PocztaPoczta

W rubryce „Poczta” zamieszczamy fragmenty Waszych li− Specjalną częścią „Poczty” jest kącik tropicieli chochlika stów oraz nasze odpowiedzi na pytania i propozycje. Elek− drukarskiego „Errare humanum est”. Wśród Czytelników, tronika dla Wszystkich to nasze wspólne pismo i przez tę którzy nadeślą przykłady błędów, będą co miesiąc losowa− rubrykę chcemy zapewnić jak najbardziej żywy kontakt re− ne nagrody w postaci kitów z serii AVT−2000. Piszcie więc dakcji z Czytelnikami. Prosimy o listy z oczekiwaniami do nas, bardzo cenimy Wasze listy, choć nie na wszystkie w stosunku do nas, z propozycjami tematów do opracowa− możemy szczegółowo odpowiedzieć. Jest to nasza wspól− nia, ze swoimi problemami i pytaniami. Postaramy się na rubryka, dlatego będziemy się do Was zwracać po imie− w miarę możliwości spełnić Wasze oczekiwania. niu, bez względu na wiek.

Pozdrawiamy: Leszka Kołodzieja z Cieszyna, Michała Nowakowskiego z naprawdę zależy i nie chodzi o reklamę! Atmosfera była iście rodzinna. Z na− Wrocławia, Andrzeja Adamczyka z Ostrowca Św., Dawida Lichosyta z szego punktu widzenia było to bardzo budujące i niezwykle motywujące − na− Gorenic, Leszka Seledca z Olsztyna, Juliusza Karolaka z Warszawy, Pio− reszcie ktoś docenia to, co robią młodzi, zaprasza na rozmowę, raczy ciepłym tra Cieślińskiego z Krakowa, Remigiusza Idzikowskiego, Jacka Rubasa, słowem, oferuje w pewnym zakresie pomoc... Wojciecha Tabisia z Myszkowic, Helenę Michalską ze Szczecina, Bogusła− Generalnie rzecz ujmując, zdjęcie zamieszczone w EdW 07/2002 oddaje wa Salewicza, Grzegorza Kasprowicza z Elizówki, Marka Waśkowiaka, całkowicie istotę sprawy: zadowolona mina pana Zająca (z prawej) zdaje się Przemka Andryśkiewicza, Rafała Gieżyńskiego, Sławomira Waneckiego, mówić − nareszcie coś się ruszyło − idzie nowe!, postawa redaktora Orłowskie− Krzysztofa Walczaka, Adama Wosia z Opola, Andrzeja i Katarzynę Ko− go zdaje się wyrażać aprobatę takich działań (firmy Tespol) i zapewnia cią− rzenieckich z Legionowa, Daniela Czachorowskiego, Damiana Gutow− głość promowania młodych talentów, trzyosobowy skład od lewej staje się jed− skiego, Helenę Kupisz, Dawida Trafnego z Połczyna Zdroju, Elżbietę nak najlepszym przesłaniem: da się! przy pomocy ludzi chętnych i otwartych, Karczyńską, Michała Zabokrzyckiego i Waldemara Mućko. ale DA SIĘ! próbujcie − WARTO! W tym miejscu pragnę pogratulować wszystkim biorącym udział w konkur− Uwagi do rubryki Errare humanum est z EdW 06/2002 przysłali ostatnio: Paweł sie, gdyż to chęć zaprezentowania się i odwaga skłania do promowania same− Lasko z Nowego Sącza, Marcin Rekowski z Brusów, Andrzej Czernecki z go siebie. Tarnowa, Anna Przybysz ze Szczecina i Bartłomiej Adamiuk z Białegostoku. Ze swojej strony (już jestem po obronie) zachęcam przyszłych Dyploman− Nagrody otrzymują: Andrzej Czernecki i Bartłomiej Adamiuk. tów, aby już dziś zastanowili się nad tematem własnej pracy i oby była ona zgodna z zapotrzebowaniem „jutra” i aby była maksymalnie AUTORSKA. Witam serdecznie Redakcję! Pozdrawiam i życzę wszystkim sukcesów, Redakcji chęci i motywacji do Piszę, by podzielić się z Wami pewnymi przemyśleniami odnośnie zakoń− różnych tego typu działań, zainteresowanym firmom chęci współpracy i pro− czonego już konkursu na najlepszą pracę dyplomową 2001/2002. mocji polskiej siły technicznej (i nie tylko). Grzegorz Kaczmarek, Opole Teraz, z perspektywy czasu, okazuje się, że pomysł był jak najbardziej traf− ny! Nie ze względu na wartościowe nagrody, lecz na upublicznienie problemu, P.S. − Nie sądziłem, że o mojej obecności we Wrocławiu warto wspominać. Je− który do tej pory krył się gdzieś w ciemnych pracowniach szkolnych, piwni− stem pod WIELKIM wrażeniem − dziękuję! :−) cach i salach komisyjnych. Prawdopodobnie większość ludzi dziś nie wie o Za ciekawe podsumowanie konkursu Grzegorz otrzymuje od nas nagrodę czymś takim jak konkursy „Młody Technik”, czy „Turniej Młodych Mistrzów książkową. Techniki” organizowane przez ośrodki NOT−u i politechniczne. Zapewne wie− lu ciekawi, jakie teraz wykonuje się prace. Niestety, nigdzie o niczym takim nie Sprostowanie dotyczące „Wielkiego konkursu na najlepszą pracę dyplo− słychać a listy laureatów czy uczestników krążą w obiegu zamkniętym i jedy− mową 2001/2002”. ne co zostaje wydane na światło dzienne, to dyplomy, gratulacje i... brak zain− Chochlik drukarski dorzucił jedną literkę (C) do nazwiska zdobywcy 3 teresowania. miejsca. Tak więc, autorem „Wyświetlacza widmowego” jest Łukasz Hrapek Konkurs zorganizowany przez EdW i firmę Tespol otworzył, moim zda− z Sanoka. Promotorem wspomnianej pracy był mgr inż. Marek Chimiak, au− niem, to zamknięte okno. Cała Polska dowiedziała się o pierwszych trzech tor książki „Realizer − graficzna metoda programowania mikroprocesorów”. miejscach, a niedoceniane Opole (przynajmniej w moich oczach), Bydgoszcz Warto wspomnieć, że wyróżniona praca zajęła 1. miejsce w szkolnym i Sanok zyskały dzięki „wydaniu” zwycięskich drużyn. Niebawem Czytelnicy TMMT (Turnieju Młodych Mistrzów Techniki), 1. miejsce w wojewódzkim poznają kolejne projekty godne uwagi i nazwiska osób je wykonujących. TMMT i otrzymała wyróżnienie w centralnym TMMT. W takim układzie firmy poszukujące „dobrego” materiału mają z czego Jeszcze raz gratulujemy zdobycia nagród i życzymy dalszych sukcesów. wybierać! Co da wykwintna kolacja w budynku rządowym, jeśli nie można wprost wy− Wysyłam Wam link do strony z kompilatorem PASCAL−a dla mikrokontro− korzystać swoich umiejętności? W tym miejscu chcę podziękować w imieniu lerów ‘51 oraz AVR. To chyba dość interesujący program − dużo osób ma kon− wszystkich uczestników za rozpoczęcie promocji młodych talentów z nadzieją takt z PASCAL−em choćby i na zajęciach informatyki w szkole i posiada nieja− na przyszłe i bardziej odważne działania. ką wiedzę na temat programowania w tym języku. Firmy zaś pragnę zachęcić do organizowania wykładów i seminariów tak− http://users.iafrica.com/r/ra/rainier/index.htm że dla społeczności niemającej przedrostków (mgr, inż. etc). Z poważaniem Będąc obecny, swoją skromną osobą, przy okazji odbioru głównej nagro− Marek Kraft dy wraz z kolegami z klasy, którzy zajęli pierwsze miejsce w konkursie, i ich promotorem zauważyłem wielkie zadowolenie rysujące się na twarzy pana Otwarci jesteśmy na wszelkie sugestie i bardzo cenimy uwagi takie, jak nade− Stanisława Zająca − Prezesa Zarządu firmy Tespol. Widać było, że temu Panu słane w kolejnym liście:

8 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Poczta

(...) Kolejna przeróbka CD−ROM−u (ostatnie widziane przeze mnie CD−ki dla modemowców linki do programatorów i ich niewielkie opisy − może kurs nie miały guzika CD−play, rew, etc. Artykuły Pana Piotra Góreckiego jednak Protela jest nazbyt przesadzony, dobrze jest dochodzić „kliknij, zobacz, co nadal nie mają konkurentów (szczególnie dla tych, co traktują elektronikę ja− się stanie”, ewentualnie krótkie porady typu Tips&Tricks, ale też bez prze− ko hobby), artykuły dotyczące nie−cyfrówki należą na razie jeszcze do rzadko− sady jak to ma miejsce w Windowsie (nie jestem zwolennikiem Linuxa, a ści wśród czytelników (należy też wspomnieć o Panu A. Janeczku – no, ale to wręcz przeciwnie). Błagam, nie zachęcajcie do MS © Visual Basic. To ma myślę poza konkurencją!). Oby więcej uczących tych niby prostych rzeczy, bo krótkie nogi, sam wpadłem w ten kanał, na początku świetnie, da się wszyst− kody źródłowe, noty najnowszych „scalaków” są dostępne w Sieci nawet w za− ko, ale potem... ocx’y, dotakowe biblioteki etc. W końcu aplikacja typu Hel− sięgu modemowców (ech, tragedia!), natomiast treści wartościowe − nie, a lo World ma 1−4 MB, a przecież nie o to chodzi, aby elektronik myślał nad przynajmniej nie w takim stopniu. szybszym dyskiem, a programista to bezcześcił swoim niechlujstwem i leni− Szkoła konstruktorów − poruszane wiele razy tematy. No dobrze, w wyko− stwem. Lepszym rozwiązaniem jest delphi (darmowa wersja Delphi PE 6.0 naniu Bascoma jeszcze lepiej, ale może coś innego − jest tyle mikroproceso− www.borland.com, i darmowa Free pascal www.FreePascal.org) − wszystko rów, warto dać chociaż wzmianki. Bo jak dla mnie, to najważniejsze − jak dla Windows, choć widzę, że wielu jest Unixowców, jak i Linuxowców. wystartować, a potem to już jakoś pójdzie! No cóż, EP jednak wciąż za trud− Ci jednak dotrą bez problemu, same wersje systemów zawierają podstawowe na (myślę, że gdyby poruszać podobne tematy na łamach ich pisma, mieliby „graty”, nie trzeba włączać Internetu ani kupować dodatkowych (Czytelnicy) podobne zastrzeżenia jak ja. Trochę o nowościach. Fajnie, że cd−ków).(...) Najważniejsze, że pozostajecie z czytelnikami tj. rubryki „krzyn− poruszacie nowe tematy (ostatnio: tranzystory molekularne, ogniwa paliwo− ka” porad, Szkoła konstruktorów, Co nie działa − to według mnie dość ważne we), no ale nie w ramach jednego linku do strony WWW!!!! (no dobra dwóch działy, wiem że cały czas spełniacie rolę tych co uczą, ale nie ma linków). Mimo wszystko artykuły z czasopism pozostały nadal niedoścignio− gazet pośrednich (jest mała różnica między EP a EdW), no ale ktoś musi do− ne. Co bym chciał? − pewnie za dużo − opis programowania (i programato− stać! Zresztą po co pisać o dobrych stronach, te widzi każdy!? Pozdrowienia. rów) innych mikroprocesorów!!!!!− opis innych programatorów niż Bascom, Bartosz Reichel [email protected]

EdW 9/2002 Lista osób nagrodzonych Bartłomiej Adamiuk ...... Białystok Marian Detko ...... Piwniczna Bogdan Kiciak...... Świdnica Henryk Sobański...... Tarnobrzeg Dorota Bąkowska ...... Warszawa Maciej Dolata ...... Krosinko Michał Koziak ...... Sosnowiec Anna Stefańska ...... Chorzów Robert Bidas Marek Drabik ...... Sulejówek Cezary Kusmierski ...... Poniatów Tomasz Stępień ...... Lublin Mirosław Bogdanowicz Dariusz Drelicharz ...... Przemyśl Sylwester Małecki...... Radom Andrzej Szymkowiak ...... Zalesie Mariusz Chilmon ...... Augustów Damian Gabrysiak ...... Stasin Marcin Mederak . . . . . Dąbrówka Tuchowska Grzegorz Świt ...... Jarosław Jarosław Chudoba ...... Gorzów Wlkp. Robert Gawron ...... Rabka Grzegorz Pietrzyk ...... Warszawa Marcin Wiązania ...... Busko Zdrój Andrzej Czernecki...... Tarnów Zbigniew Gibek ...... Świętochłowice Zenon Pochopin ...... Gorlice Dariusz Wojdaczek ...... Miechów Bartosz Czerwiec ...... Mogilno Leokadia Golec ...... Kożuchy Jakub Siwiec ...... Tarnów Piotr Wójtowicz ...... Wólka Bodzechowska Andrzej Dąbrowski ...... Opole Grzegorz Kaczmarek ...... Opole Maciej Skrodzewicz ...... Szczecin

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 9 Skrzynka Porad

W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie pytania nadesłane do Redakcji. Są to sprawy, jest w stanie odpowiedzieć na wszystkie nade− które, naszym zdaniem, zainteresują szersze słane pytania, dotyczące różnych drobnych grono Czytelników. szczegółów.

Czy do stroboskopu potrzebna jest specjalna żarówka? przebicie lawinowe (napięcie powyżej 6V) współczynnik ten Czytelnik nie podał, czy chodzi o stroboskop do dyskoteki, czy do re− jest dodatni. Czym wyższe napięcie stabilizacji, tym większy gulacji silnika samochodu. Z zasady działania stroboskopu wynika, dodatni współczynnik cieplny. Aby zwiększyć stabilność ciep− że potrzebny jest silny, krótki błysk światła. Żarówki niezbyt się do lną, diody stabilizujące o napięciu większym niż 6V można tego nadają, głównie z uwagi na znaczną bezwładność cieplną żarni− łączyć w szereg ze zwykłymi diodami krzemowymi, jak po− ka. Szczególnie widać to przy wyłączaniu żarówek samochodowych kazuje rysunek obok. Czytelnik natrafił na taki właśnie przy− – nie gasną natychmiast, tylko płynnie. padek. Dodatkowa dioda krzemowa nie jest konieczna – została do− W stroboskopach z reguły stosuje się lampy błyskowe z palnikiem dana tylko dla polepszenia stabilności cieplnej napięcia stabilizacji. ksenonowym. Czas trwania błysku jest tu rzędu jednej milisekundy. W praktyce, aby uzyskać bliski zeru współczynnik cieplny, należało− Palnik zasilany jest wysokim napięciem, rzędu 300...500V, a do za− by dobrać egzemplarz diody Zenera (ściślej – diody z przebiciem la− płonu potrzebny jest króciutki impuls znacznie wyższego napięcia winowym) i liczbę szeregowo włączonych diod krzemowych. (kilowolty). W diodach o napięciu 5...6V mogą wystąpić oba wspomniane zja− Właśnie ze względu na wysokie napięcia, samodzielna budowa wiska i współczynnik termiczny napięcia stabilizacji jest niewielki – stroboskopów przez niedoświadczonych, młodych elektroników mo− najmniejsze zmiany napięcia stabilizacji pod wpływem temperatury że być wręcz śmiertelnie niebezpieczna. Dlatego w EdW temat ten zwykle wykazują diody o napięciu 5,6V. Czasem większe napięcie jest poruszany rzadko (10/96, 11/97, 6/99). Swego czasu przedstawio− uzyskuje się, łącząc w szereg kilka takich diod. Tu także nie można ne były projekty prostej latarki−stroboskopu z diodą LED, która mo− podać ścisłych recept, bo oprócz rozrzutu wartości współczynnika że posłużyć do regulacji silnika samochodu. W takich zastosowa− cieplnego takich diod (zwykle ±3mV/K), ich właściwości, w tym niach może pracować ultrajasna dioda LED, która jest wystarczająco współczynnik cieplny, zależą także od prądu pracy. szybka. Od wielu lat znane i produkowane są też bardzo stabilne termicz− nie diodowe stabilizatory typu 1N821−1N829 o napięciu nominalnym Co to za element: avalanche breakdown diode? Z opisu 6,2V, nazywane też temperaturowo skompensowanymi diodami Ze− wynika, że chodzi o diodę Zenera. Dlaczego w szereg z ta− nera (temperature−compensated zener). Dzięki przemyślanej kon− ką diodą jest włączona zwykła dioda krzemowa? strukcji uzyskuje się znikomo mały współczynnik cieplny, wynoszą− Istotnie, element avalanche breakdown diode (dioda z przebiciem la− cy dla najbardziej precyzyjnej wersji (1N829) tylko winowym) zwykle nazywany jest diodą Zenera. Chodzi na pewno 5ppm/K (0,0005%/oC). Dla najmniej precyzyjnej wersji (1N821) o prosty stabilizator napięcia, potocznie zwany diodą Zenera. Wątpli− współczynnik ten wynosi 100ppm/K (0,01%/oC), co też jest warto− wości Czytelnika wiążą się z pewną nieścisłością, która istnieje od lat. ścią bardzo dobrą. W przypadku diod 1N821...829, aby uzyskać taką Nazwiskiem odkrywcy (Zenera) nazwano „zjawisko tunelowego prze− stabilność, prąd pracy musi wynosić dokładnie 7,5mA±0,01mA. nikania elektronów z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa, pod wpływem silnego pola elektrycznego” w odpowiednio zbudowa− Pragnę wykorzystać PC−ta jako oscyloskop. Znalazłem na nych i domieszkowanych złączach P−N. Zjawisko Zenera występuje Waszej stronie informacje na ten temat. Chodzi o artykuł przy napięciach poniżej 5V. Tym samym, na miano diod Zenera zasłu− z EdW 3/1999. Proszę o informację, czy można kupić ten gują jedynie elementy stabilizujące o napięciu przebicia do 5V. numer Waszego pisma lub o nazwę programu. „Diody Zenera” o napięciu powyżej 6V nie zasługują na tę nazwę, W każdym numerze EdW na stronach, gdzie są informacje na temat ponieważ dominuje tam wspomniane zjawisko lawinowego przebicia prenumeraty krajowej i zagranicznej, można też znaleźć aktualną in− (avalanche beakdown). Diody takie zachowują się tak samo, jak formację o dostępnych numerach archiwalnych. Przykładowo w nu− „prawdziwe diody Zenera” – zaczynają przewodzić prąd, gdy napię− merach 6 i 7/2002 informacja ta zawarta jest na stronie 73. Wynika cie wsteczne przekroczy wartość progową. Jedyną różnicą jest znak z niej, że numer 3/99 jest dostępny i można go zamówić albo korzy− i wartość współczynnika cieplnego napięcia przebicia. Dla diod stając z blankietu polecenia przelewu/wpłaty gotówkowej (dokonując o napięciu do 5V, gdzie dominuje zjawisko Zenera, współczynnik ter− przedpłaty, unika się kosztów przesyłki). Szczegóły można uzgodnić miczny napięcia przebicia jest ujemny. Dla diod, gdzie dominuje e−mailem lub telefonicznie z Działem Prenumeraty.

10 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Program, o który pyta Czytelnik, został ściągnięty z Inter− netu jako freeware. Ponieważ w Internecie wiele się zmieni− ło od czasu napisania artykułu, warto samodzielnie poszukać pecetowych oscyloskopów w sieci, wpisując do wyszuki− warki odpowiednie hasła, zawierające słowa kluczowe: +oscilloscope, +PC.

Po co w stabilizatorze z układem LM317 diodę włączono odwrotnie? Czy muszę ją stosować, bo w niektórych książkach na schematach jej nie ma. Rzeczywiście w katalo− gach i niektórych in− nych źródłach spotyka się schematy aplikacyj− ne stabilizatora LM317, jak na rysunku obok. W większości przy− padków diody takie nie są potrzebne. Ich zada− niem jest zabezpiecze− nie stabilizatora przed uszkodzeniem w specyficznych warunkach: gdy napięcie na wejściu stabilizatora (na C1) zmniejsza się szybciej niż na je− go wyjściu. Wtedy bez diod prąd z naładowanych kondensa− torów C2, C3 popłynąłby do wejścia przez wewnętrzne ob− wody układu scalonego i przy dużej pojemności C2, C3 mógłby uszkodzić delikatne struktury. Diody D1, D2 przej− mują w takich warunkach prąd i przez stabilizator taki „wsteczny” prąd nie płynie. Dotyczy to także popular− nych stabilizatorów 78xx (i 79xx), dlatego w katalogach można znaleźć schemat apli− kacyjny jak na rysunku obok. W ogromnej większości przypadków diod takich nie trzeba stosować, ponieważ za− silacz zbudo− wany jest według ry− sunku obok. Jeśli zanik− nie napięcie sieci, prąd nie może się cofnąć przez mostek prostowniczy i napię− cie na C1 na pewno nie bę− dzie opadać szybciej, niż na C2. Jedynie w układach, gdzie współpracuje ze sobą kilka stabilizatorów, według rysunku poniżej, trzeba roz− ważyć potrzebę stosowania omawianych diod.

Elektronika dla Wszystkich 11 ### ### Projekty AVT

TTrraannssffoorrmmaattoorr TTeessllii

cczzęęśśćć 11

wykorzystać swój wynalazek do rozbijania szczy obecne w pobliżu urządzenia elektro− Ze względu na obecność skrajnie skorupy ziemskiej. Innym zastosowaniem był niczne − nie jest to żart − naprawa wieży wysokich napięć, osoby niepełnoletnie projekt bezprzewodowego przesyłu energii; Hi−Fi sporo kosztuje – wiemy, bo stała za bli− i niedoświadczone mogą wykonać temat ten jest do dziś okryty tajemnicą. Tesla sko urządzenia. Jeśli zastosujecie się do na− układ wyłącznie pod opieką wykwalifi− stworzył plany sieci nadajników okalających szych rad, wszystko będzie OK. Wspomnieć kowanych opiekunów. Ziemię. System ten miał zapewnić globalną należy także o świetle UV, które w dużych Wykonawca buduje urządzenie na transmisję energii elektrycznej bez użycia ilościach wytwarzane jest przez iskrownik, własne ryzyko i ponosi pełną odpowie− przewodów. Gotowy był również jeden eg− jest ono szkodliwe dla wzroku, dlatego nigdy dzialność za efekty jego działania, zemplarz nadajnika. Tesla jednak zaczął bory− nie należy patrzeć bezpośrednio w iskrownik. w tym zakłócenia elektromagnetyczne kać się z problemami finansowymi, w końcu Z wysokimi napięciami i dużymi często− oraz możliwość porażenia, zatrucia zła sytuacja zmusiła go do rozbiórki nadajni− tliwościami wiążą się dwa bardzo ważne zja− i uszkodzenia wzroku osób trzecich. ka. Obecnie transformatory Tesli stosuje się wiska, a mianowicie: efekt naskórkowy i kra− do sprawdzania wytrzymałości karoserii sa− wędziowy. mochodów, samolotów, badań laboratoryj− − Efekt naskórkowy spowodowany prądami Jednym z badaczy wysokich napięć był mało nych, jonizacji gazów, a przede wszystkim do w.cz. nie pozwala elektronom wnikać w głąb znany Nikola Tesla, człowiek ekscentryczny, widowiskowych pokazów. przewodnika, a co za tym idzie, prąd płynie lecz o ogromnej wiedzy. Między innymi stwo− po powierzchni przewodnika, a czasem tylko rzył i opatentował urządzenie znane pod kil− Ostrzeżenia „ślizga” się po niej. koma nazwami: cewka Tesli, transformator Transformator Tesli jest urządzeniem bardzo − Efekt krawędziowy polega na gromadzeniu Tesli, transformator rezonansowy. Transfor− efektownym, ale także bardzo niebezpiecz− się ładunku na wszelkich ostrych krawę− mator Tesli składa się z dwóch obwodów: nym ze względu na występujące w nim wy− dziach, powoduje to przeskakiwanie iskier wtórnego i pierwotnego. Obwód pierwotny jątkowo wysokie napięcia. Teoretycznie (ulot elektryczny), które są niepożądane składa się ze źródła wysokiego napięcia (po− otrzymywane wyładowanie elektryczne ma w obwodach wysokonapięciowych. winien to być transformator sieciowy podwyż− bardzo dużą częstotliwość, więc co za tym W cewkach Tesli można też spotkać inne szający napięcie, pracujący przy częstotliwo− idzie, powinno być niegroźne (chodzi o tzw. zjawisko, niebezpieczne dla transformatora ści sieci 50Hz, napięcie pierwotne 220V, moc efekt naskórkowy). Niestety, tak nie jest. Ma− zasilającego i kondensatora, jest to efekt tzw. około 300−500W, napięcie wtórne 5−10kV; łe transformatory są wprawdzie w miarę bez− nadsprzężenia, objawia się on w tych cew− mając taki transformator, możemy zrobić „te− pieczne, ale duże „tesle” potrafią nieźle kop− kach Tesli, których cewka obwodu pierwot− slę” dającą ciągłe wyładowania do powietrza nąć lub poparzyć (albo jedno i drugie). Wie− nego ma małą średnicę i liczy 2...4 zwoje. długości 20−30cm), kondensatora, uzwojenia my to z doświadczenia, więc nie radzimy ich Wtedy to cały strumień „pompowany” jest pierwotnego oraz iskrownika. Obwód wtórny dotykać. Należy uważać także na sam trans− w dolną część cewki obwodu wtórnego, po− natomiast składa się z uzwojenia wtórnego formator zasilający, gdyż jest on w stanie za− wodując przeskoki iskier między zwojami, oraz kondensatora. Ten wtórny kondensator to bić o wiele szybciej niż napięcie sieci energe− jak również przebicia na drodze obwody pojemność między toroidem a ziemią (jest to tycznej. Ponieważ w cewce Tesli płyną bar− wtórne−pierwotne. Jeśli strumień magnetycz− tzw. rezonator otwarty). Urządzenie to pozwa− dzo duże prądy (zmienne), cewka jest więc ny „nie widzi” wyższej części uzwojenia la wytwarzać zmienne wysokie napięcia rzędu źródłem bardzo silnego pola elektromagne− wtórnego (części rezonansowej), to całe na− megawoltów (milionów woltów). tycznego, które wytwarzane jest w jej pier− pięcie indukuje się w jego dolnej części. Zastosowań tak ogromnych napięć może wotnym obwodzie rezonansowym. Tak wiel− Fotografia 1 przedstawia najważniejsze być bardzo dużo. Na przykład Tesla zamierzał kie pole elektromagnetyczne z łatwością ni− elementy transformatora (cewki) Tesli.

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 13 Projekty AVT

1 − Toroid Bardziej pełny schemat, często spotykany wym równoległym, pobudzanym do drgań 2 − Uzwojenie wtórne części rezonansowej w literaturze, pokazany jest na rysunku 2. gasnących o częstotliwości równej częstotli− 3 − Zwój zabezpieczający Tr1 − Źródło zasilania (transformator siecio− wości rezonansowej obwodu LC w takt prze− 4 − Kondensator wy, o napięciu wyjściowym np.10kV), skoków iskry w iskrowniku. Częstotliwość 5 − Iskrownik Is2 − Iskrownik zabezpieczający chroni trans− obwodu rezonansowego zależy od indukcyj− 6 − Uzwojenie pierwotne części rezonansowej formator przed zbyt wysokim napięciem (in− ności uzwojenia pierwotnego części rezonan− 7 − Transformator zasilający formacji o nim należy szukać w Internecie, sowej oraz od pojemności kondensatora. Wy− Budowę transformatora Tesli pokazuje ponieważ uznaliśmy go za mało ważny licza się ją ze szkolnego wzoru: w uproszczeniu rysunek 1. Jest to rysunek i w większości przypadków niepotrzebny, tak 1 poglądowy, pomocny przy omawianiu dzia− samo jak dławiki), Gdzie: f = π łania urządzenia. Dławiki − Zapobiegają przedostawaniu się 2 LC zakłóceń w.cz. do sieci f − częstotliwość pracy cewki (częstotliwość energetycznej, łuku) [Hz] C − Kondensator, L − indukcyjność uzwojenia pierwotnego czę− Is1 − Iskrownik główny, ści rezonansowej (ślimaka) [H] Tr2 − Transformator re− C − pojemność kondensatora w obwodzie zonansowy (część rezo− pierwotnym [F] nansowa cewki Tesli), Obwód rezonansowy, w skład którego 1 Toroid − Patrz niżej. wchodzą cewka pierwotna transformatora re− zonansowego i kondensator, jest pobudzany Zasada do drgań. Częstotliwość pobudzania (często− działania tliwość przeskoków iskry na iskrowniku) Kondensator C jest na w zasadzie jest równa podwojonej częstotli− przemian ładowany wości sieci (100 razy na sekundę), ale też za− dodatnią i ujemną po− leży od czasu, po jakim kondensator naładuje łówką sinusoidy prądu się do napięcia, które umożliwi przebicie po− wypływającego z tran− wietrza pomiędzy elektrodami iskrownika. 2 sformatora zasilające− Czas ten z kolei zależy od napięcia i prądu go. Kondensator ładuje transformatora zasilającego, pojemności kon− się do napięcia przebi− densatora, no i oczywiście od odległości elek− cia iskrownika Is1, trod iskrownika. W ten sposób częstotliwość wtedy to plazma po− przeskoków iskry może być większa od 3 wstała pomiędzy elek− 100Hz. Energia wytworzona w obwodzie trodami iskrownika po− pierwotnym przekazywana jest przez pole łączy dotąd odciętą elektromagnetyczne dalej, do obwodu wtórne− cewkę pierwotną części go transformatora rezonansowego. Jednak aby 6 rezonansowej z kon− obwód wtórny wytworzył wysokie napięcie, densatorem, tworząc wymagana jest zgodność jego częstotliwości równoległy obwód re− rezonansowej z częstotliwością rezonansową zonansowy, a zarazem obwodu pierwotnego. Wtedy to obydwa ob− przekazując energię wody reprezentują sobą tylko opór rzeczywi− 4 zgromadzoną w kon− sty − jeżeli ten warunek jest spełniony, pomię− densatorze do uzwoje− dzy okładzinami kondensatora obwodu wtór− nia, mamy więc typo− nego występuje bardzo wysokie napięcie. 7 5 wy przykład rezonansu Pracy transformatora Tesli towarzyszą sil− równoległego, gdzie ne efekty akustyczne − huk wywołany prze− przepływ prądu możli− skokami iskry na iskrowniku. Widzimy rów− wy jest dzięki powsta− nież piękne fioletowe wyładowania wędrują− niu łuku elektrycznego. ce wokół toroidu, w tle można także usłyszeć Obwód pierwotny łuk elektryczny. Nie należy zapominać, że jest w rzeczywistości „tesla” jest wydajnym źródłem bardzo ak− Fot. 1 obwodem rezonanso− tywnego gazu – ozonu, to zresztą daje się sil− nie odczuć. A ozon w większych dawkach Rys. 1 Rys. 2 jest szkodliwy dla zdrowia.

schemat transformatora Tesli Transformator zasilający Jest to zwykły transformator pracujący przy napięciu 220V, 50Hz, konwertuje on napięcie na wartość kilkadziesiąt razy większą, np. 10000V Musi to być transformator o mocy od 100W do 5000W, w zależności od oczekiwa− nego efektu i napięciu wyjściowym od 5kV wzwyż. Jeżeli ktoś robi małą „teslę”, to pole− camy transformator o mocy ok. 200−300W.

14 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Projekty AVT

Kupno gotowego transformatora raczej nie jest też pomyśleć o wyprowadzeniach. Osobi− grubość drutu trzeba natomiast wyliczyć wchodzi w rachubę (choć można użyć trans− ście polecamy przylutowanie do początku z mocy rdzenia formatora od zasilania neonów lub kilku i do końca uzwojenia kilku cm linki miedzia− P I = transformatorów od mikrofalówek – obydwa nej w izolacji, która jest bardziej odporna na U rozwiązania są dosyć drogie). Pozostaje więc wyginanie niż drut. Zarówno średnicę drutu gdzie: samemu postarać się o niezbędne elementy na uzwojenie pierwotne, jak i wtórne, oblicza I − prąd w amperach i zacząć najbardziej pracochłonną robotę, się stosownie do mocy transformatora (co P − moc rdzenia w watach czyli nawinięcie transformatora. Ma to swoje wiąże się z wielkością rdzenia). Dla począt− U − wtórne napięcie transformatora w woltach zalety i wady. Po samodzielnym nawinięciu kujących maniaków wysokonapięciowych Drut nawojowy na uzwojenie wtórne mniej więcej wiemy, czego można się przedstawiamy kilka pomocnych wzorów od− transformatora zasilającego może mieć śre− spodziewać, a ewentualnie kupione za cięż− noszących się do powszechnie używanych dnicę od 0,1mm do 1mm. Zawsze drut może kie pieniądze trafo może się „spalić” w naj− transformatorów sieciowych – patrz rysunek 3. być grubszy, byleby zmieścił się na karkasie. mniej pożądanym momencie. Podstawowym Gdy dostępny jest tylko goły rdzeń, kar− problemem, jak już wspomnieliśmy, jest zna− kas należy wykonać we własnym zakresie. lezienie rdzenia. Z praktyki wiemy, że na du− Pomocą będzie że „tesle” najlepsze są rdzenie transformato− rysunek 4. rów od spawarek. Na małe „tesle” polecamy x – grubość mate− rdzenie od transformatora z Rubina – to taki riału, z jakiego wy− radziecki telewizor ;−) konujemy karkas Kolejną kwestią jest drut nawojowy na Rdzeń składa− uzwojenie wysokonapięciowe. Nabycie takie− my w sposób ty− go (zwykłego) drutu nawojowego nie stanowi powy dla rdzeni dużego problemu − można go dostać w więk− z kształtek EI: na szości sklepów elektrycznych lub w hurtow− przemian z oby− nach elektrycznych. Jedynym problemem dwu stron wkła− związanym z drutem jest jego cena: ok. 25− damy kształtki E, 30zł za kilogram, a do nawinięcia trafa o mo− po wbiciu wszy− cy 2000W i napięciu wyjściowym 10000V stkich blach, w potrzeba jakieś 5kg (do transformatora o mo− Rys. 3 szczeliny wkła− cy 400W potrzeba go około1,5kg). Na pocie− damy „literki” I. szenie dodamy, że to największy koszt przy Wzór na przekrój środkowej kolumny Lepszym rdze− budowie „tesli”. Ostatnią czynnością przed rdzenia: niem na transfor− nawijaniem jest zakup folii ogrodniczej na S = a*b gdzie a i b w [cm] mator zasilający przekładki transformatora. Folia taka o grubo− Wzór na moc, jaką można uzyskać z rdzenia: jest wspomniany ści 0,25 mm jest dostępna w każdym sklepie P= 0,69S2 (jeśli zdecydowaliście się na wcześniej rdzeń ogrodniczym. Nie jest to najlepsze rozwiąza− rdzeń od Rubina, to ma on moc ok. 200W) od telewizora Ru− Rys. 4 nie, ponieważ powinniśmy użyć do tego celu P − moc [W] bin, ponieważ po− porządnych przekładek preszpanowych lub S − przekrój rdzenia w cm2 siada on osobne karkasy dla uzwojenia pier− jeszcze lepiej teflonowych, lecz przy braku Wzór na liczbę zwojów przypadających wotnego i wtórnego, co zmniejsza ryzyko tych materiałów można wykonać przekładki na 1V dla tego transformatora: przebicia. Warto minimalizować wszystkie z folii polietylenowej, (UWAGA! Temperatu− Z = 45 / S szczeliny pomiędzy blachami – w fabrycz− ra topnienia to ok. 80oC, więc jeżeli macie do− Wzór na liczbę zwojów uzwojenia pier− nych rdzeniach nie ma z tym problemu. Jeżeli stęp do bardziej wytrzymałych materiałów, to wotnego i wtórnego: kogoś interesują konkrety, oto dane naszych wykorzystajcie je). Na każdą nawiniętą war− Z1 = U1 * 0,9 * (45/S) transformatorów zasilających: stwę uzwojenia należy nawinąć warstwę pa− Z2 = U2 * 1,1 * (45/S) Mała „tesla”: rdzeń od telewizora Rubin, pieru, a następnie kilka warstw folii polietyle− Z1 – liczba zwojów uzwojenia pierwotnego moc podobno 200W, napięcie pierwotne nowej i znowu warstwę papieru, zapobiegnie Z2 – liczba zwojów uzwojenia wtórnego 220V~, napięcie wtórne 5−6kV~, prąd ok. to przecinaniu folii polietylenowej przez U1 – 220 V 30mA . uzwojenia. Dobrze jest zabezpieczać każdą U2 − 10000V (jest to najlepsze napięcie do Średnia „tesla”: rdzeń robiony we wła− warstwę drutu parafiną. Nie używajcie lakieru małych transformatorów Tesli) snym zakresie (nie polecamy takich sposo− – w razie spalenia będzie można naprawić tra− Wzór na średnicę drutu w mm: bów początkującym, jest z tym dużo kłopo− fo. Przy nawijaniu uzwojenia należy zwracać D = 0,8 * I tów), moc 500W, napięcie pierwotne 220V~, uwagę na trzy podstawowe rzeczy. Po pierw− I – natężenie prądu w A napięcie wtórne 7kV~, prąd ok. 60mA. sze, emaliowa izolacja drutu nie może być za− Jeżeli na transformatorze jest już uzwoje− drapana, bo może się to zakończyć przebiciem nie pierwotne przystosowane do pracy przy Kondensator i spaleniem całej naszej pracy. Po drugie, zwo− napięciu 220V, to można je wykorzystać (zo− Jest to kondensator foliowy, którego budo− je muszą być nawijane bardzo starannie, blisko stawić tak jak jest). Należy jednak uważać na wę przedstawiamy poniżej. siebie (chyba że nawijamy drutem φ<0,2mm) transformatory (Rubin), gdzie uzwojenia na− Kondensator powinien mieć taką pojemność, i nie mogą na siebie nachodzić. Co tu dużo wijane są aluminiowym drutem – nie jest to aby nastąpiło dopasowanie jego impedancji mówić, musi to być zrobione jak w dobrej fir− optymalne rozwiązanie dla „tesli”. Przy sa− i impedancji uzwojenia wtórnego transfor− mie produkującej transformatory. Po trzecie, modzielnym nawijaniu uzwojenia pierwotne− matora zasilającego. Maniacy mogą ją należy zostawić ok. 10mm wolnego miejsca po go powinno się ściśle przestrzegać obliczonej zwiększać nawet o jakieś 40%. Trzeba tu każdej stronie karkasu czyli na początku i na liczby zwojów, natomiast uzwojenie wtórne nadmienić, że zwiększenie pojemności kon− końcu każdej warstwy. Zapobiega to później− radzimy nawijać na napięcie 10000V±30%. densatora ponad obliczoną stworzy niedopa− szym przebiciom między warstwami. Dobrze Prąd uzwojenia wtórnego i wynikającą stąd sowanie − krótko mówiąc, kondensator będzie

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 15 Projekty AVT pobierał więcej prądu, transformator będzie nie zgadza się z pojemnością nam potrzebną, możliwe. Osobiście spaliliśmy dwa konden− bardziej obciążony, jednakże przy pracy do− to tak korygujemy wpisywaną do programu satory rolkowe przez brak doświadczenia. rywczej nie ma to dużego znaczenia. Może długość folii aluminiowej, aby trafić na wła− Mimo to nie polecamy budowy kondensatora się zdarzyć, że kondensator będzie za duży, ściwą pojemność. Program pyta także o dłu− warstwowego (strasznie dużo roboty). transformator będzie go ładował powoli, gość folii polietylenowej, która powinna być przeskoki na iskrowniku będą pojawiać się o 20−30cm dłuższa niż folia aluminiowa. Ma− stosunkowo rzadko i w gruncie rzeczy „te− jąc dokładne dane potrzebne do wykonania sla” nie będzie działać zbyt dobrze. kondensatora, wycinamy pasy folii polietyle− nowej, na płaskim podłożu układamy połowę I C = wy z nich (tyle, ile trzeba na jedną przekładkę), 2π fU wy przykrywamy pasem folii aluminiowej, na− Uwy − Napięcie na wyjściu transformatora za− stępnie lutujemy wyprowadzenia kondensato− silającego w woltach ra, po ich przylutowaniu taśmę aluminiową Iwy − Prąd, na jaki przewidziane jest uzwoje− przykrywamy następną przekładką złożoną nie wtórne transformatora zasilającego z pozostałych taśm folii polietylenowej, na to Rys. 5 w amperach kładziemy drugi pas foli aluminiowej i znowu C − Pojemność kondensatora w faradach lutujemy wyprowadzenia, lecz po przeciwnej Rys. 6 f − Częstotliwość sieci energetycznej w Pol− stronie. Tak przygotowaną „kanapkę” nawija− sce 50Hz my na rurę PCV o średnicy np. 20mm. Musi− Przykładowo: mamy transformator zasila− my zwracać uwagę na to, aby pasy folii się nie jący o następujących parametrach uzwojenia przemieszczały (dosyć trudne). Po nawinięciu wtórnego: 7kV/60mA, po podstawieniu do cały kondensator owijamy taśmą klejącą, a na− wzoru otrzymujemy pojemność kondensato− stępnie tasiemkami zaciskowymi do przewo− ra w przybliżeniu równą 27nF. dów elektrycznych. Na koniec łączymy wy− Jeżeli wiemy, jaki konkretnie kondensator prowadzenia i pozostaje nam tylko umieścić jest nam potrzebny i mamy odpowiednie ma− nasz kondensator w jakiejś obudowie. Tak teriały, to po obliczeniu jego parametrów kończy się budowa podstawowej wersji kon− (długość okładzin, grubość izolatora itp.), densatora. Jeżeli ktoś chce, aby jego konden− najlepiej za pomocą takich programów jak sator pracował dłużej jak kilka miesięcy, to Capsolve, możemy przystąpić do budowy. powinien zalać go olejem (najlepiej transfor− Program do obliczania kondensatorów matorowm). Jest to dosyć skomplikowana Capsolve można ściągnąć na przykład spod procedura, jeżeli ktoś miał do czynienia z ole− adresu: www.myzlab.qs.pl/download.html jem transformatorowym, to powinien wie− (strona też jest bardzo porządna). dzieć, dlaczego. Nieobeznanych pragniemy Uzwojenie pierwotne Opiszemy teraz, jak zrobić kondensator poinformować, że taki olej włazi w każdą części rezonansowej rolkowy, gdyż wykonanie go zajmie mniej szczelinę, potrafi także wydostawać się z na− (patrz fotografia 1, odnośnik nr 6) czasu i będzie łatwiejsze niż wykonanie kon− czynia, wychodząc do góry po jego ściankach. Na wykonanie kilku zwojów uzwojenia pier− densatora warstwowego (opisu budowy kon− Nam, pomimo prób, nie udało się zalać du− wotnego (12 zwojów zupełnie wystarczy, za− densatora warstwowego radzimy szukać w In− żych kondensatorów „tesli” olejem („ucie− pobiegliwi mogą dać jeszcze pięć) potrzebne ternecie). Aby zrobić własny kondensator rol− kał”), dlatego też nasze kondensatory czasem będzie kilka metrów grubego przewodu. Mo− kowy, potrzebne będą: folia aluminiowa (jed− ulegają przebiciu. Na pocieszenie dwa mniej− że to być zwykły drut do instalacji elektrycz− na rolka kuchennej folii aluminiowej wystar− sze kondensatory zalane olejem ani razu nie nych ze zdjętą izolacją o średnicy od 4 do 10 czy), folia polietylenowa o dowolnej grubości uległy spaleniu. I tu dobra rada, należy pamię− mm. Grubszego nie polecamy ze względu na (najlepiej 0,25mm). Ponieważ folia aluminio− tać, że mało która guma potrafi uszczelnić niemałe problemy z wyginaniem. Istnieje też wa ma szerokość ok. 30cm, więc pasy folii po− olej, dlatego nie radzimy stosować uszczelek. możliwość zastąpienia drutu miedzianą rurką lietylenowej powinny być szersze po każdej Rysunek 5 pokazuje sposób układania hydrauliczną – rozwiązanie lepsze, ale i bar− stronie o minimum 2cm, tak więc folia polie− warstw folii polietylenowej i aluminiowej dziej kosztowne. Uzwojenie to można wyko− tylenowa powinna mieć szerokość 34cm. Te− w kondensatorze rolkowym. nać na trzy sposoby, pionowe (rysunek 7a), raz sprawdzimy, jaką grubość łączną powinna Rysunek 6 przedstawia sposób zwijania które tak naprawdę nadaje się tylko do „Te− mieć każda z przekładek kondensatora − po− kondensatora rolkowego. sli” małych mocy, poniżej100W, lub do „Te− nieważ przyjmuje się 1,5mm foli polietyleno− Istnieje też inny sposób wykonania kon− sli półprzewodnikowych”, stożkowe (rysu− wej na każde 10kV napięcia zmiennego, więc densatora. Może to być tzw. kondensator nek 7b), zalecane przy małych i średnich, mając przykładowo transformator o napięciu warstwowy. Jego budowa opiera się na wyci− oraz płaskie (rysunek 7c), zalecane przy du− 10kV, potrzebujemy dwóch przekładek o gru− naniu i warstwowym składaniu kawałków fo− żych „teslach”. Przekroje poprzeczne uzwo− bości 1,5mm każda. Załóżmy, że mamy do lii aluminiowej na przemian z folią polietyle− jeń używanych w transformatorach Tesli ma− dyspozycji folię polietylenową o grubości nową. Dokładne poskładanie takiego kon− łej, średniej i dużej mocy pokazane są na rysun− 0,25mm, tak więc potrzeba będzie ułożyć na densatora jest trudniejsze i zajmuje więcej ku 7. Uzwojenia pionowego nie polecamy. sobie 1,5/0,25=6 warstw folii polietylenowej czasu, ponadto z każdej warstwy folii alumi− Uzwojenie stożkowe powinno mieć kąt na− (to jest jedna przekładka). Dane, które mamy niowej trzeba zrobić wyprowadzenia. Kon− chylenia uzwojenia do podstawy około 30o. (całkowita grubość przekładki, szerokość folii densator ten ma jednak olbrzymią zaletę, Przetestowaliśmy wszystkie typy uzwo− aluminiowej), wpisujemy do programy Ca− a mianowicie po jakimś niekontrolowanym jeń i możemy śmiało powiedzieć, że płaskie psolve, dodatkowo przyjmujemy pewną przy− przebiciu i spaleniu w jakimś miejscu można uzwojenie jest zdecydowanie najlepsze do padkową długość folii aluminiowej (np.1m), bez większych problemów go rozłożyć dużych „tesli”. Uzwojenie stożkowe nie po tych operacjach otrzymujemy pojemność i w razie potrzeby wymienić spaloną war− nadaje się do dużych transformatorów Tesli takiego kondensatora. Jeżeli jego pojemność stwę. W kondensatorze rolkowym jest to nie− ze względu na wyładowania na drodze

16 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Projekty AVT uzwojenie wtórne−pierwotne części rezonan− nawiń drutem 0,35−0,45mm). Uzwojenie dzi bocznej (kołnierza). Dobrym rozwiąza− sowej (po prostu czasem nasz piorun uderza wtórne powinno mieć średnicę 4...5 razy niem byłaby kula, ale zdobycie metalowej w ślimaka); nadaje się natomiast do „tesli” mniejszą od wysokości. Dopuszczalne jest kuli (pustej w środku) jest dosyć trudne (ku− średnich i małych, o mocach do 1000W. stosowanie stosunku nawet 6:1. Powyżej tej le od dużych łożysk odpadają, są za ciężkie!). Uzwojenie to wytwarza lepiej skierowane po− wartości pole elektromagnetyczne wytworzo− Wielu konstruktorów, w tym także my, ro− le elektromagnetyczne, w konsekwencji czego ne przez uzwojenie pierwotne nie będzie bi toroid z aluminiowej elastycznej rury wen− uzwojenie wtórne jest pobudzane bardziej w stanie objąć zasięgiem całego uzwojenia tylacyjnej – rurę taką można łatwo wyginać równomiernie. W obwodzie pierwotnym cew− wtórnego, co w efekcie spowoduje, że ostat− i formować. Stosuje się ją do przewodów ko− ki Tesli mamy do czynienia z wysokoprądo− nie kilkadziesiąt lub nawet kilkaset zwojów minowych (wygląda jak harmonijka), powin− wymi oscylacjami o częstotliwościach radio− nie będzie absorbowało pola elektromagne− na ona mieć średnicę 10 lub 11cm. W naszym wych i wartościach rzędu setek amperów. tycznego. Jak to zwykle bywa, można nawi− przypadku jest to właśnie taka rura. Toroid Wielka częstotliwość wywołuje dodatkowo nąć mniej, można więcej. Ogólnie nie nawija ten spisuje się świetnie i wbrew pozorom efekt naskórkowy, który powoduje, że elektro− się mniej niż 400 i nie więcej niż 1500 zwo− otrzymujemy z niego pioruny, a nie iskry (po− ny poruszają się tylko w zewnętrznych war− jów. Należy jeszcze wspomnieć, że jest to mimo „harmonijkowego” kształtu). Po ufor− stwach przewodnika, nie wnikając głębiej. cewka jednowarstwowa i nawijanie na niej mowaniu okręgu rurę taką zwyczajnie lutuje− dwóch warstw jest niedopuszczalne. Jej gór− my, najlepiej lutownicą transformatorową ny koniec przymocowujemy do toroidu, dol− z użyciem dużej ilości cyny i kalafonii (to na− ny zaś do uziemienia. prawdę da się zrobić, jak ktoś nie wierzy, za− Na koniec najlepiej jest wszystko polakiero− wsze może skleić). Średnica toroidu powinna wać, co zapobiega rozwijaniu się zwojów (ra− być 2 do 3 razy większa od średnicy rury, na dzimy tego nie lekceważyć, mieliśmy już dwa której nawinięte jest uzwojenie wtórne części przypadki rozwinięcia się drutu, przy niewiel− rezonansowej. Takie toroidy są najczęściej kich zmianach temperatur). Zapobiegliwi mogą stosowane ze względu na łatwość konstrukcji. próbować rurę zalewać czymś od środka, ale Tak więc nie ma sensu bawić się (chyba że się nie ma to sensu, nie mieliśmy żadnej awarii komuś nudzi) w oklejanie go taśmą aluminio− uzwojenia wtórnego, jedynym godnym polece− wą, czy szpachlowanie i szlifowanie itp. nia usprawnieniem jest zatkanie uzwojenia Rys. 7 dwoma kółkami wyciętymi np. ze sklejki na Łukasz Bajda wcisk. W górnym kółku można wywiercić Radosław Szymczycha Następnym ważnym aspektem uzwojenia otwór na śrubę, do której będzie przymocowy− Ciąg dalszy w kolejnym numerze EdW. pierwotnego jest rozmiar. Odstęp między− wany toroid. I je− zwojowy powinien wynosić ok. 1−2cm szcze jedna uwaga: (w małych „teslach” odstęp ten powinien wy− nie radzimy wypro− nosić 1cm), odległość pierwszego zwoju od wadzać uzwojenia uzwojenia wtórnego – około 3...7cm (w ma− środkiem rury, może łych „teslach” odległość ta powinna wynosić się coś przebić. od 2 do 3cm). Izolatory dystansowe można wykonać z drewna (sklejka). Zapobiegliwi Toroid mogą je zrobić z bakelitu lub z pleksy (nale− (kula) ży pamiętać, że plastik topi się w niskich (patrz fotografia 1, temperaturach, co może mieć znaczenie odnośnik nr 1) w „teslach” dużych mocy, powyżej 1000W). Koniec uzwojenia Rowki można wyciąć piłką do metalu lub wtórnego podłączo− szlifierką (za wyjątkiem plastiku) po uprze− ny jest do metalowe− dnim wytrasowaniu i nawierceniu otworów. go (przewodzącego) Trzeba także pod uwagę wziąć to, że uzwoje− toroidu (może to być nie pierwotne jest „ślimakiem”, tak więc kula). Generalnie, rowki dwóch sąsiednich izolatorów dystan− czym toroid jest sowych muszą być względem siebie przesu− gładszy, tym dłuższe nięte. Izolatorów dystansowych powinno być są iskry (efekt od 6 do 8, przy ich mniejszej liczbie trudno krawędziowy). Nie jest równo kłaść uzwojenie. Jeżeli ktoś oznacza to wcale, że chciałby zrobić izolatory dystansowe do toroid z ostrymi kra− uzwojenia stożkowego, to kąt nachylenia do wędziami jest zły, podstawy wynosi 30o. po prostu z takiego toroidu będzie wyla− Uzwojenie wtórne części tywało więcej krót− rezonansowej szych iskierek. (patrz fotografia 1, odnośnik nr 2) Gładki toroid moż− Jest to cewka z rdzeniem powietrznym na− na na przykład wy− winięta na plastikowej rurze. W zależności konać z dwóch du− od wysokości rury potrzeba około 0,2−1kg żych metalowych (dla małych „tesli” 0,5kg z pewnością wystar− misek sałatkowych czy) drutu miedzianego w emalii o średnicy po odcięciu lub ze− od 0,25 do 1mm (jeżeli robisz małą „teslę”, szlifowaniu krawę−

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 17 ## EElleekkttrroonniicczznnyy nnoottaattnniikk −− OOrrggaanniizzeerr

Do czego to służy ? Jak to działa? wane są do pamięci w trakcie ich pisania, Organizer to notatnik z zegarkiem i kalenda− Schemat ideowy pokazany jest na rysunku podobnie jak czas. Czas rzeczywisty, aktual− rzem. Pozwala zapisać do sześciu informacji 1. Elektroniczny notatnik zbudowany jest na na data oraz dzień tygodnia są przechowywa− po 32 znaki. Do każdej informacji można mikrokontrolerze Atmela 89C51, który steru− ne w pamięci RAM procesora i po włączeniu przypisać datę (bez roku) i godzinę z minuta− je wyświetlaczem LCD 2*16 znaków, odczy− zasilania są przypadkowe. Zmienne te nie są mi. W stanie czuwania pokazuje godzinę, da− tuje i zapisuje pamięć EEPROM z interfej− modyfikowane przy resecie procesora. Jedy− tę i dzień tygodnia. Można także zaprogra− sem I2C 24C04 oraz sprawdza stan klawiatu− nie sekundy są zerowane, co umożliwia do− mować informację, która będzie codziennie ry. Pracuje z popularnym kwarcem 11059200 kładne ustawienie czasu (przez reset w odpo− uruchamiała alarm. Urządzenie posiada też Hz. W pamięci zapisywane są nasze wiado− wiednim momencie). Usuwanie znaku odpo− minutnik, który informuje o minięciu zapro− mości tekstowe (6*32 bajty), data i godzina wiada wpisaniu do pamięci wartości 32 (kod gramowanego czasu w zakresie 1−99 minut ich pojawienia się (6*4 bajty), bajty wielo− spacji). Sprawdzanie informacji, czy wiado− z maksymalnym błędem ±1 minuta. Posiada krotnego uruchomienia (6*1 bajt) oraz bajt inny sygnał dźwiękowy. minutnika. Znaki (litery) wiadomości zapisy− Rys. 1

18 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich mość jest zajęta, czy pusta, polega na spraw− nika. Urządzenie prosi nas o podanie roku, przy pierwszym uruchomieniu. Należy zasi− dzeniu, czy wszystkie jej znaki to 32, czy też miesiąca, dnia, godziny, minuty oraz wybra− lać go napięciem stabilizowanym nie. Dzień tygodnia nie jest obliczany na nie dnia tygodnia. Jeśli nie chcemy podawać 5V/100mA, mogą to być baterie alkaliczne podstawie daty i trzeba go ustawić ręcznie. jakiejś wartości, to wciskamy YES i przecho− (np. 4x1,5V i dioda Zenera 1V połączona Kalendarz uwzględnia lata przestępne. Wy− dzimy dalej. Dzień tygodnia wybieramy w szereg zaporowo). szedłem z założenia, że rok przestępny jest strzałkami. W każdej chwili może− podzielny bez reszty przez 4 (biorę pod uwa− my się wycofać przyciskiem NO. gę dwie ostatnie cyfry). W mikrokontrolerze Przy wpisywaniu wiadomości po− odblokowane są dwa przerwania od licznika sługujemy się przyciskami od 1 do T1 liczenia czasu i T0 odczyt stanu klawiatu− 7 dla liter. Jeśli będziemy wciskać ry, przy czym większy priorytet ma T1. jeden przycisk w czasie krótszym W procedurze obsługi przerwania od T0 jest niż 2 sekundy, będą się pojawiać zawarta procedura odczytu pamięci. Odczyt kolejno 4 litery przypisane danej jednego bajtu z pamięci zajmuje około 1,5 liczbie. Dokładnie widać to na ry− ms (sprawdziłem w BASCOM−ie). W pro− sunku we wkładce (klawiatura). gramie zawartym w mikrokontrolerze odczyt Jeżeli już wybierzemy literę i od− pamięci (dokładnie 4 bajty daty i godziny) czekamy 2s, to kursor przesunie się następuje co minutę przez sześć kolejnych na następną pozycję. Wciśnięcie in− przerwań. Najpierw odczytywany jest bajt nego klawisza przed upływem tego miesiąca, potem dnia, godziny i minuty (jed− czasu powoduje automatyczne nej wiadomości). Jeśli któryś nie zgadza się przesunięcie się kursora. Rozmiar z aktualnym czasem, dalsze odczytywanie wiadomości ograniczony jest do 32 jest pomijane. Krytyczny moment następuje, znaków, czyli tyle ile, można zoba− gdy ma się pojawić alarm o wiadomości, tzn. czyć jednocześnie na wyświetlaczu wszystkie cztery bajty zgadzają się z czasem bez przewijania tekstu. Gdy wiado− rzeczywistym i datą. Wtedy odczyt zajmuje mość jest już gotowa, wybieramy 4*1,5, czyli 6 ms. YES i odpowiadamy na pytanie, czy alarm ma być codziennie, czy Obsługa też nie. Wprowadzamy kolejno Dwa przyciski YES i NO odpowiadają klawi− miesiąc, dzień i godzinę z minuta− szom w komputerze Enter i Esc. Przycisk mi, informację kiedy ma się poja− CLR służy do usuwania pojedynczych zna− wić alarm i czy ma być jednorazo− ków wiadomości lub do kasowania całej. Aby wy. Przy wielokrotnym uruchomie− to się stało, należy przytrzymać go przez niu nie podajemy miesiąca i dnia. prawie 3 sekundy do momentu aż wiadomość Dane te należy podawać zawsze dwucyfrowo Rys. 2 i 3 Schematy montażowe zniknie z wyświetlacza. Strzałki służą do np. dla miesiąca stycznia będzie to 01. Oczy− przemieszczania kursora podczas edycji wia− wiście można też wprowadzić czas wywoła− 5V zasilania nie jest wartością krytyczną, domości oraz do wyboru wiadomości. Po nia informacji bez wpisywania jej treści, ale zmiany o 100mV powodują widoczne włączeniu zasilania na wyświetlaczu pojawią alarm również zostanie uruchomiony. Przy zmiany kontrastu wyświetlacza. Układ po− się przypadkowo ustawione minuty (najczę− kasowaniu informacji do komórki pamięci, biera 8mA prądu w stanie spoczynku i ok. ściej zera), godzina i data, dzień tygodnia nie gdzie przechowywany jest miesiąc (informa− 15mA w stanie alarmu. będzie wyświetlany. Wybieramy YES, poka− cji), zapisywane jest zero. Powoduje to pomi− Program można ściągnąć ze strony inter− zuje się napis Wiadomosc 1, a pod spodem janie sprawdzania daty tej informacji w pro− netowej www.edw.com.pl z działu FTP. Zajeta lub Pusta. Wciskając strzałkę w lewo, cedurze przerwania. Jeżeli „wybije godzina“ Cezary Kuśmierski mamy możliwość ustawienia czasu i daty którejś wiadomości, to na wyświetlaczu (Ustaw zegar) oraz zaprogramowania minut− pojawi się napis JEST WIADOMOSC i numer tej wiadomości. Jednocześnie bu− Wykaz elementów zer informuje nas o tym fakcie dźwiękiem. Taki stan będzie trwał do momentu naci− Rezystory: śnięcia dowolnego klawisza. Tu dosyć R1−RR4 ...... 10 kΩ istotna uwaga: należy zawsze pamiętać R5 ...... 220Ω o tym, żeby pozostawiać organizer w sta− nie, gdy jest widoczna aktualna data, go− Kondensatory: dzina i dzień tygodnia. Tylko wtedy może C1,C2 ...... 22pF być wywołany alarm, chociaż programowy C3 ...... 1µF znacznik alarmu ustawiany jest niezależnie od wszystkiego (przerwanie). Urządzenie Inne: jest odporne na niepoprawne wprowadza− Buzer z generatorem nie liczb, informuje nas o tym dźwiękiem. X1 ...... kwarc 11MHz U1 ...... AT89C51 Montaż i uruchomienie U2 ...... AT24C04 Urządzenie jest proste w konstrukcji. LCD 2*16 Można je zmontować na płytkach druko− 16 przycisków reset wanych pokazanych na rysunkach 2 i 3. Prawidłowo zmontowany Organizer działa

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 19 Listy od Piotra FFiillttrryy aakkttyywwnnee

część 10

W tym odcinku zajmiemy się filtrami rsji wzmocnienie drugiego stopnia wzmacnia− metr pomocniczy − pierwiastek kwadratowy środkowoprzepustowymi o dużej do− cza odwracającego jest równe 2. Dzięki temu z dobroci. broci. Także i ten odcinek zawiera go− prawie wszystkie zastosowane rezystory ma− Oznaczmy go P towe, proste recepty. Zaprezentowany ją jednakową wartość. Oczywiście powinny P = Q przykład pokazuje zadziwiające możli− to być powszechnie stosowane, metalizowane Teraz już z łatwością obliczysz wartości re− wości proponowanego filtru. Aby rezystory o tolerancji 1%. Potencjometry zystorów z prostych wzorów: w pełni i z sukcesem skorzystać z za− montażowe powinny mieć dobrą stabilność. R = Xc * P mieszczonych informacji, konieczne Nie nadają się tu popularne węglowe PR−ki. PR2 = R / (2P−1) jest przyswojenie sobie wiadomości Trzeba zastosować potencjometry cermeto− R3 = Rs+PR1 = R / (Q − 2) wstępnych, podanych w EdW, począw− we, najlepiej tak zwane helitrimy. Zwróć uwagę, że w dwóch ostatnich wzo− szy od numeru 9/2001. rach nie wykorzystywaliśmy wartości Xc, tylko obliczoną z wcześniejszego wzoru Filtr pasmowy wartość R − tak jest łatwiej. o dużej dobroci Jak wskazuje schemat Filtr z rysunku 43 (w poprzednim numerze (rysunek 47), w roli EdW) umożliwia uzyskanie dobroci co naj− PR2 można zastosować wyżej 10. Dobroć równa 10 to wprawdzie potencjometr montażowy. duże osiągnięcie, ale czasem potrzebny jest W praktyce jego wartość filtr o jeszcze węższym paśmie. Jeśli dobroć nominalna powinna być ma wynosić 10...50, możesz wykorzystać 30...50% większa od rezy− filtr z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi stancji obliczonej ze wzoru z rysunku 46. Na pewno widzisz podobień− Rys. 47 − wtedy suwak będzie ustawiony w 1/2...3/4 stwo do poprzednio omawianego pojedyn− drogi. Można też śmiało zastosować rezystor czego filtru. Drugi wzmacniacz operacyjny Procedura projektowania jest następująca: stały o wartości wyliczonej ze wzoru (i tole− zwiększa możliwości układu, na przykład Mamy dane: rancji 1...5%). Wiedz, że zmiana wartości PR2 pozwala uzyskać dużą dobroć. Także − częstotliwość środkową fg, wpływa na dobroć − obowiązuje tu ciekawa i w tym układzie możliwe są bardzo różne − dobroć Q. zależność − czym większa rezystancja PR2, kombinacje wartości elementów. Ja przed− Wzmocnienie może być i będzie więk− tym mniejsza dobroć. Jeśli natomiast rezystan− stawię Ci bardzo interesującą wersję tego sze od jedności, jednak tym razem wzmoc− cja PR2 jest bliska zeru, dobroć jest bardzo układu. Jest ona przydatna w praktyce ze nienie zależy od dobroci − obliczymy, jakie duża. Nie przesadź jednak ze zmniejszaniem względu na niecodzienny sposób doboru będzie. rezystancji PR2 i nie zrób z filtru generatora. wartości elementów. Najpierw, znając częstotliwość środkową, Wartość R3 decyduje o częstotliwości środ− Schemat ideowy proponowanego filtru jak zwykle dobierzesz (jednakowe) pojemno− kowej filtru. Zastosowanie potencjometru mon− pokazany jest na rysunku 47. W roli R6 sto− ści C1, C2, korzystając ze wzoru: tażowego PR1 pozwoli dokładnie ustawić po− sujemy dwa jednakowe rezystory. W tej we− C[nF] = 10000[nFHz] / f [Hz] trzebną częstotliwość środkową i skorygować Jak zawsze, zdecydujesz się na najbliższą odchyłki wynikające z tolerancji kondensato− Rys. 46 wartość z szeregu E6. Oba kondensatory bę− rów. W tym obwodzie nie radzę stosować rezy− dą jednakowe: C=C1=C2. stora stałego o wartości wyliczonej ze wzoru − Obliczasz reaktancję wybrane− przy dużej dobroci i nieuniknionym rozrzucie go kondensatora przy częstotli− pojemności powinieneś koniecznie dostroić filtr wości granicznej: do potrzebnej częstotliwości. W większości wy− Xc[kΩ] = 160000 / fg[Hz]*C1[nF] padków po obliczeniu ze wzoru wypadkowej W tym bardziej złożonym fil− rezystancji R3 możesz zastosować Rs i PR1 trze do obliczeń nie wykorzysta− o mniej więcej jednakowych wartościach: my docelowej wartości Q − za− Rs = (0,6...0,7)*R3 miast niej potrzebny będzie para− PR1 = (0,6...0,7)*R3

20 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Listy od Piotra

Wtedy potencjometr po regulacji będzie a więc właściwości filtru, w tym skłonność Wzmocnienie filtru wyniesie ustawiony mniej więcej w połowie drogi do samowzbudzenia oraz częstotliwość środ− G= 2*5 =10 suwaka. kowa, będą zmieniać się z temperaturą. czyli 20dB. Układ i charakterystyki z obliczo− Co ciekawe, zmiana dobroci przez zmianę Współczynnik cieplny kondensatorów polie− nymi wartościami elementów (R3=3,16kΩ, wartości PR2 praktycznie nie wpływa na czę− strowych wynosi ponad 100ppm/K, rezystorów PR2=8,08kΩ) pokazane są na rysunku 49. stotliwość środkową. Podobnie korekcja czę− 1−procentowych jest rzędu 50...100ppm/K, Jak widać, uzyskana częstotliwość środkowa, stotliwości za pomocą PR1 praktycznie nie a zwykłych rezystorów 5−procentowych mo− równa 4,937kHz wymaga skorygowania wpływa na dobroć. To są bardzo dobre cechy że sięgać 1000ppm/K lub nawet więcej. przez niewielką zmianę PR1 (teoretycznie do tego filtru. W skrajnie niekorzystnym przypadku, nawet 3,07kΩ), natomiast 3−decybelowe pasmo Przypominam, że tym razem we wzorach z rezystorami 1−procentowymi, częstotliwość przenoszenia wynoszące więcej niż 195Hz nie wykorzystywaliśmy wzmocnienia G. może się „rozjechać“ pod wpływem tempera− spełnia postawione warunki. Aby uprościć układ, zastosowaliśmy jedna− tury o prawie 1%, czyli wyjść daleko poza kowe rezystory R, a wtedy wzmocnienie za− założone granice. O 5−procentowych rezysto− Rys. 49 leży od dobroci. Wynosi ono: rach węglowych nie warto G= 2*P=2* Q nawet wspominać... W praktyce okazuje się, iż wzmocnienie Kiedyś dawno przepro− nie jest duże; przykładowo dla dobroci Q=50 wadzałem stosowne próby wynosi tylko 14,15x (23dB), a dla dobroci z filtrem zawierającym kon− Q=10 jedynie 6,32x (16dB). densatory MKSE020 i dobre Podczas symulacji komputerowej okazało rezystory metalizowane. się, że przy częstotliwościach do 1kHz z po− Okazało się, że przy zmia− pularnymi wzmacniaczami (np. TL082) nach temperatury o 25oC można byłoby uzyskać w takim filtrze za− zmiana częstotliwości środ− wrotną wartość dobroci rzędu 1000, czyli pas− kowej była rzędu 0,5%. Ta− mo przenoszenia około 1Hz, a nawet mniej. kie przesunięcie przekreśla Teoretycznie, stosując filtr z rysunku 46 (lub 47) sens budowy filtru o dobroci powyżej 100, można uzyskać niesamowicie wąskie pasmo. bo pasmo „ucieknie“ pod wpływem zmian Przykład masz na rysunku 48. Rysunek temperatury poza żądany zakres. 48c pokazuje w dużym powiększeniu, że przy częstotliwości środkowej 1kHz pasmo Przykład przenoszenia ma szerokość tylko 1,6Hz, czy− Chcemy w pewnym urządzeniu kontrolno− li dobroć wynosi aż 625. sterującym wykorzystać filtr reagujący na sygnały o częstotliwości 5kHz±100Hz. Pa− Rys. 48 smo przepustowe będzie mieć szerokość 200Hz, czyli dobroć wyniesie 25. Zastosujemy układ według Jak już niejednokrotnie wspominałem, rysunku 47. przy projektowaniu filtrów o dużej dobroci Najpierw dobieramy jedna− trzeba uwzględnić skłonność do „dzwonienia” kowe pojemności C1, C2, ko− oraz kwestię stabilności cieplnej i długoczaso− rzystając ze wzoru: wej. W niektórych przypadkach okaże się, że C[nF] = 10000[nFHz] / 5000[Hz] zamiast jednego ogniwa filtru o dużej dobroci Przyjmujemy trzeba zastosować połączone w szereg dwa al− C=C1=C2=2,2nF bo trzy ogniwa o znacznie mniejszej dobroci, Obliczamy reaktancję wy− o przesuniętych częstotliwościach środko− branego kondensatora przy częstotliwości wych. Przykład pokazany jest na rysunku 50, granicznej: gdzie niebieska linia pokazuje wypadkową Xc[kΩ] = 160000 / 5000[Hz]*2,2[nF] charakterystykę dwóch filtrów o rozsuniętych Xc=14,55kΩ częstotliwościach środkowych i znacznej do− Obliczamy parametr pomocniczy − pier− broci. Dla porównania czerwoną linią zazna− wiastek kwadratowy z dobroci. czono charakterystykę filtru z rysunku 49. P = 25 = 5 Następnie wartości rezystancji z poda− Rys. 50 nych wzorów: R = 14,55*5=72,75kΩ Rewelacja? W praktyce filtrów aktywnych PR2 = 72,75/ (2*5−1) RC o tak wąskim pasmie się nie stosuje. Sen− PR2 = 72,75/9=8,08kΩ sowną górną granicą wydaje się dobroć rów− R3 = Rs+PR1 = 72,75/(25 − 2) na 100, a nawet 50. Warto pamiętać, że czym R3 = 72,75/23=3,16kΩ większa dobroć, tym dłużej „dzwoni“ filtr po Zgodnie z wcześniejszymi wskazówkami zaniku sygnału użytecznego na wejściu. Po− zastosujemy następujące elementy: ważnym ograniczeniem jest też groźba, że R = 73,2kΩ 1% przy zmianach parametrów elementów pod PR2=10kΩ helitrim wpływem temperatury filtr stanie się genera− Rs= 2,26kΩ 1% torem. Nie zapominaj, że temperatura wpły− PR1= 2,2kΩ helitrim wa na wartość pojemności i rezystancji, C1, C2 = 2,2nF MKT Ciąg dalszy na stronie 35.

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 21 Listy od Piotra

Ciąg dalszy ze strony 21.

Połączenie dwóch fil− trów daje dużą większą stro− mość poza pasmem przepu− stowym. Duże rozsunięcie często− tliwości powoduje powstanie „siodła” w charakterystyce, niemniej postawione warun− ki są spełnione, a tłumienie Rys. 50 „obcych” sygnałów jest wręcz rewelacyjne. Aby opracować taki wy− mentalnie wartości PR1 i PR2 w obu stop− mniej płynnie przestrajany generator często− nalazek, trzeba nie tylko skorzystać z progra− niach filtru. Trudniejszym problemem będzie ściomierz i oscyloskop. mu do symulacji komputerowej i dobrać po− praktyczne zestrojenie modelu − niezbędny I tyle o filtrach pasmowych. trzebną charakterystykę, dobierając ekspery− będzie do tego albo wobulator, albo przynaj− Piotr Górecki

22 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Podzespoły

część 18

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Komparator. uwzględnić wyjściowe napięcia nasy− Przerzutnik Schmitta cenia w stanie „niskim”, które może Klasyczne komparatory, czyli elementy po− uniemożliwić współpracę z układami równujące, zbudowane są podobnie jak o napięciu progowym TTL. wzmacniacze operacyjne, ale zwykle mają Komparator jest w istocie prze− wyjście typu otwarty kolektor (OC) oraz do− twornikiem analogowo−cyfrowym, datkową końcówkę masy. W niektórych tyle że prostym, jednobitowym. Daje układach nie dadzą się zastąpić przez informację, czy wielkość wejściowa wzmacniacze operacyjne. Na przykład obec− jest dodatnia czy ujemna – patrz rysu− ność końcówki masy oraz wyjścia z otwar− nek 50, albo większa czy mniejsza od tym kolektorem umożliwia elastyczną współ− zadanego napięcia odniesienia. Oczy− pracę z układami cyfrowymi. Komparator wiście wejścia sygnału odniesienia może być zasilany wyższymi napięciami, np. można zamienić z wejściem sygnało− ±15V, a wyjście OC i dodatkowa końcówka wym – reakcja na wyjściu będzie od− masy będą sterować układy cyfrowe zasilane wrotna, jak pokazuje rysunek 51. Na− napięciem +5V, jak pokazuje rysunek 49, pięcie odniesienia Uref może być za− przedstawiający przykład zastosowania po− równo dodatnie, jak i ujemne. Działa− Rys. 50 pularnego od lat komparatora LM311. nie komparatora jest oczywiste, nale− ży jednak zwrócić uwagę na istotne Rys. 51 szczegóły. Przede wszystkim wzmac− niacz operacyjny pracujący w roli komparatora powinien mieć odpowie− dni zakres dopuszczalnych napięć wejściowych i różnicowych napięć wejściowych, dostosowany do spodziewanych napięć sygnałów i na− pięcia odniesienia. Nie wszystkie wzmacniacze mogą pracować w peł− nym zakresie napięć wejściowych, między dodatnim a ujemnym napię− Rys. 49 ciem zasilania. W niektórych przy na− pięciach na wejściach bliskich dodat− W wielu przypadkach w roli komparatorów niemu albo ujemnemu napięciu zasi− mogą pracować najzwyklejsze wzmacniacze lania pojawiają się niespodzianki. In− operacyjne. Trzeba jednak pamiętać, że nie są ne mają bardzo ograniczony zakres one optymalizowane do takiej pracy. Należy napięć wejściowych, a napięcie mię− więc zwrócić uwagę na ich szybkość. Przykła− dzy wejściami (różnicowe) nie może przekro− na rysunkach 50 i 51 pojawił się szeregowy dowo szybkość narastania napięcia wyjścio− czyć kilku woltów. Przykładowo popularny rezystor R1 (1...22kΩ), ograniczający ewen− wego wielu wzmacniaczy operacyjnych jest wzmacniacz NE5532 ma między oba wejścia tualny prąd. Rezystor ten nie jest konieczny, mniejsza niż 0,5V/µs, co w skrajnych przypad− włączone przeciwsobnie−równolegle dwie gdy nie grozi pojawienie się dużego prądu kach może spowodować kłopoty przy współ− diody, co ogranicza zakres napięcia różnico− wejściowego, a ponadto rezystor ten nic nie pracy z szybkimi układami logicznymi. Przy wego do ±0,6V. Właśnie ze względu na moż− pomoże we wzmacniaczach, które wykazują zasilaniu niskim napięciem +5V trzeba też liwość wystąpienia różnych niespodzianek, zjawisko inwersji. Zamiast liczyć na pomoc

22 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Podzespoły tego rezystora, należy dobrać wzmacniacz o odpowiednich właściwościach, ewentualnie zastosować rzadko stosowany sposób z ry− sunku 52, gdzie napięcie odniesienia musi mieć odwrotną biegunowość, niż potrzebne napięcie progowe (można i warto też dodać diodę Zenera, jak na rysunku 50b).

Rys. 52

Rys. 53 Ze względu na nieuniknione Rys. 56 szumy i zakłócenia, często stosu− jemy obwód histerezy, uzyskując Rys. 57 przerzutnik Schmitta. Podstawo− Uwe wy układ i charakterystyka poka− zane są na rysunku 53. Praktycz− ne przykłady komparatorów z hi− sterezą, w tym detektorów przej− ścia przez zero, pokazane są na rysunku 54. Szerokość pętli hi− sterezy można regulo− wać, zmieniając stosu− nek R1/R2. Zasada jest dość prosta: rezystory R2, R1 tworzą dzielnik napięcia wyjściowego – patrz rysunek 54a. Szerokość okna histere− zy jest taka, jak ampli− tuda skoku napięcia w punkcie połączenia R1 i R2. Czyli o wielko− Czasem dodatkowo rozbudowuje się ob− ści histerezy decydują nie wód histerezy według rysunku 55. Dodatko− tylko R1 i R2, ale też na− wy obwód R3C1 tuż po przerzucie zwiększa pięcie zasilania (dokła− głębokość histerezy (R1/R3) na czas wyzna− dniej − wartość skoku na− czony przez C1. Działanie jest nieco podob− pięcia na wyjściu, który ne do pracy uniwibratora, co zapewnia dodat− jest mniejszy od całkowi− kowe czyszczenie ze „śmieci”. tego napięcia zasilania Jeśli chcemy sprawdzić, czy sygnał wejścio− o ok. 2...3V – wyjściowe wy (napięcie stałe) mieści się w wyznaczonych napięcia nasycenia). granicach, stosujemy tak zwany dyskryminator Szerokość pętli histere− okienkowy. Szczególnie łatwo realizuje się zy nie powinna być zbyt dyskryminator okienkowy za pomocą klasycz− mała, bo nie spełni swojej nych komparatorów z wyjściem typu otwarty roli. Szerokość histerezy kolektor. Stosując wzmacniacze operacyjne, zazwyczaj ustala się więk− trzeba dodać diody i rezystor tworzące bramkę szą, niż spodziewana ma− logiczną – patrz rysunek 56. W dyskrymina− Rys. 54 ksymalna amplituda szumów, ale nie mniej torze okienkowym też można i warto wpro− niż 5...10mV. Jeśli sygnał wejściowy ma du− wadzić niewielką histerezę, na przykład we− Rys. 55 żą amplitudę, histereza może wynosić nawet dług rysunku 57. Dodałem na schemacie ob− kilka woltów. wody sterowania dwukolorową diodą LED. W układzie z rysunku 54c stosunek Zaprezentowane układy można modyfiko− R1A/R1B wyznacza dodatkowo napięcie wać według potrzeb, pamiętając, że zawsze progowe. W układzie z rysunku 54d napię− obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego obej− cie progowe wyznaczają R3 i R4. Obwody muje wejście nieodwracające, a nie wejście od− RFCF w układach z rysunków 54e i f wstęp− wracające, jak w klasycznym wzmacniaczu. nie filtrują zakłócenia o większych często− tliwościach. Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 23 Podzespoły SSiillnniikkii kkrrookkoowwee oodd ppooddssttaaww część 3 − sterowanie

Silniki VR Silniki o zmiennej reluktancji mają zwykle trzy uzwojenia – porównaj rysunek 16 w EdW 8/2002 (czasem uzwojeń jest więcej). W poprzednim odcinku przedstawiona była zasada ich działania. Wynika z niej, że nale− ży kolejno zasilać poszczególne uzwojenia. Zmiana kierunku wirowania następuje po zmianie kolejności zasilania uzwojeń. Zasila− nie kolejno uzwojeń w sekwencji A, B, C, A, B, C, A, ... spowoduje obracanie się wirnika w jednym kierunku. Zasilanie w sekwencji A, C, B, A, C, B,... spowoduje obroty w kie− Rys. 31 runku przeciwnym. Można to zrobić, na Silniki PM i HB przykład zamieniając miejscami końcówki Pomimo odmiennej zasady działania, silniki sunki 21, 23, 26 pokazują, że w silnikach dwóch uzwojeń. Rysunek 30 pokazuje se− PM (z magnesem stałym) i HB (hybrydo− trzeba wytworzyć wirujące pole magnetycz− kwencję sterującą i stopień wykonawczy z we) mogą być i są sterowane w identyczny ne. Można to zrobić, zmieniając kierunek tranzystorami bipolarnymi. sposób. Ogólne zasady sterowania pełnokro− prądu w uzwojeniach. Rysunek 31b pokazu− Ponieważ silniki takie nie są już stosowa− kowego i półkrokowego zostały przedstawio− je sposób sterowania z wykorzystaniem ne, nie będziemy się nimi bliżej zajmować. ne w pierwszej części cyklu (EdW 7/2002 str. dwóch mostków tranzystorowych. Nazywa− 22). Warto jednak wgłębić się w zagadnienie, ne są one często mostkami H (H bridge, full by w pełni zrozumieć dalsze szczegóły. bridge) z uwagi na podobieństwo do litery H. Rys. 30 W mostkach można też zastosować różne Silniki tranzystory (MOSFET N, MOSFET P, NPN, bipolarne PNP, „darlingtony”), ale najczęściej są to al− i unipolarne bo tranzystory bipolarne NPN, albo MO− Choć w rzeczywisto− SFET N. Choć taki sposób sterowania po− ści silniki PM i HB zwala w pełni wykorzystać silnik, jego reali− mają po kilka biegu− zacja nie jest najłatwiejsza. Trzeba oddziel− nów, w sumie zawie− nie wysterować każdy z ośmiu tranzystorów. rają tylko dwa uzwo− Aby radyklanie uprościć sterownik, wy− jenia, podzielone na starczy zastosować uzwojenie z odczepem w sekcje. Dlatego upro− środku. Taki prosty sposób pozwala radykal− szczony model z dwo− nie uprościć sterownik – patrz rysunek 32. ma uzwojeniami z ry− Prądy płyną niejako w tym samym kierunku, sunku 31a (wg rysun− dlatego silniki z dzielonym uzwojeniem na− ku 21) jest doskona− zywane są silnikami unipolarnymi. W silni− łym punktem wyjścia ku według rysunku 31 prądy uzwojeń w ko− do dalszej analizy. Ry− lejnych fazach cyklu płyną w obu kierunkach,

24 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Podzespoły dlatego takie silniki nazywane są silnikami ło 30...40%. Jak pokazuje rysunek 34, każdy rowanie unipolarne z czterema tranzystorami, bipolarnymi. Rysunek 33 pokazuje spo− silnik unipolarny może pracować jako bipo− a w razie potrzeby zawsze mogą wykorzystać sób wytworzenia zmian pola w obu typach larny – trzeba tylko zwiększyć napięcie zasi− sterowanie bipolarne. silników. lania. Jeszcze więcej możliwości daje silnik z Niewątpliwą zaletą silników unipolarnych czterema niezależnymi uzwojeniami. Może Kroki i półkroki jest łatwość sterowania – wystarczy cztery pracować jako unipolarny, a także jako bipo− W poprzednim akapicie pojawiło się stwier− MOSFET−y i prosty generator sekwencji ste− larny przy szeregowym i równoległym połą− dzenie, że silnik unipolarny ma słabsze osią− rującej – porównaj rysunek 12 i 14 w EdW czeniu uzwojeń według rysunku 35. gi, bo zawsze jedno z uzwojeń każdej pary 7/2002. jest niewykorzystane. Do tego dochodzi po− Silnik bipolarny wymaga bardziej skom− Rys. 34 krewne zagadnienie związane ze sposobem plikowanego sterownika. Ma jednak istotną sterowania. Rysunek 33 pokazuje, że w każ− zaletę. Jak pokazuje rysunek 32, połówki dym takcie cyklu zasilane jest tylko jedno z uzwojenia pracują na przemian, więc jedna z dwóch uzwojeń silnika bipolarnego. Drugie nich jest zawsze niewykorzystana, co zmniej− zawsze jest nieczynne. Jeszcze gorzej jest w sza maksymalne osiągi. W silniku bipolar− silniku unipolarnym, gdzie, jak pokazuje ten nym pracuje całe uzwojenie i możliwości sil− sam rysunek, w każdej chwili wykorzysty− nika można w pełni wykorzystać. Sterowanie wane jest tylko 25% wszystkich uzwojeń. bipolarne daje lepsze wyniki, zwłaszcza przy Oczywiście oznacza to, że silnik nie jest w małych i średnich prędkościach obrotowych; pełni wykorzystany. Taki sposób sterowania moment obrotowy jest wtedy większy o oko− Przy połączeniu równoległym według ry− nosi nazwę sterowania falowego (wave dri− sunku 35d silnik będzie prawidłowo praco− ve) i jest to jednocześnie tak zwane sterowa− Rys. 32 wał przy napięciu zasi− nie pełnokrokowe. lania niższym, niż przy Wbrew pierwszemu wrażeniu, istnieje bar− połączeniu szeregowym dzo dobry sposób na wykorzystanie wszyst− i będzie miał lepsze kich uzwojeń silnika bipolarnego. Pokazuje to osiągi przy dużych pręd− rysunek 36 (porównaj go z rysunkiem 33). kościach. Przy połącze− Teraz w każdej fazie cyklu zasilane są dwa niu szeregowym mo− uzwojenia. Nie dzieje się przy tym nic złego – ment obrotowy jest bieguny wirnika ustawiają się nie naprzeciw większy przy małych biegunów stojana, tylko w połowie drogi mię− prędkościach. dzy nimi. Początkującym moż− W silniku unipolarnym można tak samo na poradzić, żeby na po− zasilać dwa z czterech uzwojeń, co polepsza czątku wykorzystali ste− moc i moment silnika – zobacz rysunek 37.

Rys. 33

Rys. 35

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 25 Podzespoły

Sterowanie, zarówno silników bipolar− dla ośmiu tranzystorów w mostkach zasilają− Pokazane rysunki dotyczą prościutkiego nych, jak i unipolarnych, według rysunków cych silnik bipolarny. Zazwyczaj wykorzy− silnika PM z jedną parą biegunów wirnika. 36, 37, bywa stosowane w praktyce. Nazy− stuje się do tego specjalizowane układy sca− Choć silnik HB ma inny sposób działania, wany je sterowaniem pełnokrokowym lone, a dociekliwi Czytelnicy w razi potrzeby a typowy silnik PM ma więcej biegunów, po− (full step). (Sposób sterowania według ry− bez trudu uzyskają je po analizie rysunków kazane zasady dotyczą wszystkich silników sunku 33 to też sterowanie pełnokrokowe, 31, 38 i 39. Kierunek obrotów zmienia się PM i HB. ale dla rozróżnienia nazywamy je sterowa− najczęściej przez zmianę sekwencji sterują− niem falowym). cej. W prostych zastosowaniach można po Leszek Potocki Jeszcze częściej wykorzystuje się stero− prostu zamienić końcówki A+, A− jednej pa− wanie półkrokowe (half step), będące połą− ry uzwojeń. Ciąg dalszy w nastepnym numerze EdW. czeniem poprzednio omówionych. Sekwen− cja sterująca i położenia przykładowego sil− nika bipolarnego pokazane są na rysunku 38, a unipolarnego na rysunku 39 – porów− naj rysunki 33, 36, 37. Na przemian zasila się jedno oraz dwa uzwojenia, przez co bieguny wirnika ustawiają się albo naprzeciw biegu− nów stojana, albo w połowie między nimi. Osiągi silnika są wprawdzie nieco gorsze, niż przy pracy pełnokrokowej (bo nie zawsze oba uzwojenia są zasilane), jednak praca pół− krokowa ma istotne zalety. Typowe przebiegi sterujące silnika unipolarnego przy pracy pełno− i półkrokowej pokazane są na rysun− ku 40. Nie podaję przebiegów sterujących Rys. 40

Rys. 36

Rys. 37

Rys. 38

Rys. 39

26 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich SSzzkkoołłaa KKoonnssttrruukkttoorróóww

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).

Zadanie nr 79 Zaprojektować układ miernika częstotliwości Wielu z nas ma komputery. Wiadomo, że odświeżania ekranu. długie przesiadywanie przed ekranem nie Możliwości jest wiele. jest zdrowe. Szkodliwość dla wzroku zależy Zastanówcie się, jak w w dużym stopniu od częstotliwości odświe− ogóle uzyskiwać informację żania ekranu. Choć tego migania nie zauwa− o częstotliwości pionowej. żamy, męczy ono wzrok. Czym większa czę− Jeśli przeprowadzicie do− stotliwość odświeżania (odchylania piono− świadczenia, koniecznie napi− wego), tym lepiej, bo obraz mniej miga. W Rys. 1 szcie o nich. Drugim problemem bę− standardowym telewizorze w ciągu sekundy dzie zobrazowanie wyniku. Możli− na ekranie pojawia się 50 (pół)obrazów. Mo− Wszystko byłoby dobrze, gdybyśmy mieli wości jest wiele; dokładność i rozdzielczość 5Hz nitory komputerów są pod tym względem pełną kontrolę nad ustawieniami karty. Nie− jest absolutnie wystarczająca, więc można zasto− lepsze, częstotliwość odchylania można tam stety, często w odpowiednim okienku wła− sować wyświetlacz w postaci linijki diod. Urzą− zmieniać w zakresie od 60Hz do ponad ściwości ekranu i karty można zobaczyć dzenie musi być możliwie proste i tanie. Gdyby 100Hz. Dla własnego dobra powinniśmy obrazek, jak na rysunku 1. Określenie szyb− ktoś chciał wykonać model, powinien wziąć pod ustawić możliwie dużą częstotliwość od− kość optymalna nic nie mówi − chcielibyśmy uwagę łatwość obsługi. Oczywiście najlepszy świeżania. Maksymalna częstotliwość od− wiedzieć, jaka naprawdę jest częstotliwość model ma szansę na publikację w dziale E−2000. chylania pionowego zależy zarówno od kar− odświeżania. Czekam też na propozycje kolejnych za− ty graficznej, jak i monitora; związana jest I oto mamy temat kolejnego zadania dań. Pomysłodawcy wykorzystanych zadań także z wybraną rozdzielczością ekranu. Szkoły: otrzymują nagrody rzeczowe.

dawanie gotowych schematów w jakimś stopniu też, Rozwiązania teoretyczne Rozwiązanie zadania nr 75 ale własna inwencja, własne pomysły są jednak naj− Rozwiązania teoretyczne można podzielić na bardziej cenne. Przy okazji projektowania urządze− trzy główne grupy. Wszystkie zawierają Temat zadania 75 brzmiał: Zaprojektować nia niejako przy okazji dowiemy się wielu rzeczy, układ czasowy. Po upływie wyznaczonego układ wyłączający telewizor po zakończeniu które staną się pomocne przy projektowaniu kolej− czasu układ albo wyłącza zasilanie odbiorni− programu lub (i) budzący domownika, który nych. Opisy gotowych układów są potrzebne, ale na ka (za pomocą przekaźnika), albo włącza sy− zasnął przez odbiornikiem. początek − trzeba przecież poznać ten „język elek− gnalizator akustyczny (brzęczyk piezo). Aby Jak pisałem w maju, wiele współczesnych tele− troniki”. W dalszej karierze elektronika−konstrukto− układ pełnił przewidzianą funkcję, układ cza− wizorów ma takie obwody wbudowane fabrycznie. ra gotowe projekty mają zasadniczo dwie funkcje: sowy musi zacząć liczyć czas po zakończe− Cieszę się, że podobnie jak Autor zadania, uznali− pierwsza, mająca poszerzać nasze elektroniczne ho− niu programu. W czasie nadawania programu ście jednak zadanie za godne uwagi. Oto fragment ryzonty; druga, gdy chcemy szybko, bez wnikania w układ czasowy jest zerowany przez obwody listu: Pomysł tego zadania już na samym początku szczegóły wykonać jakiś układ. (...) wykorzystujące: bardzo mi się spodobał, gdyż jest to typowy, wzięty z Otrzymałem wiele propozycji teoretycz− − sygnał audio życia problem. Właśnie rozwiązywanie takich zadań nych i siedem modeli, co jak na tak specyficz− − przycisk lub sygnał z pilota najbardziej rozwija i sprawia najwięcej radości. Po− ne zadanie, całkowicie mnie satysfakcjonuje. − sygnał wideo

28 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów

Wśród rozwiązań pierwszej grupy kilka to proste układy sprawdzające obecność dźwięku z głośnika albo sygnału audio w złączu SCART (eurozłącze). Na przykład Jakub Świegot ze Środy Wlkp. zaproponował układ z mikrofonem, wzmacnia− czem operacyjnym, obwodem opóźniającym oraz z wyłączni− kiem i z sygnalizatorem aku− stycznym. Schemat można zna− leźć na naszej stronie interneto− wej jako Swiegot.gif. Natomiast Andrzej Szymczak, też ze Śro− dy Wlkp., przysłał schemat wy− korzystujący podwójny wzmac− niacz operacyjny, a źródłem sygnału audio sygnalizacji sytuacji Rys. 2 jest złącze SCART. Robert Jaworowski „przedalarmowej”. z Augustowa również chce sprawdzać sygnał Dwie wersje wy− Rys. 3 audio, a do rozróżnienia, czy jest to sygnał łącznika/sygnalizato− użyteczny, czy szum, chce wykorzystać prze− ra proponuje Cezary twornik F/U (częstotliwość/napięcie). Pomysł Kuśmierski z Ponia− jest oryginalny, ale zadanie wcale nie jest ła− towa. W jednej czuj− twe, bo przetworniki F/U nie są przystosowa− nikiem końca progra− ne do pracy z tak złożonymi sygnałami. mu jest detektor ob− Dawid Lichosyt z Gorenic chce iść inną wiedni, pokazany na drogą – silnie wzmocniony sygnał z mikrofo− rysunku 3. Napięcie nu kierowany jest do dekodera tonu LM567 na C1 zmienia się (Lichosyt.gif). Pojawienie się planszy testo− szybko, natomiast na wej i ciągłego tonu już po kilku sekundach C2 – kilkakrotnie spowoduje reakcję przekaźnika. wolniej. Cezary pi− Piotr Bechcicki z Sochaczewa chce sze, że miał kłopoty z sprawdzać sygnał audio z eurozłącza i jedno− szumami, dlatego dodał dzielnik R5, R6. nie ma możliwości, aby przez godzinę nie ko− cześnie jasność ekranu za pomocą fotorezy− Druga wersja wykorzystuje sygnał dowol− rzystać z pilota. Zawsze się zdarzy, że będzie− stora (Bechcicki.gif). Chce zastosować dwa nego pilota. Czujnik i układ czasowy pokaza− my musieli podgłośnić/ściszyć albo w prze− filtry lub tylko filtr dolnoprzepustowy, by ne są na rysunku 4. Odebranie jakiegokol− rwie na reklamę przełączyć na inny program. sprawdzać zawartość niskich składowych w wiek rozkazu pilota zeruje licznik U1. Po Pomimo długiego (w założeniu godzinnego) sygnale audio i by uniezależnić się od tonu upływie wyznaczonego czasu (ok. 40 minut) czasu reakcji jest to dość skuteczny sposób kontrolnego 1kHz. Fotoelement powinien być zostanie włączony przekaźnik, ale wcześniej detekcji przejścia obiektu w stan fizjologicz− tak umieszczony, by „widzieć” najjaśniejszy odezwie się ostrzegawczy brzęczyk. ny zwany potocznie snem. pasek. Brak normalnego dźwięku i pojawie− Podobną ideę przedstawił Arkadiusz Bardzo wysoko oceniłem trzy ostatnie pra− nie się planszy testowej spowodują w ciągu Kocowicz z Czarnego Lasu. Tak opisuje ce, ale tylko dwóch wcześniej wymienionych około 20 minut wyłączenie przekaźnika. Jak swój układ: ma on po prostu wyłączyć Kolegów otrzyma upominki – Arek na nade− zrozumiałem z opisu, po wyłączeniu dodatko− odbiornik po określonym czasie od ostatnie− słanym schemacie, pokazanym na rysunku 5, wy odbiornik sygnału pilota (TFMS, SFH) go odebranego sygnału z pilota. W praktyce pozwoli ponownie włączyć przekaźnik. Rys. 4 W podanych rozwiązaniach sprawdzana ma być obecność sygnału audio. Dwóch Ko− legów słusznie chce nieco rozbudować układ i wykrywać nie tyle obecność sygnału, co je− go obwiednię. Sposób jest o tyle dobry, że zarówno cisza, jak i ton ciągły oznaczają brak zmian poziomu sygnału. Rysunek 2 po− kazuje schemat nadesłany przez Mariusza Chilmona z Augustowa. Wzmacniacz U1B ma wykrywać brak sygnału audio, czyli wy− łączenie odbiornika. U1C wzmacnia sygnał obwiedni (niskie składowe), a U1D jest kom− paratorem. Po pewnym czasie (R9,C6 oraz R10,C7), po wykryciu zakończenia nadawa− nia programu zostaje uruchomiony licznik U3. Brzęczyk B1 odzywa się 8 razy, po czym zaświeca się dioda D6, sygnalizując nieuda− ną próbę obudzenia telemaniaka. D5 służy do

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 29 Szkoła Konstruktorów błędnie narysował obwody czasowe, dlatego układu. Gdyby natomiast program się skoń− Pomysł jest interesujący, ale niezmiernie otrzymuje jedynie trzy punkty. Godna pod− czył i chwilę później ktoś zapalił gdzieś w po− trudny w realizacji. kreślania jest natomiast prostota układu – ta− bliżu światło, układ odebrałby to jako dalszy kie rozwiązanie całkowicie wystarczy, zwła− ciąg programu, przez co wyłączenie telewizo− Rozwiązania praktyczne szcza jeśli kondensatory będą tantalowe. Zda− ra opóźniłoby się o kilka minut. Nie jest to Siedem rozwiązań praktycznych reprezentuje niem Arka układ może też pełnić funkcję czu− jednak minusem takiego rozwiązania. Sygnał wszystkie omówione wcześniej główne gru− waka dla kierowcy, chroniącego przed zaśnię− akustyczny i tak obudzi śpiącego „telewizjan− py. Bartosz Czerwiec z Mogilna wykonał ciem – w tej wersji potrzebny byłby przycisk. ta”, jedynie z niewielkim opóźnieniem, nie− model pokazany na fotografii 1. Układy czasowe z przyciskiem zapropo− grającym żadnej roli w tym przypadku. Ma on wykrywać zmiany treści obrazu za po− nowali między innymi Jarosław Tarnawa Zmierzyłem, o ile zmienia się napięcie na mocą dwóch fotoelementów „patrzących” na z Godziszki i Jakub Jagiełło z Gorzowa wyjściu dzielnika napięcia złożonego z foto− ekran. Choć układ (Czerwiec.gif) należałoby Wlkp. Co jakiś czas trzeba nacisnąć przycisk, rezystora i rezystora 20k. Taki detektor usta− poważnie zmodyfikować, pomysł jest intere− w przeciwnym wypadku po sygnale wiłem (położyłem na biurku) wycelowany sujący. Sygnał wideo chcą też sprawdzać akustycznym telewizor zostanie wyłączony w monitor komputera w odległości ok. 25cm. dwaj inni Koledzy. Piotr Wójtowicz z Wólki (Tarnawa.gif). W drugim przypadku przycisk Różnica napięcia w zależności od jasności Bodzechowskiej wykonał ładny model poka− powinien być naciśnięty po coraz głośniej− ekranu (prawie cały biały i prawie czarny) zany na fotografii 2. Napisał: (...) szym dźwiękowym sygnale przypominają− wynosi aż 0,1V. Z wykrywaniem takich zmian Od razu postanowiłem, że urządzenie w cym (Jagiello.gif). napięcia nie powinno być problemów. Także celu wykrycia końca programu będzie spraw− szybkość, z jaką dzało sygnał VIDEO, pobierany ze złącza zmienia się na− Scart. Przemawiała za tym wyraźna różnica pięcie na wyj− pomiędzy zwykłym sygnałem TV a jego bra− ściu, mimo że kiem, łatwa do wykrycia przez nieskompliko− nie jest natych− wany układ elektroniczny. miastowa, jest Zastanawiałem się również nad zbudowa− wystarczająca niem „inteligentnego” wyłącznika TV, który do poprawnej rozpoznawałby koniec filmu, czy też innego detekcji – sprawdzi− łem to na Rys. 5 oscylosko− pie. W każ− Niewiele osób wspomniało o możliwości dym razie układ detekcji musi być obojęt− sprawdzania sygnału wideo albo obrazu na ny na składową stałą (w praktyce włą− ekranie. Jednym z tych nielicznych jest czony szeregowo kondensator), a powi− Krzysztof Gedroyć ze Stanisławowa. Oto nien wykrywać zmiany napięcia i na wyj− fragment listu: Po przemyśleniach doszedłem ściu dawać logiczną jedynkę potrzebną do wniosku, że w roli detektora można by do zresetowania licznika. zastosować fotorezystor umieszczony w nie− (...) Przydałby się prosty obwód rese− wielkiej odległości od ekranu telewizora. tu, który zerowałby licznik, np. 4060 za− Fotorezystor taki (...) dawałby na wyjściu na− wsze po włączeniu zasilania (przerwa pięcie proporcjonalne do jasności całego w dostawie prądu). ekranu. Układ elektroniczny musiałby więc Oprócz tych trzech grup rozwiązań wykrywać zmiany tego napięcia. Gdy zmiany pojawiły się też inne, np. wykrywanie występują, jakiś licznik jest kasowany. Gdy ruchów – przy założeniu, że po zaśnię− Fot. 1 Układ Bartosza Czerwca przez jakiś czas napięcie na wyjściu czujnika ciu „telemaniak” przestaje się ruszać, nie ulega zmianie, wówczas jest to znak, że detekcja chra− Rys. 6 albo program się skończył i stacja już nic nie pania – przy za− nadaje, albo nadawany jest sygnał testowy. łożeniu, że za− Czyli jest to stan, gdy telewizor ma zostać raz po zaśnięciu wyłączony, bądź ma się odezwać sygnał bu− zaczyna chra− dzący śpiącego domownika. Układ powinien pać, oraz kon− wykrywać tylko szybkie (rzecz względna) trola pulsu – zmiany napięcia, aby na przykład fakt, że za przy założeniu, oknem robi się ciemno, nie miał wpływu na że po zaśnięciu działanie układu. Nie będzie też problemu puls się zmniej− z innymi domownikami. Tak to bywa, że wszy− sza. Jan Stani− scy domownicy idą spać, a tylko jedna osoba sławski zSano− ogląda do późna w nocy telewizję. ka podał je− Gdyby akurat jeden z domowników szedł szcze inną ideę na przykład coś przekąsić do kuchni, zapalił− – sprawdzanie by światło. Układ prawdopodobnie w tym kodu danego momencie nie pracowałby zgodnie z założe− programu, wy− niami, ale nie stanowi to żadnego problemu. korzystywane− Gdy program byłby nadawany, zapalenie go w systemie światła nie wpływa negatywnie na działanie SHOWVIEW.

30 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów programu. (...) Postanowiłem bliżej się przyj− wyraźnie większą wartość od tych z przebie− bramki U2B, za sprawą rezystora podciąga− rzeć temu sygnałowi. Ponieważ nie posiadam gu środkowego (czarny obraz). jącego R6, panuje potencjał dodatni. W oscyloskopu, w tym celu wykorzystałem pro− Jednak po serii prób okazało się, że po− chwili zaniku sygnału VIDEO na drugim gram do edycji muzyki – Cool Edit. Zareje− ziom impulsów w chwili wystąpienia czarne− wejściu bramki U2B (n.2) powstaje impuls strowałem sygnał VIDEO w okresie kilkuna− go obrazu jest różny na poszczególnych sta− dodatni o czasie trwania wyznaczonym war− stu minut i zaznaczyłem moment, kiedy wy− cjach i przy każdym przełączeniu trzeba zmie− tościami C4 i R8, który w układzie modelo− stępuje czarny obraz oraz brak sygnału TV. niać próg włączenia alarmu w urządzeniu. wym wynosi ok. 4s. Podczas trwania tego Zestawienie trzech sygnałów VIDEO (brak Piotr wykonał ostatecznie układ o sche− impulsu wyjście bramki U2B przechodzi w sygnału, czarny obraz i normalny sygnał) macie pokazanym na rysunku 7. Oto frag− stan niski, załączając poprzez tranzystor T2 przedstawia zrzut z ekranu pokazany na ry− menty opisu: przekaźnik REL1. Jego styki rozwierają się i sunku 6. Impulsy luminancji w przypadku Zadaniem urządzenia jest wyłączenie następuje przerwanie dopływu energii do normalnego sygnału (trzeci przebieg) mają odbiornika lub zasygnalizowanie końca pro− odbiornika telewizyjnego. Po chwili wyzna− gramu w chwili, gdy rzeczywiście nastą− czonej C4R8 przekaźnik puszcza i jego styki Fot. 2 Model Piotra Wójtowicza pił koniec jego nadawania przez daną zwierają się, doprowadzając zasilanie do te− stację TV. Do stwierdzenia tego faktu lewizora. Taki sposób wyłączania OTV po− przez układ wykorzystałem to, że przy siada tę zaletę, że nie trzeba restartować braku sygnału TV automatycznie nastę− układu przy ponownym uruchamianiu tele− puje zanik sygnału VIDEO na wyjściu wizora i można go normalnie włączyć, nie odbiornika. (...) Gdy nastąpi brak sygna− czyniąc żadnych dodatkowych manipulacji, łu VIDEO, to na kondensatorze C3 ale nadaje się tylko do odbiorników wyposa− znacznie zmaleje napięcie w konsekwen− żonych w pilota. (...) cji wyjście bramki U2A przejdzie w stan Choć układ nie zareaguje na planszę te− wysoki. Spowoduje to, w zależności od stową, wysoko oceniam pracę Piotra przede położenia przełącznika S1, włączenie sy− wszystkim ze względu na przeprowadzone gnalizacji akustycznej bądź rozłączenie eksperymenty. styków przekaźnika REL1. Gdy przełącz− Podobne eksperymenty przeprowadził nik S1 jest rozwarty, na wejściu (n.1) Michał Koziak z Sosnowca. Napisał: (...) Mierząc napięcie na wyjściu wizji (wyprowadzenie 19 złącza EURO), Rys. 7 zauważyłem, że napięcie jest tam ta− kie samo, gdy telewizor jest w stanie standby i gdy nie odbiera programu. Gdy pojawia się obraz, napięcie spa− da. Zaprojektowałem prosty detektor stanu odbiornika. (...) przeprowadzi− łem jeszcze szereg prób z wyjściem wizji, lecz ostatecznie nie wykorzy− stałem go w swoim układzie. (...) Próbowałem także wykorzystać cie− kawą kostkę NE614 (zainspirował mnie projekt wykrywacza kłamstwa z EdW 1/2002). Użyłem obwodu RS− SI, jednak nie zdecydowałem się na wykorzystanie tej kostki w projekcie. (...) Miałem też w planie wykonanie drugiego układu, reagującego na brak sygnałów pilota. (...) Michał wykonał model pokazany na fotografii 3 według schematu z Rys. 8 rysunku 8, gdzie, jak widać, wyko− rzystuje sygnał audio. Bardzo się cie− szę z postępu, jaki widzę w kolej− nych pracach Michała i innych mło− dych Kolegów. Tak trzymać! Sygnał audio wykorzystał też Ja− rosław Chudoba z Gorzowa Wlkp. w swoim modelu, pokazanym na fo− tografii 4. Idea jest zaskakująca: pra− cą układu steruje... czerwona kon− trolka telewizora, która gaśnie, gdy telewizor pracuje i świeci w stanie standby. Schemat ideowy pokazany jest na rysunku 9. Zgaśnięcie czer− wonej kontrolki zezwala na pracę ge− neratora U1A. Sygnał akustyczny

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 31 Szkoła Konstruktorów buzzera wystąpi po pewnym czasie braku sy− sygnał akustyczny, a potem wyłączenie tele− go na inne kanały, aby przekonać się, czy nie gnału audio. wizora. Odbiornik podczerwieni (SFH) jest nadawany tam inny ciekawy program Dwa ładnie wykonane modele przysłał i przycisk S1 pozwalają ponownie włączyć (najczęściej tam też nadawane są w tym cza− Marcin Wiązania z Buska Zdroju. Foto− telewizor. Warto zwrócić uwagę, w jak inte− sie reklamy). Zakładając, że reklamy nada− grafia 5 pokazuje układ zbudowany według resujący sposób Marcin poradził sobie z sy− wane są średnio co 20 minut (co najmniej 3 rysunku 10. Brak sygnału audio wywołuje gnałem testowym 1kHz – na wyjściu razy na godzinę), sygnał z pilota odbierany wzmacniacza audio dodał filtr za− jest nie rzadziej niż co około 20 minut. W mo− porowy typu podwójne T, wycina− im układzie zastosowałem „na wszelki wypa− jący tę częstotliwość. dek” 2 razy dłuższy czas czuwania. Jeżeli Drugi układ Marcina, pokazany przez około 45 minut sygnał z pilota nie zo− na fotografii 6, to układ czasowy, stanie odebrany, to odezwie się przerywanym który odcina zasilanie telewizora po dźwiękiem buzzer. upływie ustalonego czasu po ostat− nim sygnale z pilota. Czas ten moż− Fot. 3 Model Michała Koziaka na zaprogramować (15, 30, 60, 120 albo 180 minut). W układzie wyko− Fot. 4 Układ Jarosława Chudoby rzystany jest mikroprocesor AT90S2343 – patrz rysunek 11. Podobną ideę wykorzystał Da− riusz Drelicharz z Przemyśla w układzie pokazanym na fotografii 7. Oto fragmenty listu: (...) Projektu− jąc układ takiego „budzika”, pod uwagę brałem przede wszystkim prostotę i łatwość obsługi. Różne „usprawnienia” i przystawki szyb− ko kończą swój żywot w szufladzie, ponieważ ich obsługa jest skompli− kowana i męcząca. (...) Często w Fot. 5 Model 1 Marcina Wiązani chwili nadawania reklam telewizor wyciszamy (mute) lub przełączamy Fot. 6 Model 2 Marcina Wiązani

Rys. 9

Rys. 10

32 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów

biście najbardziej przekonuje właśnie aku− styczny przypominacz−budzik reagujący na sygnały pilota, natomiast jestem zdecy− dowanie przeciwny wszelkim rozwiąza− niom wymagającym świadomej ingerencji użytkownika. Jeszcze raz przytoczę jakże trafne spostrzeżenie Dariusza Drelicharza. Weźcie je sobie do serca: Projektując układ takiego „budzika”, pod uwagę bra− łem przede wszystkim prostotę i łatwość obsługi. Różne „usprawnienia” i przy− stawki szybko kończą swój żywot w szufla− dzie, ponieważ ich obsługa jest skompliko− wana i męcząca. Zgodnie z zapowiedzią, część puli na− gród przeznaczyłem dla osób, które nade− słały najciekawsze, nadające się do realiza− cji pomysły i idee, a nie modele. Upominki Rys. 11 zaingerować we wnętrze odbiornika, wszyscy po− Fot. 7 Prototyp Dariusza Drelicharza zostali zaproponowali Punktacja Szkoły Konstruktorów mniej czy bardziej prak− tyczne przystawki. Przy− Marcin Wiązania Busko Zdrój ...... 91 znam, że temat nie był Mariusz Chilmon Augustów ...... 57 łatwy choćby ze wzglę− Dariusz Drelicharz Przemyśl ...... 48 du na różnorodność Marcin Malich Wodzisław Śl...... 39 odbiorników telewizyj− Krzysztof Kraska Przemyśl ...... 37 Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św...... 37 nych i różne stany Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp...... 35 odbiornika po zakończe− Michał Stach Kamionka Mała ...... 35 niu programu (plansza Roman Biadalski Zielona Góra ...... 33 testowa, pusty ekran, ton Dariusz Knull Zabrze ...... 29 ciągły, transmisja jakiejś Piotr Romysz Koszalin ...... 27 Jarosław Tarnawa Godziszka ...... 27 stacji radiowej, itd). Nie Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska ...... 27 jest łatwo wykonać Rafał Stępień Rudy ...... 26 układ automatycznego Filip Rus Zawiercie ...... 25 wyłącznika, nadającego Szymon Janek Lublin ...... 22 się do każdego odbiorni− Piotr Dereszowski Chrzanów ...... 21 Mariusz Ciołek Kownaciska ...... 20 ka. Nie ma też jednego Jakub Kallas Gdynia ...... 20 Po długim namyśle zdecydowałem się prostego sposobu detekcji końca programu. Jacek Konieczny Poznań ...... 20 skierować do publikacji właśnie ten prosty i Zainteresowani tematem przeanalizują przed− Michał Pasiecznik Zawiszów ...... 18 tani projekt Dariusza, choć szczerze mówiąc, stawione pomysły i wybiorą koncepcję odpo− Radosław Koppel Gliwice ...... 17 miałem ochotę go jeszcze trochę odchudzić. wiednią do posiadanego telewizora. Łukasz Cyga Chełmek ...... 16 Andrzej Sadowski Skarżysko−Kam...... 16 Po wprowadzeniu dwóch drobnych zmian Jednym z poważniejszych problemów jest Radosław Ciosk Trzebnica ...... 15 (zmiana obwodów związanych z przyciskiem kwestia zasilania. Dziwię się, że nikt nie Maciej Jurzak Rabka ...... 15 umieszczonym w obwodzie wejścia zegaro− wspomniał o możliwości skorzystania z zasi− Michał Koziak Sosnowiec ...... 15 wego i dodanie stabilizatora 78L05, by moż− lacza wtyczkowego, zasilającego wzmac− Ryszard Milewicz Wrocław ...... 15 na skorzystać z zasilacza antenowego 12V) niacz antenowy – zwykle jest to zasilacz sta− Emil Ulanowski Skierniewice ...... 15 Artur Filip Legionowo ...... 14 układ trafi do Pracowni Konstrukcyjnej i je− bilizowany 12V 100mA. Z powodzeniem Aleksander Drab Zdziechowice ...... 13 śli uzyska pozytywną opinię, do działu E− można „podkraść” z niego trochę prądu. Tym Robert Jaworowski Augustów ...... 13 2000 lub do Forum Czytelników. Omawiany bardziej, że występuje on w wielu mieszka− Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp...... 12 wcześniej układ Marcina Wiązani z mikro− niach i niezmiernie łatwo zeń skorzystać – Dawid Lichosyt Gorenice ...... 12 procesorem ma bogatsze funkcje, ale jest wystarczy wyprowadzić dwa kabelki z Arkadiusz Zieliński Częstochowa ...... 12 Wojciech Macek Nowy Sącz ...... 11 droższy i póki co duża grupa Czytelników wtyczki antenowej. Sebastian Mankiewicz Poznań ...... 11 unika wszelkich układów wymagających ja− Urządzenie nie powinno nawet w naj− Paweł Szwed Grodziec Śl...... 11 kiegokolwiek programowania. Zaintereso− mniejszym stopniu utrudniać normalnego ko− Marcin Dyoniziak Brwinów ...... 10 wani zechcą zwrócić się bezpośrednio do rzystania z odbiornika. Jeśli byłaby to przy− Bartek Stróżyński Kęty ...... 10 Marcina z prośbą o udostępnienie bardziej stawka wyłączająca zasilanie, trzeba zagwa− Piotr Bechcicki Sochaczew ...... 9 Maciej Ciechowski Gdynia ...... 9 szczegółowych informacji (mwiazani@po− rantować, że po zaniku i powrocie napięcia Mariusz Ciszewski Polanica Zdr...... 9 czta.fm albo [email protected]). sieci przekaźnik zostanie załączony. Także Filip Karbowski Warszawa ...... 9 po automatycznym wyłączeniu na noc, włą− Witold Krzak Żywiec ...... 9 Podsumowanie czenie rankiem odbiornika nie powinno być Piotr Kuśmierczuk Gościno ...... 9 Pomimo specyficznego i szczerze mówiąc, utrudnione. Zbigniew Meus Dąbrowa Szlach...... 9 dyskusyjnego tematu zadania, jestem bardzo Dlatego rozwiązania, gdzie trzeba dokła− Kamil Urbanowicz Ełk ...... 9 Michał Waśkiewicz Białystok ...... 9 zadowolony z Waszych prac i zaprezentowa− dnie ustawić czujnik, żeby „patrzył na Piotr Wilk Suchedniów ...... 9 nych pomysłów. Tylko jedna osoba chciała ekran”, mogą się okazać zawodne. Mnie oso−

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 33 Szkoła Konstruktorów

otrzymają Cezary Kuśmierski i Mariusz Tytułem remanentów chciałbym też Chilmon. O krok był Arkadiusz Kocowicz – wspomnieć o pracy i modelu z zadania 74 jego prosty sposób bardzo mi się spodobał, za− Radosława Cioska z Trzebnicy. Model chęcam do dalszych działań, a przede wszyst− pokazany na fotografii 8 został wysłany kim do eksperymentów. Najwyżej oceniłem za późno (15 czerwca), by wziąć udział w projekt Dariusza Drelicharza, który też na rozwiązaniu poprzedniego zadania. razie otrzyma upominek, a po publikacji – ho− Serdecznie zapraszam do udziału w norarium autorskie. Nagrody otrzymują: Mar− rozwiązywaniu kolejnych zadań i do nad− cin Wiązania, Piotr Wójtowicz i Michał Ko− syłania prac w terminie. ziak. Upominki dostaną także Bartosz Czer− wiec i Jarosław Chudoba. Wszyscy wymie− Wasz Instruktor Fot. 8 Model Radosława Cioska nieni z nazwiska otrzymują punkty (1...7). Piotr Górecki (zadanie 74)

CCoo ttuu nniiee ggrraa??− Szkoła Konstruktorów klasa II

Rozwiązanie zadania 75 Jeden z uczestników zasygnalizował moż− Tu dla ści− D W EdW 5/2002 zamieszczony był fragment liwość, że pomysłodawca miał zamiar sko− słości muszę rozwiązania jednego z wcześniejszych zadań rzystać z rozwiązania, gdzie tranzystor jest wspomnieć, że Szkoły. Cztery przerzutniki RS tworzą odpo− typu PNP, tylko źle oznaczył tranzystory. Je− kilku uczestni− wiednik zespołu zależnych izostatów. Według den taki blok pokazany jest na rysunku C, ków przesadzi− pomysłodawcy, naciśnięcie kolejnego przyci− ale nadal byłby to układ z gruntu błędny ze ło i zapropono− sku powoduje skasowanie włączonego wcześ− względu na niewielkie zmiany napięcia na wało uzupeł− niej. Układ pokazany jest na rysunku A. bazie tranzystora. Dodanie rezystora według nienie układu z tranzystorami A NPN o rezysto− ry umieszczone w obwodzie bazy, a jeden chciał nawet dodać rezystory „ograniczające prąd” w obwodzie kolektora. Oczywiście dodatkowe rezystory w układzie z rysunku A nie są potrzebne. Nie są potrzebne obwody odkłócające styki – tu też kilka osób chciało niepotrzebnie kompli− kować układ – w przypadku przerzutników RS obwody takie są absolutnie zbędne. Nie są też konieczne wymyślne sposoby rozdzielania sygnałów z rozbudowaną siecią bramek i tranzystorów. Zdecydowana więk− B szość uczestników słusznie zaproponowała sposób z diodami według rysunku E. Naci− śnięcie przycisku podaje stan wysoki na wej− ście ustawiające „swojego” przerzutnika i jednocześnie na wejścia zerujące wszyst− kich pozostałych przerzutników. Kilka osób rozważało możliwość wykorzystania prze− rzutnika monostabilnego, uniwibratora, wy− twarzającego króciutki impuls zerujący wszystkie przerzutniki po naciśnięciu dowol− nego przycisku. Dany przycisk naciśnięty Niemal wszystkie nadesłane odpowiedzi, rysunku D likwidu− byłby dłużej, więc ostatecznie powodowało− prócz jednej, zawierały prawidłowe rozwiązania. je kluczową wadę C by to ustawienie jednego przerzutnika. Oczywiście podstawowym błędem jest zwar− takiego bloku, ale W przypadku czterech sekcji układ według cie wszystkich przełączników. Jeden z uczest− nie rozwiązuje pro− rysunku F byłby jednak bardziej skompliko− ników narysował to w postaci jak na rysunku B. blemu połączenia. wany od wersji diodowej z rysunku E. We− Rysunek B jasno pokazuje podstawowy błąd, Zastanówcie się sa− rsja z uniwibratorem ma natomiast rację bytu przez który układ na pewno nie będzie dzia− modzielnie, czy przy większej liczbie przerzutników. łał według oczekiwań pomysłodawcy. Więk− można i czy warto Nagrody otrzymują: szość uczestników stwierdziła też, że zupeł− zajmować się taką Maciej Szostek Gdańsk−Jasień nie niepotrzebne są tranzystory i ich oporniki wersją z tranzysto− Paweł Duda Szalejów emiterowe. Słusznie! rem PNP. Maciej Skrodzewicz Szczecin

34 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów

E G

F Zadanie 79 Na rysunku G pokazany jest fragment roz− Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi wiązania jednego z poprzednich zadań Szkoły. plus ewentualnie rysunek – poprawiony Przerzutnik R−S zbudowany na bramkach C, D schemat. Kartki, listy i e−maile oznaczcie sterowany jest dwoma przyciskami. (...) ob− dopiskiem NieGra79 i nadeślijcie w terminie wód z bramkami A, B kontroluje wilgotność 45 dni od ukazania się tego numeru EdW. gleby (…). Generator zapewnia zerowe napię− Autorzy najlepszych odpowiedzi otrzymają cie na elektrodach i zapobiega ich korozji (...). upominki. Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra? Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 35 Ośla łączka MMiikkrroopprroocceessoorroowwaa OOśśllaa łłąącczzkkaa

Wstęp pomagałem Austriakom w przygotowaniach do pewnego kongresu. W październikowym numerze EdW zacznie się kolejny bardzo waż− Zostałem zagadnięty przez pewną delegatkę z Polski, która zapytała ny cykl w historii naszego czasopisma. Na życzenie ogromnej liczby mnie, gdzie tak dobrze nauczyłem się... polskiego. Czytelników przedstawiona będzie kolejna wyprawa na oślą łączkę, Nie muszę chyba dodawać, że nie znając niemieckiego, wzięła tym razem poświęcona programowaniu mikroprocesorów – ściślej mnie za rodowitego Austriaka. mikrokontrolerów jednoukładowych. Tak. Bardzo często rzeczywistość jest zupełnie inna od naszych Jeśli uważasz, że jakiekolwiek programowanie jest dla Ciebie za wyobrażeń. Ktoś bardzo kiepsko sobie radzi z obcym językiem, le− trudne, to przeczytaj przynajmniej niniejszy wstęp. Jeśli za miesiąc dwo porozumiewa się co najwyżej w zakresie najprostszych spraw zdecydujesz się przeczytać pierwszy odcinek tej wyprawy, masz zna− życia codziennego, a jego gramatyka jako żywo przypomina słynne komitą okazję zmarnować parę godzin i utwierdzić się w swoim do− „Kali kochać Bwana Kubwa”. Ale my nie znając języka ni w ząb, nie tychczasowym przekonaniu, że to nie dla Ciebie. Ale niestety, grozi możemy tego odkryć i zweryfikować swego zachwytu dla jego Ci coś znacznie gorszego: może się okazać, że się totalnie mylisz. „umiejętności”. Ostrzegam! To może być groźne! Istnieje duże ryzyko, że zarazisz Teraz przykład z przeciwnego bieguna. Gdy na ulicy jakiś obco− się paskudnym bakcylem, którym już zainfekowało się wielu star− krajowiec pyta o drogę i tylko jemu się wydaje, że mówi po polsku, szych i młodszych Czytelników naszego czasopisma, i to bez nadziei zapewne skwapliwie staramy się go zrozumieć i mu pomóc. Cieszy− na wyleczenie. my się, że przynajmniej próbuje on mówić w obcym dla siebie, w na− Zdecyduj więc sam, czy chcesz czytać dalsze akapity tego wstępu, szym języku. Nie zwracamy uwagi na szczegóły, na gramatykę i cie− a potem kolejne odcinki cyklu. szymy się, jeśli udało się osiągnąć główny cel – wymienić informacje Ostrzegałem! i rozwiązać jego problem. Sobie stawiamy poprzeczkę bardzo wysoko, a elementarne umie− Bariery jętności innych uważamy za wielkie osiągnięcie... Wbrew pozorom, podstaw programowania można nauczyć się do− Czy Ty aby nie przyłapujesz się czasem na takim myśleniu? słownie w ciągu jednego dnia. Barierą wcale nie jest stopień trudno− Dokładnie takie same zjawisko dotyczy sztuki programowania. ści zagadnienia. O wiele więcej przeszkadza bariera psychologiczna. Sami kładziemy sobie pod nogi kłody nie do przeskoczenia. Nie wia− Może i Ty myślisz, że programowanie to zadanie dla wtajemniczo− domo dlaczego wydaje nam się, że programista musi wiedzieć wszy− nych i żeby je opanować, trzeba być wyjątkowo zdolnym i mieć stko o programowaniu. A wobec tego my, szare żuczki, nie mamy tu ogromną wiedzę. A przecież Ty jesteś tylko zwykłym człowiekiem... żadnych szans... A może już kiedyś próbowałeś i nic z tego nie wyszło... A może przeszkodą jest inna przyczyna, w Twoim przekonaniu jak Rzeczywiście, najwiekszym utrudnieniem jest kwestia: od czego najbardziej uzasadniona. Czy słyszałeś o różnych językach progra− zacząć. Programowanie bowiem nie jest wcale trudne, ale jest to za− mowania, jak na przykład język maszynowy, asembler, Java, BASIC, gadnienie bardzo obszerne. Nowe, nieznane pojęcia, wiele języków Visual Basic, Pascal, język C, C+, Visual C++, Delphi, JavaScript, programowania, jakieś tajemnicze skróty i szyfry, dziwne nazwy Perl, itd. Porażony taką mnogością myślisz sobie: gdzie mi do tego i specyficzny sposób budowania programów od lat skutecznie odstra− wszystkiego... Co gorsza, próbowałeś − przejrzałeś kilka książek i ab− szają wielu chętnych. solutnie nic z nich nie zrozumiałeś. Tu zdradzę Ci pewną tajemnicę, której zresztą wcale sam nie od− I to może być kolejna niepotrzebna bariera, którą sam sobie sta− kryłem. Oświecił mnie dawno temu znany podróżnik i poliglota, Zyg− wiasz w głębi duszy. munt Broniarek, który w książce, o ile dobrze pamiętam, Jak zostać Różnice między językami polskim, chińskim, węgierskim, hindi, poliglotą przeanalizował pewne interesujące zjawisko. arabskim są rzeczywiście bardzo duże. Znajomość jednego tylko tro− Gdy nie znamy jakieś obcego języka, a usłyszymy osobę, która go chę pomaga w poznaniu drugiego. I tego rodzaju wyobrażenie niepo− używa, wydaje nam się, iż ten ktoś doskonale sobie radzi, że znako− trzebnie sobie utrwalamy, myśląc o językach programowania. micie opanował język. Często przy okazji czujemy się gorsi, bo my I tu mam dla Ciebie znakomitą wiadomość: z językami programo− tego języka ani w ząb... wania jest zupełnie inaczej, niż z językami używanymi przez ludzi. Latem 1981 roku sam czegoś takiego doświadczyłem, gdy po kil− Różnice między językami programowania należałoby raczej porów− ku latach szkolnej nauki niemieckiego, przebywając w Wiedniu, nać do dialektów. Dialekt mazurski, śląski, góralski czy kresowy

36 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Ośla łączka mają specyficzne cechy, akcent, charakterystyczne wyrażenia, nie− które zwroty niezrozumiałe dla postronnych, niemniej wszystkie są odmianami języka polskiego. I właśnie tak trzeba podchodzić do języ− ków programowania. Poznanie choćby jednego z nich daje dobre wy− obrażenie o programowaniu w innych. Podstawowe zasady są takie sa− me, różne są tylko sposoby zapisu i możliwości. A wykorzystywane dziś powszechnie tak zwane programowanie obiektowe okazuje się dodatkowym ułatwieniem, bo zadziwiająco wiele składników i cech jest w różnych językach wręcz identycznych, o czym ku swemu wiel− kiemu zdziwieniu zapewne za jakiś czas się przekonasz. Zapytasz wte− dy, dlaczego tak proste sprawy opisuje się za pomocą tak odstraszają− cych słów i pojęć? Być może nie będziesz mógł wyjść z podziwu, kto i dlaczego wprowadził tak dziwną, odstraszającą terminologię. Przypuszczam, że także i u Ciebie bariera psychologiczna odgry− wa znaczną rolę. Jednocześnie jestem przekonany, że w ramach ni− niejszego cyklu uwolnisz się od takich kompleksów. Dosłownie po− prowadzę Cię za rękę. Nie obiecuję, że po kursie staniesz się zawo− dowym programistą, ale na pewno stworzysz wiele programów, które dadzą Ci niepomiernie dużo satysfakcji. Jak zacząć? Zapewniam Cię, że naprawdę nie trzeba mieć ogromnej wiedzy, by programować. Ale też nie warto od razu porywać się z motyką na słońce i realizować trudne zadania – programowanie wymaga prze− stawienia się na nieco inny sposób myślenia, wnioskowania, analizy. Warto zacząć od zadań łatwych, których wykonanie też sprawi nie− wyobrażalnie wiele radości. I nie wszystko musi być od razu doszli− fowane i zapięte na ostatni guzik. Sami programiści przyznają, że lep− szy jest mało elegancki program, który działa, niż program napisany z zachowaniem reguł sztuki programistycznej, który nie chce działać. Zapewne narażę się tu sporej części klanu programistów, bo za− chęcam Cię na początek do powierzchownego zapoznania się z pro− gramowaniem, bez zrozumienia wielu istotnych spraw. Jestem jednak przekonany, że takie początki Ci nie zaszkodzą i nie zdążysz nabrać złych nawyków. Ośmielony kolejnymi sukcesami będziesz pogłębiać swą wiedzę i umiejętności, a jeśli zechcesz, szybko staniesz się pro− gramistą z prawdziwego zdarzenia. Z doświadczenia wiem, że nauka „na sucho” nie byłaby dobrym pomysłem. Aby wszystko poszło gładko, musisz mieć dostęp do komputera PC. Zakładam przy tym, że znasz podstawy posługiwania się kompu− terem PC. Jeśli nie, szybko zapoznaj się z obsługą komputera; to na− prawdę jest proste. Oczywiście przy realizacji ćwiczeń opisywanych w kolejnych odcinkach zawsze możesz poprosić kogoś o pomoc. Je− śli czegoś nie zrozumiesz, najpierw zapytaj znajomych, a jeśli nie Rys. 1 uzyskasz odpowiedzi, napisz do mnie. Nie ma rady – programowania nie nauczysz się „na piechotę”. Je− śli nie posiadasz komputera w domu, zorganizuj sobie dostęp do choćby nawet podstarzałego PC−ta czy to w szkole, czy w pracy, czy u kolegi. Co bardzo ważne, naprawdę nie musi to być nowoczesny, nauczysz się pisać takie i dużo dłuższe programy. Genialną zaletą kosztowny komputer, a wszystkie pomoce potrzebne w trakcie kursu proponowanego rozwiązania jest możliwość błyskawicznego są dosłownie w zasięgu ręki, zarówno programy, jak i niezbędny wprowadzania zmian i poprawek. Tą ogromną zaletą jest brak sprzęt. Do ćwiczeń będziemy wykorzystywać płytkę testową, która jakiegokolwiek programatora – by zaprogramować mikroprocesor, stanie się podstawą całego cyklu fantastycznych ćwiczeń. Na foto− wystarczy pięciożyłowy przewód, dołączony z jednej strony do portu grafii tytułowej masz dwie takie płytki z różnymi wyświetlaczami. drukarkowego komputera, z drugiej do płytki testowej. Program dla Na początek, dla zachęty pokażę Ci, jak to wygląda po nabraniu mikroprocesora pisze się na komputerze PC, z dużą pomocą pakietu wprawy. Program, którego listing jest zamieszczony na rysunku 1, BASCOM. Samo zaprogramowanie procesora w płytce testowej trwa zamienia płytkę testową w miernik refleksu, pokazujący czas reakcji około sekundy. Potem, bez odłączania wspomnianego kabla, można na sygnał świetlny lub dźwiękowy z dokładnością 0,01s. sprawdzić w praktyce działanie programu. Jeśli cokolwiek nie gra, Tylko nie mów mi, że Ty nic z tego nie rozumiesz. trzeba wprowadzić poprawki w komputerze i w ciągu następnych kil− Wiem! Na razie nie musisz nic rozumieć. Czy naprawdę zupełnie ku sekund załadować do mikroprocesora poprawiony program. nie wierzysz we własne siły? Opracowałem też prościutki moduł, który pozwoli Ci zrealizować Napisanie takiego programu rzeczywiście wymaga pewnej wie− mnóstwo własnych pomysłów – moduł pokazany jest na fotografii 1. dzy, wprawy i czasu. Będziemy się tego uczyć stopniowo. Z czasem A do zaprogramowania samego mikroprocesora nie jest potrzebny ża−

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 37 Ośla łączka den skomplikowany pro− Dopiero po opano− Fot. 1 gramator. Wystarczy waniu podstaw języka sześciożyłowy kabelek BASIC, przekażę Ci z podstawką na końcu, w ogólnym zarysie dołączony do portu dru− podstawowe informa− karkowego komputera cje o budowie mikro− PC. Co ważne, zasilanie procesorów, które bę− pobierane jest też z kom− dziesz programować. putera PC. Taki prościut− Dlatego druga część ki programator zoba− cyklu poświęcona bę− czysz na fotografii 2. dzie omówieniu budo− Pokazuję Ci, wy procesorów, jak może wyglą− Fot. 2 a przynajmniej naj− dać Twoja przy− ważniejszych wiado− szłość i mam mości o budowie na− nadzieję, narobi− szego głównego boha− łem Ci smaku na Rys. 3 tera – patrz rysunek 4. taki sposób pracy. I dopiero na tej bazie, Jeśli się nie prze− z wystarczającą pewnością straszysz, już nie− siebie, w trzeciej części długo samodziel− kursu zabierzesz się za pro− nie będziesz reali− gramowanie mikroproceso− zować takie i jeszcze trudniejsze programy. Potrzebną wiedzę stop− rów z wykorzystaniem pro− niowo zdobędziesz w trakcie kursu. gramu BASCOM, ściślej Analizując potrzeby i możliwości, doszedłem jednak do wniosku, BASCOM AVR. Zacznie− że nie możemy zacząć od mikroprocesora i jego programowania. To my od najprostszych pro− mógłby być skok w przepaść. Najpierw, w pierwszej części kursu musisz gramów – przykład masz choć troszkę opanować znany i popularny od wielu lat język programo− Rys. 4 na rysunku 5. wania – BASIC. Właśnie za jego pomocą najłatwiej będzie Ci poznać A gdy z czasem podstawowe pojęcia, opanujesz progra− charakterystyczne dla Rys. 2 mowanie proceso− wszystkich języków rów w stopniu, programowania. Co bar− który uznasz za dzo ważne, BASCOM, wystarczający, mo− którego będziemy uży− Rys. 5 żesz rozszerzyć za− wać do programowania, kres zaintereso− jest dialektem języka wań i zająć się programowaniem komputerów PC za pomocą progra− BASIC, ukierunkowa− mu Visual Basic albo lepiej DELPHI. Ale to zupełnie inna historia. nym na programowanie A teraz mam do Ciebie serdeczną prośbę! Zastanów się, kto tak zwanych proceso− z Twoich znajomych mógłby okazać zainteresowanie tematem pro− rów jednoukładowych. gramowania mikroprocesorów. Podsuń takim osobom ten artykuł. Na rysunkach 2 i 3 Daj im szansę, by zaczęli kurs od następnego numeru EdW. znajdziesz dwa zrzuty ekranowe z ćwiczeń. Piotr Górecki

38 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich 125 A6 Ośla łączka ILOEZAPATK ILOEZAPATK ILOEZAPATK BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA Informacje dotyczące zestawu EdW−A06 do „Oślej łączki” znajdują się na stronie z Ofertą AVT. Biblioteczka Praktyka

Na rysunku 1 pokazany jest układ wy− rysunku 2. Łatwo też Rys. 4 prowadzeń bramek CMOS z wejściami opóźnić długi impuls za Schmitta, w tym kostek 40106, 4584 i pomocą obwodu całkują− 74HC14 o identycznym układzie wy− cego według rysunku 3. prowadzeń. Podstawowe parametry Zauważ, że tu czas pier− układów CMOS podane były w Biblio− wotnego impulsu musi teczce Praktyka na poprzedniej wypra− być większy niż czas wie – patrz EdW 12/2001. opóźnienia, w przeciw− nym wypadku im− Rys. 1 puls ten „zginie”. Gdybyśmy chcieli usunąć tę wadę, musielibyśmy za− stosować szereg układów opóźniających o krót− dłuższy niż wejściowy – całkowity czas szych czasach opóźnienia we− będzie sumą czasu impulsu wejściowe− dług rysunku 4. go i czasu wyznaczonego przez obwód Możesz różnie opóźniać każde RC. Jeśli natomiast impuls wyjściowy ze zboczy w obwodach pokaza− ma mieć stałą wartość, niezależną od nych na rysunku 5. Aby wydłu− impulsu wejściowego, można wykorzy− żyć impuls, możemy wykorzy− stać klasyczne uniwibratory według ry− stać jeden z układów według ry− sunku 7, które są wyzwalane zboczem sunku 5a, b. Zwykle lepiej jest (rosnącym w układzie z bramkami Skracanie, wydłużanie jednak zastosować układ według rysun− 4001, opadającym − z bramkami 4011). i opóźnianie impulsów Na poprzednich wyprawach zdobyliśmy sporo wiedzy na temat różnych układów Rys. 5 impulsowych. Uporządkujmy tę wiedzę w ramach ćwiczenia, wykorzystując bramki „ze szmitem”. Właśnie bramki z wejściem Schmitta doskonale nadają się do różnorodnej „obróbki” impulsów. Na pewno potrafisz skrócić impuls – możesz wykorzystać obwód różniczku− jący, poznany na wyprawie 2 (EdW Rys. 6 12/2000 i 1/2001). Przykłady masz na ku 6, gdzie można wy− korzystać „zwykłe elek− Rys. 2 trolity”. Aby w stanie spoczynku pozostawały pod napięciem, można je włączyć według rysun− ków 6b, 6d. W praktyce, projektując tego typu układy, trzeba zwrócić uwagę, jak zachowają się one tuż po włączeniu zasilania – czy konden− satory muszą się nałado− wać, czy nie, i czy spo− woduje to jakieś niepo− żądane zjawiska w ukła− dzie właśnie podczas włączania zasilania. W układach według rysunku 6 impuls wyj− Rys. 3 ściowy zawsze będzie

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 39 Ośla łączka A6 126

Ze względu na silne dodatnie sprzężenie współczynnik cieplny. Uzyskasz wtedy ści należy dodać, że pierwszy impuls zwrotne można tu wykorzystać zwykłe stałość częstotliwości przy niezbyt du− pojawiający się na wyjściach OSC i Q, bramki NAND lub NOR. Ponieważ w żych zmianach temperatury i napięcia Q\ jest trochę dłuższy od pozostałych, spoczynku kondensator pozostaje tu bez zasilania lepszą niż ±2%. co nie ma zwykle praktycznego znacze− napięcia, więc raczej nie powinien to Kostka 4047 może pełnić rolę genera− nia. być „zwykły elektrolit”. Warto zwrócić tora (przerzutnika astabilnego) albo uni− uwagę, że kolejne impulsy (zbocza) wibratora (przerzutnika astabilnego). 4538 przychodzące w czasie trwania impulsu Ma wiele wejść, które umożliwiają róż− wyjściowego nie wywołują reakcji ne sposoby działania i wyzwalania. układu. Inaczej mówiąc, nie przedłużają Ważną cechą układu 4047 jest obecność czasu trwania impulsu. dzielnika wyjściowego i aż trzech wyjść.

Rys. 7

Na rysunku 10 znajdziesz rozkład wy− prowadzeń i podstawowe układy pracy kostki 4538, zawierającej dwa jednako− we uniwibratory. W nawiasach podana jest numeracja wyprowadzeń drugiego uniwibratora. Nóżki 1 i 15 związane z obwodem (szybkiego) rozładowywania kondensatora mają być dołączone do masy (nóżki 8). Warto wiedzieć, że w spoczynku kondensator C jest w pełni naładowany. Po wyzwoleniu jest szyb− Dedykowane układy scalone 4047, Połączenia przy pracy w roli uniwi− ko rozładowywany, a następnie ładuje 4538, zależnie od układu połączeń, po− bratora pokazane są na rysunku 8. Nie się powoli przez rezystor Rx zwalają zrealizować zarówno takie uni− wykorzystujemy wtedy wyjścia OSC, (4,7kΩ...1MΩ). Oznacza to, że w ukła− wibratory bez możliwości przedłużania, czyli nóżki 13, gdzie pojawiają się dwa dzie można śmiało stosować kondensa− jak i uniwibratory mające możliwość impulsy. Zawsze pobieramy sygnał z tory stałe (1nF...1µF), a także elektroli− przedłużania (z tzw. funkcją retrigger). wyjść Q i Q\, czyli nóżek 10, 11. Czas tyczne. W przypadku zwykłych, czyli trwania impulsu na tych wyjściach wy− aluminiowych „elektrolitów” trzeba li− 4047 nosi: T = 2,48 RC czyć się z możliwością znacznych Podstawowe przykłady wykorzysta− zmian pojemności z czasem (efekt prze− nia kostki 4047 w roli generatora poka− formowania i starzenia). zane są na rysunku 9. Można wtedy Wejście A pozwala wyzwalać uniwi− wykorzystać wyjście oscylatora (OSC) brator zboczem dodatnim, przy czym na – nóżkę 13, gdzie generowany przebieg wejściu B musi być przy tym stan wyso− ma okres: T = 2,2 RC ki. Dzięki obwodowi Schmitta układ Na wyjściach Q i Q\ (n. 10, 11) dzię− zostanie poprawnie wyzwolony nawet Uniwersalny, precyzyjny układ czaso− ki podzieleniu częstotliwości przez dwa gdy przebieg na wejściu A rośnie bar− wy 4047, który poznałeś w ćwiczeniu uzyskuje się przebieg prostokątny o dzo pomału. Uniwibrator można też wy− 10, znakomicie nadaje się do wytwarza− okresie: T = 4,4 RC przy czym współ− zwolić zboczem ujemnym na wejściu B, nia impulsów o czasach od pojedyn− czynnik wypełnienia wynosi idealnie gdy na wejściu A panuje stan niski. czych mikrosekund do kilku sekund. 50% (wypełnienie na wyjściu OSC mo− Czas impulsu wyjściowego wynosi Obwody współpracujące z elementami że nieco różnić się od 50%). Dla ścisło− około T = RC. RC zbudowane są podobnie, jak kla− syczny generator dwubramkowy, jed− Rys. 8 nak dzięki specyficznym rozwiązaniom nie jest potrzebny rezystor ograniczają− cy prąd (RS), stosowany w klasycznym rozwiązaniu. Z kostką 4047 mogą współpracować tylko kondensatory nie− biegunowe – nie można wykorzystać „elektrolitów” ani zwykłych, ani tanta− lowych. Aby uzyskać dobrą stabilność Rys. 9 temperaturową, koniecznie należy sto− sować kondensatory i rezystory o wyso− kich parametrach. W praktyce wystar− czą popularne kondensatory foliowe MKT i metalizowane rezystory, najle− piej o 1−procentowej tolerancji. Rezy− story o takiej tolerancji na pewno są me− talizowane (a nie węglowe) i mają mały BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA

40 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich 127 A6 Ośla łączka ILOEZAPATK ILOEZAPATK ILOEZAPATK BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA Impuls wyjściowy można skrócić. chroniącą układ 4541 Przerzutnik zostaje doprowadzony do w czasie wyłącza− Rys. 12 stanu spoczynkowego przez podanie nia napięcia zasi− stanu niskiego na wejście zerujące RST lania, gdy C jest (nózki 3, 13). Podczas normalnej pracy naładowany. Spo− wejścia RST są dołączone do plusa za− sób włączenia silania. diody pokazany W układzie z rysunku 10 kolejne im− jest na rysunku pulsy wyzwalające przedłużają czas im− 12. Przy zaleca− Układ scalony 4541 może pełnić funk− pulsu wyjściowego. Odpowiednie połą− nych pojemno− cję generatora albo uniwibratora, wy− czenie jednego wyjścia z wejściem daje ściach w zakresie twarzającego pojedyncze impulsy. uniwibrator bez możliwości przedłuża− 1nF...10µF dioda Uproszczony schemat wewnętrzny nia impulsu – połączenia i przebiegi po− taka nie jest po− i przykładowe przebiegi pokazane są na kazane są na rysunku 11. trzebna. rysunku 13. Bramki wejściowe związa− ne z nóżkami 1, 2, 3 tworzą klasyczny Rys. 10 generator dwubramkowy, który jest źródłem sygnału dla następnych stopni. Współpracuje z nimi kondensator stały, nie elektrolityczny. Kostka zawiera pro− gramowany dzielnik, przez co łatwo można uzyskać impulsy o długich i bar− dzo długich czasach, w praktyce od 1 se− kundy do kilkudziesięciu godzin. Układ może zliczać impulsy z zewnę− trznego generatora – należy je podać na nóżkę 3, a nóżki 1 i 2 pozostawić nie− podłączone. Jeśli wejście AR − Auto Reset (nóż− ka 5) jest zwarte do masy, po włączeniu zasilania układ na pewno zostanie wyze− rowany i rozpocznie prawidłowy cykl pracy, o ile napięcie zasilania nie jest mniejsze niż 7,5V (należy się jednak li− czyć ze zwiększonym poborem prądu). Dla napięć zasilania 3...7,5V układ auto− Rys. 11 zerowania może nie działać poprawnie. W ogromnej większości przypadków wejście AR jest dołączone do plusa za− silania i wtedy układ pracuje w pełnym zakresie napięć zasilania (3...18V), a po− bór prądu jest minimalny. Wejście SEL (nóżka 9) określa stan wyjścia Q w czasie zerowania i po wyze− rowaniu. W trybie uniwibratora pozwala uzyskać impulsy wyjściowe dodatnie lub ujemne, a w trybie sterowanego ge− neratora określa stan spoczynkowy wyj− ścia w czasie zerowania. Wejścia A, B (nóżki 12, 13) określają stopień podziału wewnętrznego licznika. Wejście MODE (nóżka 10) wyznacza tryb pracy: genera− tor/uniwibrator. Choć układ wygląda na skomplikowa− ny, zasada pracy jest prosta: podanie sta− nu wysokiego na wejście MR zatrzymuje oscylator i zeruje liczniki. Na wyjściu po− Zalecany zakres czasów impulsu wy− Oprócz kostki 4538 produkowane są jawia się stan taki, jak na wejściu SEL. nosi od 10us do 10s (1MΩ, 10µF). Gdy też kostki 4528, 4089 pełniące taką sa− Pojawienie się stanu niskiego na wejściu potrzebny jest długi impuls o ściśle mą funkcję i mające identyczny rozkład MR rozpoczyna pracę. W trybie generato− określonym czasie trwania, należy wy− wyprowadzeń. Różnią się one budową ra (MODE=H) na wyjściu Q pojawia się korzystać kondensatory tantalowe albo wewnętrzną i zakresem czasów impul− przebieg prostokątny o częstotliwości zastosować uniwibrator z kostką 4541. su. Choć często mogą być stosowane określonej przez elementy RC oscylatora Jeśli pojemność kondensatora C prze− wymiennie, najczęściej wykorzystuje− i współczynnik podziału licznika, jak poka− kracza 10µF, warto zastosować diodę my właśnie układ 4538. zuje rysunek 13b. W trybie uniwibratora

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 45 Ośla łączka A6 128

(MODE=L) na wyjściu pojawia się poje− wstrzymanie) pozwala zatrzymać genera− W układzie należy zastosować kon− dynczy impuls. Jego czas trwania, inaczej tor VCO. Stan niski umożliwia pracę. Na− densator stały. Zalecany zakres wartości niż w poprzednio omawianych uniwibra− pięcie na wejściu sterującym VCO IN elementów to C – 100pF...1uF, R1,R2 – torach, jest sumą czasu trwania impulsu (nóżka 9) wyznacza aktualną częstotli− 10kΩ...1MΩ. zerującego i czasu potrzebnego na zlicze− wość. Czym wyższe napięcie, tym wyższa Pozostałe obwody kostki 4046, nie wyznaczonej liczby impulsów oscyla− częstotliwość. Napięcie sterujące może w tym dioda Zenera, nie są zwykle tora, jak pokazuje rysunek 13c. zmieniać się od zera (masa) do pełnego na− wykorzystywane. Nie musisz rozu− Okres jednego przebiegu oscylatora pięcia zasilania. Gdy brak R2 (nóżka 12 mieć ich działania. Aby jednak nie jest wyznaczony głównie przez wartość niepodłączona), częstotliwość można zwiększać poboru prądu, koniecznie RT i C (dołączonych do nóżek 1, 2) zmieniać od zera do tak obliczonej często− musimy dołączyć nieużywane wejścia i wynosi około T = 2,3 RTC tliwości maksymalnej. Maksymalną czę− 3 i 14 do masy albo do plusa zasilania. Współczynnik podziału dzielnika stotliwość generatora wyznaczają wtedy Nieużywane wyjścia trzeba pozosta− wyznaczają stany na wejściach A, B kondensator C i rezystor R1. Częstotli− wić niepodłączone (nóżki 1, 2, 10, 13 (nóżki 12, 13): wość ta wynosi około f1 = 1 / (R1*C). i 15). W trybie generatora A B podział Rezystor R2 pozwala zmniejszyć za− W razie potrzeby można wykorzy− okres przebiegu wyj− 0 0 8192 kres zmian częstotliwości – wyznacza stać jeden z zawartych w kostce detek− ściowego jest równy 0 1 1024 częstotliwość minimalną wynoszącą torów fazy, który w istocie jest tak zwa− iloczynowi okresu 1 0 256 około fmin = 1 / (R2*C) ną bramką EX−OR. Wejściami są nóżki oscylatora i podanego 1 1 65536 Obecność R2 ma też wpływ na czę− 3, 14, wyjściem − nóżka 2. Wykorzysta− współczynnika. Uwa− stotliwość maksymalną. Częstotliwość liśmy to w ćwiczeniu 13, gdzie dzięki ga, czas trwania impulsu w trybie uni− maksymalna z rezystorem R2 wynosi dołączeniu nóżki 14 do plusa zasilania wibratora jest równy połowie okresu fmax = fmin + f1 bramka EX−OR pełni rolę negatora przebiegu wyjściowego w trybie gene− Podane wzory są orientacyjne – ze (nóżki 3 − 2). ratora. Praktyczne sposoby wykorzy− względu na specyfikę układu obliczone stania tego układu 4541 zostały przed− wartości częstotliwości mogą się znacz− stawione w ćwiczeniu 11. nie różnić od rzeczywistych. Piotr Górecki

4046 Rys. 14

W rodzinie CMOS 4000 znajdziesz nad wyraz interesującą kostkę, zawierającą generator – układ 4046. W zasadzie jest to tak zwana pętla fa− zowa – dość skomplikowany układ sto− sowany kiedyś w obwodach syntezy częstotliwości. Blokowy schemat ukła− du 4046 pokazany jest na rysunku 14a. Na razie możemy zachowywać się jak profani. Nie bacząc na szczytne przeznaczenie układu 4046, będziemy wykorzystywać tylko jego część – gene− rator przestrajany napięciem, oznaczany VCO od angielskiego określenia Volta− ge Controlled Oscillator. Jak wskazuje rysunek 14b, stan wy− soki podany na wejście INH (inhibit −

Rys. 13 BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA

46 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Kurs Protela SSppoottkkaanniiaa zz PPrrootteelleemm 9999 SSEE

Spotkanie 6

Do tej pory zajmowaliśmy się schematami ideo− niecznie trzeba stworzyć nowe biblioteki albo na potężną minę. Na pewno nie wykonałbyś ta− wymi, bibliotekami „schematowymi” oraz po− zmodyfikować oryginalne. Mógłbym „pójść na kich płytek w warunkach domowych, a montaż bieżnie kwestią symulacji. Najwyższa pora zająć skróty” i zaprezentować Ci szybko procedury au− na płytkach wykonanych w zakładzie usługowym się projektowaniem płytek drukowanych. Zanim tomatycznego projektowania z wykorzystaniem przysporzyłby Ci wiele kłopotów. Dlatego nie jednak przejdziemy do szczegółów technicznych, domyślnych ustawień Protela. Uzyskałbyś szybko zlekceważ podanego materiału, dokładnie się muszę Ci dokładnie wytłumaczyć, dlaczego ko− eleganckie projekty płytek, ale... wpuściłbym Cię z nim zapoznaj i zrealizuj podane zalecenia.

Przy pierwszym kontakcie z narzędziami do wsze zapomnij o Protelu – skorzystaj z Easy− Z „płytkowymi” elementami bibliotecznymi projektowania płytek zawartymi w Protelu, traxa, Autotraxa czy Trax Makera. Próba wy− rzecz jest znacznie poważniejsza. Jak być możesz poczuć się wręcz zagubiony. Jeśli korzystania Protela do opisanej dłubaniny na− może wiesz, standardowe elementy biblio− nigdy nie projektowałeś płytek, mnóstwo prawdę nie ma sensu, a właściwości i mnóst− teczne przeznaczone są do projektowania możliwości i niezrozumiałych właściwości wo opcji Protela tylko utrudnią taką zabawę. płytek co najmniej dwustronnych. jest w stanie skutecznie Cię przerazić i znie− Jeśli jednak chcesz nauczyć się projektowania Może tu zapytasz, jak wygląda płytka wię− chęcić do dalszego zajmowania się tematem. płytek w sposób zgodny z ogólnie przyjętymi cej niż dwustronna, na przykład czterostron− Także osobom przyzwyczajonym do prost− regułami, Protel znakomicie ułatwi Ci zada− na. Masz rację, sformułowanie płytka jedno− szych programów (Autotrax, Trax Maker) nie. To wszystko, co Cię na początku prze− stronna i płytka dwustronna są nieprecyzyjne, domyślne ustawienia ręcznego trasowania straszy, zdziwi i zirytuje, przy bliższym po− ale za to często używane. Na rysunkach 1 i 2 ścieżek i sygnalizacja błędów Protela wydają znaniu okaże się znakomitą pomocą w reali− są pokazane w uproszczeniu płytka jedno− się co najmniej dziwne i zniechęcają. Niejed− zacji celu. Kluczem do problemu jest wiedza stronna (tylko Bottom Layer) i dwustronna nokrotnie spotkałem się z opinią, że ten cały – musisz dobrze zrozumieć, dlaczego Protel (Bottom i Top Layer). Prawdziwie jedno− Protel jest niby dobry, ale ja wolę po stare− reaguje tak, a nie inaczej: dlaczego chce pro− stronna jest z definicji np. wstęga Moebiusa. mu, w Autotraxie. wadzić ścieżki w dziwny sposób, dlaczego Tak naprawdę, każda klasyczna płytka jest Wcale się nie dziwię takim reakcjom. Pro− nie pozwala poprowadzić ich w pewnych dwustronna (strona elementów i strona luto− tel „ustawiony” jest pod skomplikowane pro− miejscach i dlaczego podświetla niektóre wania) – płytki różnią się tylko liczbą warstw jekty i wielowarstwowe płytki – to bardzo po− miejsca jaskrawymi kolorami, sygnalizując miedzi (copper layers). Zasadniczo powinni− tężne narzędzie, przeznaczone do realizacji błąd. To nie są zachcianki Protela, tylko jego śmy mówić o płytkach n−warstwowych, a nie skomplikowanych celów, w którym kolosalną troska o poprawność projektu. Protel na pew− n−stronnych, ale to nieistotny szczegół – ja rolę odgrywa daleko posunięta automatyzacja. no nie jest złośliwy – reaguje, bo został tak nadal będę używał określeń nie do końca pre− Końcowym efektem pracy projektanta są licz− ustawiony. Cały problem początkujących po− cyzyjnych, za to powszechnie używanych. ne pliki z danymi. Jedne przeznaczone są dla lega na tym, że nie rozumieją kluczowych za− wytwórców płytek (do wykonania klisz, do sad, możliwości i znaczenia poszczególnych wiercenia otworów), inne dla działu zaopatrze− ustawień. Tymczasem wspominane ustawie− nia (wykazy elementów), jeszcze inne będą nia można zmienić, a nawet powyłączać. sterować automatami montującymi elementy Szczerze mówiąc, można wyłączyć zaawan− oraz testującymi płytki i gotowe moduły. sowane opcje Protela, by zachowywał się nie− Tymczasem Autotrax czy Trax Maker czę− mal jak stary Autotrax. Wierz mi – nie ma to Rys. 1 sto wykorzystywane są do projektowania pły− sensu. Jak najbardziej warto zrozumieć i wy− tek „na piechotę”, bez netlisty, wprost ze korzystać możliwości Protela. Jeśli dobrze Rys. 2 schematu ideowego na kartce. Projektant sam zrozumiesz poszczególne opcje programu, musi wszystkiego dopilnować, w szczególno− docenisz je i naprawdę będą one znakomitą ści zapewnić zgodność ze schematem ideo− pomocą w pracy. Nastaw się więc pozytywnie wym. Efektem pracy jest dokonany na dru− do Protela, nawet jeśli Ty lub ktoś ze znajo− karce wydruk ścieżek oraz wydruk warstwy mych ma negatywne wrażenia z pierwszego opisu. Płytka wykonywana jest potem w wa− kontaktu z jego narzędziami do projektowa− runkach amatorskich albo prostymi metodami nia płytek. Szczegółami zajmiemy się Czy widziałeś z bliska płytkę wielowar− chemicznymi, albo nawet metodą ręcznego później, a na razie muszę omówić drugi po− stwową? Prawdopodobnie widziałeś, tylko malowania ścieżek i punktów. Tylko w przy− ważny problem – problem bibliotek. nie zwróciłeś uwagi – na przykład płytki padku układów najprostszych taki sposób ma W przypadku bibliotek „schematowych” wielowarstwowe są powszechnie wykorzy− jako taką rację bytu. Jeśli chcesz projektować sprawa jest prostsza, a problem sprowadza stywane w komputerach jako płyty główne płytki w ten sposób, „na piechotę”, raz na za− się do estetyki oraz możliwości symulacji. (Motherboard). Rysunek 3 pokazuje przekrój

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 47 Kurs Protela płytki ośmiowarstwowej, w której oprócz stan− Sprawa odklejania punktów lutowniczych pod− w przypadku okrągłych punktów o średnicy 80 dardowych warstw Top i Bottom, mamy cztery czas lutowania to naprawdę poważny problem czy 85 milsów. To jest poważny problem przy warstwy wewnętrzne i dwie płaszczyzny zasi− w przypadku płytek „jednostronnych”. Pracow− automatycznym projektowaniu druku: stosując lania (Power Plane). Protel, niesamowicie po− nicy Działu Serwisowego AVT mogliby Ci dłu− takie „tłuste” punkty, utrudnisz albo nawet tężne narzędzie, pozwala projektować nawet go opowiadać na temat nieumiejętnego lutowa− uniemożliwisz automatyczne zaprojektowanie płytki 48−warstwowe (aż tak rozbudowanych nia i odpalania punktów lutowniczych przez druku na takich jednostronnych płytkach. płytek w praktyce się nie spotyka). W Protelu początkujących, zwłaszcza tych, którzy wyko− Zwiększenie średnicy pól lutowniczych masz do dyspozycji 32 warstwy sygnałowe: rzystują lutownice transformatorowe. Problem typowych elementów dyskretnych (rezysto− Top Layer, Bottom Layer i 30 warstw wewnę− dotyczy jednak nie tylko początkujących – ma− rów, kondensatorów, diod i tranzystorów) nie trznych (Mid Layers), a do tego 16 wewnętrz− łe punkty na płytce jednostronnej naprawdę ła− sprawi kłopotów. W przypadku układów sca− nych płaszczyzn zasilania (tzw. Power Planes). two mogą ulec odklejeniu i uszkodzeniu czy to lonych trzeba wziąć pod uwagę dodatkowe podczas montażu, czy później przy wstrząsach ograniczenia. W typowych przypadkach za− Rys. 3 urządzenia. Dlatego projektując płytki „jed− lecam, żebyś stosował punkty typu zaokrą− nostronne”, obowiązkowo trzeba stosować glony prostokąt – Rounded Rectangle o sze− elementy biblioteczne o większych punktach rokości 80mil i długości 100mil. Ich po− lutowniczych. Różnicę już na pierwszy rzut wierzchnia jest duża i wierz mi, z takimi du− oka widać na rysunku 5. Standardowe elemen− żymi punktami nie ma kłopotów podczas lu− ty z bibliotek Protela mają okrągłe punkty o śre− towania, nie odklejają się. Gorzej jest pod− dnicy 62 milsów (1,575mm) i otwory 35mil czas automatycznego projektowania: jeśli (0,9mm), natomiast te „tłuściejsze” mają punk− wykorzystasz biblioteki z układami scalony− ty o średnicach 80mil (2,03mm) i 85mil mi punktami rounded rectangle 80x100mil, (2,16mm) oraz otwór 32mil (0,8mm). Różnica automat nie poprowadzi żadnej ścieżki mię− W elementach ze standardowych bibliotek w powierzchni miedzi jest ogromna: dla „stan− dzy ich nóżkami. A taki zabieg w przypadku Protela typowy okrągły punkt lutowniczy ma dardowego” punktu 62/35mil powierzchnia płytek jednostronnych często jest wręcz ko− średnicę 62 milsów, czyli mniej niż 1,6mm. punktu po odliczeniu otworu wynosi 1,33mm2, nieczny. Przy ręcznym trasowaniu ścieżek Tak małe punkty lutownicze umożliwiają dla 80/32mil – 3,61mm2, dla 85/32 – 4,14mm2. można ręcznie zmienić dwa sąsiednie punkty przeprowadzenie ścieżki o szerokości 12...13 Porównaj te liczby – komentarz jest chyba z 80x100 na 63x125 i poprowadzić między milsów między nóżkami układu scalonego, zbędny. Znam paru elektroników, którzy „za− nimi ścieżkę 12 lub 13mil, jak pokazuje ry− gwarantując odstępy izolacyjne o szerokości chłysnęli” się możliwościami Protela, ale nie sunek 6. W przypadku projektowania auto− co najmniej 12 milsów. Wygląda to bardzo dopilnowali problemu wielkości punktów i gru− matycznego wypadałoby zastosować układy zachęcająco, jak pokazuje rysunek 4. bości ścieżek na płytkach jednostronnych – scalone ze wszystkimi punktami 63x125. przysporzyli sobie i innym dużo kłopotów. Rys. 4 Rys. 6

Rys. 5 Zasygnalizowałem Ci poważny problem Mam nadzieję, że już widzisz problem. związany z płytkami jednostronnymi. Jeśli pla− Jeśli zamierzasz projektować płytki jedno− nujesz takowe projektować, koniecznie musisz Bubloteki? stronne, musisz postarać się o elementy bi− stworzyć oddzielną bibliotekę. I to jest zadanie Jeśli mamy płytkę co najmniej dwuwarstwo− blioteczne z odpowiednio „tłustymi” punkta− na najbliższy miesiąc. Przejrzyj najpierw wą z metalizowanymi otworami (według ry− mi. Albo przerobisz oryginalne biblioteki, albo wszystkie oryginalne biblioteki Protela (...\De− sunku 2), możemy pozwolić sobie na niewiel− stworzysz nowe od podstaw, albo wreszcie signExplorer99SE\Library\PCB...). Stwórz kie punkty lutownicze. Taki „dwustronny” ktoś Ci takowe udostępni. I tu masz pierwsze oddzielną bibliotekę najczęściej używanych punkt lutowniczy z metalizowanym otworem bardzo ważne zadanie: stworzenie albo dosto− elementów z „tłustymi” punktami lutowniczy− zachowuje się jak nit i jest doskonale związany sowanie bibliotek do potrzeb druku jedno− mi. Zasady są tu analogiczne, jak w przypadku z płytką. W przypadku płytki najprostszej, stronnego. Nie jest to zbyt dobra wiadomość bibliotek „schematowych”: możesz kopiować z jedną warstwą miedzi (rysunek 1), mały z kilku względów. Nie chodzi tylko o przerób− biblioteki, elementy między bibliotekami i do− punkt lutowniczy nie trzyma się dobrze i może kę – można jednorazowo przerobić biblioteki wolnie je modyfikować. Wbrew pozorom, zostać łatwo uszkodzony (odklejony, odpalony) albo lepiej stworzyć jedną, nową, przeznaczo− tych najpopularniejszych elementów wcale nie podczas lutowania. Być może już miałeś do ną dla płytek jednostronnych. Ale jest tu je− jest dużo. Na naszej stronie internetowej znaj− czynienia z odklejającymi się punktami lutow− szcze jeden problem, którego nie możemy po− dziesz przykład takiej biblioteki, przekon− niczymi. Oprócz powierzchni punktu, duże minąć. Jak pokazują poprzednie rysunki, po− wertowanej z Autotraxa. W swojej możesz znaczenie mają tu: rodzaj podłoża (epoksyd, między sąsiednimi wyprowadzeniami „stan− śmiało zastosować jeszcze większe punkty. papier) i siła adhezji miedzi i podłoża, która jest dardowego” układu scalonego można śmiało różna dla płytek poszczególnych producentów. poprowadzić ścieżkę. Nie da się tego zrobić Piotr Górecki

48 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich # RRaaddaarr IIRREEDD

22664411

Do czego to służy? Generator zbudowany na bramce U2B i ele− przez nią za pomocą potencjometru PR2. Na Przedstawiony w artykule układ może pełnić mentach C1R5 wytwarza przebieg prostokąt− wyjściu kostki U1 zastosowany został tranzy− funkcję sygnalizatora lub czujnika zbliżenia ny o częstotliwości ok. 2Hz. Przy każdym stor NPN w układzie ze wspólnym emiterem w urządzeniach alarmowych, systemach au− narastającym zboczu na czas wyznaczony i rezystorem podciągającym do plusa zasila− tomatycznego sterowania, itp. wartościami elementów C2R1 załącza się nia o wartości 100kΩ. Podczas spoczynku W niektórych przypadkach może on za− drugi generator na bramce U2A. występuje na tym wyjściu stan wysoki, nato− stąpić fabryczne pasywne czujki podczerwie− Na jego wyjściu (nóżka 3 U2) otrzymuje− miast w stanie aktywnym jest tam potencjał ni oraz tory podczerwieni aktywnej. my przebieg o częstotliwości 36kHz. Z taką masy. Między wyjście a plus włączony został częstotliwością jest kluczowana, przez czas kondensator C4. Jak to działa? 1ms i przerwą 0,5s, dioda nadawcza D1. Sca− Zasada działania jest podobna do pracy rada− lony odbiornik podczerwieni TFMS5360 Ciąg dalszy na stronie 59. ru albo sonaru: urządzenie wysyła impulsy (U1) reaguje tylko na promieniowanie o czę− promieniowania podczerwonego, gdy dosta− stotliwości nośnej f=36kHz, a więc jest mało Wykaz elementów tecznie blisko znajdzie się jakiś obiekt; fala prawdopodobne, że pracę układu coś zakłóci, odbija się od niego i odbiornik ją wychwytu− chyba że w jego pobliżu znajdują się pracują− Rezystory je. Układ posiada więc tę zaletę, że nie trze− ce właśnie na tej częstotliwości piloty. Układ R1 ...... 10kΩ ba stosować nadajnika i odbiornika umie− TFMS5360 charakteryzuje się bardzo dużą R2,R4,R6 ...... 2,7kΩ szczonych naprzeciw siebie, co zwykle wy− czułością, nawet na falę odbitą. Aby dostoso− R3 ...... 15kΩ maga przeciągania dodatkowych kabli; po− wać czułość, a tym samym próg zadziałania R5 ...... 560kΩ siada zwartą i jednolitą budowę. Schemat układu, należy zmienić natężenie promienio− PR1 ...... 47kΩ ideowy przedstawiony jest na rysunku 1. wania diody D1. Najprościej tego dokonać PR2 ...... 470Ω zwiększając lub zmniejszając prąd płynący Rys. 1 Schemat ideowy Kondensatory C1,C2 ...... 100nF C3 ...... 820pF C4,C5 ...... 100µF/16V

Półprzewodniki US1 ...... TFMS 5360 (TSOP 1736) US2 ...... 4093 T1,T2 ...... BC558 D1 ...... dioda IRED nadawcza

Inne buzzer 6V do druku

Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlo− wej AVT jako kit szkolny AVT−2641

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 51 Ciąg dalszy ze stronye 51. Montaż i uruchomienie Układ montujemy na płytce przedstawionej Gdy układ U1 odbiera sygnał IRED, jest na rysunku 2. W pierwszej kolejności mon− szybko ładowany, a gdy sygnał zanika, po− tujemy rezystory, następnie kondensatory woli się rozładowuje przez wewnętrzny re− i tranzystory. Gdy układ będzie umieszczo− zystor w kostce U1. Przez ten czas na wyj− ny w obudowie, należy wyprowadzić na ze− ściu bramki U2C panuje stan wysoki. wnątrz diodę nadawczą oraz odbiornik U1. W konsekwencji tego na wyjściu bramki Dioda musi być umieszczona w nieprzezro− U2D występuje odwrócony sygnał z genera− czystej rurce, której wylot musi się znajdo− tora na bramce U2B i buzzer B1 zostaje za− wać 1cm powyżej obiektywu odbiornika, łączany do plusa poprzez tranzystor T1. tak aby jej światło nie padało bezpośrednio Rozpoczyna się wtedy sygnalizacja zbliże− na odbiornik. Rurkę można wykonać np. nia obiektu. Układ powinien być zasilany z metalowej osłonki wtyku jack, którą wy− napięciem stałym 5V. Gdy nie ma możliwo− pełniamy klejem termoplastycznym po ści skorzystania z zasilacza sieciowego, uprzednim umieszczeniu diody nadawczej można zastosować trzy ogniwa 1,5V dające Rys. 2 Schemat montażowy w jej wnętrzu. w sumie napięcie 4,5V. W przypadku, gdy nie zależy nam na akustycznej sygnalizacji, rzystać przebieg z kolektora T1 do dalszego możemy nie montować brzęczyka i wyko− przetworzenia. Piotr Wójtowicz

52 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich ######

22664488 GGeenneerraattoorr CCBB CCzzyymm zzaassttąąppiićć MMCC11224488?? PPrroossttyy ggeenneerraattoorr nnaa bbaazziiee kkiittuu AAVVTT−−222288

Do czego to służy? do wytworzenia drgań. Obwód rezonansowy, sekcji równolegle połączonych ze sobą kon− Po opublikowaniu w EdW 7/2002 opisu wy− mający zasadniczy wpływ na częstotliwość densatorów po 15pF. Taki kondensator z prze− konania odbiornika CB na bazie kitu wyjściową, tworzy cewka L1 oraz kondensa− kładnią zębatą 1:1,5 produkcji Eltra (stosowa− AVT−2347 dział handlowy AVT został zasy− tor C4. Częstotliwość wyjściowa jest więk− ny w głowicach w.cz. w radioodbiornikach) pany lawiną zamówień na układ scalony sza, niż to wynika z pierwotnie zastosowa− jest już nieosiągalny na rynku (czasem można MC1248. Wymieniony układ scalony Moto− nych elementów LC, ponieważ została spotkać pojedyncze egzemplarze na różnych roli jest generatorem, który − po dołączeniu zmniejszona wartość indukcyjności cewki L1 giełdach czy wyprzedażach). Z tego też obwodu rezonansowego LC i kilku dodatko− oraz pojemności kondensatora C4. Pomimo względu rezygnujemy z tego elementu stroje− wych kondensatorów − daje na wyjściu sy− że jako indukcyjność L1 wykorzystano popu− nia, a pozostawiamy strojenie elektroniczne. gnał sinusoidalny o maksymalnej częstotli− larną cewkę obwodu częstotliwości różnico− Dioda pojemnościowa D1 (wraz z szere− wości dochodzącej do 1GHz. wej o oznaczeniu 440, która posiada induk− gowym kondensatorem separującym C2) Niestety, układ ten jest trudny do nabycia cyjność 3,7µH, to po zamianie rdzenia ferry− tworząca obwód dokładnego dostrojenia, tak i dość drogi. Z nieco gorszym rezultatem, ale towego na aluminiowy wraz ze zmniejszony− zwany precyzer czy RIT, jest teraz jedynym za to na tanich, popularnych tranzystorach mi zewnętrznymi kondensatorami ma rezo− elementem strojenia. BC, można zbudować generator przestrajany, nans na częstotliwości około 27MHz. Podob− Zakres przestrajania generatora za pomocą który będzie także w stanie współpracować ny efekt uzyskuje się po zamianie filtru 440 potencjometru R14 (w dwóch skrajnych pozy− z kitem AVT−2347. na filtr o oznaczeniu 514 (indukcyjność cjach) jest wystarczający do pokrycia całego W zasadzie nie trzeba wymyślać nic no− 0,7µH; filtr ten jest użyty w modelu prezen− zakresu CB, nawet z zapasem. Ważne jest pre− wego, a cofnąć się do wcześniejszych publi− towanym na fotografii). cyzyjne ustawienie napięcia na diodzie za po− kacji na łamach EP. Układem, który aż prosi Częstotliwość pierwotnego generatora była mocą dobrej jakości potencjometru. się o zaadaptowanie go do ww. odbiornika regulowana za pośrednictwem kondensatora Sygnał z wyjścia generatora, poprzez kon− jest kit AVT−228 (generator przestrajany C1 o wartości 45pF, składającego się z trzech densator sprzęgający C8, jest skierowany na VF0, opisywany w EP9/95). Choć ostatnio separator w postaci wtórnika emiterowego skończyły się zapasy magazynowe płytek Rys. 1 Schemat ideowy drukowanych do tego kitu, to można liczyć, że przy większym zainteresowaniu pojawią się ponownie w sieci handlowej AVT. Choć zakres częstotliwości generatora AVT−228 wynosił od 5,0 do 5,5MHz, to po zmianie częstotliwości rezonansowej LC mo− że pracować w zakresie CB. Jak to działa? Schemat ideowy zmodyfikowanej wersji ge− neratora przedstawiono na rysunku 1. Zasadniczym elementem układu jest ge− nerator na tranzystorze T1 pracujący w ukła− dzie Seilera. Przy wyższych częstotliwo− ściach, tzn. w zakresie VHF czy UHF, wska− zane jest zastosowanie lepszych tranzysto− rów w.cz., np. BF199, i zmniejszenie warto− ści obwodu LC. Kondensatory C6 C7 tworzą dzielnik pojemnościowy, zamykając pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, niezbędną

52 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich zrealizowanego na tranzystorze T2. Bezpo− Jeżeli nie uda nam się za pierwszym ra− loobrotowego. Popularne potencjometry średnio po tym wtórniku następują dwa do− zem zestroić układu po usunięciu rdzenia dziesięciozwojowe o rezystancji 4,7...10kΩ datkowe stopnie. Jeden, identyczny jak wy− z cewki L1, to należy wyciągnąć właściwy mogą stanowić dostateczną precyzję stroje− żej separator z tranzystorem T4, to układ wniosek, co robić dalej. Komuś, kto nigdy nia odbiornika. Można również zastosować przystosowany do sterowania cyfrowej skali nie miał do czynienia z obwodami w.cz., mo− dwa potencjometry połączone jeden za dru− częstotliwości, zaś drugi, wnoszący jeszcze że taka regulacja sprawić nieco kłopotu, dla− gim, z których pierwszy od strony zasilania niewielkie wzmocnienie, podaje sygnał na tego poniżej podajemy kilka najważniejszych będzie głównym elementem strojenia, zaś ten wejścia układów TCA440, czyli na mieszacz wskazówek, które będą pomocne w urucha− drugi (o dziesięciokrotnie niższej wartości, odbiornika. mianiu nie tylko tego obwodu. np. 1kΩ), włączony od strony masy, będzie Zadaniem układu scalonego US1 jest Podwyższenie częstotliwości generatora precyzerem. stabilizacja napięcia zasilania generatora można osiągnąć na kilka sposobów, poprzez: Sygnał z generatora powinien być prowa− oraz zasilania diody pojemnościowej. Pa− − wykręcenie rdzenia ferrytowego z korpusu dzony do mieszacza za pośrednictwem prze− rametry te mają duże znaczenie w uzyska− uzwojenia L1 lub skrócenia pręcika ferryto− wodu ekranowanego, a płytka w miarę moż− niu stabilnej częstotliwości. Stabilizacja ta− wego w oprawce, liwości również powinna być ekranowana. ka jest niezbędna, nawet jeśli główne na− − wkręcenie rdzenia z materiału diamagne− Oczywiście jeżeli ktoś nie będzie korzy− pięcie zasilania będzie również stabilizo− tycznego, np. z mosiądzu lub aluminium (do− stał z programowanej skali cyfrowej wane. Na stabilność częstotliwości ma tak− pasować średnicę i skok gwintu), w odbiorniku, zadowalając się np. prostą ska− że wpływ jakość zastosowanych kondensa− − zmniejszenie liczby zwojów cewki L1; jeżeli lą mechaniczną, to może zrezygnować torów C1...C8 (głównie C4), stabilność cewkę L1 uzyskaliśmy poprzez własnoręczne z wtórnika z tranzystorem T4. cewki L1, a także − nie mniej ważna − sta− przewinięcie innego obwodu 7x7, to po zdję− Podczas montażu filtru 514 należy przed bilność mechaniczna. Płytka z generato− ciu starej cewki należy nawinąć nową, o dobra− jego wlutowaniem usunąć zbędne uzwojenie rem, a szczególnie cewka L1, nie mogą być nej liczbie zwojów (8−12 zwojów DNE 0,2), wtórne. narażone na drgania, wstrząsy i wpływ po− − zmniejszenie pojemności kondensatorów la magnetycznego transformatora siecio− C6 i C7, Andrzej Janeczek wego czy głośnika. − podwyższenie napięcia zasilającego diodę pojemnościową D1. Montaż i uruchomienie Obniżenie częstotliwości nastąpi przy ope− Wykaz elementów Układ generatora można zmontować na płyt− racjach przeciwnych do wyżej wymienionych ce drukowanej o wymiarach 40x50mm (zwiększenie pojemności, liczby zwojów...). przedstawionej na wkładce. Na rysunku 2 W generatorze modelowym w końcowej Rezystory: pokazano rozmieszczenie elementów. fazie montażu autor wymienił oryginalne R1, R2, R4, R5, R7, R8, R11, R12 10kΩ (4,7...22kΩ) stosowane w kicie kondensatory ceramicz− R3, R6, R13 ...... 1kΩ (680−11,5kΩ) Rys. 2 Schemat montażowy ne 180pF na monolityczne 100pF koloru czarnego i z literką „J“, co zdecydowanie R9 ...... 470Ω (330−6680Ω) poprawiło stabilność częstotliwości (rów− R10 ...... 100Ω (10−2220Ω) nież w miejsce kondensatora C2 lepszy oka− Ω Ω zał się kondensator monolityczny 100pF). R14 ...... 10k /A (4,7...100k ) Po zmierzeniu zakresu zmian częstotli− najlepiej wieloobrotowy potencjometr wości wyjściowej okazało się, że uległa ona R15 ...... 47kΩ (10−1100kΩ) zwiększeniu (po korekcji rdzeniem jej za− kres wyniósł 25,9−28,3MHz). Oczywiście, gdyby ktoś chciał uzyskać Kondensatory: węższy zakres, to bez problemu może to C2, C8 ...... 10pF (4,7...47pF) osiągnąć, dobierając wartość kondensatora C2 lub ograniczając zakres zmian napięcia C3, C9, C14, C15, C16 ...... 10nF (10−447nF) na diodzie D1. C5, C6, C7 ...... 180pF (47...220pF) Niezależnie od tego, ważną sprawą jest Po zmontowaniu układu należy sprawdzić zapewnienie precyzji w ustawieniu napięcia C10, C11 ...... 100pF (10−4470pF) na jego wyjściu częstotliwość, amplitudę na diodzie pojemnościowej. W zasadzie C12 ...... 100nF (10...220nF) oraz kształt sygnału. Przydatny jest tutaj można użyć dowolnego potencjometru C13 ...... 1nF (100pF...10nF) oscyloskop lub choćby sonda w.cz. oraz, o pewnym styku ślizgacza suwaka, ale wy− obowiązkowo, miernik częstotliwości. posażonego w przekładnię mechaniczną. Regulacja generatora polega na takim do− Sama oś potencjometru nie zapewnia precy− Inne: braniu elementów LC, aby w dwóch skraj− zyjnego ustawienia dowolnej częstotliwo− US1 ...... 7808 nych położeniach potencjometru uzyskać ści, czyli dostrojenia się do korespondenta. wymaganą częstotliwość. Częstotliwość ta Z tego względu potrzebna jest dodatkowa T1, T2, T3, T4 ...... BC547 itp. w przypadku odbiornika kitu AVT−2347 po− przekładnia, zębata czy planetarna, o prze− D1 ...... BB105 winna być niższa lub wyższa od częstotliwo− łożeniu co najmniej 1:10. Najlepsza jest ści odbieranej o wartość częstotliwości po− przekładnia planetarna, stosowana w wielu L1 ...... 514 (filtr 7x7) średniej, czyli 455kHz. urządzeniach profesjonalnych, np. Warto dodać, że układ można dostosować w odbiorniku demobilowym typu R311 nie tylko do dopuszczonego do eksploatacji (często są ogłoszenia w Rynku i Giełdzie, za− Płytka drukowana jest dostępna w Polsce pasma 26,960−27,405MHz, lecz do równo w EdW, jak i ŚR). w sieci handlowej AVT jako całego zakresu CB z zapasem, czyli 26− Najprościej jednak do precyzyjnego prze− kit szkolny AVT−2648A 28MHz. strajania generatora użyć potencjometru wie−

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 53 #### ZZaassiillaacczz ssyymmeettrryycczznnyy

22662244

jednosekcyjnego przełącznika S1, którego wspomniane elementy niwelują wpływ regu− wyjścia odpowiednio sterują za pośrednic− lacji potencjometrem P1A (lub innym) na twem diod D1−D4 wejścia A, B multiplekse− ustawione napięcie potencjometrem np. po− rów. Przełącznik, oprócz sterowania wejścia− tencjometrem P4A. Wspomniane elementy Do czego to służy? mi multipleksera, także załącza diody sygna− odcinają stany wysokie na wyjściach od sta− Wszelkiego rodzaju zasilacze laboratoryjne lizacyjne D14−D17. Warto zauważyć, że dio− bilizatorów, a reagują tylko na napięcia bli− zawsze się cieszyły i cieszą wielką popular− dy D1−D4 wraz z R12, R13 tworzą prosty de− skie masy. Bez tych elementów wyregulowa− nością. Przecież jak by nie było, jest to pod− koder 1 z 4 na kod dwójkowy. Elementy D5− nie potencjometrem któregoś napięcia dałoby stawowe urządzenie, w jakie powinien być D8, D10−D13, T1−T4 zabezpieczają ustawie− zmianę pozostałych ustawionych napięć. wyposażony każdy elektronik. nia napięć stabilizatorów od wpływu innych Proponowany układ jest prostym zasila− ustawień wyregulowanych napięć. To znaczy czem napięć symetrycznych o czterech na− Rys. 1 Schemat ideowy pięciach wyjściowych odpowiednio wybiera− nych przełącznikiem. Napięcia wyjściowe ustalone zostały na wartości: ±6V, ±9V, ±12V oraz ±15V. Takie wartości napięć po− winny być odpowiednie do wszystkich budo− wanych układów zasilanych napięciem sy− metrycznym. Wydajność prądowa przedsta− wionego zasilacza wynosi ok. 1A. Jak to działa? Schemat ideowy układu znajduje się na ry− sunku 1. Jak widać napięcia wyjściowe z transformatora są w mostku B1, z wyjścia którego dodatnie połówki podawane są na układ U1 a ujemne na U2. Układ U1 jest sta− bilizatorem napięcia dodatniego, natomiast U2 napięcia ujemnego. Oba stabilizatory umożliwiają regulację napięcia wyjściowego za pomocą dwóch rezystorów, z których je− den jest stały a drugi zmienny załączany od− powiednio przez układ U3. Regulacja napię− cia wyjściowego następuje poprzez odpowie− dnie załączanie rezystorów R3−R10 wraz z P1−P4 do masy, podczas gdy drugie rezy− story R1, R2 są ustalone na stałe. Układ U3 zawiera w sobie dwa proste multipleksery o czterech wyjściach, na których tylko jed− nym może panować w danej chwili stan ni− ski. Stan niski na danym wyjściu zależny jest od wartości stanów na wejściach A,B. Wybo− ru napięć można dokonać za pośrednictwem

54 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Rezystory R15−R18 odpowiednio polaryzują tomierz najpierw do dodatniego względem Zasilacz należy umieścić w odpowiedniej tranzystory podczas stanu niskiego na masy wyjścia należy ustawić potencjome− obudowie, na zewnątrz której trzeba wypro− którymś z wyjść układu U3A. trem P1A napięcie wyjściowe 6V. Po usta− wadzić potrzebne elementy. Zastosowanie multipleksera umożliwiło wieniu na wyjściu poprawnego napięcia do− Na rysunku we wkładce przedstawiona wykorzystanie prostego jednosekcyjnego datniego, woltomierz należy dołączyć do została przykładowa płyta czołowa, którą na− przełącznika, którego zakup będzie możliwy ujemnego wyjścia zasilacza względem masy, leży przykleić na przód obudowy zasilacza, w każdym sklepie elektronicznym. tak samo jak w przypadku poprzedniej regu− tak jak w urządzeniu modelowym. Przełącz− Układ U3 oraz diody sygnalizacyjne lacji należy doprowadzić potencjometrem nik S2 można umieścić z przodu lub z tyłu D14−D17 są zasilane z dodatkowego stabili− P1B do wskazań miernika wynoszących −6V. obudowy według własnego uznania. zatora U4, którego napięcie wyjściowe wy− Powyższą regulację należy przeprowadzić Jeżeli istniałaby potrzeba zmiany napięć nosi 12V. Kondensatory C1−C4, C13, C14 dla pozostałych trzech zakresów napięć wyj− wyjściowych na inne należy we własnym za− filtrują napięcia wejściowe stabilizatorów, ściowych odpowiednio na 9, 12 oraz 15V. Po kresie dobrać wartości rezystorów R3−R10. natomiast kondensatory C5−C10 ich napięcia całkowitej regulacji zasilacza należy spraw− wyjściowe. dzić poprawność napięć wyjściowych na Dioda D9 sygnalizuje włączenie zasila− wszystkich jego zakresach. Marcin Wiązania cza, natomiast kondensatory C11, C12 po− prawiają dynamikę pracy stabilizatorów U1, U2. Rezystory R11, R14 ograniczają prąd płynący przez diody LED do bezpiecznej wartości. Montaż i uruchomienie Układ zasilacza można zmontować na płytce przedstawionej na rysunku 2. Montaż należy rozpocząć od zworek przechodząc dalej do elementów najmniejszych kończąc na włoże− niu układu scalonego do podstawki. Zasilacz po poprawnym zmontowaniu oraz połączeniu z transformatorem od razu powinien poprawnie pracować. Zasilacz wymaga regulacji napięć wyj− ściowych, którą należy przeprowadzić w czterech krokach (dla czterech zakresów). W pierwszym położeniu przełącznika powin− na być zapalona dioda D14, która sygnalizu− je napięcie wyjściowe ±6V. Dołączając wol−

Rys. 2 Schemat montażowy

Wykaz elementów

Rezystory: Półprzewodniki: R1,R2 ...... 510Ω U1 ...... LM317T (TO220) R3,R7 ...... 1,2kΩ U2 ...... LM337T (TO220) R4,R8 ...... 2,2kΩ U3 ...... 4556 R5,R9 ...... 3,9kΩ U4 ...... 78L12 R6 ...... 8,2kΩ T1−TT4 ...... BC558 R10 ...... 4,7kΩ D1−DD8,D10−DD13 ...... 1N4148 R11 ...... 560Ω D9 ...... LED 5mm zielona R12,R13 ...... 47kΩ D14−DD17 ...... LED 5mm czerwona R14 ...... 3,3kΩ B1 ...... Mostek 1A lub 1,5A R15−RR18 ...... 5,6kΩ P1A−PP4A,P1B−PP4B ...... 1kΩ * Inne: S1 Przełącznik 4 pozycyjny lub większy Kondensatory: S2 ...... Przełącznik ON/OFF (220V) C1,C2,C13(*),C14(*) . . . .1000µF/25V F1 . . .Bezpiecznik 500mA oraz gniazdo C3,C4,C7,C8,C10 . .100nF ceramiczny przykręcane do obudowy C5,C6 ...... 470µF/25V TS1 ...... transformator TS40/043 C9 ...... 100µF/25V Obudowa C11,C12 ...... 10µF/25V * Elementy nie wchodzą w skład kitu.

Komplet podzespołów z płytką drukowaną jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−2624

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 55 #

CCzzaassoowwyy wwyyłłąącczznniikk oośśwwiieettlleenniiaa

Do czego to służy? Dwusekcyjna dioda LED D2 sygnalizu− Jak wspomniano, wyłącznik czasowy za− W czasach notorycznych podwyżek cen lu− jąca stan pracy wyłącznika czasowego świeci: czyna pracować (tj. odmierzać czas) z chwi− dzie częściej zwracają uwagę na ilość wyda− − na zielono, gdy układ odmierza upływ cza− lą podania mu zasilania. Od tego momentu wanych pieniędzy. Próbują zaoszczędzić na su (styki przekaźnika są wówczas zwarte), zostaje włączona też cewka zwierająca styki czym się da. Niestety, nie można tego robić − na czerwono, gdy przechodzi w stan czuwa− przełączne przekaźnika. Tym samym włączo− w nieskończoność, gdyż istnieje limit wydat− nia (przekaźnik wyłącza się i odłącza odbior− ne zostaje zasilanie żarówki/żarówek oświe− ków, poniżej których komfort życia traci rację nik energii). tlającej(−ych) klatkę schodową budynku mie− bytu i zaczyna się wegetacja. Od dbałości Głównym elementem wyłącznika czaso− szkalnego czy gospodarczego. Po upływie o zapewnienie takiego komfortu jest najogól− wego jest układ scalony CMOS 4541, ozna− określonego czasu (z elementami R1,C3,R2 niej mówiąc państwo, ale także i my. Obowią− czony na schemacie jako U1. Zainteresowa− o wartościach − jak w wykazie elementów − zuje stara zasada − jak dbasz, tak masz. Jed− nych tym układem odsyłam do EdW 10/97 około 5,5 minuty) wyłącznik czasowy odłą− nym ze sposobów oszczędzania jest racjonal− (s.35−36) − opisano tam szerzej jego możli− cza zasilanie odbiorników prądu i przechodzi ne korzystanie z energii np. elektrycznej. Spo− wości i właściwości. W przedstawionym w stan czuwania. Ponowne jego wyzwolenie sobów zmniejszania jej zużycia jest wiele. układzie połączeń kostka ta pracuje jak gene− nastąpi po chwilowym zwarciu zewnętrzne− Można np. wymieniać odbiorniki energii na rator pojedynczego impulsu monostabilnego go przycisku S1. bardziej energooszczędne lub/i włączać je tyl− o przebiegu prostokątnym. Impuls ten jest Elementy C4,R3 pełnią funkcję „antysa− ko w razie potrzeby. W tym ostatnim przy− generowany w momencie włączenia zasila− botażową”. Uniemożliwiają ciągłą pracę padku proces ten można zautomatyzować, nia. Czas jego trwania ustalają zewnętrzne wyłącznika, gdy ktoś (czytaj: żartowniś) za− korzystając z wyłącznika czasowego. Układ elementy obwodu czasowego R1,C3 i po− blokuje przycisk S1 w pozycji włączonej. tego typu jest bardzo przydatny w wielu bu− mocniczy rezystor R2. Można to zrobić w prosty sposób − wtykając dynkach i pozwala w skali roku znacznie ob− niżyć rachunki za prąd. Rys. 1 Schemat ideowy Niniejszy artykuł przed− stawia przykładowe roz− wiązanie takiego urządze− nia. Jak to działa? Schemat wyłącznika cza− sowego przedstawia rysu− nek 1. Pod względem elektronicznym układ zo− stał bardzo uproszczony. Nie zawiera żadnych ele− mentów regulacyjnych. Miało to na celu obniżenie kosztów wykonania i uła− twienie montażu także po− czątkującym hobbystom. Zasilacz stanowią ele− menty TR1,D1,C1,C2. Stabilizator napięcia jest całkowicie zbędny.

56 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich np. zapałkę pomiędzy klawisz, a obudowę żarówki − te jednak pomiędzy końcówki której wkręcamy oczywiście żarówkę, np. przycisku S1. przewodów „IN2” a „OUT”. Przewody przy− 60W). Przewody połączone w punkty Rezystor R4 umożliwia pracę U1 dzięki łączone do punktów „IN1”, „IN2” łączymy „KEY1”, „KEY2” na czas testowania mogą podawaniu potencjału masy zasilania na wej− z zasilaniem. Podłączenia do przycisków, ża− zostać niepodłączone. ście kasujące Master Reset (nóżka 6). Bez je− rówek i sieci należy przeprowadzić w bez− Zakładając, że obudowa jest już skręcona, go obecności kostka byłaby zablokowana. pieczny sposób. Powinno się więc w tym ce− podłączamy zasilanie do układu. Jak tylko to Zastosowany przekaźnik typu R15 ma lu skorzystać z kostek elektrotechnicznych nastąpi, żarówka powinna zaświecić się, znaczną obciążalność styków. Maksymalnie: i puszek pod/natynkowych. a dioda LED zaświeci na zielono. Po upływie 3*10=30A (tj. około 6,6kW=110 żarówek po Wyłącznik i wszelkie wychodzące z nie− ponad pięciu minut żarówka musi zgasnąć 60W każda). Pozwala to zastosować prezen− go przewody powinny być zabezpieczone a LED zaświecić na czerwono. Ponowne cza− towany wyłącznik czasowy nawet w wyso− przed wandalami i dostępem osób niepo− sowe włączenie żarówki winno nastąpić po kich budynkach, które „siłą rzeczy” wyposa− wołanych. Wyrwanie ze ściany jednego chwilowym zwarciu przewodów wychodzą− żone są w jedną lub nawet kilka żarówek z przycisków S1 i dotknięcie jego wyprowa− cych z punktów „KEY1”, „KEY2”. Dłuższe, oświetlających korytarz na każdym z pięter. dzeń nie spowoduje porażenia prądem, gdyż a nawet ciągłe ich zwarcie nie wpływa na Gdy czas trwania włączenia przekaźnika w jego obwodzie jest obecne niskie napięcie. czas świecenia żarówki. okaże się za krótki/długi, to można go zmie− Jest sprawą oczywistą, że prezentowany nić dobierając wartość rezystora R1. Szacun− Rys. 2 Schemat montażowy wyłącznik czasowy może być użyty do stero− kowo można przyjąć, że wydłużenie/skróce− wania innymi odbiornikami energii elek− nie czasu opóźnienia o jedną minutę odpo− trycznej, a nie tylko żarówkami. wiada zmianie oporności o 1kΩ. Szeregowo Ze względu na obecność pełnego napię− z R1 można wlutować potencjometr lub prze− cia sieci na niektórych elementach układu łącznik (i osadzić w obudowie ) wraz z do− jego przyłączanie i testowanie mogą prze− datkowymi rezystorami o dobranych warto− prowadzać jedynie wykwalifikowane oso− ściach. Pozwoli to łatwiej zmieniać czasy by dorosłe. opóźnień. Dariusz Knull Montaż i uruchomienie Układ nie należy do skomplikowanych kon− strukcyjnie, w związku z tym nie powinien Wykaz elementów przysporzyć większych kłopotów podczas montażu. Wszystkie elementy wewnątrz ob− szaru zaznaczonego linią przerywaną na Rezystory schemacie znalazły swe miejsce na płytce *R1 ...... 5,6kΩ drukowanej pokazanej na rysunku 2. Wyją− R2,R4 ...... 68kΩ tek stanowi dioda LED2, którą należy wluto− Ω wać w płytkę za pośrednictwem trzech izolo− R3 ...... 470k wanych przewodów o długości około R5 ...... 1kΩ 10...20cm każdy. Montaż pozostałych ele− R6 ...... 100Ω mentów przeprowadzamy w następującej ko− lejności: rezystory, tranzystory, dioda D1, układ scalony U1, kondensatory, D2 (na Kondensatory przewodach), TR1. C1 ...... 470µF/25V Na końcu w płytkę lutujemy przekaźnik za pośrednictwem około centymetrowych C2 ...... 100nF odcinków przewodów sieciowych o średnicy C3 ...... 680nF MKT ok. 2mm. W zależności od posiadanej jego C4 ...... 10nF wersji może być lub nie konieczne usunięcie jego fabrycznej obudowy i odlutowanie jej dolnej części. Autor nie musiał tego robić, Półprzewodniki gdyż nabył „leżącą” odmianę bez własnej D1 ...... 1N4001...7 obudowy, przykręconą jedynie do kawałka blachy montażowej. „Uzbrojoną” w elementy płytkę drukowa− D2 ...... LED dwukolorowa Po wlutowaniu przekaźnika w płytkę ną należy zamknąć w stosownej obudowie. T1 ...... BC308 lub podobny PNP (w punkty oznaczone jako „KEY1”, Autor wybrał do tego obudowę Z−18. „KEY2”, „IN1”, „IN2”, „OUT”) należy Po osadzeniu płytki w obudowie, wypro− T2 ...... BC546 lub podobny NPN wlutować 5 izolowanych odcinków przewo− wadzeniu przewodów przyłączeniowych U1 ...... 4541 dów sieciowych (średnica skrętki miedzia− i zakończeniu ich kostkami elektrotechnicz− nej 2−2,5mm), o długości mniej więcej nymi możemy przetestować prawidłowość Pozostałe 20cm każdy. działania wyłącznika czasowego. W tym ce− Przewody wychodzące z „KEY1”, lu do kostki elektrotechnicznej podłączonej TR1 ...... TS4/17 (7V/0,3A) „KEY2” powinny zostać przyłączone do do punktów „IN1”, „IN2” przykręcamy dwa REL1...R15 ...... 6V 3x10A (przełączne) przycisku S1. Przycisk ten może, a nawet izolowane przewody sieciowe (lub jeden musi być zwielokrotniony − każdy następny podwójny) zakończone wtyczką sieciową. Obudowa Z−118 powinien być przyłączony równolegle do po− Punkty „IN2”, „OUT” łączymy w ten sam Kostki elektrotechniczne przedniego. Analogicznie podłączyć trzeba sposób z fabryczną oprawką żarówkową (do

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 57 FFoorruumm CCzzyytteellnniikkóóww

PPrreeccyyzzyyjjnnyy bbiippoollaarrnnyy cczzuujjnniikk pprrąądduu

Układ umożliwia pomiar wartości prą− na rezystorze włączonym szeregowo ze źródłem rysunku 2 przedstawiono dopuszczalny za− du w sytuacji, gdy pomiędzy obwo− zasilania. Rozwiązanie to jest powszechnie kres napięcia wspólnego w funkcji napięcia dem, z którego jest zasilany układ po− wykorzystywane dzięki niewielkiej komplika− zasilania. miarowy, a obwodem, w którym jest cji układu współpracującego. Jak wiadomo, dokonywany pomiar prądu, występuje na rezystorze − czujniku prądu, zgodnie napięcie o znacznej wartości. Sytua− z prawem Ohma, występuje spadek napię− cja taka zdarza się w bardzo wielu za− cia równy U=I∆ R. Ponieważ wartość R jest stosowaniach, jako przykład może stała, niezależnie od przyłożonego napięcia, chociażby służyć zasilacz laboratoryj− tak więc spadek napięcia na tym rezystorze ny. Obwody pomiarowe są często zasi− jest wprost proporcjonalny do przepływają− lane pojedynczym napięciem +5V, na− cego przezeń prądu. W przypadku, gdy mię− tomiast pobór prądu przez zewnętrzne dzy układem dokonującym pomiaru a rezy− układy jest mierzony w obwodach, storem − czujnikiem prądu występuje nie− w których może występować kilka− wielkie napięcie lub gdy układ pomiarowy dziesiąt woltów, przy czym w obwo− „pływa” na potencjale obciążenia, pomiar dach tych może występować zarówno ten jest sprawą trywialną. Prawdziwy pro− dodatnie, jak i ujemne napięcie wzglę− blem pojawia się wtedy, gdy musimy zmie− dem masy układu pomiarowego. Pre− rzyć spadek napięcia w obwodzie, zentowany układ umożliwia dokona− w którym występuje napięcie o wartości Rys.1 Schemat ideowy nie precyzyjnego pomiaru w takich sy− znacznie wykraczającej poza napięcie zasila− tuacjach, a dzięki dużej wartości tłu− nia obwodu pomiarowego. W tym przypadku Rys.2 Dopuszczalne wspólne napięcie mienia sygnału wspólnego, układ ten z pomocą przychodzi wykorzystanie wzmac− wejściowe (CMRR) w funkcji na− jest odporny na zakłócenia. Umożli− niacza różnicowego o dużej dopuszczalnej pięcia zasilania. wia to niezawodny pomiar również wartości napięcia wspólnego. Wzmacniacz ta− w przypadku znaczngo oddalenia od ki można wykonać z wykorzystaniem wzmac− miejsca pomiaru. Szerokie pasmo pra− niacza operacyjnego. W tym przypadku zacho− cy układu daje możliwość pomiaru dzi jednak konieczność precyzyjnego dobrania prądu zmiennego dostarczanego do czterech rezystorów. Dokładność ich dopaso− obciążenia (np. głośnika). wania jest szczególnie istotna w sytuacji, gdy Innym zastosowaniem prezentowa− napięcie w obwodzie, w którym mierzymy nego układu może być precyzyjna son− wartość prądu, może się zmieniać w szerokich da umożliwiająca obserwację prądu granicach (np. w zasilaczu laboratoryjnym, pobieranego przez obciążenie. Zasto− gdzie zakres napięcia wyjściowego często sowanie odpowidniego rezystora osiąga lub przekracza 30V). W takim przypad− pozwala na dostosowanie układu do ku, przy niedokładnym dopasowaniu wartości Zastosowanie we wzmacniaczu wewnętrz− wymagań i potrzeb danej aplikacji. rezystorów, zmiana napięcia wyjściowego nych rezystorów pozwoliło na osiągnięcie du− Przyrząd ten charakteryzuje się nie− układu będzie powodowała również zmianę żego współczynnika tłumienia sygnału wspól− wielkimi wymiarami, szerokim zakre− wartości wskazywanego prądu. W przedsta− nego (CMRR − Common Mode Rejection sem napięć zasilających oraz niskim wionym na rysunku 1 układzie problem dopa− Ratio) osiągającego, zależnie od wersji, 77 poborem mocy. Te, jak i pozostałe pa− sowania rezystorów rozwiązano poprzez za− lub 86 dB (są to wartości minimalne). rametry, umożliwiają bezproblemowe stosowanie precyzyjnego wzmacniacza różni− Na rysunku 3 przedstawiona jest zależ− wbudowanie do istniejących, jak rów− cowego typu AD629 firmy Analog Devices, ność (typowa) tego współczynnika od często− nież nowo budowanych urządzeń. który jest zdolny do pracy przy napięciu tliwości. Jako rezystor pełniący funkcję czuj− wspólnym (tzn. pojawiającym się jednocześnie nika prądu zastosowany został element prze− Opis układu na obu jego wejściach), osiągającym ±270V. znaczony specjalnie do precyzyjnych pomia− W prezentowanym układzie do pomaru warto− Układ ten jest również w stanie przetrwać rów prądu, wyposażony w wyprowadzenia ści prądu pobieranego przez obciążenie wyko− przepięcia napięcia różnicowego, jak i wspól− w konfiguracji Kelvina. Rezystor ten posiada rzystana została jedna z najpopularniejszych nego o wartości ±500V. Zakres napięć zasila− cztery wyprowadzenia, przez dwa z nich metod, a mianowicie kontrola spadku napięcia nia tego układu wynosi od ±2,5V do ±18V. Na przepływa prąd, wartość którego chcemy

58 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Forum Czytelników zmierzyć, natomiast pozostałe dwa służą do wadzenia ref dołączyć do masy w punkcie wać rezystor R1 tak, aby zapewnić dobre pomiaru spadku napięcia na tym rezystorze. dołączenia do miernika), natomiast przy po− warunki odprowadzania ciepła, oraz odsunąć Wyprowadzenia te są wewnętrznie dołączone jedynczym napięciu zasilania powinien po− go w miarę możliwości od pozostałych ele− w taki sposób, aby weliminować spadek na− zostać rozwarty, a do wyprowadzeń ref nale− mentów, zwłaszcza kondensatorów elektroli− pięcia na rezystancji wyprowadzeń, przez ży dostarczyć napięcie o dobranej wartości. tycznych. Teraz należy wlutować układ IC1. które przepływa prąd o dużej wartości. Jum− Przy pracy z pojedynczym napięciem za− Po dokładnym sprawdzeniu poprawności per SJ1 umożliwia pracę układu zarówno silania należy również dołączyć wyprowa− montażu można do układu dołączyć zasila− przy pojedynczym, jak również bipolarnym dzenie −Vs do masy oraz nie montować kon− nie, natomiast do wyjścia, pomiędzy koń− napięciu zasilania. Przy pracy z bipolarnym densatorów C3, C4. Pozostałe elementy to cówki ref i output, woltomierz lub oscylo− napięciem zasiania, powinien zostać on kondensatory odsprzęgające zasilanie. skop. Układ ten nie wymaga uruchamiania zwarty do masy (zamiast tego można wypro− ani regulacji. Montaż i uruchomienie Rys.3 Współczynnik tłumienia sygna− Prezentowany układ można zmontować na Piotr Czarkowski łu wspólnego w funkcji często− płytce uniwersalnej. Montaż należy rozpo− tliwości. cząć od zwarcia kroplą cyny jumpera SJ1, Wykaz elementów wlutowując następnie dwa kondensatory SMD, umieszczone pod układem IC1, na− Rezystory stępnie wlutować kondensatory elektroli− R1 ...... 0,05Ω/1W/4PIN tyczne (zalecałbym tantalowe, mające R2,R2 ...... 22kΩ SMD znacznie lepsze parametry), ewentualną pod− Kondensatory stawkę pod IC1 (lepiej układ ten wlutować bezpośrednio w płytkę, jeżeli jednak ko− C1,C4 ...... 10µF/16V niecznie ktoś chce zastosować podstawkę, to C2,C3 ...... 100nF powinna to być podstawka precyzyjna, po− Półprzewodniki nieważ układ przetwarza sygnały o niewiel− IC1 ...... AD629AN kiej amplitudzie). Następnie należy wluto−

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 59 Podstawy AAkkuummuullaattoorryy ww pprraakkttyyccee eelleekkttrroonniikkaa

Akumulatory kwasowo−ołowiowe cczzęęśśćć 22

Niniejszy artykuł jest kontynuacją materiału z sywnego gazowania. Nie wolno też dopu− ślić, ile energii dostarczono do akumulatora. poprzedniego numeru EdW i dotyczy jednego szczać do przeładowania akumulatorów żelo− Prąd ładowania wyznaczony jest tu przez typu akumulatorów. W znanych od stu pięć− wych, bo może się to skończyć ich definityw− wiele czynników, w tym napięcie sieci oraz dziesięciu lat akumulatorach kwasowo−oło− nym uszkodzeniem. właściwości transformatora i akumulatora. wiowych elektrolitem zawsze jest roztwór Z kolei całkowite rozładowanie do zera Prostowniki takie mogą łatwo doprowadzić kwasu siarkowego, a płyty zbudowane są też jest bardzo szkodliwe i zazwyczaj wiąże do przeładowania. z ołowiu. Napięcie nominalne ogniwa wyno− się z nieodwracalną utratą pojemności. Aku− si 2V. Starszego typu akumulatory samocho− mulatory kwasowe nie powinny być rozłado− dowe wymagały okresowej obsługi, konkret− wywane poniżej 1,35V/na ogniwo (zaleca się nie dolewania wody i kontroli gęstości elek− rozładowanie tylko do 1,7...1,8V/ogniwo). trolitu. Większość nowszych ani nie wymaga Gdy coś takiego się zdarzy, trzeba jak naj− takich zabiegów, ani ich nie umożliwia – są to szybciej naładować akumulator. tak zwane akumulatory bezobsługowe. Stoso− Akumulator powinien być przechowy− wane są powszechnie w samochodach. wany w możliwie niskiej temperaturze. Oprócz nich bardzo popularne są obecnie tak Mniejsze jest wtedy samorozładowanie Rys. 1 zwane akumulatory żelowe o napięciach i znacznie dłuższa żywotność. Jest to niebaga− 6V i 12V o pojemnościach 1...100Ah, za− telna sprawa: o ile w temperaturze pokojowej Rys. 2 mknięte w szczelnych obudowach, nie wy− spodziewany czas pracy akumulatora żelowe− dzielające żadnych szkodliwych wyziewów, go (utrata 50% pojemności) wynosi około pię− mogące dzięki temu pracować nawet w mie− ciu lat, to przy temperaturze otoczenia +35oC szkaniu (np. w centralkach alarmowych). przypuszczalna trwałość zmniejszy się trzy− W tych kwasowych akumulatorach elektrolit krotnie, a przy temperaturze +60oC – kilkuna− nie wycieknie, bo albo przez dodatek odpo− stokrotnie! Rysunek 1 pokazuje, jak akumula− wiedniej substancji ma postać galarety – żelu tor traci ładunek wskutek samorozładowania (stąd nazwa), albo też zastosowane są inne w różnych temperaturach. Z drugiej strony ni− sposoby, skutecznie eliminujące ryzyko wy− skie temperatury zmniejszają pojemność. Ry− cieku elektrolitu. Warto podkreślić, że aku− sunek 2 pokazuje tę zależność przy różnych mulatory żelowe nie są oddzielnym rodzajem prądach rozładowania. Wskazuje wyraźnie, W przypadku akumulatorów starego typu akumulatorów – to najprawdziwsze akumula− że pojemność zależy od prądu rozładowania. zdawały one jako tako egzamin, bo sygnałem tory kwasowo−ołowiowe o specyficznej bu− Nominalna pojemność określana jest w tem− do zakończenia ładowania było intensywne dowie, uniemożliwiającej wylanie elektrolitu. peraturze pokojowej przy stosunkowo ma− gazowanie. W nowych typach nie powinno Gdy akumulator pracuje w samochodzie, łym prądzie rozładowania (C/20) – patrz się dopuszczać do gazowania, dlatego opisa− sprawa jest oczywista. Nominalne napięcie punkt A na charakterystyce. Przy temperatu− ne właśnie prostowniki domowej roboty mo− w instalacji samochodu wynosi 14,4V. rze 0oC i dużym prądzie rozładowania rów− gą poważnie zmniejszyć pojemność i skrócić O właściwe napięcie i prąd ładowania dba nym 1C ten sam w pełni naładowany akumu− czas służby akumulatora. w samochodzie regulator napięcia, który ste− lator będzie miał tylko około 35% pojemno− ruje pracą alternatora. Więcej uwagi trzeba ści znamionowej – wskazuje to punkt B. Rys. 3 poświęcić ładowaniu tylko wtedy, gdy taki akumulator pracuje poza samochodem. Daw− „Domowe” niej stosowano prymitywne sposoby ładowa− sposoby nia, a dość skutecznym wskaźnikiem nałado− ładowania wania było tzw. gazowanie elektrolitu (roz− Dawniej do ładowania akumu− kład wody na tlen i wodór w procesie elek− latorów kwasowych często wy− trolizy). Dobrym wskaźnikiem stanu nałado− korzystywano najróżniejsze wania był także pomiar gęstości elektrolitu prostowniki własnej konstruk− za pomocą aerometru. W nowoczesnych bez− cji. Rysunek 3 pokazuje kilka obsługowych akumulatorach z ciekłym elek− przykładów. Trzeba uprzyto− trolitem dolewanie wody nie jest wymagane, mnić sobie, że różnego typu sa− a w wielu przypadkach wręcz niemożliwe, moróbki mają nieprzewidywal− niemniej też nie należy dopuścić do inten− ne parametry i nie sposób okre−

60 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Podstawy

Ponieważ ogromna większość nowocze− i można mieć pewność, że stale są gotowe do wet powiedzieć, że są dość tolerancyjne, na− snych akumulatorów ma szczelne obudowy, pracy i że dysponują pełną pojemnością. wet w przypadku błędów. Należy tylko prze− więc stare, sprawdzone i skuteczne metody Teoretycznie w trybie buforowym akumu− strzegać podstawowych zasad: kontroli stanu i naładowania akumulatora lator kwasowy mógłby też pracować nie − napięcie końcowe ładowania nie powinno przez pomiar gęstości elektrolitu są dziś cał− z ustalonym napięciem, tylko z ustalonym przekraczać 15V, kowicie bezużyteczne. Pozostaje jeden jedy− prądem konserwującym, jak na rysunku 5 − maksymalny prąd ładowania nie powi− ny sposób – pomiar napięcia na zaciskach. (porównaj rysunek 4 w EdW 8/2002). Nie− nien być większy niż 0,3C. Na szczęście w akumulatorach kwasowych, liczne źródła podają rozmaite wartości prądu Minimalnego prądu ładowania się nie w przeciwieństwie do zasadowych, napięcie konserwującego: 0,005C (C/200)...0,01C określa. Przy znikomych prądach nowy ma ścisły i przewidywalny związek ze sta− (C/100), a nawet 0,02C (C/50). Należy wziąć sprawny akumulator powoli się naładuje, ale nem naładowania, co pozwala w prosty spo− pod uwagę, że przy znacznym prądzie kon− w starym, zużytym ten sam prąd nie pokryje sób kontrolować proces ładowania. serwującym napięcie na akumulatorze na nawet strat samowyładowania. pewno wzrośnie powyżej zalecanych granic, Zasilacze buforowe co z kolei według niektórych źródeł może Akumulatory kwasowe, zwłaszcza żelowe niekorzystnie wpłynąć na trwałość. Dlatego o pojemności do kilkudziesięciu amperogo− akumulatory kwasowe powinny zawsze pra− dzin, bardzo często pracują w tak zwanym cować w układach przy stałym napięciu. trybie buforowym (standby), jako baterie re− O ile dla akumulatorów zasadowych lepiej zerwowe. Oznacza to, że cały czas podłączo− jest stosować sposób z ustalonym prądem ne są do źródła napięcia, do zasilacza. konserwującym o wartości około 0,01C, Rysunek 4 pokazuje prosty układ pracy o tyle dla akumulatorów kwasowych zdecy− buforowej – zasilacz stabilizowany z ograni− dowanie lepiej jest stosować sposób ze czeniem i akumulator są połączone ze sobą stałym napięciem równolegle. Dodatkowa dioda na wyjściu za− 2,25...2,3V/ogni− Rys. 6 silacza uniemożliwa „cofanie się” prądu wo według ry− z akumulatora do zasilacza, gdy zabraknie sunku 5. Akumu− W praktyce można wykorzystać prostą me− napięcia sieci. Ogranicznik prądu w zasilaczu latory kwasowe todę ładowania prądem o niezmiennej wartości trzeba tak ustawić, by maksymalny prąd ła− i zasadowe mają (0,1...0,3C) przez czas potrzebny na władowa− dowania nie przekroczył 0,3C. w tym wzglę− nie 120% pojemności znamionowej (1,2C). Uwaga! dzie odwrotne Przykładowo akumulator o pojemności Wbuforowym właściwości. Rys. 5 10Ah można ładować: trybie pracy prądem 1A przez 12 godzin, należy ustawić Praca cykliczna prądem 1,2A przez 10 godzin, na akumulato− Praca cykliczna to taka, kiedy akumulator prądem 2A przez 6 godzin, rze 12−wolto− jest naładowany, a następnie rozładowany, prądem 3A przez 4 godziny, wym napięcie ponownie naładowany i tak dalej. Całkowite prądem 4A przez 3 godziny. 13,5...13,8V Rys. 4 rozładowanie nie oznacza, że napięcie na za− Metoda wydaje się prosta i łatwa, ale (na 6−wolto− ciskach spadnie do zera, tylko do napięcia w praktyce bywa bardzo rzadko stosowana, wym 6,8...6,9V). Odpowiada to 2,25...2,3V 1,5...1,8V na ogniwo, co dla akumulatora 12− bo wymaga układu zapewniającego prąd na ogniwo. Akumulator kwasowy cały czas −woltowego daje 9...10,8V. Rozładowanie do o niezmiennej wartości (źródło prądowe) oraz pozostaje pod takim bezpiecznym napięciem, zera jest zdecydowanie szkodliwe i najczę− wyłącznika czasowego. Nie uwzględnia także jest naładowany i stale gotowy do pracy. Je− ściej wiąże się ze znaczną, nieodwracalną zmian pojemności pod wpływem starzenia. śli napięcie to byłoby nieco wyższe, nic tra− utratą pojemności. Bardzo duży wpływ na gicznego się nie stanie, jednak żywotność żywotność akumulatora ma też głębokość Rys. 7 akumulatora będzie mniejsza. Z kolei napię− wyładowania. Rysunek 6 pokazuje utratę po− cie niższe od podanego też nie grozi awarią, jemności w funkcji liczby cykli ładowa− ale przy niższym napięciu akumulator nie zo− nie/rozładowanie przy różnych głęboko− stanie w pełni naładowany. ściach rozładowania. Interpretacja wykresu Podanego zakresu 13,5...13,8V nie należy może być niejednoznaczna, ale warto zapa− traktować jako nieprzekraczalnych granic miętać ważny wniosek praktyczny: w miarę bezpiecznej pracy. Jest to zakres optymal− możliwości korzystniej jest zastosować nych warunków i korzystnej zależności trwa− akumulator o pojemności większej niż wy− łość/pojemność. W trybie buforowym należy magane minimum i nie rozładowywać go więc w miarę możliwości pracować przy ta− do końca (zaleca się wyładowanie do napię− kim napięciu, wiedząc, że zmiana napięcia cia 1,9...2,0V/ogniwo), bo wtedy znacznie o 0,2V w jedną czy drugą stronę nie jest żad− wzrośnie trwałość. Różnica ceny mniejszego Przy prądach rzędu kilku amperów proste na tragedią. i większego akumulatora nie jest znacząca, źródło prądowe, na przykład według rysunku Wcześniej wspomniane było, że podobnie a trwałość, jak pokazuje rysunek 6, wzrośnie 7, wymagałoby zastosowania potężnych tran− mogą pracować akumulatory zasadowe – dużo, nawet kilkakrotnie. zystorów mocy T2 i radiatorów do nich. Na tamte jednak mogą w takim napięciowym W materiałach firmowych proponuje się szczęście dzięki charakterystycznym właści− trybie przeformować się i nie zgromadzą peł− kilka metod ładowania, a do tego szereg wy− wościom akumulatorów kwasowych układy nego ładunku. Natomiast akumulatory kwa− kresów, co często przestrasza praktyków, ładowarek można znacznie uprościć. Zostanie sowe doskonale sprawdzają się w trybie bu− którzy nie chcą wgłębiać się w szczegóły. Na to omówione w następnej części artykułu. forowym przy napięciu 2,25...2,3V/ogniwo szczęście akumulatory kwasowe nie wyma− gają ścisłych procedur ładowania. Można na− Jerzy Częstochowski

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 61 Genialne schematy, czyli co by było, gdyby...

W tej rubryce prezentujemy schematy „co by było, gdyby...”. Redakcja EdW nie zrealizowaliście w praktyce, nadsyłajcie nadesłane przez Czytelników. Są to za− gwarantuje, że schematy są bezbłędne wraz z modelami do Forum Czytelników równo własne (genialne) rozwiązania i należy je traktować przede wszystkim ja− i do działu E−2000. Nadsyłając godne układowe, jak i ciekawsze schematy z li− ko źródło inspiracji przy tworzeniu włas− zainteresowania schematy z literatury, teratury, godne Waszym zdaniem publicz− nych układów. podawajcie źródło. Osoby, które nadeślą nej prezentacji bądź przypomnienia. Są Przysyłajcie do tej rubryki przede wszyst− najciekawsze schematy oprócz satysfak− to tylko schematy ideowe, niekoniecznie kim schematy, które powstały jedynie na cji z ujrzenia swego nazwiska na łamach sprawdzone w praktyce, stąd podtytuł papierze, natomiast układy, które EdW, otrzymają drobne upominki.

Przetwornica Chciałbym zaprezentować własną konstrukcję przetwornicy oporności R5 i R7 oraz pojemności dwukrotnie podwyższającej napięcie. Przetwornica ta ma do− C4 i C5). Można uniknąć kłopotów, starczać dwukrotnie więcej prądu do obciążenia dzięki zasto− stosując układ z rysunku 2, gdzie sowaniu dwóch oddzielnych powielaczy napięcia, sterowa− pokazany jest zmodyfikowany ge− nych przez ten sam generator. Ponieważ każdy powielacz jest nerator przebiegów prostokątnych. wysterowany w tej samej jednostce czasu sygnałem o prze− Potencjometr 1kΩ służy do regula− ciwnej fazie, zapewnione jest ciągłe ładowanie kondensatora cji wypełnienia przebiegów na obu na wyjściu przetwornicy oraz zmniejszenie zakłóceń (kon− wyjściach. Zamiast diod mogą być strukcja oraz warunki pracy przedstawionego tu powielacza zastosowane rezystory. 4−diodowego upodabnia go trochę do prostowniczego mostka Jeśli ta przetwornica będzie zasi− Graetza). lana z akumulatora o dużej pojemności, tranzystory kluczujące muszą Aby przetwornica dobrze działała, generator musi dostarczać sy− być wyposażone w radiatory. gnał o wypełnieniu jak najbliższym 50% (należy dobrać jednakowe Nadesłał Adam Sieńko, Suwałki

Wykaz elementów: D1...D4 ...... BA159 R1, R2, R10, R11 ...... 560Ω T1, T9 ...... BD244C R3, R6, R9 ...... 6kΩ T2, T10 ...... BD243C R4, R8 ...... 1kΩ T3, T5...T7 ...... BC237 R5, R7 ...... 15kΩ T4, T8 ...... BC307 C1, C7, C9 . . . . .1000µF/50V R1, R2, R10, R11 . . .mogą mieć C2 ...... 47µF/25V oporność C3, C6 . . . . .1nF (ceramiczne) 1kΩ przy zasilaniu wyższym C4, C5 . . . . .22nF (styrofleks) niż 6V napięciem. C8 ...... 100nF Laminat ...... 70x65mm

Zasilacz

Na rysunku jest pokazany schemat uniwersalnego zasilacza wysokiego napięcia, który daje napięcie 300V, 600V, 900V, zależnie od ustawienia przełączników.

Karol Sosnowski z Krakowa

62 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich PIORUN Rozwiązanie konkursu W kwietniowym numerze EdW ogłoszony został konkurs, związany z głównym projek− tem – generatorem wysokich napięć. Zadanie polegało na wykonaniu fotografii wyłado− wań „własnej produkcji”. Spośród nadesłanych prac Komisja Kon− kursowa wybrała dziesięć najlepszych. Nie− stety, zaprezentowanie na łamach EdW wszystkich nadesłanych prac i fotografii jest niemożliwe. Wszystkie interesujące materia− ły można znaleźć na naszej stronie interneto− wej (www.edw.com.pl). Najwyżej ocenioną pracę nadesłał 17−let− ni Jan Stanisławski z Sanoka. Choć inni, starsi uczestnicy zaprezentowali przykłady bardziej widowiskowych wyładowań, duży wpływ na decyzję Komisji miały wiek Auto− ra i staranność wykonania pracy. Oto obszer− ne fragmenty opisu: (...) elektroniką interesuję się już od 7 lat. Mieszkam w Sanoku, gdzie jest tylko jeden sklep elektroniczny, który ostatnio nie bardzo się stara o klientów, no ale cóż. (...) Gdy tyl− ko dostałem mój pierwszy numer prenumera− ty, a był to numer kwietniowy, od razu zako− 1 chałem się od pierwszego wejrzenia w okładkowym projekcie. Nie interesowało mnie już nic więcej, chciałem tylko jak naj− Gdy tylko zbudo− szybciej zacząć czytać. Gdy już skończyłem, wałem generator, od przeczytałem jeszcze, i jeszcze jeden raz, a razu oczywiście pod wtedy zorientowałem się, że przecież u mnie czujnym i zacieka− na szafie leży stara, niby przebita, samocho− wionym okiem ro− dowa cewka zapłonowa. Gdy tylko ją zdją− dziców zacząłem łem, przyjrzałem się, co tam jest napisane. przeprowadzać licz− Szybko się okazało, że to właśnie jest typ ne doświadczenia. BE200B ZELMOT. Powiem szczerze, że Natychmiast więc pobiegłem do wspo− był to pierwszy mnianego wyżej sklepu i na szczęście dosta− układ, którego nie łem wszystkie potrzebne elementy do budo− miałem wcale ocho− wy bardzo prostego urządzenia. Złożony w ty modernizować, pająku układ generatora na układzie ponieważ tak cieka− CD4011 zaczął od razu działać. (...) żarów− wy był efekt końco− kę wykręconą z żyrandola, po owinięciu wy. Na początku drucikiem z transformatora, przykleiłem na układ wyposażyłem 2 szczycie cewki, łącząc jej cokół z wyjściem w zwykłą żarówkę cewki, a drucik z drugim biegunem. Nade− 100W o średnicy szła chwila włączenia układu, który za bańki 60mm. Próbowałem z różnymi sposo− wielkiego napięcia na wyjściu cewki, jakie pierwszym razem zaczął działać. Niestety bami owijania wokół niej zwykłego, nawet uzyskiwałem przy napięciu ustawionym na działał tylko przez 30 sekund. Okazało się emaliowanego drucika odzyskanego z uzwo− zasilaczu ok. 1,25V, było widać reakcję ża− bowiem, że po tym czasie padł tranzystor jenia pierwotnego starego transformatora. rówki. A po podkręceniu nieco napięcia efekt kluczujący IRF840. (...) kupiłem tego same− Potem nadszedł czas na próby z większym eg− był wspaniały. Gaz w żarówce zaczął jedno− go dnia chyba jeszcze trzy egzemplarze, zemplarzem 200W o średnicy bańki 80mm. licie świecić całą swoją objętością. które niestety się poddały. Ale nie dałem za Na specjalną uwagę zasługuje natomiast ża− To wszystko trzeba zobaczyć na własne wygraną, postanowiłem kupić mocniejszą rówka produkcji byłego ZSRR, którą podob− oczy! sztukę BUZ90A, która chodziłaby do dzisiaj, no trudno jest już dostać, ale często można ją Okazało się też, że wcale nie trzeba owi− gdyby nie mój błąd. (...) zobaczyć np. w kościele. Jest to żarówka wy− jać w przedziwny sposób drucika na żarów− Pierwszy układ został wykonany zgodnie pełniona bliżej nie znanym mi gazem, we− ce, który potem w końcu w jakimś stopniu za− ze schematem z EdW 4/2002 (rys. 3 na stro− wnątrz której znajdują się dwie równoległe słania jej wnętrze. Najlepszym sposobem by− nie 14). (...) do siebie blaszki. Pod wpływem nawet nie− łoby wytworzenie na powierzchni żarówki

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 63 Konkurs przezroczystej i przewodzącej powierzchni. steina. Efekt polegał na przemieszczaniu się wtedy różne przedziwne metody. Na szczęście Jak się okazało, najprościej jest to zrobić roz− iskry w górę pomiędzy dwoma przewodnika− obeszło się bez tego i użyliśmy eteru. Dopiero pylając na nią odrobinę zwykłej wody. Ja mi odchylonymi od pionu tak, że im wyżej, teraz zrozumiałem, co tak kiedyś pasjonowało akurat używałem preparatu do czyszczenia tym większa odległość między nimi. Działo Pana Teslę, którego imieniem nazwany jest monitora, bo akurat miałem go pod ręką. Nie się tak, ponieważ solidna iskra powodowała transformator, budowany przez wielu zapaleń− jest on oczywiście palny. Uzyskiwane wów− miejscowe ogrzanie powietrza wokół niej, ców na całym świecie. Oczywiście prawdziwy czas efekty były o sto razy lepsze od poprze− które naturalnie unosząc się powodowało transformator Tesli jest dużo bardziej niebez− dnich, a jedynym problemem było to, że nale− unoszenie iskry. Niestety zastosowany cienki pieczny, ale zarazem bardziej widowiskowy. żało uzupełniać co chwilę warstewkę wody, drucik szybko przepalił się, a nie mogłem Widać zatem, że wszystko, co niebezpieczne, która szybko parowała pod wpływem ciepła. znaleźć innych prostych przewodników, które potrafi być bardzo piękne zarazem (...). Aby więc uzyskać taki efekt, wystarczyło zapewniałyby „prostą” drogę. Jan Stanisławski − Sanok przykleić małą obrączkę z drutu na szczycie Muszę wspomnieć, że prąd ja− żarówki i spryskać ją wodą. Wówczas uzyska− ko leniwy, szukając sobie drogi o ny efekt był naprawdę oryginalny. Na zdję− najmniejszym oporze, „polubił” ciach i filmikach na załączonej płycie przed− mnie kilka razy. Nic się jednak stawiłem efekty uzyskane przy zastosowaniu oczywiście nie stało, a najwięk− trzech żarówek. Jedna (200W) została wypo− szym przeżyciem było dotknięcie sażona w małą obrączkę o średnicy 150mm z bańki żarówki, gdy tworzyły się drutu emaliowanego, przyklejoną centralnie widowiskowe wijące iskry. na szczycie, druga taka sama żarówka zosta− Wnioski. Muszę przyznać, że ła owinięta jednokrotnie takim samym druci− kwietniowy numer wywarł na mnie kiem na obwodzie, na wysokości żarnika, a największy jak dotąd wpływ swoim trzecią nietypową żarówkę owinąłem jedno− okładkowym projektem. Także je− krotnie przez obwód i drucik przeprowadzi− mu zawdzięczam po części końco− łem dwukrotnie przez jej szczyt. Efekty, jak wą ocenę z fizyki, na którą raz za− już wspomniałem, były dużo lepsze po zwilże− brałem cewkę (gdy akurat mieli− niu bańki wodą, przez co wyładowania roz− śmy elektrostatykę), a efekt był nie− kładały się bardziej równomiernie, a także samowity, nawet sama profesorka hałas pracującego generatora był mniejszy. przyznała, że ją to zaciekawiło. Nie Efekt uzyskany już od pierwszego włączenia wspomnę jednak o pomyśle, na układu był wprost znakomity, pomysły na wy− który wpadł mój kolega, aby z cew− korzystanie wysokiego napięcia aż same mi ki zrobić krzesło elektryczne się w głowie prześcigały i zapewniam, że to dla...żaby. Tak, dla żaby, gdyż w absolutnie nie jest koniec moich doświadczeń szkole na biologii mieliśmy prze− z wysokimi napięciami. Żałuję, że nie mam prowadzić sekcję tego biednego więcej czasu na przeprowadzenie większej stworzenia. Wszyscy wymyślali 3 ilości doświadczeń do kon− kursu. Próbowałem zdobyć jak największą żarówkę, lecz te były z reguły mleczne, a ta− kie nie zapewniają najlep− szych efektów. Niemniej prze− prowadzone próby dowiodły, że nieznacznie widoczne są zwłaszcza w ciemności wiją− ce się tuż przy powierzchni iskry. Przeprowadziłem też próbę z wielką żarówką HE− LIOS, która chyba „daje” więcej ciepła niż światła, a pokryta jest wewnątrz lu− strem srebrnym. Efekt też nie był najlepszy, gdyż iskry przeskakiwały od żarnika do lustra przy spodzie, gdzie od− ległość między nimi była naj− mniejsza. Jednak przykleja− jąc drucik na jej szczycie i spryskując wodą jej po− wierzchnie, udało się mi za− obserwować wijące się po powierzchni szkła fioletowe iskry. Próbowałem też przy− gotować coś spotykanego w 4 filmach z gatunku Franken−

64 Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich Konkurs

16−letni Piotr Tatoń z Kęt w układzie z generatorem 555 i cewką od Poloneza uzy− skał widowiskowe efekty. Fotografia 2 po− kazuje łuk o długości 16mm uzyskany w po− wietrzu między dwoma gwoździami. Andrzej Sadowski−Skwarczewski ze Skarżyska−Kamiennej uzupełnił cewkę za− płonową prostownikiem i kondensatorem, i na tej bazie zbudował niewielki transforma− tor Tesli. Fotografia 3 pokazuje jeden z uzy− skanych efektów. Spora część uczestników przysłała opisy i fotografie efektów uzyskiwanych przy wy− korzystaniu transformatora Tesli – urządze− nia bardziej skomplikowanego i dającego du− żo wyższe napięcia. Fotografia 4 pokazuje „Układ do Prezentacji Wyładowań Elek− trycznych”, który wykonali jako pracę dyplo− mową Artur Pintera oraz Zbigniew Skiba w Technikum Elektronicznym w Bydgo− 6 szczy. Opiekunem był mgr inż. Zbigniew Smutek. Krystian Kozicki z Rzeszowa, który za− się od zbudowa− interesował się wysokimi napięciami w roku nia lampy pla− 1999, opisał swoje wcześniejsze doświadcze− zmowej. (...) Jak nia. Na fotografii 5 można zobaczyć świecą− można się było cy palnik ksenonowy od lampy błyskowej. spodziewać, nie poprzestaliśmy na budowie lam− py plazmowej. Kolejnym kro− kiem w kierunku wysokich napięć była budowa transformatora Tesli. Zaczyna− jąc jego budowę, mieliśmy masę obaw, czy to w ogóle będzie działać, ponie− waż nigdy wcze− śniej nie wi− dzieliśmy goto− wego urządze− 5 nia. Na szczęście krok po kroku prace posuwały Patryk Kowalski z Bydgoszczy opisał się naprzód, aż krótko swój transformator Tesli i ekspery− nadszedł długo menty z lampą plazmową z EP. Fotografia 6 oczekiwany mo− pokazuje jeden z efektów, jaki daje jego ment urucho− transformator Tesli. Opis transformatora Te− mienia. Pierw− 7 sli przysłali też Marcin Dutka, Grzegorz sze próby nas Król i Grzegorz Słowik z okolic Nowego rozczarowały, Sącza. Fotografia 7 pokazuje model w całej ale z upływem czasu dochodziliśmy do per− okazałości. 17−letni Paweł Szwed z Grodźca fekcji w strojeniu Tesli i jak widać, było war− Śl. przeprowadził eksperymenty z lampą pla− to. W przyszłości planujemy jeszcze budowę zmową opisaną w EP (AVT−876). Grzegorz generatora van de Graffa i rzecz jasna rozbu− Niemirowski z Ryk nadesłał dwa filmy dowę naszych Tesli. (AVI) – efekty pokazane są na fotografii 8. Praca Łukasza i Radosława jest projektem Obszerną pracę z dziesiątkami zdjęć przy− okładkowym w tym numerze EdW. słali też dwaj 19−latkowie: Łukasz Bajda Zapowiedziane nagrody otrzymują Jan i Radosław Szymczycha ze Stalowej Woli. Stanisławski, Piotr Tatoń i Andrzej Oto fragment listu: Nasza przygoda zaczęła Sadowski−Skwarczewski. 8

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 65 M agazyn dodatek do lektroniki miesięcznika Użytkowej

Poznać i zrozumieć sprzęt

To warto wiedzieć BBiiaammpplliinngg kkoonnttrraa bbiiwwiirriinngg

Dywagacje, czy wybrać nagłośnienie aktywne drgania, zapobiegając powstawaniu artefak− z głośnikiem indukcyjności o wartości od czy pasywne, niezależnie czy profesjonalne, tów. Czym mniejsza impedancja wyjściowa 5mH do 20mH – patrz rysunek 4. W przy− czy do domu, nie jest dyskusją o wyższości wzmacniacza, tym lepiej; tym większy ma padku cewek powietrznych (bez rdzenia), świąt Bożego Narodzenia nad Wielkanocny− współczynnik tłumienia (damping factor). wymaga to od 300 do ok. 900 zwojów drutu, mi. Zaczniemy od parametrów wzmacniacza. który posiada przecież swoją rezystancję. Ta− Jednym z tych parametrów, po których po− Rys. 1 ka cewka, w zależności od średnicy użytego znajemy dobry wyrób, jest wysokość współ− drutu, może mieć rezystancję od 0,5Ω do czynnika tłumienia. Jest to liczba określająca, 2Ω, i jest włączona szeregowo do rezystan− ile razy rezystancja wyjściowa danego wzmac− cji wyjściowej wzmacniacza. W takim niacza jest mniejsza od nominalnej impedancji przypadku na tłumienie głośnika decydują− obciążenia. Dobre wzmacniacze charakteryzu− cy wpływ ma szkodliwa rezystancja zwrot− ją się wartością tego współczynnika grubo po− nicy, a nie znacznie mniejsza oporność wyj− wyżej 100. Aby uzmysłowić wpływ tego para− ściowa wzmacniacza. metru, proponuję przeprowadzenie następują− cego prostego doświadczenia: jeśli macie dwie kolumny, w jednej z nich odłączcie przewody od głośnika basowego. Na drugą kolumnę po− przez wzmacniacz podajcie sygnał o częstotli− wości 40−50Hz, kolumny ustawcie blisko, tuż Rys. 2 obok siebie. Pokazuje to w uproszczeniu rysu− Rys. 4 nek 1. Na pewno zaobserwujecie, że w obu ko− Rys. 3 lumnach membrany będą drgać z prawie taką samą amplitudą. Teraz zewrzyjcie wyprowa− Jeżeli zwrotnica określa tłumienie głośnika dzenia niepodłączonego głośnika, po czym po− na poziomie od 2 do 16, to nie ma znaczenia, wtórzcie doświadczenie, jak pokazuje czy wzmacniacz ma współczynnik tłumienia rysunek 2. Zapewne zauważycie, że bierny wynoszący tylko 50, czy aż kilka tysięcy! (zwarty obecnie) głośnik teraz drga z niepo− Tak to wygląda, gdy patrzymy na wzmac− równanie mniejszą amplitudą. niacz od strony głośnika. Tak jak zwarte zaciski, tak na głośnik Inaczej to wygląda od strony wzmacniacza, działa wzmacniacz, a właściwie jego rezy− Wpływ zwrotnicy gdyż układ zwrotnica + głośnik potrafi zmie− stancja wyjściowa, minimalizując między in− Teraz zajmijmy się zwrotnicami, na początek niać swoją impedancję w zależności od często− nymi wadę głośnika wynikającą z jego czę− dolnoprzepustową, która niezależnie, czy za− tliwości i jakości zwrotnicy. Różnice mogą stotliwości rezonansowej. Ilustruje to rysu− wiera filtry o stromościach 6, 12, czy wynieść od 50% do 200% (lub więcej) impe− nek 3. Wzmacniacz tłumi różne niepotrzebne 18dB/oktawę, wymaga włączenia szeregowo dancji znamionowej. Oporność obciążenia

66 M E U Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich O tym się mówi nie jest stała – zmienia się z częstotliwością – Najmniejsze zniekształcenia wprowadza− najwięcej niespodzianek. ilustruje to rysunek 5. Zmienia się wiec także ją zwrotnice o nachyleniu 6 dB/oct, lecz przy Należy także pamiętać, że filtry nie są tłumienie głośnika. A w tym przypadku współ− niskich częstotliwościach podziału grozi to „siekierką” odcinającą określoną częstotli− czynnik tłumienia ma znaczenie, minimali− sytuacją, że pewny zakres częstotliwości wość, a nawet przy stromości 12dB/oct na− zując zmiany amplitudy sygnału wyjściowe− w pobliżu częstotliwości podziału jest emito− chylenie zboczy jest stosunkowo łagodne. go w zależności od parametrów obciążenia. wany przez dwa głośniki. Ponieważ zwrotni− Tymczasem przesterowany sygnał wycho− ce wprowadzają przesunięcie fazy, następuje dzący ze wzmacniacza nawet na częstotliwo− zjawisko dodawania się lub odejmowania ści 1000Hz może mieć nachylenie zbocza pewnych częstotliwości. Ponadto istnieje (sygnał prostokątny) odpowiadające często− możliwość uszkodzenia mechanicznego gło− tliwości kilku kiloherców. W takim przypad− śnika średniotonowego, gdyż jego konstruk− ku na głośniku wysokotonowym pojawią się cja mechaniczna (z reguły) nie przewiduje impulsy o bardzo dużej amplitudzie (szpilki) Rys. 5 amplitud wychyleń membrany ponad 2mm, z częstotliwością 1000Hz, niszcząc mecha− oraz to, że ten głośnik przeważnie ma moc nicznie membrankę lub zrywając cewkę. Należy także pamiętać, że w czasie pracy RMS na poziomie do 50% głośnika basowe− Aby wyeliminować opisane wyżej sytua− zmienia się położenie cewki w szczelinie go, co z kolei przy pojawieniu się na nim peł− cje, należy przenieść filtry, określające zakres magnesu, co ma wpływ na indukcyjność nej mocy wzmacniacza grozi jego spaleniem. emitowanych przez głośniki częstotliwości, własną głośnika, a straty mocy podnoszą Część tych niekorzystnych zjawisk da się przed wzmacniacze mocy, poddając tym temperaturę cewki, co nie pozostaje bez ograniczyć przy zastosowaniu ostrzejszego samym zbawiennemu oddziaływaniu na gło− wpływu na rezystancję własną głośnika. Te filtru, 12 lub 18dB/oct (nie dotyczy ryzyka śniki małej oporności wyjściowej wzmacnia− zmieniające się w trakcie pracy głośnika pa− spalenia zbyt dużą mocą), lecz wpadamy cza, co pozwoli uzyskać dużą wartość współ− rametry mają stosunkowo niewielki wpływ w pułapkę bardzo trudnych do przewidzenia czynnika tłumienia. Ilustruje to rysunek 8. na pracę ze zwrotnicą 6dB/oct, natomiast i wyeliminowania zjawisk związa− przy filtrach 12, i 18dB/oct, gdzie występują nych z wzajemnym oddziaływa− pojemności, wpływ tych parametrów wnosi niem na siebie zmiennych parame− trudne do wyeliminowania dodatkowe czyn− trów głośnika (indukcyjność wła− niki pogarszające emitowany przez ten gło− sna cewki, rezystancja, impedancja śnik dźwięk. Jak więc widać, do wad same− w zależności od częstotliwości) go przetwornika, jakim jest głośnik, dodaje− i elementów konstrukcyjnych my wady zwrotnicy. zwrotnicy oraz wzrostu zniekształ− Tyle w uproszczeniu o zakresie basów, te− ceń, które te zwrotnice wprowadzą. raz zajmę się najważniejszym z punktu fizjo− Bywa, że głośnik średniotono− logii zakresem emitowanego przez zestaw wy, chyba za karę, obciążony jest głośnikowy zakresu częstotliwości − środ− wadami aż dwóch zwrotnic, bo do− kiem pasma. datkowo górnozaporową, służącą Przyjmuje się, że zakres słyszalności do podziału pasma z głośnikiem ludzkiego ucha zawiera się od ok. 20Hz do wysokotonowym – patrz rysunek 7. W efek− Rys. 8 około 20000Hz. Jednak nie w całym tym za− cie, w zestawie pasywnym, „dzięki” zwrotni− kresie jednakowo czule słuch ludzki odbiera com, najważniejszy głośnik w kolumnie jest Filtry elektroniczne bez problemu pozwalają te dźwięki, preferując zakres od ok. 200Hz najbardziej popsuty. na uzyskiwanie nachyleń zbocza na poziomie do ok. 3500Hz, jest to tzw. zakres najwyższej 24 i więcej dB/oct, przy nierównościach cha− percepcji, gdzie nasz słuch jest szczególnie rakterystyki w pobliżu punktu odcinania na wyczulony, wyłapując nawet minimalne nie− poziomie nie większym niż 0,5dB, pozwala− prawidłowości. jąc równocześnie na niewielkie korekcje po− Zwrotnice górno− prawiające liniowość emitowanego zakresu przepustowe w zakre− częstotliwości. sie 200−400Hz wyma− Wadą tego rozwiązania jest konieczność gają kondensatorów stosowania kilku wzmacniaczy mocy, lecz o dużej pojemności jest to zmartwienie konstruktorów i produ− i odpowiednio wyso− centów. Są już oferowane urządzenia, gdzie kiej jakości – patrz ry− w jednej obudowie jest elektronika i głośniki sunek 6a. Takie podze− według rysunku 9. Wbrew pozorom kolum− społy używane są tylko ny aktywne nie muszą być droższe od tych przez bardzo drogich Rys. 7 pasywnych w tej samej klasie jakościowej producentów, spoza za− i mocy, można nawet uzyskać dużo lepsze sięgu możliwości fi− Ponieważ producenci, ustalając potrzebną efekty za mniejsze pieniądze, gdyż do kon− nansowych zdecydo− moc RMS głośnika wysokotonowego, stosu− strukcji kolumny aktywnej można użyć nieco wanej większości po− Rys. 6 ją współczynnik 60 − 30 − 10, gdzie zakłada gorszych głośników i mniej wyrafinowanych tencjalnych nabywców się pobór mocy w proporcjach 60% − bas, wzmacniaczy mocy. Zyskujemy też w takiej w naszym kraju. Ta zdecydowana większość 30% − środek, 10% głośnik wysokotonowy, konstrukcji dużo większe bezpieczeństwo Polaków skazana jest na kondensatory tzw. posiada z reguły moc RMS, na poziomie pracy głośników, ponieważ nie ma najmniej− elektrolityczne bipolarne (rysunek 6b) lub 10% mocy znamionowej kolumny. Aby szych problemów konstrukcyjnych, aby mniej, albo bardziej rozbudowane układy zwiększyć bezpieczeństwo, musi być wtedy wzmacniacze wyposażyć w kompresory z użyciem kondensatorów elektrolitycznych zastosowana zwrotnica 18dB/oct, lub mini− dynamiki zabezpieczające poszczególne gło− spolaryzowanych (rysunek 6c). mum 12dB/oct, czyli zwrotnice wnoszące śniki przed zbyt dużą mocą, wprowadzając

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2002 M E U 67 O tym się mówi kilka razy mniejsze zniekształcenia niż najle− gdyż nie ma konieczności „rezerwowania” Jeżeli do tego dołożymy wymagania wy− piej skonstruowana zwrotnica pasywna. Po− mocy dla odtworzenia dynamiki. wołane wadami zwrotnic, to wzmacniacz nadto konstruktor może zastosować głośniki Wspomniałem poprzednio, że przy kon− musi być w stanie obsłużyć kolumnę pasyw− bez względu na ich impedancję lub spraw− strukcji układu aktywnego nie ma konieczno− ną chwilowo mocą wielokrotnie większą od ność, stosując dodatkowo elektroakustyczne ści stosowania wyrafinowanych wzmacnia− deklarowanej w katalogu. Zdecydowana sprzężenie zwrotne. czy. Powodem tego jest niewystępowanie większość wzmacniaczy oferowanych na na− impedancji obciążenia niższej od znamiono− szym rynku nie jest w stanie podołać takim wej, co ma niestety miejsce w kolumnach pa− wymaganiom, bo albo zadziała automatyka sywnych. Dlaczego? Wyjaśnienie poniżej. przeciwprzeciążeniowa, albo kondensatory Wspomniałem poprzednio, że może się posiadają zbyt małą pojemność, albo unie− zdarzyć zmniejszenie impedancji wejściowej możliwia to zbyt oszczędna konstrukcja, lub układu głośnik−zwrotnica nawet do połowy wszystkie te czynniki występują razem. impedancji znamionowej (rysunek 5), a ma− Te, które mają podany w opisie swoich my przecież w tym zakresie częstotliwości parametrów maksymalny chwilowy prąd lub z reguły dwie zwrotnice, górno− i dolnozapo− moc, lub minimalną impedancję odbiornika, rową, połączone równolegle z punktu widze− jaką jest w stanie zasilić dany wyrób, są poza nia wzmacniacza (rysunek 7). zasięgiem możliwości finansowych. Nato− Ponadto laboratoryjny pomiar impedancji miast tańsze, polskie wyroby nie są w stanie w funkcji częstotliwości jest pomiarem nijak wybić się w chaosie reklamowym pseudo− mającym się do rzeczywistej impedancji, gdyż ocen na łamach pism pseudoaudiofilskich, jest pomiarem syntetycznym, gdzie w danej gdyż większość z nich jest w gruncie rzeczy chwili przez głośniki odtwarzana jest jedna jedną wielką tubą reklamową. częstotliwość podawana z generatora. Sygnał Mam nadzieję, że zaprezentowany tekst elektryczny zasilający kolumnę w czasie eks− zwrócił uwagę na istotny problem i wykazał Rys. 9 ploatacji przypomina bardziej szum różowy, różnice, jednoznacznie wskazujące przewagę a śmiałbym twierdzić, że nawet biały. rozwiązania kolumny aktywnej nad klasycz− Jest jeszcze jeden plus takiego rozwiąza− Wyobraźmy sobie taką sytuację. ną kolumną pasywną. nia. W układzie pasywnym bez zniekształceń Lubimy słuchać naszej ulubionej muzyki można wykorzystać do 25% mocy znamio− nieco głośniej. Potężny bas zmusił do pracy Krzysztof Jasiński nowej najlepszego nawet wzmacniacza. głośnik basowy, wokalistka obdarzona niesa− Układ aktywny o tej samej mocy sumacyjnej mowitym sopranem dała popis swoich możli− (suma mocy wszystkich kanałów) jest w sta− wości, uruchamiając głośnik średniotonowy, Od Redakcji. O ile Czytelnicy będą zain− nie wydobyć z tych samych głośników ma− natomiast perkusista próbował połamać w tym teresowani tematem, Autor artykułu może za− ksymalną moc akustyczną o 50 do 100% momencie pałki na talerzach, co zmusiło do prezentować projekt aktywnej zwrotnicy i ca− większą, z dużo większym bezpieczeństwem. ciężkiej pracy głośnik wysokotonowy. W du− łego systemu nagłośnieniowego, uwzględnia− Dzieje się to dzięki możliwości lepszego, żym uproszczeniu, z punktu widzenia wzmac− jącego opisane czynniki. Prosimy o opinie w zależności od przetwarzanego pasma, wy− niacza podłączone zostały trzy głośniki, każdy w tej sprawie w ramach miniankiety lub w li− korzystania poszczególnych wzmacniaczy, o impedancji 8Ω, co daje wypadkową ok. 3Ω. stach zwykłych i elektronicznych.

68 M E U Wrzesień 2002 Elektronika dla Wszystkich