EdW 06 1998.pdf

(7291 KB) Pobierz
Zasilacz do akustycznych
wzmacniaczy mocy
2279
Do czego to służy?
Temat wzmacniaczy akustycznych du−
żej mocy był, jest i prawdopodobnie jesz−
cze długo będzie „żelazną pozycją” w pub−
likacjach przeznaczonych dla elektroników
amatorów. Bywają pisma, w których
w każdym numerze znajdujemy co naj−
mniej jeden opis wzmacniacza audio. Z za−
sady taki opis opatrzony jest dumnym tytu−
łem w rodzaju „Wzmacniacz 2x50W” czy
też „Wzmacniacz 100W HiFi”. Tylko, że
kiedy przyjrzymy się bliżej opisowi układu
dochodzimy do wniosku, że nadanie mu
takiego właśnie tytułu było zwykłą hoch−
sztaplerką. Z zasady chodzi bowiem o wy−
konanie końcówki lub końcówek mocy,
a nie kompletnego wzmacniacza. Jest to
sprytne ominięcie prawdziwego problemu
konstrukcyjnego. Zbudowanie końcówki
nawet bardzo dużej mocy nie jest w ostat−
nich latach XX–go wieku żadnym proble−
mem. Minęły już bezpowrotnie czasy, kie−
dy zbudowany wielkim nakładem sił i kosz−
tów wzmacniacz pracował wyłącznie jako
generator. Producenci układów scalonych
doprowadzili swoje wyroby do absolutnej
perfekcji i przestrzegając ogólnie znanych
zasad konstrukcyjnych każdy może zbudo−
wać końcówkę nawet bardzo wielkiej mo−
cy. Ale wzmacniacz akustyczny to nie tylko
stopień wyjściowy. Największe problemy
(a wiem o tym z własnego doświadczenia)
napotykamy podczas projektowania i bu−
dowy zasilacza do niego. Z pozoru nic trud−
nego: należy wybrać transformator odpo−
wiedniej mocy i dający właściwe napięcie,
dołożyć kilka kondensatorów dużej pojem−
ności i gotowe. Niestety, nie zawsze jest
to takie proste. Typowym problemem, na
jaki napotkamy jest zmieszczenie się
w okienku wyznaczonym przez napięcie,
przy którym wzmacniacz może oddać peł−
ną moc i napięcie graniczne, którego prze−
kroczenie grozi natychmiastowym uszko−
dzeniem kostki bądź jej nieprawidłowym
działaniem. Posłużmy się przykładem: bu−
dujemy wzmacniacz akustyczny, który aby
osiągnąć pełną moc wyjściową potrzebuje
napięcia, powiedzmy 2x40V. Natomiast
nieprzekraczalne napięcie graniczne, przy
którym wzmacniacz może jeszcze praco−
wać wynosi 2x50V. Konstruowany wzmac−
niacz posiada bardzo dużą moc wyjściową,
np. 300W. Wynika z tego, że na nieobcią−
żonym zasilaczu napięcie nie może w żad−
nym wypadku przekroczyć 2x50V, nato−
miast po obciążeniu go bardzo dużym prą−
dem nie może spaść poniżej 2x40V. Jest
to poważny problem dla konstruktora, któ−
ry trudno roz−
wiązać prostymi środkami.
Podczas projektowania zasilacza
do wzmacniaczy mocy moją intencją było
zbudowanie możliwie uniwersalnego mo−
dułu, który można by było dopasować przy−
najmniej do większości końcówek mocy
z zasilaniem symetrycznym. Na płytce dru−
kowanej znajduje się miejsce na dużą ilość
kondensatorów elektrolitycznych, przewi−
dziano możliwość opóźnionego dołączania
zasilania do końcówek mocy. Zasilacz za−
bezpieczony jest przed zbyt wielkim prą−
dem płynącym w momencie ładowania ba−
terii kondensatorów. Ponieważ często mu−
simy z tego samego zasilacza zaopatrzyć
w prąd układy wejściowe wzmacniacza
przewidziano miejsce na pomocnicze zasi−
lacze stabilizowane. Zasilacze te mogą po−
bierać prąd z dwóch źródeł: z zasilacza
głównego lub z osobnego prostownika.
A oto podstawowe parametry tech−
niczne zasilacza:
nitorowanie napięcia i pobieranego prądu,
którego opis pozwolę sobie przedstawić
Czytelnikom w jednym z najbliższych nu−
merów Elektroniki Praktycznej. Pomiar na−
pięcia dokonywany był pomiędzy wypro−
wadzeniem masy a wyjściem napięcia do−
datniego, a następnie pomiędzy masą
a wyjściem napięcia ujemnego. Wyniki
pomiarów były praktycznie identyczne.
Prąd
Napiięciie
100mA
24V
500mA
23,5V
1A
23,2V
1,5A
22,9V
2A
22,4V
3A
21,7V
4A
21,1V
5A
20,4V
6A
19,8V
Napięcie wyjściowe: maks. 2x50V
Maksymalny prąd wyjściowy: 5A
Napięcie wyjściowe zasilaczy
pomocniczych: wg. potrzeb
Maksymalny prąd zasilaczy
pomocniczych: 1A
Z powyższej tabeli wynika, że spadek
napięcia przy maksymalnym obciążeniu
nie przekracza 4V, co kwalifikuje zasilacz
do współpracy z większością końcówek
mocy audio. Nie były przeprowadzane
próby obciążenia impulsowego, ale ze
względu na dużą pojemność zastosowa−
nych kondensatorów należy sądzić, że
wypadłyby one pozytywnie. Także zakres
napięć jakie możemy uzyskiwać z nasze−
go zasilacza, które zależą od typu zasto−
sowanego transformatora, powinien wy−
starczać w większości przypadków. Gdy−
by okazało się, że potrzebne jest napięcie
wyższe niż 2x50, to możemy wymienić
A oto wyniki testów przeprowadzo−
nych w Pracowni Konstrukcyjnej AVT. Do
zasilacza dołączony był transformator to−
roidalny typu TST200/2x17 o napięciu wy−
jściowym 2x17V i mocy 200W. Zasilacz
obciążany był specjalnie do tego celu
skonstruowanym „sztucznym obciąże−
niem”, pozwalającym na jednoczesne mo−
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
53
823166798.549.png 823166798.649.png 823166798.714.png
kondensatory elektrolityczne na inne,
o większym napięciu roboczym.
Zasilacz może współpracować wyłącz−
nie z transformatorami o podwójnym, sy−
metrycznym uzwojeniu wtórnym.
W wzmacniaczach dużej mocy z zasady
będą to transformatory toroidalne, naj−
częściej o napięciu wyjściowym 2x24VAC.
Maksymalne napięcie na uzwojeniach
wtórnych transformatora nie może prze−
kraczać bez obciążenia 35VAC.
R5. Po naładowaniu tego kondensatora do
określonego poziomu tranzystor T1 zaczy−
na przewodzić, włączając przekaźnik REL1.
Styki przekaźnika zostają zwarte i zasilacz
jest gotowy do normalnej pracy.
Z pewnością wielu Czytelników zapy−
ta, dlaczego przekaźnik zasilany jest
z osobnego zasilacza zbudowanego
z kondensatora C20 i diody D4, a nie z za−
silacza głównego? Rozpatrzmy zatem co
się stanie po wyłączeniu zasilania.
Napięcie na kondensatorach zasilacza
głównego zacznie spadać z szybkością
zależną od ich aktualnego obciążenia. Je−
żeli jednak obciążenie to będzie małe, to
czas rozładowywania baterii kondensato−
rów znacznie się wydłuży. Gdyby prze−
kaźnik zasilany był z zasilacza głównego,
to zostałby wyłączony dopiero po pew−
nym czasie, po spadku napięcia do ok.
połowy napięcia roboczego. Po powtór−
nym włączeniu zasilania styki przekaźnika
byłyby zwarte i nie uniknęlibyśmy nie
chcianego udaru prądowego. Tymcza−
sem w naszym układzie kondensator C20
rozładuje się bardzo szybko i przekaźnik
REL1 wyłączy się, spełniając swoją rolę
po powtórnym włączeniu zasilania.
Układ zasilacza zabezpieczony jest
dwoma bezpiecznikami F1 i F2, których
wartość zależeć będzie od przewidywa−
nego obciążenia układu.
Zasilacz główny dostarcza napięć po−
trzebnych do zasilania końcówek mocy
wzmacniacza audio. Aby uniknąć koniecz−
ności budowania osobnego układu do−
starczającego prąd do przedwzmacniaczy
i innych układów wejściowych zastoso−
wano dwa dodatkowe zasilacze pomocni−
cze. Zostały one zbudowane z wykorzys−
taniem scalonych stabilizatorów napięcia
z serii 78XX i 79XX – IC1 i IC2. Mogą one
dostarczać napięć z przedziału ±5...±24
VDC, co powinno wystarczać w więk−
szości zastosowań. Omówienia wymaga
jeszcze rola oporników R6 i R7 włączo−
nych szeregowo z stabilizatorami napię−
cia. Mogą one być zastosowane w celu
ograniczenia spadku napięcia na stabiliza−
torach, który mógłby spowodować nad−
mierne ich nagrzewanie lub, w ekstremal−
nych warunkach ich uszkodzenie. Do ta−
kiej sytuacji mogłoby dojść w przypadku,
raczej mało prawdopodobnym, zastoso−
wania stabilizatorów 7805 i 7905. Do−
puszczalne dla nich napięcie wejściowe,
wynoszące 16V łatwo mogłoby zostać
przekroczone. Jeżeli będziemy stosować
rezystory R6 i R7 to ich wartość należy
dobrać tak, aby napięcie na wejściu obcią−
żonych stabilizatorów było o kilka woltów
większe od napięcia stabilizowanego.
Istnieje jeszcze jedna możliwość wy−
korzystania zasilaczy dodatkowych: moż−
na dołączyć je do oddzielnego transfor−
matora o odpowiednich napięciach. Roz−
wiązanie takie można zastosować
w przypadku, kiedy zależy nam na maksy−
malnym odciążeniu zasilacza głównego.
Transformator dołączamy do złącza
Jak to działa?
Schemat elektryczny zasilacza został
pokazany na rysunku 1. No tak, tym ra−
zem nie namęczę się zbytnio z opisywa−
niem zasady działania układu!
Podstawowym blokiem funkcjonalnym
układu jest zasilacz główny. Został on zbu−
dowany w typowy sposób i jedynym jego
fragmentem wartym szerszego omówienie
jest układ zabezpieczający transformator
przed przeciążeniem w momencie ładowa−
nia baterii kondensatorów. W momencie
włączenia zasilania kondensatory C1 C8
nie są naładowane i stanowią praktycznie
zerową rezystancję dla prądu płynącego
z prostownika. Ponieważ bezpośrednio po
włączeniu zasilania styki przekaźnika REL1
są rozwarte, prąd ładowania płynie przez re−
zystory szeregowe R9 i R10 ładując kon−
densatory do pełnego napięcia w ciągu ok.
1 sek. Jednocześnie rozpoczyna się łado−
wanie kondensatora C9, którego prąd łado−
wania określony jest wartością rezystora
Rys. 1. Schemat ideowy
54
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
823166798.725.png 823166798.001.png 823166798.012.png 823166798.023.png 823166798.034.png 823166798.045.png 823166798.056.png 823166798.067.png 823166798.078.png 823166798.089.png 823166798.100.png 823166798.111.png 823166798.122.png 823166798.133.png 823166798.143.png 823166798.154.png 823166798.165.png 823166798.176.png 823166798.187.png 823166798.198.png 823166798.209.png 823166798.220.png 823166798.231.png 823166798.242.png 823166798.253.png 823166798.264.png 823166798.275.png 823166798.286.png 823166798.297.png 823166798.307.png 823166798.318.png 823166798.329.png 823166798.340.png 823166798.351.png 823166798.362.png 823166798.373.png 823166798.384.png 823166798.395.png 823166798.406.png 823166798.417.png 823166798.428.png 823166798.439.png 823166798.450.png 823166798.461.png 823166798.472.png 823166798.483.png 823166798.494.png 823166798.505.png 823166798.516.png 823166798.527.png 823166798.538.png 823166798.550.png 823166798.561.png 823166798.572.png 823166798.583.png 823166798.592.png 823166798.602.png 823166798.613.png 823166798.624.png 823166798.633.png 823166798.641.png 823166798.650.png 823166798.658.png 823166798.668.png 823166798.676.png 823166798.684.png 823166798.693.png 823166798.700.png 823166798.711.png 823166798.712.png 823166798.713.png 823166798.715.png 823166798.716.png 823166798.717.png 823166798.718.png 823166798.719.png 823166798.720.png 823166798.721.png 823166798.722.png 823166798.723.png 823166798.724.png 823166798.726.png 823166798.727.png 823166798.728.png 823166798.729.png 823166798.730.png 823166798.731.png 823166798.732.png 823166798.733.png 823166798.734.png 823166798.735.png 823166798.002.png 823166798.003.png 823166798.004.png 823166798.005.png 823166798.006.png 823166798.007.png 823166798.008.png 823166798.009.png 823166798.010.png 823166798.011.png 823166798.013.png 823166798.014.png 823166798.015.png 823166798.016.png 823166798.017.png 823166798.018.png 823166798.019.png 823166798.020.png 823166798.021.png 823166798.022.png 823166798.024.png 823166798.025.png 823166798.026.png 823166798.027.png 823166798.028.png 823166798.029.png 823166798.030.png 823166798.031.png 823166798.032.png 823166798.033.png 823166798.035.png 823166798.036.png 823166798.037.png 823166798.038.png 823166798.039.png 823166798.040.png 823166798.041.png 823166798.042.png 823166798.043.png 823166798.044.png 823166798.046.png 823166798.047.png 823166798.048.png 823166798.049.png 823166798.050.png 823166798.051.png 823166798.052.png 823166798.053.png 823166798.054.png 823166798.055.png 823166798.057.png 823166798.058.png 823166798.059.png 823166798.060.png 823166798.061.png 823166798.062.png 823166798.063.png 823166798.064.png 823166798.065.png 823166798.066.png 823166798.068.png 823166798.069.png 823166798.070.png 823166798.071.png 823166798.072.png 823166798.073.png 823166798.074.png 823166798.075.png 823166798.076.png 823166798.077.png 823166798.079.png 823166798.080.png 823166798.081.png 823166798.082.png 823166798.083.png 823166798.084.png 823166798.085.png 823166798.086.png 823166798.087.png 823166798.088.png 823166798.090.png 823166798.091.png 823166798.092.png 823166798.093.png 823166798.094.png 823166798.095.png 823166798.096.png 823166798.097.png 823166798.098.png 823166798.099.png 823166798.101.png 823166798.102.png 823166798.103.png 823166798.104.png 823166798.105.png 823166798.106.png 823166798.107.png 823166798.108.png 823166798.109.png 823166798.110.png 823166798.112.png 823166798.113.png 823166798.114.png 823166798.115.png 823166798.116.png 823166798.117.png 823166798.118.png 823166798.119.png 823166798.120.png 823166798.121.png 823166798.123.png 823166798.124.png 823166798.125.png 823166798.126.png 823166798.127.png 823166798.128.png 823166798.129.png 823166798.130.png 823166798.131.png 823166798.132.png 823166798.134.png 823166798.135.png 823166798.136.png 823166798.137.png 823166798.138.png 823166798.139.png 823166798.140.png 823166798.141.png
 
Wykaz ellementów
Rezystory
R2, R1: 1k
(* ew. dobrać)
R3: 220k
R4: 24
/0,5W(l*ub dobrać według opisu)
R5, R8: 22k
R6, R7 : zwora (*lub dobrać wg. opisu )
R9, R10: 1
/5W
Kondensatory
C1...C8: 4700 µF/50V
C9: 470 µF/16V
C10, C11, C14*, C15*,
C18*, C19*: 100nF
C12*, C13*, C20: 100 µF/25
C16*, C17*: 1000 F/25
Półłprzewodniikii
BR1: mostek prostowniczy B80C5000
BR2: mostek prostowniczy 1A (nie wcho−
dzi w skład kitu)
D4, D1: 1N4001
D2,D3: LED
IC1: 78XX (nie wchodzi w skład kitu) –
patrz tekst
IC2: 79XX (nie wchodzi w skład kitu) –
patrz tekst
T1: BC548 lub odpowiednik
P ozostałłe
CON1, CON3: ARK3
CON2, CON4: ARK3 (3,5mm)
F1, F2: oprawka z tworzywa do bezpiecz−
nika (do druku)
REL1: przekaźnik RM82P/24V
Uwaga! Elementy IC1, IC2, C12...C19,
BR2 nie wchodzą w skład kitu AVT−2279
CON4. W takim przypadku nie należy
montować R6 i R7.
Diody LED D2 i D3 sygnalizują popra−
wną pracę zasilacza głównego.
Rys. 2. Schemat montażowy
że domyśleć, że zworę oznaczoną „spód”
musimy zamocować od strony lutowania.
Montaż pozostałych elementów prze−
prowadzamy w całkowicie typowy spo−
sób, rozpoczynając od podzespołów
o najmniejszych gabarytach, a kończąc na
wlutowaniu ośmiu kondensatorów elek−
trolitycznych. Zmontowany z sprawnych
elementów zasilacz nie wymaga ani uru−
chamiania ani regulacji. Pamiętajcie jed−
nak o jednym, z pewnością słusznym
stwierdzeniu: „Tylko ten się nigdy nie
myli, kto nic nie robi” (Z.Raabe)! Pomyłka
taka, jak na przykład odwrotne wlutowa−
ne kondensatorów elektrolitycznych jest
rzeczą ludzką, a przy zastosowaniu trans−
formatora dużej mocy może doprowadzić
do poważnego uszkodzenia płytki. Dlate−
go też pierwszego uruchomienia naszego
zasilacza należy dokonać przy włączonej
w pierwotny obwód transformatora sie−
ciowego żarówce o mocy 40 60W. Po
włączeniu zasilania żarówka ta powinna
zapalić się i po krótkiej chwili zgasnąć. Jej
ciągłe świecenie może być spowodowa−
ne zwarciem w układzie zasilacza.
Zbiigniiew Raabe
Montaż i uruchomienie
Na rysunku 2 została przedstawiona mo−
zaika ścieżek płytki drukowanej i rozmiesz−
czenie na niej elementów. Płytka wykonana
została na laminacie jednostronnym, co
przy znacznej komplikacji połączeń wymu−
siło konieczność zastosowania kilku zwo−
rek. Od tych właśnie dodatkowych połą−
czeń rozpoczniemy montaż zasilacza. Na
dwie zwory należy zwrócić szczególną
uwagę. Zworę oznaczoną płytce jako „Z
2,5 2 ”należy wykonać srebrzanką lub dru−
tem miedzianym o jak największej średni−
cy, najlepiej właśnie 2,5mm 2 . Łatwo się tak−
Kompllet podzespołłów z płłytką jjest
dostępny w siiecii handllowejj AVT jjako
„kiit szkollny” AVT−2279..
55
823166798.142.png 823166798.144.png 823166798.145.png 823166798.146.png 823166798.147.png 823166798.148.png 823166798.149.png 823166798.150.png 823166798.151.png 823166798.152.png 823166798.153.png 823166798.155.png 823166798.156.png 823166798.157.png 823166798.158.png 823166798.159.png 823166798.160.png 823166798.161.png 823166798.162.png 823166798.163.png 823166798.164.png 823166798.166.png 823166798.167.png 823166798.168.png 823166798.169.png 823166798.170.png 823166798.171.png 823166798.172.png 823166798.173.png 823166798.174.png 823166798.175.png 823166798.177.png 823166798.178.png 823166798.179.png 823166798.180.png 823166798.181.png 823166798.182.png 823166798.183.png 823166798.184.png 823166798.185.png 823166798.186.png 823166798.188.png 823166798.189.png 823166798.190.png 823166798.191.png 823166798.192.png 823166798.193.png 823166798.194.png 823166798.195.png 823166798.196.png 823166798.197.png 823166798.199.png 823166798.200.png 823166798.201.png 823166798.202.png 823166798.203.png 823166798.204.png 823166798.205.png 823166798.206.png 823166798.207.png 823166798.208.png 823166798.210.png 823166798.211.png 823166798.212.png 823166798.213.png 823166798.214.png 823166798.215.png 823166798.216.png 823166798.217.png 823166798.218.png 823166798.219.png 823166798.221.png 823166798.222.png 823166798.223.png 823166798.224.png 823166798.225.png 823166798.226.png 823166798.227.png 823166798.228.png 823166798.229.png 823166798.230.png 823166798.232.png 823166798.233.png 823166798.234.png 823166798.235.png 823166798.236.png 823166798.237.png 823166798.238.png 823166798.239.png 823166798.240.png 823166798.241.png 823166798.243.png 823166798.244.png 823166798.245.png 823166798.246.png 823166798.247.png 823166798.248.png 823166798.249.png 823166798.250.png 823166798.251.png 823166798.252.png 823166798.254.png 823166798.255.png 823166798.256.png 823166798.257.png 823166798.258.png 823166798.259.png 823166798.260.png 823166798.261.png 823166798.262.png 823166798.263.png 823166798.265.png 823166798.266.png 823166798.267.png 823166798.268.png 823166798.269.png 823166798.270.png 823166798.271.png 823166798.272.png 823166798.273.png 823166798.274.png 823166798.276.png 823166798.277.png 823166798.278.png 823166798.279.png 823166798.280.png 823166798.281.png 823166798.282.png 823166798.283.png 823166798.284.png 823166798.285.png 823166798.287.png 823166798.288.png 823166798.289.png 823166798.290.png 823166798.291.png 823166798.292.png 823166798.293.png 823166798.294.png 823166798.295.png 823166798.296.png 823166798.298.png 823166798.299.png 823166798.300.png 823166798.301.png 823166798.302.png 823166798.303.png 823166798.304.png 823166798.305.png
 
Elektroniczna kostka do gry
Opisany układ zastępujący kostkę lub
kostki, używane w licznych grach loso−
wych, został zaprojektowany pod wpły−
wem próśb wielu młodych Czytelników.
Zamiast rzucać kostką, należy na dowol−
ny czas nacisnąć przycisk. Wylosowana
liczba z zakresu 1...6 zostanie pokazana
na „wyświetlaczu” z diod LED.
Autorzy artykułu nie są do końca przeko−
nani o potrzebie budowania takiej elektronicz−
nej kostki, jednak z nadsyłanych listów nie−
dwuznacznie wynika, iż dla wielu młodych
osób taka kostka jest przede wszystkim sy−
nonimem nowoczesności i nadaje grze do−
datkowego „smaczku”. Życzenia licznej rze−
szy młodych entuzjastów elektroniki nie spo−
sób było zlekceważyć, stąd niniejszy projekt.
Zaletą opisanego układu jest prosta kon−
strukcja, a co jeszcze ważniejsze – bardzo
mały pobór energii ze źródła zasilania. Aby
elektroniczna kostka była naprawdę uży−
teczna w praktyce, musi ona mieć zasilanie
bateryjne i bateria musi starczać na długi
okres czasu. W proponowanym urządze−
niu zastosowano obwody oszczędzania
energii, przez co jedna mała 9−woltowa ba−
teria wystarczy na wiele miesięcy grania.
Specyficzna budowa układu pozwoliła
wyeliminować wyłącznik zasilania. Układ
zaczyna pracować po naciśnięciu przycis−
ku, potem pokazuje wylosowaną liczbę
i po pewnym czasie automatycznie się
wyłącza. Pobór prądu w stanie spoczynku
jest praktycznie równy zeru (poniżej 1µA).
Działanie opisanego układu powinni szcze−
gółowo przeanalizować młodzi konstruktorzy,
próbujący swoich sił w Szkole Konstruktorów.
2201
W tym układzie prostymi sposobami zrealizo−
wano wiele interesujących funkcji i wykorzys−
tano pewne „chwyty układowe”.
Cykl pracy został skrócony do sześciu
przez włączenie diody D2 między wyjście
Q6 i wejście zerujące RST. W czasie zli−
czania diody świecące są wygaszone.
W momencie zwolnienia przycisku S1
licznik przestaje zliczać i jego ostatni stan
jest wyświetlony na diodach LED ułożonych
tak, jak oczka kostki do gry. Po pewnym cza−
sie wyświetlania wyniku, diody gasną
i układ przechodzi do stanu spoczynku.
Wynik losowania (liczba z zakresu 1...6)
pokazany przez diody LED jest przypadko−
wy, ponieważ zależy on od czasu naciskania
przycisku S1, podczas którego licznik zlicza
impulsy o stosunkowo dużej częstotliwości.
W stanie spoczynku dzięki obecności
rezystorów R2 oraz R3 i R4, na wejściach
bramek U2A, U2B i U2C panuje stan nis−
ki. Generator U2A nie pracuje. Stan wy−
Jak to działa?
Schemat ideowy układu pokazano na
rysunku 1.
Podstawowymi elementami są układy
scalone U1 i U2, które z pomocą kilku
tranzystorów sterują diodami wyświetla−
jącymi wynik losowania (D3 – D9).
Naciśnięcie przycisku S1 uruchamia
układ. Przez czas naciskania przycisku
czynny jest generator przebiegu prosto−
kątnego zbudowany z bramką Schmitta
U2A. Impulsy z tego generatora (o częs−
totliwości rzędu 100kHz) są zliczane
przez licznik U1. Kostka U1 (CMOS 4017)
pełni rolę licznika zliczającego do sześciu.
Rys. 1. Schemat ideowy
56
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
823166798.306.png 823166798.308.png 823166798.309.png 823166798.310.png 823166798.311.png 823166798.312.png 823166798.313.png 823166798.314.png 823166798.315.png 823166798.316.png 823166798.317.png 823166798.319.png 823166798.320.png 823166798.321.png 823166798.322.png 823166798.323.png 823166798.324.png 823166798.325.png 823166798.326.png 823166798.327.png 823166798.328.png 823166798.330.png 823166798.331.png 823166798.332.png 823166798.333.png 823166798.334.png 823166798.335.png 823166798.336.png 823166798.337.png 823166798.338.png 823166798.339.png 823166798.341.png 823166798.342.png 823166798.343.png 823166798.344.png 823166798.345.png 823166798.346.png 823166798.347.png 823166798.348.png 823166798.349.png 823166798.350.png 823166798.352.png 823166798.353.png 823166798.354.png 823166798.355.png 823166798.356.png 823166798.357.png 823166798.358.png 823166798.359.png 823166798.360.png 823166798.361.png 823166798.363.png 823166798.364.png 823166798.365.png 823166798.366.png 823166798.367.png 823166798.368.png 823166798.369.png 823166798.370.png 823166798.371.png 823166798.372.png 823166798.374.png 823166798.375.png 823166798.376.png 823166798.377.png 823166798.378.png 823166798.379.png 823166798.380.png 823166798.381.png 823166798.382.png 823166798.383.png 823166798.385.png 823166798.386.png 823166798.387.png 823166798.388.png 823166798.389.png 823166798.390.png 823166798.391.png 823166798.392.png 823166798.393.png 823166798.394.png 823166798.396.png 823166798.397.png 823166798.398.png 823166798.399.png 823166798.400.png 823166798.401.png 823166798.402.png 823166798.403.png 823166798.404.png 823166798.405.png 823166798.407.png 823166798.408.png 823166798.409.png 823166798.410.png 823166798.411.png 823166798.412.png 823166798.413.png 823166798.414.png 823166798.415.png 823166798.416.png 823166798.418.png 823166798.419.png 823166798.420.png 823166798.421.png 823166798.422.png 823166798.423.png 823166798.424.png 823166798.425.png 823166798.426.png 823166798.427.png 823166798.429.png 823166798.430.png 823166798.431.png 823166798.432.png 823166798.433.png 823166798.434.png 823166798.435.png 823166798.436.png 823166798.437.png 823166798.438.png 823166798.440.png 823166798.441.png 823166798.442.png 823166798.443.png 823166798.444.png 823166798.445.png 823166798.446.png 823166798.447.png 823166798.448.png 823166798.449.png 823166798.451.png 823166798.452.png 823166798.453.png 823166798.454.png 823166798.455.png 823166798.456.png 823166798.457.png 823166798.458.png 823166798.459.png 823166798.460.png 823166798.462.png 823166798.463.png 823166798.464.png 823166798.465.png 823166798.466.png 823166798.467.png 823166798.468.png 823166798.469.png 823166798.470.png 823166798.471.png 823166798.473.png 823166798.474.png 823166798.475.png 823166798.476.png 823166798.477.png 823166798.478.png 823166798.479.png 823166798.480.png 823166798.481.png 823166798.482.png 823166798.484.png 823166798.485.png 823166798.486.png 823166798.487.png 823166798.488.png 823166798.489.png 823166798.490.png 823166798.491.png 823166798.492.png 823166798.493.png 823166798.495.png 823166798.496.png 823166798.497.png 823166798.498.png 823166798.499.png 823166798.500.png 823166798.501.png 823166798.502.png 823166798.503.png 823166798.504.png 823166798.506.png 823166798.507.png 823166798.508.png 823166798.509.png 823166798.510.png 823166798.511.png 823166798.512.png 823166798.513.png 823166798.514.png 823166798.515.png 823166798.517.png 823166798.518.png 823166798.519.png 823166798.520.png 823166798.521.png 823166798.522.png 823166798.523.png 823166798.524.png 823166798.525.png 823166798.526.png 823166798.528.png 823166798.529.png 823166798.530.png 823166798.531.png 823166798.532.png 823166798.533.png 823166798.534.png 823166798.535.png 823166798.536.png 823166798.537.png 823166798.539.png 823166798.540.png 823166798.541.png 823166798.542.png 823166798.543.png 823166798.544.png 823166798.545.png 823166798.546.png 823166798.547.png 823166798.548.png 823166798.551.png 823166798.552.png 823166798.553.png 823166798.554.png 823166798.555.png 823166798.556.png 823166798.557.png 823166798.558.png 823166798.559.png 823166798.560.png
soki z wyjścia bramki U2B powoduje wy−
zerowanie licznika U1. Warto zauważyć,
że elementy R6 i D2 tworzą swego ro−
dzaju bramkę OR – stan wysoki wystąpi
na wejściu RST, gdy na wyjściu bramki
U2B wystąpi stan wysoki lub stan wyso−
ki pojawi się na wyjściu Q6 kostki U1.
Stan wysoki z wyjścia bramki U2B po−
woduje, że przez diodę D10 nie płynie
prąd i tranzystory T5 – T7 nie przewodzą.
Diody świecące D3 – D9 są wygaszone.
Gdyby układ miał być zasilany z zasila−
cza sieciowego, bramki U2C i U2D nie
byłyby konieczne. Rezystor R20 byłby do−
łączony bezpośrednio do wyjścia Q0
i w stanie spoczynku przez rezystor R20,
złącze baza−emiter tranzystora T1 i diodę
D3 płynąłby niewielki prąd (0,5...0,7mA).
Ponieważ układ ma być zasilany z ba−
terii, a w stanie spoczynku na wyjściu Q0
kostki U1 występuje stan wysoki, ko−
nieczne było wprowadzenie bramek U2C
i U2D, które uniemożliwiają przepływ prą−
du przez diodę D3. Dzięki tym dwóm
bramkom, pobór prądu w stanie spoczyn−
ku jest pomijalnie mały.
Po naciśnięciu przycisku S1 stan wysoki
jest podawany przez rezystor R1 na wejście
generatora U2A, umożliwiając jego pracę.
Częstotliwość generatora U2A nie jest kry−
tyczna. W układzie modelowym wynosi ona
tylko około 1kHz (R5 – 100k
cisku stan wysoki zostanie podany na we−
jście bramki U2B (o roli dzielnika R3, R4
za chwilę), i na jej wyjściu pojawi się stan
niski, umożliwiający pracę kostki U1 (stan
niski na wejściu RST). Jednak dopiero po
zwolnieniu przycisku S1 stan niski zatrzy−
ma generator U2A i zaświeci diody D3 do
D9. Jak widać, dioda D11 odpowiedzialna
jest jedynie za wygaszanie tych diod
w czasie zliczania. W urządzeniu zasila−
nym z sieci diody tej można nie stosować.
Wtedy podczas naciskania przycisku
świecić będą wszystkie diody LED. Dioda
D11 została dodana tylko po to, by zmniej−
szyć pobór prądu w czasie (być może dłu−
giego) naciskania przycisku S1.
Po zwolnieniu przycisku zostanie za−
trzymany generator U2A i licznik U1, ale
dzięki obecności kondensatora C3 stan
wysoki znacznie dłużej utrzyma się na we−
jściach bramek U2B i U2C, umożliwiając
wyświetlenie wyniku losowania na dio−
dach D3 – D9. Czas wyświetlania wyzna−
czony jest przez stałą czasową ładowania
kondensatora C3 przez rezystory R3 i R4.
Czas ten może być zmieniany w szerokich
granicach przez zmianę pojemności C3.
Po naładowaniu się kondensatora C3
układ powróci do stanu spoczynku.
Po zwolnieniu przycisku S1 stan niski na
wyjściu bramki U2B spowoduje też prze−
pływ prądu przez czerwoną diodę D10 i re−
zystor R19 (w czasie naciskania przycisku
prąd był przejmowany przez diodę D11). Na
diodzie D10 pojawi się napięcie około 1,6V.
Napięcie to zostanie podane na bazy tran−
zystorów T5 – T7. Tym samym na rezysto−
rach R14 – R16 pojawi się jednakowe na−
pięcie, wynoszące trochę mniej niż 1V.
Przez rezystory te popłyną jednakowe prą−
dy. Jak widać, tranzystory T5 – T7 pracują
jako źródła prądowe, co gwarantuje jedna−
kową jasność diod D3...D9. Zamiast trzech
źródeł prądowych można zastosować pros−
tszy układ, ale wtedy jasność świecenia po−
szczególnych diod byłaby różna, zwłaszcza
przy wyczerpywaniu się baterii zasilającej.
Komentarza wymaga obecność dzielni−
ka R3, R4. Byłby on niepotrzebny, gdyby
progi przełączania bramek U2B i U2C były
identyczne. W zasadzie bramki z jednego
układu scalonego powinny mieć jednako−
we właściwości, ale nikt nie zagwarantuje,
że będą one identyczne. Jeśli zdarzyłoby
się, że próg przełączania bramki U2C jest
niższy niż bramki U2B, to bez wspomniane−
go dzielnika podczas ładowania kondensa−
tora C3 najpierw wyłączana byłaby bramka
U2C. Mogłoby to powodować zmianę
wskazań wyświet−
lacza pod koniec
czasu wyświetlania
wyniku, a konkret−
nie zaświecanie
diod D4 i D5 gdy
wcześniej świeciła
tylko dioda D3, czyli przed zgaśnięciem
diod wskazanie zmieniałoby się z jedynki na
trójkę. Aby uniemożliwić wystąpienie takie−
go nieprzyjemnego zjawiska, wprowadzo−
no dzielnik R3, R4. Dzięki niemu nawet przy
niewielkich rozrzutach napięć progowych
bramek, podczas ładowania kondensatora
C3, na pewno najpierw zmieni się stan
bramki U2B i zostaną wygaszone diody wy−
świetlacza, a dopiero potem ewentualnie
przełączą się bramki U2C i U2D.
Dla wielu Czytelników najciekawszą
sprawą jest sposób wyświetlania wylo−
sowanej liczby. W zależności od wyniku
losowania, stan wysoki pojawi się tylko
na jednym z wyjść Q0...Q6 kostki U1.
Pracę dekodera, zawierającego rezystory
R7 – R13, R20 i tranzystory T1 – T4 można
prześledzić korzystając z rysunku 2. Pokazu−
je on które diody będą zaświecone przy ko−
lejnych stanach licznika U1.
Wcześniej warto zauważyć, że tranzystor
T3 włącza diody D6, D7, gdy stan wysoki
wystąpi na jednym z wyjść Q3, Q4, Q5, co
odpowiada wylosowaniu liczb 4, 5, 6. Warto
zauważyć, że rezystory R10 – R12 tworzą
trzywejściową bramkę OR – tranzystor zo−
stanie włączony, gdy na którymkolwiek
„wejściu” tej bramki pojawi się stan wysoki.
Diody D8, D9 zaświecają się tylko przy
wylosowaniu szóstki (stan wysoki na Q5).
Inaczej jest z diodami D3 – D5. Dioda
D3 jest wygaszana – zwierana przez tran−
zystor T2 – gdy wylosowana liczbą jest 2,
4 lub 6 (stan wysoki na Q1, Q3 lub Q5).
Znów warto zauważyć, że rezystory R7 –
R9 tworzą trzywejściową bramkę OR.
Diody D4 i D5 są wygaszane – zwiera−
ne przez tranzystor T1 – gdy wylosowaną
liczbą jest jedynka.
Jak widać, gdy wylosowana zostanie
liczba trzy (stan wysoki na Q2), żaden
z tranzystorów T1 – T4 nie przewodzi
i świecą diody D3 – D5.
, C2 – 10nF).
Z wartościami podanymi w spisie częstotli−
wość będzie około stukrotnie większa. Więk−
sze częstotliwości są potrzebne tylko wtedy,
gdyby ktoś próbował oszukiwać, naciskając
bardzo krótko przycisk, by licznik nie zdążył zli−
czyć w tym czasie więcej niż 2...5 impulsów
z generatora o małej częstotliwości.
Przy większych częstotliwościach taka
sztuczka na pewno się nie uda.
Nawet krótkie (powyżej 0,2 sekundy)
naciśnięcie przycisku S1 spowoduje roz−
ładowanie kondensatora C3, który w sta−
nie spoczynku cały czas jest naładowany
(i zaformowany). Stan wysoki na nóżce
8 bramki U2C spowoduje podanie na re−
zystor R20 stanów z wyjścia Q0 kostki
U1. Z tego względu w czasie naciskania
przycisku S1 będzie leciutko świecić dio−
da D3, co nie jest żadną wadą.
Pozostałe diody będą praktycznie wyga−
szone, ponieważ na bazach tranzystorów T5
– T7 wystąpi napięcie zasilające, pomniej−
szone o spadek
napięcia na dio−
dzie D11.
Już w czasie
naciskania przy−
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na dwu−
stronnej płytce drukowanej pokazanej na
rysunku 3. Płytka dostępna w AVT zosta−
ła zaprojektowana jako dwustronna, by
przy założonym układzie diod wyświetla−
jących wynik, zmieścić całość w typowej
obudowie KM−26. Stąd też obecność du−
żego otworu na środku płytki.
Kolejność montażu nie jest krytyczna,
jedynie układy scalone należy wlutować
lub wstawić w podstawki na końcu.
Wcześniej, przed zmontowaniem elemen−
tów warto przygotować obudowę i wy−
wiercić otwory, traktując płytkę jako matry−
cę – pod diodami LED i przyciskiem prze−
widziano dodatkowe otwory, które pozwo−
lą precyzyjnie zaznaczyć punktu wiercenia.
Montaż układu na gotowej płytce z AVT
nie powinien nikomu sprawić trudności.
c.d. na str. 60
Rys. 2. Praca dekodera wyniku
E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
57
823166798.562.png 823166798.563.png 823166798.564.png 823166798.565.png 823166798.566.png 823166798.567.png 823166798.568.png 823166798.569.png 823166798.570.png 823166798.571.png 823166798.573.png 823166798.574.png 823166798.575.png 823166798.576.png 823166798.577.png 823166798.578.png 823166798.579.png 823166798.580.png 823166798.581.png 823166798.582.png 823166798.584.png 823166798.585.png 823166798.586.png 823166798.587.png
 
823166798.588.png 823166798.589.png
 
823166798.590.png 823166798.591.png
 
823166798.593.png 823166798.594.png 823166798.595.png 823166798.596.png 823166798.597.png 823166798.598.png 823166798.599.png 823166798.600.png 823166798.601.png 823166798.603.png 823166798.604.png 823166798.605.png 823166798.606.png 823166798.607.png 823166798.608.png 823166798.609.png 823166798.610.png 823166798.611.png 823166798.612.png 823166798.614.png 823166798.615.png 823166798.616.png 823166798.617.png 823166798.618.png 823166798.619.png 823166798.620.png 823166798.621.png 823166798.622.png 823166798.623.png 823166798.625.png 823166798.626.png 823166798.627.png 823166798.628.png 823166798.629.png 823166798.630.png
 
823166798.631.png 823166798.632.png
 
823166798.634.png 823166798.635.png
 
823166798.636.png 823166798.637.png
 
823166798.638.png 823166798.639.png
 
823166798.640.png 823166798.642.png
 
823166798.643.png 823166798.644.png
 
823166798.645.png 823166798.646.png
 
823166798.647.png 823166798.648.png
 
823166798.651.png 823166798.652.png
 
823166798.653.png 823166798.654.png 823166798.655.png 823166798.656.png
 
823166798.657.png 823166798.659.png
 
823166798.660.png 823166798.661.png 823166798.662.png 823166798.663.png 823166798.664.png 823166798.665.png 823166798.666.png 823166798.667.png
 
823166798.669.png 823166798.670.png
 
823166798.671.png 823166798.672.png 823166798.673.png 823166798.674.png
 
823166798.675.png 823166798.677.png
 
823166798.678.png 823166798.679.png
 
823166798.680.png 823166798.681.png
 
823166798.682.png 823166798.683.png
 
823166798.685.png 823166798.686.png
 
823166798.687.png 823166798.688.png 823166798.689.png 823166798.690.png 823166798.691.png 823166798.692.png
 
823166798.694.png 823166798.695.png
 
823166798.696.png 823166798.697.png
 
823166798.698.png 823166798.699.png
 
823166798.701.png 823166798.702.png 823166798.703.png 823166798.704.png 823166798.705.png 823166798.706.png 823166798.707.png 823166798.708.png 823166798.709.png 823166798.710.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin