Analog Center 08 2005.pdf

W rubryce „Analog Center” prezentujemy skrótowe opisy urządzeń charakteryzujących się interesującymi, często

wręcz odkrywczymi, rozwiązaniami układowymi. Przypominamy także cieszące się największym powodzeniem, proste

opracowania pochodzące z redakcyjnego laboratorium.

Do nadsyłania opisów niebanalnych rozwiązań (także wyszukanych w Internecie) zachęcamy także Czytelników.

Za opracowania oryginalne wypłacamy honorarium w wysokości 300 zł brutto, za opublikowane w EP informacje

o interesujących projektach z Internetu honorarium wynosi 150 zł brutto. Opisy, propozycje i sugestie prosimy przesyłać

na adres: analog @ ep.com.pl.

Wysokosprawny zasilacz

warsztatowy

Prosty

wskaźnik

ładowania

akumulatora

Zasilacz impulsowy z wykorzy-

staniem układu LM2576, zawiera-

jącego w swej strukturze wszystkie

elementy impulsowego stabilizatora

wysokiej klasy. Dzięki dodatkowym

elementom stabilizator można wy-

korzystać jako samodzielny zasilacz.

Duża wydajność prądowa (do 3 A)

i szeroki zakres zmian napięcia na

wyjściu (1,2..24 V) kwaliﬁkuje go do

zastosowań laboratoryjnych.

Nie bez znaczenia jest fakt, że

do chłodzenia układu scalonego wy-

starczy niewielki radiator, dzięki cze-

mu ilość zajmowanego miejsca przez

płytkę stabilizatora jest niewielka.

Rys. 1. Schemat elektryczny prostego

wskaźnika ładowania akumulatora

Rys. 1. Schemat elektryczny zasilacza

Na rys. 1 przedstawiamy przykład

interesującego wskaźnika kierunku

przepływu prądu, o budowie zbliżonej

do wzmacniacza różnicowego, jednak

złożonego nie z tranzystorów a z diod

Zenera. Ściślej – ze scalonych źródeł

napięcia odniesienia TL431, zbliżo-

nych funkcjonalnie do diod Zenera,

lecz posiadających znacznie „tward-

sze” charakterystyki a także możliwość

regulacji. Pobór prądu przez układ

TL431 poniżej kolana charakterystyki

I(U) tzn. poniżej napięcia stabilizacji

nie przekracza 0,5 mA (typowo). Na-

tomiast po osiągnięciu punktu stabi-

lizacji, rezystancja dynamiczna ukła-

du wynosi zaledwie 0,22 V (typ.) co

oznacza, że zmiany napięcia w ca-

łym zakresie dopuszczalnych prądów

(1...100 mA) sa pomijalnie małe. Przy

zadanych wartościach rezystorów (R1,

R3 oraz R2, R4) napięcie przewodze-

nia układu złożonego ze źródła TL431

i diody LED wynosi ok. 5 V. Dzięki

zamknięciu diody świecącej w pętli

sprzężenia zwrotnego spadek napięcia

na jej przewodzącym złączu (a tym

samym jego zależność od temperatury)

nie wpływa na działanie stabilizatora.

Prąd ładowania akumulatora, prze-

pływający przez rezystor R5 wywo-

łuje na nim dodatni spadek napięcia

o wartości kilku mV. Ponieważ układy

U1 i U2 są jednocześnie połączone

Rys. 2.

Dodatkowe informacje:

Bardziej szczegółowy opis tego projektu można

znaleźć pod nazwą AVT-1220 na stronie:

http://www.sklep.avt.com.pl

Właściwości:

• zalecane napięcie wejściowe: 32 V

• dopuszczalny zakres zmian napięcia

wejściowego: 4...45 V

• maksymalny prąd wyjściowy: 3 A

• sprawność 70...80%

• wymiary płytki: 74 x 57 mm

Czujnik optyczny z zasilaniem

bateryjnym

Po opisanym w EP06/2005

(str. 37) układzie nadzoru temperatu-

ry, przedstawiamy kolejny z układów

czujnikowych charakteryzujących się

wyjatkowo małym poborem prądu.

Zawarty w nim pomysł jest tym

ciekawszy, że dotyczy aktywnego

czujnika optycznego z transoptorem

szczelinowym a więc wymagającego

do działania znaczącej mocy zasila-

nia. Również i w tym przypadku wy-

jątkową energooszczędność osiągnięto

dzięki pracy w trybie impulsowym

i sprawnemu gospodarowaniu poje-

dynczymi mikroamperami.

Układ generatora taktującego, zło-

żony z U1A w roli pojedynczej bram-

ki buforowej i tranzystora Q1, jest

niemal identyczny z układem wyko-

rzystanym we wspomnianym mikro-

mocowym czujniku temperatury. Róż-

ni się od niego jedynie wartościami

 na str. 38

Elektronika Praktyczna 8/2005

anodami, to nawet niewielka

różnica potencjałów po obu stronach

R5 zdecydowanie zmienia punkty pra-

cy stabilizatorów kierując prawie cały

prąd rezystora R6 (~10 mA) przez

diodę led D1 oraz U1 pozostawiając

drugi układ w stanie wyłączenia (tzn.

w obszarze „kolana” charakterystyki,

przy przepływie jedynie szczątkowe-

go prądu <1 mA). Przejście do trybu

rozładowania powoduje, że katoda U2

uzyskuje wyższy potencjał od katody

U1, skutkiem czego następuje załącze-

nie D2 a wygaszenie D1. Do całkowi-

tego przełączenia wskaźnika wystarczy

róznica potencjałów rzędu ±1 mV.

Regulacja potencjometrem P1 zmie-

nia napięcie przewodzenia układu U2,

co w porównaniu ze stałym punktem

zadziałania U1 ustala również po-

łożenie punktu zerowego wskaźnika.

Według danych katalogowych, tempe-

raturowy współczynnik napięcia sta-

bilizacji żródeł TL431 nie przekracza

50 ppm/K. Jednak ze względu na

niewielką wartość napięcia sterującego

i oczekiwaną niezmienność położenia

punktu zerowego należy zadbać, aby

układy U1 i U2 oraz rezystory R1...R4

były umieszczone blisko siebie i znaj-

dowały się w zbliżonej temperaturze.

Schemat układu zaczerpnięto ze

strony: http://www.analog–innovations.

com/SED/CurrentDirectionIndicator.pdf

MDz

Rys. 1. Schemat elektryczny mikromocowego czujnika optycznego

elementów decydujących

o parametrach czasowych. Powtarzane

co 20 ms impulsy o szerokości 10 ms

wysterowują tranzystor Q2 zasilający

diodę nadawczą transoptora szczeli-

nowego prądem o szczytowej wartości

ok. 8 mA. Prąd płynący przez detek-

tor transoptora ładuje w tym czasie

pojemność wejścia D przerzutnika

U1B wymuszając na nim wysoki po-

ziom logiczny. Tylne zbocze impul-

su sterującego jest jednocześnie ak-

tywnym zboczem zegarowym (CLK)

zatrzaskującym w przerzutniku U1B

aktualny stan wejścia D. Zatrzaśnię-

cie jedynki (transoptor odsłonięty)

pozostawia wyjscie Q\ w stanie nie-

aktywnym. Przesłonięcie transoptora

spowoduje zatrzaśnięcie w przerzut-

niku stanu „0” a tym samym wyste-

rowanie tranzystora wykonawczego

Q3. Aktualizacja stanu przerzutnika

następuje w takt impulsów z gene-

ratora, czyli 50 razy na sekundę.

Deklarowany przez autora układu,

średni pobór prądu zasilania wyno-

si ok. 10 mA a przewidywany czas

pracy z litowej baterii 3 V/500 mAh

– co najmniej 3 lata. W oryginalnym

układzie zastosowano egzotyczne

z naszego punktu widzenia tranzy-

story ZVNL110 ﬁrmy Zetex o bardzo

niskim napięciu progowym. Jednak

wydaje się, że bez problemu można

je zastąpić łatwo osiągalnymi BS108.

Schemat oryginalnego układu

znajduje się w internecie na stro-

nie: http://www.discovercircuits.com/

PDF–FILES/optoint2.pdf

MDz

Przełącznik

sterowany

telefonicznie

Strach na komary

Elektroniczna forma walki z ma-

ło lubianymi przez ludzi owadami.

Według badań, najprostszą metodą

odstraszenia komarów jest użycie ge-

neratora sygnału o częstotliwości 16…

22 kHz. W kicie zastosowano pojedyn-

czy układ scalony typu 4049. Dwie

z zawartych w nim bramek posłużyły

do zbudowania właściwego generato-

Ten system zdalnego sterowania

nie wymaga zezwolenia operatora

sieci telefonicznej, ponieważ nie

łączy się bezpośrednio z linią tele-

foniczną. Odbiornik jest włączany

i wyłączany przez określoną liczbę

dzwonków telefonu, a więc używa-

nie układu jest bezpłatne. Rozpo-

znawanie dzwonków odbywa się

za pomocą mikrofonu na podstawie

głośności sygnału oraz czasu trwa-

nia sygnałów i przerw. Mikrofon na-

leży zatem umieścić możliwie bli-

sko telefonu (np. pod spodem apa-

ratu). Wbudowany timer odmierza

czas włączenia danego odbiornika,

ponadto dzięki kodowaniu istnieje

możliwość zdalnego (telefonicznego)

wyłączenia. Układ posiada wiele

zastosowań np. włączanie i wyłą-

czanie światła w mieszkaniu pod-

 na str. 39

Rys. 1. Schemat elektryczny stracha na komary

 na str. 39

Elektronika Praktyczna 8/2005

 ze str. 37

ra, pozostałe tworzą układ

wyjściowego wzmacniacza mocy. Jako

element wykonawczy zastosowano

wysokosprawny przetwornik piezoelek-

tryczny. Układ zmontowany jest na

niewielkiej płytce i działa natychmiast

po zlutowaniu, bez konieczności ja-

kiejkolwiek regulacji.

Właściwości:

• generator częstotliwości 16…22 kHz

• piezoelektryczny przetwornik wyjściowy

• mały pobór prądu, długi czas pracy

• zasilanie 9...18 V (np. bateria 6F22)

czas dłuższej nieobecności

domowników, włączania ogrzewania

przed powrotem do domu.

Dodatkowe informacje:

Bardziej szczegółowy opis tego projektu można

znaleźć pod nazwą AVT-1012 na stronie:

http://www.sklep.avt.com.pl

Ekonomiczny tor podczerwieni

aktywnej

Ekonomiczny tor

podczerwieni aktyw-

nej, składający się

z nadajnika i odbior-

nika, ma zasięg kil-

kunastu metrów i nie

zawiera żadnych

elementów optycz-

nych. Znajdzie on

szerokie zastosowa-

nie w układach alar-

mowych, skutecznie

konkurując z czujka-

mi pasywnymi Aby uzyskać duży

zasięg przy małym poborze prądu

zastosowano impulsowe sterowanie

diody nadawczej D2. Generator ste-

rujący zbudowany jest na negatorze

Schmitta US1A. Elementy R1, C1

wyznaczają czas powtarzania im-

pulsów (około 200 ms), natomiast

R2, C1 czas trwania impulsu (około

4 ms). Dzięki tak małemu współ-

czynnikowi wypełnienia średni prąd

pobierany przez nadajnik wynosi

przy zasilaniu 12 V tylko 3,5 mA,

przy czym prąd diody w impul-

sie wynosi prawie 1 A. Płytka ma

szerokość 17,5 mm, więc układy

po zmontowaniu można umieścić

wewnątrz odcinków plastikowych

rurek do instalacji elektrycznych

o średnicy zewnętrznej 21 mm, we-

wnętrznej 18 mm. Nadajnik pobie-

Właściwości:

• możliwość ustawienia 42 różnych

kodów

• ustawienie czasu wyłączenia od 3

sekund do 64h

• wyjście przekaźnika 240 V/ 3 A max

• zasilanie stabilizowane 12V / 90 mA

• wymiary płytki 140x73 mm

Dodatkowe informacje:

Bardziej szczegółowy opis tego projektu

można znaleźć pod nazwą K2650 (Velleman)

na stronie: http://www.sklep.avt.com.pl

ra prąd średni równy 2,4 mA przy

zasilaniu 10 V i 3,5 mA przy 12 V.

Odbiornik pobiera 0,5...1 mA zależ-

nie od spoczynkowego oświetlenia

zewnętrznego. W praktyce podstawo-

wym problemem przy instalacji jest

„traﬁenie” z tak dużej odległości

wąską wiązką promieniowania w fo-

todiodę odbiorczą. Wymaga to nieco

wysiłku, uzyskany efekt jest jednak

zadziwiająco dobry, jeśli wziąć pod

uwagę prostotę układu.

Priorytetowy

wyłącznik

telefonu

Właściwości:

• mały pobór prądu

• duży zasięg

• zasilanie 12 V

Dodatkowe informacje:

Bardziej szczegółowy opis tego projektu można

znaleźć pod nazwą AVT-1089 na stronie:

http://www.sklep.avt.com.pl

Rys. 1. Układ uniemożliwiający włą-

czenie się do zajętej linii telefonicznej

Rys. 1. Schemat elektryczny nadajnika i odbiornika ekonomicznego toru pod-

czerwieni aktywnej

Czy urządzenie elektroniczne

złożone z dwóch elementów ma

prawo działać? Układ zaprezentowa-

ny na stronie http://www.epanorama.

net/circuits/tele_privacy.html nie tylko

dziala ale potraﬁ przy tym pełnić

całkiem użyteczną funkcję.

Wiele osób korzysta z dwóch

aparatów (lub aparatu i modemu)

podłączonych równolegle do wspól-

nej linii telefonicznej doświadczając

konﬂiktów spowodowanych włącza-

niem się do cudzej rozmowy lub

nieumyślnym zrywaniem połącze-

 na str. 40

Elektronika Praktyczna 8/2005

 ze str. 38

nia modemowego. Mini-

malistyczny układ złożony zaled-

wie z jednego triaka i jednego diaka

( rys. 1 ) działa jako wyłącznik prio-

rytetowy uniemożliwiający włącze-

nie się do linii zajętej wcześniej

przez innego użytkownika.

Podniesienie mikrotelefonu

w Apraracie_2 powoduje, że na

triaku i na diaku odkłada się peł-

ne, spoczynkowe napięcie linii te-

lefonicznej wynoszące zazwyczaj

48…60 V. Napięcie to przekraczając

próg zadziałania diaka (28...36 V)

powoduje wyzwolenie triaka i przy-

łączenie Aparatu_2 do linii. Jeżeli

jednak linia została wcześniej za-

jęta przez innego użytkownika (np.

Aparat_1), to występujące na niej

szczątkowe napięcie o wartości nie

przekraczającej kilkunastu V, będzie

niewystarczające do załączenia tria-

ka i Aparat_2 pozostanie odłączony.

Obecność triaka nie przeszkadza

jednakże w propagacji wysokonapię-

ciowego sygnału dzwonienia (60…

90 V rms ), który znacznie przekracza

znamionowe napięcie wyzwalania

diaka i powoduje naprzemienne za-

łączanie triaka w każdej połówce si-

nusiody.

MDz

Przedwzmacniacz z automatyką

Jest to niskoszum-

ny przedwzmacniacz

mikrofonowy z ukła-

dem NE542. Kostka

NE542 ma dobre pa-

rametry i może służyć

do budowy różnych

innych wzmacnia-

czy małych sygnałów.

Jednym ze sposobów

jej wykorzystania jest

budowa przedwzmac-

niacza mikrofonowego

z obwodem automaty-

ki. W literaturze taki

obwód nazywany jest

często ARW – Auto-

matyczna Regulacja

Wzmocnienia, można

też go nazwać układem ograniczni-

ka. W każdym razie chodzi o układ,

który niezależnie od poziomu sy-

gnału wejściowego, daje na wyj-

ściu sygnał o ustalonej wielkości.

Taki przedwzmacniacz ma przy

małych sygnałach ustalone, dość

duże wzmocnienie. Jeśli okaże się,

że sygnał na wyjściu ma już po-

żądaną wielkość, zaczyna działać

układ ogranicznika, który zmniej-

sza wzmocnienie i przy zwiększa-

niu sygnału wejściowego utrzymuje

sygnał wyjściowy na stałym pozio-

mie. W praktyce chodzi o to, by

sygnał na wyjściu miał stałą war-

tość, niezależnie od odległości od

Rys. 2. Schemat podłączenia przed-

wzmacniacza

Dodatkowe informacje:

Bardziej szczegółowy opis tego projektu można

znaleźć pod nazwą AVT-2149 na stronie:

http://www.sklep.avt.com.pl

Prosty

mikrofon

bezprzewodowy

mikrofonu – nikogo chyba nie trze-

ba przekonywać, że jest to cenna

zaleta przedwzmacniacza.

Wzmacniacz z regulacją

wartości i znaku wzmocnienia

Układ mininadajnik do współpra-

cy z domowym radioodbiornikiem

UKF-FM (88-108MHz), charakteryzu-

jący się dobrymi parametrami przy

konstrukcji uproszczonej do granic

możliwości. Układ ten należy trakto-

wać jako dydaktyczną zabawkę oraz

do celów eksperymentalnych (np.

łączność pomiędzy pokojami, dozór

osoby chorej czy małych dzieci).

Sercem układu jest generator

na tranzystorze polowym FET (T1-

-BF245) pracujący w układzie Har-

tleya. Częstotliwość fali nośnej jest

narzucona poprzez elementy obwo-

Przez lata na polskim rynku

wydawniczym pojawiło się co naj-

mniej kilka pozycji, które wycho-

wały całe pokolenia elektroników

a i dzisiaj nie straciły swojej aktu-

alności. Do takiego kanonu należą

np. książki pp. Z.Kulki i M.Nada-

chowskiego (m.in. „Wzmacniacze

operacyjne i ich zastosowania”) czy

„Układy półprzewodnikowe”U.Tietze

i Ch.Schenka zawierające dziesiątki

oryginalnych pomysłów układowych

z techniki analogowej. Obserwując

współczesne projekty (również te

publikowane w EP) można zaryzy-

kować stwierdzenie, że statystyczna

umiejętność korzystania ze wzmac-

niaczy operacyjnych coraz bardziej

ogranicza się do kilku elementar-

nych konﬁguracji, podczas gdy cały

ogrom inżynierskiej pomysłowości

odchodzi w zapomnienie. A przecież

zestawienia rynkowe wskazują, że

co roku w tej kategorii wciąż po-

jawia się kilkaset nowych typów

układów scalonych. Szybszych,

oszczędniejszych, z wejściami i wyj-

ściami rail-to-rail , zadowalających

się zasilaniem z jednego ogniwa

lub wręcz przeciwnie wytrzymują-

cych setki woltów... Czyliwzmac-

niaczy o parametrach, o jakich kon-

struktorzy uczący się niegdyś ze

wspomnianych książek, mogli tylko

pomarzyć.Dlatego będziemy systema-

tycznie przypominać co ciekawsze

rozwiązania starając się pokazać, że

dobry pomysł w połączeniu z para-

metrami współczesnych podzespo-

łów może oferować całkiem inte-

 na str. 41

Elektronika Praktyczna 8/2005

 ze str. 39

Rys. 1. Schemat elektryczny przedwzmacniacza z au-

tomatyką

(q=0), układ pracuje jako wzmacniacz

odwracający o wzmocnieniu

k u =-R1/R3=-n

Przez rezystor R4, włączony po-

między masę i punkt masy pozor-

nej praktycznie nie płynie prąd,

a tym samym jego obecność nie

wpływa na wzmocnienie. W lewym

skrajnym położeniu suwaka (q=1),

całe napięcie wejściowe jest poda-

wane bezpośrednio na wejście (+)

wzmacniacza operacyjnego.Napię-

cie na rezystorze R2 jest wówczas

bliskie zeru a cały układ pracuje

jako wzmacniacz nieodwracający

o wzmocnieniu:

k u =1+R1/R4=+n

W pośrednich położeniach suwa-

ka wzmocnienie zależy liniowo od

wartości q:

Rys. 1. Schemat elektryczny

du rezonansowego L1 C1

oraz pojemności dodatkowe (ele-

menty modulatora oraz pojemności

wejściowe tranzystora i pojemności

montażowe). Odczep w okolicach

połowy uzwojenia cewki to nie-

zbędny punkt dodatniego sprzężenia

zwrotnego generatora oraz punkt

dołączenia anteny. Rezystor R1

ogranicza prąd drenu tranzystora do

około 10...15 mA zaś kondensator

C2 to element ﬁltrujący napięcie

zasilania. Do modulacji częstotliwo-

ści zastosowano diodę pojemnościo-

wą D1-BB105 dołączoną do obwodu

rezonansowego poprzez kondensator

separujący C3. Przy zasilaniu napię-

ciem 12 V moc wyjściowa nadajni-

ka nie przekracza 20 mW przezna-

czonej dla tego typu układów eks-

perymentalnych. Maksymalny zasięg

urządzenia bez anteny wynosi kilka

metrów jednak zdecydowanie wzra-

sta po dolutowaniu odcinka prze-

wodu jako anteny i wynosi wtedy

kilkadziesiąt metrów.

k u =n(2q-1)

zatem za pomocą jednego poten-

cjometru można je regulować linio-

wo w przedziale <-n, +n> osiąga-

jąc w położeniu środkowym wartość

bliską zeru.

Oczywiście nic nie stoi na prze-

szkodzie, aby mechanicznypoten-

cjometr zastąpić potencjometrem

cyfrowym ( rys. 1b ), należy tylko

zwrócić uwagę na jego zakres do-

puszczalnych napięć wejściowych.

W przypadku gdy zależy nam jedy-

nie na zmianie znaku wzmocnienia,

ale bez płynnej regulacji wartości,

w roli elementu sterującego można

zastosować analogowy kluczCMOS

( rys. 1c ) lub transoptor z symetrycz-

nym JFET-em na wyjściu ( rys. 1d ) -

np. mało znany, choć ciekawy H11F

Fairchild-a (dostępny m.in. w TME).

MDz

Rys. 1. Wzmacniacz o regulowanym

znaku i wartości wzmocnienia

resujące możliwości a tor

obróbki sygnału analogowego wcale

nie musi zaczynać się od przetwor-

nika A/C.

Układ przedstawiony na rys. 1a

spełnia rolę wzmacniacza o płyn-

nej regulacji nie tylko wartości ale

i znaku wzmocnienia. Może on zna-

leźć zastosowanie np. w układach

dopasowujących zakres zmian sy-

gnału wejściowego do zakresu dy-

namicznego przetwornika A/C, au-

tomatycznych mostkach pomiarowy-

chlub detektorach synchronicznych.

Po ustawieniu suwaka potencjome-

tru R2 w prawym skrajnym położeniu

Właściwości:

• moc nadajnika ok. 20 mW

• napięcie zasilania 12 VDC

• system FM CCIR (88...108 MHz)

Bipolarne źródło prądowe

o dużej wydajności

Dodatkowe informacje:

Bardziej szczegółowy opis tego projektu można

znaleźć pod nazwą AVT-2117/1 na stronie:

http://www.sklep.avt.com.pl

Jednym z częstych zastosowań

wzmacniaczy operacyjnych są ukła-

dy źródeł prądowych. Typowy układ

z tranzystorem MOS na wyjściu

( rys. 1 ) wystarcza do jednokierunko-

wego zasilania obciążenia podłączo-

nego do szyny zasilania. Sprzężenie

zwrotne dąży do utrzymania na re-

zystorze R2 stałego spadku napięcia

równego Uwe, a tym samym stabili-

zuje prąd wyjściowy na poziomie:

IL=Uwe/R2

Niekiedy zachodzi jednak potrze-

ba zrealizowania sterowanego źródła

wymuszającego dwukierunkowy prze-

Wzmacniacz

stereofoniczny

z układami

TDA1554

Rys. 1. Podstawowy układ jednokie-

runkowego źródła prądowego

W praktyce elektronika czę-

sto zachodzi potrzeba wykonania

wzmacniacza o mocy kilku...kilkuna-

stu watów. Układ jest przeznaczo-

ny w pierwszym rzędzie do zasila-

nia z akumulatora samochodowego,

możliwe jest też użycie zasilacza

sieciowego o odpowiedniej mocy.

pływ prądu w obciążeniu dołączonym

z jednej strony do masy. W przypadku

niewielkich mocy często stosuje się

 na str. 42

Elektronika Praktyczna 8/2005

 ze str. 40

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: