plik

Pozdrawiamy:  Marka  Grzeszkowiaka  z Poznania,  Jacka  Rączkę
z Połymi,  Zbigniewa  Lata  z Radlina,  Edmunda  Polakowskiego
z Katowic,  Andrzeja  Szykownego  z Grobli,  Janusza  Kosmalę
z Łodzi,  Piotra  Szarguta,  Tomasza  Barjaszewskiego  z Torunia,
Marka Szymochę, Witolda Kozłowskiego, Dariusza Zelka, Łuka−
sza Kruszonę, Daniela Kmiecika, Piotra Oleksiaka, Daniela Pia−
skowego, Marka Różańskiego z Przemyśla, Łukasza Plisa z Szo−
stakowa,  Przemka  Andryskiewicza,  Sławomira  Surowiaka,  An−
drzeja Danela, Rafała Dudara, Tomasza Dudka z Łańcuta, Prze−
mka Agatę i Mateusza Łosia z Pabianic, Grzegorza Zawadę z Go−
rzowa Wlkp., Jacka Wójcika, Michała Waleckiego, Beatę Budzy−
nowską, Piotra Maślaka, i Piotra Orłowskiego z Warszawy.

Uwagi do rubryki Errare humanum est dotyczące EdW 09/2002 przy−
słali: Krzysztof Wysocki z Kozienic, Jakub Siwiec z Tarnowa, Łu−
kasz Podgórnik z Dąbrowy Tarnowskiej, Grzegorz Dulski z Wieru−
szowa i Marcin Mućko z Opola.

Nagrody otrzymują: Krzysztof Wysocki i Marcin Mućko.

Czy można u Was kupić folię TES200 reklamowaną w EP?

Czy istnieje możliwość zamówienia numerów archiwalnych EdW?

(interesują mnie całe roczniki, 2000, 2001 oraz z 1996 roku). Jeśli
tak, to w jakiej cenie można zamówić w/w roczniki?

Proszę o przysłanie mi w wersji elektronicznej artykułu...

Dostępne numery archiwalne EdW i EP, jak również kity, podzespoły,

książki i in. można zamawiać w sklepie internetowym AVT
http://www.sklep.avt.com.pl , telefonicznie (22) 835−67−67 w. 18 lub
(22) 835−66−88, listownie lub za pomocą e−maila handlowy@avt.com.pl.
Pytania związane z działalnością handlową prosimy kierować bezpo−
średnio do Działu Handlowego AVT (handlowy@avt.com.pl).

Niestety nie mamy możliwości przesłania artykułów w wersji elektro−

nicznej. Najlepszym rozwiązaniem jest zakup płyt archiwalnych EdW:
płyta CD/A zawiera kompletne roczniki EdW z lat 1996,1997,2001,
płyta CD/B zawiera kompletne roczniki EdW z lat 1998−2000.

Na płytach znajdują się także wszystkie płytki drukowane w for−

macie Autotraxa. Prenumeratorzy EdW mają 85% zniżki na płyty
i mogą zakupić je w cenie 7,90zł za sztukę.

Jak „ściągnąć” program AUTOTRAX?

Słynny DOS−owski program do projektowania płytek drukowa−

nych (wreszcie jako freeware) można ściągnąć ze strony Protela:
http://www.protel.com/resources/downloads/eula_autotrax.htm.
Program „waży” − 821kB. Przypominamy, że w archiwalnych nume−
rach EdW (1−11/96; 6/98; 1,2/99) można znaleźć niezbędne informa−
cje do obsługi programu i poprawnego projektowania płytek drukowa−

nych. Z naszej strony internetowej http://www.edw.com.pl/libra−
ry/pliki/libatrax.zip można „zassać” bibliotekę EdW do Autotraxa.

Witam,
Mam w ręku EdW październikowe, przeczytałem kurs bascoma i ...
załamka!!!!!!!!!!

Panie Górecki, czy pan myśli, że my czytelnicy jesteśmy idiotami?
Dziś, kiedy programowanie jest modne, czy to html, czy np. pascal,

c++, ten, kto się chce nauczyć jeszcze i bascoma, nie powinien mieć
problemów. Chodzi mnie o to, że te wszystkie podstawowe rzeczy da−
łoby się opisać na... dwóch stronach A4. A pan to zrobił na ośmiu.
Kompletne lanie wody. To jest nic innego jak zaniżanie poziomu EdW.
Jeśli ktoś nie może zajarzyć tak prostego języka, jakim jest bascom −
no to musi się zastanowić, czy to jest dla niego? Przecież programo−
wanie wymaga od programisty nie tylko wiedzy, ale i jakiegoś logicz−
nego myślenia. Bez tego ani rusz.

Dlaczego ja czekałem na ten kurs?
Ja po prostu nie znam wszystkich poleceń, jakie można wykorzystać

w bascomie. Dla mnie wystarczyłby biuletyn dorzucony do EdW, który
opisałby wszystkie istniejące komendy (z jakimiś małymi przykładami).

zawiedziony

Arko

arkos@interia.pl

Czytelnikowi polecamy po prostu lekturę pliku pomocy BASCOM−a.

Właśnie tam znajdzie to, czego potrzebuje: opis wszystkich komend
z przykładami. Plik Pomocy po polsku w tłumaczeniu Zbigniewa
Gibka dostępny jest na stronie EdW i MCS.

Witam Serdecznie
Nazywam się Tomek Mroczkowski. Mam 15 lat. Jestem stałym czytel−
nikiem EdW. Elektroniką interesuję się już od jakiegoś czasu. Zajmu−
ję się również  od niedawna programowaniem w DELPHI. Postano−
wiłem napisać program związany z elektroniką, który przesyłam w za−
łączniku.  Napisałem  program  przeliczający  kod  pasków  oporników
na parametry opornika (opór, tolerancję, współczynnik temperaturo−
wy).  Jest  to  jeden  z moich  pierwszych  programów.  Program  ten  na
pewno przyda się niejednemu elektronikowi. Do odpalenia programu
wystarczy komputer z Windowsem.

Tomasz Mroczkowski

thomas3000@poczta.fm

gadu−gadu: 4078107

Program można ściągnąć ze strony internetowej EdW

http://www.edw.com.pl/library/pliki/opornikitm.zip .

Za list do Poczty i program − Tomasz otrzymuje od nas nagrodę

książkową.

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

Poczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li−

stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek−

tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę

rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re−

dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami

w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa−

nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się

w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania.

Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika

drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników,

którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa−

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

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

możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól−

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

niu, bez względu na wiek.

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

Nie sądziłem, że po drobnej wzmiance na temat języków rozgorzeje tak
zacięta  dyskusja!  Zgadzam  się  ze  wszystkimi,  którzy  piszą  −  w  czym
zacząłeś programować to najlepszy język dla ciebie. Jednak (!!) cały czas
będę twierdził, że VB nie nadaje się do obliczeń (a mamy taki przykład w
numerze 11/2002 − ciekawy − bez drwiny przykład z elipsą i sufitem. Dziś
języki są nastawione na prostotę pisania (o czym można się przekonać
instalując delphi 7.0 − więcej RAM−u większe dyski itp., a nie o to chodzi
aby  aplikacja  ociekała  kolorowymi  guzikami  i  animowanymi  menu.
Najważniejsze jest co robi, z drugiej strony nie należy popadać w zbytni
praktycyzm  −  patrz  zaklęcia  linuksowe  −  przydałoby  się  odrobinę  intu−
icjonizmu  (nie  wiem  czy  się  to  tak  pisze)!  Co  do  OCX  jest  to  świetna
rzecz! Jednak pisanie prostych procedur w OCX (czy innych obiektach z
serii ActivX) nie ma sensu − strasznie zwalnia pracę programu.

No cóż, jest to tak jak pisał pan Niemirowski − nie ma co dyskutować

nad wyższością któregoś języka.

Z kolei, co do drugiego listu, nigdy nie myślałem o VB w katego−

riach basica z commodore (nie miałem nigdy takiego komputerka −

pierwszy był PC z win95), natomiast nie jestem pewien czy VB daje
w pełni tego znaczenia skompilowane pliki, czy tylko półprodukty
przetwarzane przez biblioteki z VB (teraz w win98 i winME i NT−
kach są dołączone, ale w win95 wraz z plikiem exe, który mógł zaj−
mować nawet 10kB były dołączone pliki dll i ocx o „łącznej masie”
ok. 1MB).

KONIEC − bo na forum poczty EdW powstanie kolejna niczemu nie−

służąca pogawędka kilku „gości” spierających się o nic.

WAŻNE JEST, ABY:

1) Skompilowany program działał szybko i jego instalacja była nie
zauważalna dla korzystającego z niego osobnika.
2) Jeżeli dajesz kod źródłowy niech będzie opatrzony komentarzami −
najważniejszy jest algorytm − jak go wytłumaczysz to język tu nie ma
znaczenia!

Pozdrowienia

Bartosz Reichel

reichel@rudy.mif.pg.gda.pl

Tomasz Badura  . . . Kędzierzyn−Koźle
Roman Biadalski . . . . . . Zielona Góra
Janusz Byrczek  . . . . . . . . . .Trzebinia
Mariusz Chilmon . . . . . . . . Augustów
Adam Czerniawski  . . . . . . . .Szczytno
Piotr Diaków  . . . . . . . . . . . . . Kraków
Grzegorz Duplaga . . . . . . . . . . Zabrze
Czesław Golec  . . . . . . . . . . .Warszawa
Krzysztof Grala  . . . . . . . . . . . .Płońsk
Jolanta Greń  . . . . . . . . . . . . . .Brenna

Krystyna Karulewska  . . . .Nieradowo
Teresa Klonowska  . . . . . . . . . .Wesoła
Paweł Konopacki . . . . . . . . . . Gliwice
Michał Koziak . . . . . . . . . . Sosnowiec
Ewa Krawczyńska  . . . . .Myszkowice
Marek Krystecki  . . . . . . . . .Ostrołęka
Grzegorz Luty  . . . . . . . . . . . .Kraków
Piotr Łojko  . . . . . . . . . . . . . .Szczecin
Tomasz Mroczkowski   . . . . . . . . . . . .
Marcin Mućko  . . . . . . . . . . . . .Opole

Józef Niewirowski . . . . . . . . . . .Sierpc
Dawid Pałka  . . . . . . . . . . . . . . .Tychy
Grzegorz Pędzich . . . . . . . . . . . .Płock
Łukasz Podgórnik  . . . Dąbrowa Tarn.
Jarosław Pomykała  . . . . . . .Sadowne
Anna Przybysz  . . . . . . . . . . .Szczecin
Piotr Romysz  . . . . . . . . . . . . Koszalin
Krzysztof Stanowiec  . . . . . . .Koszalin
Paweł Święconek  . . . . . . . . . . .Słupsk
Grzegorz Urbanek  . . . . . . . . .Rybnik

Sławomir Warecki . . . . . . . . . .Poznań
Bartłomiej Warzecha  . . . . . .Przemyśl
Marcin Wiązania  . . . . . . Busko Zdrój
Bogdan Wiśnicki  . . . . . .Starachowice
Jakub Wizła  . . . . . . . . . . . . . . . .Śrem
Marcin Włodarczyk  . . . . . . . .Bytom.
Krzysztof Wysocki  . . . . . . .Kozienice
Marcin Zygmanowski  . . . . . . . . .Żory

Poczta

EdW 12/2002 Lista osób nagrodzonych

Grudzień 2002

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

Mam do Was pytanie: w jaki sposób „zmusić” AT89C2051
do wysyłania danych szeregowo?

Warto zainteresować się poleceniami SHIFTOUT (i „odwrotnym”
SHIFTIN) z BASCOM−a.

Jestem początkującym elektronikiem. Chciałbym prosić
o radę. Mam gotowy generator sygnału 100kHz i filtr rea−
gujący jedynie na tę częstotliwość. Nie wiem jednak, jakim
sposobem przyłączyć ich wyjścia do szyny zasilającej, tak
aby przesłać sygnał o częstotliwości ok. 100kHz równole−
gle z napięciem stałym 12V (za pomocą jednego przewo−
du). Układ ma pracować na makiecie kolejowej i służyć do
sterowania silnikiem kilku lokomotyw oddzielnie (różne
częstotliwości).

Najprostszym  sposobem  oddzielenia  sygnału  zmiennego  od  stałego
jest zastosowanie dławików (cewek). Ideę pokazuje w uproszczeniu
rysunek A. Zasada jest prosta: dla przebiegów zmiennych dławik po−
winien  przedstawiać  sobą  znaczną  oporność  (reaktancję),  natomiast
kondensator – małą. W ten sposób generator praktycznie nie „widzi”
zasilacza  i silnika,  oddzielony  od  nich  dławikami.  „Widzi”  tylko
odbiornik  sygnału  sterującego,  jak  pokazuje  rysunek  B.  Wartość  in−
dukcyjności i pojemności nie są krytyczne – chodzi o to, żeby niepo−
trzebnie  nie  obciążać  generatora.  Przykładowo  reaktancja  dławika,
o indukcyjności 1mH przy częstotliwości 100kHz wynosi około 628

Ω

Dobierając dławiki do podanego zastosowania, trzeba wziąć pod

uwagę nie tylko sprawę reaktancji indukcyjnej (X

fL), ale też

prąd maksymalny dławika. Dławik o zbyt małym rdzeniu przy du−
żych prądach stałych nasyci się i spadnie jego indukcyjność.

Innym problemem, niezrozumiałym dla początkującego Czytelni−

ka, może być kwestia symetrii sygnału względem masy − punktu od−
niesienia.  Zazwyczaj  nadajnik−generator  i odbiornik  nie  są  zasilane
z tego  samego  źródła,  a biegunowość  napięcia  silnika  zmienia  się.
Szczegółowa  analiza  sytuacji  dla  przebiegów  zmiennych  i stałych
wykracza poza ramy tej rubryki. Na szczęście te problemy mogą nie
ujawnić się w praktyce i układ sterowania może prawidłowo działać
pomimo wykorzystania nieoptymalnych rozwiązań.

Nazywam  się  (...)  nie  mogę  zbudować  żadnego  układu
z zastosowaniem układów cyfrowych, chociaż nie tylko cy−
frowych, bo również układów z użyciem niektórych typów
tranzystorów. Już wyjaśniam o co chodzi: gdy buduję ja−
kiś  układ  (ostatnio  dwa  tygodnie  męczyłem  się  ze  zbudo−
waniem generatora na 4047), to na jego wyjściu pojawia
się sygnał o wyższej częstotliwości niż zamierzona, chyba
coś  około  50Hz,  gdy  do  wyjść  licznika  podłączę  LED−y,
a na wejście zegarowe nie podam żadnego sygnału, to za−
czyna on sam pracować, podobnie ma się rzecz na wyjściu
wspomnianego już generatora. Czasem sytuację da się na−
prawić, podłączając wejście  zegarowe licznika przez rezy−
stor do masy, ale ten sposób nie zawsze działa. Co najdziw−
niejsze,  układy  przeze  mnie  budowane  świetnie  działają
w... toalecie, w mojej szkole i w domu mojego kolegi. Za−
kłócenia  nie  są  spowodowane  tętnieniami  napięcia  na
wyjściu zasilacza! Sprawdziłem to, zasilając układy z aku−
mulatorków, efekt był ten sam − na wyjściu pojawiały się
„śmieci”.  O CO  CHODZI?!    Czy  to  ja  popełniam  jakieś
błędy, czy to zakłócenia z sieci elektrycznej (...)
P R O S Z Ę ! ! !  O D P I S Z C I E !

Wszystko wskazuje, że Czytelnik lekceważy problem nieużywanych
wejść  i pozostawia  je  „wiszące  w powietrzu”.  Na  to  przynajmniej
wskazuje  przysłany  opis.  Wszystkie  nieużywane  wejścia  układów
CMOS obowiązkowo należy podłączyć albo do masy, albo do plusa
zasilania, albo do czynnych wyjść. Beztroskie pozostawienie ich nie−
podłączonych  może  dać  najróżniejsze  efekty,  w tym  pojawienie  się
przebiegu 50Hz – wejście CMOS ma ogromną rezystancję i dołączo−
ny  doń  nawet  krótki  kawałek  ścieżki  działa  jak  antena,  zbierając
wszelkie „śmieci”, głównie przydźwięk sieci energetycznej. Sprawa
ta była omówiona w ramach „cyfrowych” wypraw na Oślą łączkę.

Skrzynka
Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na pytania nade−

słane do Redakcji. Są to sprawy, które, naszym zdaniem,

zainteresują szersze grono Czytelników.

Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie jest w stanie

odpowiedzieć na wszystkie nadesłane pytania, dotyczące

różnych drobnych szczegółów.

Rys. A

Rys. B

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

Witam  redakcję  EdW i przesyłam  gorące  pozdrowienia.
Mam  pewien  problem.  Otóż  posiadam  przedwzmacniacz
stereo  wbudowany  we  wzmacniacz  własnej  roboty  i chcę
z jednego  wyjścia  przedwzmacniacza  podciągnąć  sygnał
na drugi wzmacniacz, który będzie zasilał subwoofer. Ca−
łość to 2−drożny zestaw + subwoofer. Czy trzeba zastoso−
wać  jakieś  dodatkowe  układy,  aby  taki  sygnał  z jednego
kanału rozdzielić na dwa?

Nie trzeba. Typowy wzmacniacz mocy ma rezystancje wejściową
rzędu 10k

Ω

lub więcej. A rezystancja wyjściowa przedwzmacniacza

jest znacznie niższa od 1k

Ω

(zwykle wynosi ułamki oma). Oznacza

to, że do jednego wyjścia przedwzmacniacza można wprost dołączyć
nawet kilka wejść wzmacniaczy mocy.

Zwracam się z prośbą o pomoc w rozwiązaniu następujące−
go problemu. Przymierzam się do budowy wzmacniacza lam−
powego opartego na lampie końcowej 6H13C, którą już po−
siadam. Niestety nie mam jej danych technicznych tzn. opor−
ności anodowej, prądu anodowego itp. Natomiast transfor−
mator wyjściowy chciałbym wykonać na rdzeniu toroidalnym.
Jakie wzory obowiązują do obliczeń takich transformatorów,
nie mogę się tego doszukać. Proszę o pomoc i odpowiedź.

Budowa wyjściowych transformatorów audio do wzmacniaczy lampo−
wych to trudna sztuka. Nikt spośród współpracowników Redakcji nie
ma wystarczającego doświadczenia w tej dziedzinie. Jeśli ktoś z Czy−
telników chciałby podzielić się na łamach naszego wspólnego czasopi−
sma swoim doświadczeniem w tym zakresie, serdecznie zapraszamy.
Zgłoszenia (listy i e−maile) prosimy opatrzyć dopiskiem LAMPOWE.

Mam pytanie, jaka jest indukcyjność cewki głośnika
TONSIL GDN 13/40/10 8

Ω

lub jak ją dokładnie zmierzyć.

Miernik LC wskazuje zero.

Cewka  głośnika  na  pewno  ma  jakąś  indukcyjność,  jednak  liczne
mierniki  indukcyjności  mogą  jej  nie  zmierzyć.  Powodem  jest  mała
dobroć tej cewki. Na oporność wypadkową (impedancję) składa się
opór indukcyjny (reaktancja) i opór czynny (rezystancja). W warun−
kach pomiarowych reaktancja indukcyjna jest dużo mniejsza od rezy−
stancji,  dlatego  w katalogach  podaje  się  albo  jedynie  impedancję
(oporność  wypadkową)  głośnika,  która  tu  wynosi  8

Ω

, albo i impe−

dancję, i reaktancję − dla 8−omowego głośnika GDN 13/40/2 rezy−
stancja wynosi 6,5

Ω

. Indukcyjność głośnika można zmierzyć, tylko

po co? Nawet w szczegółowych katalogach nie podaje się wprost in−
dukcyjności,  ponieważ  jest  to  parametr  zupełnie  niepotrzebny  do
praktycznych obliczeń. W katalogach podawany jest zakres częstotli−
wości  pracy  i charakterystyka  amplitudowa,  częstotliwość  rezonan−
sowa, moc, skuteczność, strumień w szczelinie, energia w szczelinie,
długość  cewki  i szczeliny  oraz  kluczowe  parametry  do  obliczania
obudów:  podatność,  objętość  równoważną  i dobroci:  mechaniczną,
elektryczną i całkowitą.

Chciałbym wiedzieć, jak nawiązać transmisję RS232
mikrokontrolera z komputerem PC. Chciałbym wiedzieć,
jakie są komendy w pisaniu programu na mikrokontroler
89c2051 za pomocą bascoma.

Wystarczy wykorzystać polecenia takie jak Print, Input, Inkey. Temat
ten w odniesieniu do procesora 90S2313 będzie omawiany w dalszej
części kursu mikroprocesorowej Oślej łączki.

Skrzynka porad

Układ  opisany  w artykule  to  uniwersalna
płytka  testowa,  przeznaczona  na  potrzeby
kursu  programowania,  prowadzonego  w cy−
klu Mikroprocesorowa Ośla łączka.

Płytka testowa umożliwia przeprowa−

dzenie  wszystkich  ćwiczeń  kursu.  Nawet
jeśli  nie  zamierzasz  w pełni  skorzystać
z kursu, zapoznaj się z projektem i przeko−
naj się, jak duże możliwości oferuje nowo−
czesny  mikroprocesor  i kilka  elementów
współpracujących.

Jeśli bardzo słabo znasz się na elektroni−

ce, nie rozpaczaj. Jak widzisz na górze stro−
ny, stopień trudności opisanych projektów
określa tylko jedna gwiazdka. O ile tylko po−
trafisz lutować, z powodzeniem zmontujesz
płytkę. Jeśli masz obawy co do swoich umie−
jętności w tym zakresie, możesz zakupić za−
równo gotową, uruchomioną płytkę testową,
jak i wszystkie potrzebne akcesoria.

Co ważne, podczas programowania nie

trzeba  wyjmować  procesora  z podstawki!
Podczas  ćwiczeń  płytka  testowa  cały  czas
będzie podłączona do komputera PC za po−
mocą kilkużyłowego kabla. Da to niezwykłą
wygodę: można pisać program, błyskawicz−
nie  wprowadzać  zmiany  i poprawki,  a po−

tem  w ciągu  kilku  sekund  zaprogramować
procesor.  Wystarczy  napisać  program
w BASCOM−ie  (lub  ściągnąć  gotowy  z In−
ternetu) i załadować go do procesora. W ko−
lejnych  numerach  EdW prezentowane  będą
ćwiczenia, a gotowe pliki z ćwiczeniami bę−
dą  sukcesywnie  umieszczane  na  stronie  in−
ternetowej EdW.

W zasadzie nie musisz rozumieć, jak dzia−

łają  i współpracują  poszczególne  elementy
płytki testowej. Nawet jeśli w ogóle nie znasz
się na elektronice, ćwiczenia kursu poprowa−
dzą Cię za rękę i zrealizujesz mnóstwo fanta−
stycznych  urządzeń.  Jednak  lojalnie  ostrze−
gam: nie znając podstawowych zasad, w tym
prawa Ohma, kwestii spadków napięcia, prą−
dów, mocy, nie osiągniesz w przyszłości peł−
nego sukcesu i napotkasz trudności przy rea−
lizacji własnych pomysłów. W razie potrzeby
uzupełnij  więc  podstawowe  wiadomości,
choćby  z pomocą  pierwszych  sześciu  wy−
praw na Oślą łączkę (A1...A6).

Płytka testowa

Schemat  ideowy  płytki  testowej  pokazany
jest  na  rysunku  1.  Fotografia  wstępna po−
kazuje  zmontowany  model  z dodatkowym

opisem obwodów. Schemat może wydać się
trochę dziwny, a wszystko dlatego, że jest to
układ przeznaczony do eksperymentów i po−
zwala zrealizować bardzo wiele interesują−
cych projektów.

Sercem jest układ scalony oznaczony U1

–  mikroprocesor  AVR  typu  AT90(L)S2313.
Współpracuje on z rezonatorem kwarcowym
X1  (4MHz)  i dwoma  kondensatorami  C3,
C4 o pojemności po 33pF. Układ jest zasila−
ny  napięciem  4,5V...5,5V podawanym  na
złącze  śrubowe  oznaczone  POWER.  Aby
uchronić  układy  przed  uszkodzeniem
w przypadku  odwrotnego  dołączenia  napię−
cia, nietypowo zastosowana jest równoległa
dioda D1. Jest to 3−amperowa dioda Schott−
ky’ego – przy odwrotnej biegunowości ogra−
niczy napięcie zasilania do bezpiecznej war−
tości  około  −0,5V.  Można  też  zastosować
podobnej wielkości diodę Zenera mocy o na−
pięciu 6,2V. Typowo układ ma być zasilany
z niewielkiego zasilacza wtyczkowego o na−
pięciu nominalnym 4,5V lub 5V, więc 3−am−
perowa  dioda  nie  ulegnie  uszkodzeniu  przy
zwarciu takiego zasilacza.

O obecności napięcia zasilania i popraw−

nej biegunowości zaświadczy świecąca na

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

łł

zielono dioda D2. Kondensatory C1 i C2 fil−
trują napięcie zasilania i zapobiegają niespo−
dziankom związanym z impulsowym sposo−
bem pracy procesora.

Mikroprocesor 90S2313 ma 15 uniwersal−

nych  końcówek  wejścia/wyjścia  i wszystkie
one mogą być wykorzystane na wiele sposo−
bów. Różnorodne wykorzystanie umożliwia−
ją  dodatkowe  punkty  oznaczone  B0...B7,
D0....D6 oraz 1...3. Na płytce są to dwa rząd−
ki  „goldpinów”  oraz  szpilki  złącza  J6  dołą−
czone do punktów I1...I3.

Z procesorem może współpracować albo

4−cyfrowy  wyświetlacz  LED,  albo  typowy
wyświetlacz LCD ze sterownikiem. Wyświe−
tlacz LCD dołączony jest do kilku wyprowa−
dzeń portu B. Potencjometr montażowy PR1
pozwala  ustawić  optymalny  kontrast  wy−
świetlacza. Z uwagi na różne możliwości wy−
korzystania  końcówek  PB.1  oraz  PB.3,
w układzie przewidziano jumper J3, który za−
pewni większą elastyczność układu.

Wyświetlacz LED zawiera cztery segmen−

ty ze wspólną anodą, pracujące w trybie mul−
tipleksowym.  Cały  port  B służy  do  sterowa−
nia katod wyświetlaczy LED. Końcówki po−
rtu  B0....B6  sterują  segmentami  a...g,  nato−
miast końcówka PB.7 steruje punktami dzie−
siętnymi wyświetlaczy (DP). Wspólne anody
poszczególnych  wyświetlaczy  dołączane  są
do  plusa  zasilania  przez  tranzystory  T3...T6.

Mogą to być albo zwykłe tranzystory PNP, al−
bo  „darlingtony”  PNP.  Aby  włączyć  jeden
z tranzystorów T2...T6, na jednej z końcówek
PD2...PD6 musi się pojawić stan niski, czyli
logiczne zero. Oprócz sterowania wyświetla−
czy,  tranzystory  T3...T6  oraz  T2  mogą  być
wykorzystane do innych celów – umożliwia−
ją to punkty oznaczone Q2...Q6, zrealizowane
jako  złącza  śrubowe  ARK.  Właśnie  dlatego
w zestawie AVT−3500 przewidziano „darling−
tony” BC516, mające dopuszczalny prąd ko−
lektora 400mA. W układzie można też śmiało
wykorzystać  popularne  zwykłe  tranzystory
BC558B lub podobne, i to bez zmiany współ−
pracujących rezystorów.

Końcówki PD.5 i PD6 mogą być dodatko−

wo wykorzystane do współpracy z układami
sterowanymi szyną I

C. Cztery zaciski złącza

śrubowego umożliwiają dołączenie do płytki
dowolnej liczby układów sterowanych szyną
I

C. Zwory J1, J2 umożliwiają odłączenie

tranzystorów T5, T6 i wyświetlacza W2, gdy
linie PD.5, PD.6 wykorzystywane będą do
innych celów. Zwarcie ich punktów B−
C podłączy rezystory podciągające potrzebne
przy pracy z szyną I

C. Na płytce jest jeden

układ wykorzystujący łącze I

C: kostka

PCF8591. Zawiera ona czterokanałowy 8−bi−
towy  przetwornik  A/C oraz  jeden  8−bitowy
przetwornik  C/A.  Napięcie  odniesienia  dla
przetworników z tej kostki zapewnia U3, po−
pularne  źródło  napięcia  wzorcowego  typu

TL431.  Wieloobrotowy  potencjometr  PR2
pozwala precyzyjnie ustawić napięcie odnie−
sienia  równe  2,56V.  Przy  ośmiobitowym
przetworniku  daje  to  wielkość  jednego
„schodka”  równą  dokładnie  10mV.  Złącza
śrubowe  oznaczone  I0...I3  pozwalają  podać
napięcie  na  cztery  wejścia  przetworników
A/C,  zacisk  OUT to  wyjście  przetwornika
C/A. Przewidziano też trzy dodatkowe punk−
ty podłączeniowe (J6), które zapewnią wyko−
rzystanie  zacisków  I1,  I2,  I3  do  innych  ce−
lów. Rezystory R27...R30 dodano ze wzglę−
du  na  zalecenia  producenta  kostki  PCF8591
– końcówki wejściowe przetwornika nie po−
winny „wisieć w powietrzu”.

Wejścia PD.0 i PD.1 mikroprocesora

współpracują  z dwoma  przyciskami  S1,  S2
oraz  są  wyprowadzone  na  złącze  śrubowe,
umożliwiające  różnorodne  ich  wykorzysta−
nie. Dodatkowo, przez jumpery J4, J5 mogą
być podłączone do inwerterów z tranzystora−
mi T1, T7, co umożliwia najprostszą realiza−
cję łącza RS−232. Trzyżyłowy kabel standar−
dowego łącza RS−232 będzie podłączony do
zacisków oznaczonych GND, RxD, TxD.

Dodatkowe punkty R, G pozwolą w pro−

sty sposób zresetować procesor (przez zwar−
cie ich), o ile zaszłaby taka potrzeba.

Rezystory R15...R18, umieszczone w li−

niach wykorzystywanych do programowania
procesora to rezystory ochronne. Nie są nie−
zbędne i można je zastąpić zworami, jeśli

Projekty AVT

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

Rys. 1

podczas programowania moduł nie będzie za−
silany napięciem niższym niż 4,5V. Przy niż−
szym  napięciu  zasilania  może  płynąć  prąd
z wyjść  portu  komputera  do  dodatniej  szyny
zasilania  płytki  testowej,  przez  obwody
ochronne wejść PB.5...PB.7 procesora CMOS
(nie dotyczy to wejścia RESET, bo jest zbudo−
wane  inaczej).  Do  punktów  oznaczonych
CLK,  MISO,  MOSI,  RST i GND  dołączone
będzie  pięć  przewodów  kabla  programujące−
go. Od strony płytki do kabla programującego
przylutowany  będzie  odcinek  kątowej  listwy
„goldpin”,  z drugiej  strony  kabla  –  wtyk
DB25F,  współpracujący  z portem  drukarko−
wym (LPT1, Centronics) komputera PC.

Płytka podczas ćwiczeń i programowania

zwykle  będzie  zasilana  napięciem  z zewnę−
trznego  zasilacza  4,5...5V.  Do  programowa−
nia procesora umieszczonego w płytce testo−
wej  wystarczy  wtedy  pięć  przewodów.  Ale
złącze  programujące  w płytce  ma  osiem
punktów.  Niecodzienny  sposób  wykorzysta−
nia  ośmiopunktowego  złącza  programujące−
go  zapobiegnie  uszkodzeniu  w przypadku
omyłkowego  odwrotnego  włożenia  wtyku
programującego  oraz  zapewni  kompatybil−
ność  płytki  testowej  z przygotowywanym
uniwersalnym modułem.

W praktyce kabel programujący będzie

sześcioprzewodowy.  Szósty  przewód  będzie
wykorzystywany  podczas  programowania
procesora  umieszczonego  w małym  uniwer−
salnym  module  –  wtedy  zasilanie  pobierane
będzie z komputera.

Uwaga! Przy zasilaniu płytki testowej

z zasilacza  szósty  przewód  nie  może  być
podłączony do komputera. Powinien pozo−
stać  niepodłączony,  by  jednocześnie  nie
podać  napięcia  zasilania  z komputera
i z zasilacza.

Montaż i uruchomienie

Montaż dwustronnej płytki testowej, pokaza−
nej  na  rysunku  2,  jest  łatwy  i nie  powinien
sprawić  trudności  nawet  mało  zaawansowa−
nym. Na płytce nie ma żadnych zwór, trzeba
tylko  wlutować  elementy.  Warto  wziąć  pod
uwagę,  że  wylutowanie  nawet  prostych  ele−
mentów  z płytki  dwustronnej  nie  jest  łatwe.
A wylutowanie elementów wielonóżkowych
z takiej płytki jest zadaniem niezmiernie kło−
potliwym i zwykle wiąże się z nieodwracal−
nym  zniszczeniem  metalizacji  w otworach
punktów lutowniczych, co z kolei może pro−
wadzić do błędnego działania układu. W de−
montażu niewiele pomoże odsysacz. Dlatego
przed  wlutowaniem  kluczowych  elementów
warto  starannie  sprawdzić  na  schemacie
i na fotografii modelu położenie wszystkich
elementów.

Uwaga! Nie wolno zapomnieć, że pod

wyświetlacz i dwa układy scalone koniecznie
trzeba dać podstawki. Wlutowanie wyświe−
tlaczy W1...W3 i układów scalonych U1, U2
wprost w płytkę, bez podstawek, byłoby istot−

nym błędem, uniemożliwiającym pełne wy−
korzystanie płytki testowej.

Należy wlutować poszczególne elementy,

zgodnie  ze  schematem  ideowym,  najlepiej
zaczynając  od  najmniejszych  (rezystorów),
a kończąc  na  największych.  Układy  scalone
i wyświetlacze należy włożyć do podstawek
na końcu, gdy wlutowane zostaną wszyst−
kie elementy. Podczas wkładania układów
scalonych do podstawek zaleca się zacho−
wanie  daleko  idącej  ostrożności  −  aby  do
minimum  zredukować  możliwość  uszko−
dzenia  układów  przez  ładunki  statyczne,
należy  unikać  łatwo  elektryzujących  się
ubrań  z tworzyw  sztucznych  (np.  polar)
i rozładować swoje ciało przez dotknięcie
np. kranu wodociągowego.

Pomocą w montażu będą fotografie mo−

delu,  pokazujące  sposób  montażu  szpilek
„goldpin”  i innych  złącz.  Najpierw  warto
włożyć  do  podstawki  wyświetlacz  LED  W2
umieszczony z lewej strony. Przy wkładaniu

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Fot. 1

Fot. 2 Zmontowany układ

Rys. 2 Schemat montażowy

wyświetlaczy  trzeba  zwrócić  uwagę,  że
ostatnie styki 40−nóżkowej podstawki, te od
strony  tranzystorów  T2...T6,  będą  niewyko−
rzystane.  Podobnie  dwie  nóżki  w środku
podstawki.  Zaznaczyłem  je  na  fotografii  1
kolorem  czerwonym.  Błędne  włożenie  wy−
świetlaczy uniemożliwi ich pracę.

W gotowej płytce trzeba odpowiednio

ustawić  „przełączniki”  J1...J3:  Należy  ze−
wrzeć  jumperkami  punkty  A−B J1,  J2  oraz
punkty  2−3  przełącznika  J3.  Kołki  J4,  J5
powinny zostać rozwarte. Fotografia 2 po−
kazuje  płytkę  zmontowaną  przez  mojego
15−letniego syna.

Układ poprawnie zmontowany ze spraw−

nych elementów będzie od razu pracował. Je−
dyną  regulacją  jest  ustawienie  za pomocą
wieloobrotowego  potencjometru  PR2  napię−
cia  2,56V w punkcie  oznaczonym  Vref  na
schemacie i na płytce.

W wersji podstawowej przewidziano listwę

z gniazdami  do  podłączenia  wyświetlacza
LCD,  ale  sam  moduł  wyświetlacza  LCD  nie
wchodzi w skład zestawu podstawowego AVT−
3500. Pierwsza seria ćwiczeń dotyczy wyświe−
tlacza LED. Aby podłączyć wyświetlacz LCD,
należy  wyjąć  z podstawek  wyświetlacze  LED
W1,  W2.  Wcześniej  w otwory  wyświetlacza
LCD trzeba wlutować listwę goldpinów, szpil−
kami  w dół  jak  pokazuje  fotografia  3.  Tak
przygotowany  wyświetlacz  można  włożyć
w gniazdo wlutowane w płytkę testową.

Typowy moduł wyświetlacza LCD ma 14

punktów połączeniowych. Na płytce przewi−
dziano  dwa  dodatkowe  punkty,  które  mogą
być użyte np. do podświetlania, o ile zastoso−
wany wyświetlacz ma taką możliwość. Przy
korzystaniu  z wyświetlacza  LCD  należy  też
wyregulować potencjometr PR1, by uzyskać
optymalny  kontrast  wskazań.  Na  początek
ten  potencjometr  należy  skręcić  w lewo
(przeciwnie do ruchu wskazówek zegara).

Wyświetlacz taki nie jest konieczny do

pierwszej serii ćwiczeń, które wykorzystują
wyświetlacz LED.

Płytkę testową należy zasilać z zasilacza

wtyczkowego o napięciu 4,5...5V i prądzie co
najmniej 200mA. Z kilku powodów warto za−
stosować

zasilacz

4,5−woltowy

(ZS

4,5V 600mA). Odważniejsi Czytelnicy mogą
zrezygnować z zasilacza i zasilać płytkę testo−
wą cały czas napięciem +5V z portu joysticka
(GAME PORT) komputera PC. Wtedy wyko−
rzystana będzie szósta żyła kabla programują−
cego, a zasilacz nie może być podłączony.

Napięcie +5V występuje na pewno na

końcówkach  1,  9,  a także  na  końcówkach  8
i 15  portu  joysticka.  Fotografia  4 pokazuje
gniazdo GAME PORT w PC−cie z zaznaczo−
nymi  końcówkami,  gdzie  dostępne  jest  na−
pięcie +5V.

Nabywcy zestawu AVT−3500 mogą

sprawdzić poprawność montażu od razu po
zmontowaniu i to bez podłączania do kompu−
tera. W procesorze dostarczonym w zestawie

umieszczony jest program testowy. Po dołą−
czeniu zasilania (4...5V) do złącza śrubowego
oznaczonego POWER zaświeci się zielona
kontrolka D2, a na wyświetlaczu LED zosta−
nie wyświetlona sekwencja testowa.

Naciśnięcie S2 spowoduje przejście w in−

ny tryb pracy – moduł stanie się miernikiem
refleksu.

Wykorzystanie miernika

refleksu jest następujące: po
zaświeceniu  wyświetlacza
trzeba  jak  najszybciej  naci−
snąć  przycisk  S1.  Na  wy−
świetlaczu pokaże się wtedy
czas  opóźnienia  podany
w setnych  częściach  sekun−
dy.  Dodatkowo  do  punktów
Q2,  GND  można  dołączyć
brzęczyk  piezo,  by  spraw−
dzić  swój  czas  reakcji  nie
tylko na sygnał optyczny, ale
też  na  akustyczny  (dobre
wyniki  to  czas  reakcji  poni−
żej 20 setnych sekundy).

Uwaga! Osoby mające

małą wprawę w montażu
układów na płytkach dwu−
stronnych

mogą

nabyć

zmontowany zestaw AVT−

3500C. Literka C wskazuje, że jest to kom−
pletny, sprawdzony zestaw zawierający płyt−
kę testową z zamontowanymi elementami
oraz kabel programujący.

Do tego warto od razu zamówić zalecany

zasilacz, podając w zamówieniu: zasilacz ZS
4,5 600mA. Później będzie można dokupić tak−
że zestaw uzupełniający AVT−3500/U, zawiera−
jący m.in. wyświetlacz LCD (LCD 16x2) oraz
inne podzespoły do kolejnych serii ćwiczeń.

Programowanie

Aby skorzystać z płytki testowej, trzeba zapro−
gramować  procesor,  na  przykład  za pomocą
darmowego  programu  BASCOM  AVR  DE−
MO,  zainstalowanego  na  komputerze  PC.
Wszystkie  szczegóły  dotyczące  pozyskania,
instalacji i wykorzystania tego programu poda−
ne są w kolejnym odcinku mikroprocesorowej
Oślej łączki na stronie 39 tego numeru EdW.

Nie jest wymagany żaden specjalny pro−

gramator.  Port  drukarkowy  komputera  PC
trzeba po prostu połączyć z płytką testową za
pomocą  kilkużyłowego  kabla.  Ponieważ
w ogromnej większości komputerów jest tyl−
ko jeden port drukarkowy, więc na czas ćwi−
czeń  należy  odłączyć  drukarkę.  Połączenia
należy wykonać według rysunku 3. Fotogra−
fia 5 pokazuje kilka kabli programujących

Uwaga! Ze względu

na  możliwość  uszkodze−
nia  obwodów  portu  dru−
karkowego  komputera
pod  wpływem  ładunków
statycznych,  dołączanie
płytki  testowej  do  kom−
putera

późniejsze

powtórne przyłączanie

Projekty AVT

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

Fot. 5

Fot. 4

Fot. 3

drukarki obowiązkowo należy przeprowa−
dzić tylko wtedy, gdy komputer i zasilacz
płytki (drukarka) są wyłączone.

Zawsze przed połączeniem urządzeń

warto dotknąć uziemionego punktu, na
przykład rury wodociągowej, a następnie
metalowej obudowy komputera.

Co prawda niektórzy użytkownicy kom−

puterów  dołączają
urządzenia do portu
LPT „na  gorąco”,
czyli  w trakcie  pra−
cy  komputera  i nic
złego się nie dzieje,
jednak według zale−
ceń  producentów
jest  to  ryzykowne,
ponieważ  obwody
portu LPT nie są za−
bezpieczone  przed
ładunkami  statycz−
nymi – są to obwo−
dy z poziomami na−
pięć  zgodnymi  ze
standardem  TTL.
Inaczej jest z porta−
mi

szeregowymi

(COM,

COM2),

które  funkcjonują
według  standardu
RS−232,  a ich  spe−
cyficzna

budowa

zapewnia

dużo

większą odporność
na uszkodzenia.

Przy dołączaniu

jakichkolwiek urzą−
dzeń do komputera
warto

zachować

ostrożność i rozłado−
wać swe ciało przez
dotknięcie  do  uzie−
mienia. Choć uszko−
dzenia  zdarzają  się
rzadko, to jednak się
zdarzają,  zwłaszcza,
gdy na podłodze leży
dobrze izolująca wy−
kładzina z tworzywa
sztucznego,  a użyt−
kownik  nosi  ubrania
z tworzyw  sztucz−
nych  (np.  polar).
Szkoda  byłoby  zo−
stać „szczęśliwcem”,
któremu  jako  jedne−
mu na dziesięć tysię−
cy  użytkowników
uda  się  uszkodzić
obwody portu  LPT,
umieszczane z regu−
ły na płycie głównej
PC−ta (chyba że ktoś
szuka  pretekstu  do
wymiany tej płyty).

W ramach przygotowań do cyklu mikro−

procesorowej Oślej łączki zostały wykonane
i sprawdzone aż trzy wersje płytki testowej.
Dociekliwi Czytelnicy mogą prześledzić
zmiany wprowadzane w kolejnych wersjach
pokazanych na fotografii 6.

Piotr Górecki

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Fot. 6 Kolejne wersje

Rys. 3 Kabel programujący

Wykaz elementów
płytki testowej − kit AVT−3500

Rezystory
R

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

R22−R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..8822

Ω

R1100−R

R1144,,R

R1199−R

R2233 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R1155−R

R1188,,R

R2244 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

R2255,,R

R2266,,R

R3311,,R

R3322 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R2277−R

R3300 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11M

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R m

miinniiaattuurroow

wyy

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R hheelliittrriim

Kondensatory
C

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

µµ

FF//1100V

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

miicczznnyy

C33,,C

C44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF

Półprzewodniki
D

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

N55882222

D22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D zziieelloonnaa 33m

TT11−TT66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C551166

TT77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C554488B

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

ATT9900S

S22331133

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

CFF88559911

U33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL443311
W

W11,,W

W22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..D

A5566−1111EEW

Pozostałe
55 jjuum

mppeerrkkóów

w,, cczzyyllii nnaassaaddeekk zzw

wiieerraajjąąccyycchh

bbrrzzęęcczzyykk ppiieezzoo 1122V

V zz ggeenneerraattoorreem

lliissttw

waa ggoollddppiinnóów

w .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5500 sszzppiilleekk

lliissttw

waa zz ggnniiaazzddaam

mii ggoollddppiinn .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3322 ppuunnkkttyy

K11,,K

K44−K

K99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22 m

maałłyy

K22,,K

K1100−K

K1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K33 m

maałłyy

S11,,S

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..uussw

wiittcchh 22......44m

W33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

moodduułł LLC

D 1166**22

X11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..rreezzoonnaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 44M

Hzz

3300ccm

m ppoojjeeddyynncczzeeggoo pprrzzeew

woodduu ((nnpp.. kkyynnaarr))

Pooddssttaaw

wkkii ((m

mooggąą bbyyćć zzw

wyykkłłee))::

4400ppiinn
2200ppiinn
1166ppiinn
**W

Wyyśśw

wiieettllaacczz LLC

D 1166**22 − nniiee w

wcchhooddzzii w

w sskkłłaadd zzeessttaaw

wuu

ppooddssttaaw

woow

weeggoo A

VTT−33550000,, w

weejjddzziiee ddoo zzeessttaaw

wuu ddooddaattkkoow

weeggoo,,

uuzzuuppeełłnniiaajjąącceeggoo..

Wykaz elementów kabla programującego

− w

dzzii w

w s

kłła

d k

kiittu

u A

T−3

wttyykk D

B2255M

kkaabbeell 66−żżyyłłoow

wyy ((nnpp.. oodd ssyysstteem

móów

w aallaarrm

moow

wyycchh)) − 11,,55m

jjeeddnnaa zzłłooccoonnaa sszzppiillkkaa zz rroozzeebbrraanneeggoo zzłłąącczzaa D

B−2255

kkąąttoow

wyy ggoollddppiinn ((88 sszzppiilleekk))

ZZaassiillaacczz ZZS

S 44,,55V

V 660000m

A m

moożżnnaa zzaakkuuppiićć w

w D

Dzziiaallee H

Haannddlloow

wyym

VTT w

w cceenniiee 3300 zzłł..

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−3500

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Opisany  dalej  układ  powstał  z potrzeby
chwili: podczas pracy nad układem łagodne−
go  włączania  transformatora  toroidalnego
trzeba było sprawdzać moc strat, wydzielają−
cą  się  w elemencie  regulacyjnym.  Nie  cho−
dziło o moc ciągłą, średnią, tylko moc chwi−
lową. Badane przebiegi nie są powtarzalne −
występują bowiem tylko w krótkich okresach
czasu  podczas  włączania,  a chwilowa  war−
tość mierzonej mocy strat mocy zależy silnie
od tego, przy jakim chwilowym napięciu sie−
ci dołączony został transformator.

Aby zmierzyć chwilową wartość mocy

nie wystarczyło oddzielnie mierzyć napięcie
i prąd. Trzeba było od razu pomnożyć chwi−
lowe  wartości  prądu  i napięcia,  zapamiętać
wartość  tak  obliczonej  maksymalnej  mocy
chwilowej  i sprawdzić,  czy  nie  zagraża  ona
elementowi regulacyjnemu.

Aby rozwiązać ten i podobne problemy,

potrzebny jest jakiś układ mnożący, analogo−
wy bądź cyfrowy. Wybrano prostszą w reali−
zacji metodę analogową. Po sprawdzeniu
oferty rynkowej okazało się, że bez kłopotu
(w poznańskiej firmie Alfine) można zakupić
analogowy układ mnożący AD633 produkcji
Analog Devices.

Ponieważ wspomniane pomiary mocy

chwilowej  przeprowadzone  są  w obwodach
dołączonych  wprost  do  sieci  energetycznej,
na początek powstał dość rozbudowany sche−
mat z wejściowymi wzmacniaczami różnico−
wymi i z izolacją galwaniczną. Schemat ten
jednak nie doczekał się praktycznej realizacji
ze  względu  na  znaczny  czas,  potrzebny  na
wykonanie płytek próbnych oraz zmontowa−
nie  i skalibrowanie  układu.  Układ  pomiaru
mocy był potrzebny natychmiast, więc osta−
tecznie powstała wersja znacznie uproszczo−
na.  Spełniła  ona  znakomicie  swoje  zadanie
i właśnie ją opisuje niniejszy artykuł.

Oprócz pomiarów przebiegów niepowta−

rzalnych i przypadkowych, układ z powodze−
niem może mierzyć moc czynną i bierną, co
umożliwi zastosowanie pokazanego rozwią−
zania w wielu aplikacjach, w tym jako część
prac dyplomowych.

Pomiar mocy

Na początek warto przypomnieć elementarne
wiadomości o mocy.

Dla obwodu elektrycznego z rysunku 1

moc elektryczna wydzielana w obciążeniu to
iloczyn napięcia na obciążeniu i prądu płyną−
cego przez to obciążenie:

P = U*I

W układzie z rysunku 1 w rezystorze bę−

dzie się wydzielać ciepło − mówimy, że moc
elektryczna zamienia się na cieplną. Przy
prądzie stałym sprawa jest oczywista – czym
większy prąd i większe napięcie, tym więk−
sza moc, czyli więcej ciepła.

Taka sama zależ−

ność  (dla  wartości
skutecznych napięcia
i prądu)  obowiązuje,
gdy układ jest zasila−
ny  napięciem  prze−
miennym – patrz ry−
sunek 2. Inaczej jest,
gdy w obwodzie prą−
du przemiennego za−
miast

rezystora

umieścimy konden−
sator lub cewkę.
Wtedy również przez
obciążenie

będzie

płynął  prąd  i na  ob−
ciążeniu  wystąpi  na−
pięcie  –  patrz  rysu−
nek  3.  W (idealnej)  cewce  lub  (idealnym)
kondensatorze nie będzie się jednak wydzie−
lać ciepło. Iloczyn U*I może być duży, a cie−
pło się nie wydzieli...

Co można powiedzieć o mocy w takim

przypadku? Czy podany wzór na moc już nie
obowiązuje? Intuicja podpowiada, że jeśli
mamy jednocześnie prąd i napięcie, to po−
winna tu występować jakaś moc.

I tak jest w istocie, choć w cewce czy

kondensatorze nie wydziela się ciepło. Wy−
jaśnienie okaże się proste, jeśli sięgniemy do
definicji.

Definicja głosi, że moc elektryczna to po−

chodna energii elektrycznej względem czasu.
Mówiąc prościej, moc wyraża zależność pra−
cy (energii) i czasu. Właśnie ten szczegół
uchodzi początkującym, którzy nieodłącznie
kojarzą moc z ciepłem. Tymczasem nie za−
wsze moc wiąże się z ciepłem − w ogólnym
przypadku moc wskazuje na zależność ener−
gii i czasu, czyli przepływ energii.

W obu układach z rysunku 3 w obciążeniu

w pewnych  chwilach  gromadzi  się  energia.
Trzeba  jednak  pamiętać,  że  jest  to  obwód
prądu przemiennego. W pewnym niewielkim
uproszczeniu  można  to  rozumieć  następują−
co:  w jednej  części  okresu  kondensator  jest
ładowany  i energia  przekazywana  jest  ze
źródła do obciążenia. W drugiej części okre−
su kondensator jest rozładowywany i... ener−
gia  z obciążenia  jest  zabierana  z powrotem
do źródła. Tak samo jest z cewką. W obwo−
dzie z kondensatorem lub cewką jak najbar−
dziej  możemy  mówić  o energii.  Trzeba  jed−
nak pamiętać, że energia ta krąży nieustannie
między  źródłem  a obciążeniem.  Inaczej  jest
w obwodzie  z rezystorem  –  rezystor  nie  ma
zdolności  magazynowania  energii  −  tu  ener−
gia źródła nie krąży, tylko jest przekazywana
ze źródła do obciążenia i zamienia się tam na
ciepło.

Podsumowując możemy powiedzieć, że

w obwodach  z rysunku  3  nie  wydziela  się
ciepło,  ale  z obwodem  związana  jest  jakaś
moc.  Ta  „dziwna”  moc  wskazuje  po  prostu,
jak dużo energii krąży między źródłem a ob−
ciążeniem.

Już tu widać, że należałoby wykorzystać

pojęcie mocy chwilowej. Zależność jest tu
prosta i zgodna z intuicją: moc chwilowa to

łł

żż

–

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

iloczyn chwilowej wartości napięcia i prądu.
Aby wskazać, że są to wartości chwilowe,
zapisujemy to małymi literkami:

p = u*i

Wartości chwilowe prądu i napięcia mogą

być dodatnie bądź ujemne, nietrudno się więc
domyślić, że o wartości mocy chwilowej de−
cyduje  nie  tylko  wartość,  ale  też  kierunek
prądu  i napięcia.  Wychodzi  na  to,  że  moc
chwilowa  może  być  dodatnia,  ujemna  lub
równa zeru. Określenie ujemna moc może się
wydać szokujące, ale w sumie chodzi tu o jak
najbardziej  zgodne  z intuicją  rozładowywa−
nie cewki lub kondensatora i przekazywanie
energii  z powrotem  do  źródła.  Możemy
mówić  o mocy  dodatniej,  gdy  energia  jest
przekazywana  ze  źródła  do  obciążenia  oraz
o mocy  ujemnej,  gdy  energia  jest  zabierana
z powrotem do źródła.

W układach z rysunków 1 i 2 moc nie

może być ujemna − rysunek 4a, b pokazuje
jak  zmienia  się  w czasie  moc  chwilowa
związana z rezystorem w tych przypadkach.
Zmiana  biegunowości  źródła  napięcia  stałe−
go  nie  spowoduje,  że  moc  będzie  ujemna.
Ujemne (względem wcześniej przyjętych za−
łożeń)  będą  zarówno  prąd,  jak  i napięcie,
a z pomnożenia  dwóch  wartości  ujemnych
otrzymujemy dodatnią – zgadza się to z intu−
icją  –  z rezystora  nie  da  się  pobrać  energii
i „cofnąć” ją do źródła.

Rysunek 5 pokazuje, zależność mocy

chwilowej od czasu w układach z rysunku 3
z idealnymi elementami C, L, gdzie prąd
przesunięty jest w fazie względem napięcia
dokładnie o 90

(

radianów).

W rzeczywistości sytuacje z rysunków 3, 5

nie  występują,  ponieważ  nie  ma  idealnych
kondensatorów i cewek. Cewka ma jakąś re−
zystancję  uzwojenia,  a w kondensatorze  za−
wsze występują jakieś straty reprezentowane
przez  szeregowy  rezystor.  Z tego  względu
prąd  przesunięty  jest  względem  napięcia
o kąt mniejszy niż 90

(

radianów).

Jak wspomniano, chwilowa wartość mocy

zależy od kierunku (biegunowości) napięcia
i prądu. Jeśli prąd przesunięty jest względem
napięcia o kąt mniejszy od 90

, przebieg mo−

cy może wyglądać jak na rysunku 6. Poka−
zane dwa wykresy dotyczą przykładowych
obwodów RL oraz RC.

Rysunek 6 przedstawia jakieś wybrane

dowolnie  przypadki  pośrednie  między  przy−
kładami  z rysunków  4  i 5.  Widać  wyraźnie,
że  dodatnie  części  przebiegu  mocy  chwilo−
wej są teraz większe niż części ujemne. Zna−
czy  to,  że  choć  energia  nieustannie  krąży
między źródłem a obciążeniem, średnio bio−
rąc,  energia  jest  przekazywana  ze  źródła  do
obciążenia  i wydziela  się  w rezystancji  ob−
ciążenia  w postaci  ciepła.  Można  więc
mówić  o „rzeczywistej”  mocy  wydzielanej
w rezystancji oraz o dziwnej mocy „błąkają−
cej  się”  między  źródłem  a obciążeniem.  Tę
„rzeczywistą”  moc  powodującą  wydzielanie
się ciepła nazywamy mocą czynną i oznacza−
my  literą  P.  Moc  „błąkającą  się”  nazywany
mocą bierną i oznaczamy literą Q. Dodatko−
wo  możemy  mówić  też  o tak  zwanej  mocy
pozornej (S), która jest w pewnym sensie cał−
kowitą mocą związaną z tym obwodem. Moc
czynna  P jest  też  mocą  średnią,  a właściwie
odwrotnie: uśredniona w czasie wartość mo−
cy całkowitej jest mocą czynną. Co ciekawe
i ważne  moc  pozorna  nie  jest  zwykłą  sumą
mocy czynnej i biernej, ale ten szczegół nie
jest istotny dla niniejszego artykułu.

Ważne jest natomiast to, że przy przebie−

gach sinusoidalnych prądu i napięcia można
łatwo obliczyć moc pozorną, czynną i bierną,
znając wartości skuteczne prądu, napięcia
i (kąta) przesunięcia fazowego między nimi.

Wyrażają to znane wzory:
moc pozorna S = U*I
moc bierna Q = U*I*sin

moc czynna P = U*I*cos

Trzeba jednak podkre−

ślić,  iż  obliczenia  są  proste
jedynie  dla  przebiegów
o czystym kształcie sinusoi−
dalnym.  Niestety,  w wielu
przypadkach  trzeba  zmie−
rzyć  moc,  najczęściej  moc
czynną, w obwodach, gdzie

przebiegi są odkształcone. Czasem trzeba też
mierzyć moc bądź energię przebiegów niepo−
wtarzalnych,  występujących  sporadycznie.
Wtedy  jedynym  rozwiązaniem  jest  pomiar
mocy  chwilowej  i analiza  uzyskanego  prze−
biegu.  Aby  dowiedzieć  się,  jaka  jest  moc
czynna,  wystarczy  uśrednić  uzyskany  prze−
bieg  mocy  chwilowej.  Do  takich  operacji
można  śmiało  wykorzystać  czteroćwiartko−
wy analogowy układ mnożący. Czteroćwiart−
kowy, to znaczy mnożący dwa sygnały o do−
wolnej biegunowości.

Kostka AD633

Na rysunku 7 pokazany jest blokowy sche−
mat wewnętrzny czteroćwiartkowego układu
mnożącego  AD633  oraz  układ  wyprowa−
dzeń  wersji  w klasycznej  obudowie  DIP8
(wersja  SMD  ma  inny  rozkład  wyprowa−
dzeń). Sygnałem wejściowym są dwa napię−
cia podane na wejścia X, Y, a sygnałem wyj−
ściowym – napięcie na wyjściu W. Na wej−
ściach  umieszczono  dwa  różnicowe  bufory
o wzmocnieniu  1.  Dzięki  temu  rezystancja
wejściowa jest bardzo duża, a napięcia wej−
ściowe o dowolnej biegunowości nie są mie−
rzone  względem  masy,  tylko  właśnie  różni−
cowo, między wejściami.

Każdy egzemplarz układu scalonego

AD633  jest  podczas  produkcji  dodatkowo
korygowany  za  pomocą  lasera,  co  zapewnia
dużą precyzję. Duża szybkość i szerokie pa−
smo pozwalają stosować tę stosunkowo tanią
kostkę  w wielu  interesujących  aplikacjach,
na  przykład  w precyzyjnych  modulatorach,
detektorach  fazy,  wzmacniaczach  o wzmoc−
nieniu  regulowanym  napięciem  (VCA),
w tłumikach,  filtrach,  miernikach  wartości
skutecznej i innych układach, gdzie w sposób
analogowy trzeba wykonać operacje mnoże−
nia,  dzielenia,  potęgowania  czy  wyciągania
pierwiastka.

Dużą zaletą jest fakt, że w podstawowych

aplikacjach nie są po−
trzebne  żadne  ele−
menty  zewnętrzne  –
wszystko  realizuje
układ scalony. Zaleca
się  jedynie  standar−
dowe  odsprzęgnięcie
szyn  zasilania  za  po−
mocą  kondensatorów
100nF.

Działanie i wyko−

rzystanie  tego  bardzo
pożytecznego elemen−
tu jest w sumie bardzo
proste. Mnoży on dwa
sygnały  wejściowe,
a konkretnie  napięcia
podawane  na  wejścia
WeX,  WeY.  Na  wyj−
ściu  W występuje  na−
pięcie,  którego  war−
tość  jest  iloczynem

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Rys. 5

Rys. 6

Rys. 4

napięć  wejściowych  podzielonym  przez
10V. Dzielenie przez 10V oznacza, że wynik
jest dziesięciokrotnie mniejszy, niż wynika−
łoby  z prostego  przemnożenia  napięć  wej−
ściowych.  Przykładowo  jeśli  napięcie  UX
wynosiłoby  9V,  a UY wynosiłoby  –9V,  ich
iloczyn wynosi –81V. Jest to wartość, której
na  pewno  nie  uzyska  się  w układzie  zasila−
nym  napięciem  ±15V.  Wprowadzenie  dzie−
lenia  przez  10V bez  problemu  pozwala
zmieścić się w zakresie użytecznych napięć
wyjściowych.

Końcówka Z otwiera dodatkowe możli−

wości. Pozwala sumować sygnały z kilku ta−
kich układów mnożących, zmieniać współ−
czynnik skalowania, ewentualnie zamienić
wyjściowy sygnał napięciowy na prądowy.

Ostatecznie układ AD633 realizuje funkcję:
W ={[(X1−X2)(Y1−Y2)] / 10V} +Z
Warto podkreślić, że jest to układ cztero−

ćwiartkowy, czyli oba napięcia wejściowe
mogą mieć dowolną biegunowość. Oczywi−
ście napięcia wyjściowe będą ujemne lub do−
datnie, zależnie od biegunowości napięć wej−
ściowych.

Nietrudno się domyślić, że układ musi

być  zasilany  napięciem  symetrycznym
względem  masy  –  typowo  ±15V.  Układ  po−
prawnie  pracuje  w zakresie  napięć  zasilania
±8...±18V, a pobór prądu wynosi 4...6mA.

Podstawowe parametry kostki AD633

przy napięciu zasilania ±15V podane są
w tabeli 1.

W oryginalnej karcie katalogowej kostki

AD633  (www.analog.com także  na  stronie
internetowej EdW) można znaleźć wiele dal−
szych informacji dotyczących sposobów wyko−
rzystania układu do mnożenia, dzielenia, podno−
szenia  do  kwadratu,  realizacji  funkcji  odwrot−
nych,  modulacji  amplitudy,  realizacji  przestra−
jalnych filtrów, podwajania częstotliwości, itd.

Opis modułu pomiarowego

Schemat  blokowy  układu  pomiarowego
i przykład  wykorzystania  pokazany  jest  na
rysunku 8. Rezystor Rs o niewielkiej warto−
ści służy jako bocznik do pomiaru prądu. Ob−
wody wejściowe umożliwiają wybór zakresu
pomiarowego.  Sercem  modułu  jest  układ
mnożący  AD633,  na  wyjściu  którego  uzy−
skuje  się  napięcie  proporcjonalne  do  mocy
chwilowej. W punkcie C występuje przebieg
odwzorowujący  moc  chwilową  związaną
z obciążeniem RL. Do wyjścia można podłą−
czyć  oscyloskop  albo,  jak  pokazano  na  ry−
sunku,  kondensator  uśredniający  i wolto−
mierz, który pokaże moc czynną.

Oczywiście przyrządem można mierzyć

moc w obwodach zarówno prądu stałego, jak
i zmiennego.

Pełny schemat ideowy modułu pokazany

jest na rysunku 9. Jak widać układ mnożący
pracuje tu w najprostszej konfiguracji, zasila−
ny napięciem syme−
trycznym, typowo
±15V.

Ważną rolę od−

grywają

obwody

wejściowe:  wzmac−
niacze/tłumiki.  Po−
zwalają one mierzyć
napięcia  i

prądy

w bardzo  szerokim
zakresie.  Należy  za−
uważyć,  że  napięcia
wejściowe  mierzone
są  nie  różnicowo,
tylko

względem

wspólnej

lokalnej

masy.  Ogranicza  to,
co  prawda,  zakres
zastosowań,  ale  po−
zwala

radykalnie

uprościć  układ  i do−
skonale  zdaje  egza−
min  w większości
przypadków.

W z m a c n i a c z

U2B pracuje w torze
pomiaru  napięcia.
Jest  to  najzwyklej−
szy  wzmacniacz  od−
wracający.  Wzmoc−
nienie,  które  nigdy
nie  jest  większe  niż
1,  ustalane  jest  za
pomocą  dołączane−
go rezystora R5.

W obwodzie pomiaru prądu pracują dwa

wzmacniacze.  Pomiar  prądu  polega  na
sprawdzaniu spadku napięcia na małej rezy−
stancji szeregowej Rs (patrz rysunek 8). Po−
nieważ ten spadek napięcia jest niepożądany,
powinien być i jest, bardzo mały, rzędu mili−
woltów.  Dlatego  Rs  powinien  mieć  małą
wartość,  przykładowo  0,1

Ω

. Właśnie ze

względu  na  to,  że  tor  „prądowy”  wzmacnia
maleńkie  napięcia  zmienne,  przewidziano
wzmacniacz  dwustopniowy,  przy  czym
pierwszy  stopień  ze  wzmacniaczem  opera−
cyjnym  U1  wyposażony  jest  w obwód  ko−
rekcji napięcia niezrównoważenia. Potencjo−
metr  montażowy  PR1  pozwala  wyelimino−
wać nie tylko błędy wzmacniacza operacyj−
nego,  ale  w dużym  stopniu  także  napięcia
niezrównoważenia  układu  mnożącego.  Nie
jest więc potrzebna dodatkowa korekcja ko−
stki AD633.

Wzmocniony sygnał z kostki U1 jest do−

datkowo  wzmacniany  dziesięciokrotnie
w nieodwracającym wzmacniaczu z kostką
U2A.  Sygnały  „napięciowy”  i „prądowy”
są  doprowadzone  do  nóżek  4,  1  kostki
AD633.  Takie  dołączenie  może  się  na
pierwszy  rzut  oka  wydać  dziwne,  ale  wła−
śnie  ono  zapewnia  dodatnie  napięcie  wyj−
ściowe przy „dodatniej” mocy dostarczanej
do obciążenia RL.

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Rys. 7

Rys. 8 Schemat blokowy

Rys. 9 Schemat ideowy

Tabela 1

Zakres różnicowych napięć wejściowych

min ±10V

Zakres wspólnych napięć wejściowych

min ±10V

Wejściowe napięcie niezrównoważenia (X, Y)

typ ±5V, max ±30V

Wejściowy prąd polaryzujący

typ 0,8

A, max 2

Różnicowa rezystancja wejściowa

10M

Ω

Nieliniowość toru X

typ. ±0,4%, max 1% pełnej skali

Nieliniowość toru Y

typ. ±0,1%, max 0,4% pełnej skali

Błąd całkowity

max 2% pełnej skali

Pasmo (małe sygnały)

1MHz

Szybkość zmian na wyjściu

typ. 20V/

Zakres napięć wyjściowych

min ±11V

Zwarciowy prąd wyjściowy typ

30mA, max 40mA

Wyjściowe napięcie niezrównoważenia typ. ±5, max ±50mV

Gwarantowany zakres temperatur pracy

0...+70

Sygnały z punktów oznaczonych R,

S można wykorzystać do pomiaru wartości
chwilowych prądu i napięcia.

Wbrew pozorom, ten prosty moduł ma

duże  możliwości.  Zakresy  pomiarowe  mocy
można zmieniać w bardzo szerokim zakresie
co  najmniej  1W...10kW przez  zmianę  rezy−
storów  R2  i R5  oraz  Rs.  Zasady  ich  doboru
są, wbrew pozorom, dość proste.

Warto pamiętać, że układ AD633 mnoży

dwa sygnały i uzyskaną wartość dzieli przez
10V.  Jeśli  na  przykład  sygnały  na  nóżkach
będą mieć wartość 10V, to na wyjściu pojawi
się  napięcie  10V (10*10/10),  jeśli  oba  mieć
będą 1V, napięcie wyjściowe wyniesie tylko
0,1V (1*1:10). Napięcia wejściowe mogłyby
teoretycznie  mieć  np.  po  100mV,  ale  wtedy
napięcie  wyjściowe  wyniosłoby  tylko  1mV
(0,1x0,1:10), czyli mniej, niż wynoszą napię−
cia niezrównoważenia i szumy.

W prezentowanym układzie napięcie

10V jest w pewnym sensie napięciem „nomi−
nalnym”.

Aby uzyskać dużą dokładność pomiarów,

napięcie  wyjściowe  układu  mnożącego
(w punkcie C) powinno w miarę możliwości
wynosić  1...10V,  a do  tego  potrzebne  są  na−
pięcia wejściowe kostki AD633 (w punktach
R, S) o amplitudach w zakresie 3...10V. Moż−
na  je  uzyskać  dzięki  odpowiednim  warto−
ściom Rs, R2, R5.

W zasadzie rezystancje te można dobrać

na niezliczoną liczbę sposobów, jednak dla
wygody obliczeń należy stosować „okrągłe”
wartości, by zakresy pomiarowe prądu i na−
pięcia po pomnożeniu również dawały „okrą−
głe” wartości. Zaleca się stosowanie R5
o wartościach:
300k

Ω

− zakres 0...10V

100k

Ω

− zakres 0...30V

30k

Ω

− zakres 0...100V

10k

Ω

− zakres 0...300V

Rs powinien mieć wartość 0,1

Ω

, ewentu−

alnie 0,01

Ω

lub 1

Ω

. Natomiast zalecane war−

tości R2 to:
300k

Ω

− zakres 0...1A przy Rs=0,1

Ω

100k

Ω

− zakres 0...3A przy Rs=0,1

Ω

30k

Ω

− zakres 0...10A przy Rs=0,1

Ω

10k

Ω

− zakres 0...30A przy Rs=0,1

Ω

Dla napięć i prądów stałych nie ma pro−

blemu, wszystko jest jasne. Inaczej z przebie−
gami zmiennymi.

W tym wypadku trzeba wyraźnie podkre−

ślić,  że  nie  chodzi  tu  o wartości  skuteczne,
tylko  szczytowe,  czyli  największe  możliwe
amplitudy (dla sinusoidy wartość szczytowa
jest  1,41  razy  większa  od  skutecznej,  dla
przebiegów  odkształconych  może  być  je−
szcze większa).

Przykładowo można ustawić zakresy po−

miarowe 10A i 100V, stosując Rs=0,1

Ω

R2=30k

Ω

, R5=30k

Ω

, a wtedy zakres pomia−

ru mocy wyniesie 1kW. Oznacza to, że chwi−
lowe napięcie wyjściowe w punkcie C równe
10V odpowiada mocy chwilowej 1kW.

Chwilowe wartości mocy można obser−

wować  za  pomocą  oscyloskopu.  Natomiast
dodanie  prostego  filtru  uśredniającego  RC
pozwoli  mierzyć  moc  skuteczną  za  pomocą
jakiegokolwiek miernika – woltomierza.

Dla dociekliwych

Dobór zakresów pomiarowych związany jest
z dopuszczalnymi  amplitudami  przebiegów
w module pomiarowym, a to wynika z warto−
ści  napięcia  zasilającego.  Przy  zasilaniu
±15V zakres  napięć  wejściowych  kostki
AD633 (napięć w punktach R, S) wynosi co
najmniej ±10V.

Najpierw, znając maksymalne napięcie na

obciążeniu  należy  dobrać  R5.  Jeśli  maksy−
malna wartość szczytowa napięcia na obcią−
żeniu RL wynosiłaby, powiedzmy, 100V, sy−
gnał  należy  zmniejszyć  dziesięciokrotnie,
czyli  R5  winien  mieć  wartość  30k

Ω

. Jeśli

przykładowo napięcie maksymalne (szczyto−
we) w jakimś układzie wynosiłoby 15V, na−
leżałoby zastosować R5 o „okrągłej” warto−
ści 100k

Ω

, bo wtedy maksymalne napięcie

w punkcie  S wyniesie  5V,  a co  ważne,  ma−
ksymalny  zakres  pomiaru  napięcia  będzie
równy  30V.  Jeśli  rezystor  R5  będzie  miał
10k

Ω

, zakres pomiaru napięcia wyniesie

300V – takie napięcie wejściowe da w punk−
cie S napięcie równe 10V.

Podobnie, znając lub zakładając maksy−

malny prąd obciążenia, należy zastosować
odpowiednie wartości Rs i R2. Zewnętrzny
rezystor Rs może mieć typową wartość 10

Ω

, 0,1

Ω

, ewentualnie nawet 0,01

Ω

. W każ−

dym razie przy maksymalnym prądzie spa−
dek napięcia na Rs powinien być wielokrot−
nie mniejszy niż napięcie na obciążeniu RL.
Trzeba też zastosować rezystor Rs o odpo−
wiedniej obciążalności.

Jeśli przykładowo maksymalny spodzie−

wany prąd wyniesie 8A, należy zastosować
Rs o wartości 0,1

Ω

lub 0,01

Ω

. Wtedy spadek

napięcia  na  Rs  wyniesie  800mV lub  80mV.
Aby  uzyskać  sensowne  napięcie  w punkcie
R,  należy  zastosować  R2  o wartości  odpo−
wiednio  30k

Ω

lub 300k

Ω

. W obu przypad−

kach zakres pomiarowy prądu będzie wyno−
sił 10A, a przy prądzie 8A w punkcie R wy−
stąpi napięcie równe 8V.

Jeśli natomiast maksymalny prąd wynosi

tylko, powiedzmy 300mA, Rs powinien mieć
wartość 1

Ω

lub 0,1

Ω

, a R2 odpowiednio

30k

Ω

lub 300k

Ω

. W oby wypadkach prąd ten

da w punkcie R napięcie równe 3V, a zakres
pomiarowy prądu wyniesie 1A.

Gdy Rs=0,1

Ω

, a R2=100k

Ω

zakres po−

miarowy prądu wyniesie 3A – przy takim
prądzie w punkcie R napięcie wyniesie 10V.

Znając zakres pomiarowy prądu i napięcia

(odpowiadający napięciu 10V w punktach R,
S) można obliczyć zakres pomiaru mocy. Je−
śli przykładowo zakres pomiaru prądu wy−
niesie 10A, a napięcia 300V, zakres pomiaru
mocy będzie równy 3kW. Należy pamiętać,

że mocy 3kW odpowiadać będzie napięcie
wyjściowe (w punkcie C) równe 10V, czyli
współczynnik

przetwarzania

wyniesie

300W/V. Jeśli z kolei zakres pomiaru prądu
wynosiłby 1A, a napięcia 100V (R5=30k

Ω

napięcie wyjściowe 10V wystąpi przy mocy
100W, czyli współczynnik przetwarzania bę−
dzie równy 10W/V. Przy wartościach
R2=0,1

Ω

, R2=100k

Ω

i R5=10k

Ω

zakresy

prądowy i napięciowy wyniosą 3A i 300V,
a zakres pomiaru mocy 900W, czyli napięcie
1V będzie odpowiadać mocy 90W (90W/V).

Ponieważ układ modelowy ma pracować

w obwodach  sieci,  największe  spodziewane
szczytowe  napięcie  mierzone  wyniesie
325V (230V*1,41).  Gdy  R5  będzie  miał
10k

Ω

, wzmocnienie U2B wyniesie 0,0333

(10k

Ω

/300k

Ω

) i

maksymalne napięcie

w punkcie S będzie wynosić 10,83V (ale nie
zmienia to poprzednich rozważań – „nominal−
ne”  napięcie  wyjściowe  w punkcie  C nadal
wynosi 10V). Większość egzemplarzy układu
AD633  powinna  poradzić  sobie  z takimi  na−
pięciami  wejsciowymi  już  przy  zasilaniu
±15V. Aby jednak kostka U3 bez cienia ryzy−
ka  poradziła  sobie  z takim  zakresem  napięć
wejściowych,  warto  ją  zasilić  napięciem
±16,5...18V, bo przy takim napięciu zasilania
zakres  gwarantowanych  napięć  wejściowych
kostki  AD633  (w punktach  R,  S)  wynosi  co
najmniej  ±11V.  Przy  rezystorach  Rs=0,1

Ω

i R2=30k

Ω

nominalny zakres pomiarowy prą−

du  (odpowiadający  napięciu  10V w punkcie
R) wynosi 10A. Maksymalny spadek napięcia
na Rs sięga wprawdzie 1V, jednak w układzie
zasilanym  z sieci  energetycznej  nie  jest  to
wartość  znacząca.  Oczywiście  napięcie  wyj−
ściowe równe 1V odpowiada mocy 300W.

Montaż i uruchomienie

Jak pokazuje fotografia, układ modelowy
zmontowano na kawałku płytki uniwersalnej.
Montaż jest w zasadzie dowolny, trzeba tylko
skutecznie oddzielić punkty A, B od pozosta−
łej części układu, a elementy C3, C4 umie−
ścić blisko kostki U3.

Uwaga! Układ nie jest przeznaczony dla

początkujących! W czasie pracy wystę−

pują na nim napięcia sieci, groźne dla

życia i zdrowia. Układ może być wyko−

rzystany tylko pod nadzorem wykwalifi−

kowanych opiekunów i nauczycieli.

Podczas pomiarów można stosować roz−

maite wartości Rs, R2, R3. Aby to ułatwić,
w modelu zastosowano szpilki i nasadki ze
złącza DB−xx dla rezystorów R2 i R5 – zna−
komicie ułatwia to zmianę zakresu. Celowo
zrezygnowano z przełączników.

Ciąg dalszy na stronie 29.

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Projekty AVT

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

Grudzień 2002

Ciąg dalszy ze strony 21.

Zakresy  pomiarowe  zmienia  się  nasadzając
rezystory  z dolutowanymi  nasadkami  na
kołki  wlutowane  w płytkę.  Szczegóły  wi−
doczne są na fotografii.

Zmontowany i starannie sprawdzony układ

wymaga  tylko  prościutkiej  regulacji.  Miano−
wicie  przy  zwarciu  punktów  A,  B do  masy
(punktu  O1)  należy  za  pomocą  PR1  ustawić
napięcie na wyjściu U3 (punkt C) równe zeru.

Biorąc pod uwagę fakt, że przyrząd ma

być wykorzystywany przez osoby doświad−
czone, w modelu w obu kanałach nie zastoso−
wano elementów zabezpieczających. Przy

stosunkowo  dużej  wartości  rezystorów
R6...R8  oraz  R1  ryzyko  uszkodzenia  kostek
U2  przez  zbyt  wysokie  napięcie  wejściowe
jest minimalne, ale jeśli ktoś dopuszcza moż−
liwość  pomyłki,  może  dodatkowo  wlutować
diody zabezpieczające. Dwie możliwości po−
kazane są na rysunku 10.

Podczas pomiarów moduł pomiarowy

włączony  będzie  jak  pokazuje  rysunek  8.
Należy  zwrócić  uwagę,  że  przy  pomiarach
obwodów  zasilanych  z sieci  energetycznej
masa  modułu  niestety  nie  może  być  uzie−
miona. Masa modułu i dołączonego oscylo−
skopu  będą  na  pewnym  potencjale  wzglę−
dem ziemi. Aby zminimalizować ryzyko po−
rażenia,  należy  w miarę  możliwości  podłą−

czyć punkt A modułu do prze−
wodu zerowego, a nie fazowe−
go.  Wtedy  na  masie  modułu
i współpracującego  oscylo−
skopu  wystąpi  niewielkie  na−
pięcie względem ziemi.

Piotr Górecki

Kartę katalogową kostki AD633 można

ściągnąć ze strony firmy Analog Devices
(www.analog.com) oraz z naszej strony
www.edw.com.pl/ z działu FTP.

Wykaz elementów

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3300kk

Ω

((3300

Ω

,,11kk

Ω

11%

%))

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
R

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

((11kk

Ω

11%

%))

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..99kk

Ω

((99,,0099kk

Ω

11%

%))

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
R

R66−R

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

Ω

((110000kk

Ω

11%

%))

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11......110000kk

Ω

55%

Rss .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ppaattrrzz tteekksstt
P

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222......5500kk

Ω

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100......110000

µµ

FF//2255V

C33,,C

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

m..

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLFF335566
U

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..TTLL007722 lluubb TTLL008822
U

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

D663333

Rys. 10

Obwody prądu

Impulsowy sposób sterowania według idei z
rysunku 49 wygląda bardzo obiecująco, jeśli
chodzi o sprawność, należy jednak pamiętać,
że w przerwach pomiędzy impulsami klucza
S prąd w cewce musi płynąć, pomimo odłą−
czenia  napięcia.  Wynika  to  z  elementarnych
właściwości  cewki  –  indukcyjność  nie  lubi
gwałtownych  zmian  prądu  i  reaguje  na  nie
przepięciami,  które  próbują  podtrzymać
przepływ prądu.

Problem dotyczy nie tylko sterowania im−

pulsowego  według  rysunku  49,  ale  także
wszystkich  prostszych  układów  sterujących,
gdzie następuje wyłączanie prądu. W chwili
przerywania obwodu prądu zawsze w induk−
cyjności  uzwojeń  powstają  przepięcia,  które
przy  niewłaściwie  zaprojektowanym  ukła−
dzie mogą spowodować uszkodzenie tranzy−
storów sterujących. Aby wyeliminować takie
ryzyko, trzeba przewidzieć i zapewnić obwo−
dy przepływu prądu cewki także po wyłącze−
niu tranzystora sterującego. Zazwyczaj reali−
zują to dodatkowe diody.

W przypadku silnika VR wystarczyłyby

diody lub kondensatory według rysunku 51.
Kolorem czerwonym zaznaczony jest obwód
prądu po zatkaniu tranzystora.

Silnik unipolarny ma dzielone uzwojenie,

które działa jak autotransformator. Jeśli na ko−
lektorze  wyłączającego  się  tranzystora  poja−
wia się dodatni impuls przepięcia, to na kolek−
torze  drugiego  tranzystora  (który  np.  przy
sterowaniu  półkrokowym  pozostaje  wyłą−
czony)  pojawia  się  impuls  ujemny.  Dlatego
na schematach sterowników silników unipo−
larnych  zazwyczaj  znajduje  się  podwójna
liczba diod według rysunku 52a. Zielona li−

nia  pokazuje  ob−
wód prądu, gdy T1
jest  otwarty.  Gdy
T1  zostaje  zatkany
(i  T2  także  nie
przewodzi),  ener−
gia zgromadzona w
indukcyjności  po−
woduje  przepływ
prądu w dwóch ob−
wodach przez diodę D1 oraz przez D4, w ob−
wodach zaznaczonym kolorem czerwonym.

Można też zastosować kondensatory we−

dług rysunku 52b. W przypadku stosowania
kondensatorów należałoby dobrać ich pojem−
ność, żeby częstotliwość rezonansowa obwo−
du LC odpowiadała częstotliwości rezonansu
mechanicznego. Zdecydowanie częściej sto−
suje się jednak sposób z diodami.

W przypadku tranzystorów MOSFET

układ  można  uprościć,  bo  tranzystor  ma  w
swej  strukturze  włączoną  równolegle  do  ob−
wodu  źródło−dren.  W przypadku  stosowania
dużych tranzystorów MOSFET do sterowania
małych silników krokowych można też zwy−
kle pominąć „górne” diody, jak pokazuje ry−
sunek 53. Energia „dodatniego” impulsu jest
mała, bo dzięki działaniu autotransformatora
większość  energii  przepływa  przez  diodę
„ujemną”.  Energia
„dodatnia”  związana
jest z indukcyjnością
rozproszenia  takiego
autotransformatora.
Jest ona niezbyt duża
i  może  być  pochło−
nięta przez zatykają−
cy  się  tranzystor

MOSFET,

który

wtedy  przez  chwilę
pracuje  w  dozwolo−
nym  przez  produ−
centa  trybie  przebi−
cia  lawinowego  i
działa  podobnie  jak
dioda Zenera.

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

Grudzień 2002

Podzespoły

Rys. 51

Rys. 52

część 6 − właściwości
i sterowniki

Rys. 53

Rys. 54

Omawiany problem dotyczy też silników

bipolarnych.  Dlatego  w układach  sterowni−
ków  mostkowych  też  występują  dodatkowe
diody według rysunku 54a. Choć silniki nie
pracują  przy  dużych  prędkościach  obroto−
wych,  nie  zaszkodzi  zastosowanie  tu  diod
szybkich,  a nie  zwykłych  prostowniczych.
W przypadku  tranzystorów  MOSFET,  za−
równo z kanałem N, jak i P, problem zostaje
rozwiązany przez wewnętrzne diody, jak po−
kazują rysunki 54b, 54c.

Układy scalone

Produkowane są rozmaite układy scalone do
sterowania silników krokowych. Można za−
kupić układy, które zawierają niemal kom−
pletny sterownik z całą elektroniką sterują−
cą  i  stopniem  mocy.  Są  stopnie  sterujące,
wytwarzające  potrzebne  sekwencje  impul−
sów.  Dostępne  są  też  same  stopnie  mocy,
najczęściej  zawierające  dwa  mostki  po−
trzebne dla silników bipolarnych. W pierw−
szym odcinku cyklu (EdW 7/2002) był za−
prezentowany  układ  ULN2803,  który  czę−
sto  jest  stosowany  do  sterowania  małych
silników  unipolarnych.  Można  też  wyko−
rzystać  kostkę  ULN2003,  zawierającą  nie
osiem, tylko siedem stopni.

Znanym od lat uniwersalnym stopniem mo−

cy,  produkowanym  przez  wiele  firm,  jest
L298D. Schemat wewnętrzny pokazany jest na
rysunku  55.  Maksymalny  prąd  stopnia  przy
pracy impulsowej wynosi 1,2A, a maksymalne
napięcie  stopnia  mocy  sięga  50V.  Wersja  bez
litery D (L298) nie zawiera diod zabezpiecza−
jących i trzeba takowe dołączyć z zewnątrz.

Na układ ten muszą być podane odpowie−

dnie  impulsy  sterujące.  Do  ich  wytworzenia
można wykorzystać układ UC3517 (Unitrode)
lub odpowiednik PBD3517/1 (Ericsson). Upro−
szczony schemat wewnętrzny pokazany jest na
rysunku  56.  Rozbudowane  obwody  wyjścio−
we  umożliwiają  różnorodne  wykorzystanie.
Układ ‘3517 może też bezpośrednio współpra−
cować z małymi silnikami o prądzie do 0,5A.

Kostka, taktowana sygnałem prostokąt−

nym podawanym na wejście STEP (nóżka 7),
wytwarza potrzebne sygnały sterujące, zależ−
nie od stanu wejść DIR (kierunek, nóżka 6)
i HSM\ (praca pół−/pełnokrokowa, nóżka 10).

Układ ‘3517 może też sterować stopniem

wykonawczym

PBL3775/1

(Ericsson),

zawierającym  dwa  kompletne  mostki  mocy.
Kostka PBL3776 przeznaczona jest do stero−
wania mostków z zewnętrznymi tranzystora−
mi mocy MOSFET. Pełny mostek MOSFET
o  prądzie  maksymalnym  6A (w  impulsie)
oraz  obwody  sterujące  i  diagnostyczne  za−
wiera  też  kostka  TLE5205,  produkowana
przez Infineon (Siemens).

Jeden pełny mostek o prądzie 3A (6A w

impulsie)  i  rozbudowane  stopnie  sterujące,
pozwalające  na  pracę  siekaną  (chopper),  za−
wiera  układ  LMD18245  (National  Semicon−
ductor).  Schemat  blokowy  pokazany  jest  na
rysunku  57.  Układ  IMT901  (Nanotec)  za−
wiera stopnie mocy (2,5A w impulsie) i logi−
kę  sterującą,  pozwalające  w prosty  sposób
zrealizować także sterowanie mikrokrokowe.
Prędkość określa sygnał zegarowy podawany
z zewnątrz.  Układ  sam  wytwarza  wszystkie
przebiegi potrzebne do pracy mikrokrokowej.

Szczegółowe omówienie tych i jeszcze in−

nych interesujących układów wykracza poza
ramy  artykułu.  Zainteresowani  tematem  ze−
chcą  samodzielnie  przeanalizować  karty  ka−
talogowe,  które  można  też  ściągnąć  z pol−
skiej strony www.wobit.com.pl

Ciąg dalszy na stronie 26.

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

Grudzień 2002

Podzespoły

Rys. 55

Rys. 56

Rys. 57

Ciąg dalszy ze strony 23.

Piękno silników

krokowych

Pierwszy artykuł kończącego się właśnie cy−
klu udowodnił, że silniki krokowe można
sterować w bardzo prosty sposób za pomocą
czterech MOSFET−ów i dwóch układów scalo−
nych kosztujących w detalu złotówkę. Kolejne
odcinki pokazały, że można w pełni wykorzy−
stać możliwości tych interesujących silników,
stosując zaawansowane sposoby sterowania.

Obecnie coraz częściej stosuje się silniki

bipolarne – lepiej wykorzystane są wtedy
możliwości silnika, a koszt scalonych sterow−
ników i tak jest znacznie mniejszy od ceny sil−
nika hybrydowego. Często przy sterowaniu bi−
polarnym można zastosować mniejszy i tańszy
silnik. Wtedy różnica cen większego i mniej−

szego silnika pokrywa koszt bardziej skompli−
kowanego sterownika. Warto przypomnieć, że
podczas pracy silnik krokowy może być bar−
dzo gorący. Temperatura uzwojeń nie powinna
przekroczyć +130

C, co oznacza, że metalowa

obudowa silnika może mieć +90

C. Ponieważ

maksymalna moc silnika ograniczona jest
przez temperaturę uzwojeń, można i warto za−
stosować radiator chłodzący, co pozwoli wy−
korzystać mniejszy i znacznie tańszy silnik.

Warto dodać, że tylko w nielicznych przy−

padkach zachodzi potrzeba dogłębnej analizy
wszystkich niuansów tego obszernego zagad−
nienia. Profesjonalny konstruktor, mając
przed sobą cel, określa warunki pracy silnika
i dobiera z szerokiej oferty rynkowej zarów−
no silnik, jak i obwody sterowania. Uwzglę−
dnia wszystkie czynniki, a celem jest zapro−
jektowanie możliwie taniego systemu, speł−
niającego podane wymagania.

Hobbysta zazwyczaj jest w innej sytuacji.

Najczęściej wykorzystuje silniki z odzysku, a
sterowniki wykonuje, wykorzystując stosun−
kowo proste sposoby i układy (silnik unipo−
larny, sterowanie półkrokowe).

Informacje podane w kolejnych częściach

cyklu zawierają wszystkie kluczowe kwestie
związane  z  silnikami  krokowymi.  Ale  siłą
rzeczy nie obejmują wszystkich szczegółów.
Czytelnicy zainteresowani dalszymi informa−
cjami  zechcą  samodzielnie  przeanalizować
poszczególne  rozwiązania  sterowników.  Po−
mocą  będą  obfite  zasoby  Internetu.  Można
zacząć od polskojęzycznej strony www.silni−
ki.pl i wspomnianej strony firmy Wobit.

Przy dalszych poszukiwaniach warto wpi−

sać do wyszukiwarki „silnik* krokow*” oraz
„stepper moto*”.

Leszek Potocki

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

Grudzień 2002

Podzespoły

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

Grudzień 2002

śś

Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych

Generatory przebiegów
sinusoidalnych

Wytworzenie przebiegów  prostokątnych  jest
bardzo proste. Z przebiegiem sinusoidalnym
jest nieco trudniej. Podstawą działania gene−
ratora  jest  podanie  części  sygnału  z wyjścia
wzmacniacza  operacyjnego  na  wejście.  Wy−
tworzenie  prawidłowego  przebiegu  sinusoi−
dalnego  wymaga  precyzyjnego  spełnienia
dwóch warunków: przesunięcia fazy i utrzy−
mania  odpowiedniego  wzmocnienia.  Speł−
nienie  warunku  fazy  oznacza,  że  sygnał
sprzężenia zwrotnego dla częstotliwości pra−
cy musi mieć odpowiednią fazę, by sprzęże−
nie zwrotne było dodatnie, co warunkuje po−
wstanie i utrzymanie drgań. Warunek ampli−
tudy oznacza precyzyjne utrzymanie wypad−
kowego wzmocnienia równego jedności. Na−
wet znikome zmniejszenie wzmocnienia spo−
woduje zanik drgań, zaś zwiększenie wzmoc−
nienia  spowodowałoby  wzrost  amplitudy
i w efekcie  nasycenie  wzmacniacza  i obcię−
cie wierzchołków przebiegu – układ genero−
wałby nie sinusoidę, tylko przebieg trapezoi−
dalny, a w skrajnym przypadku prostokątny.

W uproszczeniu można stwierdzić, że ge−

nerator przebiegu sinusoidalnego cały czas
musi pracować „na skraju wzbudzenia”.

Spotykany w literaturze schemat genera−

tora  z przesuwnikami  fazowymi,  pokazany
na  rysunku  67,  nie  ma  praktycznego  zasto−
sowania. Układ należałoby wzbogacić o ob−
wody  stabilizacji  amplitudy  przebiegu  wyj−
ściowego. Układ z rysunku 68 wyposażony
jest  w diodowy  ogranicznik  amplitudy.  Do−
datkowy  wzmacniacz  U2  pozwala  uzyskać
przebieg  przesunięty  o 90

. Generatorów

z przesuwnikiem  fazowym  praktycznie  się
nie stosuje, choćby ze względu na trudności
z korekcją  częstotliwości  –  wymagana  jest
zamiana  trzech  pojemności  C albo  rezysto−
rów w jednakowej proporcji.

Nieporównanie częściej stosuje się gene−

ratory z mostkiem Wiena. Na rysunku 69

przedstawiony jest podstawowy schemat, na−
rysowany nietypowo, by pokazać obecność
mostka. Gałąź z elementami RC mostka Wie−
na, zawierająca (zwykle) po dwa jednakowe
rezystory i kondensatory, zapewnia niezbędne
przesunięcie fazowe i tłumi sygnał 3−krotnie.

Aby układ, gdzie
R1=R2=R,
C1=C2=C, wytwarzał przebieg sinusoidalny
o częstotliwości

f =

wzmocnienie  między  wejściem  nieodwraca−
jącym  a wyjściem,  wyznaczone  przez  R3,
R4,  musi  wynosić  3.  Ściślej  biorąc  wzmoc−
nienie musi być dokładnie takie, żeby skom−
pensować  tłumienie  wnoszone  przez  gałąź
z obwodem  RC  −  wypadkowe  wzmocnienie

całości ma być dokładnie równe 1. Można
powiedzieć, że dodatnie sprzężenie zwrotne
przez obwód RC musi współdziałać z ujem−
nym sprzężeniem przez R3, R4, by utrzymać
wzmocnienie wypadkowe równe jedności.

W praktyce, choćby ze względu na wpływ

temperatury  na  parametry  wszystkich  ele−
mentów, układ z rysunku 69 zawsze musi być
wzbogacony o obwody automatycznej regu−
lacji  wzmocnienia  (stabilizacji  amplitudy).
W najprostszym  przypadku  mogą  to  być
dwie diody według rysunku 70. Jeśli ampli−
tuda  przebiegu  wzrasta,  zaczynają  przewo−
dzić  diody  (zwykłe  krzemowe  lub  LED)
i wypadkowe wzmocnienie maleje, zapobie−
gając dalszemu wzrostowi amplitudy. Wpro−
wadzenie  do  obwodu  sprzężenia  zwrotnego

Rys. 67

Rys. 68

Rys. 69

Rys. 70

elementów nieliniowych, diod, powoduje
zniekształcenie wierzchołków, czyli wzrost
zawartości harmonicznych.

W praktyce można śmiało zastosować

układ  według  rysunku  71,  dobrać  ekspery−
mentalnie  wartości  P1,  P2  i koniecznie
sprawdzić  potem  stabilność  generowanego
przebiegu  w spodziewanych  warunkach
użytkowania  (przy  różnych  temperaturach
i napięciach zasilania). Koniecznie też trzeba
sprawdzić, czy i jak szybko w takich różnych
warunkach pracy generator wystartuje, czyli
zacznie wytwarzać drgania po włączeniu na−
pięcia zasilania. Jeśli układ nie będzie chciał
się wzbudzić lub będzie to trwać zbyt długo,
należy  zwiększyć  wartość  P1  (lub  zmniej−
szyć  P2).  Czym  większa  wartość  P2,  tym
mniejsze  zniekształcenia  przebiegu,  ale  gor−
sza stabilność amplitudy.

Taki prosty, diodowy sposób stabilizacji

jest jak najbardziej przydatny w praktyce, jeśli
tylko generowanemu przebiegowi nie są sta−
wiane wysokie wymagania. Odpowiednio do−
bierając wartość P1 i w razie potrzeby korygu−
jąc wartość P2, można uzyskać stabilny prze−
bieg o zniekształceniach znacznie poniżej 1%.

Inne proste sposoby stabilizacji amplitudy

to  wykorzystanie  żarówki  albo  termistora
NTC. Na rysunku 72a pokazany jest do dziś
stosowany w praktyce generator ze zwykłą ża−
rówką. Zimne włókno żarówki ma jakąś okre−
śloną,  małą  rezystancję.  Przepływ  prądu  spo−
woduje podgrzanie włókna i wzrost rezystan−
cji,  bo  metalowy  żarnik  ma  duży  dodatni
współczynnik  cieplny.  Aby  układ  generował
drgania, rezystancja R3 (zwykle kilkadziesiąt...

kilkaset  omów)  musi
być  dobrana  stosowa−
nie  do  rezystancji
włókna, żeby uzyskać
wzmocnienie  wyma−
gane  do  powstania
i utrzymania  drgań.
Jeśli  amplituda  gene−
rowanego  przebiegu
wzrośnie,  przez  ża−
rówkę popłynie więk−
szy prąd, wzrośnie jej
rezystancja,

zmniejszy wypadko−
we

wzmocnienie

i amplituda przebiegu
wzrośnie niewiele. Należy zwrócić uwagę, że
układ musi być zasilany napięciem symetrycz−
nym. Wersja zasilana pojedynczym napięciem
według rysunku 72b nie zapewni stabilizacji,
bo średnie napięcie na żarówce nie będzie za−
leżeć od amplitudy przebiegu – zawsze będzie
równe połowie napięcia zasilania. Przy zasila−
niu napięciem pojedynczym należałoby zasto−
sować kondensator według rysunku 72c.

W układzie należy stosować jak najmniej−

sze żarówki o możliwie wysokim napięciu
(np. 12V/0,05A, 24V/20mA). Można też wy−
próbować połączenie w szereg kilku małych
żarówek. Żarówki o większej mocy i niskim
napięciu mają małą rezystancję i wymagają
do podgrzania znacznej mocy, co wymagało−
by zastosowania R3 o bardzo małej wartości.
Ograniczeniem byłaby wtedy wydajność prą−
dowa wyjścia wzmacniacza operacyjnego.

Choć żarówka ma charakterystykę w pew−

nym  sensie  nieliniową,  dzięki  znacznej  bez−
władności  cieplnej  żarnika  zniekształcenia
przebiegu  wytwarzanego  przez  taki  prosty

układ mogą być

zadziwiająco małe
– zawartość har−
monicznych rzędu
kilku

setnych,

a nawet  kilku  ty−
sięcznych  części
procenta.  Z więk−
szymi  zniekształ−
ceniami należy się
liczyć  tylko  przy
bardzo

małych

częstotliwościach.

Innym, znacznie rzadziej wykorzystywa−

nym  sposobem  jest  wykorzystanie  popular−
nego  termistora.  Typowe  termistory  zmniej−
szają  rezystancję  ze  wzrostem  temperatury,
czyli mają ujemny współczynnik temperatu−
rowy (NTC – Negative Temperature Coeffi−
cient). W układzie z rysunku 73 wartość R4
należy tak dobrać, by zapewnić wzmocnienie
gwarantujące  powstanie  drgań.  Rezystancję
nominalną i typ (gabaryty i masę) termistora
należy dobrać zależnie od potrzeb z zakresu
wytwarzanych  częstotliwości.  Zbyt  mała  re−
zystancja  może  spowodować  przeciążenie
wyjścia  wzmacniacza  operacyjnego.  Mała
masa  czynna  termistora  spowoduje  zwięk−
szenie zniekształceń przy najmniejszych czę−
stotliwościach.

Opisane generatory z żarówką i termisto−

rem  są  znane  i stosowane  od  wielu  lat,  po−
zwalając  uzyskać  znikome  zniekształcenia.
Stabilność amplitudy wytwarzanego przebie−
gu jest jednak niezbyt dobra, bo rezystancja
elementu  regulacyjnego  (żarówki,  termisto−
ra) zależy nie tylko od amplitudy sygnału, ale
też od temperatury otoczenia.

Dlatego w urządzeniach pomiarowych

stosowane są jeszcze inne wersje generatora
z rysunku 69. Obwody stabilizacji amplitudy

Podzespoły

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

Grudzień 2002

Rys. 71

Rys. 72

Rys. 73

Rys. 75

Rys. 74

Podzespoły

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

Grudzień 2002

są bardziej rozbudowane, a elementem regu−
lacyjnym jest tranzystor polowy albo jeszcze
lepiej fotorezystor.

Przykład generatora z tranzystorem polo−

wym pokazany jest na rysunku 74. Wartość
P1 należy dobrać indywidualnie. W przypad−
ku tranzystora JFET dla uzyskania jak naj−
mniejszych zniekształceń zmienne napięcie
między źródłem a drenem tranzystora powin−
no być możliwie małe i jego szczytowa war−
tość może sięgać co najwyżej kilkudziesięciu
miliwoltów. Dlatego przy tego typu regulacji
stosuje się jeszcze bardziej rozbudowane ob−
wody, na przykład według rysunku 75.

Układ z fotorezystorem, a właściwie

transoptorem zawierającym fotorezystor, nie
wymaga takiego indywidualnego doboru ele−
mentów i w sumie pozwala uzyskać najlep−
sze parametry spośród wszystkich zaprezen−
towanych sposobów regulacji. Niezbyt istot−
ną wadą jest konieczność samodzielnego wy−
konania transoptora albo zakupu fabrycznego
– elementy takie są dostępne, choć ich cena
nie jest niska. Przykład generatora z transop−
torem zawierającym fotorezystor pokazany
jest na rysunku 76.

Kilka interesujących rozwiązań generato−

rów pomiarowych o znikomych zniekształce−
niach (zawartość harmonicznych rzędu 3ppm,
czyli 0,0003%) można znaleźć w nocie apli−
kacyjnej  Linear  Technology  AN−43  (June
1990). Przy konstruowaniu generatorów o tak
wysokich parametrach należy uwzględnić nie
tylko  właściwości  wzmacniacza  operacyjne−
go,  ale  też  szereg  dodatkowych  czynników,
na przykład liniowość rezystorów.

Są sytuacje, gdzie potrzebne są dwa prze−

biegi sinusoidalne, przesunięte względem

siebie o jedną czwartą okresu, czyli
o 90  stopni.  Do  ich  wytworzenia
można  wykorzystać  tzw.  generator
kwadraturowy.  Sygnał  z jednego
wyjścia  jest  nazywany  sinusoidal−
nym,  drugiego  –  kosinusoidalnym,
a używane nazwy pochodzą od ma−
tematycznej  zależności:  suma  kwa−
dratów  chwilowych  wartości  obu
przebiegów  wyjściowych  zawsze
jest  jednakowa  (równa  kwadratowi
amplitudy),  zgodnie  ze  znanym
wzorem trygonometrycznym:
sin

a+cos

a=1.

Rysunek 77 pokazuje schemat podstawo−

wy z trzema jednakowymi rezystorami i kon−
densatorami. Podstawowy układ musi być

uzupełniony o obwód stabilizacji amplitudy
drgań. Praktyczny przykład realizacji poka−
zany jest na rysunku 78.

W tym wypadku jest to prosty układ z dwie−
ma diodami LED i rezystorem Rx, którego
wartość może być równa R. Potencjometr P1
o niewielkiej wartości jest potrzebny, by za−
pewnić niezawodne wzbudzenie drgań po
włączeniu zasilania.

Piotr Górecki

Ciąg dalszy w kolejnym numerze EdW.

Rys. 76

Rys. 77

Rys. 78

Kurs Protela

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

Grudzień 2002

Po poprawieniu schematu mógłbyś załado−
wać elementy na płytkę GenWizard.PCB po−
leceniem D – P. Tym razem nie powinno być
ostrzeżeń ani błędów. Po sprawdzeniu (przez
Preview Changes, potem Only show errors)
wykonasz Execute i Protel załaduje elementy
obok płytki. Ekran wyglądałby mniej więcej
jak na rysunku 25.

Ponieważ na płytce niepotrzebne są war−

tości  elementów,  warto  je  wcześniej  ukryć,
by  nie  pojawiły  się  podczas  ładowania  na
płytkę.  Nie  ładuj  więc  od  razu  elementów,
tylko mając jeszcze na ekranie „gołą” płytkę,
wykonaj polecenie T – P (Tools, Preferences),
wybierz zakładkę Defaults, na niej podwójnie
kliknij  Component,  w nowym  oknie  wybierz
zakładkę  Comment i zaznacz  okienko  Hide.
Pokazuje to rysunek 26. Na sąsiedniej zakład−
ce Designator zmień opcję Autoposition z Ma−
nual na Center−Above według rysunku 27, co

zapewni umieszczenie numeru elementu nad
środkiem tego elementu. Zatwierdź zmiany,
klikajac OK w obu oknach.

Dopiero teraz ze schematu załaduj ele−

menty poleceniem D – P. Po przełączeniu na
GenWizard.PCB i wykonaniu polecenia Z –
A (Zoom, All) ekran będzie wyglądał mniej

więcej jak na rysunku 28. Zwróć uwagę na
sensowne rozmieszczenie numerów elemen−
tów. W projekcie GenSin1.ddb znajdziesz

płytkę z tak rozmie−
szczonymi elementami
jako GenWizard1.PCB.

Teraz trzeba ustawić

elementy  na  płytce.  Na
wszelki wypadek zapisz
kopię płytki poleceniem
F –  Y (File,  SaveCopy−
As).  Ja  zapisałem  trzy
dodatkowe  kopie,  jak
pokazuje rysunek 29.

Najpierw wypróbuj−

my automat – Autopla−
cer. Przed skorzystaniem
z niego upewnij się, że

wyłączony  jest  ewentualny  względny  punkt
odniesienia – wykonaj polecenie E – O – R.
Uruchom  Autoplacer  poleceniem  T –  L –  A
Tools,  Auto  Placement,  Auto  Placer).  Po
upewnieniu się, że zaznaczona jest opcja Clu−
ster Placer (przeznaczona dla płytek o liczbie
elementów  mniejszej  niż  100),  naciśnij  OK.
Opcja  Global  Placer  przeznaczona  jest  dla
płytek  o liczbie  elementów  co  najmniej  100.
Wykorzystuje  ona  inne  algorytmy  i co  dość
istotne, nie działa bezpośrednio na płytce, tyl−
ko tworzy tymczasowy plik, który trzeba zapi−
sać poleceniem File, UpdatePCB (jego działa−
nie można przerwać poleceniem File, Close).

Uwaga! Na powolnych komputerach pro−

ces ustawiania elementów może trwać nawet
kilka minut. U mnie po dłuższej chwili prób
automat (Cluster Placer) ustawił elementy,
jak pokazuje rysunek 30.

Przyjrzyj się tej propozycji. Ja jestem zde−

cydowanie niezadowolony.

Próba wykorzystania automatu okazała

się, jak na razie, całkowicie chybiona.

Nie rezygnuj jednak z automatu. Rozmieść

kluczowe elementy ręcznie, a pozostałe niech

Rys. 25

Rys. 26

Rys. 27

Spotkanie 9

Jak  wspomniałem  na  poprzednim  spotkaniu,
moim zadaniem jest przekonać Cię, że projekto−
wanie płytek za pomocą Protela, na pozór bar−
dzo  skomplikowane  i dziwne,  w rzeczywistości
jest  lekkie,  łatwe  i przyjemne,  ale  pod  warun−

kiem pełnego zrozumienia kluczowych zasad.

Wszystko dlatego, że domyślne ustawienia

Protela są dobre dla płytek z maleńkimi elemen−
tami SMD, a nie z klasycznymi, przewlekanymi
elementami. Muszę Cię więc najpierw zapoznać

z filozofią, która legła u podstaw Protela i w tym
kontekście  zapoznać  zarówno  z wbudowanymi
automatami,  takimi  jak  Autoplacer i Autorou−
ter,  jak  i mechanizmami  bieżącej  kontroli  po−
prawności projektu.

ustawi automat. Ja dla ułatwienia w jednym
oknie umieściłem i schemat, i płytkę, a po−
tem ustawiłem dwa układy scalone i punkty
dołączenia baterii jak pokazuje rysunek 31.
Przesuwanie elementów jest niezmiernie pro−
ste – trzeba myszką „chwycić” (kliknąć) ele−
ment i przeciągnąć, ewentualnie obracając za
pomocą klawisza spacji. Omyłkowe chwyce−
nie napisu zamiast elementu przesunie tylko
napis; można się z tego wycofać, naciskając
E – U (Edit, Undo).

Przed

po−

nownym

uru−

chomieniem Au−
toplacera trzeba
jeszcze  poinfor−
mować program,
że  te  trzy  ele−
menty  powinny
pozostać

swoich

miej−

scach  –  podwój−
ne  kliknięcie  na
elemencie  otwo−
rzy tabelkę z właściwościami. Trzeba w niej
zaznaczyć okienko Locked, jak pokazuje ry−
sunek 32. Po „unieruchomieniu” tych trzech
elementów zapisz efekt pracy (F – S lub F –
L) i rozmieść pozostałe (T – L – A). Efekt,
pokazany na rysunku 33, znów był dla mnie
nie  do  przyjęcia.  Trzeba  było  powrócić  do
stanu wyjściowego poleceniem E – U (Edit,
Undo).  Kolejne  uruchomienia  Autoplacera
(w tym  w opcji  Global  Placer)  też  nie  dały
akceptowalnych rezultatów.

Elementy trzeba rozmieścić ręcznie, a ści−

ślej interaktywnie. Patrząc na schemat ideo−
wy w górnej części ekranu (patrz rysunek
31), zacząłem rozmieszczać elementy bierne
w pobliżu wyprowadzeń układów scalonych,
do których będą dołączone. Zwróć uwagę, że
program „podpowiada”, gdzie warto, a gdzie
nie warto umieścić elementu. Wskazują na to
zielone (lepiej) i czerwone (gorzej) linie po−
kazujące się na ekranie podczas przesuwania

elementu  myszką.  Rysunek  34 pokazuje  te
„podpowiedzi”  podczas  przesuwania  rezy−
stora  R5.  Taka  pomoc  nie  jest  idealna,  nie−
mniej warto z niej korzystać. Zwróć uwagę,
że wcześniej włączyliśmy za pomocą polece−
nia  D –  O zarówno  wyświetlanie  błędów
(DRC Errors), jak i tymczasowych połączeń
(Connections). Teraz, jak widzisz na rysun−
ku  35,  program  pokazuje  jaskrawym  zielo−
nym  kolorem  konflikty  podczas  rozmie−
szczania  elementów,  a cienkimi  szarymi  li−

niami  tymczasowe
połączenia.  Jedno
i drugie jest znako−
mitą  pomocą  pod−
czas  ręcznego  roz−
mieszczania  ele−
mentów.

Trzeba

unikać  konfliktów
oraz  tak  ustawiać
i obracać  elementy
(klawiszem spacji),
by cienkie szare li−
nie  połączeń  jak
najmniej się przeci−
nały.  Warto  też  od
razu  przewidzieć,
jak będą prowadzo−

ne obwody masy i zasilania. Oczywiście
umiejętności takich nabywa się przez prak−
tyczne działania.

Ja wstępnie ustawiłem elementy jak na ry−

sunku  36 (dla  lepszego  obrazu  wyłączyłem
obie  siatki  i pogrubiłem  linie  tymczasowych
połączeń). Płytka zapowiada się nieźle, jednak
trzeba  jeszcze  poprzesuwać  elementy,  w tym

układy scalone. Po tych zmianach płytka wy−
glądała jak na rysunku 37. W projekcie Gen−
Sin1.ddb znajdziesz płytkę z tak rozmieszczo−
nymi elementami jako GenWizard1.PCB.

Ja wszystkie elementy poprzesuwałem

ręcznie, przy czym skok elementu ustawiłem
na 25mil. Jeśli chcesz, masz do dyspozycji
narzędzia do interaktywnego porządkowania
i wyrównywania. Znajdziesz je w menu, na−
ciskajac T – I (Tool, Interactive Placement).
W tym wypadku lepiej jest jednak zrobić to

Kurs Protela

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

Grudzień 2002

Rys. 34

Rys. 35

Rys. 32

Rys. 33

Rys. 28

Rys. 29

Rys. 30

Rys. 31

Kurs Protela

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

Grudzień 2002

samo  za pomocą  palety  narzędzi  Component
Placement –  patrz  rysunek  38,  którą  włą−
czysz/wyłączysz poleceniem V – B – M – En−
ter.  Rysunki  na  poszczególnych  przyciskach
(i objaśnienia  pokazujące  się,  gdy  umieścisz
kursor nad przyciskiem) informują o pełnionej
funkcji.  Aby  wyrównać  dane  elementy  lub
rozmieścić  je  w jednakowych  odstępach,  za−
znaczysz  je  i klikniesz  odpowiedni  klawisz.
W niektórych  przypadkach  trzeba  potem  do−
datkowo zaznaczyć element, względem które−
go mają być wyrównywane. Zaznaczone ele−
menty można odznaczyć poleceniem E−E−A.

Możesz śmiało wypróbować narzędzia

z tej palety. Te narzędzia są bardzo pomocne
w przypadku ustawiania na płytce dużej licz−
by jednakowych elementów. Ja przy projek−
towaniu niewielkich płytek, zwłaszcza ukła−
dów analogowych, korzystam z niej rzadko
i ustawiam elementy ręcznie, w oczkach 25−
−milsowej siatki.

Protel ma szereg dalszych narzędzi

i możliwości,  przeznaczonych  do  dużych
projektów. W omawianej palecie masz moż−
liwość stworzenia i korzystania z tzw. unii.
Te unie (unions) to po prostu grupy elemen−
tów,  które  są  traktowane  nie  pojedynczo,
tylko jako blok. Podczas ładowania elemen−
tów ze schematu na płytkę można też stwo−
rzyć  tzw.  klasy  (classes).  Na  płytce,  gdzie
będą  umieszczane  takie  grupy  elementów
(bloki), można wykorzystywać tzw. obszary
(rooms),  gdzie  będą  umieszczane  elementy
z danych grup. Ma to sens w dużych projek−
tach, gdzie na jednej płytce umieszczane są
elementy  z wieloarkuszowych  schematów.
Wtedy  po  stworzeniu  klas,  elementy  z jed−
nego  arkusza  są  traktowane  jako  blok
i umieszczane  na  płytce  w określonych
miejscach (rooms).

Unii (unions), klas (classes) i obszarów

(rooms) nie wykorzystuje się w małych pro−
jektach. Tu wszystkie lub przynajmniej klu−
czowe elementy trzeba rozmieścić ręcznie.

Pamiętaj, że dobre ustawienie elementów

to niezmiernie ważna sprawa. Nie tylko uła−
twi prowadzenie ścieżek, czy to automatycz−
ne,  czy  ręczne.  Rozmieszczenie  elementów
decyduje  też  o ich  wzajemnym  oddziaływa−
niu (sprzężenia pojemnościowe, indukcyjne,
prowadzenie  obwodu  masy)  i w niektórych
układach  może  mieć  wpływ  na  działanie
urządzenia.

Dlatego zawsze warto bardzo starannie

rozmieść elementy, nie żałując na to czasu.

I od początku przyjmij żelazną zasadę:

nigdy nie „wrzucaj” elementów na płytkę
bez korzystania z netlisty.

Jeśli wrzucisz elementy biblioteczne na

płytkę  na  podstawie  schematu  z kartki,  na
ekranie  oczywiście  nie  pojawią  się  cienkie
„nitki”  (Connections),  które  są  znakomitym
ułatwieniem  przy  ustawianiu  elementów,
a potem  dają  gwarancję,  że  ścieżki  zostaną
poprowadzone prawidłowo, zgodnie ze sche−
matem ideowym.

Poćwicz teraz rozmieszczanie elementów.

Wykorzystaj różne płytki, różne układy. Mo−
żesz  wykorzystać  schematy  dostarczone
z Protelem,  ale  znacznie  lepiej  będzie,  jeśli
stworzysz  kilka  własnych  schematów,  nary−
sujesz  obrys  płytki  i wrzucisz  elementy  na
płytkę.

Przy okazji rozwiążesz dodatkowe pro−

blemy i niewątpliwie uzupełnisz i „dopie−
ścisz” biblioteki schematowe i płytkowe.

Piotr Górecki

Rys. 36

Rys. 37

Rys. 38

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

Grudzień 2002

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.

Model i schematy montażowe nie są wymagane, ale przysłanie działającego modelu lub jego

fotografii zwiększa szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane

jest podanie swego wieku.

Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnych

kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie

45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).

łł

Pomysł zadania 82 nadesłał e−mailem Robert
Abram. Napisał: (…) wiele osób ma poważne
problemy z porannym wstawaniem. Ja też nie
jestem wyjątkiem. Typowe budziki mają za ci−
chy sygnał i nie potrafią obudzić z twardego
snu. Proponuję postawienie w Szkole Kon−
struktorów tematu skutecznego budzenia.

Oto temat zadania:

Zaprojektować skuteczny budzik
lub nietypowy system budzenia.

Zanim zdecydowałem się na postawie−

nie  tego  zadania,  poważnie  zastanawiałem
się,  czy  aby  nie  okaże  się  zbyt  trudne.
Przypuszczam  jednak,  że  Wy  po  przemy−
śleniu zadania zaproponujecie interesujące
idee  i pomysły.  Przecież  budzik  to  jedno
z urządzeń, z którymi mamy kontakt na co
dzień.

Rozwiązaniem zadania może być elektro−

niczny zegar ze skutecznym budzikiem. Ale
na pewno nie jest to preferowany sposób.
Chodzi mi raczej o różnego rodzaju przy−
stawki do budzika.

Pomysłodawca zadania chce mieć sku−

teczny, domyślnie bardzo głośny, budzik. Ale

ja  rozszerzam  temat.  Typowe  budziki  mają
mało  atrakcyjny  sygnał.  Może  ktoś  zechce
zastąpić  typowy  brzęczyk  innym  układem
budzenia?  Mogłaby  to  być  melodyjka,  głos
bliskiej osoby (z kostki ISD), itp.

Bardzo dobrze byłoby, gdyby głośność

sygnału  budzenia  stopniowo  wzrastała,
ewentualnie, żeby po pewnym czasie łagod−
nego  budzenia  włączany  był  głośny,  przera−
źliwy  sygnał,  podnoszący  na  nogi  nawet
umarłego. Co jednak będzie, gdy gospodarza
nie  ma  w domu  (np.  weekend,  popołudnie),
a taki piekielny budzik włączy się – jak zare−
agują sąsiedzi?

Czy należy wprowadzić dodatkowy ob−

wód−włącznik, pozwalający na jednorazowe
uruchomienie sygnalizatora na wyraźne ży−
czenie właściciela?

Przystawka może być uruchamiana sy−

gnałem dźwiękowym budzika, ale można też
zaingerować we wnętrze fabrycznego zegara.
W ramach  przygotowań  spreparowałem  je−
den  z domowych  klasycznych  budzików
i wyprowadziłem przewody od styku urucha−
miającego sygnalizator. Przyznaję, że nie by−
ło  to  łatwe,  bo  wymagało  rozebrania  ponad
połowy „wnętrzności”, począwszy od szkieł−
ka,  wskazówek,  tarczy.  Niemniej  operacja
udała  się:  maleńkie  gniazdko  umieściłem

z boku na pod−
stawce budzika,
jak

pokazuje

fotografia 1.

każdym

razie  zwróćcie
rwnież  baczną
uwagę  na  pro−
blem  zasilania
budzika

czy

p r z y s t a w k i .
Proponuję  rów−
nież,  żebyście
przeprowadzili
wywiad  wśród
znajomych.  Do−
wiedzcie się, czy budzony delikwent ma skłon−
ności do destrukcji budzących go przedmiotów
i osób? Jeśli tak, należałoby to uwzględnić.

Zadanie to otwiera pole do dalszych po−

mysłów  –  może  zaproponujecie  coś  jeszcze
bardziej wymyślnego. Czekam więc na dobre
idee.  Jak  zawsze  za  interesujący  pomysł
można  będzie  otrzymać  nagrodę  i więcej
punktów, niż za kiepski model.

Zachęcam więc do udziału i w tym zada−

niu. Czekam też na propozycje kolejnych te−
matów. Pomysłodawcy wykorzystanych za−
dań otrzymują nagrody rzeczowe.

Zadanie nr 82

Fot. 1 Przeróbka

budzika

Temat  zadania  78  brzmiał:  Zaprojektować
układ elektroniczny do samochodu pokazu−
jący, który bieg jest aktualnie włączony albo
inny  układ  pełniący  rolę  użyteczną  lub
ozdobną. Cieszę się, że napłynęło wiele roz−
wiązań,  w tym  18  modeli  i ich  fotografii.
Przy okazji okazało się, że dla wielu uczest−
ników  poważnym  problemem  okazało  się

zdobycie  wyświetlacza  16−segmentowego
lub matrycowego. W efekcie niektórzy odstą−
pili  od  realizacji  głównej  propozycji,  uzna−
jąc,  że  zwykły  wskaźnik  7−segmentowy  jest
zdecydowanie za mało atrakcyjny.

Rozwiązania teoretyczne
– wskaźniki włączonego
biegu

W przypadku wskaźnika włączonego biegu
trzeba zaprojektować dekoder, który zamieni

sygnał zwarcia jednego ze styków na odpo−
wiedni znak na wyświetlaczu.

Szereg osób zaproponowało dekodery dio−

dowe. W najprostszym przypadku dekoder ta−
ki zawiera tylko diody, a oprócz wyświetlacza
trzeba  zastosować  rezystory  ograniczające
prąd. Rysunek 1a pokazuje podstawową ideę,
pozwalającą  zrealizować  wyświetlanie  po−
trzebnych znaków na jednym popularnym wy−
świetlaczu  ze  wspólną  anodą.  Rysunek  1b
pokazuje  analogiczne  rozwiązanie  przy

Rozwiązanie zadania nr 78

zastosowaniu kilku wskaźników. Kilka osób
opowiedziało się za wersją z rysunku 1b, po−
mimo że jest dużo droższa. Osoby te stwier−
dziły,  że  dopiero  rządek  wyświetlaczy  LED
będzie robił dobre wrażenie. Cóż, z gustami
się nie dyskutuje, a rzeczywiście koszt jedne−
go  dużego  wyświetlacza  będzie  zbliżony  do
kosztu  kilku  popularnych  półcalowych  wy−
świetlaczy podwójnych.

Tu muszę odnotować, że nie wszyscy pa−

miętali  o rezystorach  ograniczających  prąd
oraz o sytuacji, gdy żaden bieg nie jest włą−
czony.  W niektórych  prostszych  rozwiąza−
niach „wyrzucenie na luz” wygasza wyświe−
tlacz. Uważam, że nie jest to zaletą, a powód
do satysfakcji mogą mieć ci Koledzy, którzy
nie  przeoczyli  tego  szczegółu.  Przykładem
jest  Jarosław  Tarnawa z Godziszki,  który
dodał obwód według rysunku 2, wyświetla−
jący literę L (luz), gdy nie jest zwarty żaden
ze styków (Tarnawa.gif).

Znaczna część

uczestników  zapro−
ponowała  wykorzy−
stanie  jednego  ze
scalonych  dekode−
rów,

przeznaczo−

nych dla wyświetla−
czy

7−segmento−

wych.  Podstawową
ideę  pokazuje  rysu−
nek 3. Tu „wyrzuce−
nie  na  luz”  automa−
tycznie  powoduje
wyświetlenie  zera.
Układ  jest  prostszy,
a jedynym  proble−
mem jest wyświetla−
nie

nietypowych

znaków,

przede

wszystkim wskaźnika biegu wstecznego, na
co zresztą nie wszyscy mieli pomysł.

Bardziej rozbudowany układ wskaźnika,

zawierający obwody pomiaru hałasu silnika,
zaproponował

Mirosław

Gołaszewski

z Warszawy.  Przekroczenie  nastawionego
poziomu hałasu (co ma odpowiadać nadmier−
nemu  wzrostowi  obrotów)  będzie  powodo−
wać  pulsowanie  wyświetlacza,  przypomina−

jąc  o potrzebie  włączenia  wyższego  biegu.
Pomysł  jest  bardzo  dobry,  ale  obawiam  się,
że  taki  uproszczony  ekonomizer  może  nie
sprawdzić  się  w praktyce.  Mimo  wszystko
proponuję zapoznać się ze schematem (Gola−
szewski.gif),  a Autorowi  za  pomysłowość
przydzielam 3 punkty.

Piotr Bechcicki z Sochacze−

wa  proponuje  układ  sterowania
wskaźnika  16−segmentowego
według  rysunku  4.  Wyświetle−
nie literki R (bieg wsteczny) za−
pewnia  układ  z tranzystorami,
który jednocześnie wyłącza wte−
dy  zasilanie  dekodera  4543.
Odłączanie  zasilania  nie  jest
najlepszym  pomysłem,  należy
raczej wykorzystać wejście wy−
gaszające  BL (nóżka  7),  gdzie
stan  wysoki  wygasza  wyświe−
tlacz.  W każdym  razie  należy
pamiętać,  że  nie  spowoduje  to
wyłączenia  wszystkich  tranzy−
storów  wyjściowych  dekodera,
tylko takie stany logiczne, które
spowodują wygaszenie wyświe−
tlacza  –  dla  wyświetlacza  ze
wspólną  anodą  na  wejście  PH

(n.  6)  należy  podać  stan  wysoki.  Radosław
Ciosk z Trzebnicy  też  proponuje  wykorzy−
stać  wskaźnik  16−segmentowy.  Rysunek  5
pokazuje schemat, a oto fragment opisu: (...)
rozważyłem,  który  dekoder  będzie  najlepszy.
Wybór padł na układ 4056, gdyż może on wy−
świetlać  oprócz  cyfr,  także  litery  L i P (które
łatwo przerobić na R) oraz A i H (niewykorzy−
stane).  (...)  Gdy  zostanie  włączony  bieg
wsteczny,  na  wejściach  bramki  U2A pojawią
się stany wysokie, a na wyjściu niski, który po
odwróceniu przez bramkę U2D wysteruje seg−
ment F wyświetlacza, czyli dorobi kreskę liter−
ce P tak, że wyjdzie R (tak na marginesie: nie
wiedząc  jak  w rzeczywistości  są  oznaczane
segmenty  wyświetlaczy  16−segmentowych,
przyjąłem własne oznaczenia, które widać na
schemacie). (...)Nóżkę 7 (VEE) dołączyłem do
masy, tak jak to się robi w układach z multiple−
kserami  4051/52/53,  i sądzę,  że  tak  powinno
być dobrze. Ze względu na to, iż kostka 4056
jest przystosowana do pracy z wyświetlaczami
LCD, potrzebne było zastosowanie generato−
ra częstotliwości wyświetlania (zbudowanego
na bramce U2B) o częstotliwości ok. 50Hz.

Układ powstał tylko na papierze i nie był

sprawdzany ze względu, iż nie posiadam
układu 4056. Schemat nie jest dopracowany
(m.in. nie ma żadnych driverów wyświetlacza
ani rezystorów ograniczających prąd).

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

Rys. 3

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 4

Rys. 5

Rzeczywiście układ należy dopracować,

dodać rezystory ściągające wejścia do masy,
a generator 50Hz do wyświetlacza LED na
pewno nie jest potrzebny. Niemniej pomimo
błędów należy docenić pomysłowość Autora.

Wspomnę jeszcze, że Tomasz Knefel

z Skorocic  zaproponował  między  innymi
prosty  układ  z diodami  (Knefel.gif).  Paweł
Lasko z Nowego Sącza wspomniał o możli−
wości  wyświetlania  dodatkowych  znaków
ostrzegawczych  (symboli)  na  matrycowym
wyświetlaczu 7x5. Zbigniew Meus z Dąbro−
wy  Szlacheckiej  próbował  opracować  deko−
der do wskaźnika matrycowego 7x5, jednak
zaproponowana idea nie jest godna polecenia
(Meus.gif)

Rozwiązania teoretyczne
– inne układy

Tomasz Jadasch z Kęt przysłał schemat „do−
pałki” do wzmacniacza samochodowego na
bazie

dwóch

archaicznych

układów

TDA2003.  14−letni  Piotr Diaków z Krako−
wa,  który  do  tej  pory  rozwiązywał  zadania
Szkoły „sam dla siebie”, proponuje wyposa−
żyć  samochód  w elektroniczną  blokadę.
Otwarcie  blokady−zamka  następowałoby
przez  przesunięcie  w szczelinie  karty  z rzę−
dami otworów umieszczonych na różnej wy−
sokości.  Cztery  liczniki  zliczą  wtedy  odpo−
wiednie  liczby  impulsów  i zdejmą  blokadę.
Interesujący,  choć  niepozbawiony  usterek
schemat dostępny jest na naszej stronie inter−
netowej jako Diakow.gif, a młodemu Autoro−
wi należą się słowa uznania za pomysł. Ra−
dosław  Szycko z Goleniowa  przysłał  trzy
proste schematy wskaźnika napięcia akumu−
latora, opóźniacza wyłączenia żarówki, aku−
stycznego sygnalizatora cofania oraz sygnali−
zatora niesprawnych hamulców.

Dwaj Koledzy zajęli się sprawą automa−

tycznego  sterowania  wycieraczek.  Robert
Jaworowski z Augustowa zaproponował wy−
korzystanie zewnętrznego czujnika w postaci
dwóch „grzebieni” (Jaworowski.gif). 18−let−
ni Jakub Siwiec z Tarnowa napisał: Chodzę
do  klasy  o profilu  mechanicznym  (...).  Elek−
troniką  interesuję  się  od  około  1,5  roku  po
tym,  jak  w drugiej  klasie  nauczyciel  elektro−
techniki  powiedział,  że  z elektronika  bardzo
ciężko zrobić mechanika, a z mechanika moż−
na zrobić elektronika. (...) Intensywniej zaczą−
łem się interesować elektroniką, gdy dostałem
w ręce Wasze pismo. Jeśli ktoś kilka lat wcze−
śniej powiedziałby mi, że będę interesował się
elektroniką,  nie  dałbym  wiary,  po  prostu  nie
wyobrażałem  sobie  siebie  w tej  roli.  Chyba
słowa mojego nauczyciela się spełniły.

W opinii nauczyciela jest sporo prawdy.

A mechanik,  gdy  stanie  się  elektronikiem,
ma  w ręku  dodatkowy  atut,  dotyczący  nie−
zmiernie  ważnego  problemu  obudowy
i ogólnej  estetyki.  Jakub  przysłał  schemat
„automatycznego  czyściciela  szyby  przed−
niej”,  pokazany  na  rysunku  6.  Ma  to  być

automat  wykrywający  deszcz  i włączający
wycieraczki. Dla zwiększenia funkcjonalno−
ści Autor przewidział podgrzewanie czujni−
ka, by podczas pracy wycieraczek pozosta−
wał  on  w temperaturze  ok.  +50  stopni,  co
pomoże  wyłączyć  wycieraczki  po  ustaniu
deszczu  (ja  dodam,  że  podobną  pomoc
w wyparowaniu wody z czujnika odegra pęd
powietrza  podczas  ruchu  samochodu).  Do
punktów  D,  E,  F należy  podłączyć:  „grze−
bieniowy”  czujnik  wilgotności,  rezystor
podgrzewacza  i

termistor pomiarowy

(których  drugie  końce  dołączone  będą  do
masy). Do punktów A, B, C dołączone ma−
ją  być:  silnik  wycieraczek,  spryskiwacz,
przewód zasilania 12V. Schematu na pewno
nie  należy  traktować  jako  bezbłędnego
wzorca, tylko jako źródło ewentualnej inspi−
racji. A Jakuba zachęcam do dalszej aktyw−
ności i do praktycznych prób.

Bogusław Łącki z Nysy przysłał kilka

bardzo  starannie  wykonanych  schematów
urządzeń  zapłonowych.  Jeden  z ręcznie  wy−
konanych  schematów  pokazany  jest  na  ry−
sunku 7. Niestety, opis towarzyszący rysun−
kom  jest  bardziej  niż  skromny.  Z lakonicz−
nych uwag na marginesach schematów może
wynikać, że Bogusław jest autorem tych pro−
jektów  i że  gotów  jest  nawiązać  bliższą
współpracę z Redakcją. Jeśli intencją Autora
jest  przedstawienie  swoich  dokonań  Czytel−
nikom  na  łamach  EdW,  proszę  o list  w tej
sprawie.  A pozostałych  Czytelników  proszę
o opinie w ramach Miniankiety: czy jesteście
zainteresowani  opisem  systemów  zapłono−
wych do samodzielnego wykonania?

Rozwiązania praktyczne

Andrzej Szymczak z Środy Wlkp. przysłał
prościutkie modele testera akumulatora

i symulatora alarmu,
pokazane  na  foto−
grafii  2, oraz  sche−
mat  „ostrzegacza  go−
łoledzi”. Jego kolega,
Jakub  Świegot ze
Środy Wlkp. przysłał
model wskaźnika bie−
gu z linijką diod LED
pokazanego  na  foto−
grafii  3 (Swiegot.gif)
oraz  schematy  „aku−
stycznego  alarmu”
i „alarmu  wstrząso−
wego”. Obu młodych
Kolegów  zachęcam

do dalszych prób praktycz−
nych, a także do staranniej−
szego rysowania schematów.

Fotografia 4 pokazuje

model nie tyle wskaźnika bie−
gu, co prędkościomierza, wy−
konany przez Dawida Licho−
syta z Gorenic.  Ma  to  być
w sumie efekt świetlny z czuj−
nikiem w postaci kontaktronu
zamontowanego  przy  tylnym
kole  pojazdu  (Lichosyt.gif).
Doceniam pomysł, ale jedno−
cześnie  zwracam  uwagę,  że
proponowanego  czujnika  nie
sposób porządnie zrealizować
w warunkach amatorskich.

Fotografia 5 pokazuje

„Ściemniacz−rozjaśniacz”
Łukasza  Podgórnika z Dą−
browy  Tarnowskiej.  Z przy−
jemnością  cytuję,  co  na  po−
czątku  listu  napisał  Autor,
którego nazwisko dość często
pojawiało  się  na  łamach
EdW: Mam 20 lat, moja przy−
goda z elektroniką zaczęła się
w 1997  roku,  kiedy  przypad−
kowo  dostałem  do  ręki  EdW

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

Rys. 6

Rys. 7

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

nr 8/97. Zafascynowany, od tej pory postano−
wiłem  na  bieżąco  kupować  ten  miesięcznik.
Potem  wykupiłem  prenumeratę,  którą  konty−
nuuję  do  dziś.  Obecnie  posiadam  wszystkie
numery  EdW  (...)  Jestem  już  studentem  Poli−
techniki Krakowskiej na kierunku Elektrotech−
nika (studia zaoczne). Elektronikę traktuję jak
na razie jako hobby. Od pewnego czasu posta−
nowiłem praktycznie wykorzystać zdobytą do−
tychczas wiedzę, naprawiając telefony (...)

Układ płynnego sterowania jasnością

lampki  oświetlenia  kabiny  kierowcy  może
zainteresować  Czytelników,  dlatego  projekt
skierowałem  do  sprawdzenia  w Pracowni
i do ewentualnej publikacji.

Fotografia 6 przedstawia prototyp „Czuj−

nika temperatury z transmisją prądową”, wy−
konany przez Michała Stacha z Kamionki
Małej. Układ przeznaczony jest do Malucha.
Nie jestem przekonany o potrzebie stosowania
transmisji prądowej, niemniej oryginalny opis
i schematy dwóch wersji układu można znaleźć
na naszej stronie internetowej jako Stach.zip.

Mariusz Chilmon z Augustowa wykonał

dwa modele, pokazane na fotografiach 7 i 8.
Jeden to akustyczny sygnalizator cofania,
drugi – symulator alarmu (Chilmon.gif). Ma−
riusz zaproponował też budowę sterownika
wewnętrznej lampki według rysunku 8.

Roman Biadalski z Zielonej Góry przysłał

model mikroprocesorowej centralki alarmo−
wej, pokazanej na fotografii 9 oraz skan mo−
delu obrotomierza, pokazany na fotografii 10
(bez jakiegokolwiek opisu). Centralkę prze−
kazuję do Pracowni do sprawdzenia i ewen−
tualnej publikacji w Forum Czytelników.

Bartosz Czerwiec z Mogilna przysłał model

pokazany na fotografii 11. Układ (Czerwiec.gif)

zawiera wskaźnik włączonego biegu na dio−
dach LED i dwa obwody pomocnicze, przy
czym wyświetlacz siedmiosegmentowy ma
pokazywać tylko literkę L – luz.

Prosty wskaźnik włączonego biegu

z siecią diod i wyświetlaczem ze wspólną
katodą, pokazany na fotografii 12, wykonał
Michał Gołębiewski z Bydgoszczy (Gole−
biewski.gif). Piotr Romysz z Koszalina

Fot. 2 Model Andrzeja Szymczaka

Fot. 3 Wskaźnik Jakuba Świegota

Fot. 4 Układ Dawida Lichosyta

Fot. 5 Model Łukasza Podgórnika

Fot. 7 Sygnalizator Mariusza Chilmona

Fot. 8 Symulator Mariusza Chilmona

Fot. 6 Prototyp Michała Stacha

Fot. 9 Centralka Romana Biadalskiego

Fot. 10 Obrotomierz

Romana Biadalskiego

Rys. 8

Fot. 11 Prototyp Bartosza Czerwca

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

14, przy czym Autor lojalnie przyznaje, że pod−
stawowe obwody obrotomierza zostały skopio−
wane z Internetu (są to skany starego artykułu
z Praktycznego Elektronika). Tomek nie napi−
sał, czy wypróbował układ w swoim pojeździe,
dlatego nie zdecydowałem się na bliższy opis.

Propozycje ekonomizerów trzech ostatnio

wymienionych Kolegów są jak najbardziej

godne uwagi i to właśnie oni otrzymają nagro−
dy i po 6 punktów. Nie zdecydowałem się jed−
nak na skierowanie żadnego z nich do Pracow−
ni, ponieważ nie mam uzasadnionej podstawy
do przekonania, że któryś z Autorów spraw−
dził swój model w rzeczywistych warunkach.
Podane schematy należy więc potraktować ja−
ko inspirację do własnych opracowań. A przy
wykonywaniu modeli należy obowiązkowo
wziąć pod uwagę problem wibracji oraz
zmiennych warunków atmosferycznych.

Podsumowanie

Cieszę się z dużej liczny modeli (18 fotografii).
Jednak tym razem pomimo dużej liczby nade−
słanych prac przydzielam mniej nagród i upo−
minków,  co  wiąże  się  z licznymi  usterkami
i niedoróbkami. Przypominam, że to jest Szko−
ła Konstruktorów. Dlatego najwięcej punktów,
upominki  i nagrody  można  zdobyć  za  niepo−
wtarzalne, własne pomysły oraz za praktyczne
próby, a nie za powtarzanie typowych rozwią−
zań  czy  przerysowywanie  schematów.  Cieszę
się, że projekty Łukasza Podgórnika i Roma−
na  Biadalskiego mogłem  skierować  do  Pra−
cowni  i ewentualnej  publikacji.  Wszystkich
sympatyków Szkoły gorąco zachęcam do prak−
tycznych prób. Cieszę się, że dla wielu uczest−
ników  podstawową  motywacją  do  udziału
w Szkole wcale nie są skromne nagrody i upo−
minki, tylko chęć rozwijania swoich umiejętno−
ści. Nagrody otrzymują: Tomasz Badura, Mi−
chał  Koziak i Marcin  Wiązania.  Upominki
otrzymają: Piotr Diaków, Piotr Romysz, Ma−
riusz Chilmon, Łukasz Podgórnik i Roman
Biadalski.  Prawie  wszyscy  wymienieni  z na−
zwiska otrzymują punkty (1...6). Autorzy opu−
blikowanych projektów otrzymają honoraria.

Serdecznie zapraszam do udziału w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Rozwiązanie zadania 78

W EdW 8/2002  zamieszczony  był  schemat
„Deszczoostrzegacza”,  nadesłany  jako  roz−
wiązanie  jednego  z wcześniejszych  zadań
Szkoły. Układ pokazany jest na rysunku A.

Autor tego schematu zapewne włożył wie−

le trudu w jego opracowanie. Przyjął ambitne
założenia,  jednak  nie  do  końca  uwieńczone
sukcesem. Niemniej główna idea jest jak naj−
bardziej  prawidłowa:  po  wykryciu  deszczu
układ na stałe włącza sygnalizator i zdejmuje
napięcie z czujnika, zapobiegając elektrolizie.
A obwody z tranzystorem T6 miały pełnić ro−
lę  testera  baterii,  o czym  nie  wspomniałem

celowo, by utrudnić zadanie. Za przedstawio−
ną ideę pomysłodawcy na pewno należy się
uznanie. Wielu uczestników podkreślało, że

układ jest naprawdę interesujący, choć zawie−
ra błędy. Oto przykład: Witam, Koncepcja
układu ogólnie jest fajna; podoba mi się zwła−

szcza pamięć Autora o zjawisku elektrolizy
i próba zapobieżenia temu (...). Nie dziwię
się też, że analiza układu sprawiła uczestni−
kom duże kłopoty. Pozwólcie, że najpierw
ja się trochę pomądrzę, a potem omówię
znalezione przez Was usterki.

Przed wielu laty, w epoce tranzystorów,

w literaturze można było spotkać wiele
układów o bardzo interesującym działaniu,
uzyskiwanym dzięki różnym „chwytom”.
Właśnie dzięki takim niekonwencjonalnym

Rys. 13

Rys. 14

Fot. 18 Przerywacz Michała Koziaka

Fot. 19 Model Tomasza Badury

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

rozwiązaniom  udawało  się  czasem  w pro−
ściutkim układzie uzyskać zaskakujące efek−
ty.  Pomysłowość  niektórych  ówczesnych
konstruktorów wprawiała w podziw. Oczywi−
ście  na  stosowanie  „chwytów  układowych”
mogą  pozwolić  sobie  tylko  doświadczeni
elektronicy,  którzy  doskonale  potrafią  przea−
nalizować wszystkie właściwości układu.

Inna sprawa, że wiele z takich nieortodo−

ksyjnych  układów  wymagało  bardzo  staran−
nego  dobierania  wartości  elementów
i wzmocnienia  tranzystorów,  co  niekiedy
uniemożliwiało  skopiowanie  układu  za  po−
mocą  posiadanych  typowych  podzespołów.
Obecnie  takich  zaskakująco  oryginalnych
rozwiązań jest coraz mniej, ale za to propo−
nowane  układy  są  łatwiejsze  do  wykonania
i uruchomienia.  Prezentowany  schemat  za−
wiera  przykład  niecodziennego  rozwiązania
i jednocześnie  pokazuje,  jak  wiele  czynni−
ków trzeba uwzględnić przy jego analizie.

Narysujmy

naj−

pierw  obwody  „wej−
ściowe”  w sposób  jak
na rysunku B, pomija−
jąc  diodę  D1.  Chwilo−
we  naciśnięcie  S1  na
pewno  zatka  T2  i wte−
dy  stan  T1  zależeć  bę−
dzie od rezystancji czujnika. Jeśli czujnik bę−
dzie  suchy,  prąd  płynący  przez  potencjometr
P1 otworzy T1 i tym samym utrzyma T2 w sta−
nie zatkania. Będzie to stan spoczynku. Poja−
wienie się deszczu i obniżenie rezystancji czuj−
nika zatka T1, otworzy T2 i... układ się zatrza−
śnie.  Co  ważne,  w tym  stanie  zatrzaśnięcia
przewodzący tranzystor T2 obniży napięcie na
czujniku niemal do zera (kilkanaście miliwol−
tów napięcia nasycenia), przez co zlikwidowa−
ny zostanie problem elektrolizy. Oznacza to, że
tranzystor T3 nie byłby w ogóle potrzebny!

Kilka osób doszu−

kiwało  się  w sche−
macie  zastępczego
układu tyrystora. Ty−
rystor  można  zastą−
pić  parą  tranzysto−
rów  komplementar−
nych, a nie dwoma tranzystorami NPN. Obwody
z rysunku A można natomiast narysować w po−
staci z rysunku C, i wtedy od razu widać, że jest
to... znany z podręczników, klasyczny dwutran−
zystorowy przerzutnik bistabilny (RS).

Układ z rysunku B i C nie budzi więk−

szych zastrzeżeń. Jedynie wartość R2 należa−
łoby  zwiększyć  i to  z dwóch  powodów.  Po
pierwsze,  przez  R2  zawsze  płynie  prąd
o wartości około 0,5...0,6mA, co przy zasila−
niu  z małej  baterii  jest  wartością  znaczącą,
wręcz niedopuszczalnie dużą. Po drugie, jak
wynika z rozważań Autora, duża wartość P1
(kilkaset k

Ω

) oznacza bardzo mały prąd bazy

T1, rzędu kilku miliamperów. Nic nie wiado−
mo o wzmocnieniu prądowym T1. Tak mały
prąd może nie nasycić T1, co z kolei unie−

możliwi zatkanie T2. Wartość R2 należałoby
więc zwiększyć co najmniej 10−krotnie.

Kolejnym

problemem

jest obecność diody D1. Po−
nieważ jest to zwykła dioda
krzemowa 1N4148 o napię−
ciu przewodzenia około
0,6V,

nawet

całkowite

otwarcie  T2  nie  daje  gwa−
rancji, że zatkany zostanie T1, którego napię−
cie  progowe  też  wynosi  około  0,6V.  O stanie
T1 w układzie z rysunku D zadecydowałoby
kilka  czynników,  w tym  temperatury  diody
i tranzystora oraz rozmiary ich złącz.  I na tę
sprawę  zwróciło  uwagę  kilku  uczestników,
proponując jako D1 albo diodę germanową, al−
bo diodę Schottky’ego. Propozycja ta na pozór
jest sensowna, ale przy bliższym zbadaniu...

Dla

ułatwienia

analizy  przyjmijmy
na początek, że czuj−
nik  będzie  zmniej−
szał  swą  rezystancję
stopniowo, a nie na−
gle,  jak  zakładali
niektórzy.  Dla  upro−
szczenia  przyjmij−
my, że jego rezystancja na koniec wynosi zero
(zwarcie)  i przerysujmy  układ  do  postaci  jak
na  rysunku  E.  Na  rysunku  tym  niebieskimi
strzałkami  zaznaczyłem  (powolne)  zmiany
napięcia w poszczególnych punktach, gdy re−
zystancja  czujnika  malała.  Zwróćmy  jednak
uwagę, że zmniejszanie się napięcia na bazie
T3 będzie go stopniowo zatykać, a więc napię−
cie na kolektorze zacznie rosnąć – ilustruje to
czerwona  strzałka,  która  niedwuznacznie  su−
geruje, że w układzie występuje bardzo silne
ujemne sprzężenie zwrotne. W wersji z rysun−
ków B, C występowało silne dodatnie sprzę−
żenie  zwrotne,  które  powodowało  zatrzaski−
wanie się układu. W układzie z rysunku E do−
datnie sprzężenie zwrotne w ogóle nie wystą−
pi,  ponieważ  wcześniej  wytworzy  się  stan
równowagi  –  na  wszystkich  bazach  napięcie
będzie wynosić około 0,6V. Wszystkie tranzy−
story  będą  przewodzić  i układ  stanie  się
wzmacniaczem.  Jeśli  napięcia  na  wszystkich
bazach  będą  wynosić  około  0,6V,  dioda  D1
w ogóle nie spełni swojej roli, bo napięcia na
jej  końcach  będą  jednakowe.  Nic  nie  zmieni
więc  zastosowanie  diody  germanowej  czy
Schottky’ego.  Ujemne  sprzężenie  zwrotne
uniemożliwi wystąpienie sprzężenia dodatnie−
go,  warunkującego  pracę  według  oczekiwań.
Pomijam  tu  wpływ  zakłóceń,  a przy  okazji
zwracam  uwagę  na  brak  jakichkolwiek  kon−
densatorów odsprzęgających i filtrujących.

Trochę inna byłaby sytuacja, gdyby za−

miast T1 zastosować klasycznego „darlingto−
na”,  a w roli  D1  –  diodę  Schottky’ego  we−
dług  rysunku  F,  co  zaproponowało  dwóch
uczestników. Tu jednak należałoby się zasta−
nowić,  czy  przewodzące  tranzystory  T1A,
T1B zdołają zatkać T2?

Pozwoliłem sobie

na taki opis, ponie−
waż

zdecydowana

większość uczestni−
ków pogubiła się przy
próbie analizy tej czę−
ści układu.

A teraz przecho−

dzę do usterek zgło−
szonych przez Was.

Słusznie zakwestionowaliście brak rezy−

storów w bazach tranzystorów T2, T4, które
włączone  są  w pewnym  sensie  równolegle.
Sytuacja  jest  podobna,  jak  na  rysunku
D i rozpływ  prądów  zależy  od temperatury
obu tranzystorów i geometrii złącz.

Słusznie stwierdziliście też, że T4 jest

zbędny. Nie ma potrzeby takiego sterowania

generatorem. Układ scalony 4093 powinien
być cały czas zasilany, a do sterowania należy
wykorzystać jedno z wejść bramki.

Tu zdecydowana większość uczestników

zwróciła uwagę, że nawet gdyby układ czujni−
ka działał zgodnie z zamiarem Autora, zatka−
nie tranzystora T1 nie uruchomi generatora.
Wykrycie deszczu i zatkanie T1 spowodowa−
łoby wzrost napięcia na kolektorze T1 tylko

do 0,6V, bo na tyle pozwolą bazy T2, T4. Ge−
nerator na pewno nie zacznie pracy!

Tylko kilku uczestników zwróciło uwagę,

że taki sposób pracy niesie jeszcze inne ryzy−
ko. W spoczynku, gdy T1 przewodzi, a T4
jest zatkany, bramka jest zasilana przez obwo−
dy ochronne wejścia, co ilustruje rysunek G.
Jest to jeszcze jeden przykład, że sterowanie
przez kluczowanie napięcia zasilania, zwła−
szcza od strony masy, jest ryzykowne.

Ale to nie koniec problemów z generato−

rem. Gdyby nawet wejście generatora praco−
wało poprawnie, generator nie zacznie pracy.
Podczas  pracy  na  wyjściu  bramki  na  prze−
mian powinien pojawiać się stan niski i wy−
soki,  czyli  praktycznie  napięcie  zasilania
i potencjał masy. Nie dopuści do tego tranzy−
stor T5. Napięcie na bazie T5 nie może spaść
do zera, tylko od VCC do (VCC−0,6V). Pro−
ponowaliście  włączenie  szeregowego  rezy−
stora  ograniczającego  w obwód  bazy  T5.
Można też włączyć T5 w układzie wspólne−
go  kolektora  i wtedy  rezystor  ograniczający
nie będzie potrzebny – patrz rysunek H.

Oddzielną sprawą są obwody z tranzy−

storem T6. W oryginalnym układzie dioda

Zenera zupełnie nie
będzie  pełnić  swo−
jej  roli,  bo  przy
włączeniu  T4  stale
będzie  na  niej  na−
pięcie

zaporowe

0,6V,  uniemożli−
wiające  przepływ  przez
nią prądu – patrz rysunek
J.  T6  będzie  przy  tym
stale otwarty. I tu słusznie
zwróciliście  uwagę  na
brak rezystora ogranicza−
jącego  prąd  diody  LED,  a Autor  nie  wspo−
mniał,  że  miałaby  to  być  dioda  migająca.
Z niezacytowanej  części  oryginalnego  opisu
wynika, że układ z tranzystorem T6 ma pełnić
rolę testera baterii, włączanego przez T4 tyl−
ko podczas wykrycia deszczu. Pomijając za−
sadność  takiego  rozwiązania,  trudno  dociec,
jak miałby działać ten układ kontroli baterii.

Ryzykowne jest też proponowane włączenie

P1, ponieważ w skrajnym położeniu nastąpi
zwarcie przez bazę T1 i uszkodzenie zarówno

potencjometru, jak i
T1, a w najlepszym
razie  –  rozładowa−
nie baterii. Na sche−
macie  trzykrotnie
występuje  symbol
D2,  co  jednak  jest
drobiazgiem,  nie−
godnym  omawia−
nia. Stwierdziliście,
że  obwód  R3,  R4,
D2, D3 w generato−
rze można uprościć
i zastąpić  jednym
rezystorem.

Jak z tego wi−

dać, układ należa−
łoby gruntownie
z m o d y f i k o w a ć .
Wśród nadesłanych
prac

znalazłem

wiele  propozycji
poprawy.  Niestety,
większość  z nich
była  albo  błędna,
albo  co  najmniej
niedopracowana
i nieelegancka. Nie
wiem dlaczego tyl−
ko  kilku  uczestni−
ków zwróciło uwa−
gę,  że  w autono−
micznym  przyrzą−
dzie, jakim ma być
Deszczoostrzegacz
pozostają niewyko−
rzystane trzy bram−
ki kostki 4093. Dla−
czego  nie  zastoso−
wać ich w miejsce
tranzystorów?

Nie miałem wątpliwości przy rozdziale na−

gród,  a właściwie  drobnych  upominków.
Otrzymują je Koledzy, którzy nie skoncentro−
wali  się  na  wyłapaniu  oczywistych  szcze−
gółów  (np.  trzykrotne  oznaczenie  D2),  tylko
spróbowali  przeanalizować  działanie  układu,
co wcale nie było proste. Chciałbym zdecydo−
wanie wyróżnić jednego z uczestników, który
napisał m.in.: Ponieważ po raz pierwszy biorę
udział w Szkole Konstruktorów (i jak na razie
dopiero  w klasie  II),  chciałbym  się  przedsta−
wić  kilkoma  zdaniami  o sobie.  Nazywam  się
Paweł Konopacki, i od urodzenia (czyli 17 lat)
mieszkam w Gliwicach. Elektroniką interesuję
się już od dawna. W dzieciństwie rozkręcałem
wszystkie  zabawki  wykorzystujące  jakieś  sil−
niczki, LED−y czy żaróweczki. Po kilku moich
oględzinach zazwyczaj nic z nich nie zostawa−
ło, ale moja ciekawość była niepohamowana.
Cały czas marzyłem, aby coś zbudować same−
mu. We wczesnych latach szkoły podstawowej
wykorzystując  kartonowe  pudełko,  2  baterie
R6, 2 wyłączniki ścienne, żaróweczkę, 2 diody
LED (bez rezystorów...:) ) i kilka przewodów,
zbudowałem swój pierwszy układ...

Służył mi jako lampka nocna... . Później

przeżyłem fascynację pewną książką o fizyce.
Były  tam  poruszone  ogólnikowo  wszystkie
działy,  jakimi  zajmuje  się  ta  nauka.  Było  też
coś o prądzie elektrycznym i o półprzewodni−
kach.  Poznałem  wtedy  prawo  Ohma  (ale  go
nie zrozumiałem) oraz wydawało mi się, że po−
jąłem, jak działa tranzystor... Ale tylko mi się
wydawało...  .  Ciągle  czułem  w tej  dziedzinie
jakiś  niedosyt...  .  Aż  pewnego  pięknego  dnia
w maju 1998 roku dostałem do ręki taką kolo−
rową  gazetę  −  „Elektronikę  dla  Wszystkich”.
I zaczęło  się.  Ten  numer  poznałem  chyba  na
pamięć.  Był  moją  lekturą  na  całe  wakacje.
Przeczytałem  go  chyba  we  wszystkich  możli−
wych kierunkach. Wtedy wszystko zaczęło się
wyjaśniać... . Zrozumiałem (z pomocą mojego
ojca) prawo Ohma, poznałem bramki logiczne
i wiele z dotychczasowych pytań nagle odna−
lazło swoje odpowiedzi. Ale dla
mnie to było mało! W paździer−
niku poprzedni numer EdW mi
się  znudził  i kupiłem  kolejny.
I był  to  pierwszy  numer  z jak
dotąd  nieprzerwanej  kolekcji.
Dzięki EdW zacząłem wszystko
pojmować,  zacząłem  budować
własne  układy,  o czym  zawsze
tak bardzo marzyłem.

A czytając EdW, ciągle się

szkoliłem.  Nie  wiem  tylko,
czemu  jak  dotąd  byłem  dosyć
biernym  czytelnikiem.  Anali−
zowałem tylko zadania ze Szkoły Konstruk−
torów,  ale  niewiele  mi  z tego  wychodziło.
Żałuję za to bardzo, że nie wysłałem swoje−
go  pomysłu  na  dawno  temu  rozstrzygnięty
już  konkurs  „Podwójny  przycisk”,  gdyż
stworzony  przeze  mnie  układ  był  równie
prosty, jak te nagrodzone. Nie zmusiło mnie

to  jednak  to  zmiany  stopnia  aktywności
elektronicznej. Lecz w te wakacje podjąłem
decyzję  −  w miarę  możliwości  będę  wysyłał
rozwiązania  konkursu  „Co  tu  nie  gra?”.
I tak oto zaczynam. (...)

Paweł otrzyma upominek nie za treść za−

cytowanego  listu,  tylko  za  analizę  usterek
i propozycję poprawy układu według rysun−
ku  K.  Wprawdzie  i ten  układ  można  nieco
uprościć, usuwając R4, D1 oraz podłączając
brzęczyk  wprost  do  wyjścia  bramki  i elimi−
nując diodę LED, której przydatność w jasny
dzień  jest  wątpliwa.  Powiem  szczerze,  że
sam  zaproponowałbym  podobny  schemat.
Zwróćcie  uwagę  na  obwody  czujnika,  który
tylko w przypadku przerzutnika z bramek „ze
szmitem” może być włączony w ten sposób,
gwarantujący  zanik  napięcia  na  czujniku  po
zadziałaniu sygnalizatora. Serdecznie zachę−
cam Pawła i jemu podobnych mniej śmiałych
Czytelników  do  nadsyłania  rozwiązań  nie
tylko do tej rubryki.

Nagrody otrzymują: Paweł Konopacki −

Gliwice, Grzegorz Duplaga − Zabrze, Ja−
kub Wizła − Śrem.

Zadanie 82

Na rysunku L pokazany jest układ prostego
automatu akwariowego, nadesłany niedawno
jako rozwiązanie zadania 77. Jak zwykle py−
tanie brzmi:

Co tu nie gra?

Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi.

Kartki, listy i e−maile oznaczcie dopiskiem
NieGra82 i nadeślijcie w terminie 45 dni od
ukazania się tego numeru EdW. Autorzy naj−
lepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

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

Grudzień 2002

Maarrcciinn W

Wiiąązzaanniiaa Gacki. . . . . . . . 111155

Maarriiuusszz C

Chhiillm

moonn Augustów . . . . . 7744

Daarriiuusszz D

Drreelliicchhaarrzz Przemyśl . . . . . 7722

Miicchhaałł S

Sttaacchh Kamionka Mała . . . . 5511

Maarrcciinn M

Maalliicchh Wodzisław Śl. . . . 4444

JJaarroossłłaaw

w C

Chhuuddoobbaa Gorzów Wlkp. 4422

Room

maann B

Biiaaddaallsskkii Zielona Góra . . . 3399

Krrzzyysszzttooff K

Krraasskkaa Przemyśl . . . . . . 3377

Baarrttłłoom

miieejj R

Raaddzziikk Ostrowiec Św. . 3377

JJaarroossłłaaw

w TTaarrnnaaw

waa Godziszka . . . . 3344

Piioottrr W

Wóójjttoow

wiicczz

Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . 3333
P

Piioottrr R

Room

myysszz Koszalin . . . . . . . . 3311

Daarriiuusszz K

Knnuullll Zabrze . . . . . . . . . . 2299

FFiilliipp R

Ruuss Zawiercie . . . . . . . . . . . 2288

Miicchhaałł K

Koozziiaakk Sosnowiec . . . . . . 2266

Raaffaałł S

Sttęęppiieeńń Rudy . . . . . . . . . . . 2266

Piioottrr D

Deerreesszzoow

wsskkii Chrzanów . . . . 2244

Szzyym

moonn JJaanneekk Lublin . . . . . . . . . 2233

Raaddoossłłaaw

w C

Ciioosskk Trzebnica . . . . . . 2222

Maarriiuusszz C

Ciioołłeekk Kownaciska . . . . . 2200

JJaakkuubb K

Kaallllaass Gdynia . . . . . . . . . . 2200

JJaacceekk K

Koonniieecczznnyy Poznań . . . . . . . 2200

Daaw

wiidd LLiicchhoossyytt Gorenice . . . . . . . 1199

Miicchhaałł P

Paassiieecczznniikk Zawiszów . . . . 1188

Raaddoossłłaaw

w K

Kooppppeell Gliwice . . . . . . 1177

ŁŁuukkaasszz C

Cyyggaa Chełmek . . . . . . . . . 1166

JJaakkuubb JJaaggiieełłłłoo Gorzów Wlkp. . . . . 1166
A

Annddrrzzeejj S

Saaddoow

wsskkii Skarżysko−Kam. . 1166

Roobbeerrtt JJaaw

woorroow

wsskkii Augustów . . . 1155

Maacciieejj JJuurrzzaakk Rabka . . . . . . . . . . 1155
R

Ryysszzaarrdd M

Miilleew

wiicczz Wrocław . . . . . 1155

EEm

miill U

Ullaannoow

wsskkii Skierniewice . . . . 1155

Baarrtteekk C

Czzeerrw

wiieecc Mogilno . . . . . . . 1144

Arrttuurr FFiilliipp Legionowo . . . . . . . . . 1144
P

Piioottrr B

Beecchhcciicckkii Sochaczew . . . . . 1133

Alleekkssaannddeerr D

Drraabb Zdziechowice . . 1133

Woojjcciieecchh M

Maacceekk Nowy Sącz . . . . 1133

ZZbbiiggnniieew

w M

Meeuuss Dąbrowa Szlach. . 1122

Arrkkaaddiiuusszz ZZiieelliińńsskkii Częstochowa . . 1122
S

Seebbaassttiiaann M

Maannkkiieew

wiicczz Poznań . . . 1111

Paaw

weełł S

Szzw

weedd Grodziec Śl. . . . . . . 1111

Maarrcciinn D

Dyyoonniizziiaakk Brwinów . . . . . 1100

TToom

maasszz G

Gaajjddaa Wrząsawa . . . . . . . 1100

Daaw

wiidd K

Koozziioołł Elbląg . . . . . . . . . . 1100

Piioottrr P

Pooddcczzaarrsskkii Redecz . . . . . . . 1100

Baarrtteekk S

Sttrróóżżyyńńsskkii Kęty . . . . . . . . . 1100

Punktacja
Szkoły
Konstruktorów

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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

Instalacja i wykorzystanie programu
BASCOM AVR

Instalacja

Aby skorzystać z płytki testowej, trzeba zapro−
gramować  procesor,  na  przykład  za pomocą
darmowego programu BASCOM AVR DEMO.
Wbrew  nazwie  nie  jest  to  jedynie  wersja  de−
monstracyjna – to wersja w pełni funkcjonalna,
a głównym ograniczeniem jest wielkość kodu wy−
nikowego  (2kB).  Nie  musisz  się  przejmować
ograniczeniami – program ten doskonale sobie po−
radzi z zaprogramowaniem procesora 90S2313,
który  jest  wykorzystywany  w ramach  kursu
i który  zawiera  właśnie
2kB pamięci programu.

Najświeższą

wersję

programu można ściągnąć
z Internetu  (www.mcse−
lec.com/download/avr/).
Ćwiczenia  kursu  były
przygotowywane  i testo−
wane  w oparciu  o wersję
1.11.6.8. Wersję tę można
ściągnąć z naszej strony internetowej.

Ja swego czasu wprost ze źródła, czyli ze

strony MCS, ściągnąłem cztery spakowane pli−
ki: bcavrd_1.zip...bcavrd_4.zip, zawierające
BASCOM AVR DEMO w wersji 1.11.6.8.

Uwaga! Najpierw trzeba je rozpakować do

jednego  wspólnego  katalogu,  uzyskując  pliki:
Setup.exe,  Setup.W02,  ...  Setup.W04.  Po  uru−
chomieniu  Setup.exe program  zainstaluje  się
bez  kłopotu,  trzeba  tylko  mu  pomóc,  zatwier−
dzając  poszczególne  kroki  Enter,  Enter,  Yes,
i potem 4 razy Enter, a po zakończeniu instala−
cji − Finish. Po instalacji warto umieścić na pul−
picie i w pasku stanu skróty do programu.

Warto też ściągnąć polskojęzyczne tłuma−

czenie  pliku  pomocy  dokonane  przez  Zbignie−
wa  Gibka  albo  z naszej  strony  internetowej
EdW,  albo  spod  adresu:  www.mcselec.com/do−
wnload/avr/bascomavr_polish.hlp

Z instalacją nie powinno być żadnych pro−

blemów. Jedynie na starszych komputerach mo−
że zajść potrzeba zainstalowania nowszej wersji
biblioteki systemowej Windows comctl32.dll
(za pomocą programiku 40comupd.exe ze stro−
ny Microsoftu lub MCS). W systemie Windows
komputera musi też być zainstalowana jakakol−
wiek drukarka.

A swoją drogą, już teraz rozważ zakup peł−

nej,  komercyjnej  wersji  programu  –  dostępna
jest np. w sieci handlowej AVT. Cena wcale nie
jest  szokująca  w porównaniu  do  możliwości.
Tylko za pomocą wersji komercyjnej zaprogra−
mujesz inne procesory AVR, które mają w sobie
więcej  niż  2kB  pamięci  programu,  jak  choćby
bardzo atrakcyjny 90S8535. Poza tym nie ryzy−
kujesz, że kupiony program się zestarzeje. Na−
bywając  program,  otrzymasz  kod−klucz,  który
pozwoli  Ci  na  bezpłatne  ściąganie  wszystkich
najnowszych wersji i dodatków. Oczywiście te
nowości  dostępne  są  tylko  dla  posiadaczy  we−
rsji komercyjnej.

Obsługa

Po  pierwszym  uruchomieniu  oraz  ewentualnym
stworzeniu  nowego,  pustego  pliku  poleceniem
File, New (Ctrl+N) ekran będzie wyglądał mniej
więcej  jak  na  rysunku  1.  Program  BASCOM
AVR DEMO jest typowym programem pracują−
cym pod Windows, więc jego obsługa nie sprawi
trudności. Większość poleceń w pasku menu jest
taka sama, jak w innych programach Windows.
Kolorowymi obwódkami zaznaczyłem przyciski
związane z poszczególnymi pozycjami menu.

Mam dla Ciebie bardzo dobrą wiadomość:

wcale  nie  musisz  szczegółowo  poznać  wszyst−
kich  możliwości  programu.  Na  początek  bę−
dziemy  wykorzystywać  tylko  kilka  poleceń  –
konkretnie trzy spośród siedmiu przycisków za−
znaczonych zieloną obwódką.

BASCOM AVR to w sumie potężne narzę−

dzie, ale my będziemy na razie wykorzystywać
tylko ułamek jego możliwości. Niech nie niepo−
koi Cię fakt, że nie wszystko wykorzystamy. To
akurat  jest  jak  najbardziej  normalne.  Z innymi
programami  (Word,  Corel,  Photoshop,  Flash)
jest dokładnie tak samo – zazwyczaj wykorzy−
stujemy  tylko  znikomą  część  ich  możliwości
i nic nam to nie przeszkadza, a nawet uważamy
się za doświadczonych użytkowników.

W ramach ćwiczeń kursu cały proces pro−

gramowania obejmuje następujące oczywiste
kroki:

Przedstawiony nieprawdopodobnie łatwy spo−

sób pracy dotyczy ćwiczeń kursu, które zostały
starannie dobrane i praktycznie sprawdzone. Do−
datkowym warunkiem umożliwiającym taką pra−
cę jest właściwe skonfigurowanie programu.

I tu mam kolejną przyjemną informację:

wstępna konfiguracja też jest beznadziejnie ła−
twa i naprawdę nie musisz rozumieć wszystkich
związanych z nią szczegółów.

Konfiguracja

Przed rozpoczęciem ćwiczeń trzeba dostosować
program do naszych potrzeb, wybierając w me−
nu  Options i ustawiając  potrzebne  parametry.
Twórca  programu,  Mark  Alberts,  zaplanował
takie  ustawienia  domyślne,  że  w zasadzie  nic
nie  musielibyśmy  zmieniać.  Zdecydowana
większość domyślnych ustawień pozostanie bez
zmian,  a my  dla  wygody  wprowadzimy  tylko
drobne  korekty:  po  kliknięciu  Options,  Pro−
grammer, jak pokazuje rysunek 5, dopilnuj, że−
by okno wyglądało, jak na rysunku 6. Na czer−
wono zaznaczyłem okienka, których zawartość
ewentualnie  trzeba  zmienić,  by  uzyskać  obraz,
jak na rysunku 6. I to jest cała zalecana konfi−
guracja! Jeśli chcesz, zmień jeszcze dla wygody
na  zakładce  Environment wartość  w okienku
Comment position z 060 na znacznie mniejszą,
na przykład 25 lub jeszcze mniej, jak pokazuje
rysunek  7.  To  drobiazg,  który  spowoduje,  że
komentarze nie będą odsuwane daleko w prawo.

1. Przepisanie  treści  pro−
gramu z EdW lub otwar−
cie  pliku  *.bas  z goto−
wym  programem,  ścią−
gniętym  z naszej  strony
internetowej.
2.  Sprawdzenie  popraw−
ności  (składni)  programu
poleceniem Syntax Check
– przyciskiem z rysunku
2 lub  kombinacją  klawi−
szy Ctrl+F7.
3. Skompilowanie  pro−
gramu  –  przyciskiem
Compile z rysunku 3 lub
klawiszem F7.
4. Zaprogramowanie  pro−
cesora  –  przyciskiem  Run
programmer według  ry−
sunku 4 lub klawiszem F4.

Podczas pisania tego materiału dostępna by−

ła wersja 1.11.6.8 programu BASCOM AVR
DEMO. W przyszłości zapewne pojawią się ko−
lejne wersje i być może podczas konfiguracji
trzeba będzie coś zmienić w opcjach (dlatego na
wszelki wypadek warto korzystać z wspomnia−
nej wersji, dostępnej stale na stronie interneto−
wej EdW). W każdym przypadku trzeba wybrać
typ programatora (Sample programmer).

Tworzenie programu

Pisząc  program,  najpierw  tworzysz  tak  zwany
program  źródłowy.  Ma  on  rozszerzenie  .bas,
ale jest to najzwyklejszy plik tekstowy, zazwy−
czaj  zawierający  dużą  liczbę  komentarzy.  Ten
program źródłowy powstaje za pomocą edytora
na  komputerze  PC  i, co  nie  jest  przypadkowe,
przypomina  programy,  które  wcześniej  pisali−
śmy  w QBASIC−u.  Nic  dziwnego  –  wykorzy−
stujemy przecież odmianę języka BASIC.

Do napisania programu z powodzeniem mo−

żesz  użyć  Notatnika  Windows  (ale  nie  Worda,
choć  teoretycznie  też  byłoby  to  możliwe,  gdy−
byś  na  koniec  zapisał  plik  w formacie  teksto−
wym).  Nieporównanie  wygodniejsze  jest  sko−
rzystanie ze specjalizowanego edytora, zawarte−
go w pakiecie BASCOM AVR. Jego dużą zale−
tą jest fakt, że zwiększa przejrzystość tworzone−
go pliku, inteligentnie stosując różne kolory dla
poszczególnych  składników  programu,  co
w ogromnym stopniu pomaga uniknąć elemen−
tarnych błędów. Jeśli na przykład napiszesz na−
zwę polecenia, znaną edytorowi, automatycznie
zmieni  on  kolor  tego  polecenia  na  ciemnonie−
bieski. A jeśli nie zmieni, to źle napisałeś nazwę
polecenia.  Jeśli  napiszesz  nazwę  portu,  kolor
zostanie zmieniony na ciemny czerwony. Z ko−
lei komentarze zostaną automatycznie wyświe−
tlone w kolorze zielonym. Przykład masz na ry−
sunku 8. Edytor BASCOM−a potrafi też popra−
wić niektóre najprostsze błędy.

Pakiet zawiera też dodatkowe narzędzie do

wykrywania błędów. Jak pokazuje przykład

z rysunku 9, w programie zamiast If wpisałem
Iff.  Po  sprawdzeniu  składni  (Syntax  Check –
klawisze  Ctrl+F7)  na  dole  ekranu  pojawiły  się
aż  trzy  doniesienia  o błędach.  Podwójne  klik−
nięcie  na  dolnej  linii  z raportem  o pierwszym
błędzie podświetli na jaskrawy, czerwony kolor
linię nr 51, gdzie występuje ten błąd – patrz ry−
sunek 10. Po późniejszym kliknięciu na inną li−
nię  programu  źródłowego  czerwone  podświe−
tlenie znika, ale na marginesie pozostaje znacz−
nik błędu – czerwona literka E w kółku.

Zwróć uwagę, że jeden drobny błąd dał aż

trzy  komunikaty  o błędach.  Pierwszy  dotyczy
linii  51,  gdzie  rzeczywiście  występuje  błędna,
niezrozumiała dla BASCOM−a formuła Iff Wy−
gasz.  Pozostałe  dwa  zgłoszenia  błędu  (w linii
62) wynikają z tego, że w linii 62 występuje po−
zornie zbędna formuła End If.

Gdy plik tekstowy z programem źródłowym

jest  gotowy,  można  zaprogramować  mikropro−
cesor,  ale  wcześniej  trzeba  zamienić  program
źródłowy  z postaci  tekstowej  na  postać  zrozu−
miałą dla procesora (na język maszynowy). Jak
zapewne pamiętasz, QBASIC to tak zwany in−
terpreter.  Kolejno  linia  po  linii  interpretuje  on
napisany program źródłowy – cechą charaktery−
styczną jest to, że program w języku QBASIC
jest zamieniany na postać zrozumiałą dla proce−
sora  na  bieżąco,  stopniowo, w czasie  wykony−
wania tego programu.

Pakiet BASCOM AVR nie zawiera interpre−

tera,  tylko  tak  zwany  kompilator.  Kompilator
tworzy plik dla mikroprocesora od razu, a nie
stopniowo,  podczas  wykonywania  programu.
Kompilator na Twój rozkaz (Compile – klawisz
F7) najpierw zapisze na dysk oraz przeanalizu−
je  napisany  przez  Ciebie  program  źródłowy

z pliku  z rozszerzeniem
.BAS i zgodnie z ustawienia−
mi  konfiguracyjnymi  prze−
tworzy  go  w sobie  znany
sposób  na  postać  przezna−
czoną  dla  mikroprocesora.
Zapisze ją do pliku z rozsze−
rzeniem .BIN. I ten plik, zu−
pełnie  nieczytelny  dla  czło−
wieka (rysunek 11 pokazuje
taki  plik  otwarty  w Notatni−
ku),  zostanie  później  „spu−
szczony” do pamięci FLASH

mikroproceso−
ra.  Dodatkowo
k o m p i l a t o r
utworzy też plik
.HEX, wymaga−
ny  przez  nie−
które programa−
tory  (rysunek
12). Oprócz tre−
ści  programu,
która  zostanie
wpisana  do  pa−
mięci  FLASH,
w pliku  z roz−

szerzeniem  .EEP pojawią  się  dane,  które  mają
być zapisane w pamięci EEPROM.  Dla potrzeb
symulatorów  kompilator  stworzy  pliki  .DBG
i .OBJ. Komplet uzupełni plik tekstowy raportu
z rozszerzeniem .RPT, a w przypadku wystąpie−
nia jakichś błędów także plik .ERR z informa−
cją o błędach kompilacji. Poważne błędy unie−
możliwią lub zatrzymają kompilację, a na dole
ekranu,  ewentualnie  w pliku  .ERR  pojawią  się
informacje o błędach, które trzeba usunąć.

Różnego rodzaju błędy są codziennością

przy  samodzielnym  pisaniu
programów.  Dotyczy  to  nie
tylko początkujących. Ty też
niewątpliwie  popełnisz  je−
szcze  mnóstwo  błędów.  Na−
staw  się  na  niespodzianki

i porażki,  ale  się  ich  nie  obawiaj  –  w ramach
kursu  będziesz  korzystać  ze  sprawdzonych
wzorów i gotowych plików. A z czasem mody−
fikując te wzorcowe programy i popełniając po−
myłki,  nauczysz  się  usuwać  swoje  błędy,  czyli
„pluskwy”.  Nauczysz  się  odpluskiwiać,  czyli
z angielska debugować program.

Pierwsze ćwiczenia

Nadeszła pora na pierwsze ćwiczenie. Płytkę te−
stową należy podłączyć do gniazda drukarkowe−
go komputera za pomocą kabla programującego.

Uwaga! Ze względu na ryzyko uszkodze−

nia  pod  wpływem  ładunków  statycznych,
operacja  połączenia  powinna  być  dokonana
przy  wyłączonym  komputerze  i zasilaczu
płytki  testowej.  Dodatkowo  warto  przedtem
rozładować swe ciało, dotykając uziemienia,
np. rury wodociągowej.

Jeśli płytka testowa jest zasilana z zasila−

cza, wtedy szósta żyła kabla programujące−
go (z pojedynczym wtykiem – zasilanie z po−
rtu joysticka) nie może być dołączona do
komputera.

Po podłączeniu płytki testowej do kompu−

tera włącz zasilacz płytki oraz komputer. Jeśli
jesteś  szczęśliwym  posiadaczem  zestawu
AVT−3500,  w procesorze  masz  umieszczony
program  testowy  z miernikiem  refleksu.  Za−
stąp go Twoim własnym programem, który na−
piszesz  za  pomocą  Notatnika  Windows.  Uru−
chom Notatnik i napisz program dokładnie jak
na rysunku 13. Nie musisz wszystkiego rozu−
mieć − zapisz program na dysk, np. do folderu
Moje  Dokumenty.  Koniecznie  dopilnuj,  żeby

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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa 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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

plik miał rozszerzenie .bas. Nadaj mu choćby
niezbyt wymyślną nazwę Proba1.bas, ale nie
Proba1.bas.txt.

Uruchom program BASCOM AVR DEMO

i za pomocą  polecenia  File,  Open (Ctrl+O)
otwórz swój program Proba1.bas. Ekran będzie
wyglądał  mniej  więcej  jak  na  rysunku  14.
Sprawdź  składnię  za  pomocą  polecenia  Syntax
Check (przycisk z rysunku 2 albo lepiej jedno−
czesne naciśnięcie klawiszy Ctrl+F7). Jeśli nie
popełniłeś  błędów,  możesz  skompilować  swój
program  poleceniem  Compile (przycisk  z ry−
sunku 3 lub klawisz F7). Teraz załaduj program
do procesora poleceniem Send to chip (przycisk
z rysunku 4 lub klawisz F4).

Po dosłownie dwóch...trzech sekundach

program  zostanie  załadowany  do  procesora
i uruchomiony.  Program  będzie  najpierw  za−
świecał  wszystkie  wskaźniki  wyświetlacza,
a potem będzie je kolejno gasił, dając wraże−
nie  przesuwania  się  wyświetlacza  w prawo.
Efekt  może  wyda  Ci  się  niezbyt  atrakcyjny,
ale  czego  można  oczekiwać  po  tak  małym
programie?

Jeśli uważasz, że poszło Ci aż za łatwo i je−

śli podejrzewasz, że to komputer PC nadal ste−
ruje płytką, możesz odłączyć kabel programują−
cy. Przekonasz się, że to niezbyt wymyślne za−
danie  naprawdę  realizuje  mikroprocesor
90S2313.  Jeśli  wierzysz  mi  na  słowo,  niech
podczas ćwiczeń płytka będzie na stałe połączo−
na z portem drukarkowym komputera PC. (Oso−
biście  radzę,  żebyś  nie  odłączał  kabla  –  każde
kolejne podłączanie kabla powinno dla bezpie−
czeństwa zostać przeprowadzone przy wyłączo−
nym komputerze i zasilaczu płytki).

Świetnie Ci poszło, ale niestety to już koniec

przykładów.  W następnym  numerze  EdW zaj−
miemy  się  szczegółowo  portami  procesora
i wtedy  zrealizujemy  mnóstwo  atrakcyjnych
ćwiczeń. Zanim je zrealizujesz, starannie przea−
nalizuj dalszą część materiału zatytułowaną Dla
dociekliwych.  Nie  musisz  i nie  próbuj  od  razu
zrozumieć  wszystkich  podanych  tam  szcze−
gółów. Materiał ten ma dać Ci ogólne wyobra−
żenie o możliwościach BASCOM−a.

Na razie możesz ponownie załadować do

procesora program testowy z miernikiem refle−
ksu. Znajdziesz go na naszej stronie interneto−
wej jako Test.bas. Znajdziesz tam też kilka in−

nych prościutkich programików, którymi mo−
żesz się pobawić, ładując je do procesora.

Jeżeli nigdy nie programowałeś, nie zachę−

cam Cię do pisania od razu własnych progra−
mów, bo to może być najlepsza droga do fru−
stracji i całkowitego zniechęcenia. Radzę cze−
kać na kolejne ćwiczenia i nie wybiegać zbyt−
nio  naprzód,  ewentualnie  tylko  modyfikować
i rozbudowywać  sprawdzone  programy  ćwi−
czeń.  Proponuję  jednak,  żebyś  jednak  przej−
rzał  gotowe  fragmenty  kodu  zawarte  w pli−
kach  .bas  w katalogu  ...\BASCOM−AVR−DE−
MO\Samples.  Skopiuj  je  do  jakiegoś  innego
katalogu  i otwieraj  za  pomocą  BASCOM−a.
Nie są to kompletne programy i nie nadają się
dla naszej płytki testowej. Dadzą Ci tylko wy−
obrażenie o sposobie pisania programów. Ko−
niecznie poćwicz też działanie edytora. Prak−
tycznie  poznaj  skróty  klawiaturowe,  które
warto  wykorzystywać  przy  pisaniu  programu
źródłowego:

Dla dociekliwych

Na  początku,  aby  zrealizować  kolejne  ćwi−
czenia kursu, wystarczy używać tylko trzech
przycisków,  pokazanych  na  rysunkach  2,  3,
4,  lub  lepiej  skorzystać  z odpowiadających
im skrótów (Ctrl+F7, F7, F4). Przy wykorzy−
staniu  przetestowanych,  gotowych  plików
*.bas ściągniętych z naszej strony interneto−
wej nie musisz nawet sprawdzać poprawno−
ści, więc wystarczą tylko dwa przyciski z ry−
sunków 3, 4 (klawisze F7, F4).

Po pewnym czasie, gdy opanujesz podsta−

wy i gdy przejdziemy do trudniejszych zaga−
dnień,  wspólnie  zajrzymy  do  zakamarków
BASCOM−a, by praktycznie wykorzystać je−
go  niemałe  możliwości.  Wtedy  wzbogacisz
swą  wiedzę  i nauczysz  się  wykorzystywać
cały jego potencjał. Ja, planując ten cykl, po
przemyśleniu doszedłem do wniosku, że jed−
nak powinienem już na początku zaprezento−
wać  Ci  możliwości  BASCOM−a przynaj−
mniej w zarysie. Niezależnie od tego, ile zro−
zumiesz z poniższego materiału, zdobyte in−
formacje  na  pewno  okażą  się  pożyteczne.
Przede  wszystkim  usuną  lęk  przed  niezna−
nym, dadzą Ci wyobrażenie o możliwościach

pakietu BASCOM i ośmielą do samodzielnego
poznawania jego zakamarków.

I jeszcze raz powtarzam: nie musisz wszyst−

kiego zrozumieć od razu.

Przede wszystkim nie powinieneś się bać

obfitości parametrów, które możesz zmieniać na
palecie Options. Zacznijmy od parametrów po−
mocniczych,  które  nie  mają  istotnego  wpływu
na  pracę  programu.  Kliknij  w menu  Options
i wybierz Printer. Możesz tu ustawić margines,
font oraz inne ustawienia drukarki. Zakładka Si−
mulator, pokazana na rysunku 15, pozwala Ci
wykorzystać  zewnętrzny  symulator,  na  przy−
kład symulator ze słynnego pakietu AVR Studio
(wtedy trzeba podać ścieżkę do takiego zewnę−
trznego  symulatora).  Domyślnie  używany  jest
wewnętrzny  symulator  wbudowany  (integra−
ted) w BASCOM−a. My w początkowych ćwi−
czeniach nie będziemy wykorzystywać symula−
tora.    Na  razie  mało  ważna  jest  też  dla  Ciebie
zakładka  Communication,  pokazana  na  rysun−
ku  16.  Dotyczy  ona  pracy  wbudowanego
w BASCOM−a terminala (właściwie jego emu−
latora).  Terminal  ten  będzie  potrzebny  w ćwi−
czeniach, gdzie mikroprocesor będzie kontakto−
wał się z szerokim światem za pomocą popular−
nego  łącza  RS−232  (port  szeregowy  COM
w komputerze). Na tej zakładce możesz ustawić
parametry  terminala  zawartego  w komputerze
PC.  Natomiast  parametry  transmisji  dotyczące
mikroprocesora  ustawisz  gdzie  indziej.  W za−
kładce Monitor możesz zmienić ustawienia mo−
nitora, ale to też na razie nieistotne.

Więcej uwagi poświęć zakładce Program−

mer.  Powróć  do  rysunku  6,  pokazującego  po−
trzebne  ustawienia.  Zaznaczenie  okienka  Auto
Verify zapewni każdorazowe sprawdzanie doko−
nanego zapisu. Błędy zapisu są wprawdzie bar−
dzo  rzadkie,  jednak  my  w ramach  ćwiczeń  bę−
dziemy  wielokrotnie  kasować  i zapisywać  pa−
mięć  programu.  Teoretycznie  minimalna  liczba
cykli zapisu pamięci programu FLASH wynosi
1000,  jednak  znane  są  doniesienia,  że  niektóre
egzemplarze procesorów po dokonaniu znacznie

Klawisz

działanie

HOME

kursor na początek linii

END

kursor na koniec linii

CTRL+HOME

kursor na początek dokumentu

CTRL+END

kursor na koniec dokumentu

CTRL+LEFT

kursor jeden wyraz w lewo

CTRL+RIGHT

kursor jeden wyraz w prawo

CTRL+ Y

usuń całą linię

INS

zmień tryb: wstawianie

/zastępowanie

CTRL+F

znajdź tekst

znajdź następny

CTRL+R

zastąp tekst

CTRL+Z

wycofaj ostatnią zmianę

CTRL+X

wytnij zaznaczenie do Schowka

CTRL+V

wstaw zawartość Schowka

CTRL+SHIFT+J

odsuń blok

CTRL+SHIFT+U

przysuń blok

Pomoc (dotyczy elementu, gdzie

jest kursor)

mniejszej liczby zapisów nie chciały dać się za−
programować. Prostym rozwiązaniem problemu
okazało się obniżenie napięcia zasilania z 5V do
około 4,4V. Między innymi dlatego, niejako na
wszelki wypadek, zalecany dla zestawu zasilacz
to  ZS  4,5V 600mA,  a nie  zasilacz  5−woltowy
(napięcie zasilania podczas programowania mo−
że być jeszcze niższe: 3V...4,5V). Jak by nie by−
ło,  zaznaczenie  opisanej  opcji  automatycznego
sprawdzania zapisu jest jak najbardziej zaleca−
ne,  choć  nieco  przedłuża  cykl  programowania.
Podobnie  zaznaczenie  opcji  Upload  Code  and
Data (automatyczne zapisywanie zarówno pro−
gramu,  jak  i zawartości  EEPROM−a)  może
odrobinę  przedłużyć  zapis,  ale  jest  to  dobre
ustawienie na przyszłość.

Ważne jest zaznaczenie opcji Auto Flash –

dzięki niej po naciśnięciu klawisza F4 (lub klik−
nięcie  przycisku  z rysunku  4)  nastąpi  automa−
tyczny  cykl  obejmujący  kasowanie,  programo−
wanie  i weryfikację  zapisu.  Odznaczenie  tej
opcji spowoduje, że po naciśnięciu F4 pojawiło−
by się okno obsługi programatora, pokazane na
rysunku 17. Daje ono szerokie możliwości ka−
sowania, programowania, odczytywania zawar−
tości  i testowania  pamięci  FLASH,  EEPROM
oraz obsługi dodatkowych bitów zabezpieczają−
cych, a w oknach pokazana jest pełna zawartość
pamięci.  Na  czas  programowania  w pamięci
komputera  PC  tworzony  jest  tymczasowy  plik
(nazwany buffer − bufor), którego zawartość zo−
stanie  przepisana  do  pamięci  programowanego
mikroprocesora,  do  bufora  można  też  wczytać
zawartość programu, o ile pozwalają na to bity
zabezpieczające. Choć opisywane funkcje są po−
żyteczne, na początek uprościmy sobie zadanie
– zaznaczając okienko Auto Flash, będziemy au−
tomatycznie przeprogramowywać procesor jed−
nym  przyciśnięciem  klawisza  (F4).  Ponieważ
w ogromnej  większości  komputerów  jest  tylko
jeden port drukarkowy, więc nie musisz nic wię−
cej zmieniać w podzakładce Parallel.

Szerokie pole do popisu masz natomiast na

zakładce Environment, pokazanej na rysunku 18.
Możesz zaszaleć i zmieniać co chcesz, nie tylko
w pokazanych  okienkach  podzakładki  Editor,
ale i w podzakładkach Font oraz IDE. Zastana−
wiałem się, czy to opisywać szczegółowo – do−
szedłem  do  wniosku,  że  zajęłoby  to  zbyt  dużo
miejsca,  a pożytek  byłby  niewielki.  Możesz
śmiało  zmienić  poszczególne  ustawienia
i sprawdzić, co zmieniają w pracy edytora. Za−
pewne z łatwością przetłumaczysz też informa−
cje  z pliku  pomocy:  Help  (F1)  –  Zawartość  –
Options Environment. Na wszelki wypadek za−
pisz  na  kartce  pierwotne  ustawienia,  które  są
zupełnie dobre.

Najważniejsza jest bardzo obszerna zakładka

Compiler. Tu na pięciu podzakładkach zawarte

są  kluczowe  informacje  dla  kompilatora.
Przede wszystkim tu określony jest typ proce−
sora − domyślnie nasz bohater 90S2313, jak po−
kazuje  rysunek  19.  A na  rozwijalnej  liście
masz  do  dyspozycji  ponad  20  procesorów
AVR.  Tu  w okienku  Chip określisz  tylko  typ
procesora, a kompilator stosownie do tego za−
czerpnie  potrzebne  dane  z jednego  z plików
*DEF.dat, zawartych w katalogu ...\BASCOM−
AVR−DEMO.  Zajrzyj  tam  i sprawdź;  możesz
też  otworzyć  plik  2313DEF.dat za  pomocą
Notatnika Windows.

Na podzakładce z rysunku 19 można też

ustawić wielkość tzw. stosu (stack) oraz tzw.
ramki (frame), co zaawansowanym umożli−
wia optymalne gospodarowanie skromny−
mi zasobami pamięci RAM. W przypadku
innych, większych procesorów tu informu−
jesz o współpracującej pamięci zewnętrznej
– XRAM.

Druga podzakładka Output wyznacza,

jakie pliki wygeneruje kompilator. Kolejna
– Communication – określa szybkość trans−
misji wbudowanego w procesor układu UART,
który realizuje transmisję za pomocą łącza RS−
232. Zwróć uwagę na kilka ważnych szcze−
gółów. Wcześniej w głównej zakładce o tej sa−
mej nazwie (Communication) ustawiliśmy para−
metry terminala w komputerze PC – patrz rysu−
nek 16. Teraz w oknie pokazanym na rysunku 20
ustawiamy parametry transmisji dotyczące mi−

kroprocesora. Określając parametry, podajemy
tylko prędkość (Baudrate) – zostanie uzyskana
przez  odpowiedni  podział  częstotliwości  rezo−
natora  kwarcowego,  którą  trzeba  wpisać
w okienku  Frequency.  W trzecim,  dolnym
okienku  zostanie  podany  błąd  częstotliwości  –
by wyeliminować ryzyko przekłamań, błąd ten
nie powinien przekraczać 1%. Dlatego z kwar−
cem  4MHz  nie  wykorzystuje  się  szybkości
większych niż 19200 bitów na sekundę.

W omawianym okienku określasz tylko

prędkość, brak natomiast możliwości ustawie−
nia typowych parametrów: kontroli parzystości,

liczby bitów danych oraz bitów stopu. Są one
ustalone na stałe: brak kontroli parzystości, 8
bitów danych, 1 bit stopu.

dwóch ostatnich podzakładkach

I2C,SPI,1WIRE oraz LCD możesz dowolnie
określić, do których nóżek mikroprocesora
dołączone będą układy wykorzystujące łącza
I

C, SPI i 1WIRE oraz wyświetlacz LCD. Do

tych  ważnych  ustawień  powrócimy,  gdy  bę−
dziemy  wykorzystywać  odpowiednie  urzą−
dzenia. Już teraz możesz zwrócić uwagę, że
układ połączeń wyświetlacza LCD w naszej
płytce  testowej  zgadza  się  z domyślnymi
ustawieniami BASCOM−a.

Tyle na temat palety Options.
Główną częścią pakietu BASCOM AVR

jest  niewątpliwie  kompilator.  Ale  pakiet  za−
wiera też kilka pożytecznych narzędzi dodat−
kowych  (Tools),  które  są  dostępne  w menu
po  kliknięciu  polecenia  Tools,  jak  pokazuje
rysunek 21.

O terminalu, a właściwie emulatorze ter−

minala  (Terminal  emulator)  mówiliśmy  już
wcześniej  –  pozwoli  w prosty  sposób  prze−
prowadzić  ćwiczenia,  gdzie  mikroprocesor
będzie korzystał z łącza RS−232. Rysunek 22
pokazuje okno terminala.

Kolejne narzędzie to LCD Designer– po−

zwoli w dziecinnie prosty sposób zdefinio−
wać własne znaki dla wyświetlacza LCD, np.

typowo polskie litery (ą, ę, ć, ł, ń, ś, itd.) – patrz
rysunek 23.

Narzędzie LIB mana−

ger przeznaczone  jest  dla
zaawansowanych  progra−
mistów,  którzy  wykorzy−
stują  wstawki  pisane  nie
w języku  BASCOM  BA−
SIC, tylko w języku asem−
blera  procesorów  AVR.

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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa 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

Grudzień 2002

Mikroprocesorowa Ośla łączka

W wersji DEMO przydatność tego narzędzia
jest poważnie ograniczona.

Narzędzie Graphic converter służy do prze−

twarzania prostych obrazków na format strawny
dla BASCOM−a (.BGF) – potrzebne bywa tylko
do współpracy z graficznym wyświetlaczem
LCD, a nie popularnym wyświetlaczem teksto−
wym LCD.

Auto Update to narzędzie bardzo pożytecz−

ne dla posiadaczy pełnej, komercyjnej wersji
BASCOM−a. Pozwala automatycznie (i bez−
płatnie) ściągnąć przez Internet najnowsze we−
rsje i uaktualnienia. Dla potrzeb naszego kursu
nie jest potrzebne.

Stack analyser (analizator stosu) przydaje

się bardziej zaawansowanym programistom.

Do krótkiego omówienia pozostały nam je−

szcze dwa polecenia z menu Program: Show re−
sult oraz Simulate – patrz rysunek 24. Po prze−
prowadzeniu kompilacji programu możemy
wykonać polecenie Show result (Ctrl+W), co
otworzy okno z licznymi informacjami. Na po−
czątek informacje te niewiele Ci powiedzą – zo−
bacz przykład na rysunku 25.

Natomiast polecenie Simulate (F2) urucho−

mi  wbudowany  symulator,  o którym  Ci  już
wspomniałem.  Symulator,  zgodnie  z nazwą,
zachowuje  się  dokładnie  tak,  jak  mikroproce−
sor, a tym samym pozwala wstępnie przetesto−
wać program „na sucho” bez ładowania go do
procesora.  W naszym  systemie  pracy  załado−
wanie  programu  do  procesora  i sprawdzenie,
czy działa, to kwestia dwóch sekund i nie sta−
nowi  żadnego  problemu.  Symulator  okazuje
się niezmiernie przydatny wtedy, gdy program
nie  działa,  mimo  że  po  sprawdzeniu  daje  się

skompilować.  Znaczy  to,  że
choć składnia jest prawidłowa,
programista popełnił błędy lo−
giczne. Program formalnie jest
poprawny, ale będzie pracował
inaczej,  niż  planował  jego
twórca.  Niekiedy  naprawdę
trudno jest znaleźć i usunąć ta−
kie  błędy,  a wtedy  symulator
oddaje  nieocenione  usługi,  bo
pozwala  przeanalizować  krok
po  kroku,  jak  się  zachowuje
program  i co  dzieje  się  w po−
szczególnych  rejestrach,  ko−
mórkach pamięci, itp.

Na rysunku 26 masz widok

głównego okna symulatora
z

otwartymi dodatkowymi

oknami,  pozwalającymi  spraw−
dzić, co dzieje się w każdym za−
kątku  mikroproceso−
ra.  Aby  w pełni  sko−
rzystać  z symulatora,
trzeba  dobrze  znać
wnętrze  i działanie
mikroprocesora – my
na  początku  nie  bę−
dziemy tu zaglądać.

Przypuszczam, że

podane

informacje

mogły Cię nieco przy−
tłoczyć.  Dlatego  je−
szcze  raz  powtarzam:
nie musisz wszystkie−
go  rozumieć.  Cykl
ćwiczeń  jest  tak  po−
myślany,  żebyś  wie−
dzę  i doświadczenie
zdobywał  stopniowo,
bez  niepotrzebnych
stresów.

Piotr Górecki

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Słowo ROBOTYKA wywołuje u większości
Czytelników, podobnie jak u mnie, miły
dreszcz. Niestety, nie ma zbyt wielu artyku−
łów poruszających ten temat (robotyki, a nie
dreszczy). Chcąc wypełnić tę lukę, zaprojek−
towałem układ, który powinien przynajmniej
w części zaspokoić apetyty Czytelników na
tego typu projekty.

A więc do rzeczy! Przedstawiony w artyku−

le układ pozwala na sterowanie modelem poja−
zdu typu czołg, tzn. napędzanym dwoma silni−
kami, gdzie lewy silnik napędza lewą gąsieni−
cę (lewe koło), a prawy silnik prawą gąsienicę
(prawe koło). Ponieważ w XXI wieku inaczej
już nie wypada – model sterowany jest za po−
mocą komputera. Program pracujący w środo−
wisku  Windows  steruje  modelem  przez  port
szeregowy  RS232.  Pozwala  na  kontrolę  czte−
rech czynności: jazdy do przodu, skrętu w le−
wo, skrętu w prawo i zatrzymania się modelu.
Brakuje  co  prawda  opcji  jazdy  w tył,  ale
w przypadku czołgu nie ma to wielkiego zna−
czenia. Czołg jest bardzo zwrotny, skręca prak−
tycznie  w miejscu,  dzięki  czemu  łatwiej  nim
manewrować niż np. modelem samochodu.

Program steruje modelem za pomocą

wcześniej  zapisanej  jazdy.  Można  ją  zapro−
gramować  na  „sucho”,  przewidując,  jaką
drogę  model  ma  przebyć  i wpisując  ją  do
programu.  Drugi  sposób  polega  na  „nagra−
niu” jazdy modelu sterowanego ręcznie (kur−
sorami  klawiatury).  Daje  to  fantastyczne
możliwości.  Możemy  np.  zarejestrować  ja−
zdę  modelu  z pokoju  do  kuchni,  następnie
ustawić  model  na  miejsce,  z którego  rozpo−
czął jazdę, i włączyć w programie odtwarza−
nie jazdy. Teraz nasz czołg sam trafi do kuch−
ni!  Po  prostu  odtworzy  wcześniej  zapisaną
jazdę.  W ten  sposób  możemy  zaprogramo−
wać trasy jazdy po całym mieszkaniu. Korzy−
stając z programowania na „sucho”, możemy
z kolegami zorganizować zawody. Ustalić tor
jazdy  i sprawdzić,  kto  najtrafniej  zaprogra−
muje model do jego przejechania. Liczyć się
powinny:  czystość  przejechania  przewidzia−

nego toru (bez ocierania się o przeszkody)
i czas przejazdu.

Dodatkowym atutem programu jest fakt,

że każdą zaprogramowaną (lub nagraną) ja−
zdę możemy zapisać do pliku. A więc progra−
mując nową jazdę – możemy zachować inne
i w dowolnym momencie wczytać je i odtwo−
rzyć. Dodam też, że program może być do−
wolnie długi, tzn. składać się z dowolnej licz−
by instrukcji.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 1. Część elektroniczna jest bardzo
prosta. Można ją podzielić na dwa zasadnicze
bloki. Pierwszy ma za zadanie ochronę ukła−
dów portu komputerowego. Drugi steruje
pracą silników modelu.

Złącze S1 to gniazdo komputerowe typu

DB25. Podłącza się je do złącza (wtyku) portu
szeregowego, znajdującego się z tyłu obudo−
wy  komputera.  Na  końcówce  4  tego  złącza
wyprowadzone  jest  wyjście  RTS,  a na  koń−
cówce  20  –  wyjście  DTR.  Na  końcówce  7
wyprowadzona  jest  masa.  Bezpośrednio
z wyjść  portu  szeregowego  można  pobrać
prąd o wartości około 10mA. Rezystory R1−
R4 ograniczają pobór prądu przez diody LED

D1−D4 oraz diody wewnątrz struktury trans−
optorów do takiej mniej więcej wartości.

Diody LED D1−D4 pełnią funkcję infor−

macyjną. Swoim świeceniem informują o sta−
nach logicznych, jakie panują w danej chwili
na wyjściach portu. Diody D2 i D3 informują,
że na wyjściach portu panuje stan niski, a dio−
dy D1 i D4, że na wyjściach jest stan wysoki.

Pojawienie się stanu wysokiego na jednym

z wyjść portu powoduje włączenie podłączo−
nego do niego transoptora, który steruje pracą
tranzystorów w module sterownika silników.
Moduł  sterownika  silników  połączony  jest
z modułem  transoptorów  za  pomocą  trzech
przewodów.  Pary  tranzystorów  T1,  T2  i T3,
T4 pracują w układzie Darlingtona.

Obsługa programu Tank

Poniżej  zamieszczam  opis  działania  i postę−
powania z programem Tank, jego współpra−
cy z częścią elektroniczną i sposobami stero−
wania modelem. Program można ściągnąć ze
strony  internetowej  EdW http://www.edw.
com.pl/library/pliki/tank.zip.  Szerszy  opis
funkcji programu znaleźć można w dołączo−
nej do niego pomocy.

((

))

łł

Rys. 1

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

Grudzień 2002

Wymagania programu

Program steruje pojazdem za pomocą układu
elektronicznego  podłączonego  do  portu  sze−
regowego  COM  2.  Wybrałem  ten  port
z oczywistych  względów  –  jego  złącze  wy−
prowadzone  jest  na  zewnątrz  komputera.
Program nie współpracuje z innymi portami.
Jeżeli w Twoim komputerze na porcie COM
2 pracuje jakieś urządzenie (np. modem), to
może pojawić się problem. Aby móc korzy−
stać  z programu  Tank,  będziesz  prawdopo−
dobnie musiał zainstalować je na innym po−
rcie. W moim komputerze jest to skonfiguro−
wane tak: COM 1 – mysz, COM 2 – wolny
(Tank), COM 3 – modem.

Programowanie jazdy

Program  Tank  steruje  modelem,  używając
wcześniej  zaprogramowanego  toru  jazdy.
Jazdę można zaprogramować na dwa sposo−
by.  Pierwszy  sposób  polega  na  wpisaniu
w pole  edycyjne  programu  sekwencji  mają−
cych następować kolejno po sobie zachowań
modelu. Drugi sposób polega na tym, że pro−
gram  rejestruje  jazdę  modelu  sterowanego
ręcznie – kursorami klawiatury. Można rów−
nież sterować modelem za pomocą kursorów
klawiatury bez rejestracji jazdy.

Programowanie jazdy jest dziecinnie pro−

ste. Polega na wpisaniu w pole edycyjne se−
kwencji skrótów jednoliterowych reprezentu−
jących zachowanie się pojazdu. Przewidzia−
ne zostały następujące skróty:
f – jazda do przodu,
l – skręt w lewo,
r – skręt w prawo,
s – zatrzymaj się.

Skróty te pochodzą od pierwszych liter

angielskich  słów:  forward,  left,  right  i stop.
Wpisanie  jakiegokolwiek  innego  znaku
z klawiatury  zostanie  przez  program  zinter−
pretowane jak litera s (zatrzymaj się).

Przykładowy program mógłby więc wy−

glądać tak (bez cudzysłowów): „flafsr”. Mo−
del  więc  pojedzie  prosto  (f),  skręci  w lewo
(l),  zatrzyma  się  (a –  znak  zinterpretowany
jako „zatrzymaj się”), pojedzie prosto (f), za−
trzyma się (s), skręci w prawo (r) i zatrzyma
się  (koniec  programu).  Oczywiście  jest  to
przykład bardzo krótki, składający się z sze−
ściu  poleceń.  W praktyce  program  może
mieć dowolną długość (składać się z dowol−
nej liczby poleceń).

Starszym Czytelnikom, pamiętającym erę

panowania DOS−u, przypomina to pewnie
program LOGO. Można w nim było stero−
wać żółwiem poruszającym się po ekranie za
pomocą podobnych komend.

Rejestracja jazdy

Aby zarejestrować jazdę, należy ustawić mo−
del w miejscu, od którego ma zacząć jechać.
Następnie kliknąć na przycisku „Rejestruj ja−
zdę” i rozpocząć sterowanie modelem za po−
mocą kursorów klawiatury. Po dojechaniu na

miejsce docelowe należy kliknąć na przyci−
sku „Zakończ sterowanie”. Teraz należy
ustawić model w miejscu, od którego rozpo−
częliśmy sterowanie. Kliknięcie na przycisku
„Rozpocznij jazdę” spowoduje, że model po−
jedzie zapisaną właśnie trasą.

Zegar sterujący

Wpisanie do programu instrukcji „f” (jedź do
przodu)  spowoduje,  że  model  pojedzie  do
przodu. Tylko kiedy ma się zatrzymać? Pro−
blem ten rozwiązuje funkcja oznaczona jako
Interval, która określa długość jednego kroku
programu.  Jest  ona  wyrażona  w milisekun−
dach, a jej aktualną wartość wskazuje pierw−
sza linia wyświetlacza (Interval). Jeżeli chce−
my, aby model poruszał się z większą precy−
zją  –  wartość  tego  parametru  powinna  być
mniejsza. Nie może być jednak mniejsza niż
100ms.  Jeżeli  wpiszemy  wartość  niższą  od
100ms (np. 25), to po kliknięciu na przycisku
„Rozpocznij  sterowanie”  lub  „Rejestruj  ja−
zdę”  –  wartość  ta  zostanie  automatycznie
zmieniona  na  100ms.  Wartość  maksymalna,
jaka może być wpisana, to 3600000ms (1 go−
dzina). Przy próbie wpisania większej liczby
program  automatycznie  wyzeruje  wyświe−
tlacz.  Domyślna  wartość  tego  parametru  to
500ms. Jeżeli zachodzi potrzeba, aby np. mo−
del pojechał do przodu dalej, niż zdoła to zro−
bić w czasie 500ms, wystarczy wpisać kilka
instrukcji  „f”.  Wpisanie  sekwencji:  „ffff”
spowoduje, że model będzie jechał do przodu
przez 2 sekundy (4 * 500ms).

Korektę wartości częstotliwości zegara

sterującego  dokonać  można  za  pomocą  kla−
wiatury  numerycznej  znajdującej  się  obok
wyświetlacza w oknie programu. Jej wartość
wskazuje  pierwsza  linia  wyświetlacza  (Inte−
rval). Dokonywać tego można wówczas, gdy
przycisk oznaczony „Inv” jest wciśnięty.

Pozostałe funkcje
programu

Kliknięcie na przycisku „Nowy” spowoduje
wyczyszczenie pola edycyjnego, aby można
było wpisać nowy program jazdy.

Kliknięcie na przycisku „Otwórz” spowo−

duje otwarcie okna dialogowego, z którego
można otwierać pliki programu Tank (*.tnk)
z zapisanymi programami jazdy.

Kliknięcie na przycisku „Zapisz” spowo−

duje otwarcie okna dialogowego, z którego
można zapisać program jazdy z pola edycyj−
nego do pliku (*.tnk).

Kliknięcie na przycisku „Rozpocznij ste−

rowanie” spowoduje rozpoczęcie sterowania
pojazdem przez komputer (stanie się tak wte−
dy,  gdy  w polu  edycyjnym  będzie  wpisany
program  jazdy).  Spowoduje  również,  że
większość przycisków i pole edycyjne staną
się  nieaktywne.  Można  będzie  tylko  zatrzy−
mać  pojazd  (przycisk  „Wstrzymaj  sterowa−
nie”)  lub  zakończyć  jazdę  (przycisk  „Za−
kończ sterowanie”).

Kliknięcie na przycisku „Wstrzymaj ste−

rowanie”  spowoduje  zatrzymanie  pojazdu.
Większość przycisków i pole edycyjne stanie
się aktywne. Można teraz wprowadzić korek−
cję  zaprogramowanej  jazdy  lub  zmienić  jej
parametry.  Po  wciśnięciu  przycisku  „Roz−
pocznij  sterowanie”  program  będzie  konty−
nuował  sterowanie  modelem  od  miejsca
wstrzymania  jazdy.  Jeżeli  wprowadzone  zo−
stały  jakieś  zmiany  –  zostaną  oczywiście
uwzględnione.

Kliknięcie na przycisku „Zakończ stero−

wanie” spowoduje zatrzymanie pojazdu,
a wszystkie elementy okna programu staną
się aktywne.

Kliknięcie na przycisku „Sterowanie au−

tomatyczne”  spowoduje,  że  program  będzie
gotowy  do  sterowania  pracą  pojazdu.  Nor−
malnie  przycisk  ten  jest  wciśnięty.  W tym
trybie pracy możesz zapisać nową jazdę, od−
tworzyć  ją  lub  dokonać  zmian  w zapisanej
jeździe.

Kliknięcie na przycisku „Sterowanie ręcz−

ne”  spowoduje,  że  większość  przycisków
i pole edycyjne staną się nieaktywne. Będzie
za  to  można  sterować  modelem  za  pomocą
kursorów  klawiatury  komputera  (jazda  pro−
sto, skręt w lewo, skręt w prawo i stop).

Za pomocą przycisków klawiatury nume−

rycznej można zmieniać częstotliwość zega−
ra sterującego (interval) oraz miejsce (step),
od którego program rozpocząć ma sterowa−
nie modelem.

Kliknięcie na przycisku „Step” spowodu−

je,  że  będzie  można  zmieniać  miejsce,  od
którego  program  rozpocząć  ma  sterowanie
modelem.  Wartość  tego  parametru  wskazuje
druga linia wyświetlacza (step). Po kliknięciu

Wykaz elementów

Rezystory:

R11,,R

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R33,,R

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..882200

Ω

R55,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..339900

Ω

R66,,R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..333300

Ω

Kondensatory:

C11,,C

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

Półprzewodniki:

D11,,D

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D żżóółłttee,, pprroossttookkąąttnnee

D22,,D

D33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D zziieelloonnee,, pprroossttookkąąttnnee

U11,,U

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

Y−1177

TT11,,TT33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

D113366

TT22,,TT44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555588

Inne

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ggnniiaazzddoo D

B2255

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT ja−

ko kit szkolny AVT−2653

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

Grudzień 2002

na przycisku „Rozpocznij sterowanie” lub
„Rejestruj jazdę’, wartość tego parametru bę−
dzie zwiększała się o jeden, zgodnie z często−
tliwością zegara sterującego. Informuje tym,
który krok jest aktualnie wykonywany (przy
sterowaniu) lub który krok jest rejestrowany
(przy rejestracji).

Wyświetlacz

Pierwsza linia wyświetlacza (Interval) wska−
zuje  częstotliwość  zegara  sterującego,  a jest
ona wyrażona w milisekundach. Druga linia
wyświetlacza  (Length)  wskazuje  liczbę  kro−
ków, z których składa się program. Trzecia li−
nia  wyświetlacza  (Step)  informuje,  który
krok jest aktualnie wykonywany. Czwarta li−
nia  wyświetlacza  (Action)  informuje  o za−
chowaniu się modelu:
Forward − jedzie prosto.
Left − skręca w lewo.
Right − skręca w prawo.
Stop − stoi.

Montaż i uruchomienie

Płytki  drukowane  przedstawione  zostały  na
rysunkach 2 i 3. Montażu dokonujemy we−
dług ogólnie znanych zasad, tzn. rozpoczyna−
jąc  lutowanie  od  elementów  najmniejszych,
a kończąc na elementach największych. Pod
transoptory  warto  zastosować  podstawki.
Część  elektroniczna  nie  wymaga  zabiegów
uruchomieniowych i jest gotowa do pracy od
razu  po  zmontowaniu.  Oczywiście  pod  wa−
runkiem,  że  została  zbudowana  ze  spraw−
nych elementów.

Do punktów lutowniczych oznaczonych

M1 dołączamy prawy silnik czołgu, a do
punktów lutowniczych oznaczonych M2 do−

łączamy  lewy  silnik  czołgu.  Przy  pierwszej
próbie sterowania zorientujemy się, czy sil−
niki są dobrze podłączone, tzn. pchają czołg
do przodu, a nie do tyłu. W drugim przypad−
ku trzeba przemienić miejscami kable dołą−
czone  do  silników.  Do  punktów  oznaczo−
nych na schemacie VCC podłączamy źródło,
z którego zasilane będą silniki (baterie, aku−
mulatorki,  zasilacz),  o odpowiednim  dla
nich napięciu.

Aby sprawdzić, czy wszystko działa, do−

brze jest przeprowadzić krótki test. W tym ce−
lu  należy  podłączyć  do  portu  w komputerze
moduł z transoptorami. Można to zrobić przy
włączonym komputerze – port na pewno nie
zostanie uszkodzony. Jeżeli układ jest zmon−
towany poprawnie, to powinny zaświecić się
zielone  diody.  Teraz  uruchom  program  Tank
i wpisz w jego pole edycyjne sekwencje zna−
ków  (bez  cudzysłowów):  „rlrlrlrlrl”.  Następ−
nie kliknij na przycisku „Rozpocznij sterowa−
nie”. Jeżeli wszystko jest w porządku, to żół−
te  diody  będą  na  przemian  z zielonymi  za−
świecać się i gasnąć 10 razy (bo takiej długo−
ści jest nasz program). Jeżeli wszystko prze−
biegło pomyślnie, to do modułu transoptorów
możemy  podłączyć  moduł  sterownika  silni−
ków  i model.  Teraz  klikając  na  przycisku
„Rozpocznij  sterowanie”,  spowodujemy  nie
tylko  zmianę  w świeceniu  diod,  ale  również
po raz pierwszy pozwolimy sterować kompu−
terowi  naszym  modelem.  Co  prawda  będzie
się  on  poruszał  dość  niezdecydowanie,  skrę−
cając raz w lewo, raz w prawo, ale będzie to
oznaczało, że wszystko działa bez zastrzeżeń.

Jeżeli coś poszło nie tak lub nie spowo−

dowało  wyżej  opisanej  reakcji,  trzeba  je−
szcze  raz  dokładnie  sprawdzić:  popraw−
ność  montażu  części  elektronicznej  i port
COM 2 w komputerze. Może się zdarzyć,
że  port  ten  nie  jest  zainstalowany.  Można
to sprawdzić w Menedżerze Urządzeń (Pa−
nel Sterowania _ System _ Menedżer urzą−
dzeń  _  Porty  (COM  &  LPT)),  lub  jest  on
wyłączony w BIOS−ie.

Dariusz Drelicharz

dariuszdrelicharz@interia.pl

Rys. 2

Rys. 3

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Po opublikowaniu w EdW 12/2000 opisu
wykonania transwertera 6m/20m − kitu AVT−
2460 redakcja otrzymała wiele pozytywnych
opini, jak również prośby adaptacji układu na
inne pasmo.

Oto wypowiedź Andrzeja Rząsy SP7THE

ze Starachowic na temat jego koncepcji przy−
stosowania AVT−2460 do pracy z transceive−
rem na pasmo 10m lub radiotelefonem CB
typu Lincoln itp.

„Transwerter ten ma bardzo dobre para−

metry po stronie odbiorczej oraz nadawczej.
Po  uruchomieniu  transwertera  stwierdziłem,
że ww. urządzenie można zaadaptować np. do
TRX 14MHz z pośrednią 5MHz (w przypad−
ku  kitów  AVT−157  i AVT−351)  oraz
TRX−a  14MHz  z bezpośrednią  prze−
mianą częstotliwości. Podsunął mi się
taki pomysł, by ww. płytkę można by−
ło zastosować do TRX−a SP5WW − 3
wersja  8/1986.  Stwierdziłem,  że  po
dokonaniu drobnych zmian oraz prze−
róbek  można  zastosować  do  TRX−a
na pasmo 10m przy zastosowaniu ge−
neratora 80MHz w miejscu 36MHz,
co  spowoduje  przesunięcie  zakresu
(80−50=30MHz) z pasma 6m na za−
kres 10m w dół (30MHz odpowiada
50MHz, a 28MHz – 52MHz)”.

Koncepcja taka jest szerzej opi−

sana w Świat Radio 11/2002, jednak
trzeba przypomnieć, że prowadzenie
dwustronnych  łączności  w pasmie
amatorskim wymaga posiadania ze−
zwolenia  radioamatorskiego  oraz
urządzenia  nadawczo−odbiorczego
(transceivera) na odpowiedni zakres
częstotliwości i emisję.

Transceivery krótkofalowe choć

są coraz bardziej dostępne w naszym
kraju, to ich cena jest z reguły zbyt
wysoka dla początkujących krótko−
falowców.

Z tego też względu, widząc potrzebę

umożliwienia pracy początkującym krótkofa−
lowcom  w najbardziej  popularnym  pasmie
amatorskim  80m, czyli  w zakresie  3,5−
3,8MHz emisją SSB np. za pośrednictwem ra−
diotelefonu  CB,  proponujemy  im  właśnie
transwerter 80m/11m na bazie kitu AVT−2460.
Dzięki takiej przystawce będzie można za po−
średnictwem  już  posiadanego  urządzenia
nadawczo−odbiorczego CB, czyli transceivera
(radiotelefonu  CB)  wyposażonego  w emisję
SSB  oraz  posiadającego  możliwość  pracy
w wyższej „czterdziestce CB”  posłuchać, co
się dzieje na „osiemdziesiątce”, a uprawnieni
do  pracy  −  mogą  nawiązywać  dwustronne
łączności.

Moc wyjściowa radiotelefonu CB nie jest

istotna, a nawet lepiej będzie, jeżeli będzie
jak najmniejsza, ponieważ wystarczy moc
rzędu 20mW.

Jak to działa?

Opisany poniżej transwerter to w zasadzie
dwustronny konwerter KF, który dołączony
do radiotelefonu CB spowoduje przesunięcie
zakresu częstotliwości 11m do innych zakre−
sów pasm amatorskich.

Ponieważ większość początkujących krót−

kofalowców rozpoczyna swoją przygodę
w zakresach 80m, postanowiliśmy przysto−
sować transwerter właśnie do pracy w zakre−
sie 3,5−3,8MHz.

Rys. 1

Schemat ideowy transwertera 11m/80m

przedstawiony  jest  na  rysunku  1.  Jest  on
uproszczony do granic możliwości, a w skład
układu nie wchodzi nic więcej poza dwiema
parami  mieszaczy  i wzmacniaczy  oraz
wspólnym generatorem. Urządzenie na płyt−
ce  nie  posiada  przekaźnika  niezbędnego  do
przełączania  z odbioru  na  nadawanie  oraz
dodatkowego  stopnia  mocy  w.cz.,  ponieważ
te  brakujące  elementy  można  wykorzystać
z domowego zbioru (mogą być nawet więk−
szych  rozmiarów).  Dzięki  takiej  koncepcji
koszt  kitu  został  zmniejszony  do  minimum.
Częstotliwość generatora 24MHz została tak
dobrana, aby uzyskać wymagany zakres czę−
stotliwości, a dokładniej, aby suma częstotli−
wości  sygnału  transceivera  i generatora  wy−
padła w pasmie 11m. Zastosowanie fabrycz−
nego  oscylatora  kwarcowego  używanego
m.in.  w sprzęcie  komputerowym  znacznie
upraszcza konstrukcję.

Sygnał wyjściowy generatora jest podawa−

ny na bramki drugie tranzystorów Q2 i Q4 po−
przez filtr F5. Oprócz dopasowania impedan−
cji pełni on funkcję filtrującą sygnału (zmniej−
sza poziom sygnałów harmonicznych).

Przy odbiorze następuje przesunięcie czę−

stotliwości wejściowej − 3,5MHz na zakres
27,5MHz, a

przy nadawaniu sygnał

27,5MHz zostaje przesunięty w zakres
3,5MHz (można zastosować inne sposoby
przemiany w zależności od potrzeb).

Przy odbiorze sygnał z anteny poprzez

dochodzi do cewki sprzęgającej filtru zestro−
jonego  na  80m i dalej  na  wzmacniacz  w.cz.
z tranzystorem MOSFET BF966 zapewniają−
cy wzmocnienie układu około 20dB. Na wyj−
ściu  wzmacniacza  znajduje  się  filtr  dwu−
obwodowy F1−F2 zestrojony również na 80m.

Z filtru F2 sygnał podany jest na pierw−

szą bramkę tranzystora polowego MOSFET
T1 − BF966 pracującego jako mieszacz czę−
stliwości.

Na uzwojeniu wtórnym filtru F4 zostaje

wytworzony  sygnał  pośredniej  częstotliwo−
ści leżący w paśmie 11m, będący sumą czę−
stotliwości sygnału generatora i sygnału wej−
ściowego.  Obok  tego  pożądanego  sygnału
będzie  występował  (między  innymi)  sygnał
będący różnicą tych dwóch składowych, ale
zostanie  on  wraz  z innymi  dodatkowymi
kombinacjami  składowych  harmonicznych
sygnałów odfiltrowany poprzez dalsze obwo−
dy, w tym głównie obwody odbiornika.

Tor nadajnika działa w podobny sposób

z tym, że odwrotnie to znaczy tranzystor Q2
dzięki filtrom F6 i F7 przetwarza sygnał wej−
ściowy 11m na 80m (dzięki dodaniu sygnału
24MHz z oscylatora).

Tranzystor Q1 pełni funkcję wzmacniacza

liniowego.

Wszystkie użyte indukcyjności w trans−

werterze są fabryczne. Oprócz pierwotnie
stosowanych filtrów 7x7 typu 514 użyto fil−
trów o oznaczeniu 433. Charakteryzują się

one indukcyjnością główną na poziomie
11

H i po dołączeniu kondensatorem

160pF mogą być przystosowane do pracy
w pasmie 80m.

Montaż i uruchomienie

Transwerter  został  zmontowany  z wykorzy−
staniem płytki drukowanej AVT−2460. Warto
wiedzieć,  że  pod  oscylatorem  kwarcowym
znajdują  się  podwójne  doprowadzenia  ście−
żek  na  wypadek  użycia  oscylatora  w mniej−
szej obudowie (kwadratowej).

W przypadku trudności z nabyciem fil−

trów 7x7 o podanych numerach, można prze−
winąć inne filtry z serii 7x7 najlepiej takie,
które mają zbliżone numery, oznaczeń (ze
względu na rdzeń ferrytowy).

W przypadku filtru 514 uzwojenie pier−

wotne  powinno  zawierać  11  zwojów  drutu
DNE 0,25, zaś wtórne 2 zwoje takiego same−
go  drutu  nawiniętego  obok  uzwojenia  pier−
wotnego.  Z kolei  w filrze  433  uzwojenie
pierwotne  może  zawierać  34  zwoje  drutu
DNE 0,15, zaś wtórne 3 zwoje takiego same−
go  drutu  nawiniętego  obok  uzwojenia  pier−
wotnego.  Podczas  uruchomienia  płytki
w pierwszej  kolejności  ustawiamy  rdzeń
w filtrze F5 na maksimum sygnału na bram−
kach  drugich  mieszaczy  (Q2,  Q4)  i spraw−
dzamy częstotliwość generatora kwarcowego
za pomocą częstościomierza cyfrowego (po−
winno być dokładnie 24MHz).

Strojenie toru odbiorczego jest proste,

bowiem sprowadza się do ustawienia rdzeni
w filtrach  F1...F4  na  maksimum  sygnału
wyjściowego po podaniu na wejście RX sy−
gnału  3,5MHz.  Wstępnego  zestrojenia  toru
odbiorczego  można  dokonać  za  pomocą
sondy  w.cz.  nawet  bez  współpracującego
transceivera. Jako źródło sygnału 80m moż−
na  użyć  GDO  (TDO),  a nawet  sygnał
z kwarcowego  oscylatora  3,68MHz,  oczy−
wiście  poprzez  tłumik  regulowany  (np.  za
pomocą  potencjometru  czy  najprościej  po−
przez  kondensator  rzędu  10pF).  Dołączony
do wyjścia RX miernik częstotliwości powi−
nien  wskazywać  sumę  sygnałów  doprowa−
dzonych.

Zestrojenia toru nadawczego także moż−

na  dokonać  podając  na  wejście  TX  sygnał
z TDO  czy  innego  oscylatora  kwarcowego
o wartości zbliżonej do 27MHz. Przy prawi−
dłowym  zestrojeniu  obwodów  F6−F8  na
wyjściu  powinien  występować  sygnał  zbli−
żony do wartości 3,5MHz. Na jakość sygna−
łu nadajnika ma wpływ w dużej mierze rów−
nież poziom sygnałów wejściowych tranzy−
stora  Q2  (zarówno  sygnał  oscylatora,  jak  i
sygnał wejściowy; należy trochę poekspery−
mentować).

Po wstępnym sprawdzeniu poprawności

zestrojenia transwertera można układ podłą−
czyć do konkretnego urządzenia i wtedy
w takich warunkach skorygować jeszcze raz
ustawienia filtrów.

Przykładowy sposób podłączenia trans−

wertera pokazano na rysunku 1.

Do zasilania transwertera można wyko−

rzystać ten sam zasilacz, którym zasilany jest
radiotelefon CB. Uzwojenia przekaźników
załączane są za pośrednictwem przycisku
PTT radiotelefonu CB.

Jako wzmacniacz końcowy można zasto−

sować  układ  dwutranzystorowy  (BC211  +
IRF520) identyczny jak w minitransceiverze
ANTEK  −  AVT−2310  (opis  EdW11/98)  lub
każdy  inny  wzmacniacz  liniowy  na  pasmo
80m o mocy wejściowej około 50mW.

Jeżeli nie posiadamy jeszcze licencji

nadawcy, możemy pominąć stopień nadajni−
ka i wykorzystywać urządzenie jako konwer−
ter (stroimy tylko filtry F1...F4). Niedopu−
szczalne jest wtedy załączenie PTT, bo może
doprowadzić do uszkodzenia urządzenia.

Nie należy także zapomnieć o właściwej

antenie.  W przypadku  pasma  80m można
z dobrym  rezultatem  zastosować  dipol
2x19,5m zasilany  kablem  koncentrycznym
50

Ω

Warto także wiedzieć, że po zamontowa−

niu oscylatora 20MHz można przystosować
układ do pracy w pasmie 40m. Obwody fil−
trów 433 po zmniejszeniu współpracujących
kondensatorów do wartośći 33pF będą teraz
pracowały w pasmie 7MHz, zaś zakres pracy
radiotelefonu CB będzie ograniczony do
wartości 27−27,1MHz.

Oczywiście do precyzyjnego dostrojenia

się do pasma niezależnie od zakresu wymaga
użycia pokrętła coarse.

Andrzej Janeczek

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

Grudzień 2002

Wykaz elementów

R11,, R

R44,, R

R1100,, R

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..118800

Ω

R22,, R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333kk

Ω

R33,, R

R55,, R

R88,, R

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5566kk

Ω

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

Ω

C11,, C

C44,, C

C66,, C

C99,, C

C1122,, C

C1133,, C

C1144,, C

C1166 .. .. .. .. .. .. ..116600ppFF

C22,, C

C33,, C

C77,, C

C1188,, C

C2211,, C

C2222,, C

C2233,, C

C2244 .. .. .. .. .. .. ..44,,77nnFF

C55,, C

C88,, C

C1155 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122ppFF

C1100,, C

C1177 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477ppFF

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..6622ppFF

C1199,, C

C2200 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4477nnFF

Q11,, Q

Q22,, Q

Q33,, Q

Q44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

BFF996666

U11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11880055 ((7788LL0055))

G11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..oossccyyllaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 2244M

Hzz

FF11,, FF22,, FF33,, FF66,, FF77,, FF88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..443333

FF44,, FF55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..551144

Płytka drukowana jest dostępna

w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2460A

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Przedstawiony zamek szyfrowy jest typowym
tego  rodzaju  urządzeniem,  którego  obsługa
sprowadza  się  do  wprowadzenia  za  pomocą
klawiatury właściwego, czterocyfrowego ko−
du dostępu. Układ zamka charakteryzuje pro−
stota oraz niewielki koszt wykonania. Powo−
duje to jednak, że posiada on pewne ograni−
czenia,  o których  piszę  w dalszej  części.
W związku z tym zamek nadaje się do wyko−
rzystania  wówczas,  gdy  zachodzi  potrzeba
wykonania  szybko  i tanio  niezbyt  wyrafino−
wanego zabezpieczenia. W konstrukcji tej nie
przewidziano  zastosowania  konkretnego  ele−
mentu wykonawczego, pozostawiając to wy−
borowi  użytkownika,  w zależności  od  indy−
widualnych potrzeb. Projekt ten może stano−
wić punkt wyjścia dla własnych rozwiązań.

Jak to działa?

Schemat ideowy przedstawia ry−
sunek  1.  Na  schemacie  linią
przerywaną  zaznaczono  obszar,
w którym  za  pomocą  odpowie−
dnich  połączeń  dokonuje  się
ustawienia wybranego, czterocy−
frowego kodu dostępu. Przyjęto,
że  przykładowy  ustawiony  kod
to  1−2−3−4  (odpowiednio  przyci−
ski P1−P2−P3−P4).

W stanie spoczynkowym na

wyjściu Q0 licznika  pierścienio−
wego  US1  panuje  wysoki  stan
logiczny.  Naciśnięcie  przycisku
P1,  połączonego  z tym  wyj−
ściem,  powoduje  pojawienie  się
dodatniego  impulsu  na  wejściu
CLK  licznika.  Reakcją  licznika
pierścieniowego  na  ten  impuls
jest, zgodnie z jego zasadą dzia−
łania,  przeniesienie  jedynki  lo−
gicznej  z wyjścia  Q0  na  kolejne
wyjście  Q1.  To  wyjście  z kolei
połączone jest z następnym przy−
ciskiem

P2,

wchodzącym

w skład  ustawionego  kodu.  Użycie  tego
przycisku  powoduje  ponowne  uruchomienie
wyżej opisanego mechanizmu swoistego sa−
monapędzania się licznika US1. W rezultacie
naciśnięcia pozostałych przycisków P3 i P4,
wysoki  stan  logiczny  zostanie  przesunięty
poprzez  kolejne  wyjścia  Q2  i Q3  aż  do  Q4,
kończąc  w ten  sposób  wprowadzenie  kodu
dostępu. Zamek jest otwarty. Stan ten sygna−
lizowany  jest  świeceniem  diody  LED,  prze−
wodzącej poprzez wysterowany z wyjścia Q4
tranzystor  T1.  Tranzystor  ten  załącza  rów−
nież  podłączony  do  zacisków  3  i 4  element
wykonawczy  np.  przekaźnik  pośredniczący
lub elektromagnes małej mocy.

Wyzerowanie licznika, czyli zamknięcie

zamka, doprowadzenie go do stanu zasadni−
czego, następuje w wyniku naciśnięcia w do−

wolnym momencie któregokolwiek z przyci−
sków, które nie wchodzą w skład ustawione−
go kodu (w tym przypadku P5−P10).

Elementy C1,R5 i D6 zapewniają wyzero−

wanie układu w momencie załączenia napięcia
zasilającego.  Rezystory  R3  i R4  wymuszają
stabilny,  niski  stan  logiczny  na  wejściach
RST oraz CLK w czasie, gdy żaden z przyci−
sków nie jest naciśnięty. Dioda D1 zabezpie−
cza tranzystor T1 przed ewentualnymi prze−
pięciami.  Wartość  napięcia  zasilającego  jest
dowolna w zakresie ok. 6÷12V.

Ograniczeniem o jakim wspomniano na

wstępie jest zmniejszona liczba możliwych
kombinacji szyfru, wynikająca z faktu, że
w kodzie dostępu nie wolno wykorzystać tych

Rys. 1 Schemat ideowy

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

Grudzień 2002

samych, bezpośrednio po sobie następujących
cyfr. Wadą zamka jest również to, że w przy−
padku  próby  złamania  szyfru,  naciśnięcie
w niewłaściwej  chwili  klawiszy  wchodzą−
cych w skład kodu nie powoduje wyzerowa−
nia  licznika.  Niedogodności  te  mogą  jednak
zostać zrekompensowane łatwym w realizacji
zwiększeniem  liczby  cyfr  kodu  dostępu,  do
maksymalnie  dziewięciu,  poprzez  podłącze−
nie do przycisków niewykorzystanych dotąd,
następnych wyjść licznika US1.

Montaż
oraz ustawienie kodu

Układ zamka z powodzeniem można zmon−
tować na uniwersalnej płytce drukowanej lub
zaprojektować płytkę pod kątem tylko jedne−
go, wybranego kodu dostępu.

Prototyp urządzenia zmontowany został

na  płytce  umożliwiającej  wielokrotną,  do−
wolną zmianę czterocyfrowego kodu. Płytka,
której  schemat  montażowy  pokazano  na  ry−
sunku  2,    jest  dwustronna,  ale  nie  wymaga
metalizacji otworów.

Klawiaturę wykonano z wykorzystaniem

typowych mikroprzycisków, wyposażonych
w nakładane klawisze. Przed rozpoczęciem
montażu klawisze te należy zdjąć. Przyciski
umieszcza  się  na  płytce  od  strony  druku,
oznaczonej  jako  STRONA B,  lutując  je  do
punktów  lutowniczych  umieszczonych  tyl−
ko na tej stronie. Punkty te powinny posia−
dać  odpowiednio  dużą  średnicę  otworów,
uniemożliwiającą  kontakt  elektryczny
z punktem  lutowniczym  umieszczonym  po

STRONIE A. Od strony druku należy przy−
lutować również diodę LED. Pozostałe ele−
menty  umieszczone  są  na  STRONIE  A.
Trzeba  zwrócić  uwagę  na  obustronne  luto−
wanie  lewej  końcówki  kondensatora  C1,
końcówki 8 układu US1 oraz zwory Z, po−

nieważ punkty te spełniają funkcję połącze−
nia pomiędzy warstwami.

Procedura ustawienia wybranego kodu do−

stępu  polega  na  przylutowaniu  końcówek
przycisków do odpowiednich punktów lutow−
niczych  od  strony  elementów,  zgodnie  z ry−
sunkiem 3. W pierwszej kolejności końców−
ki wszystkich klawiszy o numerach niewcho−
dzących  w skład  ustalonego  kodu  (w tym
przypadku  P5−P10)  należy  przylutować  do
kwadratowych pól lutowniczych, okrągłe po−
zostawiając nielutowane. Następnie końców−
ki  przycisków,  których  numery  wchodzą
w skład  wybranego  kodu  (w tym  przypadku
P1,P2,P3  i P4)  należy  przylutować  do  okrą−
głych pól lutowniczych, kwadratowe pozosta−
wiając  nielutowane.  Ustalenie  kolejności,
w jakiej wymienione przyciski mają występo−
wać  w wybranym  kodzie,  dokonywane  jest
poprzez  obustronne  przylutowanie  przy  każ−
dym z nich zwory−przelotki do odpowiednie−
go  pola  lutowniczego,  skojarzonego  z kolej−
nymi wyjściami licznika Q0−Q3.

Krzysztof Markowski

Od Redakcji: Dostarczony model działa

poprawnie.  Gdyby  jednak  drgania  styków
powodowały błędne działanie, na wyjściu ze−
garowym CLK należy dodać typowy  obwód
odkłócający:  szeregowy  rezystor  220k

Ω

i kondensator 100nF między wejściem CLK
a masą.

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3 Schemat montażowy

Wykaz elementów

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..668800

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222kk

Ω

R33,,R

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

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

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

D11−D

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

N44114488

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

C223388

S11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44001177

LLEED

D .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..ddoow

woollnnyy ttyypp

P11−P

P1100 .. .. .. .. .. .. .. ..pprrzzyycciisskkii ttyyppuu µµssw

wiittcchh zz kkllaaw

wiisszzeem

Fot. 1 Płytka drukowana − strona A

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

Grudzień 2002

Do czego to służy?

Opisany moduł przeznaczony jest dla szero−
kiej  rzeszy  miłośników  różnego  rodzaju  za−
baw i gier, a w szczególności mających żyłkę
hazardzisty. Jak sama nazwa wskazuje „2 w 1”
jest to połączenie dwóch różnych projektów
w jednym. Sięgając po wcześniejsze numery
EdW, możemy odnaleźć kilka projektów do−
tyczących  elektronicznej  kostki  i ruletki.  Są
także  gotowe  kity  do  samodzielnego  monta−
żu, ale nie było jeszcze projektu łączącego te
dwie  różne  „zabawki”.  Patrząc  na  fotografię
modelu, ułożenie diod na płytce nie odzwier−
ciedla  oczek  na  kostce,  ale  jeśli  zmontujecie
sobie taki właśnie układ, zobaczycie, że łatwo
się w tym połapać. Mianowicie, liczba zapa−
lonych diod będzie oznaczać liczbę oczek na
kostce. Z ruletką nie powinno być najmniej−
szych  problemów,  jest  klasyczna.  A co  po−
wiecie, aby sterować tą zabawką pilotem na
podczerwień? Myślę, że wszystkim znudziły
się  przyciski  umieszczone  bezpośrednio  na
płytce, a sterowanie bezprzewodowe jest te−
raz na topie. Do wykonania układu zachęcam
wszystkich, którzy lubią się bawić!

Jak to działa?

Schemat ideowy układu pokazany jest na ry−
sunku 1. Połączenie kostki i ruletki nie było−
by możliwe, gdyby nie mikrokontroler z ro−
dziny AVR. Mowa oczywiście o AT90S2313,
który  jest  bardzo  popularny  ostatnimi  czasy
w µProjektach 3000. Program znajdujący się
w jego wnętrzu został napisany w Bascomie
AVR ver.1.11.6.4. Jak widać, układ jest bar−
dzo prościutki, zawiera dosłownie kilka ele−
mentów, tak więc nie powinien sprawić Wam
żadnych  problemów.  Zajmijmy  się  teraz
oprogramowaniem.  Opuścimy  deklarację
zmiennych  i konfigurację  portów,  a przej−
dziemy od razu do pętli głównej – listing 1.
Jak widać, jest ona bardzo króciutka, zawie−
ra  cztery  funkcje.  Pierwsza  funkcja  Rnd
oznacza skrót z języka angielskiego Random

Number  Drawning,  czyli  generacja  liczb  lo−
sowych. Funkcja ta jest niewątpliwie rewela−
cją  w Bascomie,  bo  nie  musimy  wymyślać
żadnej  procedury  pozwalającej  generować
liczby  losowe,  tylko  po  prostu  wpisujemy
Rnd  i w nawiasie  górną  wartość  przedziału,
z którego mają być generowane liczby.
Druga  funkcja  Getrc5 odpowiedzialna
jest za dekodowanie kodów pochodzą−
cych z pilota, który pracuje oczywiście
w standardzie  RC5.  Trzecia  funkcja
Debounce umożliwia podłączenie prze−
łącznika  bezpośrednio  do  linii  portu
oraz  eliminuje  efekt  drgania  jego  sty−
ków.  Zadaniem  czwartej  funkcji  Wa−
itms jest  spowolnienie  pracy  trzech
wcześniejszych.  Oprócz  pętli  głównej
w programie  znajdują  się  dwie  proce−
dury:  Kostka i Ruletka.  W zależności
od zmiennej Kod, która przyjmuje war−

tości  zdekodowanego  kodu,  program  wyko−
nuje  odpowiednią  procedurę.  Naciśnięcie
klawisza  o kodzie  1  lub  Przycisku_1 (S1)
spowoduje wywołanie procedury Kostka – li−
sting  2.  Na  początku  procedury  umieściłem
w pętli  powtórzeń  „symulację”  losowania,

„

”

µµ

Rys. 1 Schemat ideowy

Listing 1

Do
Liczba_generowana = Rnd(6)
Waitms 100
Getrc5(address , Kod)

'dekodowanie kodów

If Address = 0 Or Address = 10 Then

Kod = Kod And &B10111111
End If

If Kod = 1 Then

Call Kostka
End If

If Kod = 2 Then

Call Ruletka
End If

Debounce Przycisk_1 , 0 , Kostka , Sub
Debounce Przycisk_2 , 0 , Ruletka , Sub

Loop

polegającą  na  miganiu  sześciu  diod  z towa−
rzyszącym  im  dźwiękiem.  Następnie  w za−
leżności  od  wygenerowanej  w pętli  głównej
liczby ustawić port w stan odzwierciedlający
tę liczbę. Zastosowałem do tej operacji funk−
cję Select Case. Wynik w postaci zapalonych
diod widoczny jest przez 5 sekund, a po upły−
wie tego czas diody gasną.

Zasadę działania elektronicznej Kostki mamy
już  za  sobą,  przejdziemy  więc  do  wyjaśnie−
nia, na czym będzie polegać działanie Rulet−
ki – listing 3. Wejście do tej procedury moż−
liwe jest po naciśnięciu klawisza o kodzie 2
lub  Przycisku_2 (S2).  Jak  na  pewno  zauwa−
żyliście,  jest  tu  pełno,  chętnie  przeze  mnie
stosowanych,  pętli  powtórzeń  „wzbogaco−
nych” o funkcję Rotate. Na początku proce−
dury zakładam początkową wartość zmiennej

A,  którą  będę  obracał
o jedno  miejsce  w lewo.
Rolowaniu  będzie  towa−
rzyszył  dźwięk.  Zastoso−
wanie  jednej  pętli  w dru−
giej pozwoliło na stopnio−
we  zmniejszanie  prędko−
ści  obracania  bitu.  Aby
„kulka” nie zatrzymywała
się w jednym miejscu, po−
wtórzyłem  drugi  raz  tę
samą  pętlę,  tylko  liczbę
powtórzeń  zależy  od
zmiennej  Liczba_gene−
rowana,  czyli  wygenero−
wanej  w pętli  głównej
liczby. Tak jak w przypad−
ku Kostki wynik widoczny
jest  przez  pewien  czas.
Oprogramowanie  mamy
za sobą, w razie niejasno−
ści  polecam  analizę  kodu
źródłowego dostępnego na
stronie internetowej EdW.

Montaż
i uruchomienie

Cały układ można zmontować na płytce dru−
kowanej pokazanej na rysunku 2. Z własne−
go doświadczenia polecam rozpoczęcie mon−
tażu od zamontowania stabilizatora i spraw−
dzenia  poprawności  jego  działania.  „Zaszy−
cie” całej inteligencji układu we wnętrzu mi−
kroprocesora spowodowało, że montaż płytki
jest  banalny,  więc  przeprowadzamy  go
w sposób typowy, od elementów najniższych
do najwyższych. Diody LED montujemy na
przemian raz koloru czerwonego, raz  koloru
zielonego.  Dwa  kolory  mają  odzwierciedlać
klasyczną ruletkę. Niestety nie ma diod świe−
cących na czarno, dlatego użyłem koloru zie−
lonego.  Po  wlutowaniu  podstawki  i umie−
szczeniu  w niej  zaprogramowanego  mikro−
procesora możemy zaczynać zabawę.

Obsługa układu

Przy okazji omawiania programu wspomina−
łem już o obsłudze naszej „zabawki”, ale chcę
tę informacje zebrać osobno. Obsługa jest ba−
nalnie prosta: naciskając klawisz 1 lub przy−
cisk_1 (S1) „rzucamy kostką”, naciskając
klawisz 2 lub Przycisk_2 (S2) „puszczamy
kuleczkę”. Życzę wszystkim miłej zabawy!!!

Łukasz Hrapek

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

Grudzień 2002

Wykaz elementów

Rezystory

R11−R

R88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..332200

Ω

R99 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..222200

Ω

Kondensatory

C11,,C

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..2222ppFF

C33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF

Półprzewodniki

D11−D

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

D55 cczzeerrw

woonnee

D55−D

D88 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLEED

D55 zziieelloonnee

IIC

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT9900S

S22331133

IIC

C22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..77880055

P11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..S

SFFH

H550066

Inne

Q11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..88M

Hzz

G11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

Buuzzzzeerr ppiieezzoo

K 22

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−3019

Listing 2

Sub Kostka:

For L = 1 To 15
Diody = &B11000000
Sound Bzyczek , 500 , 50
Diody = &B11111111
Waitms 150
Set Bzyczek
Next L

Select Case Liczba_generowana
Case 0 : Diody = &B11111110
Case 1 : Diody = &B11111100
Case 2 : Diody = &B11111000
Case 3 : Diody = &B11110000
Case 4 : Diody = &B11100000
Case 5 : Diody = &B11000000
End Select
Wait 5
Diody = &B11111111
End Sub Kostka

Listing 3

Sub Ruletka:
Rolowana_liczba = &B11111110

For L = 1 To 25
Zwloka = Zwloka + 5
Rotate Rolowana_liczba , Left , 1
Diody = Rolowana_liczba
Sound Bzyczek , 800 , 10
Set Bzyczek

For I = 1 To Zwloka
Waitms 2
Next I

Next L

For L = 1 To Liczba_generowana

Zwloka = Zwloka + 5

Rotate Rolowana_liczba , Left

, 1

Diody = Rolowana_liczba
Sound Bzyczek , 800 , 10
Set Bzyczek

For I = 1 To Zwloka
Waitms 2
Next I

Next L

Zwloka = 0
Wait 5
Diody = &B11111111
End Sub Ruletka

Rys. 2 Schemat montażowy

Czy  pamiętacie  modne  do  niedawna  drew−
niane  układanki?  Odpowiednio  poskładane
kawałki  cienkiej  sklejki  (bez  konieczności
stosowania  kleju!!!!!)  tworzą  przestrzenne,
atrakcyjnie wyglądające bryły: statku, samo−
lotu,  samochodu,  dinozaura  itp.  Czy  może
być  coś  więcej?  Otóż  okazuje  się,  że  tak.
Z myślą  o najmłodszych  konstruktorach  fir−
ma  Velleman  wprowadziła  na  rynek  serię
modeli  wyposażonych  w układy  napędowe.
Szereg  przekładni  zapewnia  współpracę
i ruch  np.  wirników  śmigłowca,  dodatkowo
w niektórych modelach zamontowano oświe−
tlenie.  Całość  wygląda  atrakcyjnie,  ale  dość
skomplikowanie.  W rzeczywistości  zmonto−
wanie zestawu jest łatwe i przyjemne. Ocena
ta  wynika  z rzeczywistej  obserwacji,  autor
dostał do „przetestowania” modele śmigłow−
ca i robota. Oba składał jego syn.

Komplet elementów zapakowany jest

w estetyczne  pudełko.  Znajdują  się  w nim:
zawinięty w folię pakiet elementów ze sklej−
ki,  „bąbelkowa”  torebka  z elementami  me−
chanicznymi, silniczkiem elektrycznym i po−
jemnikiem na baterie oraz instrukcja monta−
żu.  Zestaw  śmigłowca  pozwala  wykonać
model,  który,  napędzany  silniczkiem  elek−
trycznym, będzie jeździł, obracał wirnikiem
głównym  i śmigłem  ogonowym.  Wszystkie
części tworzą po wypakowaniu spory stosik
drewnianych  formatek,  kolorowych  kółek,
pasków,  wkrętów  itp.  Jedynym  narzędziem
potrzebnym  do  złożenia  modelu  jest  nie−
wielki wkrętak (nie potrzeba kleju, należy
natomiast  zakupić  dwie  baterie  R6,
których  nie  ma  w wyposażeniu).  Ka−
belki  instalacji  elektrycznej  łączone
są przez skręcenie gotowych, odizo−
lowanych  końcówek.  W ten  spo−
sób

wyeliminowano

konieczność  zastoso−
wania  lutownicy,  co  mo−
gło  być  znaczącym  proble−
mem,  zwłaszcza  w przypadku
młodszych kolegów.

Montaż zestawu należy rozpocząć

od  dokładnego  przejrzenia  instrukcji.
O ile  składanie  elementów  ze  sklejki  jest
stosunkowo  proste,  zainstalowanie  przekła−
dni wymaga zachowania określonej kolejno−
ści  montażu.  Główne  elementy  wchodzące
w skład szkieletu helikoptera łączone są me−
talowymi  blaszkami−kątownikami  przykrę−
canymi miniaturowymi wkrętami. I tu pierw−
sze,  miłe  zaskoczenie.  Składanie  przebiega
bardzo  łatwo,  a sklejka  w czasie  wkręcania
wkrętów nie pęka.

Podstawowym elementem konstrukcyj−

nym  jest  korpus  helikoptera.  W ściankach
bocznych mocowana jest większość elemen−
tów  przekładni  pasowych  −  tu  kolejne  miłe
zaskoczenie. Belgowie nie poszli na łatwiznę
− wszystkie ośki montowane są w łożyskach
z tworzywa  sztucznego.  Mają  one  postać
„grzybków”  z otworem  w środku,  wciska−
nych w wybranych miejscach w elementy ze
sklejki. Kolejna miła wiadomość − wszystko
wzajemnie doskonale pasuje. Łożyska wcho−
dzą w swoje gniazda z lekkim oporem, co po−
woduje,  że  po  zamontowaniu  nie  wypadają
i trzymają się stosunkowo pewnie. Wszystkie
kółka  pasowe  i zębate  wykonane  są  z ela−
stycznego tworzywa sztucznego. Na ośki na−
suwają  się  z pewnym,  lekkim  oporem  −  po−
woduje  to,  że  po  złożeniu  pewnie  trzymają
się  w wybranym  miejscu.  W przekładniach
pasowych  zastosowano  elementy  gumowe
zbliżone  wyglądem  do  popularnych  „recep−
turek”. W rzeczywistości są to elastyczne pa−
ski  napędowe,  prawdopodobnie  stosowane

w mechanizmach napędu magne−

tofonów kasetowych. Powodu−

je to, że są trwałe i mocne. Po

zamontowaniu  pracują  bardzo  pewnie  −  nie
zrywają  się  i nie  spadają.  Silnik  napędowy
mocowany jest w blaszanym jarzmie. Umoż−
liwia  to  jego  wygodne  zastosowanie  w in−
nych zabawkach.

Poszczególne elementy drewniane zapro−

jektowano w taki sposób, że po złożeniu mo−
delu pewnie tkwią w wybranych miejscach.
Wszystkie przygotowano bardzo dokładnie −
wyjęte z arkusza sklejki nie mają, tak szpecą−
cych u innych producentów, śladów na

obrzeżach. Całość tworzy bardzo zwarty
i trwały układ. Drgania powstające podczas
pracy silniczka i przekładni ani razu nie spo−
wodowały wypadnięcia jakiejkolwiek części
czy uszkodzenia modelu.

Złożona zabawkę można oczywiście po−

malować, jednak kolorowe kółka i paski cie−
kawie prezentują się na tle naturalnego
drewna.

Reasumując, całość jest bardzo atrakcyj−

nym produktem, doskonałym np. na prezent
dla osób od lat 10 do 100, interesujących się
techniką. Poszczególne elementy przekładni
są trwałe a jednocześnie nadają się do wyko−
rzystania w innych modelach. Montaż jest sto−
sunkowo prosty, o ile przestrzega się zaleca−
nej kolejności montażu. Jedyną łyżką dzieg−
ciu w rewelacyjnym skądinąd produkcie są
zbyt małe rysunki w instrukcji montażu. Wy−
maga to ich dokładnej analizy i precyzyjnego
śledzenia poszczególnych etapów budowy.

Jarosław Barański

PS. Z ostatniej chwili. Wobec dużego zainte−
resowania zestawami, w ofercie AVT pojawi−
ły się, jako wyposażenie dodatkowe, zestawy
przekładni wraz z silniczkiem napędowym
(kod handlowy: KNS7). Można je zamonto−
wać w posiadanych zabawkach − z modeli sta−
tycznych zamieniają się w działające urządze−
nia. Pełna oferta mechanicznych modeli drew−
nianych Vellemena znajduje się na stronie 62.

KNS4

Zamówienia można składać pocztą, telefonicznie lub pocztą elektroniczną. 01−939 Warszawa, ul. Burleska 9; tel. (022) 864 64 82, tel./fax (022) 835 66 88; e−mail

handlowy@

@avt.com.pl

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

Grudzień 2002

Każdy z nas próbuje oszczędzać energię oraz
racjonalnie  ją  wykorzystywać.  Związane  są
z tym mniejsze koszty, jak i dbałość o nasze
środowisko. W artykule chciałbym się skupić
nad możliwością sterowania najzwyczajniej−
szym  piecem  centralnego  ogrzewania,  który
możemy  spotkać  w domach  jednorodzin−
nych.  Ma  to  na  celu  maksymalne  wykorzy−
stanie  opału  oraz  wygodę  w eksploatacji
tychże pieców. Dość ciągłego sprawdzania −
co  tam  się  dzieje  w naszym  piecu!  Każdy
oczywiście  chciałby,  aby  można  było  nasta−
wić pożądaną temperaturę wody w instalacji
centralnego  ogrzewania  bez  konieczności
ciągłego  dokładania  opału,  czy  też  zamar−
twiania  się  o zbyt  duży  wzrost  temperatury
wody w c.o. (jak wiemy nie jest to pozytyw−
nym  zjawiskiem).  Osobiście  miałem  podob−
ne problemy, dlatego postanowiłem wykonać
sterownik do mojego pieca.

Układowi po−

stawiłem następu−
jące wymagania:
1.  Pomiar  tempe−
ratury  w trzech
punktach  (max.
w czterech)  −  na
piecu,  na  bojlerze
z ciepłą wodą oraz
w pomieszczeniu,
w którym znajdu−
je  się  sterownik.
N a j w a ż n i e j s z y
odczyt  stanowi
temperatura

piecu,  ponieważ
względem niej do−
konywane  są  na−
stawy.  Pozostałe
pomiary  tempera−
tury  są  opcją  czy−
sto informacyjną.
2.  Odczyt  wska−
zań

sterownika

(temperatur,  alar−
mów,  nastawów,
itp.)  za  pomocą
LCD 16*1 (16*2).

3.  Sterowanie  pompką  wodno−cyrkulacyjną.
Ważne jest, by pompka nie pracowała na „próż−
no”, np. gdy w instalacji jest zimna woda lub
gdy temperatura wody w piecu jest zbyt mała.
4.  Sterowanie  wentylatorem  wtłaczającym
powietrze,  który  jest  potrzebny  do  procesu
spalania.

Opis układu

Schemat blokowy przedstawiony został na
rysunku 1, natomiast schemat ideowy na ry−
sunku 2.

Sercem sterownika jest mikroprocesor

AT89C4051 współpracujący na I

C ze zna−

nym  przetwornikiem  A/C PCF8591.  Dzięki
niemu analogowe sygnały z czujników tempe−
ratury  LM35  (U3−U6)  zamieniane  zostają  na
słowo cyfrowe zrozumiałe dla mikrokontrole−
ra.  Jako  napięcie  odniesienia  przetwornika
A/C użyłem układu LM385/1,2V (U8). Waż−

ną  zaletą  tych  czujników  jest  brak  kalibracji
oraz dość dobra dokładność w odniesieniu do
ceny.  Do  sygnalizacji  dźwiękowej  użyłem
buzzera,  który  ożywa  podczas  przyciskania
S1,  S2,  S3  oraz  w krytycznych  sytuacji:  np.

Rys. 1 Schemat blokowy

Rys. 2 Schemat ideowy

Forum Czytelników

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

Grudzień 2002

przegrzanie wody w piecu T>94

C. Układ nie

jest zbyt skomplikowany, gdyż wszystko
skupia się w obszarze oprogramowania
AT89C4051.

Sl, S2, S3 to przyciski sterujące pracą układu:
Sl (czujnik) − dokonujemy wyboru czujni−

ka, którego odczyt temperatury chcemy uj−
rzeć na LCD.

S2 (Todn) − sprawdzamy aktualnie usta−

wioną temperaturę odniesienia, czyli tempe−
raturę  wody  w piecu,  do  której  utrzymania
sterownik  będzie  dążył.  Poprzez  dłuższe
przytrzymanie  przycisku  (około  ls)  dokonu−
jemy  zmiany  Todn  z krokiem  co  2

C w za−

kresie od 56 do 86 [

C].

S3 (on/off) − w momencie włączenia zasi−

lania przycisk ten służy do uruchomienia ste−
rownika, a w momencie działania do ręczne−
go  włączenia  lub  wyłączenia  wentylatora.
Załączenie  wentylatora  i pompki  następuje
poprzez  przekaźniki  5−woltowe  (K1,  K2)
wysterowane  przez  tranzystory  T1  i T2,
wprowadzane  w stan  nasycenia  stanem  ni−
skim z wyjść mikrokontrolera. Do sygnaliza−
cji  wzrokowej  włączenia  pompki  i wentyla−
tora użyłem diod LED (D2, D3).

Opis programu sterownika

Program można ściągnąć ze strony interneto−
wej EdW www.edw.com.pl z działu FTP. Do
napisania i skompilowania programu użyłem
pakietu BASCOM 8051. Na wstępie wspom−
nę, iż napisanie programu było ciężkim zada−
niem w odniesieniu do pieca c.o. ze względu
na dużą stałą czasową tego obiektu cieplne−
go. Opis programu podzielę na części, aby
był on bardziej zrozumiały:

Działanie pompki
Pierwsze załączenie następuje, gdy tempera−
tura T wody w piecu przewyższy 50

C. Jeże−

li T osiągnie Todn (temperaturę pożądaną,
ustawioną opcjonalnie), ponowne załączenie
nastąpi gdy T=Todn. Wyłączenie pompki na−
stąpi zawsze gdy T<49

C. W przypadku nor−

malnej  pracy  bliskiej  Todn  sterownik  wyłą−
czy  pompkę  (gdy  T=Todn−3).  Kiedy  tempe−
ratura  wzrośnie  powyżej  90

C, zostaniemy

szybko poinformowani cyklicznym alarmem
dźwiękowym.

Działanie wentylatora
Pierwsze załączenie następuje ręcznie, wenty−
lator działa do czasu osiągnięcia temperatury
Todn, z czym wiąże się oczywiście jego wy−
łączenie.  Ponowne  załączenie  nastąpi,  gdy
woda  w instalacji  zostanie  schłodzona  do
temperatury Todn−1. Sterownik będzie dążył
do  utrzymania  zadanej  temperatury.  W pro−
gramie  przewidziałem  automatyczne  wyłą−
czenie wentylatora, zostaniemy powiadomie−
ni o tym alarmem dźwiękowym. Sytuacja ta−
ka nastąpi, kiedy w piecu nie będzie wystar−
czającej ilości opału do utrzymania Todn lub
też kiedy piec będzie wygasał. Kiedy wenty−

lator działa, mikroprocesor sprawdza co czte−
ry minuty, czy temperatura zmienia się, jeże−
li  dwukrotnie  będzie  niezmienna  (8min),
wówczas wentylator zostanie wyłączony. Je−
żeli natomiast kolejne trzy sprawdzenia wy−
kryją,  iż  temperatura  jest  za  każdym  razem
mniejsza od poprzednio przepisanej − wenty−
lator  zostanie  bezwzględnie  wyłączony.  Za−
wsze możemy go włączyć przyciskiem S3.

Wszelkie nastawy oraz parametry czaso−

we zostały dobrane doświadczalnie.

Montaż i uruchomienie

Z montażem  nie  powinno  być  żadnych  pro−
blemów.  Czujniki  nie  wymagają  kalibracji.
Należy  pamiętać,  żeby  czujniki  połączyć
z płytką ekranowanymi przewodami oraz za−
opatrzyć  je  w kondensatory  100nF.  Sterow−
nik składa się z dwóch płytek.

Płytka „zasilacza” przedstawiona została

na rysunku 3. Umieściłem na niej przekaźni−
ki,  stabilizator  napięcia  5V (U1)  oraz  przy−
cisk typu Reset (S3B), który jest równoważ−
ny z przyciskiem S3 (on/off). Płytka ta, skry−
ta  w obudowie,  umieszczona  jest  w pomie−
szczeniu gdzie znajduje się piec. Dodatkowy
przycisk  S3B staje  się  przydatny,  gdy  chce−

my włączyć sterownik lub silnik, stojąc przy
piecu (np. podczas dokładania opału).

Płytka „LCD” przedstawiona została na

rysunku 4. Znajdują się na niej podzespoły
związane z odczytem temperatur oraz przyci−
ski sterujące (Sl, S2, S3). Płytkę tę umieści−
łem w mieszkaniu. Jako przyciski najlepiej
użyć mikrostyków typu Reset 9mm. Lutuje−
my je od strony druku.

Największy problem może być ze znale−

zieniem odpowiedniego wentylatora nadmu−
chowego.  Najczęściej  w sklepach  możemy
spotkać  zwyczajne  wentylatory  łazienkowe,
których nie polecam ze względu na ich małą
wydajność.  Piecowi  musimy  zapewnić  dużą
ilość powietrza, by mógł prawidłowo działać.
Najlepszy jest wentylator typu ślimakowego
na  napięcie  sieciowe,  przykładem  odpowie−
dniej  budowy  może  być  nadmuch  z Fiata
126p. Wentylator łączymy z piecem, pamię−
tając  o zapewnieniu  szczelności.  Na  rynku
znalazłem dobry wentylator − AXC 100, jed−
nak  dość  wysoka  jest  jego  cena  300−400  zł.
Można też do niego dokupić powietrzny za−
wór  przepływowy,  który  zabezpiecza  przed
dostawaniem  się  „fałszywego”  powietrza.
Wszelkie  rury  łączeniowe  możemy  nabyć

w sklepach z materiałami budowlanymi. Do−
bieramy  je  w zależności  od  typu  naszego
pieca  oraz  od  kształtu  otworu  wlotowego
w piecu.  W piecu,  którym  dysponowałem,
fabrycznie  był  już  przygotowany  wlot  po−
wietrza z wentylatora. Pozostało mi jedynie
zapewnić szczelność, aby do pieca wpadało
wyłącznie powietrze z wentylatora. Objawia
się to następującym działaniem − w momen−
cie, kiedy wentylator nie działa, w piecu bra−
kuje tlenu podczas  procesu spalania. Dzieje
się  tak  do  momentu,  kiedy  temperatura  nie
spadnie poniżej Todn−1, następuje załączenie
wentylatora, prawidłowe spalanie i powolny

wzrost temperatury wody w instalacji, która
ciągle krąży, oddając ciepło w całym domu.

W przypadku zastosowania wentylatora
o zbyt małej wydajności, ilość wtłoczo−
nego powietrza może być za mała do
spalenia opału. Wówczas cała idea stero−
wania piecem będzie niepoprawna!

Praktyczne wnioski

Po  roku  eksploatacji  i wielu  popraw−
kach programu, które, jak każdy wie, są
nieuniknione, ze względu na nowe roz−
wiązania  i pomysły,  mogę  zrobić  małe
podsumowanie:
− nie występują już sytuacje przegrzania
wody w instalacji c.o.,
−  obsługa  pieca  stała  się  mniej  uciążliwa,
mamy cały obraz procesu w piecu na LCD,
− odczuwa się wrażenie kontroli nad spa−
laniem opału,
−  ważnym  aspektem  jest  również  fakt,  iż
w momencie  zaniku  napięcia  sieciowego
(220V) zatrzymuje się pompka cyrkulacyj−
na. Jeżeli odpowiednio nie zareagujemy,

Rys. 3 Schemat montażowy „zasilacza“

Rys. 4 Schemat montażowy „LCD“

to w piecu bez sterownia przegrzanie się wo−
dy w c.o. mamy pewne (brak obiegu wody +
stały  dopływ  powietrza).  Natomiast  w roz−
wiązaniu ze sterownikiem dopływ powietrza
jest  na  stałe  zamknięty  i uszczelniony  –  to
wentylator przejmuje zadanie nadmuchu po−
wietrza.  Podczas  zaniku  napięcia  zarówno
pompka nie pracuje, jak i wentylator, dlatego
nie  ma  spalania  i zagrożenia  przegrzaniem
się wody w instalacji. Zastosowałem również
zabezpieczenie  programowe,  które  zawsze
obsługuje pompkę – oczywiście przy włączo−
nym  sterowniku,  przeciwdziała  to  chwilo−
wym zanikom napięcia zasilającego.

Życzę miłego eksperymentowania, zima

tuż−tuż.

Krzysztof Nawacki

krzysztofnawacki@wp.pl

Forum Czytelników

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

Grudzień 2002

Wykaz elementów

Rezystory:

R11−33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11kk

Ω

R44,,R

R66,,R

R77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..447700

Ω

R55 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

ppootteennccjjoom

meettrr

R88−R

R1100,,R

R1122 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33,,33kk

Ω

R1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

Kondensatory

C11,,22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3333ppFF
C

C33,,C

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

miicczznnyy

C55,,C

C66 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000µµFF//1166V

C77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11µµFF//1166V

C88−C

C1111 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

Półprzewodniki

D11,,D

D44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..11N

N44114488

D22,,D

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

D cczzeerrw

woonnaa

TT11−TT33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

C555577

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

U22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

ATT8899C

C44005511

U33−U

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

M3355

U77 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..P

CFF88559911

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

M 338855//11,,22V

W11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..LLC

D 1166**11

Pozostałe

JJ11−JJ44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..A

K22

K11,,K

K22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..R

M8811//55V

S11,,S

S22,,S

S33,,S

S33B

B .. .. .. .. .. .. .. .. ..m

miikkrroossttyykkii ttyyppuu R

Reesseett 99m

Y11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..rreezzoonnaattoorr kkw

waarrccoow

wyy 1122M

HZZ

Y22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..B

UZZZZEER

R 55V

ZZaassiillaacczz 99V

V//445500m

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

Grudzień 2002

Wśród młodych adeptów elektroniki,

i nie tylko, zawsze dużą popularnością

cieszyły się układy mające charakter

rozrywkowy. Prezentowany w artyku−

le układ jest właśnie takim “bajerem”,

wytwarzającym efekt rozbiegania się

następnie zbiegania dwóch linii

świetlnych, utworzonych przez diody

LED. Może on znaleźć mnóstwo zasto−

sowań, np. jako efektowna ozdoba, je−

den z

elementów wystroju pomie−

szczenia itp.

Schemat  ideowy  przedstawiony  został  na  ry−
sunku 1. Układ ma nietypową konstrukcję − na
schemacie brak jakiegokolwiek generatora, nie
ma też żadnych liczników, bramek i innych ele−
mentów  charakterystycznych  dla  podobnych
układów  z biegającymi  światełkami.  Zastoso−
wanie do tego celu układu scalonego LM3914
znacznie uprościło konstrukcję. W układzie do
każdego  wyjścia  podłączone  są  równolegle
dwie diody. Ogólna zasada działania jest prosta:
na  wejście  kostki  U1  jest  podawane  napięcie
z kondensatora C1, który jest cyklicznie łado−

wany  i rozładowywany  przez  oporność
R1+PR1, wskutek czego napięcie na tym wej−
ściu  również  cyklicznie  wzrasta  i maleje.
Liczba zapalonych diod LED na wyjściach U1
jest  zależna  od  napięcia  na  kondensatorze,
a więc będzie ona na przemian rosnąć i maleć.
Aby kondensator C1 był ładowany i rozłado−
wywany  w odpowiednich  momentach,  ko−
nieczne było zastosowanie przełącznika elek−
tronicznego, który steruje tymi procesami. Je−
go rolę pełni multiplekser 4053. Współpracu−
je on z wyjściami Q0 (n.1) oraz Q9 (n.10) ko−
stki U1. Nie mogą one być w tym przypadku
obciążone i dlatego linijka składa się z 16 a nie
20 diod. Gdy wyjście Q0 jest w stanie aktyw−
nym  (występuje  na  nim  potencjał  masy),  na
wyjściu X układu US2 jest ten sam potencjał
co na wyjściu Q9 US1. Wskutek tego na wyj−
ściu Y panuje napięcie równe Vcc i kondensa−
tor C1 jest ładowany poprzez R1+PR1 do mo−
mentu zapalenia diod D8, D18. Gdy to nastąpi,
na  wyjściu  Y zapanuje  potencjał  masy  i kon−
densator C1 zacznie być rozładowywany aż do
momentu wygaszenia diod D1 i D12 na wyj−
ściu Q1. Po chwili pojawi się tam znów poten−

cjał  masy  i sytuacja
taka będzie się powta−
rzać.  Kostka  U1  musi
pracować  w trybie  li−
nijkowym  (n.9  podłą−
czona  do  plusa).  Ja−
sność  diod  będzie
oczywiście  zależała
od  ich  rodzaju,  ale
można  ją  regulować
za  pomocą  rezysto−
rów  R3  i R4,  gdzie
prąd świecenia zależy
od sumy tych rezysto−
rów. Ich stosunek wy−
znacza  również  na−
pięcie

odniesienia,

przy  którym  zapalą
się  wszystkie  diody.
Czas ładowania i roz−
ładowania  C1  można
regulować  potencjo−
metrem PR1.

Ciąg dalszy na stronie 65.

Rys. 1

śś

Wykaz elementów

Rezystory

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1188kk

Ω

R22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100kk

Ω

R33 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..22,,22kk

Ω

R44 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1122kk

Ω

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..110000kk

Ω

R m

miinniiaattuurroow

wyy

Kondensatory

C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1100µµFF//1166V

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

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

Półprzewodniki

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

M33991144

S22 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..44005533

D11−D

D88,, D

D1111−D

D1188 .. .. .. .. .. .. ..ddiiooddyy LLEED

D 88m

Różne

Pooddssttaaw

wkkii 1188ppiinn,, 1166ppiinn

K 22

Rys. 2

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

Grudzień 2002

Podstawy

Obecnie przetwornice impulsowe są

stosowane coraz częściej i wypierają

klasyczne zasilacze transformatorowe

z kolejnych obszarów zastosowań.

Stała tendencja do obniżania napięcia zasila−
jącego układów elektronicznych stawia przed
konstruktorami  przetwornic  coraz  większe
wymagania. Wjednym z wcześniejszych nu−
merów  EdWomówiona  była  sprawa  zasila−
nia  procesorów  komputerowych.  Współcze−
sne  procesory  zawierają  miliony  tranzysto−
rów,  pracują  przy  częstotliwościach  zegara
taktującego  większych  niż  1000MHz  i przy
napięciu  zasilającym  niewiele  większym  od
1V pobierają już nie kilka, tylko kilkanaście,
a nawet ponad 20 amperów prądu. Moc tra−
cona w postaci ciepła w strukturze mikropro−
cesora może przekraczać 20W. Różne sposo−
by chłodzenia procesorów (patrz artykuł Czy
nadchodzi era lodówkokomputerów? w EdW
10/2000 str. 89) zapewniają bezpieczną pracę
procesora, a przy chłodzeniu  struktury za po−
mocą  ciekłego  azotu,  procesor  może  praco−
wać  przy  częstotliwości  taktowania  nawet
dwa razy większej od nominalnej, co oczywi−
ście daje wzrost mocy obliczeniowej.

Stosowanie procesorów i innych elemen−

tów elektronicznych o bardzo niskich napię−
ciach zasilania, a za to dużym poborze prądu,
stawia przed konstruktorami zasilaczy szcze−
gólne  wymagania.  Przy  niskich  napięciach
wyjściowych i dużych prądach wyjściowych
nie mogą być stosowane klasyczne stabilizato−
ry liniowe (o pracy ciągłej). Rysunek 1 poka−
zuje  przykładową  sytuację  przy  zastosowaniu
takiego  stabilizatora.  Jak  widać,  straty  mocy
w stabilizatorze byłyby prawie 3−krotnie więk−
sze, niż moc dostarczana do obciążenia. Spraw−
ność jest zatrważająco mała i wynosi 26%.

Najgorszym problemem nie jest cena

zmarnowanej  energii.  Wwielu  przypadkach
można byłoby sobie pozwolić na taki koszt.
A w dużych  komputerach,  na  przykład  kla−
sycznych  PC−tach,  można  się  także  uporać
z odprowadzeniem tak dużych ilości ciepła.

Sytuacja znacznie komplikuje się w przy−

padku urządzeń przenośnych, np. laptopów.

Tu możliwości chłodzenia są bardzo ograni−
czone  i należy  redukować  wszelkie  niepo−
trzebne straty. A jednym z większych proble−
mów jest  też czas pracy baterii (akumulato−
rów) w komputerach przenośnych. A czas ten
zależy w istotnym stopniu od sprawności we−
wnętrznych stabilizatorów, obniżających na−
pięcie  baterii  (zwykle  6...9V)  do  5V,  3,3V,
2,7V, a ostatnio nawet 1,6...1,2V, zależnie od
zastosowanego procesora.

Zastosowanie zasilaczy impulsowych

(przetwornic) zdecydowanie polepsza sytua−
cję. Przetwornice obniżające mają sprawność
przekraczająca 90%, ale tylko wtedy, gdy na−
pięcie wyjściowe nie jest bardzo niskie. Wkla−
sycznej  przetwornicy  obniżającej  kluczową
rolę odgrywają dwa elementy przełączające:
tranzystor  i dioda.  Aby  zmniejszyć  straty
z reguły  stosuje  się  tu  tranzystor  MOSFET
i diodę Schottky’ego – patrz rysunek 2.

Gdy tranzystor jest otwarty, prąd płynie

przez cewkę L i przez obciążenie. Wcewce
przy przepływie prądu gromadzi się energia –
patrz rysunek 3a. Gdy tranzystor zostaje zatka−
ny, źródłem zasilania staje się cewka − energia
w niej zmagazynowana przekazywana jest do
obciążenia, a prąd płynie w obwodzie cewka −
obciążenie − dioda. Ilustruje to rysunek 3b.

Cewka i kondensator wyjściowy tworzą

też  filtr,  dzięki  któremu  tętnienia  napięcia
wyjściowego  są  stosunkowo  małe.  Wartość
napięcia  wyjściowego  można  łatwo  regulo−
wać  przez  zmianę  współczynnika  wypełnie−
nia przebiegu sterującego bramką tranzystora
MOSFET.

Główną przyczyną strat jest tu spadek na−

pięcia na tranzystorze i diodzie, podczas ich

przewodzenia. Istotny wpływ ma również re−
zystancja cewki.

Zastosowany tranzystor powinien mieć

jak najmniejszą rezystancję w stanie otwarcia
(R

DSon

) i jak najlepsze charakterystyki dyna−

miczne. Należy też zastosować cewkę o ma−
łej rezystancji. Spełnienie tych wymagań nie
jest  specjalnie  trudne:  można  zastosować
tranzystor  o rezystancji  w stanie  otwarcia
20...30 miliomów, a nawet mniejszej. Można
też  połączyć  równolegle  kilka  tranzystorów.
Przy  małych  napięciach  wyjściowych  głów−
ną przyczyną strat okazuje się wtedy spadek
napięcia na diodzie Schottky’ego. Teoretycz−
nie  powinien  on  wynosić  0,3...0,4V,  jednak
w praktyce,  przy  dużych  prądach  może  się−
gać 0,6V, czy nawet 0,7V. Aby znacząco zre−
dukować straty w tej diodzie, należy ją zastą−
pić... tranzystorem MOSFET. Spadek napię−
cia  na  (dobrze  dobranym)  otwartym  tranzy−
storze jest mniejszy. Ilustruje to rysunek 4.

Idea modyfikacji pokazana jest na rysunku

5. Uzyskuje się w ten sposób tak zwaną prze−
twornicę synchroniczną. Nietrudno zrozumieć
zasadę pracy. Drugi tranzystor sterowany jest na

przemian z pierwszym. Gdy przewodzi
tranzystor T2, spadek napięcia na nim
jest znacznie mniejszy, niż spadek napię−
cia na diodzie Schottky’ego. Wrezultacie
straty są znacznie mniejsze – sprawność
przetwornicy znacząco rośnie.

Na pierwszy rzut oka wszystko jest

jasne i proste. Wnikliwi Czytelnicy za−
uważą jednak w układzie kilka „haczy−

ków” i postawią kilka ważnych pytań.

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 4

Rys. 3

Rys. 5

Podstawy

Szczegóły, szczegóły

Po pierwsze w tranzystorze MOSFET N prąd
ma płynąć od drenu do źródła, a tu wygląda,
że w tranzystorze T2 będzie odwrotnie. Po
drugie każdy MOSFET ma pasożytniczą dio−
dę, włączoną równolegle do kanału.

Rzeczywiście, prąd płynie przez otwarty

tranzystor  T2  „nieprawomyślnie”,  od  źródła
do drenu. Jest to dopuszczalne i nie ma żad−
nych niekorzystnych konsekwencji. Podobna
sytuacja  występuje  w tranzystorach  polo−
wych złączowych (JFET), gdzie nawet moż−
na bezkarnie zamieniać wyprowadzenia dre−
nu i źródła. WMOSFET−ach nie dokonuje się
podobnej  zamiany  ze  względu  na  obecność
pasożytniczej diody. Niemniej MOSFET zo−
staje  otwarty  dla  przepływu  prądu  w obie
strony  przez  podanie  znacznego  dodatniego
napięcia na jego bramkę. Spadek napięcia na
otwartym tranzystorze jest rzędu 0,05...0,4V,
zależnie od wartości prądu. Tak mały spadek
napięcia  na  przewodzącym  tranzystorze  nie
dopuszcza  do  przepływu  prądu  przez  paso−
żytniczą  diodę  zawartą  w tym  tranzystorze.
Jest to „zwykła” dioda, więc przy napięciach
w kierunku przewodzenia poniżej 0,5V, prąd
przez nią praktycznie nie płynie. Ilustruje to
rysunek 6.

Jeszcze bardziej dociekliwi Czytelnicy

niewątpliwie zwrócą uwagę na kolejne ogra−
niczenia. Wukładzie z rysunków 4 i 6 trzeba
skutecznie  wykluczyć  możliwość  jednocze−
snego przewodzenia obu tranzystorów nawet
przez drobne ułamki sekund, bo oznaczałoby
to  możliwość  ich  uszkodzenia  i duże  straty
energii.  Jest  to  bardzo  ważne,  zwłaszcza  ze
względu na fakt, że poszczególne egzempla−
rze,  a tym  bardziej  typy  tranzystorów  mają
różne pojemności międzyelektrodowe i różne
napięcia progowe, przez co czasy włączania
i wyłączania  będą  różne.  Aby  wykluczyć
możliwość  przewodzenia  obu  tranzystorów
nawet przez bardzo krótki czas, impulsy ste−
rujące obu tranzystorów muszą być oddzielo−

ne niewielką przerwą, o czasie co najmniej
kilkudziesięciu nanosekund.

Przerwa ta jest niezbędna ze względu na

rozrzut  parametrów  tranzystorów,  jednak  jej
wprowadzenie ma negatywne konsekwencje.
Jak  wiadomo,  cewki  „nie  znoszą”  przerw
w przepływie prądu. Na otwarcie obwodu re−
agują  powstaniem  dużego  napięcia  samo−
indukcji. Wtym przypadku podczas krótkiej
przerwy, gdy oba tranzystory są zatkane, du−
że napięcie samoindukcji nie powstanie, po−
nieważ  prąd  popłynie  przez  pasożytniczą
diodę  tranzystora  T2.  Wydawałoby  się,  że
jest  to  świetne  rozwiązanie  –  w króciutkiej
chwili  po  wyłączeniu  tranzystora  T1  prąd
płynie  przez  wewnętrzną  diodę  MOSFET−
a T2,  a w chwilę  potem  otworzy  się  T2,
przejmie cały prąd i napięcie na tranzystorze
radykalnie zmniejszy się.

Niestety, w obszarze tej pasożytniczej

diody  podczas  przepływu  prądu  zostałby
zmagazynowany  stosunkowo  duży  ładunek,
który później musiałby być usunięty, gdy T2
zostanie  wyłączony.  Pasożytnicza  dioda
MOSFET−a  nie  ma  dobrych  parametrów
w tym zakresie, co zaowocowałoby powsta−
niem dodatkowych, zupełnie niepotrzebnych
strat  mocy  w czasie  odzyskiwania  przez  tę
diodę właściwości zaworowych. Aby popra−
wić  właściwości,  w przetwornicy  synchro−
nicznej  tego  typu  dodaje  się  równolegle  do
pasożytniczej  diody  MOSFET−a T2  diodę
Schottky’ego, która jest szybsza, bo groma−
dzi znacznie mniej ładunku – patrz rysunek
7.  Przewodzi  ona  tylko  w bardzo  krótkim
okresie czasu, gdy oba tranzystory są zatka−
ne, więc może to być dioda o małym prądzie
średnim.

Na podobnej zasadzie można zbudować

inne odmiany przetwornic.

Bardzo uproszczone przykłady są pokaza−

ne na rysunkach 8 i 9. Więcej informacji na
temat przetwornic synchronicznych można

znaleźć na stronach internetowych producen−
tów przeznaczonych do tego układów scalo−
nych.  Oto  kilka  przykładów:  Philips  –
TEA1207T,  National  Semiconductor  –
LM2651, Motorola – MC33470, Analog De−
vices  –  ADP3161,  Linear  Technology  –
LTC1700,  IR  (International  Rectifier)  –
IR1175  czy  Fairchild  Semiconductor  –
FAN5240.

Idea

wykorzystania

przewodzącego

MOSFET−a może być zrealizowana nawet do
prostowania napięcia z transformatora siecio−
wego. Przykład pokazuje rysunek 10.
Obecnie pokazane sposoby okazują się eko−
nomicznie uzasadnione tylko w przetworni−
cach o najniższych napięciach wyjściowych,
rzędu 1...3,3V.

Tomasz Fertak

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

Grudzień 2002

Rys. 8

Rys. 9

Rys. 6

Rys. 10

Rys. 7

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

Grudzień 2002

W lipcowym numerze EdW ogłosiliśmy kon−
kurs związany z procesorem AT90S2313. Po−
mysł konkursu podał jeden z Czytelników,
który pytał:

Jak zapewnić pewny start procesora −
AT90S2313, aby po włączeniu zasilania
odmierzył dokładnie 250ms?

Czytelnik co prawda nie określił potrzeb−

nej dokładności, niemniej  problem  jest  god−
ny  uwagi.  Specyficzna  budowa  procesora
‘2313  powoduje,  że  zadanie  precyzyjnego
odliczenia krótkiego czasu od włączenia za−
silania wcale nie jest łatwe.

Znaczna część uczestników zapropono−

wała jedynie procedury (w BASCOM−ie lub
w asemblerze),  które  zapewnią  odliczenie
250ms. Większość tych propozycji wykorzy−
stuje jeden z liczników TC0, TC1. Niektórzy
przeanalizowali też odchyłkę związaną z nie−
dokładnością  częstotliwości  rezonatora
kwarcowego  i zaproponowali  albo  korekcję
sprzętową przez dołączenie trymera, albo ko−
rekcję programową.

Niestety, takie propozycje, choć formalnie

poprawne,  pomijają  najważniejsze  źródła
błędów  i tym  samym  nie  kwalifikują  się  do
nagród. Aby prawidłowo odpowiedzieć także
na pytanie konkursowe dotyczące oszacowa−
nia    spodziewanego  błędu  odmierzania  cza−
su,  należało  starannie  przeanalizować  pracę
obwodów zerowania AT90S2313.

Istnieją trzy sposoby wyzerowania tego

procesora:
− wyłączenie i włączenie napięcia zasilania,
− podanie stanu niskiego na wejście zerujące
(nóżka 1) oraz
− przepełnienie licznika watchdoga.

Procesor ma rozbudowane obwody zero−

wania,  zapewniające  między  innymi  nieza−
wodne wyzerowanie procesora po włączeniu
zasilania,  i to  bez  potrzeby  dołączania  do
nóżki 1 (wejście zerujące) jakichkolwiek ob−
wodów  zewnętrznych.  Procedura  zerowania
po włączeniu zasilania, nazywana POR (po−
wer  on  reset),  polega  najpierw  na  wykryciu
wzrostu napięcia zasilania powyżej napięcia
progowego,  a potem  na  odliczeniu  czasu
gwarantującego  poprawną  pracę  oscylatora
kwarcowego.  Dopiero  później  procesor
podejmuje normalną aktywność.

Procedura POR zaczyna się, gdy napięcie

zasilania wzrośnie powyżej pewnego progu.
Według karty katalogowej napięcie to (ozna−
czane V

POT

) może wynosić 1,0V...1,8V, zależ−

nie od egzemplarza procesora. Tu występuje
pierwsze źródło niepewności: napięcie zasila−
jące narasta po włączeniu z jakąś skończoną
szybkością. Czym wolniej narasta, tym
z większymi różnicami trzeba się liczyć. Ilu−

struje to rysunek 1, pokazujący zakres czasu,
w którym rozpocznie się procedura POR.

Narośnięcie napięcia do wartości V

POT

nie

oznacza, że procesor zaczyna normalnie pra−
cować. To dopiero początek procedury POR,
gdy  zostaje  włączony  oscylator  watchdoga.
14−bitowy  licznik  zlicza  impulsy  tego  we−
wnętrznego oscylatora RC. Gdy zliczy 16384
taktów tego oscylatora, następuje koniec pro−
cedury POR i procesor zaczyna normalną pra−
cę,  zaczynając  wykonywanie  programu  od
komórki pamięci programu o adresie 0. I do−
piero od tej chwili programista ma pełną kon−
trolę nad procesorem. Ilustruje to rysunek 2.

Źródłem błędu jest mała stabilność we−

wnętrznego oscylatora watchdoga. Rysunek 3,
wzorowany na charakterystyce z karty kata−
logowej  procesora,  pokazuje  przeciętną  za−
leżność częstotliwości tego oscylatora od na−
pięcia  zasilania.  W dopuszczalnym  zakresie
napięć  zasilania  częstotliwość  może  zmie−
niać  się  w zakresie  300kHz...1600kHz.
Oznacza  to,  że  zliczenie  wspomnianych
16384 taktów tego oscylatora może trwać od
około 10ms do około 55ms. Według katalogu
nawet  przy  napięciu  zasilania  wynoszącym
5V należy  liczyć  się  z rozrzutem  czasu  zli−
czania 16ms±5ms (11...21ms).

Oznacza to, że różnica czasu odmierzane−

go po włączeniu zasilania przez poszczególne
egzemplarze procesora może sięgać aż 10ms!

W przypadku budowy jednego układu

opóźniającego

można

zmierzyć

czas

opóźnienia i potem dobrać indywidualnie i
skorygować czas w programie. Nadal trzeba
się jednak będzie liczyć ze zmianami czasu
pod wpływem temperatury – patrz rysunek 3.
Nieznana jest także stabilność długoczasowa
wewnętrznego oscylatora RC – w karcie ka−
talogowej nie ma wzmianki na ten temat.

Opisany błąd można znacznie zmniejszyć,

zapewniając  szybkie  narastanie  napięcia  za−
silania  po  włączeniu  oraz  programując  spe−
cjalny dodatkowy bit oznaczony FSTRT. Bit
ten  skraca  czas  zliczania  impulsów  wewnę−
trznego  oscylatora  z

16ms±5ms na

0,28ms±0,3ms przez skrócenie cyklu zlicza−
nia z 16384 na 256 taktów oscylatora. Dało−
by to rozrzut odliczanego czasu rzędu 0,6ms.
Niestety, bit FSTR nie jest bitem w normal−
nej  przestrzeni  adresowej  programu.  Jest  to
jeden  z dwóch  bitów  dodatkowych  (SPIEN,
FSTRT),  które  można  modyfikować  tylko
w trybie  programowania  równoległego.
Oznacza to, że popularny programator szere−
gowy,  wykorzystujący  łącze  SPI,  nie  może
zmienić stanu bitu FSTRT. Tym samym moż−
liwość  ta  jest  praktycznie  niedostępna  dla
użytkownika, posługującego się popularnym,
prostym programatorem szeregowym.

Podane wiadomości są najistotniejsze jeśli

chodzi o precyzyjne odmierzanie czasu. Kwe−
stie  programu  oraz  dokładności  rezonatora
kwarcowego  mają  znaczenie  dużo  mniejsze,
ponieważ można je w prosty sposób kontrolo−
wać.  Głównym  źródłem  błędu  będzie  słaba
stabilność wewnętrznego oscylatora RC, pra−
cującego podczas procedury POR.

Tylko niewielka część uczestników kon−

kursu zwróciła uwagę i opisała ten problem.
Pierwszą nagrodę otrzymuje Anna Przybysz
ze  Szczecina,  która  w liście  napisała  m.in.:
Jest to moje pierwsze podejście do asemble−
ra  AVR  i mogłam  popełnić  przy  tym  wiele
błędów.  Korzystałam  z noty  aplikacyjnej  do
procesorów  AT90S2313.  Można  oczywiście
korzystać  z

BASCOM−a, ale nie bardzo

wiem, jak obliczyć błąd, ponieważ nieznane
mi są liczby cykli maszynowych na każdą in−
strukcję BASICA.

Anna zaproponowała wykorzystanie licz−

nika TC1 i asemblera przy skróceniu cyklu
POR do 0,28ms±0,3ms. Wtedy całkowity
spodziewany rozrzut odliczania czasu 250ms
powinien być mniejszy niż 0,2%.

Nagrody otrzymują także Jarosław Po−

mykała z Sadownego oraz Marcin Włodar−
czyk z Bytomia.

Konkurs 250ms

– rozwiązanie

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

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

Grudzień 2002

Nawiązując do treści mego wcześniejszego listu, dotyczącego „uni−
wersalnego  zasilacza  wtyczkowego”  (EdW 1/98),  mając  także  na
uwadze  zawartość  „chudego  portfela  początkującego  elektronika”  ,
zająłem  się  (marginalnie,  bo  zasilaczy  mi  nie  brakuje)  poszukiwa−
niem prostego i taniego rozwiązania. Powinno ono zapewnić uzyska−
nie dwóch symetrycznych napięć o znacznej „współbieżności” , do−
brej filtracji, o możliwie małych gabarytach, łatwości wykonania na
ogólnie dostępnych częściach, przy zapewnieniu około 30 mA dostar−
czanego prądu, z możliwością regulacji poszczególnych napięć i speł−
nieniu warunków bezpieczeństwa.

Z góry wyeliminowałem zasilanie bezpośrednio z sieci oraz wyko−

rzystanie dwóch oddzielnych transformatorów sieciowych (zwiększe−
nie gabarytów i kosztów), a także zastosowanie jednokierunkowego
prostowania (gorsza filtracja), pomimo że takie rozwiązanie stosowa−
ne jest w praktyce.

Potrzebując do doświad−

czeń  napięć  symetrycznych
o nierównych wartościach, wy−
konałem  prosty  układ  według
rysunku A, zasilając go z zasi−
lacza  stabilizowanego  z do−
brym  zabezpieczeniem  prądo−
wym.  Przeprowadziłem  próby
układu  według  rysunku  B ze
szczególnym  uwzględnieniem
wpływu rozdzielających kondensatorów C1 i C2 w „ujemnej”  części
zasilacza na zadowalającą „współbieżność”. Część „dodatnia”  jest kla−
sycznym niestabilizowanym zasilaczem, część „ujemna”  jest dołączana

przez  kondensatory  C1,
C2.  Możliwości  układu
przedstawiają  rysunki
C, D, E.

Dla uzyskania napię−

cia

stabilizowanego

zmontowałem  stabiliza−
tor  według  rysunku  F,
wybierając  tanie  i łatwo
u nas dostępne 12−wolto−
we  stabilizatory  scalone
o większej mocy. Do ich
zasilania  wymieniłem
używany przy opisanych
próbach  transformator
typu  TS2  na  TS6  o wy−
ższym napięciu na uzwo−
jeniu  wtórnym.  Wyniki
pomiarów,  w poszerzo−
nym zakresie prądowym,
przedstawiono na rysun−
ku G. Wykresu napięcia
wyjściowego stabilizato−
rów nie ma sensu kreślić:
U+ utrzymuje się na po−
ziomie  12,2V (bez  ob−
ciążenia)  do  100mA,
a U −11,8V w tym  sa−
mym  zakresie  (przy
130mA spadek  napięcia
wejściowego  ma  już
wpływ na pracę układu).

Nadesłał Edward

Krach z Ostrowca Św.

czyli co by było, gdyby...

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

„co by było, gdyby...”. Redakcja EdW nie
gwarantuje,  że  schematy  są  bezbłędne
i należy je traktować przede wszystkim ja−
ko  źródło  inspiracji  przy  tworzeniu  włas−
nych układów.
Przysyłajcie do tej rubryki przede wszyst−
kim  schematy,  które  powstały  jedynie
na  papierze,  natomiast  układy,  które

zrealizowaliście  w praktyce,  nadsyłajcie
wraz z modelami do Forum Czytelników
i do  działu  E−2000.  Nadsyłając  godne
zainteresowania  schematy  z literatury,
podawajcie źródło. Osoby, które nadeślą
najciekawsze schematy oprócz satysfak−
cji z ujrzenia swego nazwiska na łamach
EdW, otrzymają drobne upominki.

Zasilacz symetryczny

Document Outline