−

nych urządzeniach pomiarowych
wynik  pomiaru  z wykorzysta−
niem  funkcji  „hold“  podlega
przetworzeniu  analogowo−cyfro−
wemu i następnie jest zapisywa−
ny w pamięci. Taki sposób zrea−
lizowania  funkcji  jest  dosyć
skomplikowany, dla “domowego
użytku”  można  jednak  zastoso−
wać  analogowe  podtrzymanie

wyniku,  które  jest  znacznie  pro−
stsze w realizacji, a przede wszy−
stkim  o wiele  tańsze.  Sercem
każdego  systemu  podtrzymania
jest kondensator, który ładuje się
do  poziomu  równego  mierzone−
mu  napięciu.  Napięcie  to  musi
następnie  pozostać  gotowe  do
pomiaru  i to  możliwie  bez  strat.
Przy  zapamiętywaniu  analogo−
wym  występuje  jednak  bardzo
wiele czynników wpływających,
które będą prowadzić do niepra−
widłowości.  Przede  wszystkim
ładunek w kondensatorze nie jest
stały w funkcji czasu i stopniowo
maleje, gdyż mamy do czynienia
z samorozładowaniem,  prądami
pełzającymi  na  płytce  drukowa−
nej, z prądem wejściowym dołą−
czonego  wzmacniacza  pomiaro−
wego,  jak  również  z prądem
upływu  w kierunku  wzmacnia−
cza  wejściowego.  Problem  ten
można  jednak  rozwiązać  wybie−

rając  kondensator  o bardzo  wy−
sokiej rezystancji izolacji, odpo−
wiedni  projekt  płytki  drukowa−
nej,  nowoczesny  wzmacniacz
operacyjny  CMOS  o rezystancji
wejściowej  w zakresie  T

Ω

oraz

stosując pewien mały, ale pomy−
słowy trick.

Rozładowywanie kondensa−

tora na skutek prądu upływu nie
daje  się  skutecznie  opanować
przy  pomocy  zwyczajnej  diody
krzemowej. O wiele korzystniej−
sze jest zastosowanie diody LED
dokładnie osłoniętej przed świa−
tłem. Prąd upływu (prąd zaporo−
wy) diody LED, który właściwie
jest  prądem  foto,  można  w ten
sposób zredukować od kilku na−
noamperów  do  paru  pikoampe−
rów. Ta właściwość LED−ów jest
znana od około 15 lat, jest jednak
niestety  słabo  wykorzystywana.
W przypadku egzemplarza wzor−
cowego  zbudowanego  przez  au−

tora, aż nieprawdopodobnych 30
minut  potrzeba  było  na  to,  żeby
napięcie wyjściowe  w adapterze
spadło  z pierwotnej  wartości
1,000V o 1% do 0,990V.

Prezentowany schemat pod

względem prostoty jest trudny do
pokonania.  Poza  niezbędnym
dzielnikiem  napięcia  na  wejściu
oraz pewną liczbą drobnych ele−
mentów  do  zasilania,  składa  się
on  w zasadzie  z dwóch  wzmac−
niaczy  operacyjnych  połączo−
nych  jako  wtórnik  napięciowy,
jednej diody LED i kondensatora
gromadzącego ładunek. Wejścio−
wy  dzielnik  napięcia,  o łącznej
rezystancji  wynoszącej  równo
2,5M

Ω

praktycznie dla wszyst−

kich  zastosowań  jest  dostatecz−
nie wysokoomowy. Dzielnik jest
przewidziany  na  zakresy  napięć
wejściowych  2V,  20V i 200V,
przy  czym  podłączony  wolto−
mierz  pracuje  stale  na  zakresie

wyjściowego  na  stałym  pozio−
mie. Inaczej jednak wygląda sy−
tuacja  w przypadku  zastosowa−
nia  długich  przewodów  pomię−
dzy  obciążeniem  i źródłem  na−
pięcia, gdyż w takim przypadku
rezystancja  przewodów  będzie
już  odgrywać  istotną  rolę.  Spa−
dek napięcia na przewodzie nie

jest  uwzględniany  przez  układ
regulacji i z tego powodu napię−
cie wyjściowe na zaciskach za−
silacza  będzie  stabilne,  ale  na
obciążeniu  już  nie.  Jedyną  dro−
gą  rozwiązania  tego  problemu
jest  zastosowanie  tzw.  przewo−
dów  czujnikowych  (sensoro−
wych)  pomiędzy  obciążeniem

układem

r e g u l a c j i .
P o n i e w a ż
przez  prze−
wody  czujni−
kowe  płynie
stosunkowo
n i e w i e l k i
prąd,

więc

także spadek
napięcia na

tych  prze−
wodach  bę−
dzie  mini−
malny.  Tak
więc  układ
r e g u l a c j i
będzie mógł
p o b i e r a ć
napięcie  za−
s i l a j ą c e
( w y j ś c i o −
we)  bezpo−
średnio  na
obciążeniu.

Tylko nieliczne zasilacze po−

siadają wejścia do podłączenia
przewodów

czujnikowych,

a w przypadku  bardzo  wielu
urządzeń  dokonanie  modyfika−
cji i zastosowanie tych przewo−
dów połączone jest z bardzo du−
żymi  problemami.  Przy  wyko−
rzystaniu  starego,  sprawdzone−
go układu L200 udaje się jednak
rozwiązać  ten  problem  bardzo
łatwo, jak to widać na rysunku
1.  “A”  i “D”  to  normalne  wyj−
ścia,  podczas  gdy  “C”  i “B”  są
oznakowane

jako

wejścia czujnikowe.
Napięcie wyjściowe
wynosi:

Uwyj = 2,77V •
(1 + RP1/R1)

Przyjmując, że re−

zystancja

przewo−

dów

wyjściowych

wynosić będzie R2,
można zrealizować
ograniczenie prądu:
Imax = 0,45V / R2

Rezystancja

musi  naturalnie  do−
stosowana  być  do
stosunkowo  wyso−
kiej  w tych  warun−

kach  mocy  strat.  Maksymalne
napięcie  wejściowe  układu  wy−
nosi  40V,  a maksymalny  prąd
wyjściowy 2A.

Układ L200 jest wprawdzie

wewnętrznie

zabezpieczony

przed  przegrzaniem,  ale  nie
zwalnia  to  jednak  z obowiązku,
żeby ten układ scalony, przy du−
żej mocy strat, zaopatrzyć w od−
powiedni  radiator.  Układ  ten  ła−
two można zrealizować na płytce
drukowanej  przedstawionej  na
rysunku 2.

Wykaz elementów:

Rezystory:

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..00,,4477

Ω

// 55W

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

meerr

Kondensatory:

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000nn
C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 222200nn
C

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22220000

µµ

// 4400V

Pozostałe elementy:

K11 ...... K

K33 .. .. .. .. .. .. zzaacciisskkii ddoo w

wlluuttoow

waanniiaa w

w ppłłyyttkkęę R

M55

IIC

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. LL220000 ((S

STT M

Miiccrrooeelleeccttrroonniiccss))

rraaddiiaattoorr ddllaa uukkłłaadduu IIC

C11

ppłłyyttkkaa ddrruukkoow

waannaa EEP

S 999944001144−1111

Rys. 2

Hold−adapter do woltomierza

Elektor w EdW

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

2V. Za dzielnikiem napięcia wy−
stępuje  filtr  dolnoprzepustowy
na  R4  i C1,  który  zabezpiecza
IC1 przed szkodliwymi napięcia−
mi  zakłócającymi.  R4  wspólnie
z D1 i D2 stanowią zabezpiecze−
nie  przed  zbyt  wysokim  napię−
ciem.  Na  wyjściu  IC1a znajdują
się  wspomniana  już  wcześniej
dioda LED D3, jako blokada dla
prądu  wstecznego  oraz  konden−
sator  przechowujący  ładunek  –
musi  to  być  kondensator  wyso−
kiej jakości np. typu MKT o na−
pięciu  roboczym  100V

(ze

względu na rezystancję izolacji).
Za  C2  znajduje  się  następny
wtórnik  napięciowy  IC1b,  do
którego  niskoomowego  wyjścia
bez  problemów  można  podłą−
czyć  także  analogowy  miernik
wskazówkowy.  Równolegle  do
C2  znajduje  się  połącznik  zwie−
rający  S2,  przy  pomocy  którego
po  dokonaniu  pomiaru  można
rozładować kondensator.

Przełącznik S1b służy jako

wyłącznik  (położenie  1)  i do
sprawdzenia  napięcia  roboczego
(położenie  2).  Przez  diody  D4
i D5  świeci  się  niskoprądowa
LED D6 tylko wtedy, gdy napię−
cie jest mniejsze od 2,8V, aby za−
sygnalizować, że napięcie zasila−
jące  jest  zbyt  małe.  Jako  źródło
prądu  praktycznie  możliwe  są
wszystkie  zastosowania,  poczy−
nając od baterii litowej 3,6−V, aż
po  9−V baterię  typu  “bloczek”
oraz  zasilacz  sieciowy.  Pobór
prądu  jest  skromny  i mieści  się
poniżej  1mA.  Podana  na  sche−
macie wartość dla R5 (390

Ω

) od−

nosi się do napięcia zasilającego
około 5V i w przypadku baterii
9−V powinna zostać podwyższo−
na do 1,2k

Ω

Przełącznik S1b w pozycjach

od 3 do 5 pracuje jako włącznik.
Dioda LED D6 w takich położe−
niach nie pracuje. W stanie spo−
czynkowym układ pobiera mniej
niż 1mA, a bez napięcia „hold“

0,2mA. Tylko
w

momencie

naciśnięcia  na
przycisk  RE−
SET na  krótki
moment  prąd
wzrasta

około 1,2mA.

Do wyko−

nania  urządze−
nia  należy  wy−
k o r z y s t y w a ć
w y ł ą c z n i e
p o d z e s p o ł y
najwyższej  ja−
kości.  Jako  S2
najlepiej  nada−
je  się  łącznik
samopowrotny
do  zastosowań
c y f r o w y c h .
LED  D3  to
zwyczajna dio−
da świecąca na
c z e r w o n o
(w

żadnym

przypadku  nie
może  to  być
typ  High−effi−
ciency),  którą
przez wielokrot−
ne  zanurzanie  w czarnym  lakie−
rze (z przerwami na wysuszenie)
należy zabezpieczyć przed świa−
tłem.  Jako  rozwiązanie  alterna−
tywne można posłużyć się także
odcinkiem  czarnej  koszulki  izo−
lacyjnej  a następnie  obydwa  za−
kończenia

zamknąć

masą

uszczelniającą.  Należy  przy  tym
zwrócić uwagę na dobrą izolację
końcówek  LED,  aby  uniknąć
prądów  powierzchniowych.  Dla
układu scalonego CMOS powin−
no się przewidzieć dobrej jakości
podstawkę.

Przed zainstalowaniem nale−

ży  płytkę  z rozmieszczonymi
i wlutowanymi  już  elementami
starannie oczyścić i usunąć ślady
tłustych  palców  oraz  pozostało−
ści  lutowania.  Najlepiej  do  tego
celu  nadaje  się  jakiś  alkohol  np.

spirytus  oraz  twardy  pędzel.  Na
zakończenie  płytkę  drukowaną
od  strony  lutowanej  można  je−
szcze  pokryć  lakierem  izolacyj−
nym. Zapobiega to nie tylko po−
wstawaniu  dróg  dla  prądów
upływu wynikających z konden−
sowania się wilgoci, ale również
utrzymuje w czystości ścieżki.

Adapter po wykonaniu i za−

montowaniu w obudowie jest na−
tychmiast  gotowy  do  pracy  i nie
wymaga żadnej regulacji. Po włą−
czeniu i po każdym pomiarze na−
leży jeden raz nacisnąć na około 1
sekundę przycisk RESET, aby za−
gwarantować,  że  kondensator  C2
będzie  całkowicie  rozładowany.
Po  zwolnieniu  przycisku  może
być jeszcze wskazywane 2 ...3mV
napięcie offset, nie powoduje jed−
nak  ono  żadnego  błędu  pomiaro−

wego tak długo, jak mierzone na−
pięcie  przekracza  tę  wartość.
W zasadzie  układ  ten  nadaje  się
także  do  pomiaru  napięć  prze−
miennych. W tym celu należałoby
zmniejszyć  C1  do  około  1nF,  co
podwyższa  górną  granicę  do
1000Hz  (−3dB).  Ze  względu  na
wysoką  rezystancję  wejściową
oraz w celu uniknięcia zaklinowa−
nia, zamiast gniazda bananowego
należy zastosować gniazdo BNC.
Układ  scalony,  ze  względu  na
swoje  asymetryczne  zasilanie,
tworzy wraz z D3 jednokierunko−
wy

prostownik

szczytowy.

W przypadku  sinusoidalnego  sy−
gnału  wejściowego  stałe  napięcie
wyjściowe  na  adapterze  będzie
z tego  powodu  wyższe  o współ−
czynnik  1,414  ( 2)  od  wartości
efektywnej napięcia wejściowego.

Miernik pojemności

Rys. 1

Projektant: W. v.d. Voet

Ten niespodziewanie prosto

zbudowany  miernik  pojemno−
ści  dysponuje  pięcioma  zakre−
sami  pomiarowymi,  jest  łatwy

w wykonaniu  i pozwala  na  do−
konanie  wyboru  pomiędzy
dwoma  trybami  wyświetlania
wyniku,  a mianowicie  na  nor−
malnym  ustroju  wskazówko−
wym z ruchomą cewką, albo na

module DVM (woltomierz cy−
frowy).

Zasadę pracy układu przed−

stawionego na rysunku 1 nie jest
trudno

wyjaśnić.

Układy

IC1a i IC1b są skonfigurowane

jako  multiwibrator  astabilny
(AMV),  którego  częstotliwość
uzależniona  jest  od  pojemności
C2 i od rezystancji R1 ... R3 wy−
branej  przy  pomocy  przełączni−
ka  S1.  Sygnał  wyjściowy

Elektor w EdW

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

opracował
Gregor Kleine

Jedynie diody Zenera o napię−

ciach Zenera w zakresie 6V mają
niewielki  współczynnik  tempe−
raturowy.  Przy  niższych  napię−
ciach  Zenera  współczynnik  ten
jest  ujemny,  a dla  wyższych  do−
datni.  Od  napięć  Zenera  wyno−
szących  około  30V współczyn−
nik  temperaturowy  (TK)  osiąga
wartość 0,1%/K, która pozostaje
stała  dla  wszystkich  napięć  Ze−
nera  wyższych  od  tej  wielkości
progowej.

Układ zaprezentowany na ry−

sunku 1 pozwala, przy pomocy
jednego tranzystora, na skompen−
sowanie dodatniego współczyn−

nika  temperaturowego,  przy
czym  wykorzystuje  się  do  tego
celu napięcia na złączu baza−emi−
ter o TK –2,2mV/K. Taki sposób
kompensacji  funkcjonuje  więc
tylko dla diody Zenera  o napię−
ciach Zenera powyżej 6V.

Dla przykładu przyjmijmy, że

wymagane jest napięcie Zenera
wynoszące 18V. Mamy wówczas
do czynienia ze współczynni−
kiem

temperaturowym

+16mV/K.  Ten  TK  jest  7,3  razy
większy  od  TK  dla  złącza  BE
tranzystora T1. Wynika więc z te−
go dobranie wielkości elementów
w dzielniku napięcia R1 i R2 ta−
kie, żeby R1 był 6,3 razy większy
od  R2.  Jeżeli  przyjmie  się  R2
wynoszące 1k

Ω

, to R1 powinien

z AMV poprzez  C1  dociera  do
multiwibratora  monostabilnego
(MMV),  który  składa  się
z IC1c i IC1d. MMV zostaje wy−
zwolony  wtedy,  gdy  impulsy
wytwarzane  przez  AMV poja−
wią  się  w zintegrowanej  formie
na

wyjściu

IC1d.

Okres,

w którym  to  zachodzi,  uzależ−
niony  jest  od  wybranego  rezy−
stora (R5 lub R6) oraz od bada−
nego  kondensatora  Cx.  Długość
impulsu na wyjściu IC1d bezpo−
średnio  koresponduje  z pojem−
nością  nieznanego  kondensato−
ra.  Wartości  R1  ...  R6  zostały
w taki  sposób  dobrane,  że  przy
pomocy  S1  można  przełączać
pomiędzy  pięcioma  zakresami
pomiarowymi, rozpoczynając od
100pF  w położeniu  1,  aż  do
1F w pozycji 5.

Bloki otoczone przerywaną

linią  przedstawiają  sposoby,
jakimi  można  przedstawiać
zmierzoną wartość pojemności.
Ustrój  wskazówkowy  z rucho−
mą  cewką  (M1)  sterowany  jest
poprzez  zwykły  tranzystor
BC547.  Impulsy  wyznaczane
są z bezwładności wartości po−
miarowych  i w związku  z tym
odpadają  dodatkowe  elementy,
jak  np.  integrator.  O tym,  że
niekoniecznie  musi  przy  tym
chodzić  o hi−tech−elektronik,
najlepiej

świadczy

sposób

podłączenia miernika cyfrowe−
go (DVM) w ramce obok. Wy−

stępuje  tutaj  mia−
nowicie  układ  cał−
kujący  w formie
R10  i C4.  Jak  z te−
go

wynika,

miernika  DVM  do−
ciera  więc  napięcie
stałe,  które  jest
proporcjonalne  do
czasu  trwania  im−
pulsu.

Wyregulowanie

tego  urządzenia  dla
obydwu  mierników
przy  pomocy  zna−
nych  albo  dokład−
nych  pojemności  to
już  sprawa  dziecin−
nie  prosta.  W tym
celu  należy  ustawić
przełącznik  S1  we
właściwym  położe−
niu  i odpowiednio
wyregulować  przy
pomocy  P1  albo  P2
w taki  sposób,  żeby
wskazywana  war−
tość  była  dokładna.
Ponieważ  błąd  po−
miaru  jest  bardzo
silnie  uzależniony
od  dokładności  sto−
sowanych  elemen−
tów, więc jako R1 ...
R6  należy  zastoso−
wać  dokładne  rezy−
story  o bardzo  wą−
skiej tolerancji.

Rys. 1

Rys. 2

Dioda Zenera skompensowana temperaturowo

Elektor w EdW

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

mieć wartość 6,3k

Ω

. Ekspery−

mentalnie  zostało  ustalone,  że
chcąc  uzyskać  napięcie  Zenera
18V jako  diodę  D1  trzeba  użyć
diodę Zenera na napięcie 15V.

Jeżeli wielkość napięcia Ze−

nera jest drugorzędna a chodzi
przede wszystkim o uzyskanie
napięcia niezależnego od tempe−
ratury, to wówczas kompensacja

może być dokonana w układzie
zaproponowanym na rysunku 2.
Najlepiej jest zastosować jako P1
precyzyjny potencjometr 10−
obrotowy.

Jeśli chodzi o tranzystor, to

jest to uniwersalny tranzystor
n−p−n, dla przykładu może to być
BC238.

projektował R. Graham

Mamy przekaźnik i wszystko

już  pasuje,  za  wyjątkiem  napię−
cia  dla  uzwojenia  przekaźnika,
które niestety jest wyższe od na−
pięcia  roboczego,  jakie  jest  do
dyspozycji.  Przestaje  to  jednak
być  problemem,  gdy  zastosuje
się prosty, mały układ pomocni−
czy,  który  pozwala  na  sterowa−
nie  przekaźnikiem  12V także
przy

napięciach

roboczych

6V albo 9V, lub ewentualnie wy−
korzystanie

przekaźnika

24V w instalacji 12V.

Podane przez producenta na−

pięcie  dla  cewki  przekaźnika
wymagane jest w zasadzie tylko
do  tego,  żeby  zadziałał  przeka−
źnik.  Jeśli  już  przekaźnik  za−
działał,  to  całkowicie  wystar−
czające  będzie  niższe  napięcie
(napięcie podtrzymujące), które
utrzyma  przekaźnik  w stanie
włączonym.  Zazwyczaj  jako
napięcie podtrzymujące wystar−
czy połowa napięcia znamiono−
wego  cewki.  Prezentowany
układ  wykorzystuje  tę  zasadę
i

wytwarza krótki impuls

o podwójnym napięciu zasilają−
cym (teoretycznie), aby dopro−

wadzić przekaźnik, pomimo ni−
skiego napięcia roboczego, do
stanu “załączony”.

W wariancie układu przedsta−

wionym na schemacie “A” funk−
cjonuje to następująco: Po przy−
łożeniu  napięcia  zasilającego
przez  rezystor  R3  dosyć  szybko
ładuje się kondensator elektroli−
tyczny  220

F do napięcia 6V.

Układ  jest  teraz  w stanie  goto−
wości do zadziałania. Skoro tyl−
ko na wejściu sterującym pojawi
się  dodatni  poziom  (powyżej
3V),  to  tranzystor  T1  włącza
się  i oczywiście  zaczyna  prze−
wodzić  także  tranzystor  T2.
W związku z tym, poprzez tran−
zystor T2,  na przekaźniku poja−
wi się dodatnie napięcie zasilają−
ce,  podczas  gdy  równocześnie
tranzystor T1 sprowadzi dodatni
zacisk  kondensatora  elektroli−
tycznego  C1  do  poziomu  masy.
W związku z tym, w odniesieniu
do  poziomu  masy  na  zacisku
ujemnym  kondensatora  będzie
napięcie  –6V.  Ponieważ  ujemny
zacisk  kondensatora  jest  połą−
czony  z drugą  końcówką  uzwo−
jenia  przekaźnika,  więc  w po−
czątkowym momencie na uzwo−
jeniu  tym  jest  12V i przekaźnik

może się włączyć. Wraz z rozła−
dowywaniem  się  kondensatora
dosyć  gwałtownie  spada  napię−
cie na uzwojeniu przekaźnika do
poziomu  6V,  będzie  ono  jednak
całkowicie  wystarczające  do  te−
go,  żeby  przekaźnik  utrzymać
w stanie załączonym. Stała cza−
sowa  układu  RC,  w którym  na−
stępuje spadek napięcia, wynika
z pojemności kondensatora elek−
trolitycznego  oraz  z rezystancji
uzwojenia przekaźnika.

Prosty wariant układu z ry−

sunku “A” poprawnie funkcjo−
nuje  w znacznej  większości
przypadków, ma jednak pewne
drobne  wady.  Przede  wszyst−
kim  przekaźnik  wyłącza  się
z

około

1−sekundowym

opóźnieniem po sprowadzeniu
sygnału  sterującego  na  wej−
ściu  do  poziomu  masy.  Jeżeli
wkrótce  po  wyłączeniu  na
wejściu  sterującym  pojawi  się
ponownie  sygnał  włączenia
(high), to najprawdopodobniej
kondensator  nie  będzie  je−
szcze  całkowicie  naładowany
i z tego  powodu  przekaźnik
nie zawsze włączy się natych−
miastowo.  Do  tego  należy  je−
szcze dodać, że dioda włączo−
na  pomiędzy  masę  a uzwoje−

nie przekaźnika dodatkowo
zmniejsza maksymalne możli−
we napięcie na przekaźniku do
około 10,8V.

Nieco bardziej rozbudowany

wariant  układu  przedstawiony
na  schemacie  “B”    jest  wolny
od tych wad dzięki dodatkowe−
mu  stopniowi  z tranzystorem
i jeszcze  jedną  diodą.  Tranzy−
stor  BC558  jest  teraz  oddzielo−
ny od prądu ładowania konden−
satora  elektrolitycznego  i kon−
densator  ten  może  się  teraz
szybko  naładować  przez  dodat−
kowy  tranzystor.  Opóźnienie
wymagane  do  naładowania  jest
dzięki temu mniejsze od mecha−
nicznych  opóźnień  na  stykach
przekaźnika i zarówno przy wy−
łączaniu,  jak  i przy  ponownym
włączaniu  przekaźnika  nie  wy−
stępują  już  żadne  opóźnienia,
ani czasy oczekiwania.

W przypadku pracy z przeka−

źnikami o niskich napięciach na−
leży  uwzględnić,  że  nacisk  na
styki jest nieco mniejszy niż przy
napięciu  znamionowym  przeka−
źnika,  tak  więc  dla  bezpieczeń−
stwa  powinno  się  pracować
z prądami zdecydowanie niższy−
mi  od  maksymalnego  dopu−
szczalnego obciążenia styków.

Rys. A

Rys. B

Prosty układ podwajania napięcia
dla przekaźników

Elektor w EdW

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

Projektant: Fritz Hueber

Proste generatory sygnałowe

lub funkcyjne do prezentowania,
ustawionej  częstotliwości  są  za−
zwyczaj  wyposażone  w zwykłą
skalę  na  pokrętle  przestrajają−
cym,  która  oczywiście  z natury
rzeczy  nie  może  być  zbyt  do−
kładna. Tego typu generatory, za
niezbyt  duże  pieniądze,  można
jednak  wyposażyć  w prosty
układ dyskryminatora zliczające−
go,  który  wymaga  jedynie  kilku
standardowych podzespołów.

Sygnał wejściowy dla tego

układu powinien mieć postać fa−
li  prostokątnej  o wypełnieniu
50%  i standardowym  poziomie
TTL.  Sygnał  ten  steruje  tranzy−
storem T1 pracującym jako prze−
łącznik.  Człon  RC    w obwodzie
bazy poprawia przełączanie przy
wyższych

częstotliwościach.

Przez T1 i rezystor R2, w rytmie
sygnału  wejściowego  odbywa
się  ładowanie  i rozładowywanie
jednego  z kondensatorów  C3  ...
C6,  wybranych  przy  pomocy
przełącznika  S1.  Dla  dokładno−
ści wskazań niezwykle ważną ro−
lę odgrywa R2. Jeżeli jego rezy−
stancja jest zbyt duża, to konden−
satory  przy  wyższych  częstotli−
wościach nie mogłyby się dosta−
tecznie szybko naładować i wte−
dy  sygnał  na  kolektorze  tranzy−
stora  T1  nie  będzie  czystą  falą
prostokątną. Ale za to wtedy, gdy
tranzystor T1 będzie przewodził,
prąd  przepływający  przez  rezy−
stor,  a tym  samym  i całkowity
pobór  prądu  w układzie  będzie
niewielki.  Jeśli  jednak  dobierze
się mniejszy rezystor , to wpraw−
dzie  poprawią  się  parametry  ła−
dowania  (a tym  samym  także
i dokładność), lecz równocześnie
wzrośnie  pobór  prądu.  Wartość
podana  na  schemacie  (470

Ω

) to

sprawdzone eksperymentalnie
i

jednocześnie potwierdzone

praktycznie rozwiązanie kom−
promisowe.

Prąd ładowania i rozładowa−

nia  kondensatorów  przepływa
także  przez  złącze  baza−emiter
tranzystora T2 i przez diodę D1.
Przez  pojemnościową  impedan−
cję  kondensatora  prąd  zmienia
się liniowo wraz ze zmianą czę−

stotliwości. Zróżnicowana wyso−
kość prądu kolektora tranzystora
T2 daje w efekcie zróżnicowaną
wysokość  impulsów,  gdyby  nie
było  kondensatora  C7,  który  in−
tegruje  impulsy  do  postaci  rów−
nego  napięcia  stałego.  To  stałe
napięcie  jest  ze  swojej  strony
oczywiście  uzależnione  od  czę−
stotliwości  i doprowadzane  jest
poprzez potencjometr P1 do mi−
liamperomierza.  O ile  dostępna
jest  skala  liniowa,  to  może  ona
być dalej wykorzystywana.

Układ jest przydatny dla

wszystkich napięć z zakresu od 5
do 15V. W tabelce podany jest
pobór prądu dla tych napięć oraz
wartość wymaganego wstępnego
rezystora R3 w przypadku, gdy
wykorzystywany

jest

100−

A ustrój pomiarowy. Wartości

w nawiasach odnoszą się do R2
= 1k

Ω

. Dzięki temu pobór prądu

spada  zdecydowanie,  natomiast
błąd wskazania, który normalnie
plasuje się w okolicach 2%, nie−
znacznie  wzrasta.  Jeżeli  pobór
prądu nie odgrywa żadnej roli, to
wartość R2 można do tego stop−
nia zmniejszać, żeby prąd płyną−
cy przez T1 nie przekroczył ma−
ksymalnej  dopuszczalnej  warto−
ści  100mA.  Najmniejsze  możli−
we  wartości  R2  zostały  podane
w tabeli w kolumnie zaznaczonej
jako R2min.

Napięcie robocze nie jest kry−

tyczne, musi być jednak staran−
nie stabilizowane. Jeżeli zamiast

analogowego  ustroju  pomiaro−
wego  preferowany  jest  wyświe−
tlacz cyfrowy, to ustrój ten moż−
na po prostu zastąpić przez rezy−
stor  1k

Ω

i spadek napięcia na

tym rezystorze mierzyć na zakre−
sie  200−mV.  W przypadku  pro−
stego  woltomierza  cyfrowego
LCD należy oczywiście mieć na
uwadze także i to, że wymaga on
własnego zasilania. Aby w pełni
wykorzystać  zakres  wskazań
woltomierza  LCD,  podzakresy
miernika  mogą  być  podzielone
na  200Hz,  2000kHz,  20kHz
i 200kHz. Jako T1 można zasto−
sować  ewentualnie  tranzystor
w.cz. (BSX20).

Aby uzyskać możliwie najdo−

kładniejsze  wskazania,  konden−
satory  C3  …  C6  muszą  być  do−
kładnie  nawzajem  do  siebie  do−
brane,  a ich  pojemności  muszą
być  dokładnie  w stosunku  1:10,
przy czym dla C3 pewną rolę od−
grywa także pojemność układu.

Podczas regulacji układu na−

leży kolejno dla każdego podza−
kresu podać na wejście falę pro−
stokątną  o częstotliwości  około
2/3  górnej  granicy  podzakresu
(będzie  to  przykładowo  600Hz
dla  zakresu  1kHz)  i następnie
przy  pomocy  potencjometru  P1
zgrubnie  ustawić  napięcie  do
wychylenia na około 2/3 zakresu
skali.  Żeby  przy  regulacji  dla
każdego  podzakresu  nie  zmie−
niać  jednak  przyjętego  ustawie−
nia P1, należy najpierw odszukać

podzakres,  dla  którego  wystąpi
najwyższe  napięcie.  Dla  takiego
podzakresu należy teraz przy po−
mocy  P1  dokonać  precyzyjnej
regulacji  przy  znanej  częstotli−
wości  wejściowej.  W pozosta−
łych  trzech  podzakresach  wska−
zania będą teraz nieznacznie za−
niżone.  Poprzez  równoległe  do−
łączenie  małych  kondensatorów
do  każdego  kondensatora  z tych
trzech podzakresów można teraz
dokonać  precyzyjnego  dostroje−
nia do wymaganej wartości.

Jeśli taka procedura postępo−

wania jest zbyt uciążliwa, to za−
miast P1 można zastosować nor−
malny rezystor i oprócz tego do−
dać cztery trymery (potencjome−
try  montażowe)  szeregowo  do
R3, które będą przełączane przez
drugi  poziom  przełącznika  S1.
Każdy zakres da się teraz nieza−
leżnie  dostroić.  Jeżeli  zastosuje
się

przełącznik

zespolony

o trzech  warstwach  (3  x 4  kon−
takty),  to  trzecia  warstwa  może
być  nawet  wykorzystana  do
przełączania pozycji kropki dzie−
siętnej na wyświetlaczu LCD.

Elektroniczna skala

Rys. 1

100

19 (12) 56

120

22 (14) 68

150

min

[V]

[mA]

Ω

] [

Ω

]