Mala Skola Prakticke Elektroniky

Malá škola praktické elektroniky I.

Obsah

1. Seznámení se seriálem ....................................................................................................................................................... 12. Základní pojmy elektrotechniky ............................................................................................................................................. 23. Pro páječe a nepáječe .......................................................................................................................................................... 64. Jak a s čím se co děla – co budete potřebovat ..................................................................................................................... 85. Červené světýlko – LED , zapojení, výpočet předřadného rezistoru, barevný kód odporů ................................................. 86. Barevná světýlka – řazení LED paralelně, základní katalogové údaje, barvy, zvláštní LED ............................................. 107. Tranzistor – princip, vzhled. Kondenzátor – kapacita, polarita, použití. Multivibrátor bliká a pípá ..................................... 128. Blikač na kolo – LED paralelně, označování kondenzátorů, základní typy tranzistorů. ..................................................... 139. Integrované obvody- časovač 555, číslování vývodů, funkce, logické kreslení schématu, zem je mínus,

trimr, nastavení rychlosti blikání a výšku tónu pípání, řada rezistorů .................................................................................. 1410. časový spínač s 555, připojení LED a přes spínací tranzistor žárovička, motorek, sirénka. .............................................. 1711. Pájení, odizolování vodičů, osazování plošných spojů, měřící přístroj .............................................................................. 1912. Zesilovač, stínění, mikrofon ................................................................................................................................................. 2113. Měřící přístroje a měření napětí, odporů, zkoušení diod a tranzistorů ................................................................................ 2314. Napájecí zdroje, návrh plošného spoje .............................................................................................................................. 2615. Stabilizace napětí, stabilizátory pevného napětí, stabilizovaný zdroj. ............................................................................... 2816. Regulovatelný stabilizovaný zdroj, LM317 ......................................................................................................................... 3117. Síť nebo baterie? ................................................................................................................................................................. 3218. Ručkový měřící přístroj ........................................................................................................................................................ 3519. Kde se berou plošné spoje? ............................................................................................................................................... 3720. Laděné obvody, jednoduchý přijímač pro SV s IO 1083 (A283) ......................................................................................... 4021. Ještě trochu ladění a provedení cívky ................................................................................................................................. 4322. Ještě trochu VF techniky – přímozesilující příjímač AM ...................................................................................................... 4523. Laděné obvody pro VKV, přijímač s TDA7000 .................................................................................................................... 4724. K přijímači patří anténa ........................................................................................................................................................ 5025. Decibely? ............................................................................................................................................................................. 5226. K anténě patří kabel ............................................................................................................................................................ 5527. Kouzelné krabičky – slučovač, rozbočovač, zesilovač ....................................................................................................... 5728. Příjem ze satelitů ................................................................................................................................................................. 6029. Jaký satelit? Směrování antény .......................................................................................................................................... 6230. Měřící přístroje – nf generátor, miivoltmetr, osciloskop ....................................................................................................... 6631. Měření nf zesilovače............................................................................................................................................................ 6832. Takový šikovný zesilovač (TDA 2822M a LM386) .............................................................................................................. 7133. Stereofonie .......................................................................................................................................................................... 7334. Koupená stavebnice – čteme a chápeme cizojazyčné návody.......................................................................................... 7535. Co je v reprobedně? Výhybky, kmitočtová charakteristika .................................................................................................. 7736. Reprosoustava vlastníma rukama? – vinutí tlumivek ......................................................................................................... 7937. Autorádio ............................................................................................................................................................................. 8138. Síťový transformátor ............................................................................................................................................................ 8439. Zhodnocení a úprava síťového transformátoru ................................................................................................................... 8640. Návrh transformátoru ........................................................................................................................................................... 8941. Co se starou CD-ROM? ...................................................................................................................................................... 9042. Údržba a oprava mikropáječky ........................................................................................................................................... 9243. Dnes poznáme tyristor a triak .............................................................................................................................................. 9444. Regulátor výkonu s tyristorem a triakem ............................................................................................................................. 9645. Bezkontaktní spínání ........................................................................................................................................................... 9946. Optočlen, optotriak ............................................................................................................................................................. 10047. Rozvod TV signálu v bytě .................................................................................................................................................. 10348. Anténní zesilovače ............................................................................................................................................................ 10549. Připojení zesilovače k předzesilovači, přizpůsobení, zesílení ......................................................................................... 10750. Zvlášnosti měření koncového zesilovače ......................................................................................................................... 10951. Kombinované napájení akumulátor/síť, stabilizátor, elektronická pojistka ....................................................................... 11152. Princip stabilizovaného zdroje, řízení výstupního napětí ................................................................................................. 11453. Oprava stabilizovaného zdroje ......................................................................................................................................... 11654. Stavba stabilizovaného zdroje .......................................................................................................................................... 11855. Konstrukce stabilizovaného zdroje - provedení ................................................................................................................ 12056. Spínání s relé ..................................................................................................................................................................... 12257. Použití relé ......................................................................................................................................................................... 12558. Napájení operačních zesilovačů, operační zesilovač, symetrický zdroj ......................................................................... 12859. Zdroje pro operační zesilovače, předzesilovač s OZ ........................................................................................................ 13060. Základní zapojení zesilovače s OZ ................................................................................................................................... 13261. Vstupní impedance zesilovače ......................................................................................................................................... 13462. Lineární ohmmetr .............................................................................................................................................................. 136


63. Jiná verze lineárního ohmmetru ........................................................................................................................................ 13964. Mikrofon, druhy .................................................................................................................................................................. 14165. Mikrofon, připojení ............................................................................................................................................................. 14366. Mikrofon - parametry a vlastnosti, směrovost .................................................................................................................... 14567. Mikrofon - parametry a vlastnosti, citlivost, dB .................................................................................................................. 14868. Komparátor, připojení odporového čidla, termistor ........................................................................................................... 15069. Odporové čidlo, hystereze ................................................................................................................................................. 15270. Fotorezistor, fotodioda, fototranzistor ................................................................................................................................ 15471. Fotorezistor, fotodioda, fototranzistor - aplikace čidel ....................................................................................................... 15772. Kandela - svítivost ............................................................................................................................................................. 15973. Ještě se trochu vrátíme k zajímavým tématům .................................................................................................................. 16274. Napájení anténního zesilovače ........................................................................................................................................ 16475. Logické integrované obvody ............................................................................................................................................. 16776. Základní zapojení logických obvodů ................................................................................................................................. 17077. Blikač s logickými obvody ................................................................................................................................................. 17378. Logické funkce NAND, NOR.............................................................................................................................................. 17679. Čítač, dělička ..................................................................................................................................................................... 17980. Vyhodnocení načítaného stavu ......................................................................................................................................... 181

1


ÚvodemAčkoliv o elektronice bylo vydáno již

mnoho publikací, domníváme se, že od-borná literatura našim nejmladším čte-nářům a studentům středních škol stálehodně dluží. Není sporu o tom, že elek-tronika je obor, který se rozvíjí nesmírněrychle. Přitom většina učebnic pro střed-ní školy byla napsána již před mnoha lety.Dá se říci, že tyto učebnice popisují přes-ně a důkladně tehdejší stav technikyv tomto oboru, ten se ovšem od součas-ného podstatně liší. Začátečník se při je-jich studiu dost těžko orientuje v množstvíněkdy okrajových a málo významných in-formací, vzorců a definic, takže těžko roz-pozná, které z nich jsou důležité a pro dalšístudium podstatné.

Bouřlivý rozvoj elektroniky, jehož jsmesvědky, se netýká jen výpočetní techni-ky, kde jsou změny nejvíce vidět, alei audio a videotechniky, radiotechniky čitechniky telekomunikační. Ve všech těch-to odvětvích a ještě v mnohých dalšíchse stále více uplatňuje digitální technika.Během života jedné generace prošlaelektronika několika technologickými re-volucemi, od elektronek přes tranzistoryaž k integrovaným obvodům. Popis ně-kterých nových technologií se podobáspíše „science fiction“ než technické in-formaci.

Jak tedy na to chceme jít myDomníváme se , že při poznávání to-

hoto oboru je nutné zvládnout jeho zá-klady ve stručné formě a tyto znalosti prů-

běžně rozšiřovat a prohlubovat. Budemese snažit tímto kurzem vytvořit přehled-nou učebnici, která začátečníkům umož-ní pestrou a přitažlivou formou vniknoutdo světa elektroniky. Ti, kteří tento oborstudují, si mohou již získané znalosti zo-pakovat a své schopnosti uplatnita prohloubit při realizaci praktických za-pojení, která budou výklad doprovázet.

Našim společným cílem bude zvlád-nutí základních pojmů a zákonů elektro-niky. Zvláštní pozornost přitom budemevěnovat zejména těm poznatkům, kteréjsou významné pro praktickou činnost.Nejdříve se seznámíme se základnímipojmy a veličinami jako je proud, napětí,odpor, kapacita, indukčnost. Dále probe-reme základní vlastnosti stejnosměrné-ho a střídavého proudu. Seznámíme ses vlastnostmi nejpoužívanějších pasivníchsoučástek – rezistorů, kondenzátorů a in-duktorů. Získané poznatky uplatníme připopisu základních RCL obvodů (sériovýa paralelní RC obvod, obvody RL, sério-vý a paralelní LC rezonanční obvod, Wie-nův článek, T články). Další výklad budezaměřen na polovodičové součástky, kdese přes diody dostaneme k prvním aktiv-ním součástkám, tranzistorům. A opět: tytoznalosti použijeme při popisu činnostinejjednodušších elektronických obvodů,jako je stabilizátor napětí a jiné jednoduššíobvody s tranzistory. A to už budemev elektronice jako doma.

A jak chceme udržet vášzájem?

Teorii a praxi je nutné dělat součas-ně. Bez teoretických znalostí nelze do-sáhnout úspěchu v praxi, a naopak hod-ně poznatků a dovedností nelze získatjinak než praktickou činností. Proto sebudeme snažit obojí spojit do jednohoharmonického celku.

Výběr námětů na vlastní konstrukcebude orientován na taková zapojení, kte-rá mají pro začínající radioamatéry prak-tický význam. Tak třeba hned z počátku sipostavíme praktický univerzální napáje-cí zdroj, který budeme moci používat pronapájení dalších zařízení, realizovanýchpozději.

V moderních zapojeních se ve stálevětší míře uplatňují integrované obvody(IO). Důvodem není jen nižší cena a men-ší rozměry obvodů s IO oproti tranzisto-rovým zapojením. Snižuje se i jejich spo-třeba a výrobní náklady, zvyšujespolehlivost a výsledné produkty zpravi-dla mají mnohem lepší technické para-metry. Proto se v praktické části školy za-měříme na vlastnosti a základní aplikacemoderních integrovaných obvodů jakojsou např. operační zesilovače, monoli-tické stabilizátory napětí, různé sdruže-né obvody (generátory, časovače) a dal-ší. Zapojení, které dříve nebylo možnévytvořit jinak než s použitím většího po-čtu tranzistorů, můžeme nyní realizovatjen s jedním, nebo několika málo inte-grovanými obvody a často v mnohemvyšší kvalitě. Proto je nutné neustále sle-dovat odbornou literaturu, zejménas ohledem na zavádění nových součás-tek a technologií.

Platí již nyní a bude to stále naléha-vější, že technici musí studovat odbor-nou literaturu v originále, nejčastějiv angličtině. Naučit se cizí jazyk a zejmé-na odbornou terminologii je časově ná-ročné a namáhavé. Kdo to již alespoňčástečně umí, je ve výhodě. Těm ostat-ním to chceme alespoň z počátku trochuusnadnit. U všech důležitých pojmů (na-pětí, proud, rezistor, kondenzátor, zesilo-vač, zdroj, zpětná vazba, zesílení, zkres-lení, atd.) budou v závorce uvedenyanglické ekvivalenty. Čtenáři našeho ča-sopisu tak mají možnost se bez větší ná-mahy naučit odborné anglické termino-logii, postačující k orientaci v odborných

1. dílSeznámení se seriálem


2

článcích, katalogových listech apod., cožjim vytváří lepší podmínky pro další stu-dium a práci v tomto oboru.

Co budete potřebovatVšechny mladé zájemce o elektroni-

ku a zejména jejich rodiče upozorňuji,že k této činnosti je nutné vytvořit určitépodmínky. Je třeba mít vyhrazený pracov-ní prostor, abychom nemuseli rozdělanévěci a nářadí každý den uklízet. V kuchy-ni na jídelním stole se tato činnost dlou-hodobě dělat nedá.

Základní vybavení začínajícího elek-tronika je poměrně skromné. Patří sempředevším dobrá páječka, pistolová nebomikropájka. Nejlepší je mít obě. Mikro-pájku potřebujeme na pájení jemnýchspojů, integrovaných obvodů apod., propřipájení součástek se silnými vývodynebo při pájení na větších plochách mě-děné folie plošného spoje její výkon ně-kdy nestačí, protože dochází k velkémuodvodu tepla. Dále potřebujeme sadumenších šroubováků, malé stranové ští-pací kleště a kleště ploché, pinsetu, ma-lou vrtačku, sadu menších pilníků a pil-ku. Někdy se neobejdeme bez „třetíruky“, nahradí ji malý svěráček. Část těch-to věcí už možná máte ve vybavenídomácnosti.

Kromě nářadí budeme potřebovat uni-verzální měřicí přístroj, který měří napětí,proud a odpor, s ručkovým měřidlem nebodigitální. Takový přístroj je nyní již možnépořídit velmi levně, i za méně než 300 Kč.

S čím můžete počítatPostupem času se sami vybavíte mě-

řicími přístroji a přípravky, které budemepublikovat jako návody na stavbu. Výho-da tohoto postupu je zjevná. Nejen že silevně pořídíte potřebné vybavení, alenavíc se při tom v elektronice dále zdo-konalíte. Budeme se také zabývat stav-bou jednoduchých elektronických zaří-zení, použitelných v domácnosti, jakonapř. časový spínač, nabíječka akumu-látorů a jiné „hračičky“.

Později se začneme orientovat naelektroakustiku. Seznámíme se s vlast-nostmi, principem činnosti a s parametryrůzných zdrojů nf signálu, zesilovačůa reproduktorových soustav. Postavíme sijednoduchý, ale kvalitní nf zesilovačs ekvalizerem a indikátorem vybuzenía případně i malý mixážní pult. Tato zaří-zení je v mnoha případech možné poříditvlastními silami výrazně levněji, než přinákupu hotových výrobků.

Všechny teoretické články na sebebudou navazovat a při studiu každé ka-

pitoly budou k pochopení stačit znalosti,obsažené v kapitolách předcházejících.Rovněž konstrukční návody budou logic-ky seřazeny. Napájecí zdroj bude možnébez dalších úprav využít např. k napájenígenerátoru. Ten zase bude užitečný přioživování nf zesilovače, atd. Proto našim„žákům“ doporučujeme, aby si časopiskupovali pravidelně, nebo aby si zajistilijeho předplacení.

A nakonec to nejdůležitějšíPři práci v oboru elektro nesmíme

zapomínat na bezpečnost, protože úrazelektrickým proudem může mít velmivážné následky. Proto budeme v tétorubrice uveřejňovat návody na konstruk-ci přístrojů, které je možné napájet bez-pečným napětím, buď z baterie nebo zesíťového adaptéru. Nákupu síťovýchnapáječů bychom však měli věnovatvelkou pozornost. Na trhu se stále (ze-jména ve stánkovém prodeji) vyskytujíadaptéry pochybného původu, postrá-dající jakoukoliv dokumentaci, která byosvědčovala jejich kvalitu a hlavně bez-pečnost. Doporučuji proto, nenechte sezlákat nízkou cenou a kupujte jen vý-robky, u kterých vám může prodejcepředložit rozhodnutí o schválení od stát-ní zkušebny (homologační protokol).

2. díl

Vážení přátelé, milí „žáci“,vítáme vás všechny na první hodině

praktické elektroniky a doufáme, že sevám náš způsob vyučování bude líbit.Proti běžným školám jsou jeho pravidlatrochu jiná, vaše účast a aktivita je zceladobrovolná. Tato okolnost může být vý-

hodou, jestliže se nám podaří přitažlivýmobsahem a poutavou formou udržet vašipozornost. Je totiž všeobecně známo, žeto, co člověka baví, dělá obvykle nejlé-pe. Pokud se nám třeba některé věci ne-podaří dostatečně a jasně vysvětlit, nebopokud budete mít vlastní náměty na oži-

vení výuky, napište nám to. Alespoň čás-tečně tak nahradíme chybějící přímý kon-takt učitele se žáky.

Náplň jednotlivých kapitol koncipuje-me tak, aby škola byla „stravitelná“ i prozačátečníky, zejména pak z řad mláde-že. Při zavádění základních pojmů tedydáváme přednost zjednodušeným, alesrozumitelnějším formulacím před přes-nými definicemi, jejichž pochopení by vy-žadovalo hlubší teoretické znalosti.

A teď, prosím, dávejte pozor, právězačínáme!

Základní pojmy lektrotechnikyZákladní veličiny, se kterými se

v elektronice budeme setkávat doslovana každém kroku, jsou:Elektrické napětíElektrický proudElektrický odporElektrický náboj a kapacita

V praxi se slovo „elektrický“ běžněvynechává, protože věcná souvislost jevždy jasná a je to kratší. Pokud to z jinýchdůvodů nebude na závadu, budeme todělat také.

Elektrické napětíElektrické napětí je rozdíl elektrických

potenciálů mezi dvěma elektrodami

Základní pojmy elektrotechniky

3


nebo mezi dvěma místy v elektrickémobvodu.

Napětí (voltage) se označuje písme-nem U. K vyjádření velikosti napětí pou-žíváme jednotku, která se nazývá volt aoznačuje se písmenem V.

K měření napětí používáme přístro-je, jež se nazývají voltmetry.

V praxi se běžně říká, že v nějakémbodě obvodu (třeba na kolektoru tran-zistoru) je nějaké napětí (třeba 6 V). De-finičně je to nesmysl, ale všichni tomurozumí. Řekneme-li např., že plochá ba-terie má napětí 4,5 V, každý ví, že je tonapětí mezi jejími vývody. Když tedy ří-káme, že v určitém bodě elektrickéhoobvodu je napětí 6 V, pak je to zpravidlavztaženo vůči nějakému společnémubodu který se obyčejně nazývá „zemí“.V rozvodné síti elektrické energie je takénapětí (střídavé), dokonce několik. Mezidvěma fázovými vodiči je to např. 380 V,mezi některým z fázových vodičů a zemí(tou skutečnou, na které stojíme) je na-pětí 220 V. Právě odtud hrozí nebezpečípři manipulaci se zařízeními, která jsounapájena ze síťového rozvodu. Tím, žejsme prakticky stále „uzemněni“, jsmespojeni s jedním bodem síťového okru-hu. Proto se také v okamžiku, kdy se do-tkneme bodu druhého (některého z fá-zových vodičů) začne naším tělemprotékat proud. Tím se vlastně stanemespotřebičem elektrické energie se vše-mi (často velmi tragickými) následky.

Otázky bezpečnosti jsou všeobecněpodceňovány a opomíjeny. Přitom prá-vě začátečníci a laici jsou ohroženi nej-více. Proto se k tomuto tématu budemevracet vždycky, když to bude vzhledemk náplni praktické části seriálu aktuální.

Elektrický proudElektrický proud je uspořádaný tok

elektronů. Vzniká tehdy, pokud dvě mís-ta uzavřeného elektrického okruhu,mezi kterými je napětí, propojíme něja-kým vodičem.

Proud (current) označujeme písme-nem I. K vyjádření velikosti (intenzity)proudu používáme jednotku, která se na-zývá Ampér a označuje se písmenem A.

K měření proudu používáme přístro-je, které se nazývají ampérmetry.

Elektrický odporElektrický odpor je vlastnost materi-

álů (případně součástek), která se pro-jevuje tím, že brání průtoku elektrické-ho proudu.

Odpor (resistance) značíme písmenemR. K vyjádření velikosti odporu používámejednotku, která se nazývá Ohm a označujese řeckým písmenem Ω/omega/.

K měření odporu používáme přístro-je, které se nazývají ohmmetry.

Elektronické součástky, jejichž cha-rakteristickou vlastností je odpor, se na-zývají rezistory.

Vzájemný vztah tří uvedených zá-kladních elektrických veličin je vyjádřentakzvaným Ohmovým zákonem, ke kte-rému se brzy dostaneme.

Elektrický náboj a kapacitaKapacita (capacity) je schopnost skla-

dovat (akumulovat) elektrický náboj(charge).

K vyjádření velikosti kapacity použí-váme jednotku, která se nazývá Farad.

Kapacitu jeden farad má takový kon-denzátor, který při napětí 1 V akumulujenáboj o velikosti 1 C (jeden Coulomb).Je to stejný náboj, jaký proteče vodičemza jednu sekundu při proudu 1 A.

Elektronické součástky, jejichž cha-rakteristickou vlastností je kapacita senazývají kondenzátory.

Je všeobecně známo, že schopnostskladovat elektrickou energii mají takéakumulátory, které jsou běžnou součástíživota každého z nás. U nich však do-chází k akumulaci náboje na základěúpně jiného (elektrochemického) prin-cipu.

Ohmův zákonVěnujte mu náležitou pozornost, pro-

tože je to patrně nejdůležitější zákon velektronice. Bez jeho dokonalé znalostise neobejdeme, protože ho budeme po-užívat velmi často, prakticky na každémkroku. Komu přejde jakoby „úplně sám“do krve a mozku, má talent pro elektro-niku.

Tento zákon nám říká, že velikostproudu, protékajícího vodičem, je přímoúměrná velikosti napětí na tomto vodičia nepřímo úměrná odporu vodiče. Velmisnadno pak můžeme vyjádřit Ohmův zá-kon jednoduchou rovnicí:

I = U / RÚpravou rovnice, kterou snadno

zvládne každý školák, získáme vztah:

U = I × RS jeho použitím můžeme vypočítat

velikost napětí na vodiči se známým od-porem, pokud jím protéká proud známévelikosti.

Třetí tvar rovnice, rovněž vycházejícíz Ohmova zákona je tento:

R = U / IPoužijeme jej tehdy, když budeme

chtít vypočítat odpor vodiče, kterým pro-téká proud o známé velikosti, jestližeznáme současně i velikost napětí mezioběma konci vodiče.

Velmi dobrou pomůckou pro zapa-matování správného tvaru výrazu, vyja-dřujícího Ohmův zákon, je jeho grafickévyjádření v podobě trojúhelníku (vizobr.).

UI × R

Potom si stačí zapamatovat, že znač-ka napětí (U) je nahoře, zvýrazněná příč-ka pod U má význam jako zlomková čáraa tečka mezi spodními symboly je zna-ménko násobení. Jak sami vidíte, všech-ny tři uvedené tvary Ohmova zákonajsou z obrázku dobře odečitatelné.

Na závěr teoretické části ještě jednupoznámku. Při definici proudu a při slov-ním vyjádření významu jednotlivých tva-rů Ohmova zákona byl několikrát použittermín „vodič“. Je třeba jej chápat nejenjako kousek drátu, propojujícího elek-trický obvod, ale obecně jako součást-ku, schopnou (lépe či hůře) vést elek-trický proud. Může to tedy být skutečnějen kus drátu (pak může být jeho odpormalý), nebo třeba vlákno žárovky či spi-rála u vařiče. Může to ovšem být takérezistor, jehož odpor může být v rozsa-hu od desetin ohmu až po miliony ohmů.Pokud platí, že odpor daného vodiče jestálý, pak také platí i Ohmův zákon. Poz-ději uvidíme, že to zdaleka není vždytak jednoduché. Jak to opravdu fungu-je, to si už brzy sami zkusíte.

A teď už konečně něcopraktického

Ne, páječku ještě do ruky neberte. Nežzačneme něco stavět, musíme se ales-poň trochu vyznat v součástkách. Jinakby místo radosti nad fungujícím zaříze-ním mohlo přijít zklamání. Kromě toho,někteří z vás ještě ani nepájeli a to setaké budeme muset naučit. Takže pěkněpopořádku, nejdříve ty součástky.

Součástky a jejich tříděníPřehledná kategorizace součástek

(component, device) je při jejich dnešnírozmanitosti dosti složitá a obtížná. Pronaši potřebu a základní orientaci námzatím musí stačit jen hrubé rozdělení.Podle něho budeme rozlišovat součást-

Důležitá poznámka:Pamatujme si pro pořádek, odpor

je vlastnost (vodičů, součástek, se-pnutého kanálu tranzistoru MOSapod.), nikoliv název součástky. Natoto téma se vedou diskuse již řadulet, zatím bezvýsledně. Označení „od-por“ pro součástku, která se správněnazývá rezistor, je pouze slangovéa jako takové je nelze používat ve ve-řejném písemném projevu. Ostatněnikoho nenapadne při popisu zapo-jení použít slovo „kondík“ nebo „tran-ďák“, ačkoliv tyto výrazy jsou v radio-amatérské hantýrce téměř stejněfrekventované.


4

ky aktivní a pasivní. K aktivním součást-kám počítáme skoro všechny součást-ky polovodičové (snad kromě diod a ně-kterých dalších speciálních prvků),nejznámější představitelé této skupinyjsou tranzistory (transistor) a integrova-né obvody (integrated circuit). Mezi pa-sivní součástky patří rezistory (resistor),kondenzátory (capacitor), induktory (in-ductor – často označované jako cívkynebo indukčnosti), různé druhy diod (di-ode) a další. Samostatnou skupinu paktvoří tzv. konstrukční prvky. K nim patřípřepínače (switch) otočné, páčkové, tla-čítkové, potenciometry (potentiometer),transformátory (transformer), konektory(conector), pojistky (fuse), patice(socket) a další. Jednotlivé vyjmenova-né položky můžeme dělit dál. Tak třebadiody – mohou být usměrňovací (recti-fier), svítivé (light emitting diode, zkrat-kou LED), spínací, Zenerovy, kapacitní,Schottkyho a ještě mnoho dalších. A abytoho nebylo málo, v době poměrně ne-dávné ke klasickým součástkám přibylaještě rodina součástek pro technologiipovrchové montáže (surface mountagetechnology, zkratkou SMT). Tyto součást-ky, mezi nimiž se znovu opakují všech-ny druhy součástek klasických (tedy re-zistory, kondenzátory, diody, tranzistory,integrované obvody atd.) se označujízkratkou SMD (surface mountage devi-ce).

Takhle bychom mohli pokračovat ješ-tě několik stránek, to by teď ovšem bylopředčasné. Dobrá orientace v součást-kách je ale pro elektronika velmi důleži-tá a proto doporučujeme ke studiu vel-mi vhodnou a docela poutavou (i kdyžtrochu netradiční) literaturu, což jsou ka-talogy elektronických součástek přísluš-ných prodejen a firem.

Základní elektronickésoučástky

1. RezistoryRezistor je jedna ze základních

a nejrozšířenějších součástek v elektro-nice. Vlastností rezistorů je jejich elek-trický odpor, který kladou průtoku elek-tr ického proudu. Velikost odporurezistorů se běžně pohybuje v rozmezíod desetin ohmu až do milionů ohmů.Aby bylo možné zápis označení odporurezistoru zkrátit, používá se systém ná-sobících předpon kilo (krát tisíc) a mega(krát milion). Např. rezistor s odporem10 000 ohmů se označuje jako 10 kW(čteme deset kiloohmů), podobně místo1 000 000 ohmů napíšeme jen 1 MWa čteme jeden megaohm.

Rezistory se podle velikosti odporuvyrábí v tak zvaných řadách. Většinouse používá řada E12, u které je v roz-

Ukázky různých typů součástek

Patice

Konektorů existuje obrovské množství nejrůznějších druhů

Integrované obvody

Trimry Potenciometry

Tranzistory SMD součástky jsou opravduminiaturní (2× zvětšeno)

5


mezí jedné dekády k dispozici dvanácthodnot. Začíná se u hodnoty 1 a každádalší je přibližně 1,2 násobek předchá-zející – viz výše zmíněné katalogy sou-částek.

Velikost odporu je na každém rezis-toru vyznačena. Dříve to bylo na jehotělísku přímo vypsáno s použitím uve-dených násobících předpon, přičemžpísmeno předpony zároveň nahrazova-lo desetinnou čárku (např. rezistors označením 4k7 měl 4,7 kiloohmů).V současné době již všichni výrobci po-užívají barevný kód, kde je velikost vy-značena na každém rezistoru sadou ba-revných proužků.

Kromě velikosti odporu je důležitýmparametrem rezistoru také jeho výkono-vá zatižitelnost, která se udává ve wat-tech (o výkonu elektrického proudu sibudeme si povídat příště, teď jenom to-lik, že tato veličina se označuje písme-nem W). V praxi vystačíme ve většině pří-padů s rezistory, dimenzovanými provýkon 0,25 W, ale běžně dostupné jsourezistory pro výkon až několik W.

2. KondenzátoryVedle rezistorů patří kondenzátory

k nejpoužívanějším pasivním součást-kám. Požadavky elektronické praxe jsoutakové, že rozsah velikosti kapacity vy-ráběných kondenzátorů je obrovský, jerozložen přes 10 řádů (dekád). Protožezákladní jednotka kapacity farad je propraxi příliš velká, používají se pouze jed-notky menší (milifarad, mikrofarad, na-

nofarad a pikofarad). Vedle velikosti ka-pacity je důležitým parametrem konden-zátorů napětí, které můžeme na konden-zátor přivést, aniž by došlo k elektrickémuprůrazu dielektrika. Podle druhu materi-álu dielektrika jsou k dispozici konden-zátory elektrolytické, keramické, papí-rové a kondenzátory s dielektrikemz umělých hmot. Použité dielektrikum jezpravidla hlavním faktorem, jež určujeoblast použitelnosti daného typu kon-denzátoru.

Velikost kapacity a provozního na-pětí bývá většinou na kondenzátorechvyznačena číselně-písmenovým kó-dem. Tak jako rezistory se i kondenzátoryvyrábí z hlediska velikosti kapacityv řadě E12, kondenzátory elektrolytic-ké v řadě E6. Elektrolytické kondenzá-tory mají na pouzdru vyznačenou pola-ritu, jakou může mít napětí, jež je na něpřipojeno. Přepólování kondenzátoruvede zpravidla k jeho zničení. Také zdeodkazujeme čtenáře na katalogy pro-dejen elektronických součástek jako nadobrý zdroj dalších, pro praxi důležitýchinformací.

3. InduktoryInduktory (dříve označované jako

cívky či indukčnosti) jsou součástky, je-jichž charakteristickou vlastností je in-dukčnost. Používají se především vevysokofrekvenčních obvodech a v po-slední době také ve spínačových zdro-jích. Protože se k jejich využití zatím ne-chystáme a indukčnost jako elektrickouveličinu jsme též neprobírali, vrátíme sek těmto součástkám později.

4. DiodyJak už jsme uvedli v úvodu pojedná-

ní o součástkách, výrobci polovodičo-vých součástek nabízí nepřebernémnožství druhů diod pro různá použití.My se zatím soustředíme na diody prodva účely použití, které také budemebrzy potřebovat. Jsou to diody usměr-ňovací a diody svítící. Jejich názvy jižpředem určují i jejich použití. Usměrňo-vací diody většinou používáme k usměr-nění střídavého proudu, nejčastějiv napájecích zdrojích, nabíječkáchapod. Diody svítící se používají k optic-ké signalizaci, jako kontrolky zapnutí,indikátory vybuzení nebo jako výstupníprvky efektových zařízení a hraček.

Všechny diody mají dva vývody (ano-du a katodu), které nesmíme v zapojenízaměnit, protože to v lepším případězpůsobí jeho nefunkčnost, v případěhorším zničení diody nebo i dalších sou-částek. Diody vedou elektrický proudpouze jedním směrem a sice tehdy, kdyžje anoda diody kladnější než katoda.Jsou tedy schopné řídit směr protékají-cího proudu, tedy jej usměrňovat. To je

jejich základní vlastnost, která se pakvyužívá v jednotlivých typech elektronic-kých obvodů, ať už se jedná o napájecízdroje, detektory, spínače ochranné ob-vody a další.

Zvláštní skupinu diod tvoří tzv. svítící,svítivé nebo také světlo emitující diody.Označují se všeobecně zkratkou LEDpodle anglického názvu „light emittingdiode“, v elektronické hantýrce jsou toprostě jen „ledky“. Jak je již v jejich ná-zvu obsaženo, tyto diody při průchoduproudu svítí. Chceme-li se vyjádřit od-borněji, řekneme, že generují elektro-magnetické vlnění o kmitočtu, na kterýje citlivé lidské oko. Vyrábí se v mnohatypech a provedeních, která se liší bar-vou vyzařovaného světla (žluté, červe-né, zelené a v poslední době i modré),tvarem (kulaté, čtvercové, trojúhelníko-vé, obdélníkové), rozměry, způsobemmontáže a dalšími znaky. V poslednídobě dostaneme také LED, které samyblikají nebo takové, které jsou schopnésvítit dvěma barvami. Sítící diody jsoudnes nepostradatelnou součástkouprakticky ve všech oblastech elektroni-ky, od spotřební až po průmyslovou. Ne-jen že jako součást displejů založily ce-lou novou oblast součástkové základnypro elektroniku, ale jako indikační pr-vek úplně vytlačily dříve používané žá-rovičky a doutnavky. Různá zapojení sesvítícími diodami vždy byla a patrně ješ-tě nějakou dobu budou oblíbenýma vděčným námětem pro amatérskoutvořivost.

Ukázka rezistorů(ve skutečné velikosti)

Různé typy kondenzátorů(skutečná velikost)

Dva různé induktory

Svítivá dioda (2× zvětšeno)


6

Hlavní parametry diod jsou závěrnénapětí a propustný proud. Tyto hodnotyjsou pro daný typ diody předepsány vý-robcem a nesmějí se překračovat. Pře-kročíme-li velikost dovoleného závěr-ného napětí nebo propustného proudu,může dojít k nevratným změnám na po-lovodičovém přechodu diody, znemož-nujícím její další použitelnost.

5. Vypínače a přepínačeVypínačem (switch) můžeme propo-

jit nebo naopak přerušit cestu (tok) elek-trického proudu v určitém obvodu, jed-noduše vypnout nebo zapnout. Častoje využíváme jako hlavní vypínače v pří-vodech napájecího napětí u různých za-pojení nebo zařízení. Mívají tedy dvěpolohy, v jedné poloze jsou jejich vnitř-ní kontakty sepnuty, tím jsou jejich vý-vody zkratovány a proud může prochá-zet z jednoho vývodu ke druhému. Vedruhé poloze jsou kontakty rozpojenya proud pochopitelně neprochází. Vy-rábí se jako jednoduché, dvojité i více-

násobné. Konstrukce vypínače je vytvo-řena tak, aby snesl určité napětí mezirozpojenými kontakty, aniž by došlok nežádoucímu průchodu proudu (pře-skokům). Tyto vlastnosti u vypínače mu-síme „hlídat“ zejména tehdy, použijeme-li jej v okruhu síťového rozvodu.

Přepínačem můžeme zvolit pro prů-chod elektrického proudu některouz několika možných cest. Používá se spí-

Diody (skutečná velikost)

Pojistky

še pro přepínání slaboproudých signá-lových okruhů, může být rovněž jednoči vícenásobný, počet poloh bývá až12 i více.

6. PojistkyPojistka (fuse) je úmyslně zeslabené

místo v elektrickém okruhu. Jejím úko-

lem je chránit další součástky v elektro-nickém obvodu nebo celé zařízení předzničením, pokud by došlo v důsledkujiné poruchy nebo naší chyby k přílišné-mu nárůstu protékajícího proudu. Pokudvelikost proudu přestoupí hodnotu, nakterou je pojistka dimenzována, dojdek přepálení vodiče v pojistce a tok prou-du je přerušen. Pojistky pro elektronikumají tvar malé skleněné trubičky, uza-vřené z obou stran kovovými čepička-mi, jež jsou vnitřkem trubičky propojenytenkým vodičem.

7. TransformátoryTransformátory (transformer) slouží

k přeměně (transformaci) napětí v ob-vodech střídavého proudu. Velmi častoje používáme u napájecích zdrojů, kdesnižují napětí elektrovodné sítě z 220 Vna velikost, potřebnou pro napájení elek-tronických obvodů, např. na 12 V. Vý-znamné je i to, že zároveň také oddělujínapájené okruhy od síťového rozvodu,což je z hlediska bezpečnosti velmi dů-ležité.

Diody (skutečná velikost)

3. díl

Z důvodu nemoci našeho kolegy, kte-rý pro vás připravuje seriál Malá školapraktické elektroniky, uděláme v tomtočísle malé intermezzo a věnujeme dneš-ní díl trochu jinému pojetí školy. Kdyby-chom byli v autoškole, řekl bych, že sepřestaneme učit značky, vyjdeme ze tří-dy a půjdeme si trochu zajezdit. A omlou-vám se předem panu učiteli, jestliže ně-kdy řeknu rezistoru odpor.

Základní věc – spojování součástek.Úplný začátečník má v podstatě dvěmožnosti – pájet či nepájet. Osobněbych se přimlouval za pájecí variantu,protože každý, kdo elektroniku neopustípo pár měsících, dříve nebo později páj-ku do ruky vezme. Kdo ještě neví, jak tos ním bude, nebo má doma krásné ne-využité kontaktní pole a nemá pájku(nebo na pájku ;–), budiž zařazen doskupiny nepáječů.

Pro nepáječeZačneme od úplného začátku. Dráty

jsou z kovu. Může to být měď, hliník, že-lezo a určitě spousta dalších kovů. Drá-

ty, které používá průměrný bastlíř, jsouobvykle z mědi. Dráty používáme větši-nou proto, aby jimi tekl proud a aby na-pětí mezi věcmi, které drátem spojíme,bylo zanedbatelné. Podle Ohmova záko-na (chválabohu, že už známe aspoň tenOhmův zákon) napětí na vodiči se rovnáproud krát odpor. Říká se, že kovy jsoudobré vodiče – to je totéž, jako když řek-neme, že mají malý odpor. Pro předsta-vu – odpor obyčejného obužírkovaného(to neříkám proto, že by bužírka měla vlivna odpor drátu, ale aby bylo jasno o jakýdrát jde – i s bužírkou je tlustý asi tak1 mm) drátu dlouhého asi 15 mje … moment, musím to změřit … 1,5 Ω.To je „relativně“ malý odpor. Když vez-meme dva dráty, oholíme jim konce a tytopřiložíme k sobě, musí proud, který máv drátu ke svému „tečení“ celý průřez (plo-chu, kterou má měď, když drát přeřízne-me), procházet v místě dotyku malinka-tou ploškou, která má průřez větší nežžádný jen díky tomu, že měď je měkká.Čím víc dráty k sobě přitlačíme, tím většíje tato ploška. Odpor, který toto úzké mís-

to pro proud představuje, může být třebajen setina ohmu, ale také několik desítekohmů a pokud je drát zoxidovaný, špina-vý nebo zapomeneme oholit bužírku,může být až tak velký, že nejde změřit.Když strčím drát do kontaktního pole,mezi pružinkou v poli a drátem je právětakové úzké místo pro proud. Nikdo neví,jak je ta pružinka zoxidovaná a tak si ni-kdy nemůžu být jistý, že mezi drátem apružinkou je dobrý kontakt (že kontaktmá malý odpor – to je totéž). Zatím to vy-padá, že chci zase nepáječe přetahovat

Nepájivé kontaktní pole

Pro páječe a nepáječe

7


do tábora páječů, ale je to úplně jinak.Sám kontaktní pole používám, napříkladi konstrukce z obálky tohoto čísla ve svémembryonálním stádiu sídlila na několikakontaktních polích. Chtěl jsem jen upo-zornit na jev, který by měl mít každý, kdose na jakékoliv úrovni zabývá elektřinou,stále na paměti. Žádný kontakt není do-konalý, nikdy se nedá stoprocentně spo-lehnout ani na ten nejlepší a nejdražšíkontakt, i kdyby byl ze zlata. Když jev nějakém zapojení najednou z nezná-mých důvodů něco špatně, ze všeho nej-dřív zkontroluji kontakty. Ale přesně to-též, co o kontaktech, se vlastně dá řício všech součástkách. A vlastně o všechvěcech a lidech na světě.

Pro páječeZačneme od úplného začátku. Dráty

jsou z kovu … dále viz odstavec Pro ne-páječe.

Páječka je věc, která má hrot tak hor-ký, že se s ním dá roztavit cín. Páječce senormálně říká pájka, protože je to kratší.Cín vlastně není cín, ale slitina cínu, olo-va a ještě něčeho dalšího – to už bývárůzné. Proto se také cínu nemá říkat cín,oficiální název je pájka. První věta tohoto

odstavce je tedy úplně špatně. Správněse páječkou taví pájka. My ale budemepájkou tavit cín (aspoň v dnešním díleškoly). Pájka může být buď pistolová (fotov letošním čísle 1), nebo mikropájka (fotodnes). Už z názvu vyplývá, že mikropáj-ka je spíš na menší věci. Můžu ale uklid-nit potenciální silnoproudaře vlastnícímikropájku i mikroelektroniky vlastnícípistoli. Zkušenosti potvrzují, že pájet sedá cokoli čímkoli, hlavní je, na co je člo-věk zvyklý, co mu přirostlo k ruce.

Při pájení nestačí obalit spojovanédráty tak mohutně cínem, aby drželyu sebe. Nejde nám o mechanické spoje-ní, ale o dobrý elektrický kontakt (viz opětPro nepáječe). Cín se musí do povrchukovu vsáknout, stejně jako se voda vsák-ne do látky. Když ale látku podchlaze-nou na mínus 180 °C jen tak polijemea vodu necháme okamžitě zmrznout, ne-vsákne se nic. Cín mrzne při zhruba200 °C. Hrotem pájky musíme roztavitnejen cín, ale i pořádně nahřát pájenýkov, jinak vznikne takzvaný studený spojčili studeňák. Nejzákeřnější studeňákyjsou ty, které hezky vypadají. Proto: hor-ší, než ten, kdo neumí pájet, je ten, kdoumí pájet hezky a neví, že musí spoj dů-kladně prohřát. Je to opravdu velmi dů-ležité. Stejně důležité je, aby cín nebylpřepálený. To je, když cín nabraný na hrotpájky delší dobu prohříváme, až najed-nou zmatní a změnu jeho fyzikální kon-zistence poznáme po prvním pokusuněco připájet. K tomu, aby byl cín stálelesklý a krásný, nám dopomáhá častépoužívání kalafuny. Existují určitě i jinévěci pro tento účel, ale z vlastní zkuše-nosti mohu mluvit jen o kalafuně a jenv tom nejlepším. Vzpomínám ovšem napájecí pastu Eumetol, jejíž slitina s kala-funou (získaná jednoduše nahřátím páj-kou v nádobce k tomu určené) mělavlastnosti ještě znamenitější než samot-ná kalafuna. Eumetol sám o sobě nebylnic moc, hlavně proto, že kvůli své říd-kosti za vyšších teplot málo ulpíval nahrotu. Ve směsi se ale jeho antioxidovévlastnosti zřejmě projevovaly stejně a ka-lafuna ztratila svou velice nepříjemnoupukavost a roztříštitelnost. Jestli je Eu-metol k dostání i dnes, nevím. Většinabastlířů používá k pájení trubičkový cín,který ve své průběžné dutině obsahujeurčité množství nějaké náhražky za ka-lafunu. Toto množství stačí za předpokla-du, že pájíme samé dokonale čisté nebouž pocínované věci. Nikdo se ale nevy-hne potřebě čas od času připájet nebopocínovat špinavý, mastný kov. V těchtochvílích je nádobka s kalafunou na stolebastlíře naprosto nepostradatelná. Kdyžuž jsem se zmínil o špíně a mastnotě –zde zase výborně sedí přirovnání s vo-

dou a látkou. Promaštěná látka se na-máčí určitě hůř, než čistá a suchá. Někte-ré kovy (např. hliník) jsou dokonce z to-hoto pohledu rovny igelitu, pájet seprostě nedají. I když – všechno jde, kdyžse chce. Stačí prolistovat pár starších roč-níků Amatérského radia, kolik vyšlo růz-ných rad a návodů, jak pájet hliník. Takžespíše než k igelitu můžeme nakonec hli-ník přirovnat ke stanovému plátnu.

Opět musím použít to přirovnání. Nej-lépe se určitě namáčí mokrá látka. Kdyžchceme spájet dva předem pocínovanédráty, máme mnohem jednodušší situa-ci, protože už je „vsáknuto“. Zásada – nej-dřív pocínovat každý díl zvlášť a pak tepr-ve spájet – může připadat začátečníkovijako školní teorie a sotva se to trochu na-učí, už si myslí, že může pájet rovnounepocínované dráty. Omyl. Praxeukazuje, že čím zkušenější páječ, tím dů-sledněji uvedenou zásadu dodržuje, po-kud je to možné. Důvod je prostý – o zá-keřnosti studeňáků už byla řeč.

Když pájíme na plošné spoje, čili ploš-ňáky, platí zásada o pocínování sice také,ale mnohdy se nedá dodržet. Na pocíno-vaném pájecím bodu totiž cín zakryjei otvor pro nožičku součástky a to by znač-ně zkomplikovalo osazení, pokud je vý-vodů víc. Profesionálně vyráběné deskymají měď už pocínovanou, nebo jinakupravenou, desky zhotovené doma mís-to cínování nejprve přebrousíme jemnýmsmirkovým papírem a pak natřeme roz-tokem kalafuny v lihu. Funguje to výbor-ně, dokonce líp než pocínování, pokudbylo provedeno před lety.

Páječi vlastnící pistolovou pájku musídávat pozor, aby teplota měděné vrstvyna desce nebyla zbytečně vysoká, pro-tože by došlo k odloupnutí mědi od pod-kladu. Mikropáječi musí dávat také po-zor, ale menší, protože hrot mikropájkymá stabilizovanou teplotu, která je mno-hem menší, než maximální teplota očkapistole, když zapomeneme vypnout.

Na plošňáky lze pájet i „amatérskouSMT“, čili bez vrtání otvorů. Doporučujito zejména těm, kdo mají k dispozici např.pouze tatínkovu vrtačku určenou k pro-vrtávání zdí. Součástky se umísťují zestrany mědi a je nutné s tím počítat už odzačátku, když plošňák navrhujeme, ale

Nepájivé kontaktní pole(pohled zespodu)

Deska univerzálního plošného spoje


8

hlavně když potom obrazec přenášímena měď. Zapomětlivost má v tomto přípa-dě za následek nepříjemné úkony, jako„obracení švábů naruby“ – ohýbání no-žiček integrovaného obvodu směrem na-horu.

Extrémně líným bastlířům doporučujitechnologii „hnízdo“ čili „do vzduchu“. Ná-zev je dost výstižný, není třeba vysvětlovato co jde. Sám jsem kdysi „vyrobil“ dvouroz-sahový sinusový generátor 10 Hz až20 kHz, který spolehlivě sloužil několik let

a jehož jedinou „kastlí“ byl polystyrénovýtácek od párku, na kterém hnízdo leželo.

Tak. Moc jsme si sice nezajezdili, aleco můžeme chtít, když zatím o autechvíme jenom to, že mají dvě až tři kola,podle úhlu pohledu.

4. dílZůstaneme dnes ještě chvilku u té-

matu „jak a s čím se co dělá“. Jak si mož-ná vzpomenete, v první kapitole našehoseriálu byl mimo jiné též odstavec s ná-zvem Co budete potřebovat. Jeho ob-sah, věnovaný přehledu základního vy-bavení, si dnes trochu rozvedemea doplníme.

Z hlediska vybavení mohou být výcho-zí podmínky jednotlivých čtenářů velmirozdílné – někdo třeba nemá z uvedené-ho nářadí k dispozici vůbec nic, jinéhozas třeba řemeslnicky orientovaný otecrád pustí do vlastní dílničky. Každý tedybude muset při vybavování své radioa-matérské laboratoře vyjít ze své konkrét-ní situace. Předem bychom se však mělirozhodnout, zda si vybavení pořídíme po-stupným dokupováním jednotlivých kusůnářadí nebo zda koupíme rovnou celousadu. Při této úvaze je důležitou okolnostípředevším velikost prostoru, ve kterémsi chceme svoji laboratoř zřídit. Pokudmáme k dispozici malou místnost (třebajen komůrku), nebo alespoň její část, kte-rou můžeme pro svého koníčka plně vy-hradit, je patrně výhodnější pořizovat vy-bavení postupně ve shodě s rozvojemvlastních dovedností, potřeb a zkušeností.Potom můžeme nářadí rozvěsit přehled-ně a dosažitelně kolem pracovního mís-ta a některé jeho části případně pone-chat trvale na pracovním stole. Pokud aležijete v malém městském bytě, kde nenímožné jeho část trvale obětovat, pak seasi musíme spokojit třeba se sdílenímčasu se sourozenci u psacího stolu apod.V takovém případě bude vhodnější poří-dit si sadu nářadí v kufříku nebo kazetě.Velmi se tím zjednoduší úklid nářadí poskončení práce.

Abychom čtenářům mohli poskytnouto tomto sortimentu alespoň základní in-formace, udělali jsme si orientační prů-zkum trhu. Můžeme říci, že v současnédobě má v prodeji nejširší sortiment ná-řadí pro naši potřebu firma GM electro-nic. Její nabídka obsahuje nejen jednot-livé kusy nářadí (kleště, šroubováky,páječky apod.), ale také asi 25 typů sadnářadí, lišících se svým obsahem a sa-mozřejmě i cenou. Dá se říci, že většinaz nich je (více či méně) vhodná pro elek-tronika. Při výběru sady bychom nemělina její cenu hledět jen jako na cifru. Nej-důležitější je poměr mezi cenou na jed-né straně a vybaveností a kvalitou jed-notlivých kusů nářadí na straně druhé.Podle mého názoru je z tohoto hlediskanejlepší kufříková sada s označením N-BST-178, i když její cena mírně přesahu-je 6 tisíc korun. Platí totiž takové takovépravidlo: když nejsem bohatý, nemohu sidovolit kupovat levné věci (rozuměj –šmejdy na jedno použití). Konečné roz-hodnutí o výši této investice ale nakonecmusí každý udělat sám. Hlavně se alesami sebe nejdříve zeptejte, do jaké míryto s elektronikou myslíte vážně.

Samostatná záležitost je volba páječ-ky. Domnívám se, že pro amatérské účelyje alespoň zpočátku nejvhodnější trafo-pájka, tak zvaná „pistolka“. Je pravda, žepráce s ní vyžaduje větší šikovnost (ze-jména při pájení plošných spojů s větší„hustotou“), tato vlastnost však je radioa-matérům vrozená. Při nákupu nás trafo-pájka potěší přijatelnou cenou, při prácipak oceníme její univerzálnost. Pro páje-ní součástek do jemnějších plošných spo-jů je sice ideální mikropáječka s regulacíteploty hrotu, ale její cena se pohybuje od

dvou tisíc korun výše a alespoň ze začát-ku se bez ní určitě obejdeme. Levné elek-trické páječky bez regulace a páječky ply-nové nejsou pro amatérské „bastlení“vhodné. Proto se nedejte zlákat jejichpoměrně nízkou cenou. Hroty těchto pá-jek jsou stále v důsledku trvalého přehří-vání „opálené“, mají malou životnosta pájka je nesmáčí. Tyto páječky jsou vhod-né spíše „do terénu“, pro jednorázovépoužití (jako například pro opraváře, kte-rý po nalezení závady ve vašem televizo-ru pouze zapájí vadný spoj).

Další velmi užitečnou pomůckou jeodsávačka. Využijeme ji nejen při změ-nách zkušebních zapojení a výměnáchvadných součástek, ale také při rozebí-rání obvodů na deskách s plošnými spo-ji. Tímto způsobem se můžeme levně do-stat ke kvalitním součástkám, takžeodsávačka se nám časem sama zaplatí.Existuje mnoho bazarů, kde je možné zapár korun koupit nefunkční desky z počí-tačů nebo jiných elektronických zaříze-ní, někdy takový „šrot“ dostaneme třebajen za odvoz. Tímto způsobem se může-me levně zásobovat zejména kondenzá-tory, diodami či tranzistory, potenciomet-rickými trimry a v případě nouze snadi rezistory. Tyto součástky totiž lze vyjmoutpoměrně snadno a také můžeme velmijednoduchými prostředky prověřit jejichkvalitu. Získávat touto metodou integrova-né obvody je problematické, asi to vypa-dá poněkud paradoxně, ale prostě se tonevyplatí. Nejde totiž jenom o to, že jejichvyjímání je bez speciálních pomůcek do-sti obtížné. Před jejich dalším použitímbychom měli ověřit, že jsou plně funkční,což je nejen velmi pracné, ale někdyi náročné na přístrojové vybavení.

5. díl

Červené světýlkoV mnoha přístrojích je funce indiková-

na barevným světýlkem. Je menší než žá-rovička, má menší odběr proudu a můžebýt barevné. Zopakujeme si, že součást-ka se jmenuje LED a mezi techniky se jíříká „ledka“, aby se to lépe vyslovovalo.Tato zkratka znamená Light Emitting Di-ode, tedy světlo emitující dioda. Zase cizíslovo. Emitující= vyzařující, vydávající svět-lo. Prostě je to SVÍTIVÁ DIODA.

Schematická značka naznačuje, žesoučástka má dva přívody, proud teče vesměru naznačeném hrotem troj-úhelníčku a malé šipečky naznačují, žedioda vyzařuje světlo. Jsou totiž i jiné di-ody. Slovo dioda znamená, že tato sou-částka má dvě elektrody – kladnou ano-du a zápornou katodu. Pamatuje se tosnadno: ANO – souhlas, DA – je rusky

také ano, a katoda je to druhé. Na rozdílod žárovičky, kde je jedno, jak je zapoje-na, má LED plus a mínus, jako většinaspotřebičů na baterie. Aby dioda svítila,připojuje se anodou směrem ke kladné-mu pólu zdroje.

Kupujeme LEDSvítivá dioda ve skutečnosti vypadá

jako barevná součástka se dvěma vývo-dy. Můžeme si vybrat:

Jak a s čím se co děla – co budete potřebovat

9


– podle barvy – červenou (red), zelenou(green), žlutou (yellow)– podle tvaru – kulatou, hranatou– podle velikosti – malou, velkou,prostřední a také podle toho, co na prvnípohled na diodě není vidět. Je to její sví-tivost – normální, vysoce svítivá, nebosupersvítivá; její směr vyzařování – bo-dová, v plastu svítí jen malý bod, neboplošná – svítí celou plochou. To, co násbude zajímat až při zapojování je proudpotřebný pro svit. Obvykle všechny úda-je najdeme v katalogu. Tam si také všim-neme obrázku a zjistíme kde je katoda.Proč zrovna ta? Na schematu je katodaoznačena čárkou a na diodě je někdeoznačena proužkem, kratším vývodem,ploškou na krytu nebo jinak.

Připojení LEDNa jak velké napětí mohu LED při-

pojit? Na žárovkách je napsáno, na jakvelké napětí jsou. U žárovky je jedno,jestli je připojená na střídavé (~), nebostejnosměrné napětí (=). Ale musí se do-držet velikost napětí. Žárovky v bytě jsoupřipojené na 230 V, žárovky v autě jsouna 12 V, žárovička v baterce je na3,5 nebo 2,5 V. Žárovka do auta na plo-chou baterii 4,5 V svítit nebude, napětíje malé a při připojení na větší napětí byse rychle přepálila. U LED je potřebnénapětí pro rozsvícení asi 2 V.

Jak tedy svítivou diodu připojíme tře-ba na plochou baterii? Plochá bateriemá napětí 4,5 V a pro rozsvícení LED sta-čí napětí asi 2 V. Přebývající napětí zadr-žíme na rezistoru.

Na schematu vidíme baterii B, rezis-tor R (protože součástka, která kladeodpor se jmenuje rezistor) a LED D.

Do schematu doplníme napětí Ua proud I, šipka ukazuje uvažovaný směrproudu. Vidíme, že napětí baterie je 4,5 V

a napětí na diodě je asi 2 V. Jak velkénapětí musí zůstat na odporu? Je to vi-dět z obrázku a snadno vypočítáme, žeto je 4,5 – 2 a to je 2,5 V.

Abychom mohli provést zápis, ozna-číme si napětí na diodě UF, kde nám pís-menko F označuje, že to je napětí na di-odě propustném směru, F znamenáfrontální. Napětí na rezistoru si označí-me UR, kde R znamená že to je napětí narezistoru. A pro úplnost napětí na bateriioznačíme UZ kde Z znamená zdroj.

Podle obrázku můžeme napsat žeUZ = UF + UR a matematicky si můžemetaké napsat to, co jsme uhodli, že napětína rezistoru je UR = UZ – UF. Když do vzo-rečku dosadíme, UR = 4,5 – 2 = 2,5a doplníme jednotky. Pro napětí to jsouvolty. Napětí na rezistoru je asi 2,5 V.

Kdybychom chtěli použít 9 V bate-r i i , museli bychom zadržet napětíUR = 9 – 2 = 7 [V]

Proč se to tak zdlouhavě vysvětluje?Nestačí říct, jaký tam má být odpor? Tenkdo spěchá, připojí zkusmo jakýkolivodpor, zřejmě nějaký vhodný najde, aletaké zřejmě svou LED zničí a pak se stej-ně vrátí k popisu výpočtu. Je to snadné,potřebujeme vypočítat hodnotu rezisto-ru. Zopakujeme si, že podle ohmova zá-kona R=U/I. Napětí na srážecím rezisto-ru už víme, teď jen dosadit proud. Proudpotřebný pro rozsvícení LED je v katalo-gu označen IF. K rozsvícení LED obvyklestačí proud asi 10 mA (čteme miliampér).Pro jednoduchost budeme zatím počítats tímto proudem. Většina LED mívá prosvůj obvyklý jas proud 20 mA, který bývámaximální a neměl by se překročit. Vět-ším proudem se LED podobně jako žá-rovka rozzáří víc, nebo se velkým prou-dem přepálí a už se nikdy nerozsvítí. Alejako jsou i maličké nebo velké diody, jsoui diody s potřebným proudem jenom5 mA nebo i jen 2 mA a naopak i diodys maximálním proudem 30, 40 a některéi s proudem 70 mA. Tento údaj najdemev katalogu.

Vraťme se k předchozímu schematu. Kvýpočtu použijeme napětí na rezistoru R,tedy napětí UR a velikost proudu. Aby proudmohl rozsvítit LED, musí protéct rezistoremi diodou, je to tedy proud IF. Po doplněníoznačení vypadá vzoreček takto: R = UR/IF.Víme, že UR = UZ – UF a tak si tento vzore-ček dosadíme do prvního a máme

R = (UZ – UF)/IF.Když budeme chtít do vzorečku dosa-

dit, budeme muset proud převést také nazákladní jednotky. Vzpomeneme si napřevody jednotek, kde mili znamená tisí-cinu, tedy 0,001. Pro jednoduchost bu-deme chtít proud 10 mA, který LED roz-svítí a nepřetíží ji; 10 mA = 0,010 A a vevýpočtu tedy místo 10 mA napíšeme žeIF = 0,01 [A].

A teď budeme počítat: použijeme plo-chou baterii s UZ = 4,5 [V], napětí na svítí-cí LED je asi UF = 2 [V]. LED necháme téciproud IF = 10 mA, tedy 0,01 [A]. Dosadí-me do vzorečku: R = (UZ – UR)/IF IF =(4,5 – 2)/0,01 = 2,5/0,01 = 250. Potřebnýrezistor má hodnotu 250 Ω. Prodavač námnabídne rezistor 240 nebo 270 Ω. Pročne přesně 250 Ω? Stejně jako jsou šrou-by odstupňovány M3, M4, M5, M6, M8,M10 atd., jsou i rezistory vyráběnév určité číselné řadě. Řada rezistorů jetaké uvedena v katalogu součástek.

Teď můžeme vypočítat rezistor pro ja-kékoliv napětí jakékoliv diody! Vyzkou-šíme si to: stejnou LED chceme připojitna 9 V baterii.

R = (9 – 2)/0,01 = 7/0,01 = 700 ΩA teď obráceně. Máme LED připoje-

nou přes rezistor 680 ohmů na 9V bate-rii. Jak velký proud poteče? Nebude LEDsvítit moc? Nezničí se? Podle ohmovazákona I=U/R. Opět vzoreček upřesníme:IF = (UZ – UF)/R. A počítáme IF = (9 –2)/680 = 7/680 a na kalkulačce vypočítámeproud 0,010294 A, což je asi 10,2 mA.LED tedy bude svítit.

A co když se baterie vybije na polo-vinu? Jak velký bude proud, bude LEDještě svítit? Opět dosadíme do vzoreč-ku: IF = (4,5–2)/680 = 2,5/680 = 0,0037.Proud tedy bude asi 3,7 mA. Bude sví-tit? Dost teorie, tohle si už musíme zku-sit prakticky.

Co budeme potřebovatK pokusům si koupíme svítivou dio-

du, nebo pro radost červenou, žlutoui zelenou a rezistory s hodnotami

Nejjednodušší zapojení diody

Schématické naznačení velikostinapětí a směru proudu


10

240 ohmů, 330 ohmů a 680 ohmů. Bu-dou stačit tak zvané „miniaturní“. Dřívese rezistory označovaly čísly, nověji ba-revným kódem. Jak se tedy pozná jakoumají hodnotu? Máme dvě možnosti –buď si hodnoty změřit ohmmetrem nebosi je přečíst. Tabulku hodnot pro čárovýkód si můžete udělat sami a vybarvit fix-kami. Vypadá takto:

Docela dobře se to pamatuje. Na po-čátku byla tma – ČERNÁ. Pak Bůh stvo-řil zemi – HNĚDÁ a pak se objevila duha.Barvy duhy naučil učitel fyziky Čihák svéžáky vzkazem, který nechal na tabuli:Čihák Oznamuje Že Zítra Máme Fyziku.A abychom měli celý barevný kód odpo-rů, doplníme, že v Šesté Bé. Čihák –Č –Červená Oznamuje – O – Oranžováa tak dále.

První dva proužky na rezistorechoznačují dvě číslice hodnoty a třetí prou-žek počet nul. Hodnota 390 ohmů je tedyoznačena: oranžová-bílá a hnědá. Kdy-bychom se na rezistor dívali z druhé stra-ny, znamenalo by to číslo 19000, což jenepravděpodobné.

Pozor! Některé přesné rezistory majípro označení hodnot tři proužky a čtvrtýproužek pro počet dalších nul. Hodnota390 ohmů je tedy oranžová-bílá-černáa černá (žádná další nula už za hodno-tou není). Teď si sami zkuste zjistit barvyvašich rezistorů 240 Ω, 390 Ω a 680 Ω.

Také budeme potřebovat asi půl me-tru tenkého izolovaného drátu, čepičkuna kontakty 9V baterie, označovanouv katalogu jako klip, nebo dvě kovovékancelářské svorky a plochou baterii.

Tak, součástky bychom měli, teď sipovíme něco o mechanickém provedení.

Mechanické provedeníNa pokusné propojení součástek je

nejvodnější nepájivé kontaktní pole, kdejsou dírky s kontakty uvnitř v řádcích nebosloupcích propojené. Není třeba nic pá-jet, stačí vývody spojovaných součástekzasunout do sousedních dírek v jednomsloupci. Vývody součástek není třebazkracovat, je to zbytečné, rychleji se pra-cuje a až si vyzkoušíte jedno zapojení,můžete ho velmi rychle doplnit, upravit,změnit nebo rozpojit.

Nebo je místo nepájivého kontaktní-ho pole možno použít elektrikářské lá-mací „lustr svorky“, kterým se proto, žedřív bývaly jenom hnědé a daly se odla-movat, říká „čokoláda“. Pro nás jsou lep-ší ty menší, aby šroubek v dutince udrželi tenký drátek, nebo vývody součástek.

Kdo má páječku, může pájet, zatímjen tak „ve vzduchu“, pouhým přiloženímpájených přívodů k sobě a zakápnutímpájkou. Pro začátek úplně postačí pisto-lová páječka. Hřeje jen v okamžiku, kdyje stisknuté tlačítko spínače. Během ně-

S výhodou lze použít nepájivékontaktní pole kolika vteřin se hrot rozehřeje, můžeme

jím roztavit kousek trubičkové pájkya horkou kapičku přenést na pájené mís-to. Po prohřátí a rozlití pájky na pájenémspoji stačí páječku vzdálit, povolit stiskspínače a během krátké chvilky přesta-ne pájený spoj i hrot pálit. Při pájení simůžeme pomoci pinzetou, nebo kleště-mi s tenkými čelistmi. Napoprvé to nejdenikomu, chce to zkoušet znovu. Zatím sta-čí, že je spoj aspoň vodivý a drží. Doko-nalé spoje se dají naučit jenom trpěli-vým opakováním.

Také budeme potřebovat štípací kleš-tě. Nejlépe elektrikářské stranové (viz ob-rázek), pro začátek by stačily i „štípačky“na vytahování hřebíků. Ať vás ani nena-padne zkoušet použít nůžky! Ty bystezničili a nakonec byste si stejně dobréstranové kleště koupili. Izolaci můžemez vodičů stáhnout.

Teď již stačí jen pospojovat vývody dleschematu a připojit napájení…

Svítí? Určitě ano.Tím pro dnešek skončíme. Příště si

ukážeme o trochu složitější zapojenía povíme si ještě něco málo o diodách.

6. díl

Barevná světýlkaUž víme, jak se rozsvítí svítivá dioda.

Zopakujeme si, že svítivá dioda při prů-chodu proudu IF asi 10 až 20 mA svítí a žepřitom je na diodě napětí UF asi 2 V. Samijste si spočítali, že pro připojení LED naUZ = 12 V a proudu IF = 10 mA je třeba při-pojit do serie s LED rezistor R = (UZ – UF)/IF a po dosazení vyjde R = (12 – 2)/0,01 =10 / 0,01 = 1000 ohmů.

Z fyziky víme že 1000 m je 1 kma podobně 1000 ohmů je 1 kiloohm, pí-šeme že 1000 Ω = 1 kΩ.

Co kdybychom zkusili použít rezistor680 ohmů, který máme z předchozíhopokusu?

IF = (UZ – UF)/RIF = (12 – 2)/680 = 0,0147058824,

tedy asi 15 mA. Běžná LED má svůj ob-vyklý jas definovaný při proudu 20 mA,takže je všechno v pořádku. Takhle na-příklad je zapojené světýlko v autorádiunebo přehrávači, nebo indikátor zataže-né ruční brzdy.

2. PokusK LED podle minulého pokusu připo-

jíme paralelně ještě jednu LED. Na ne-pájivém poli je to během okamžiku. Svítíobě? Pokud jsou stejné, asi ano, aleproud se musí rozdělit do dvou diod, tak-že svítí asi polovičním jasem.

Podle Kirchohofova zákona se proudtekoucí do uzlu rovná součtu proudů te-koucí z uzlu do obou větví. Napětí na oboudiodách bude stejné, ale proud tekoucírezistorem bude muset být dvojnásobný.

R = (UZ – UF)/2 × IFR = (9 – 2)/0,02 = 7/0,02 = 350 ohmů.

Použijeme například rezistor 330 ohmů.Pokud bychom diody připojili k plo-

ché baterii s napětím 4,5 V, použijemerezistor 120 ohmů.

11


3. PokusPodobně můžeme připojit ještě třetí

LED. Pokud je i na ní při svitu stejné na-pětí, budou opět svítit všechny.

Pokud ale některá hladovější LEDsežere proud těm, kteří potřebujípro proud na rozsvícení větší napětí, tysvítí málo nebo vůbec ne. Nejsou vadné,jenom trochu jiné. Když chceme, abysoučasně svítily různé LED s jiným na-pětím UF při svitu, budeme každou na-pájet přes vlastní rezistor.

Stejná koťátka mohou jíst ze stejnémisky. Různě velcí psi mají každý svoumisku.

Jak to, že jsou některé LEDjiné?

Stačí se podívat do katalogového lis-tu. Katalog je další věc, která je často za-potřebí a je dobré ho mít.

U některých LED se u různých barevnapětí UF liší, například:typ barva IF [mA] UF [V]LQ1112 červená 20 1,65 ≤ 2LQ1412 žlutá 20 2,5 ≤ 3LQ1717 zelená 20 3 ≤ 3,5u jiného typu se liší málo, například:L-HLMP-3300 červená 10 2,2L-HLMP-3502 zelená 10 2,3L-HLMP-3400 žlutá 10 2,2

Když už se díváme do katalogu, vidí-me, že v označování barev jsou použí-vány cizí slova nebo zkratky.barva anglicky německyčervená red rotzelená green grünžlutá yellow gelb

4. pokusCo se stane, když LED zapojím

obráceně, nezničím ji? LED je dioda,proud prochází jen ve směru od anodyke katodě, přitom LED svítí. Při obrácenépolaritě proud neteče, LED nesvítí. Tak-hle můžete proti sobě zapojit dvě různo-

barevné LED. Vždy svítí jenom ta, kterouprotéká proud. K čemu je to dobré? Na-příklad jako indikátor polarity napětí, in-dikátor přepnutí nějakého stavu, napří-klad klidového a poplašného atd.

Zase mohou mít každá svůj rezistor,nebo mohou mít jeden společný.

5. pokusStále pro jednoduchost počítáme

s proudem 10 mA, který stačí k rozsvíceníLED, ale v katalogu bývá u běžných LEDpro plný jas uveden proud IF = 20 mA.

Vrátíme se k 1. pokusu a k baterii při-pojíme přes rezistor jednu LED:

Při napětí 9 V a s rezistorem 680ohmů je proud asi 10 mA

Velkou svítivost mohou mít LED s prů-měrem 10 mm, ale i menší.

Čísla nám asi moc neřeknou, zase sito můžeme zkusit sami.

V létě venku večer si můžete zkusit,na jakou vzdálenost uvidíte různé LEDsvítit. Zkuste si i vysoce svítivou LED.

Praktický pokus pro úplné začá-tečníky:

Na prkénko široké asi 6 cm a dlouhéasi 10 cm přišroubujeme lustrsvorku,zvonkové tlačítko a plochou gumou dotrenýrek přivážeme plochou baterii. Dolustrsvorky připojíme LED s vysokou sví-tivostí a rezistor a propojíme přes tlačítkos baterií. A můžeme si ve tmě vysílats kamarádem Morseovou abecedou.

Samoblikající LEDSamoblikající LED stačí připojit na

stejnosměrné napětí a pak sama bliká. Vkatalogu bývá uvedeno potřebné napětí,u některých je to 3 až 15 V. K čemu to jedobré? Například k indikaci, že v autě jezapnuté zabezpečovací zařízení, k růz-ným výstrahám a podobně.

Modré LEDKromě červené, zelené a žluté jsou

i jiné barvy – oranžová (orange), janta-rová (amber) i modrá (blue). Modré jsouvzácné* jako modré růže, přotože jejichvýroba je náročnější, než u jiných barev.V katalogu bývá barva uvedená slovně,nebo její vlnová délka v nm (nanomet-rech), ale to je spíš pro úplnost údajů.

Dvojbarevné LEDSloučením dvou svítivých diod do jed-

noho pouzdra nabízejí výrobci dvojba-revnou svítivou diodu. Některé mají dvědiody zapojené antiparalelně, tedy pa-ralelně ale proti sobě, nebo mají dvě di-ody se společnou katodou, nebo (méněčasto) anodou. K čemu je to dobré?

a s rezistorem 390 ohmů je proud asi18 mA

nebo při napětí 4,5 V a s rezistorem240 ohmů je proud asi 10 mA

a s rezistorem 150 ohmů je proud asi18 mA.

Jaký je rozdíl ve svitu? O tom se pře-svědčte sami.

Zvláštní svítivé diody– vysoce svítivé– samoblikající– modré– dvojbarevné

Vysoce svítivé LEDUž jste jistě viděli cyklistu s výrazným

blikajícím zadním světlem. Nově to býva-jí vysoce svítivé LED. Údaj, který bude-me hledat v katalogu, je svítivost, proudIF a cena.

SvítivostSvítivost LED se uvádí v mcd – mili-

kandelách. Obvykle bývá 1 až 5 mcd.Vysoce svítivé mají svítivost až 3000 mcd.Proud pro rozsvícení takovéto diody jetaké asi 20 mA, u některých je to ale až70 mA. To vše bývá uvedeno v katalogu.

* v době psaní článku


12

Například v televizi vám červené svě-týlko na předním panelu signalizuje, žetelevize je v pohotovostním (stand by –čti stend baj) stavu, odebírá jen malýproud (spí) a jen přijímač dálkovéhoovládání čeká na spuštění. Po něm sesvit téže LED změní z červené barvyna zelenou.

Shrnutíaneb co všechno k pokusům potře-

bujeme

nářadí:– stranové elektrikářské štípací kleště– pinzetu– kapesní nůž na odizolování konců

vodičů– nepájivé kontaktní pole nebo (kdo ho

nemá)

– elektrikářskou lustrsvorkunebo– pájecí lištu s pájecími očky, páječku

a pájku.

součástky:– LED červená, zelená, žlutá a vysoce

svítivá– Baterii 9 V s kontaktní čepičkou

a přívody a rezistory 680, 390 a 330 Ωnebo– Plochou baterii 4,5 V s přívodními dráty

a kontakty a rezistory 240, 150 a 120 Ω– asi půl metru měděného izolovaného

drátu o průměru 0,6 mm (nejvhodnější)

a také– sešit na poznámky– katalog, nebo katalogové listy z časopisu– kalkulačku.

7. díl

V tomto čísle si zkusíme zapojit tran-zistor jako blikač a poznáme nové sou-částky: tranzistor, kondenzátor a slu-chátko.

TranzistorTranzistoru už bude 50 let, bylo o něm

napsáno mnoho. Ve škole by začali odfyzikálního principu, pro začátečníka, kte-rý chce tranzistor umět použít už při čtenítohoto článku, stačí tyto základní infor-mace.

Zkusíme si to. Opět si LED rozsvítímepodle zapojení na obrázku 3.

Když je obvod uzavřený, proud proté-ká, LED svítí.

Když obvod rozpojíme, LED nesvítí.Když místo rozpojování do obvodu

zapojíme tranzistor, LED nesvítí. Protožetranzistor není otevřený.

v kovovém pouzdru se řídíme výstupkemna okraji, u toho bývá emitor. U tranzisto-ru v plastovém pouzdru se orientujemepodle plošky pouzdra, na kterém je na-psaný typ tranzistoru. Otočíme-li si tra-zistor jako na obrázku vývody směremk sobě a ploškou dolů, je zase emitorvlevo. U většiny tranzistorů je to stejné,ale některé mají bázi na kraji a ne upro-střed. To zjistíme v katalogu. Viz obrá-zek 5.

Povedlo se? Pokud ne, zkontrolujte sicelé zapojení, hlavně zapojení tranzis-toru. Ten, kdo má voltmetr, může změřitnapětí mezi bází a emitorem. Mělo by býtasi 0,6V. To je znamení, že tranzistor jeotevřený a může vést proud. Měření to-hoto napětí se mnohdy používá při opra-vách, při hledání závady k zjištění, jestlije tranzistor dobrý.

Pamatujeme si: Otevřený tranzistormá napětí mezi bází a emitorem UBE =0,65V.

(xxxx Poznámka pro sazbu. UBE jeasi 0,65 V. Má být = s tečkou nahoře.xxxx)

Když se napětí UBE nějak sníží, tran-zistor se zavře a nebude vést, zavře se.

Obr.1 – Schématická značkatranzistoru

Tranzistor je součástka se třemi vývo-dy, které se jmenují KOLEKTOR, BÁZEa EMITOR. Schematická značka je na ob-rázku 1. Tranzistory se vyrábějí v různémprovedení. Většinou jsou v plastovémpouzdru nebo kovovém, obyčejné a vý-konové - ty poznáme podle toho, že jsouvětší a obvykle mívají otvory pro přišrou-bování na nějakou chladící desku, k tomutaké někdy dojdeme.

Už umíme rozsvítit LED. A nyní do za-pojení vložíme tranzistor. Ten si pro tentopřípad můžeme představit jako ventil napotrubí, ve kterém může voda téci jenomjedním směrem. Když je uzavřený, vodaneprotéká, když ho otevřeme, voda můžeprotékat. Viz obrázek 2.

Obr.2 – Princip tranzistoru

Obr.3 – Zapojení LED s tranzistorem

Obr.4 – Tok proudu tranzistoremTakovým kolečkem na otevření ko-

houtu je u tranzistoru báze. Stačí malýproud do báze, tranzistor se otevře a LEDbude svítit. Proto se také tranzistoru říkázesilovač - malý proud do báze způsobíprůtok silnějšího proudu. Viz obrázek 4.

Odborníkům a učitelům, kteří se k po-dobnému poznání prokousávali teoriípolovodičů a principem tranzistoru, senad tímto výkladem ježí vlasy, ale pronejjednodužší výklad by to mohlo být při-jatelné.

Než tranzistor zapojíme, musíme siurčit vývody. Obrázky bývají v katalogu.Na tranzistor se díváme stejně jako naobrázek, natočíme si ho stejně a zjistímenapříklad, že vlevo je emitor, uprostředbáze a vpravo je kolektor. U tranzistorů

Obr.5 – Napětí mezi bází a emitoremje přibližně 0,65 V

To by šlo udělat například spojením bázes emitorem. Zkusíme něco jiného.

KondenzátorKondenzátor je něco jako nádržka,

kterou lze naplňovat nebo vyprazdňovat.

13


Má určitý objem - kapacitu. Naplňovánívelkého sudu s velkou kapacitou trvádlouho, naplnění malé sklenice s maloukapacitou je rychlé. Také záleží na tom,jestli proud vody nebude brzděn, potečetlustou hadicí s malým odporem, nebojenom tenkou hadičkou, která ma velkýodpor, víc vody jí téci nemůže. Totéž je přivyprazdňování.

Schema kondenzátoru je na obráz-ku 7. Kondenzátor má dva vývody. Kon-denzátory se vyrábějí různé, pro nás jena první pohled viditelný rozdíl ve vývo-dech. Jsou buď jednostranné, nebooboustranné. Některé kondenzátorymají vyznačenou polaritu pro připojení.Na schematu bývá značka + a na pouz-dru kondenzátoru mají některé typy vy-značeno + a některé -. Polaritu je třebadodržet.

Druhý dnešní pokus:Rozsvítíme si obě LED jako na ob-

rázku 8. A teď přidáme kondenzátory. LEDzačnou střídavě blikat. Jak dlouho svítí,nebo se znovu nabíjí kondenzátor, zále-ží na velikosti kondenzátorů i rezistorů,přes které se nabíjejí a vybíjejí.

Nejdříve zkusíme dát oba kondenzá-tory stejné. Doba bliknutí jedné i druhéLED bude stejná.

Bude-li jeden kondenzátor větší neždruhý, bude blikání „kulhat“. Jedna LEDsvítí déle a druhá kratší dobu. Oba kon-denzátory budou například 20 µF. Pakk jednomu z nich přidáme paralelně ješ-tě nějaký. Třeba ještě jeden 20 µF. Kapa-cita se zvětšila a prodloužila se doba vy-bíjení a nabíjení.

Obr.6 – Ukázky některých typůtranzistorů

Obr.8 – Zapojení LEDkového blikače.Pro U2 = 4,5 V je R1 = R4 = 150 ΩΩΩΩΩ

a R2 = R3 = 4k7

Obr.9 – Multivibrátor

Pamatujeme si: Při zapojení konden-zátorů vedle sebe se jejich kapacity sčí-tají.

Budou-li oba kondenzátory například100 µF, bude blikání pomalé.

Budou-li oba kondenzátory například10 µF, bude blikání velmi rychlé.

Budou-li oba kondenzátory například2 µF, bude blikání velice rychlé. A když nakolektor jednoho tranzistoru zapojímepřes kondenzátor 100nF, aby nám neutí-kal stejnosměrný proud, telefonní sluchát-ko 50 ohmů, uslyšíme rychlý prdivý tón.

Budou-li oba kondenzátory například100nF, uslyšíme ve sluchátku nízký tón,blikání LED není vidět, oko ho vnímá jakotrvalý svit.

Budou-li oba kondenzátory například47nF, uslyšíme ve sluchátku vysoký tón.

Při ještě menší kapacitě bychom sly-šeli vysoký pištivý tón a ještě vyšší tónyjiž lidské ucho neslyší.

Pokud nemáme telefonní sluchátko,můžeme použít reproduktor 8ohmů a spo-jený do serie, tedy za sebou, s rezistoremasi 47 ohmů, ale zvuk bude slabší, proto-že jenom asi jedna sedmina napětí buderozkmitávat membránu reproduktorua zbytek se bude ztrácet na rezistoru.

Obvykle se toto zapojení kreslí jakona obrázku 10 a říká se mu multivibrátor.K čemu to je dobré? Například:a) jako zdroj zvuku - pískání na plašenímyší nebo komárů, bzučák, pípátkovouzkoušečku nebo klapavý zvuk jako met-ronom;b) blikač pro cokoliv. Přidáním dalšíhotranzistoru nebo jiného spínacího prvkumůžete nechat blikat diskotéková světla,výstražná světla, rozsvěcovat dva různéobrazce atd. Zkusíme si třeba blikač nakolo.

Obr.7 – Schématické značkakondenzátoru a několik ukázek

8. díl

Blikač na koloMůžeme použít zapojení například

z obrázku 10, s kondenzátory 100 µFa místo běžných LED použít LED s vy-sokou svítivostí. Budou střídavě blikat,ale z dálky to bude vypadat jenom jakojedno světýlko a teprve zblízka je vi-dět, že blikají střídavě dvě. Vylepšené

zapojení pro přerušovaný svit je na ob-rázku 11.

Hodnoty součástek platí pro napájeníz ploché baterie 4,5V. Aby nám zbytečněnetekl proud pro LED do tranzistoru, vekterém LED není zapojena, použijemerezistor 4k7. Místo 20mA, který teče svítí-cí LED, bude při zhasnuté LED prouddruhým tranzistorem asi jenom 1mA

a ušetříme si baterii. Střídání svitu a tmybude stejné, střída bude asi 1:1.

Pokud dáme rezistor R3 s hodnotou6k8, bude střída asi 1,5:1

Pokud dáme rezistor R3 s hodnotou8k2, bude střída asi 2:1

Při R3 s hodnotou 22k nebo většíbude střída ještě větší nebo i blikání pře-stane.


14

Chceme-li aby svit byl ještě větší, po-užijeme 2 LED a protože proud budedvojnásobný, změníme hodnotu rezisto-ru R1 na 56 ohmů.

Chceme-li aby svit byl ještě větší, po-užijeme 3 LED a protože proud bude troj-násobný, změníme hodnotu rezistoru R1na 39 ohmů.

Zkuste si to sami přepočítat.

Zase trocha teorieRezistor má hodnotu 22k, znamená to,že má hodnotu 22k, čteme 22 kiloohmů.Stejně jako 22 km má 22 000 m, má 22 krezistor 22 000 (ohmů).Rezistor 8k2 má hodnotu 8,2k, tedy 8200Rezistor 6k8 má hodnotu 6,8k, tedy 6800U hodnoty 4k7 už to víte sami.

Obr.1 – Schéma zapojení blikače na kolo

Elektrolytické kondenzátory snesoujen určité napětí. Nemají se připojovat navyšší. Ty které budeme používat my, stačíkoupit na 10V, například 100/10V zna-mená kondenzátor 100µF na 10V.

Otázka na příště. Prodavač nám mís-to 20µF nabídl 22µF. Můžeme je použít?Součástky které budeme potřebovat:(některé již máme z předchozích pokusů)2 nebo 3 tranzistory typuKC507, 508, 509 neboKC237, 238, 239 nebo s jiným značením(K i B znamenají křemík)BC237, 238, 239, nebo BC337, 338 neboi jiné typy. Ale musí být typu NPN. Tranzis-tory PNP mají obrácenou polaritu, tím sezatím nenecháme plést, na to také dojde.

LED3 ks LEDpro blikač na kolo ještě1 vysoce svítivou LED nebo2 vysoce svítivé LED a rezistor 56 nebo3 vysoce svítivé LED a rezistor 39 .ostatní součástky:1 ks baterie 4,5V nebo 9V2 ks rezistor 150 nebo 3902 ks rezistor 4k7 nebo 8k22 ks kondenzátor 20F/10V2 ks kondenzátor 100F/10V(pro běžcí světlo po třech kusech)2 ks kondenzátor 47nF3 ks kondenzátor 100nFa na pokusy s rychlostí blikání:2 ks kondenzátor 10F, 2F, 50F/10V1 ks rezistor 6k8, 22ktelefonní sluchátková vložka 50 , neboreproduktor 8 v serii s rezistorem 47 .

A odpověď na otázku z minulého čís-la. Čirá LED je průsvitná a barvu svitu márůznou, podle vyzařované vlnové délky.

Obr.2 – Schéma zapojení „běžícího světla“

Obr.3 – Různá provedení tranzistorů

Kdybychom chtěli blikač na kolo na-pájet 3V například ze dvou tužkovýchbaterií, byly by rezistory R2, R3 a R4 asi3k3 a R1 pro jednu LED 47 ohmů, prodvě LED 24 ohmů nebo pro tři LED 15ohmů. Záleží ale na použitých typechLED. Chce to vyzkoušet.

Běžící světlo.Co když zapojení na obrázku 8 dopl-

níme ještě o jeden člen? Zkusili jste sito? Vidíte běžící světlo. Neběží světlo,jenom střídavě jedna ze tří LED nesvítí.Kdybychom do každého tranzistoru mís-to jedné LED dali několik a rozmístili jestřídavě, uviděli bychom zajímavý efekt,jakoby běžícího světla. Kdybychom LEDrozmístili do kroužku, běhalo by světlodokola. Například na náramku, efektovéhadici atd.

Písmenko k se klade do místa, kde jedesetinná čárka pro kiloohmy. Barevnýkód již znáte.Kondenzátor se označuje písmenem C(capacitance)Základní jednotka je Farad se značkou F.Kondenzátory se v praxi označují:F - mikrofarady - řecké písmeno (mí) zna-mená mikro, menší jsounF - nanofarady - n znamená nano a ješ-tě menší jsoupF - pikofarady - p znamení piko.zopakujeme si, žem - mili je tisícina - mikro je ještě tisíckrát menší, 1000 µFje 1mFn - nano je ještě tisíckrát menší než ,1000nF je 1Fp - piko je ještě tisíckrát menší než n,1000pF je 1nF

9. díl

O tranzistorech by se dalo pokračo-vat dál, bylo by to na tlustou knihu, aleelektronika má spoustu zajímavých zá-koutí a tato školička pro úplné začáteční-ky má hlavně vysvětlit potřebné začátkyjako pomoc k rozjezdu, a tak skočíme rov-

nou k jednomu zajímavému integrova-nému obvodu.

Integrované obvodyIntegrované obvody mají různé pro-

vedení. Na obrázku obr.1 jsou obvody

v pouzdře DIL - Dual In Line - s vývodyve dvou řadách.

Pamatujeme si: Na integrované ob-vody se díváme shora.

Na každém integrovaném obvodu jenějaká značka, podle níž se obvod ori-

15


entuje - tečka, výstupek, žlábek, důlek atd.Nožičky se číslují popořadě od značkyproti směru hodinových ručiček.

555Tento obvod je ČASOVAČ - TIMER

a běžně se mu říká pětsetpadesátpětka.Umí dělat různě dlouhé impulzy. Dobatrvání je opět daná dobounabíjení a vy-bíjení kondenzátoru přes rezistor. To užznáme. Zopakujeme si, že doba nabíjení

Obvod je napájen. Plus je přivedenna č.8 a mínus na 1.

Dobu děje určuje kondenzátor a re-zistor. Zde je to C1 a R1 a R2. Kondenzá-tor bývá vždy na č.6 a spoj R1 a R2 při-pojíme na č.7.

Výstup je č. 3. Abychom viděli, co seděje, připojíme si na výstup přes rezistorsvítivou diodu.

Na výstupu bývá při sepnutí skoroto samé napětí jako napájecí, nebo přirozepnutí skoro žádné napětí, tedyblízké nule, podobně jako to bylou multivibrátoru s tranzistory, a tak mů-žeme vypočítat potřebnou velikost re-zistoru pro LED.

Zatím nás nezajímá, na co je dvoj-ka a čtyřka, ale dvojka je spojená sešestkou a čtyřka je připojená přímo naplus.

Obr. 1 – Integrované obvodyv různém provedení. Každý má

značku odkud se začínáčíslování vývodů

Obr. 2 – Ukázka provedení obvodutypu 555 a číslování vývodů

nebo vybíjení kondenzátoru záleží na ve-likosti jeho kapacity a rezistoru, přes kte-rý se nabíjí nebo vybíjí. Doba je tím delší,čím je větší kapacita nebo rezistivita - od-por.

Jednoduchý blikačProč zase blikač? Jednoduše si ově-

říme činnost obvodu, použijeme součást-ky, které už známe a máme a další vhod-né obvody pro další pokusy si již můžetenajít a vybrat sami.

Obr. 3a, b – Ukázky funkcí vývodů

Bylo by jednoduché se jenom dívatna schéma, ale pokud se chcete něconaučit, překreslete si schéma do vašehosešitu a pak si ho doplňte poznámkamijak obvod pracuje, co se děje, když mě-níte některé součástky nebo použijetejinou baterii atd.

V textu budeme jednotlivé vývody, no-žičky, piny (z anglického PIN) označovatjejich čísly a podíváme se na jejich funk-ci, viz obr. 3.

Obr. 3c, d, e – Ukázky funkcí vývodů

Obr. 4c – Takto nelze

Obr. 4a – Zapojení sluchátka 50 ΩΩΩΩΩ

Obr. 4b – Zapojení sluchátka 8 ΩΩΩΩΩ

Zbývá pětka, ze které jde nějaký kon-denzátor na mínus, jak se říká na zem,protože v mnoha zařízeních bývá obvyk-le mínus pól zdroje spojený se zemí,uzemněním, v autě s kostrou.

No a doplníme hodnoty součástek. Toje jenom na ukázku, jak by se dalo po-psat schéma. Ve schématu má každá sou-částka, každý spoj, tečka, svůj smysl.Není to obrázek autíčka nebo domečku,který si každý může nakreslit podle sebe.

Obr. 5 – Různá nastavení trimru

malý odpor velký odpor


16

Podobně, jako bylo popsáno schéma,můžete postupně na nepájivém kontakt-ním poli propojit svůj obvod, připojit ba-terii a sledovat činnost. LED by měla pra-videlně blikat.

Pokus 1.Z minulých pokusů máme různé kon-

denzátory, můžeme zkusit hodnotu C1měnit.C1 - 2µF - rychlé blikáníC1 - 47µF - pomalé blikání

A opět malé odbočení k hodnotámsoučástek:

Odpověď na otázku z KTE č.7/97 zdaje jedno, jestli použijeme kondenzátor20 µF nebo 22 µF - je to skoro to samé.Součástky se vyrábějí v určitých čísel-ných řadách, například v řadě E12 jedvanáct číselných hodnot 1,0 - 1,2 - 1,5 -1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 - 3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 -8,2 a hodnoty součástek jsou jejich de-sítkové násobky. Například 56 Ω, 560 Ω,5,6 kΩ, 56 kΩ, 560 kΩ, 5,6 MΩ atd.

Elektrolytické kondenzátory se dřív vy-ráběly v číselné řadě 1 - 2 - 5 - 10 jako jeto u peněz a tak se můžete setkat i sestarým značením.

A když jsme u historie: kondenzátormá kapacitu například 1800pF a to jednes 1,8 nF a označení je 1 n8. Dřív se1800 podobně jako u rezistorů převedlona „kila“ a byl z toho kondenzátor „jednokilo osm“ s označním 1 k8. Totéž i u kon-denzátoru 1 µF. To je 1000000 pF a to sepřevedlo na „mega“ a už tu byl konden-zátor 1M.Poznámka:u starších kondenzátorů

k jsou nM jsou µG jsou m

Pokus 2.C1 změníme na 47 nF, blikání je tak

rychlé, že vidíme jenom trvalý svit, LED

svítí. Místo ní zapojíme telefonní slu-chátko 50 Ω (viz obr. 4). Kdo ho nemá,zapojí místo něj přes rezistor R3 150 Ωreproduktor 8 Ω. Slyšíme trvalý, nepře-rušovaný tón. Kdybychom na výstuppřipojili jenom 8Ω reproduktor, výstupby se jeho malým odporem zkratovata integrovaný obvod by se zničil.

Pokus 3.C1 změníme na 22 nF, tón je vyšší,

protože kondenzátor se rychleji vybíjí,vybíjení trvá kratší dobu.

Pokus 4.Rychlost vybíjení ovlivňuje i rezis-

tor. Zkusme ho změnit. Abychom nemu-seli měnit jednotlivé hodnoty a postup-ně zkoušet, použi jeme proměnnýrezistor - trimr, viz obr. 5. Odpor mezikrajním a středním vývodem si může-me nastavit polohou jezdce na odpo-rové dráze. Trimr se nastavuje úzkýmšroubovákem, podobný je potenciome-tr - má osičku, na kterou se nasazujeknoflík. Obvod zapojíme podle obr. 6.Do série s trimrem je zapojen ještě re-zistor 8k2 proto, aby i při nastavení trim-ru do krajní polohy, kdy má skoro nulo-

Pokus 6.Na výstupu č.3 buď napětí je, LED

svítí, nebo napětí není, LED nesvíti. V prv-ním případě je na trojce skoro to napětí,jakým je napájena osmička a v druhémpřípadě je na trojce nula. Zkusíme LEDpřipojit mezi plus a výstup jako na obr. 8.Jde to také?

Pokus 7.Na výstup č.3 si zapojíme dvě LED.

Měly by blikat v protitaktu. Pozor, každámusí mít svůj rezistor.Poznámka:

Ti, co pozorně čtou, zjistili, že v č. 8bylo místo 56 Ω v textu 56 W a v obrázkuse třemi LED byl rezistor nesprávně56 W. Hodnoty v textu jsou správně. Kdona to přišel sám, vidí, že už lecčemu ro-zumí a dovede správně uvažovat. Chybynebyly úmyslné a redakce se za něomlouvá.

Co budeme potřebovat:R1 - rezistor 10kR2 - rezistory 75k a 8k2B - baterie 9V nebo 4,5V a podle níR3 - rezistor 390 nebo 150C1 - kondenzátory 10µF, 22µF, 47µF,47nF, 22nFC2 - kondenzátor 10nFP1 - trimr 47kIO - integrovaný obvod 555 (napříkladNE555)D1, D2 - LED červená, zelenáSL - telefonní sluchátko 50 Ω neboRE - reproduktor 8 Ωúzký šroubovákpinzetaštípací kleštěnepájivé kontaktní poleasi půl metru izolovaného drátu průmě-ru 0,6 mm

Nová slovíčka:DIL - Dual In Line - integrovaný obvods nožičkami ve dvou řadáchIO - integrovaný obvod, anglicky to jeIC - Integrated CircuitPIN - nožička, špička, vývod obvodutrimr - prvek nastavovaný šroubovákem- zde proměnný odpor

Obr. 6

Obr. 8a, b

Obr. 7

vý odpor, mezi vývody IO č. 6 a 7 nějakýodpor byl. Ejhle, můžeme nastavit výš-ku tónu od hlubšího až po vyšší tón. Kdomá hudební sluch, může odhadnout, žepřeladění je o více, než dvě oktávy.

Pokus 5.Bláznivá myšlenka - zkusíme měnit

i rychlost blikání. Několika zručnými hmatyzměníme C1 na 10 µF a na výstup opětpřipojíme LED - viz obr. 7. Bliká? Zkusí-me měnit nastavení trimru. Mění se i rych-lost blikání? Zkuste si to sami.

Obr. 9

17


Oprava*: V minulém čísle zařádil tis-kařský šotek. Řecké písmeno mí se posazbě změnilo někde na m nebo T, takžesi v č. 9 opravte u všech kondenzátorů,které nejsou nF písmenko µ. Tedy u C12 µF, 10 µF, 22µF, 47µF a v textu o starémznačení nahraďte, prosím, kondenzátorITF za 1µF. Také jsou přehozeny obrázkyč. 6 a č. 7.

10. díl

a čím je plnější, tím zvolňuje nabíjenía nakonec jako napitý velbloud, který sijenom ve vodě máchá hubu a nepije, sedál nenabíjí i když je připojený na napětí.Nemůže na něm být větší napětí než to,kterým se nabíjí. Součin R.C je časovákonstanta a označuje se řeckým písme-nem tau - τ.

asi desetkrát delší. Trimrem si můžemezkusit nastavit určitý čas.

Nějaká zrada?1. Mě se stalo, že se velký kondenzá-

tor nechtěl nabít a čas už byl podezřelemoc dlouhý. Jako když se leje voda dodíry v zemi pro zasazení stromečku. Kdyždíru naplním hadicí rychle, voda se v nídrží. Když voda poteče pomalu tenkouhadicí, která má velký odpor, než se díranaplní, část vody se vskákne a utíkáa díra se nedá naplnit. Podobně má ně-který starší kondenzátor tzv. „svod“. Neboněkterý kondenzátor dlouho lenošil, za-poměl na svou schopnost pojmout elek-trický náboj. Stačí ho několikrát připojitna napětí, stačí baterie, aby se tzv. „na-formoval“, jako když vytáhnete zmačka-nou čepici, strčíte do ní ruku a upravíteformu.

Obr. 1

Také jste jistě pochopili, že u malýchzměn je pro přehlednost nakreslena je-nom ta část schematu, kde se dělá změ-na. Jinak výchozí schéma zůstává stej-né. Na nepájivém poli máte změnuhotovou hned, nemusíte dělat nový ploš-ný spoj a pájet.

Časový spínač na určitou dobu zapí-ná nějaké zařízení.

Opět použijeme obvod 555 a připo-meneme, že kondenzátor se nabíjí a vy-bíjí v závislosti na připojeném rezistoru.Nabíjení probíhá po exponenciální křiv-ce - zpočátku je kondenzátor vybitý, na-pětí je 0 V (viz obr. 1). Po připojení napětíproud hltavě polyká a rychle se nabíjí

Obr. 2

Obr. 3

Obr. 4

Časový spínačZapojení z č. 9/97 si upravíme podle

obr. 2. Místo tlačítka se můžeme jenomdrátkem připojeným na dvojku dotknoutmínusu. Tím okamžikem se spustí nabí-jení kondenzátoru. Kdo má voltmetr,může ho připojit na kondenzátor a na-bíjení sledovat. Vývod č. 2 IO je tedy naspuštění nabíjení, zde má funkci START.Na výstupu je napětí, LED svítí, časovýspínač je po dobu nabíjení sepnutý. Kdyžnapětí na kondenzátoru dosáhne veli-kosti asi 2/3 napájecího napětí , časovýspínač se vypne, kondenzátor je vybita čeká na další spuštění.

Pokus 1: trimr P1 nastavíme na maxi-mum, C1=47 µF, změříme čas. Změnímekapacitu C1 na 470 µF. Doba by měla být

Obr. 5

2. S trimrem se špatně nastavuje, lep-ší je použít potenciometr. Ve středu čtver-ce čtvrtky 5×5 cm udělat díru, nasadit nazávit, dotáhnout matkou, na osu nasaditknoflík se šipkou nebo tečkou a na papírsi dělat značky a potom nakreslit stupni-ci, třeba po deseti sekundách. Místo47 kΩ je možno použít například 470 kΩ,tedy 470 000 ohmů, což je 0,47 MΩ,a tak může mít označení M47. Poznám-ka: M znamená Mega - milion a M47 čte-me em čtyřicetsedm.

3. Při pokusech je třeba občas sepnutíukončit. To udělá tlačítko STOP. Stopnutíse provede krátkým připojením č. 4 namínus. Jenomže čtyřka je připojená naplus a tak by se udělal zkrat a baterie byse vybila. Proto se na č. 4, podobně jakona č. 2 přivede nějaké napětí přes rezis-tor R5 = 22 kΩ. Při stisku tlačítek utečejenom malý proud a přitom START i STOPfunguje. To vše je na obr. 3.

Pokus 2: Zkusíme si dát potenciometrna maximum a budeme měnit konden-zátory, které máme z předchozích poku-sů a měřit maximální čas. Zkuste si měřit

* opraveno


18

čas s kondenzátory 10 µF, 22 µF, 47 µF,100 µF nebo i 200 µF atd. Kondenzátorymůžeme i kombinovat.

Otázka na příště: co se stane, kdyžtlačítko START stisknu dvakrát za sebou,nebo po chvíli ještě jednou?

No a máme časový spínač. Fungujea co s tím?

Pokus 3: Zatím svítí jenom LED. Z vý-stupu č. 3 můžeme odebírat proud maxi-málně asi 100 mA, jinak by se obvod pře-tížil a zničil. Co když chceme časovýmspínačem rozsvěcet třeba žárovku? Projednoduchost příkladu zvolíme žárovku12 V / 0,1 A (viz obr. 4). Odebírá tedyproud asi 100 mA. Pomůžeme si tranzis-torem. V klidu tranzistorem proud nete-če, žárovka nesvítí. Při sepnutí časovéhospínače je na výstupu č. 3 napětí a přesrezistor Rb teče do báze proud Ib, kterýtranzistor otevře a žárovka po dobu se-pnutí časového spínače svítí.

Velikost rezistoru Rb odhadnemetakto:

1. na výstupu IO č. 3 je skoro totéžnapětí, jako napájecí, zde 9 V. Na bázikřemíkového tranzistoru je napětí Ube asi0,7 V. Na rezistoru Rb tedy zbývá napětí9 - 0,7 = 8,3 V.

2. tranzistor má zesilovací činitel asi100 (bývá asi od 50 do 500).

3. aby tranzistorem tekl proud asi100 mA, stačí, aby bází tekl stokrát men-ší otevírací proud Ib, tedy 1 mA.

4. pro proud 1 mA je hodnota rezisto-ru Rb podle ohmova zákona R = U/I, tedy8,3 /0,001 = 8300 W. Nejbližší hodnotaje 8200 W, tedy 8k2. Podobně si můžeterezistor vypočítat i v ostatních případech.

4. Pokus. Žárovku 12 V/0,1 A asi ne-máme, ale v baterce je plochá bateriea žárovička, na které je napsáno 3,5 V/0,3 A, tedy odebírá proud asi 300 mA.Rezistor R7 bude stačit asi 1k2 (vizobr. 5).

Pamatujeme: proud báze Ib neurčujejak velký proud Ik kolektorem poteče, alejaký by nejvíce mohl téci. Když do bázepoteče proud třeba 10 mA, tranzistor mázesilovací činitel 100. Kolektorem bytedy mohl téci proud stokrát větší: 10 ×100 = 1000 mA. Ale kolektorem potečejenom takový proud, jaký protéká do ko-lektoru spotřebičem, třeba žárovičkou300 mA.

V katalogu najdete například:KPE222A na 4 až 20 V, 90 dB,prům. 23,5 x 9,5 mm za 48,-KčKPS583 na 6 až 14 V / 150 mA, kolísavýtón, prům. 50, x 18 mm za 145,-KčKPE1500 na 6 až 14 V za 115,-KčKPE1600 na 6 až 16 V, max 250 mA, sil-ně ječivá, prům. 50 x 56 mm za 265,-Kč.

Nechte si poradit od prodavače, neboi předvést.

6. Pokus. Co bychom ještě mohli při-pojit? Motorek. Prohrabeme klukovsképoklady a možná najdeme motorekz rozbité hračky, modelu, kazeťáku nebodisketové jednotky. Nejdříve si ho vy-zkoušíme, jestli se po připojení na bate-rii roztočí. Pak ho také můžeme připojitk časovému spínači (viz obr. 8).

Celkové schéma jedné varianty na-šeho časového spínače je na obr. 9. Byloby možné pokračovat o připojení relé

Obr. 6

Obr. 7

Obr. 8

Pamatujeme: proud báze volíme je-nom takový, aby tranzistor nezničil. Ma-ximální hodnota bývá v katalogu.

5. Pokus. Místo žárovky zapojíme pie-zokeramickou sirénku (viz obr. 6). V kata-logu si najdeme typ, který funguje na na-pětí naší baterie. Místo malé 9V bateriebude lepší použít dvě ploché baterie4,5 V, ze kterých je možno odebírat většíproud, zapojené za sebou, jejich napětíse sečte, bude 9 V (viz obr. 7). Sirénkymají naznačenou polaritu napájení, v ka-talogu je uvedeno, jestli mají souvislýnebo kolísavý tón a jeho sílu (uváděnouv dB) a rozměry a rozsah pracovníhonapětí.

nebo optočlenu, ale taková zapojení na-jdete v jiných článcích a teď už budetevědět jak obvod pracuje.

Když se podíváte na svůj obvod, vidí-te, jak jste k němu postupně přidávali,jako když vlaštovka staví hnízdo a bude-te schopni ho postupně a logicky zapojit,nebo nakreslit jeho schéma a dělat změ-ny. Je to hezký pocit?

Otázka na příště: proč má tranzistorBD135 v pouzdru dírku?

Odpověď na minulou otázku je jasná.Velikost kapacity je součet obou kapacit,47 nF + 22 nF = 69 nF. Při pokusech sezvukem bude tón nižší.

19


Co budeme potřebovat?R1 rezistor 10kBAT dvě nebo i jen jednu plochou baterii4,5 VR3 a R4 rezistory 390 nebo 150 Ω (pro4,5 V)R5 a R6 rezisrory 22kR7 rezistor 2k2 (nebo 1k2)Pl trimr 47k nebo

P1 potenciometr M47/N - lineárníC1 10 µF 22 µF 47 µF 100 µF (neboi 470 µF)D1 LED zelenáD2 LED červenáIO integrovaný obvod 555 (např. NE555)T1 tranzistor BD135, nebo podobnýTl tlačítko 2ks (stačí i zvonkové)S piezokeramická siréna KPE222Anebo jiná

M ss motorek „na baterii“Ž žárovka 3,5 V / 0,3 A(nebo 12 V / 0,1 A 6 V / 0,1 Anebo 12 V / 3 W do auta apod).Nové zkratky :M - mega - milión (M47)N - označení lineárního potenciometru(M47/N)dB - decibel - jednotka úrovně hlasitosti(90dB)

11. dílUrčitě jste si už vyhlédli nějaké zají-

mavé zapojení a chcete si ho postavitze stavebnice. Budete potřebovat páječ-ku. Úvodní informace a fotografie bylyv KTE č.1, 3 a 4.

PájeníPro elektroniku se používají tyto pá-ječky:pistolová páječkamikropájkapáječka na 24 Vpáječka na 220 V (dnes 230 V).

pětím pro nastavení požadované teploty.Hrot se lehce čistí o navlhčenou houbič-ku, nesmí se čistit pilníkem, nebo smir-kem.

Nevýhoda: nelze s ní pájet silné drátynebo větší předměty, nemá takovou tepel-nou kapacitu, aby je mohla prohřát.

Páječka na 24V používaná mnohdeve výrobě je vhodná pro trvalý provoza pájení po celou pracovní dobu. Má vy-jímatelný měděný hrot, který prochází tě-lesem páječky. Ten je třeba pravidelněvyjmout, očistit od opalů - černého škra-loupu a upravit tvar hrotu. Páječku je tře-ba odkládat na stojánek.

Nevýhoda: je zapotřebí transformátorna 24 V.

Páječka na síťové napětí.Pro servisní techniky se používají

malé, některé mají i jednoduchou odsá-vačku s balonkem. Hrot je výměnný. Ob-vykle jsou z dovozu a je nutno se pře-svědčit, jestli jsou schváleny propoužívání podle našich předpisů. Páječ-ku je třeba odkládat na stojánek.

nější tzv. „šedesátka“ s nižším obsahemcínu, nebo lesklý „devadesátka“, použí-vaný ve výrobě, dobře se s ním pájí.

KalafunaJe to pryskyřice, kostka kalafuny na

smyčce je drahá, kalafuna vám stačív množství obsahu krabičky od zápalek,buď kusová, dáme si jí do nějaké maléplechové krabičky, nebo se používá roz-tok kalafuny v lihu v uzavíratelné láhvič-ce, například od inkoustu. Kdybyste jísnad rozlili, udělá tvrdý škraloup na sto-le a z ubrusu jí nelze vyprat, musí se roz-močit lihem.

Odizolování vodičůVodiče odizolováváme buď naříznu-

tím izolace nožem a stažením nožemnebo jemným stiskem a stažením štípa-cími kleštěmi, nebo ve výrobě zvláštnímistahovacími kleštěmi. Většinou se použí-vají jenom štípací kleště.

Vodiče bývají dráty, lanka, stíněné ka-bely a pod. Lanka se po odizolováníOdizolování a pocínování vodiče

Pistolová páječka je pohotová, projednotlivé spoje i běžné pájení. Používájí mnoho amatérů. Hřeje jenom při stiskutlačítka, pak jí můžeme odložit. V jejímtělese je transformátor, pájecí hrot je tvo-řen smyčkou měděného drátu o průmě-ru 1,6 mm, který se může vhodně vytva-rovat, musí se občas vyměňovat.

Nevýhoda: nemotorná pro jemnéplošné spoje, od nástupu součástekCMOS se traduje, že se nemají pistolo-vou páječkou pájet. Na ty je nejvhodněj-ší mikropájka.

Mikropájka je štíhlá a vhodná pro pá-jení na plošných spojích i jemných spo-jů. Mívá vlastní zdroj s regulovaným na-

Připojení vodiče pod šroubek

ano ne při dotahováníje drát vystrkován

ano ne

Připájení na pájecí špičky; v levo dobře provedené, v pravo spatněa) zaškvařená izolace, b) dlouhý „holý“ krk, c) příliš pájky, d) příliš dlouhý drát

PájkaPájka je slitina cínu a olova, kupuje-

me tzv. „trubičkový cín“. Bývá silnější,střední nebo tenký na plošné spoje. Mat-

zkroutí a před pájením pocínují. Při pocí-nování si můžeme pomoci kalafunou.

MontážPři upevňování vodiče pod šroubek

vedeme vodič ve směru hodinových ru-čiček, aby se při dotahování nevystrko-val.

Zakončení izolacePřívody ke spojům musí mít izolaci asi

0,5 až 1mm od spoje.Izolace nesmí končit moc daleko, aby

vodič neměl dlouhý „holý krk“ a nebonaopak nesmí být moc krátká a zasaho-


20

vat do spoje, kde bývá obvyke zaškvaře-ná do spoje, nebo je vodič pod hlavoušroubu přitisknut za izolaci a spoj neníspolehlivě vodivý.

Osazování plošných spojůSoučástky se osazují naležato i na-

stojato. Obvykle leží na desce, aby přizatlačení na součástku vývod na druhéstraně neutrhl vodivou cestu. Pokud seněkteré rezistory, které více hřejí, dávajínad desku, mají upravený tvar vývodůtak, aby působily jako zarážka. Také ně-které součástky jako jsou například tran-zistory a LED se nechávají spodním okra-jem asi 5 až 10 mm nad deskou, vývodypříliš nezkracujeme.

Z praktického důvodu se obvykle nej-dříve osazují nižší součástky, tedy rezis-tory a diody, pak vyšší a pak ostatní. Po-kud to je možné, osazujte součástky dodesky natočené hodnotou nahoru, nebotak, aby byla vidět. Při opravách je pozděse vztekat a pracně zjišťovat, co je to zasoučástku.

Postup1. Součástce upravíme vývody pro zalo-žení do otvorů v desce a založíme.

2. Vývody zkrátíme na délku asi 1,5 až2 mm nad deskou, nebo na takovou dél-ku, jako mají vyčnívající vývody integro-vaných obvodů, nebo konektorů.3. Hrot pájky očistíme a lehce pocínuje-me.4. Hrot pájky přitiskneme na pájený spojtak, aby se dotýkal i vývodu, i plošky spo-je. Držíme.5. Druhou rukou přidáme trochu pájkya opět vzdálíme.6. Spoj se prolije a pájku vzdálíme.

Do pájeného spoje pájkou nešťourá-me, nevyndáváme a znovu nestrkáme,spoj musí vzniknout najednou, jinak jejako postupně tuhnoucí láva. Do spojenefoukáme. Vychladne sám.

Při pájení na pájecí špičky, napříkladu reproduktoru, přepínačů apod, obvyk-le drát pouze vložíme do otvoru špičky,přihneme a zapájíme, háčkování se vel-mi špatně opravuje, nebo rozdělává, po-užívá se v průmyslu. Vodič ze spoje nadruhé straně nesmí vyčuhovat.

zkontrolujeme, zda jsou všechny sou-částky připájené.

Po zapájení můžeme desku na stra-ně spojů očistit od zbytků kalafuny ště-tečkem nebo kartáčkem na zuby namo-čeným v lihu. V průmyslové výrobě sedesky ještě podle potřeby a účelu někdylakují, nebo impregnují.

Pak teprve zkusíme obvod připojit nazdroj a oživovat.

Měřící přístrojElektrický proud nikdy neuvidíš, mů-

žeš jenom sledovat jeho účinky, různýmimetodami zkoumat funkci různých obvo-dů, jejich činnost, měřit. Pro základníměření se používají univerzální měřícípřístrojea) ručkovéb) digitální

Vhodný ručkový měřící přístroj by mělměřit:napětí stejnosměrné i střídavéproud stejnosměrný i střídavýohmický odpor.

Rozsahy a funkce se přepínají přepí-načem, nesprávným použitím lze měřícípřístroj snadlo poškodit, nebo zničit.

Pamatujeme : po každém měření vždypřepínač přepneme na nejvyšší rozsah,případně na měření střídavého napětí,aby se při příštím zbrklém připojení pří-stroj nezničil.

Digitálnímu měřiči se říká digitálnímultimetr - DMM a měl by měřit:napětí stejnosměrné i střídavéproud stejnosměrný i střídavýohmický odporzkoušet diodymít zvukovou zkoušečku vodivostipřípadně i měřit tranzistory.

Levnější přístroje nemají střídavýproudový rozsah, nebo nemají automa-tické přepínání rozsahů. Dražší přístro-je mají i další funkce, například pro mě-ření kapacity, kmitočtu, teploty a dalšífunkce pro sběr a zpracování měřenýchhodnot.

Vlastní tvořivost a technické vzdě-lávání jsou radostné i užitečné a je

ano

ne

osazování součástek

a) b)

Pájení součástek; a) správný spoj,b) příliš dlouho prohřívaný spoj

ano nene

Správný tvar jako Ještěd

Ručkový měřící přístroj

Digitální multimetr

Úprava osazené deskyZkontrolujeme:zda jsou osazeny všechny součástky,zda jsou na svých místech a správné,polaritu diod a elektrolytických konden-zátorů,orientaci tranzistorů a integrovaných ob-vodů.Na straně spojůodstraníme ulpělé kapky pájky, odstřižkyvodičů,zkontrolujeme, zda nejsou mezi vodivý-mi cestami zkraty,

21


vhodné je podpořit a tak v dopisu Je-žíškovi můžete přidat i některé ze svýchpřání:měřící přístroj se šňůramipáječka s příslušenstvímodsávačkakatalog součástekpředplatné oblíbeného technického ča-sopisu

kleště štípací stranové - pro elektronikujemnějšíkleště štíhlé půlkulaté nebo plochépinzetu3 šroubováky - úzký, střední, širšíkřížový šroubovák

Nemusíš si přát celou soupravu speci-álního nářadí, můžeš si ho vybrat postup-

ně podle svých požadavků a vlastní úva-hy.

A pamatuj: štípací kleště si vybírejstejně pečlivě jako měřící přístroj. Po-kud nebudou dobře štípat i tenké vodi-če a vývody součástek, budou pro zlostdo té doby než si koupíš opravdu kvalit-ní a dobré.

12. díl

ZesilovačZvuk nahraný na magnetofonovém

pásku se přehrává magnetofonem, kte-rý má vlastní zesilovač, nebo se připo-juje k jinému zesilovači (obr. 1). Kabe-lem od magnetofonu je slabý elektrickýsignál přiveden na vstup zesilovače,zesilovač signál zesílí a z výstupu ze-silovače je přiveden do reproduktoru,který přemění elektrické napětí signáluna mechanický pohyb membrány re-produktoru, která rozechvívá vzducha naše uši to vnímají jako zvuk. Našeuši vnímají zvuky v rozsahu asi od20 Hz do 20 kHz (většina lidí méně)a tento rozsah kmitočtů označujemejako nízkofrekvenční nebo zkratkou NF.Rozhlas vysílá na vysokých kmitočtech,označujeme je jako VF.

StíněníZesilovač zesiluje střídavé elektrické

napětí, které je na vstupu. I to které ne-chceme. Kdybychom pro připojení mik-rofonu, gramofonu, magnetofonu, nebojiného zařízení použili obvyklý vodič, na-indukovalo by se do něj střídavé napětíz okolního elektromagnetického pole.Nejsilnější bývá tzv. síťový brum s kmito- ručených schemat 10 kΩ (nebo hodnotu

do 50 kΩ). V podstatě jde o to, že- je-li jezdec vytočen k hornímu koncipotenciometru, jde signál přímo do vstu-pu zesilovače,- je-li jezdec vytočen na poloviční odpor,je velikost signálu na vstupu poloviční,- je-li jezdec vytočen k zemi, je veli-kost signálu a tím i hlasitost malá, nebožádná.

Živý nestíněný vodič musí být co nej-kratší, stínění musí končit co nejblíže ži-vému vývodu a pak teprve je stínící vo-dič přiveden na zemnící vývod. (Vizobr. 4).

Zesilovač s LM386Funkci zesilovače si ukážeme na in-

tegrovaném obvodu National Semicon-ductor Corporation LM386. Podle hod-not v katalogu ho lze :- napájet z baterie napětím 4 až 12 V,- má malý klidový odběr proudu asi 4 mA,- má výkon asi půl wattu,- není třeba nastavovat žádný pracovní bod,- je zapotřebí jenom několik doplňujícíchsoučástek.

Základní zapojení a rozmístění vývo-dů je na obr. 5.

Číslování vývodů je opět při pohleduzhora. Je orientované od značky a jdeproti směru hodinových ručiček.Soustředíme se na jednotlivé vývody6 + napájení4 - napájení3 vstup5 výstup

Obr. 1 – Připojení magnetofonuk zesilovači

Obr. 1 je ilustrační, technik si uděláobrázek spojení ucelených bloků (obr. 2)jako tzv. blokové schema, správně by semělo říci generální schema. Zcela logic-ky vidíme, že ze zesilovače jdou dva vo-diče na reproduktor a od magnetofonujdou do zesilovače také dva vodiče,i když v jednom kabelu. Zesilovač potře-buje také napájení stejnosměrným na-pětím. Mínus pól zdroje je spojen se zemía tato zem je společná- pro zdroj signálu - magnetofon, aj.- pro vstup zesilovače,- (zde i pro výstup na reproduktor)- pro mínus napájecího zdroje.

Obr. 2 – Blokové schéma zapojeníz obr. 1

Obr. 3 – Stíněné vodiče

čtem 50 Hz a rozhlasové vysílání nějakésilné středovlné stanice, které slyšímez reproduktoru. Dotykem prstu na vstupse tento signál ještě zesílí. Vstup se cho-vá jako živý a tak také říkáme že vstupmá svorku živou a zemní. Proto se sig-nály na vstup přivádějí stíněným vodičem.

Středem kabelu jde izolovaný živý vo-dič a okolo něj je stínící vodivý obal, kte-rý se spojuje se zemí. Je jich víc druhů - pro svod od antény, pro počítačové sítě,mikrofonní kabel atd. Pro náš účel použi-jeme tenký stíněný vodič a budeme vy-bírat buďa) stíněný drát (obr. 3a) - pro nepohybli-vé spoje v přístrojib) stíněné lanko (obr. 3b) - pro pohyblivéspoje - například od mikrofonu, magne-tofonu, gramofonu, atd.

Regulátor hlasitostiDosud nejobvyklejším regulátorem

hlasitosti je potenciometr. Aby bylo na-stavení hlasitosti plynulé, koupíme si lo-garitmický s označením G. Tedy například100k/G. Při použití lineárního potencio-metru by se hlasitost najednou zvětšilanebo najednou ztišila. Lineární potenci-ometr máte z předchozích pokusů, tak sito zkuste, jinak tomu nemusíte věřit. Ob-vyklá hodnota potenciometru pro hlasi-tost bývá někde v mezích hodnot od10 kΩ do 1 MΩ. Použijeme-li některouz těchto hodnot, neuděláme chybu. Prodnešní pokusy použijeme podle dopo-

Obr. 4 – Připojení potenciometru

Obr. 5 – Základní zapojení zesilovačes LM386


22

Dále si do schématu doplníme2 další vstup, ten bude uzemněn1,8 pro nastavení zesílení obvodu7 (nějaká) kompenzace, zatím násnemusí rozptylovat, prostě tam je.

Popis schématu omezíme na jedinévysvětlení, že na výstupu č. 5 je stejno-směrné napětí a kdybychom na něj pří-mo připojili reproduktor, výstup by se zkra-toval a obvod by se zničil. Proto jereproduktor k výstupu připojen přes kon-denzátor, zde asi 220 mF. Kdo má volt-metr, může si změřit, že na výstupu jev klidu poloviční napětí zdroje, tedy přinapájení 9 V bude 4,5 V. To je střední hod-nota, od které se v rytmu zesilovanéhosignálu mění nahoru i dolů a tyto změnyse přenášejí přes vazební kondenzátorna reproduktor.

ReproduktorNa první pohled vidíme, že reproduk-

tory jsou malé a velké, slyšeli jsme, žejsou i basové, výškové a středové. Násteď zajímá jeho Rz, tedy odpor kladenýstřídavému proudu, tzv. impedance. Re-produktory se vyrábějí s impedancí nej-častěji 4 W nebo 8 W. Jsou i jiné, obvyk-le to bývá na reproduktoru napsané.

Pro LM386 je doporučená hodnota8 W. Menší hodnota by obvod více zatě-žovala a mohla by ho zničit. Co se týčerozměrů, koupíme si raději větší, roze-chvívá více vzduchu a zvuk je silnější,než z malého.

Při pokusech se osvědčil elipsovitýARE 568

Pokus 1Podle obr. 5 si náš zesilovač připojí-

me k magnetofonu, je jedno jestli kotou-čovému, nebo kazetovému decku, hlav-ně musí mít výstup na zesilovač. Zatímse nepokoušejte strkat žádné drátky dokonektoru pro sluchátka! Walkmana bys-te si mohli zničit zkratem na výstupu dřívnež byste řekli švec! Žádné varování, po-deřelé zvuky, zápach, nic, jenom tichoa šlus.

Při správně zapojeném potenciomet-ru je při vytočení osy vpravo hlasitost nej-vyšší. Pokud je signál hodně silný, budezvuk naplno zkreslený, chraplavý. Zesi-lovač je tedy přebuzený.

Co můžeme zlepšit:Aby nedocházelo k přebuzení příliš

silným signálem, omezíme velikost vstup-ního napětí na polovinu, vřazením rezis-toru s hodnotou velkou asi jako hodnotapotenciometru.

Pokus 2Na vstup si připojíme mikrofon.Pod

ruku by se nám mohl dostat některýz těchto typů:- dynamický - kvalitní mikrofon ,dražší- krystalový - dobrý mikrofon, levnější- uhlíkový - z telefonního přístroje- piezoelektrický - elektretový.

Dynamický nebo krystalový můžemek zesilovači připojit přímo - obr. 6.

Zesilovač je citlivější, snímá i slabšízvuky. Místo mikrofonu zkusíme zapojitreproduktor - viz obr. 10. Ejhle reproduk-tor se chová jako citlivý mikrofon. To sedá použít pro dorozumívací zařízení, tzv.interkom, kdy se reproduktor přepíná navstup, nebo na výstup. Opět můžeme zku-sit připojit různé druhy mikrofonů.

Pokus 5Co reproduktor? Leží na stole a při

vhodném umístění se zvuk zesílí. Stačído roviny s membránou přiložit rozevře-né dlaně, nebo velký sešit. Zvětšenímozvučné plochy se zvuk zesílí, protožese od ní odráží směrem k posluchači, ne-utíká do všech stran. Ještě lepší účinekbude mít reproduktor v nějaké skříňce,pro pokusy stačí tvrdší uzavřená lepen-ková krabice. Aby nedrnčela, je dobré jívyplnit nějakou vatovou vycpávkou, mo-litanem, nebo alespoň dobře přelepit le-pící páskou. Pro přívod k našemu repro-duktoru můžeme použít dvojlinku. Propřipojení se používají buď reproduktoro-vé konektory, souosé konektory CINCH(čteme cinč) nebo svorky. Kdo použijezdířky, musí si dát pozor, aby si přívodyk reproduktoru nezkratoval a nezničil sitak zesilovač! Pokud jsou na přívoduk reprobedně banánky, je dobré, aby je-den přívod byl delší než druhý, aby připoložení volně na stole nedošlok náhodnému dotyku.

Pokus 6Zbývá nám doplnění schématu

o ostatní součástky - viz obr. 11. Na vý-vodu 7 bývá připojený kondenzátor nazem, tzv. bypass. Berme to jen jako fakta kondenzátor tam můžeme doplnit.

Některé zesilovače mívají z výstupuna zem kondenzátor asi 100 nF v seriis rezistorem asi 1 až 10 Ω, tzv. Bou-cherotův člen.Ten odstraňuje zakmitá-

Obr. 6 – Připojení mikrofonu

Obr. 7 – Elektrový mkrofona schématická značka mikrofonu

Obr. 8 – Napájení mikrofonu

Pokus 3Pokud pro pokusy žádný mikrofon

doma nemáme, koupíme si piezokera-mický - elektretový - viz obr. 7.

Uhlíkový nebo piezoelektrický musímít napájení. Zapojení doplníme o na -pájení mikrofonu - viz. obr. 8. Místo rezis-toru R2 můžeme použít trimr a jím zkusitnastavit citlivost. Počáteční nastavenítrimru - na maximální odpor, jinak bude-me marně hledat chybu.

Jeden vývod mikrofonu bývá živý, dru-hý zem. K zesilovači ho připojíme stíně-ným kabelem asi 2 až 3 m dlouhým. Připokusech dáme mikrofon co nejdále odreproduktoru, aby nedocházelo k rozpís-kávání zpětnou vazbou, třeba za dveře.Místo směšného foukání do mikrofonua slov „jedna, dva, tři, zkouška rozhlasu“dáme mikrofon k slabě puštěnému rádiua zesilovač s reproduktorem nechámeu sebe.

Zpětná vazba vzniká tím, že mikrofonsnímá i zvuk z reproduktoru, tento zvukse opět dostává do zesilovače a ten hoznovu zesílí a zase dokola a protivně topíská a houká. Zkuste si to. Mikrofon pro-stě otočte k reproduktoru a zesilovačhodně zesilte.

Pokus 4.Zesilovač má napěťové zesílení 20.

Přípojením kondenzátoru mezi vývody1 a 8 se zesílení zvětší až na 200 - vizobr. 9.

Obr. 9

Obr. 10 – Reproduktor jako mikrofon

23


vání zesilovače na vysokých kmito-čtech, které se projevuje náhlým zkres-lením při zvětšení zesílení, nebo přisilných špičkách signálu, nebo oškli-vým zvukem už od počátku. To bývávidět na oscilskopu, projevuje se toi zvětšením odběru proudu, nebo za-hříváním obvodu.

LM386N-1 tento člen nepotřebuje,v katalogu je určen pro LM386N-4s výkonem 1 W člen s kondenzátorem47 nF a rezistorem 10 Ω (viz obr. 12). Nic-méně při pokusech na zkušebním vzor-ku na nepájivém kontaktním polik zakmitávání docházelo a musel být po-užit kondenzátor 47 nF s rezistorem4,7 Ω. Ve schématu v katalogu je použitrezistor 10 Ω, v jiném schématu je použitsamotný konzenzátor 100 nF, tak si vy-berte, nebo se přidržte doporučených,ověřených schémat, které v literatuřenajdete.

Otázka na příště: rezistor 4,7 Ω míváoznačení 4j7 nebo 4R7. Čtyřka má ba-revný kód žlutou a sedmička fialovou.Jaký je barevný kód tohoto rezistoru?

Pokus 7Co když před náš koncový zesilovač

přidáme ještě předzesilovač? Postavímesi velice jednoduchý. Viz obr. 13. Zapoje-ní můžeme vylepšit tím, že místo rezisto-ru v bázi použijeme trimr a s ním v seriiochranný rezistor, aby ani při vytočenítrimru na minimum nedošlo ke zničenítranzistoru velkým proudem do báze. Jeto takové blbovzdorné zapojení, v praxi

se nastavená hodnota změří ohmmetrema nahradí pevným rezistorem a trimr sepoužije jinde.

Při oživování nastavíme trimr nanejvětší odpor a pak můžeme zkusitjenom podle ucha nastavit pracovní

Obr. 11

Použité součástkyR1 4j7 rezistorR2 10k rezistorR3 8k2 rezistorR4 680 rezistorR5 1k8 rezistorR6 M1 rezistorP1 10k/G logaritmický potenciometrP2 M47 trimrP3 10k trimrC1 220 µF všechny kondenzáto

ry stačí na 10V (nebo 16V)C2 47 nFC3,8 4,7 µFC4,5,6,7 10 µFIO LM386 integrovaný obvodMi elektretový mikrofon

(např. MCE101)Rz reproduktor 8 W

(např. ARE568)nepájivé kontaktní poleasi 0,5 m měděného izolovaného drátuo průměru 0,6mmasi 2 až 3 m stíněného drátu o průměruasi 3 mmasi 1 až 2 m dvojlinky 2x0,75 mm2

dvě ploché baterie 4,5 V (nebo 4 tužko-vé články 1,5 V v držáku)Poznámka: Osvědčily se také napájecízdroje:- MW 9115GS regulovatelný ss napájecízdroj- MW500GS adaptér- MW300GS adaptérpřepnuté na rozsah 6 V i 7,5 V.

Obr. 12

Obr. 13 – Schéma zapojení s mikrofonním předzesilovačem

bod tak, aby obvod přiměřeně zesilo-val a nezkreslo- val. Měření si probere-me až po vánocích.

Opět si zkusíme na vstup připojit elek-tretový mikrofon, mikrofon nebo repro-duktor a výsledky zhodnotíme a zapíše-me do sešitu. Budou se hodit.

Pamatuj, že zesilovač má základnívlastnosti: napěťové zesílení, tedy koli-krát zesílí a u koncového zesilovače nászajímá výkon.

Oprava z čísla 10. Hodnoty rezistorův rozpisce jsou správně, jenom ve sché-matu je místo 10 kΩ uvedeno 20 kΩ.

13. díl

Univerzální měřící přístrojMěřící přístroj není svinovací, nebo

zednický metr, ale citlivý přístroj, který jemožno nesprávným zapojením poškoditnebo úplně zničit a proto je nutné napro-sto přesně vědět, co děláme a mít jistotu,že to je správné. Jinak můžete pozdě pla-kat a šetřit si na nový. Tak do toho.

Předně si zjistíme, co můžeme svýmuniverzálním měřícím přístrojem měřit.Obvykle to bývá:

NAPĚTÍ (voltage) a PROUD (cur-rent)a rozlišujeme zda je

STEJNOSMĚRNÝ (DC) nebo STŘÍ-DAVÝ (AC)

Také obvykle můžeme měřit ohmickýodpor, tedy rezistory.

První měřeníZměříme napětí ploché baterie.

Digitální měřící přístroj:1. Připravíme si měřící přístroj a najde-me zdířky pro měření napětí. U jednébývá napsáno V a druhá bývá označenáCOM (common - společná) - je společnái pro ostatní druhy měření. Do zdířek za-

Obr. 1 – Měření napětí ručkovýmměřícím přístrojem


24

pojíme měřící šňůry s hroty, nebo se svor-kami, kterým se říká krokodýlky (aliga-tor).2. Přepínač funkcí a rozsahů (range)přepneme na měření stejnosměrnýchnapětí a pokud je rozsahů víc, přepne-me na největší rozsah.3. Měřící šňůry připojíme na měřenoubaterii.4. Na displeji přečteme naměřenouhodnotu.5. Pokud je rozsah moc velký, před mě-řeným číslem je několik nul, zmenšímerozsah. Dokonalejší a tím i dražší měřícípřístroje mají samočinné nastavovánírozsahu - AUTORANGE.6. Po skončení měření přístroj vypneme(OFF).

No a to je celé. Takhle jednoduše simůžete změřit i jiné stejnosměrné na-pětí.

Ručkový měřící přístroj1. Připravíme si měřící přístroj a najde-me zdířky pro měření napětí. Buď bývajíoznačené V obě, nebo je u jedné na-psáno V a druhá bývá společná i proostatní druhy měření. Obvykle bývá jed-na zdířka označená + a tak musíme přiměření napětí polaritu dodržet. Do zdí-řek zapojíme měřící šňůry s hroty, nebose svorkami, kterým se říká krokodýlky.2. Přepínač funkcí a rozsahů (range)přepneme na měření stejnosměrnéhonapětí a přepneme na největší rozsah.3. Měřící šňůry připojíme na měřenoubaterii.4. Na stupnici přečteme naměřenouhodnotu.5. Pokud je výchylka ručky moc malá, jerozsah moc velký a přepnutím ho zmen-

šíme. Nejvhodnější by byl takový, abyručka byla ve druhé polovině stupnice.6. Velikost měřené hodnoty zjistíme pře-čtením výchylky ručičky na stupnici a vý-počtem podle nastaveného rozsahu. Jeto jednoduchá trojčlenka, nebojte se zpo-čátku vzít tužku a papír, brzy zjistíte, že tojde rychle i zpaměti.7. Po skončení měření přepneme nanejvětší rozsah.

Výpočet hodnoty podlerozsahu voltmetru

Máme tři čísla:rozsah (například 6V)počet dílků na stupnici - podle posledníčíslice na stupnici (například 60)výchylka ručky - na kolikátý dílek ukazu-je (například 43)

Trojčlenku jednoduše odvodíte tak, ževypočtete napětí na jeden dílek a potomznásobíte počtem dílků. Naměřená hod-nota je tedy podíl rozsahu a počtu dílkůna stupnici a to celé znásobené výchyl-kou ručky.

dílků je naměřené napětí: 22 krát 2 a toje 44. Rozsah je jen do deseti voltůa protože výsledné napětí nemůže býtvětší než měřený rozsah, výsledek dělí-me deseti a máme 4,4 V.

Takže stačí kouknout na rozsah, od-hadnout velikost napětí a počet dílků jenznásobit nebo podělit dvěma a upřesnitsprávný výsledek.

StupniceU ručkových měřidel jsou obvykle pro

měření napětí a proudů dvě stupnice.Lineární - rovnoměrná pro stejnosměr-

ná měření, označená =Nelineární - na začátku zhuštěná - pro

střídavá měření, označenáJe jasné, že musíme číst na správné

stupnici.U měření proudů to je obdobné, mě-

ření se liší zapojením.Při měření napětí voltmetr připojíme

na měřený objekt, jako když přiložímezednický metr.

Při měření proudu ampermetr vřadí-me do obvodu, proud ampérmetrem pro-téká jako voda vodoměrem.Pamatuj:

Po skončení měření proudů vždy pří-stroj odpoj z obvodu a přepni na měřenínapětí a na nejvyšší rozsah.

Před měřením si nejdříve měřící pří-stroj připrav, zkontroluj a pak teprvezapoj.

Ten, kdo přístroj nejdříve připojí a pakteprve přepíná funkce a rozsahy, ho brzyzničí.

Pozor, zatím smíme pracovat jenoms malým napětím do 50V. Povídání o vy-

Obr. 2 – Měření napětí Dmm

Obr. 3 – Stupnice ručkovéhoměřícího přístroje

Obr. 4 – Měření napětí a proudu

U=(6/60) × 43U= 0,1 × 43U= 4,3 [V] jednotky píšeme do hranatézávorky

Někdo uvažujete obrazně: 6 V odpo-vídá 60 dílkům50 dílků je 5 V40 dílků jsou 4 Va 43 dílků je tedy 4,3 V

Nejlépe se čte na rozsahu, který mánapětí stejné jako počet dílků na stupni-ci, například při 60 dílcích rozsah 60 V.U rozsahů 6V nebo i 600V dělíme nebonásobíme deseti.

U většiny ručkových měřících přístro-jů jsou rozsahy voleny tak, že výchylkuručky násobíme nebo dělíme dvěmaa výsledek ještě patřičně znásobímenebo dělíme násobkem deseti.

Například u měřícího přístroje, kterýmá na stupnici 50 dílků:• na rozsahu 25V výchylku ručky dělí-me 2 protože dílků je dvakrát víc než máměřený rozsah napětí. Takže při výchyl-ce 22 dílků je naměřené napětí: 22 děle-no 2 a to je 11 V. A podobně• na rozsahu 10V budeme výchylkuručky násobit 2, takže při výchylce 22

Obr. 5 – Měření rezistoru

Obr. 6 – Měření diody v propustném(vlevo) a závěrném směru (vpravo)

25


hlášce č.50/78 Sb. a normách je na sa-mostatný článek. Prostě musím přede-vším dbát na bezpečnost a zdraví. Sí-ťové zásuvce se zatím zdaleka vy-hneme.

Měření rezistorůPřepneme na měření rezistorů, někte-

ré přístroje mají různé rozsahy měření,připojíme rezistor a hodnotu změříme.

Velké rezistory nedržíme v prstech,protože měření ovlivní odpor těla a mě-ření je nepřesné. Zkuste si podržet měří-cí hroty v prstech a ejhle, měříte sami svůjvlastní odpor. Suché ruce mají odpor vět-ší než vlhké, starší silná kůže větší nežmladá tenčí.

Malé rezistory zase ovlivní odpor pří-vodních šňůr. Zkuste si změřit odpor re-zistoru 4,7 ohmu použitý v zesilovači zeškoličky v č.12. Naměříte víc? Když mě-řící šňůry přímo spojíte, naměříte něja-ký malý odpor, například 0,6 ohmu. Popřipojení k rezistoru naměříte například5,3 ohmu. Těch 0,6 ohmu tedy není od-por rezistoru a po jeho odečtení je vý-sledný odpor 5,3 - 0,6 = 4,7 ohmu.

Zkoušení diodDioda je v jednom směru propustná -

má malý odpora v druhém směru je nepropustná -

má velký odpor.U ručkového měřidla diodu změříme

ohmmetrem přiložením šňůr na anodua katodu diody v jednom směru a pakvývody prohodíme. V jednom směrubude výchylka ručky velká, ve druhémmalá. Dioda je dobrá.

Má-li v obou směrech odpor malý,nebo nulový - je špatná - je zkratovaná.

Má-li v obou směrech odpor velký,nebo nekonečný - je špatná - je přeru-šená.

U digitálního měřidla zkušíme diodypřepnutím na značku diody.

Na displeji je nějaké číslo, což jedané nějakým zkušebním napětím. Tonás nezajímá.

Připojíme-li diodu v nepropustnémsměru - tedy - na anodu a + na katodu,číslo se nezmění, dioda nevede.

Připojíme-li diodu v propustném smě-ru - tedy + na anodu a - na katodu, namě-říme u dobré diody napětí UF, které býváasi 0,6 až asi 0,8V u křemíkových diodaasi 0,2 u germaniových diod

Zkoušení tranzistorůTranzistor můžeme zkoušet jako dvě

diody proti sobě. A také rozlišíme jestli jeNPN nebo PNP.

Postup je shodný. Zkusíme tranzisto-ry, které máme, tedy NPN :

Obr. 7 – Zkoušení diod na DMM váš tranzistor EMITOR, BÁZI a KOLEK-TOR. Při špatné polarizaci by tranzistorvypadal jako vadný a zbytečně bystevyhodili dobrý. Značka h21 označujeproudový zesilovací činitel tranzistoru,tedy kolikrát zesiluje. Toto číslo býváuvedené v katalogu, některé tranzistorymívají asi od 20 až do 100, jiné až do1000, podle typu. Změřením byste mělidoplnit předchozí vyzkoušení.

Měření v obvodechObvykle se skoro všechna napětí měří

„proti zemi“, tedy jednen pól měřidla jepřipojen na „mínus“ nebo jak se říká „nakostru“, je dobré použít krokodýlek a hro-tem druhé šňůry se dotýkáte jednotlivýchbodů v zapojení a měříte napětí. Zkustesi změřit různá napětí, která byla uvádě-na v předchozích pokusech. Všimněte si,že u fungujícího tranzistoru bývá napětímezi bází a emitorem u křemíkových tran-zistorů Ube asi 0,65V.

Bez měřícího přístroje zůstanete je-nom teoretiky, kdo ho nemá, může siv katalogu vybrat podle své představya možnosti, nebo si nechá poradit od od-borného prodavače.

Příště se podíváme na základy napá-jecích zdrojů.

Nová slovíčkavoltage - napětícurrent - proudrange - rozsahaligator - krokodýlek (svorka)COM - common - společná svorka

Obr. 8 – Znázornění tranzistorů

Obr. 9 – Zkoušení tranzistoru na DMM

Nejdřívá dáme šňůru s polaritou + nabázi. Báze proti emitoru - vede a bázeproti kolektoru -vede.

Potom šňůry prohodíme, na bázidáme šňůru s polaritou -. Báze proti emi-toru nevede a báze proti kolektoru ne-vede.

U digitálního měřícího přístroje stav„vede“ zpřesníme tím, že vidíme u křemí-kového tranzistoru napětí na přechodubáze-emitor i báze-kolektor asi 0,6 až asi0,8 V.

Je-li toto napětí 0, je přechod zkrato-vaný a tranzistor je špatný.

Je-li toto napětí stejné jako při nepři-pojeném tranzistoru, je přechod přeru-šený a tranzistor špatný.

Měření tranzistorůNěkteré univerzální měřící přístroje

mají funkci měření tranzistoru. Býváoznačena h21 a na přístroji bývá patices otvory pro vsazení nožiček tranzisto-ru. Než začnete měřit, zjistěte si, kde má

Obr. 10

Obr. 11


26

14. dílV předchozích pokusech jsme použí-

vali k napájení baterii. Napájení z bate-rie je bezpečné a jednoduché, přístrojejsou přenosné, baterie je možno koupitdnes prakticky kdekoliv, nevýhodou jeodpad při jejich vybití.

K napájení v domácím prostředí se po-užívá rozvodná síť. Napájecí zdroj můževypadat například jako na obrázku l.Má tyto hlavní části:

síťovou šňůrusíťový vypínačpojistkutransformátorusměrňovačfiltrační kondenzátorstabilizátor.

TransformátorTransformátor mění síťové napětí na

menší. Má dvě vinutí - primární a sekun-dární.

Na transformátoru obvykle bývají na-psány základní údaje, například :

220V/12V 0,375A nebo220V/12V 4,5VA.To znamená, že transformátor připo-

jený primárem na síťové napětí 220 V mána sekundárním vinutí napětí 12 V.

Údaj 0,375A říká, že z transformátorulze odebírat proud asi do 0,38 A. Při vět-ším odběru by se transformátor zahřívalnebo by se mohl spálit. Proto se do pří-vodu zařazuje pojistka.

Obecně se dá říci, že pro malé příko-ny jsou malé transformátory a pro většípříkony jsou větší transformátory, je tovidět i na první pohled.

Síťový transformátor také oddělujenapájený přístroj od sítě a jejích nebez-pečí, která mohou člověka ohrozit, zra-nit, zabít. Proto také musí být síťový trans-formátor a celá síťová část provedenatak, aby nedošlo k úrazu nebo požáru.Zásady a základní předpisy jsou nasamostatný článek. V této části školičkypojednáváme o síťovém napájení proteoretické poučení a pro výchozí pou-čení o obvodech pro napájecí zdrojea stabilizaci.

UsměrňovačTransformátor mění střídavé síťové

napětí opět na střídavé. Toto střídavé na-

pětí se mění na stejnosměrné usměrňo-vačem. Nejjednodužší usměrňovač jepolovodičová dioda - viz obr. 2. Polaritanapětí na sekundáru se mění v rytmukmitočtu sítě. Napětí má tvar sinusoidy -vzrůstá a klesá ve vlnách 50 krát za se-kundu.

V kladné půlvlně může proud diodoutéci, v záporné půlvlně proud diodouneteče. Proud tekoucí diodou a dalšímiobvody má jen jeden směr, stále stejný,je stejnosměrný. Pokud proud teče jenomtouto jednou cestou, je usměrnění jed-nocestné. Druhá, záporná půlvlna je ne-využitá.

vláčku s vyvedeným střídavým napětím,napájecí zdroj pro halogenová světla12V v kompaktním zakrytovaném prove-dení s pojistkou a tepelnou ochranou,nebo podobný. Redakce Radia + připra-vila v KTE č.11/97 kompaktní zakrytova-ný zdroj 12V/300mA.

Usměrňovací diody volíme podle prou-du a provozního napětí. Najdete je v ka-talogu, například KY 130/80 je dimenzo-vána na proud 300mA a 80V, neboKY132/80 snese proud do 800mA.

Filtrační kondenzátorVšechno se dá nějak vypočítat, nebo

okoukat podle podobných zapojení. Lzeříci, že se kondenzátor volí podle maxi-málního proudu asi tak, že pro 1A bývá2000 µF. Takže ve zdroji pro malý odběrasi 100mA stačí kondenzátor asi 200 F.Obdobně se ve zdroji s předpokláda-

Napájení elektronických obvodů – napájecí zdroje

Obr. 1 – Schéma zapojení jednoduchého zdroje stabilizovanéhostejnosměrného napětí

Obr. 2 – Nejjednodušší usměrňovač

Na obr. 3 je zapojení dvoucestné, říkáse mu Graetzovo. Je tvořeno čtyřmi dio-dami.

V jedné půlvlně teče proud diodou D1,teče napájeným obvodem - zátěží Rza dál diodou D3 a zase do sekundáru -viz obr. 3a.

V další půlvlně teče proud diodou D2,teče napájeným obvodem - zátěží Rza dál diodou D4 a zase do sekundáru -viz obr. 3b.

V obou případech teče proud zátěžístejným směrem, jsou využívány oběpůlvlny, usměrnění je efektivnější a i nagrafu je vidět, že plocha jednotlivých půl-vln je hustá, zatímco u jednocestnéhousměrnění řídká jako plaňkový plot. Tro-chu divoké přirovnání, ale snad to je propřirovnání dost názorné a zdůvodňuje,proč se ve většině případů používá zrov-na tento druh usměrnění.

Praktické provedenínapájecího zdroje

TransformátorPoužijeme bezpečně provedený, na-

příklad zdroj pro napájení elektrického

Obr. 3 – Schéma zapojenídvoucestného usměrňovače

a jeho princip

Obr. 4 – Usměrněné napětí bezfiltrace a stejnosměrné napětípo filtraci s malým zvlněním

27


ným odběrem 5A použije kondenzátorasi 10 000 µF.

Pamatujeme si pomůcku - 1000 µF.jepro proud asi 0,5A

Opět narážíme na značení konden-zátorů.

2000 µF bývalo dříve označováno jako2G podle odvození od 2 000 000 000 pF.Připomeneme si předpony podle nul, pořadě to jsou kila, Mega a Giga. V novémznačení je 2000 µF psáno jako 2 mF, zasepo klesající řadě mili, mikro, nano, piko atd.

Tedy: 2000 µF je totéž jako 2G a jetotéž jako 2mF.

Druhý parametr vyznačený na elekt-rolytickém kondenzátoru je jeho pro-vozní napětí. Toto napětí se nesmí pře-kračovat. Maximální hodnoty bývajíuváděny v katalogu. Kondenzátor v na-pájecím zdroji se volí podle špičkovéhonapětí střídavého proudu, ne efektivní-ho, protože při zapojení kondenzátoruza usměrňovač se kondenzátor nabíjína špičkovou hodnotu.

Efektivní hodnota napětí je ta, kterounaměříte voltmetrem, má stejný efekt,jako stejnosměrné napětí se stejnou hod-notou.

Špičková je 1,41 krát větší. Proč zrov-na 1,41 krát? Je to odmocnina ze dvou.

Například při použití transformátoruse sekundárním napětím 12V je špičko-vá hodnota napětí

Uš = 1,41.12Uš = 16,92 [V]

Asi jeden volt ještě zůstane na dio-dách a tak se kondenzátor nabije na na-pětí asi 16V. To znamená, že zdroj se se-kundárním napětím 12Vef má v klidunapětí 16Vss. Pro zdroj s transformáto-rem 12V/375mA tedy použijeme konden-zátor například 1000 µF/16V s označe-ním 1 mF/16V.

V praxi se transformátor navrhuje ta-kový, aby na výstupu zdroje bylo poža-dované napětí při provozním zatížení.Nebo se použije nějaký typizovaný trans-formátor a přebytečné napětí se srazía udržuje stálé, stabilní, stabilizátorem

Návrh plošných spojůPlošný spoj je možno koupit, nebo

udělat. Ukážeme si, jak se jednoduchýplošný spoj dá navrhnout.

Předně si určíme, jaké součástkya jak velké použijeme a položíme si jepřed sebe na stůl buď na čtverečkovanýpapír ze sešitu jako na piškvorky, nebo sije změříme, nebo jenom odhadnemepodle oka a navrhneme si jejich rozmís-tění. Ne jedno, zkusím si ho různě měnit,součástky vedle sebe, proti sobě, nale-žato, na výšku atd a představujeme sitvar budoucí destičky. Zatím se neome-zujeme velikostí destičky, nezačínámenakreslením obrysů destičky ale rozlo-žením součástek. Například jako na ob-rázku 5. Součástky kreslíme napříkladtužkou, nebo černou tenkou fixou.

Potom si součástky zkoušíme propo-jit čarami podle schématu. Kreslíme ji-nou barvou, například propiskou nebotenkou červenou fixou. Spoje, cestičkymohou vést i přes součástky, protožesoučástky jsou na jedné straně deskya spoje na druhé straně a tam žádnésoučástky nepřekážejí. Spoje se ale ne-smějí křížit. To je metoda spojových čar.

Nebo je možno použít metodu dělí-cích čar, dá se říci spojových ostrůvků,oddělených jen mezerami. Postup je naobrázku 6a až 6c. Nejdříve uděláme os-trůvek kolem spojů dvou diod a přívoduod transformátoru a podobně i druhý. Paktřeba spojíme záporný pól elektrolytické-ho kondenzátoru s anodami prostředníchdiod a místem pro vývod záporného póluzdroje. A nakonec propojíme katody zbý-vajících diod, kladný vývod elektrolytic-kého kondenzátoru a kladný pól výstupuze zdroje.

Když máme nakreslený celý obrazecspojů, je jasné, jak velká bude destičkaa můžeme si nakreslit obrysy. Ale to jeobrazec spojů při pohledu ze strany sou-částek - viz obr. 6d. Spoje musí být z dru-hé strany desky. Takhle by byly vidět, kdy-by deska byla průhledná. Proto je třebaspoje zrcadlově překreslit - viz obr. 6e.Někdo kreslí na pauzák - průsvitný papírpro kreslení technických výkresů - býváke koupi v papírnictví. Někdo kreslí načtverečkovaný papír a ten pak obrátía přiloží na okno a proti světlu znovu pře-kreslí. Ten kdo má počítač s programempro návrh plošných spojů, má také volbutisku normální nebo zrcadlovou.

Provedení plošných spojůPro plošné spoje se používá deska

z izolantu s měděnou fólií na jedné neboobou stranách. Pro náš účel je vhodnýtzv. jednostranný CUPREXTIT neboUMATEXT s tloušťkou 1,5mm, tenčí byse ohýbal. Plošný spoj se obvykle vytvořítak, že se obrazec přenese na měděnoufólii na desce... přenese ale jak? Buď senanáší fotocestou nebo nakresleníma pak se nezakrytá část fólie odleptá vevhodné chemické lázni. To je opět na

Obr. 5 – Špičková a efektivní hodnotaa napětí na filtračním kondenzátoru

Obr. 6 – Návrh plošných spojů

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)


28

samostatný článek. Projednou se dá po-užít trochu drsná, ale použitelná metodavyškrabání mezer mezi cestičkami něja-kým rydlem - nabroušeným šroubová-kem, starými nůžkami, zlomeným listempilky na železo, nebo něčím, co vyryjev měděné fólii rýhy až na izolant. Ryje sepodle ocelového měřítka, nebo alespoňkousku plechu, aby čáry byly alespoň tro-chu rovné. Pozor na poranění, ryjeme nanějaké neklouzající podložce. Pro rytí sespoje se navrhují tak, aby čáry byly po-kud možno rovné a nebylo jich moc. Pakje zapotřebí destičku pečlivě zkontrolo-vat, jestli někde nejsou mezi oddělený-mi plochami zkraty. Tenké vlasové zkratybývají špatně vidět, je dobré použít zkou-šečku nebo ohmmetr.

Obvyklý postup je tento:Obrazec plošných spojů se nakreslí

na papír ve skutečné velikosti.

Deska pro jednostranné plošné spo-je se ustřihne nebo uřízne na potřebnýrozměr.

Deska se očistí práškem na nádobínebo čistidlem SITOL, nebo jenom leh-ce obrousí jemným smirkovým papírem.

Papír se přiloží na desku na stranumědi a na druhé straně přilepí samolep-kami.

Deska se položí na pevnou podložkua do míst otvorů součástek se důlčíkema kladívkem udělá malý důlek.

Papír se sejme a na měď se nakreslíčáry spojů.

Vyškrabou se cestičky.Vyvrtají se otvory pro součástky a pří-

vody, obvykle o průměru 1 až 1,2mm.Deska se ještě jednou očistí.Provede se kontrola, zda jsou cesty

správně nakreslené, zda nechybí ně-jaká díra a jestli na desce není někdezkrat mezi sousedními cestami.

Desku je možné natřít roztokem kala-funy v lihu a nechat zaschnout.

Před pájením je dobré upravit si hrotpájky, očistit ho a zkusit si pár spojů nanějaké zkušební destičce.

Při osazování se diody pro menšíproudy kladou přímo na desku. Diody,kterými teče větší proud obvykle hřejía proto se umisťují nad desku, vývodymají vytvarované podle obrázku 7, taképřívodní cesty bývají širší.

Hotový zdroj se měří tak, že na se-kundáru je voltmetr přepnutý na střídavýrozsah a na výstupu již na stejnosměrný- viz obr. 8.

Tuto část školičky berte spíš pro teo-retické poučení, ale návrh plošného spo-

Obr. 7 – Osazování diod

Obr. 8 – Měření napětí na zdroji

je si můžete vyzkoušet v nejrůznějšíchvariantách.

Domácí úkolNaše rozvodná síť přechází z 220 V

na 230V. Zkuste jednoduchou trojčlenkouvypočítat, jak velké bude napětí na se-kundáru transformátoru, který má na štít-ku napsáno 220 V/12 V, při změně síťové-ho napětí z 220 V na 230 V.

Nové nářadí :pilka na kov, nebo jenom list pilkydůlčík nebo nabroušený nastřelovací hře-bík dlouhý asi 5 cmkladívko - stačí asi 200 gocelové měřítkovrták průměr 1,0 mm nebo 1,1 nebo i 1,2 mmvrtačka - stačí ruční

Pár slovíček:PCB - deska s plošnými spoji - PrintedCircuit BoardPSU - napájecí zdroj - Power Supply Unitevoltage - napětícurrent - proud

Oprava z č. 12/97Pozorný čtenář si všiml, že hodnoty

potenciometrů mají být v kiloohmechk a megaohmech M. Redakce se za tis-kovou chybu omlouvá.

15. dílPo usměrnění není na výstupu zdroje

to napětí, které bychom chtěli. Je zapo-třebí ho snížit a udržovat stálé - stabilizo-vat ho. Z technického hlediska je nej-jednodušším stabilizačním prvkemZenerova dioda. Ale z praktických důvo-dů je nejjednodušší stabilizátor součást-ka se třemi vývody – monolitický stabili-zátor. Co se děje uvnitř je vám pro začátekjedno, hlavně musíte pochopit základnívlastnosti a znát zapojení (viz obr. 1).

Základní vlastnosti stabilizátoru:Vstupní napětí - U1 musí být větší nežvýstupní U2.Výstupní napětí - U2 je dané typem sta-bilizátoru.

Maximální výstupní proud stabilizátoru I2je daný typem stabilizátoru.

Maximální vstupní napětí musí býtvyšší než výstupní, ale nejvýše asi 35 V!

Jaké napětí si račte přát?Na trhu je několik typů stabilizátorů

pevného napětí. Jejich výstupní napětíje zřejmé už z typového označení. Napří-klad 7805 má výstupní napětí 5V. Číslo78 znamená, že se jedná o pevný stabi-lizátor a druhé dvojčíslí označuje jehovýstupní napětí. V katalogu najdete na-příklad stabilizátory s pevným výstupnímnapětím : 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 a 18 V.

Písmenko v typu označuje maximálnívýstupní proud:L - 100mAbez označení - 1AS - 2A

Chceme-li například stabilizátors výstupním napětím 9 V, najdeme v ka-talogu:

78L09 7809 78S09pro 100 mA pro 1 A pro 2 A

Liší se i na první pohled - viz obr. 2.Jednotlivé vývody se označují

IN INPUT - VSTUP (nestabilizovanénapětí)

OUT OUTPUT - VÝSTUP (stabilizovanénapětí)

Stabilizace napětí snadno a rychle

Obr. 1 – Základní zapojení

Obr. 2 – Stabilizátory

Obr. 4 – Jednoduchýstabilizovaný zdroj

29


GND GROUND - ZEMĚ (země, nulovýpotenciál, společný vodič)

Napětí se označuje ve schematechčesky nebo někde i anglickyUvst Vin - vstupní napětíUvýst Vout - výstupní napětíImax - maximální výstupní proud

PojistkaObvod je chráněn proti zničení pří-

liš velkým proudem, nebo zkratem navýstupu, vlastním obvodem uvnitř sou-částky, kterému se říká elektronická po-jistka.

Jestliže elektronická pojistka stabili-zátoru vypíná až při větším odběru prou-du, než by mohl snést napájecí zdroj -transformátor a usměrňovač, je možnézdroj chránit tavnou pojistkou - jako na-příklad ve zdroji připraveném redakcíRadia+ v č.11/1997.

Tavná pojistka je skleněná trubička skovovými čepičkami, kterou prochází ten-ký drátek, který se při průchodu většíhoproudu přepálí a tato laciná výměnnásoučástka zachrání před zničením draž-ší obvod. obr. 3.

Tavné pojistky se vyrábějí pro různéproudy, například

50mA, 0.12A, 0,2A, 0,315A, 0,4A, 0,5A1A, 1,6A, 2Anebo 4A a j. Nepokoušejtese je opravovat nějakým drátkem, o kte-rém nevíte, při jakém proudu by se pře-pálil.

Pojistky mají podle konstrukce i růz-nou rychlost se kterou obvod chrání. Jsouobyčejné T a rychlé F (fast - rychlý). Na-příklad F 125mA nebo T 315mA. Také seprodávají různé držáky - na plošný spoj,na panel, nebo na kabel.

Stabilizovaný zdrojNa obrázku 4 je jednoduchý stabili-

zovaný zdroj. Jaké bude mít výstupnínapětí tedy záleží na zvoleném typu sta-bilizátoru.

Podmínka je, aby vstupní napětí bylovyšší, než požadované výstupní.

Vstupní napětí musí být vyšší i přimaximálním proudu, který budete chtítodebírat, protože při zatížení transformá-toru může jeho napětí klesat.

Dvě napětíNení problém udělat si zdroj 12 V

a zároveň třeba 5 V. Prostě použijemedva obvody. Viz obr. 5.

Co když chceme jiné napětí?Původně se vyráběly stabilizátory

napětí 5V a když někdo chtěl vyšší, pou-žil zapojení z obr. 6. Princip lze jednodu-še vysvětlit asi takto. Výstupní napětí sta-bilizátoru je na rezistoru R1 a protožeproud z výstupu teče i rezistory R1 a R2je výstupní napětí součtem napětí naobou rezistorech. Viz obr. 6.

Šlo by to zkusit početně, ale pro našeúčely lze usoudit, že průtokem proudurezistorem R2 na něm vzniká nějakénapětí, o které se původní výstupní na-pětí zvýší,, výstupní napětí je součet obounapětí, tedy U = UR1 + UR2.

Při případném výpočtu by se muselještě uvažovat vnitřní odpor integrova-ného obvodu mezi zemí a výstupem, kte-rý je při změření DMM u 78L05 asi 4kΩa u 7805 asi 4,7Ωk.

Zvídavý praktik postupuje asi takto:1. Na výstup připojí takový rezistor, abystabilizátor normálně pracoval. Uvažu-je že například při rezistoru 5 kΩ byz výstupu tekl proud asi 1mA, při použití500 Ω by proud byl asi 10mA. V šuplíkunajde například rezistor 1 kΩ a odporo-vý trimr 470Ω.2. Zapojí obvod (při malých proudechtřeba i jen na nepájivém kontaktním poli)a měří nejdříve napětí na vstupu inte-grovaného obvodu a přesvědčí se, žeje opravdu alespoň o několik voltů většínež požadované výstupní napětí. Může-te si to sami zkusit s napětím z dvou plo-chých baterií 9 V. Dále si změří napětína výstupu integrovaného obvodu, tedyna rezistoru R1. Mělo by být 5 V. Pakvoltmetr připojí na výstup celého obvo-du a měří napětí. Při otáčení trimrembude při nastavení na minimum výstup-ní napětí 5 V a při otáčení k maximu senapětí bude zvyšovat. Může si zkusit,kam až napětí poroste a pak si nastavípožadované napětí asi 6 V.3. Koumák po změření obvod vypnea zkusí si změřit odpor na rezistoru R1,(u zkušebního vzorku bylo na rezistoru1 kΩ naměřeno asi 772 ohmů) a pak od-por nastavený na trimru (vyšel asi120 ohmů) a případně trimr nahradí re-zistorem.4. Pak ho bude zajímat, jak se budeobvod chovat při zatížení. Učitel ve ško-

le by přinesl ampérmetr a posuvný re-zistor, doma asi připojíte žárovičku 6 V/50 mA, nebo dvě a měříte, jestli napětíklesá. Nebo připojíte to zařízení, kteréchcete napájet, například přijímač na 6V a změříte napětí na výstupu. Mělo bydržet, nemělo by klesnout. Uvažujemeale, že obvody s označením L jsou proproudy do 100 mA a obvody bez ozna-čení do 1 A. Zkuste si na obvod sáhoutprstem. Pokud lehce hřeje a teplota ne-stoupá, stačí k chlazení okolní vzduch.Pokud pálí, je zaptřebí teplo rozptýlit dookolí dodatečným chladičem.

Není nic jednoduššího, než si to zku-sit prakticky. Schema a naměřené hod-noty si poznamenejte do svého sešitu.

Bylo by jednoduché dát přesný ná-vod, ale z vlastních pokusů budete mítvětší radost a víc se naučíte. Nebojte sepřemýšlet.Cože ?

Při jednom pokusu byl připojen sa-motný 78L05 k napájecímu zdroji 12 V.

Obr. 5 – Zdroj 12 a 5 V

Obr. 6 – Zvýšení výstupního napětí

Obr. 7 – Možné rozmístění součásteka propojení součástek

Obr. 8 – Jednoduché chladičez plechu; - pól zdroje = zem!


30

Obvod byl ke zdroji připojen dvěma asi50cm dlouhými vodiči, na výstupu zdro-je i na vstupu 7805 bylo 12 V ale navýstupu jenom asi 4,6 V!!! Co se děje?Stačilo se podívat do originálníhoschematu v katalogu a doplnit konden-zátory. Na výstup stačil v první chvíli100 nF a najednou bylo napětí správ-ně asi 5 V.

Ve schématech kreslené kondenzá-tory Cb s kapacitou 100 nF musí být umís-těné co nejblíže vývodům stabilizátoru.Ušetříte si tím spoustu potíží s oživovánímzapojení. V některých případech sicenení jejich použití nutné, ale jeden nikdyneví.

Praktické provedeníNávrh plošného spoje je velmi jed-

noduchý, opět se začíná rozložením sou-

používá přišroubování na plechový,nebo masivní hliníkový chladič viz obr.8. Pro vaše pokusy stačí nějaký kus hli-níkového plechu silného asi 1mm s ot-vorem pro přišroubování chladiče, uříz-nutý pilkou na kov na přijetelný rozměr.Při práci „na čisto“ si vhodný chladičmůžete koupit se součástami i vhodnoukrabičkou. Nebojte se využít to, co vámpadne pod ruku.

Jaký výkon vlastně musíchladič rozptýlit?

Příklad: Vstupní napětí je 20 V, výstup-ní napětí je 12 V, použitý obvod 7812 do-voluje odběr proudu Imax = 1 A. Na ob-vodu je tedy napětí 20–12 = 8 V a připrotékajícím proudu 1A je výkon přemě-ňovaný na teplo P = U.I po dosazeníP = 8.1 tedy 8 W. Ale co když dojde kezkratu, na vstupu je stále 20 V, na výstu-pu je zkrat a tak tam nic není, tedy 0 V. Naintegrovaném obvodu je tedy mezi vstu-pem a výstupem napětí 20 V a při proudu1 A je výkon P = 20.1 tedy 20 W. Číslonám asi nic neříká, ale pro porovnání sivzpomeňte jak dovede i 25W žárovka vestolní lampičce rozehřát kryt. Zkuste sisami vypočítat výkonové zatížení vaše-ho integrovaného obvodu.

Velmi užitečný je indikátor zapnutía indikátor přetížení.

Indikátor zapnutí lze připojit hned zafiltrační kondenzátor zdroje, tedy navstup stabilizátoru. Je to LED s rezisto-rem, který podle předchozích lekcí ško-ličky snadno vypočítáte. U stabilizátorus pevným napětím můžete indikátor za-pojit na jeho výstup. Indikuje zapnutía když zhasne, tak indikuje přetíženíviz obr.9.

Indikátor přetížení u stabilizátoru pev-ného, neměnného napětí bývá zapojenpodle obr. 10.

Zde je příkladně vstupní napětí sta-bilizátoru 16 V, výstupní je 9 V. Mezi vstu-pem a výstupem stabilizátoru je tedy16-9 = 7 V. Při zkratu na výstupu je mezivstupem a výstupem stabilizátoru 16 V.Pro toto napětí vypočítáme rezistor R5.Na Zenerově diodě zůstane napětí6,8 V, na LED asi 2V, to je dohromady8,8 V a na rezistoru musí zůstat zbytekdo 16, tedy 16–8,8 = 7,2 V. LED nechá-me téci proud maximálně 20mA (raději

jen 15mA) a tak vypočteme, že R4 = 7,2/0,02 a to je 360 Ω. Použijeme tedy něja-ký od 360 až do asi 680 Ω, například470 Ω.

K rozsvícení LED tedy při normál-ním výstupním napětí nedojde, proto-že mezi vstupem stabilizátoru a jehovýstupem je menší napětí než je sou-čet napětí na LED a Zenerově dioděZD1. Zenerova dioda je dioda, která sev propustném směru chová jako běžnádioda, ale v závěrném směru od urči-tého napětí začne vést. Tomuto napětíse říká Zenerovo napětí. Je stálé, sta-bilní - Zenerova dioda je nejjednoduš-ší stabilizační prvek. Různé diody majírůzné Zenerovo napětí, je uvedenov katalogu.

Odpověď a otázku z minulého čísla:Co se stane, když transformátor z 220 Vna 12 V připojíme na síťové napětí230 V? Počítáme jednoduchou trojčlen-ku nebo postupně. Výstupní napětí sezmění v poměru 230/220. Vypočítáme230/220 = 1,045 a tímto poměrem zná-sobíme výstupní napětí z transformáto-ru 12 × 1,045 = 12,6 V.

Součástky:78xx podle napětí a proudu, například

IO1 7809IO2 7805, 7812 apodZD BXZ83V006.8 zenerova

dioda 6,8 VLED1 LED zelenáLED2 LED červenáR1 1k rezistorR2 470 trimrR3 820 rezistorR4 390 rezistorR5 470 rezistorC1 1m0/16 V elektrolytický

kondenzátorC2,C4 M1 keramický konden-zátorC3 10M/16V

Nová slovíčka:input - vstupoutput - výstupground - zeměfast - F - rychlá (pojistka)fuse - pojistkaoverload - přetíženíprotection - ochrana

Obr. 10 – Zapojení funkce indikátoru přetížení

Obr. 9 – Indikace zapnuti (vlevo)a indikace zapnutí a přetížení

(vpravo)

částek. Viz obr. 7. Potom se určí velikostdestičky podle krabičky,

Typ stabilizátoru volíme i podle ode-bíraného proudu. Kdyby stabilizátor hřál,je vhodné umístění na chladič.

Někdy stačí součástka samotná, na-příklad 78L09 pro proudy do100 mA,nebo masivní provedení 7809 pro prou-dy do 1 A v kovovém pouzdru výkono-vého tranzistoru. Někdy pro chlazení sta-čí součástku připájet na desku s většíplochou plošného spoje. Obvkle se ale

Obr. 11 – Příklad hotového zdroje

31


16. dílŠkolička není jenom pro poučení, ale

chceme si vyrobit i něco užitečného.V minulém čísle to byl stabilizovanýzdroj určitým pevným napětím, danýmtypem stabilizátoru a ukázka nastavenívýstupního napětí pomocí „podepření“napětí stabilizátoru napětím na rezisto-ru R2. Pro základní orientaci by to moh-lo snad stačit, podle znalostí v této ško-ličce se už můžete začít orientovati v jiných publikovaných zapojeních.V tomto pokračování si probereme zdrojs nastavitelným napětím.

K minulému výkladu ještě přidámeněkolik poznámek:1. Všímaví čtenáři přišli v minulém číslena chybu na obr. 10, na rezistoru R5 mábýt napětí 7,2V tak, jak je to v textu.2. Kondenzátor musí být dimenzovánna napětí naprázdno, tedy nezatížené-ho zdroje! Vykřičník je tam proto, že trans-formátor může dávat naprázdno většínapětí, než při určitém, jmenovitém zatí-žení.

Při měření napáječe s transformá-torem 11,5V/20VA pro halogenovásvětla bylo na sekundáru střídavé na-pětí 12,1 V a po usměrnění stejnosměr-né napětí 16,8 V. Filtrační kondenzátor1 mF stačil na provozní napětí 16 V.

Při měření napáječe s transformáto-rem 12V/4,5VA se stavebnice KTE č. 333z č.12/1997 bylo v redakci naměřenonapětí naprázdno dokonce 15,67 V (stří-davého) a po usměrnění dokonce 22 V(stejnosměrného). Při zatížení toto na-pětí kleslo, ale kondenzátor musí být nanapětí 25 V (nejbližší vyráběná hodnota- to zjistíte v katalogu součástek). Připoužití kondenzátoru na 16 V došlok jeho zničení - po chvíli bylo slyšet duté

puknutí a z vnitřku kondenzátoru vyletělna stůl smotek toho, co bylo uvnitř. Přiohledání škod byla pouhým okem a potézměřením bzučákovou zkoušečkou naměřícím přístroji zjištěna přepálená po-jistka v sekundáru transformátoru. Trafozůstalo nepoškozené. Výhoda: toto trafodává dostatečně velké napětí, je homožno použít i pro nabíječku malých olo-věných akumulátorů 12 V/1,2 Ah. Vy-světlení: malé auto potřebuje k vyjetíkopce určitou rychlostí rychlejší rozjezd.„Malý“ transformátor má naprázdno, bezzatížení větší napětí, aby i při určitémodběru proudu bylo na sekundáru na-pětí které chceme. Poučení: pro příště sipamatujeme, že co oko nevidí, je dobrézměřit. Napětí ze sekundáru trafa na stří-davém a usměrněné napětí na konden-zátoru na stejnosměrném rozsahu volt-metru. Zdá se, že je to příliš řečí, alezačátečníci také mají nárok na vysvětle-ní toho, co pokročilí už znají nebo zjistilimetodou pokusu a omylu.

provedeno odpérování železničníhovagónu. Měkčí pružiny zmírňují mírnédrncání a když už ony nestačí, dosed-nou až nadoraz, vyrovnávají hrubé ná-razy silné pružiny.

Zdroj s nastavitelným napětím mů-žeme použít buď jako:zdroj s určitým, přesně nastavenýmpevným napětím, nebozdroj s plynule nastavitelným napětímpro různé pokusy, nebozdroj pro nabíjení malých olověnýchakumulátorů pro napájení alarmu,apod.

LM317Vývoj vedl od stabilizátoru s pev-

ným výstupním napětím ke konstrukcisoučástky pro regulovatelný stabilizo-vaný zdroj. LM317 firmy National Se-miconductor má podle katalogu tytovlastnosti.Maxmální Uvst až do

40 Vvstupní napětíMinimální výstupní napětí Uvýst 1,2 VMaximální výstupní Imax 100 mAproud (L)Maximální výstupní Imax 1,5 A proud (T)Maximální výstupní Imax 2,2 Aproud (K)

ještě si všimneme, že v doporuče-ném zapojení je R1 = 240 ohmů.

Liší se provedením. V katalogu na-jdete u těchto provedení i typ pouzdraa podle něj i vyobrazení - viz obr. 1.

Základní zapojení je na obr. 2. Naprvní pohled vypadá stejně jako nasta-vitelný zdroj se stabilizátorem s pevnýmnapětím. Jenom místo určitého napětídaného typem obvodu (7806 - 6 V a po-dobně) má LM317 toto napětí 1,25 V.Říká se mu vztažné, referenční.

Jednotlivé vývody bývají označené:

Regulovatelný napájecí zdroj

Obr. 1 – Pouzdra a význam vývodů

Typ I výst. Pouzdro Číslo vývodu(A) 1 2 3

LM317L 0,1 TO-92 ADJ OUT INLM317T 1,5 TO-220 ADJ OUT INLM317J 2,2 TO-3 IN ADJ OUT

Obr. 2 – Doporučené zapojení

Při měření napáječe s transformáto-rem 15 V/30 VA bylo napětí naprázdno21 V, z tohoto transformátoru je možnoodebírat proud až 2A, to bude jednoupěkný napájecí zdroj, ale teď se přísnědržme bezpečnosti práce a používámepouze bezpečně provedené transformá-tory nebo zdroje.3. Ve schématu v č.3/1997 je místo roz-kreslení usměrňovače v Graetzově za-pojení použité zjednodušené schema.Můstkové zapojení čtyř diod tak, jak bylorozkresleno v č.1/1997, použijete při ná-vrhu a osazování plošného spoje. Neboje možno použít jedinou součástku - t.zv.diodový můstek - například B40C1500,který snese napětí do 40 V a proud do1,5 A. Čtením v katalogu najdete spous-tu zajímavostí.4. Proč je paralelně k velkému konden-zátoru zapojen ještě malý? Vypočítanouvýslednou kapacitu skoro neovlivní, asijako blecha na slonovi jeho hmotnost.Kondenzátory s kapacitou 100 nF seumisťují co nejblíže k vlastnímu IO, za-tímco velké kondenzátory mohou býtumístěny i mimo desku s plošnými spojiněkde uvnitř přístroje. Právě tyto malékondenzátory „vychytávají“ různé rych-lé rušivé změny napětí asi tak, jako je

Obr. 3 – Napětí na děliči R1 a T2

Obr. 4 – Schéma zapojeníjednoduchého napájecího zdroje


32

IN INPUT - vstup nestabilizovanéhonapětí

OUT OUTPUT - výstup stabilizovanéhonapětí

ADJ ADJUST - nastavovací vstupMezi výstupem a nastavovacím vstu-

pem je tedy napětí 1,25 V. Na děliči re-zistorů R1 a R2 se výstupní napětí roz-dělí v poměru jejich rezistivity. Přitom naR1 je stále 1,25V. Selským rozumemvzato: je-li na R1= 240 ohmů 1,25V, jena R2 = 2400 ohmů napětí desetkrát vět-ší, tedy 12,5 V a na obou dohromady1,25 + 12,5 = 13,75 V.

Kdo chce, může si odvodit vzoreček,kdo nechce, najde v katalogu výpočetvýstupního napětí

Uvýst = 1,25 × (1 + R1/R2).Vstupní napětí musí být samozřejmě

alespoň o 2 V větší než požadované vý-stupní. Nebo naopak, výstupní napětí jeale vždy menší než vstupní. Kdybychompři vstupním napětí 16 V měli potencio-metr s hodnotou, kterou bychom mohlinastavit třeba 25 V. Zpočátku by napětívzrůstalo až asi do 13,5 V a pak by sezastavilo a i při dalším otáčení osičkouby nerostlo.

Schema doplníme o usměrňovačs D1-4, C1 - filtrační kondenzátor 1mF/25,který vyfiltrovává zvlnění usměrněnéhonapětí za usměrňovačem, C2 - konden-zátor na výstupu stabilizátoru, stačí men-ší než C1, a blokovací kondenzátory Cb1a Cb2. Podle článku o stabilizátorechv Radiu+ č.3/1997 přidáme ještě diodu

přemosťující IO v závěrném směru. Toutodiodou v proud neteče, jenom po vypnutízajistí, aby na výstupu IO nebylo vyššínapětí než na jeho vstupu a IO tak nezni-čilo. V praxi se někdy k zdířkám na výstu-pu přidává paralelně zapojená diodav závěrném směru, která by měla zachrá-nit zdroj před zničením při připojení něja-kého napětí s obrácenou polaritou, napří-klad ze zařízení, ve kterém je nabitýkondenzátor v obvodech napájení.

ProvedeníPodle vašich požadavků můžete volit

různou velikost a typ stabilizátoru a umístitho nastojato, naležato, bez chladičenebo na chladič. Vývody je možné ne-chat v řadě vedle sebe, nebo lépe s pro-středním vývodem trochu vpředu - „dotrojúhelníku“ - lépe se dělá plošný spoja lépe se pájí. Chladič může být se záře-

Obr. 5 – Rúzná provedení chladičů

panelu vestavíte voltmetr, nebo nejlev-něji dáte na osičku potenciometru knof-lík se šipkou nebo ryskou a stupnici sinakreslíte sami na přední panel a ocej-chujete jí pomocí půjčeného voltmetru.Napětí je natolik stabilní, že tomu může-te věřit. A ještě je to přesnější. Stupnicena měřidle je dlouhá například 5 cma stupnice okolo knoflíku o průměru4 cm je dlouhá 4 krát pí, tedy asi 12,6 cm.Osa potenciometru se neotáčí kolemdokola, ale jenom o 270 stupnů, tedyo tři čtvrtiny, takže délka této stupnice jeasi 9 cm!

Elektronická pojistkaIntegrovaný obvod stabilizátoru má

v sobě začleněn (integrován) i obvodochrany před příliš velkým proudem -elektronickou pojistku. Ta při dosaženíurčitého proudu způsobí pokles napětí,proud víc nevzrůstá, drží, je stálý, kon-stantní. Popisované obvody mají podletypu určitý hraniční proud.

Nová slovíčka:(to) adjust - nastavit, nastaveníregulation - regulace

součástkyLM317 integrovaný obvod - stabili

zátor viz.textR1 470 ohmů - rezistorR2 2k2 trimr nebo potenciometrC2 10 uF/25 V - elektrolytický konden

zátorCb 100 nF - kondenzátory 2kspřípadně iD1-4 KY132/80 nebo podobnéC1 1m0/25 V - elektrolytický konden-

zátorD2 1N4148 (nebo podobná) - kře-míková dioda

Obr. 6 – Osazení bez a s chladičem

zem pro vývody, nebo oválným otvorem,s hladkým profilem, nebo zoubkovaný.Pozor - na chladícím křidélku a tím i nachladiči je výstupní napětí, nesmí se tedyspojit s kostrou přístroje, nebo zemí!

Můžete použít kondenzátory s vývo-dy na jedné straně a nastojato, nebo kon-denzátory s vývody na obou stranáchnaležato.

Diody můžete umístit přímo na desku,nebo při větších proudech zajistit jejichchlazení umístěním nad desku.

Výstupní napětí můžete nastavit pev-ně trimrem opět naležato, nebo nastoja-to, musí být přístupný pro šroubovák. Připoužití potenciometru ho můžete umístitpřímo na desku plošných spojů, nebo napřední panel a propojit ho s deskou vo-diči.

Výstupní napětí můžete měřit svýmměřícím přístrojem, nebo do předního

Obr. 7 – Osazení diod na a nad desku

17. dílSíť nebo baterie?

Není baterie jako baterie. Mnohéz nich znáte, a tak začneme názvoslo-vím. Základním zdrojem napětí je elek-trický článek. Baterie se skládá z jednot-livých článků.

Některé články lze nabíjet, hromaditv nich - akumulovat - energii, jsou to aku-mulátory.

Elektrické články jsou například:a) zinko-uhlíkový článek - má napětí 1,5 Vb) niklo-kadmiový článek - má napětí 1,2 Vc) olověný článek - má napětí 2 Vd) ještě existují jiné články - alkalické, rtu-ťové, lithiové, niklo-železné, solární a jiné.a) Zinkouhlíkové - viz obr.1 - jsou prodá-vány jako

– tužkové „baterie“ - jsou to vlast-ně jednotlivé články

– monočlánky - „buřty“– „malý monočlánek“– třívoltové baterie - tvořené

dvěma články– ploché 4,5 V baterie - tvoře-

né třema články

33


b) Niklokadmiové (NiCd) články mají1,2V a dají se nabíjet, používáte je napří-klad do walkmana.c) Autobaterie je tvořena olověnýmičlánky po 2,1 V. Dříve se akumulátor mu-sel udržovat doléváním destilované vody,utírat vyteklou „kyselinu“ při náhodnémpřebíjení baterie při poruše nebo špat-ném nastavení regulátoru. Dnešní bate-rie jsou už „bezúdržbové“ - stačí je je-nom udržovat nabité.

AkumulátoryNěkterá zařízení je nutno napájet

z nezávislých zdrojů - alarmy, sirény, nou-zové osvětlení, signalizace, regulačnínebo ochranné obvody, telefonní ústřed-ny atd. Obvykle stačí malý zálohový zdrojs akumulátorem. Zinko-uhlíkové neboalkalické baterie by se za celou dobuzálohování vybily a třeba by se ani jed-nou nepoužily, nebo by se vybily po prv-ním použití a musely by se vyhodit a vy-měnit. A také neustále kontrolovat, jestlijsou ještě provozuschopné.

Akumulátorem lze napájet také hrač-ky, vozítka, defibrilátory, kardiomonitory,přenosné měřící přístroje, analyzátory,hudební nástroje atd. Při listování v kata-logu narážíte na NiCd i olověné akumu-látory, ale od jejich použití někdy odra-zuje neznalost parametrů nabíjení.Rozdílů mezi olověnými a NiCd akumu-látory je víc. Sami si porovnejte cenu,velikost, hmotnost, ohrožení životníhoprostředí při obvyklém vyhození do od-padu, to je na samostatný článek (napří-klad v KTE č.7/1997 na str. 6 až 8). Nászajímá základní rozdíl :

Autobaterie tvořená olověnými člán-ky se dá kdykoliv podle stavu vybití prů-běžně dobíjet.

Baterie z niklokadmiových článků semá před novým nabíjením vybít.

Životnost NiCd článků je dána i po-čtem a kvalitou nabíjecích cyklů.

Životnost autobaterie je dána spíš roz-padem olověných elektrod, tedy časem.Kolik let vám vydrží v autě si zjistěte sami.

Základní údaje u akumulátorů jsou1. napětí ve voltech2. kapacita v ampérhodinách

V katalogu jsou například typy s na-pětím 6 V nebo 12 V a s kapacitou 0,8 Ahnebo 1,2 Ah. Zkratka Ah znamená am-pérhodiny, tedy násobek počtu hodina proudu. Tak například u akumulátorus kapacitou 1,2Ah můžeme teoretickyodebírat proud 1,2 A po dobu jedné ho-diny, nebo 0,12A po dobu 10 hodin, nebo... a to si zkuste sami.

lým napětím, v katalogu je pro typy sejmenovitým napětím 12 V:13,5 až 13,8 V pro udržovací nabíjenía 14,5 až 15,0 V pro cyklické provoznínabíjení.

Takové napětí už umíme nastavit! Po-zor : toto napětí nesmíme překročit, pro-tože by pak do akumulátoru tekl přílišvelký proud, kterým by se akumulátorzničil - vyvíjející se plyn by mohl roztrh-nout kryt a kyselina by znečistila okolí.Proto také do výstupu zařazujeme po-jistku.

1. pokusTrochu si pohrajeme s nastavováním

napětí. Na nepájivém kontaktním poli opět

Obr. 1

Obr. 2

Obr. 3 – Platí : U = UR1 + UR2; U = 1,25 × (1 + R2/R1)

Nabíjení konstantnímproudem

Podobně by to bylo s nabíjením, aleakumulátory se obvykle nabíjejí konstant-ním proudem, který je číselně roven de-setině kapacity. Například autobateries kapacitou 44Ah proudem 4,4A, NiCdčlánky do walkmana s kapacitou 500mAhproudem 50mA, atd. Takže akumulátors kapacitou 1,2Ah by se mohl nabíjetproudem 0,12A (po dobu asi 10 hodin).Aby se akumulátor nabíjel, musí být na-

sestavíme napájecí zdroj podle schématuobr. 3. Bude stačit LM317, R1 bude podledoporučení výrobce 240 ohmů. Aby se námlépe počítalo, použijeme jako R2 trimr nebopotenciometr 2k4 a jako zdroj dvě plochébaterie s napětím 9 V. Na výstup připojímevoltmetr. Naměříme nějaké napětí.

Trimr vytočíme do takové krajní polo-hy, aby měl nejmenší odpor - na výstupunaměříme nejmenší napětí. Mělo by býtasi 1,25 V. (Podle katalogu může být 1,20až 1,30 V).

Trimrem pootáčíme a zkusíme nasta-vit napětí 2 V, pak 3 V, čtyři, pět, šest, sedm,sedm a kousek a ... dost.Poučení :1. I když nastavujeme dále, zvyšujemeodpor, napětí na výstupu už víc růst ne-může, protože může být jenom menší nežto, které přivádíme na vstup.2. Nastavování bylo příliš jemné, citli-vé, nešlo to nastavit přesně. Po nastave-ní nejvyššího napětí už měl trimr „mrtvýchod“ - osičkou šlo otáčet, odpor rostl,ale už se nic nedělo.

2. pokusPoužijeme zdroj s větším napětím,

například stavebnici č.333 z č.11/1997,nebo naprosto bezpečný transformátor

Obr. 4bíjecí napětí větší, než napětí nabíjené-ho akumulátoru, aby proud tekl do aku-mulátoru a nabíjel ho. Při nabíjení senapětí nabíjeného akumulátoru zvyšujea nabíjecí proud by klesal a tak se musínějak udržovat.

Nabíjení konstantním napětímOlověné akumulátory LONG (a po-

dobné) jsou uzavřené, nic z nich nemů-že vytékat, mohou pracovat v různýchpracovních polohách, nemají paměťovýefekt a kromě nabíjení nepotřebují žád-nou zvláštní údržbu. A když už jsou aku-mulátory bezúdržbové , ať se také ne-musíme starat o nabíjení. V katalogu sivybereme například typy WP 0.8-12 neboWP 1.2-12 nebo WP1,2-6 - viz obr. 2.

Výrobce těchto akumulátorů doporu-čuje provádět nabíjení konstantním - stá- Obr. 5


34

zalitý v izolaci i se síťovou šňůrou, dopl-něnou o usměrňovač v Graetzově zapo-jení a filtrační kondenzátor. To už jsmetaké probírali minule. Případně si usměr-ňovač s filtrem můžete během chvilkysestavit také na nepájivém kontaktnímpoli. Už jsme ho sice měřili minule, aleničemu nevěříme a opět změříme výstup-ní napětí. Na zkušebním vzorku bylo na-měřeno střídavé napětí naprázdno15,68V a na filtračním kondenzátoru C1bylo asi 22V. Ve stabilizátoru ponechá-me trimr R2 s odporem 2k4 - viz obr 4. Aopět nastavujeme trimr a měříme napětí.Tentokrát můžeme pokračovat i dále aždo napětí asi 12V a něco. Výpočtem simůžeme ověřit, že s trimrem R2 s hod-notou 2k4 lze nastavit napětí ažUvýst = 1,25*(1 + R2/R1)U = 1,25*(1 + 2400/240)U = 1,25*(1 + 10)U = 1,25*11U = 13,75[V]

Takže máme zárodek zdroje od 1,25až do asi 13,75 V, se kterým tedy může-me napájet všechny předchozí pokusy,nebo si „na stole“ zkusit napájet různéobvody určené pro napájení 12 V aku-mulátorovou baterií v automobilu, neboprostě určené pro napájení 12 V.

3. pokus - nabíječkaakumulátoru 12 V/1,2 Ah

Odhadneme, že nabíjecí proud tedybude menší, než desetina kapacity, tedymenší než 120 mA, nebo si v katalogupřečteme, že proud při nabíjení by ne-měl překročit 240 mA. To zvládne nášzdroj, který probíráme, použijeme všakLM317T s chladičem. Takže až si posta-víte podle nějakého návodu alarm, bli-kač, časový spínač atd, můžete ho na-pájet z akumulátoru a ten dobíjet

nabíječkou. Zapojení našeho zdroje troš-ku upravíme. Viz obr. 5.

Při nastavování trimrem se napětímění v rozsahu od 1,25 až do asi 13,5 V.Aby bylo nastavování jemné, použijemekombinaci rezistoru a trimru. Napříkladuž předtím vyzkoušený R2 složíme z re-zistoru 2k2 a trimru 470 ohmů. Při vyto-čení trimru na jednu nebo na druhou stra-nu, tedy na nejmenší nebo na největšíodpor, budeUmin = 1,25*(1 + 2200/240) = 12,71 [V]Umax = 1,25*(1 + (2200 + 470)/240) =15,16[V]

Takže můžeme jemně a poměrněpřesně nastavit požadované napětí proudržovací nabíjení, nebo pro cyklickénabíjení a vybíjení - kdy se akumulátornabije, používá a pak se zase nechánabít.

Takže aby opravdu na výstupu a tedy naakumulátoru bylo požadované napětí,musí být napětí ze stabilizátoru o totonapětí větší. Napětí měříme na výstupunabíječky při připojeném akumulátoru.

5. pokusZapojení doplníme - viz obr. 11 - o in-

dikaci funkce nabíječkya) zapnutí - zelenou LED na vstupu sta-bilizátoru. Rezistor R5 si vypočítejte samipodle naměřeného napětí na filtračnímkondenzátoru zdroje.b) přerušení pojistky na výstupu. Uva-žujte tuto situaci: z nějakého důvodu byz výstupu nabíječky tekl velký prouda přepálil by pojistku. Buď by byl, třebai jenom náhodou a na chvilku, zkratova-ný výstup nabíječky, nebo by byl akumu-látor přebíjený větším proudem, nebo ...cokoliv. A my bychom v domění, že po-jistka i nabíječka jsou v pořádku, „nabí-jeli“ akumulátor, ale nic by se nedělo,provozem by se akumulátor vybil a zaří-zení na které se spoléháme by bylo ne-funkční a mohlo by ohrozit majetek, zdra-ví, životy. Toto zapojení tu není. Zkuste hovymyslet sami, a poslat do redakce Ra-dia+ . Funkční a zajímavé zapojení otisk-neme.

Otázka na příště - z kolika článků jesložena 9 V zinkouhlíková baterie?

Jakou hodnotu bude mít rezistor R5v sérii s LED, kterou poteče proud 20 mA?

Nápady pro domácí tvorbu :1. Zkuste si podle předchozích článkůjen tak na stole udělat stejnou nabíječkus obvodem 7812 a rezistory R1 a R2a s výsledky se svěřit redakci.2. Akumulátory se jmenovitým napětím6 V (například WP 1.2-6) se mají nabíjet

Obr. 6

Obr. 7

Obr. 8

Opatrnosti nikdy nezbývá.Při zapojení trimru podle obr. 6a by při

přerušení dotyku mezi jedcem a odporo-vou dráhou byl odpor nekonečnýa výstupní napětí by mohlo vyletět na ma-ximum, skoro na napětí U1!

Při zapojení podle obr. 6b by nasta-vený odpor byl nejvýš takový, jako je od-por celé odporové dráhy, takže by tatoběžná porucha nenadělala větší škodu.Nic to nestojí, jenom spojit jezdec s dru-hým koncem odporové dráhy.

Obr. 9

4. pokusPřípadě můžeme zdroj podle obráz-

ků 7,8,9 a 10 doplnit :• obyčejnou tavnou pojistkou, která bychránila zdroj i akumulátor před přetíže-ním větším proudem• ochrannou diodou D5, která zajistí, abyna výstupu IO nebylo větší napětí než navstupu,• ochrannou diodou D6, která zajistí, abyani náhodou nemohl téci proud z aku-mulátoru zpátky do nabíječky, tedy na-příklad při připojení akumulátoru na vy-pnutou nabíječku,• ochrannou diodou D7, která zajistí, abypři náhodném připojení akumulátorus opačnou polaritou nedošlo k poškoze-ní nabíječky.

Při zařazení ochranné diody D6 navýstup, dojde při průchodu proudu toutodiodou k úbytku napětí asi 0,6 až 0,7 V.

Obr. 10a, b

Obr. 11

35


6,75 až 6,9 V pro udržovací nabíjení7,2 až 7,5 V pro cyklické nabíjení

Zkuste si sami navrhnout a jen tak nastole vyzkoušet nabíječku pro tento typakumulátoru.

Trocha angličtinyCHARGE - nabíjení (všeobecně)DISCHARGE - vybíjeníRECHARGE - opětovné nabíjeníLOW - nízké (napětí - vybitý

článek)POSITIVE - kladný (pól)NEGATIVE - záporný (pól)před podstatným jménem je člen neurči-tý A nebo určitý THEA CHARGER - nabíječkaA CELL - článekA BATTERY - baterieodvozené výrazy

CHARGE - nabíjení (všeobecně)CHARGER - nabíječkaCHARGED - nabitý (trpný rod)CHARGING - nabíjení (průběžný čas)RECHARGEABLE - nabíjitelný, schop-

ný nabíjet seVěta :THIS BATTERY IS NOT RECHARGE-ABLE !tato - baterie - je - ne - nabíjení-schopnáTuto baterii není možné nabíjet !!

Používané součástky:2ks ploché baterie 4,5 VTR síťový adaptér 230/(asi 15 V)D1-4 dioda KY132/80 nebo po-

dobné typyC1 kondenzátor 1m0/25 VC2,3 kondenzátor 100nIO LM317

Obr. 12

IO LM317T s chladičemR1 rezistor 240R2 trimr 2k4, nebo potenciometrR3 rezistor 2k2R4 trimr 470D5,6,7 KY132/80 nebo podobné typyD8 LED zelenáPo pojistka 200 mAAKU akumulátor 12 V/1,2 Anepájivé kontaktní pole a drátkyV voltmetra drobná „bižuterie“ - pojistkové držáky,konektory na akumulátor, knoflík se šip-kou na potenciometr, atd...

Technické údaje akumulátoru :typ WP0.8-12jmenovité napětí 12 Vprovozní kapacita 0,8 Ah/20 hoddélka 96 mmšířka 25 mmvýška pouzdra 62 mmhmotnost 0,37kgkapacita 20h/0,04A

0,8Ah1h/0,48A0,48Ah

max. vybíjecí proud 10A/10snabíjeníudržovací 13,5 až 13,8 Vcyklické 14,4 až 15,0 Vmax. nabíjecí proud 0,24 A

18. dílRučkový měřící přístroj

V rozběhu výkladu zdrojů by bylomožno probírat čím dál bohatší paletuobvodů pro napájecí zdroje, ale to jev jiných článcích. Mnohému i začínají-címu kutilovi občas padne pod ruku ně-jaký ručkový měřící přístroj, vykuchanýz nějakého zařízení, například magne-tofonu, měřícího přístroje vyhozenéhodo sběru, nebo čehosi, co už doslouži-lo, nebo je v bazaru za výlohou s ce-nou, která si říká, že by to stálo za po-kus.

Protože určitě nebudeme mít lists potřebnými technickými údaji, půjde-me od zjevného ke skrytému.1. Ručkový měřící přístroj má ručku.Ručka ukazuje na stupnici. Obvykle bývás nulou na levém okraji, někdy i upro-střed.2. Na stupnici bývá uvedeno, co měřícípřístroj měří:V - napětí ve voltech,A - proud v ampérech, nebooznačení odvozených jednotek,případně na stupnici může být úplně co-koliv:červené a zelené pole u indikátoruz magnetofonu, dB, Np, stupně celsia,očíslované dílky bez označení, neboi různá slova: provoz, pohotovost, žha-vení, I. II. a podobně. Ani těchto kuriozitse nelekneme, obvykle nemáme co zka-zit a můžeme je k „něčemu“ použít

a možná budeme dokonce i příjemněpřekvapeni.3. Vpravo dole, nebo někde jinde býva-jí užitečné značky. Vysvětlíme si je v po-řadí podle užitečnosti:

Systém– systém magnetoelektrický

– systém elektromagnetický

– jiný, zatím nás nezajímá.

Systém magnetoelektrický je výbor-ný, citlivý, měří stejnosměrný proud (a tími napětí). Střídavý proud se měří tak, žese usměrní a změří usměrněný stejno-směrný.

Systém elektromagnetický je méněcitlivý, měří stejnosměrný i střídavý proud.

Jiný systém najdete v každé domác-nosti - je to elektroměr - ten nemá ručku,ale otáčení kotouče se převádí na počí-tadlo.PROUD pro plnou výchylku ručky100 µA - pro nás úplný poklad, ten jenejlepší200 µA - velmi dobrý, ten použijeme

Běžný ručkový panelovýměřící přístroj

– ručkový měřící přístroj

– voltmetr

– ampérmetr


36

50 µA - také velmi dobrý, hodně citlivý20 µA - velmi dobrý, velmi citlivý, pozor1mA - na univerzální měřidlo na V i A

případně nám bude štěstí přát a na-jdeme měřidlo přímo na nějaké napětí,například voltmetr do 10 V, nebo ampér-metr do 1 A.

Pamatuj: u těchto měřidel můžemerozsah zvětšit, ale ne zmenšit.

Pracovní polohapřipomíná postýlku - polohavleže - na stole

svislá poloha

šikmá poloha - někde na pa-nelu, i s uvedením úhlu

Nenecháme se znervóznit, je to do-poručená pracovní poloha, ono to měříi jinak, ale už není zaručená přesnost.

Třída přesnostiuvádí přesnost v procentech, napří-

klad1 - například při měření 100 V se můželišit o 1 V0,5 - při 100 V se může lišit o 0,5 V - prolaboratorní měřící přístroje - přesný, alepřístroj asi velmi citlivý na otřesy.5–5% přesnost stačí pro hrubší měření -například 12 V se může lišit o 0,6 V.

Značka druhu proudustejnosměrný

střídavý

stejnosměrný i střídavý

A značka druhu proudu s třídou přes-nosti je jasná, že?

nezničili, zkusíme ho rozhýbat nějakýmmalým proudem, například 100 A. Vizobr. ???

Pro jednoduchost použijeme plo-chou baterii s napětím U = 4,5 V. Obvodmusí tomuto proudu klást určitý odpor -rezistivitu R. Počítáme R = U/I a dosadí-me R = 4,5/0,0001 (převod na základníjednotky jsme už probírali, ale můžeme siosvěžit, že mili je tisícina a mikro milionti-na). Vyjde nám rezistivita 45000 ohmů.Použijeme tedy potenciometr nebo tri-mr (je levnější) z předchozích pokusů -47k nebo větší, například M1 (tedy 100k)nebo i větší a nastavíme ho na největšírezistivitu!!!.

Pokud se ručka pohnula, sláva, je to asiampérmetr.d) když se ani teď nic neděje, zkusímeměřilo připojit přímo na plochou baterii.Pokud se ručka pohnula, je to asi volt-metr.e) pokud se ani teď nic neděje, nechámepřístroj uležet, třeba později zjistíme, žeumí něco jiného zajímavého.

2. pokusStupnice

Jestliže měřícímu přístroji k výchylcestačí malý proud, pokračujeme dále.Ručka obvykle ukazuje na stupnici. Po-kud již na stupnici jsou nějaké dílky,nebo čísla, můžeme je použít, nebo si tišikovnější nakreslí novou stupnici. Ně-kdy jde stupnici O-P-A-T-R-N-Ě vyndat,pak se dá nastříknout bílou barvou vespreji, a na ní tuší nebo tenkou fixouv kružítku nakreslit oblouk stupnice a naněj dílky. Někomu bude stačit přikresle-ní číslic a čárek na stupnici tužkou nebopropisotem. Poslední číslo na stupnicioznačuje tzv. ROZSAH měřidla. Voltmetrna 4,5V asi nepotřebujeme, jestliže jena stupnici 100 dílků, uděláme si volt-metr například do 10 V - s dílky po dese-tině voltu. Je to velmi snadné. Máme stálepřipojenou baterii 4,5 V. Trimrem otáčí-me tak, až bude ručka ukazovat na45 dílků. Při připojení 9V baterie by mělaukazovat na 90 dílků, při připojení tuž-kového článku, nebo monočlánku byměla ukazovat na 15 dílků. Takto nasta-vený trimr můžeme nechat, nebo hoodpojíme a jeho odpor změříme ohm-metrem a tuto hodnotu složíme z rezis-toru R1 a trimru P1. Například místo hod-noty 41400 ohmů použijeme rezistor 39ka trimr o trochu větší než je rozdíl těchtohodnot, aby se dalo „přidávat“ i „ubírat“,tedy například 2k7.

3. pokusCejchování

Přesnému nastavení se říká cejcho-vání. Použijeme zapojení na obr. ???. Kezdroji napětí připojíme náš nastavovanýpřístroj - teď už mu budeme říkat voltmetr

Obr. 1

Třída přesnosti při ss proudu a třídapřesnosti při stř. proudu.

Základní princip je tento:Při zapojení do obvodu systémem

měřícího přístroje teče proud a ten vy-chyluje ručičku. U ampérmetru i voltmet-ru. To chce praktický pokus.

Výchozí úvahaMáme libovolný měřící přístroj a chce-

me ho oživit. Abychom systém přístroje

Příklad označení měřidla

Polaritabývá označená značkou vylisovanou

na krytu u přívodů. Takže bychom jí mělidodržet. Pokud ne, šla by ručka „za roh“,tedy ještě trošku doleva, ale ne moc, je-nom by se opřela o levý krajní doraz. Jeto nenápadné, dáme si na to pozor.

1. pokusJe zapojeno a sledujeme, co se děje:- ručka se trochu vychýlí - „číslo 5

žije!!“,- ručka se ani nehne,- ručka přeletěla přes stupnici a je na

druhém kraji.a) Je-li výchylka ručky příliš velká, oka-mžitě obvod rozpojíme a

- zkontrolujeme, jestli je trimr nasta-ven na maximální hodnotu, nebo

- přístroj je citlivější, než jsme předpo-kládali a tak použijeme větší rezistor.Odhadneme, že kdyby přístroj měl citli-vost 10A, musel by rezistor být podle před-chozího výpočtu desetkrát větší, použi-jeme tedy trimr M47 (tedy 470 000 ohmů,že). Nastavíme ho na maximum a pokusopakujeme.b) Je-li výchylka ručky malá, nebo žád-ná, pomalu a jemně nastavujeme trimrtak, až ručka dosáhne na konec stupni-ce.

Pokud se při vytočení trimru do 3/4 nicneděje, zkusíme použít asi 10 krát menšítrimr - 4k7. To by při napětí 4,5 V mohlměřidlem téci proud asi 1mA.c) pokud se ani tehdy nic neděje, zkusí-me měřidlo připojit přes žárovičku do ba-terky, maximální proud by byl asi 0,3 A.

Obr. 2

Polarita bývá označena u přívodů

Indikátor z magnetofonu

37


a kontrolní přesný voltmetr. Připojímenapříklad 9V baterii a na kontrolním vol-tmetru naměříme například 9 V. Náš volt-metr nastavíme na 9 V také. Pro kontrolupřipojíme třeba 4.5 V baterii a její napětízměříme oběma měřidly. Opět by mělaukazovat stejně.

Ten kdo má hotový zdroj, může si zku-sit nastavovat napětí od 1.5 do 10 V.

4. pokusPokud máte zdroj, můžete napětí po-

stupně nastavovat po 1 V a jenom kont-rolovat. Stupnice u magnetoelektrickéhosystému by měla být LINEÁRNÍ - ROV-NOMĚRNÁ. Jestliže chcete váš zdrojdoplnit o přímoukazující voltmetr, měl byměřit v celém rozsahu napětí zdroje, tedytřeba až do 16 V. To je ale nešikovné čís-lo, také neplatíte šestnáctikorunami, aledáte dvacítku a čtyři zbydou. Takže bu-deme chtít rozsah 20 V. Postupujeme pod-le předchozích pokusů. Na konci stupni-ce tedy bude 20 V (i když je tam napsáno100 - dílků, buď si stupnici přepíšeme,nebo budeme prostě všechno násobitdvěma, nebo přesně řečeno dvěmaa podělíme deseti). Měřidlo nacejchuje-me a používáme.

5. pokusNa co je ten čudlík?Pod stupnicí je „šroubek“ - kolečko

se zářezem pro šroubovák. Tím se v kli-

du, při nezapojeném měřidle, nastavíručka přesně na nulu. Jemně a jen ve-lice maličko. Nesmí se s tím otáčet do-kola, jenom trošičku pootočit. Systémje velice citlivý, nezničte si ho z nezna-losti.

Jako úvod by to snad mohlo stačit.Pokud nemáte vhodný druhý měřící pří-stroj na cejchování, nebo si nevíte rady,svěřte se učitelům ve škole. Nepodce-ňujte je, dovedou zázraky.

Praktický příklad:1. Měřící přístroj s magnetoelektickýmsystémem, 100 A.

Zvolíme rozsah 10 V. Při plné výchyl-ce ručky tedy poteče předřadným odpo-rem i systémem proud 100 A. Rezistivitaobvodu je R = U/I

R = 10/0,0001 R = 100 000 ohmů

Část této rezistivity je vnitřní odporměřidla, zbytek je přidaný odpor. Složí-me ho z rezistoru 91k a trimru 22k. Tenpak nastavíme podle předchozího po-kusu.

Pro zajímavost zkusíme změřit vnitř-ní odpor měřidla. Pozor, běžný ohmmetrpoužívá k měření poměrně velký proud,ručka by přelétla přes celý rozsah a sys-tém by se mohl poškodit. Zkusíme pou-žít digitální voltmetr a začneme na nej-vyšším rozsahu, případně přepneme nanižší. U tohoto měřidla byl naměřenvnitřní odpor Rm = 1,27k. Případně lzevypočítat, že napětí pro plnou výchylkuje U = I × Rm a po dosazení U = 0,0001× 1270 a vyjde 0,127 V.2. měřící přístroj s magnetoelektrickýmsystémem má rozsah 40 A.

Použijeme ho vestavění do zdrojepro měření napětí v rozsahu do 20V.

Obr. 3

Rezistivita obvodu R = U/I a po dosa-zení R = 20/0,000 04 vyjde Rm = 500000 . Jen tak mimochodem byl změřenvnitřní odpor 6,61k (co to je proti 500k)a byl složen z rezistoru M47 a trimru47k. Opět nacejchujeme podle před-chozího pokusu.3. indikátor vykuchaný z dosloužiléhomagnetofonu snad B5. Nic na něm nenínapsáno, jen polarita + a -. K rozhýbáníbyla použita plochá baterie a trimr nej-dříve M47, byl moc velký, ručka začalatrochu reagovat až hodně za polovinou.Byl použitý menší - 47k.

S tímto trimrem bylo možno z tohotoindikátoru udělat měřidlodo 9 V - nastavením na 20,2kdo 12 V - nastavením na 25,9kdo 20 V - nastavením na 45,9k.

No „měřidlo“, někdy stačí indikovat,že napětí buď „je“ - ručka je v červenémpoli, nebo napětí je menší, nebo nenížádné, například je vybitá baterie, neboakumulátor.

trocha angličtiny:to measure - měřeníreading is - přečtená (naměřená hod-

nota) jerange - rozsah

Odpovědi na otázky z minuléhočísla:

V devítivoltové baterii je 9/1,5 = 6 tedy6 článků po 1,5 V.

Rezistor R5 má odpor (20-2)/0,020 =900 ohmů. Nejbližší vyráběná hodnotaje 910 ohmů, nebo použijeme nějaký blíz-ký větší 1k, nebo 1k2

Domácí úkol: zjisti, kolik korun platíteza 1 kWh elektrické energie u vás domaa jakou asi máte spotřebu za měsíc.

19. dílKde se berou plošné spoje?

Plošným spojům se někdy říká „tiště-né spoje“ - anglicky Printed Circuit Board,PCB. Netisknou se přímo vodivé měděnécestičky, ale na desku z izolantu s tenkouměděnou fólií - se „natiskne“ obrazec spo-jů. Deska s natištěným obrazcem se po-noří do lázně s chemikálií, která nezakry-tou měď rozleptá a odplaví ji. Po opláchnutízůstane na desce původní obrazec za-krytý barvou a na ostatních místech zby-de holý povrch desky bez mědi. Po smytíbarvy budou na desce vodivé měděnécesty v místech, kde byl původní obrazec.A to už jsou tzv. plošné spoje.

Plošné spoje se vyrábějí průmyslověale lze si je vyrobit i podomácku. Je ně-kolik fází:1. Návrh plošného spoje2. Přenesení spoje na desku3. Vyleptání spojů4. Vyvrtání a konečná úprava spojů.

Předem zhodnoťte své možnosti pod-le nejméně obvyklé operace - leptání.Především je nutno dodržet bezpečnostpráce a čistotu. Nezkoušejte leptat ně-kde kradmo v koutku v koupelně, nebov kuchyni. Neleptejte sami, ale vždy poddohledem dospělé osoby. Té také dejtetento článek přečíst, aby mohla včasa správně zasáhnout, nebo pomoci. Hu-bováním by ztrácela čas.

Budete potřebovat:roztok chloridu železitéhoplochou pevnou obdélníkovou miskumalý kbelík nebo druhou misku s vodoutekoucí vodu na opláchnutía dáleploché klíšťky z umělé hmotygumové rukavicePE láhev se širokým hrdlem a šroubova-cím uzávěrem s nápisem POZOR -CHLORID ŽELEZITÝ

trychtýř (nálevku) s umělé hmoty o prů-měru 8 až 12 cm2 hadříky asi 30x30 cm - nejlépe bavlně-né, aby dobře sályigelitovou plenu pod miskusložené noviny pod miskua na úklid:další hadříkčistící prostředek - písek na nádobínebo i kyselinu solnou - chlorovodíko-vou

MiskaNejvhodnější je novodurová, nebo

bakelitová miska na zvětšování fotografiíasi 13x19 cm s vylévací hubičkouv rohu.

Měkké misky v nichž se prodává ba-líčkované maso jsou nevhodné, při nad-zvednutí se prohýbají a mohou prask-nout a vylít obsah tam, kam nechcete,


38

nepoužívejte misky používané doma napotraviny. Svou misku si viditelně označ-te a nevracejte do kredence!

LáhevNa roztok chloridu železitého je nej-

vhodnější 1 litrová PE láhev se širokýmhrdlem a šroubovacím uzávěrem - vidi-telné označená nápisem POZOR CHLO-RID ŽELEZITÝ. V této láhvi je možno takékusový chlorid železitý rozpustit. Také jevhodný malý kanistřík z umělé hmoty.

Chlorid železitýChlorid železitý se prodává jako ku-

sový - ošklivé hnědožluté hroudy, roz-pustné ve vodě, nebo jako roztok užs koncentrací pro leptání, nebo pod ná-zvem - „zahlubovač na měď“.

Bezpečnost práce:Chlorid železitý není kyselina nebo

louh, které by vás poleptaly, ale sůl, kte-rá reaguje s mědí tak, že jí rozpustí. Alepři potřísnění kůže je zapotřebí ji ihnedomýt, aby na ní nezůstaly žluté skvrny.Dejte pozor, aby vám destička nevy-klouzla z ruky nebo klíštěk a aby vámroztok nevyšplíchl na oděv, nebo do ob-ličeje, nebo dokonce do oka. Tekutina jejiž na první pohled odporná, i když bezzápachu, ale přesto zabraňte náhodné-mu požití - nesmíte ji uchovávat v láhvíchpro nápoje, hlavně ne v tmavých láhvíchod piva nebo minerálky.

KlíšťkyVhodné kleštičky na uchopení des-

ky a vložení do leptací lázně jsou novo-durové, používané při zvětšování foto-grafií. S osičkou z umělé hmoty a s pru-žinou také z umělé hmoty. Železnou pru-žinku by chlorid rychle sežral a nako-nec byste jí stejně museli nahradit, na-příklad opásáním gumičkou. Používáníkleštiček je trochu nemotorné a tak mno-zí amatéři pokládají destičku na hladi-nu rukou a potřísněné špičky prstů sihned oplachují ve vodě.

Někdo používá novodurovou svorkuve tvaru U se zářezy pro destičku, kteráse postaví do misky i deskou tak, aby bylapod hladinou.

Nožičky se zářezy se mohou přichytitna desku tak, aby destičku udržovaly podhladinou a dostatečně vysoko nad dnem,aby nebyla v kalu.

Kbelíček s vodouPo vyjmutí desky z lázně je třeba jí

před přenesením pod tekoucí voduopláchnout tak, aby se nenakapalo.Vždycky se nakape. Takže by kbelíčeknebo miska s vodou měla být hned ved-le misky s leptací lázní. Po prvním odmo-čení teprve desku pořádně opláchnětepod tekoucí vodou.

HadryPoužijte hadříky asi velikosti větší-

ho kapesníku, které dobře sají, vhodnéje staré bavlněné triko, len saje hůřa spíš kapky rozmazává. Tkaninyz umělých vláken nesají vůbec, tekuti-na se rozšmudlává ještě víc. Pokud po-třísněný hadr nechcete vyhodit, vymá-chejte ho ve vodě. Nevymáchaný hadrzůstane žlutý od chloridu a po uschnutímůže prášit. Tak by také dopadl potřís-něný oděv. Nevyžerou se hned díry jakood kyseliny, ale oděv se může poško-dit. Vhodné je použít například pracov-ní plášť, nebo vhodný oděv. Opláchnu-té ruce utíráme do druhého, čistéhohadříku a nakonec po umytí mýdlem doručníku.

SkladováníPo skončení práce leptací lázeň opět

pomocí trychtýře - nálevky, nebo vyléva-cí hubičky na misce vylejte zpátky do láh-ve. Pokud je láhev po nalévání potřísně-ná, okamžitě ji umyjte, aby neudělalamokré „kolečko“ chloridu. Chlorid nene-chávejte v misce. Za prvé by do něj určitěněkdo strčil a vylil ho a za druhé by se nahladině udělal hustý škraloup a chloridznehodnocoval.

Míchačku a ostatní předmětypřicházející do styku s chloridem po-

užívejte z umělé hmoty. Chlorid reagujenejen s mědí, ale působí i rychlou koroziželeza, s hliníkovou lžičkou reaguje rych-le a také se rychle vyčerpává.

Vyčerpání chloridupoznáte podle toho, že roztok je hus-

tý, na dně zůstává hustý kal a leptání dlou-ho trvá. Leptání desky běžně trvá asi 20až 30 minut. Vyčerpaný chlorid lze prýoživit několika kapkami kyseliny chloro-vodíkové - hnědý roztok bude v místě vli-tí zelenat a musí se dobře rozmíchat.V láhvi, ne v misce, to by mohlo vyšplích-nout.

Proč tolik řečí? Především pro bez-pečnost při práci a pak i pro vysvětlenítoho, co na vlastní kůži při neopatrnýchpokusech zkušenější amatéři vědí a po-važují za samozřejmé a teprve až kdyžse něco stane, říkají, že to jste měli vě-dět.

Pozor na jiné metody leptání. Uslyšíteo „zázračných metodách“ které leptajílépe. „Kysličník“ může podle použité kon-centrace buď zle ublížit, popálit, nebo jemálo účinný. Nepoužívejte ho! Nechte siporadit od učitelů chemie nebo odbor-

Obr. 1 – Nezbytné potřeby...

Obr. 2 – Deska mědi nahoru; kal sedrží na desce a brání přístupu chlori-

du, čímž se leptání zpomaluje

Obr. 3 – Deska plave na hladině;je opásaná drátkem na uchopení;

kal volně klesá dolú

Obr. 4 – Deska leží v odloučenémkalu – leptání je pomalé, je třeba

s ní hýbat

39


ných předmětů, nebo první leptání udě-lejte pod jejich vedením.

PracovištěPoužijte rovnou pevnou plochu na

pevném rovném místě. Na stůl položteigelit, který neprosákne, ale ne moc vel-ký, abyste s ním misku nestrhli ze stolu.Na igelit položte složené noviny, do kte-rých se kapky chloridu vsáknou. Určitěnakapete. Každý nakape - a pak po soběuklidí.

ÚklidI když jste sebepečlivější, může se

stát, že na výlevce nebo na umyvadlebudou žluté skvrny. Lze je uklidit buď hru-bě pískem na vany nebo v gumovýchúklidových rukavicích hadříčkem a „ky-selinou“. Přiznejte se a požádejte dospě-lého. Kyselina už je opravdová žíravinaa může poleptat pokožku a zničit podla-hu, nábytek i rodinou pohodu. Sami ky-selinu nepoužívejte!

Praktické provedenípodomácku

Návrh plošného spojebyl již probírán při výkladu síťového

zdroje v Graetztově zapojení v Radiu +KTE č 2/98.

MateriálDesky se prodávají pod různým ob-

chodním názvem my vybíráme podlezákladních hledisek.

Jednostranná (nebo oboustranná)destička.

Tloušťka taková, aby se destička ne-prohýbala - tedy 1,5mm. Tenčí se prohý-bá a skrz silnější neprojdou zcela nožič-ky některých součástek - konektorů,integrovaných obvodů aj.

Materiál - obyčejný, lepený hnědý, nařezu se štěpí - lepší, laminát hnědý nebo modrý

a jiný. Nám zatím vyhoví jakýkoliv. Ně-kdy se prodávají i menší a levnější od-řezky.

Oříznutí na rozměrPředně je třeba získat destičku vhod-

né velikosti. Obvykle se kupují větší kusy.Na patřičný rozměr jí lze ustřihnout stroj-ními nebo ručními pákovými nůžkami,nebo docela prostě odříznout pilkou nakov (v nouzi stačí list pilky). Ostré okrajese lehce strhnou jemným pilníkem.

Očistění destičky se obvykle provádíjemným smirkem, pískem na nádobínebo sitolem.Smirek - nevhodný - zůstávají jemné rýhyPísek na nádobí - lepší, ale musí seopláchnout

Sitol (dříve sidol) je čistidlo na kovy -v malé tmavé láhvičce, dost smrdí. Pou-žijeme dva hadříky - první navlhčujemev sitolu a potíráme jím celou plochua leštíme - odlučuje se šedočerná špína- a druhým hadříčkem destičku vyleští-me dočista. Na plochu už nesahámea po práci si umyjeme ruce.

Nakreslení spojů lze provést Sítotis-kem - v malovýrobě.

Lihovou barvou, trubičkovým peremč.4 nebo č.5 na násadce. Lihová barvadobře kryje a zaplní i rýhy na destičcevyčistěné jemným smirkem nebo pískemna nádobí. Spoje se dobře opravují -opravované místo se vyčistí hadříčkem slihem.

Fixou. Vhodné jsou pouze typy „PER-MANENT“. Nemusí být drahé z dovozu.Perfektně vyhoví české Centropen7937 F - tenká nebo 7336 M - středněsilná. Nejlepší je černá, nebo i zelená.Ale pozor! deska musí být dokonale čis-tá, bez rýh - dokonale vyčištěná SITO-LEM. Jinak se chlorid dostane pod bar-vu a spoje se „podleptají“ - nejsoucelistvé. Mají okousané okraje, neborozbrázděný povrch.

Pokus na doma: Někteří letečtí mo-deláři přenášejí tvar dílů na dřevo přilo-žením kopie z kopírky nebo laserové tis-kárny na dřevo a přežehlení. Přežeh-lením se černá barva z papíru přenesena povrch dřeva a vpeče do dřeva. Kdy-by to někdo zkusil s plošným spojem,dejte vědět do redakce KTE i v případěneúspěchu, aby se poučili i jiní.

LeptámeZpětně se dostáváme k leptání. Ob-

vykle se používají tyto postupy:Vložení desky do leptací lázněVhodnější je položit desku mědí dolů

- odloučený kal se snáší ke dnu.Na desce položené mědí nahoru od-

loučený kal leží na mědi a zpomaluje lep-tání.

Svislé zavěšení do hluboké nádoby -spodní okraj se leptá pomaleji, zvlášťkdyž se dotýká dna s kalem - je zapotře-bí hlubokou nádobu a víc chloridu.

Položení desky na dno je nejjedno-dušší, ale destičkou se musí občas hý-bat, aby se odplavoval kal. V tomto přípa-dě je destička mědí nahoru.

Upevnění desky na nožičky nebo nadržák - v místě nožičky zůstane kousekneodleptaný.

Opásání desky drátem s PE izolací -chlorid musí proniknout i pod opásání -výhoda - za vyčnívající drátek můžemedestičku snadno vyjmout. V tomto případěmůžeme destičku položit (stranou s mědídolů) na hladinu. Drží, nepotopí se.

Položení desky na hladinu. Jde to.Chlorid je hustý a destička spočívá nahladině jako vodoměrka na rybníčku.Kleštičkami to jde těžko, nejsnazší jeuchopení do prstů a opatrné položení nahladinu. Ruka se musí okamžitě umýta ne utírat do kalhot, hadru nebo pláště.Pozor, při leptání oboustranně plátova-né desky je třeba po odleptání jedné stra-ny desku umýt a nechat zcela vyschnouta pak teprve znovu položit na hladinu,jinak jde ke dnu.

UmytíPo vyjmutí zkontrolujeme jestli už je

deska vyleptaná, případně jí opláchne-me a znovu vložíme do lázně. Někdy bý-vají v lázni bublinky a tak na desce zů-stanou okrouhlá neodleptaná místa.Proto je dobré leptání zkontrolovati v průběhu leptání. Po opláchnutí je tře-ba desku důkladně opláchnout tekoucívodou, osušit a smýt barvu ze spojů.

OšetřeníV průmyslu se na desky obvykle na-

náší ochranná vrstva proti oxidování, krycíizolační povrch na plochu, kde nejsouspoje, orientační nápisy pro osazování -označení součástek a vývodů, atd.

Obr. 5 – Příklady upevnění desek plošných spojů při leptání


40

Amatéři obvykle desku hned osadía zapájejí, případně jí někdo natírá řídkýmroztokem kalafuny v lihu. Jestliže je roztokhustý, má pak upatlané ruce, štětečeka deska na sebe dlouho lepí prsty i špínu apovrch vypadá ošklivě. Při pájení se v mís-tě ohřevu kalafuna snadno rozpustía usnadní pájení. Taková destička se mnoh-dy po zapájení myje lihem - krátkým hru-bým štětečkem nebo kartáčkem na zuby.

Při špatném umytí je ale upatlaná celá des-ka a pokud líh s kalafunou zateče do paticpro integrované obvody, do konektorů, dopřepínačů nebo potenciometrů, zabránísprávnému vodivému styku a budete mítzkušenost k nezaplacení.Použitý materiál - viz textCentropen 7937 F - tenká fixaCentropen 7936 M - středně silná fixaCentropen 2846 PERMANET

SITOL - láhvička 150 ml6 hadříčků asi 30x30 cm

trocha angličtinyPCB - Printed Circuit Board - deska s „tiš-těnými“ spojidanger - nebezpečídangerous - nebezpečnýsolution - roztokbe afraid - buď pozorný, dávej pozor

20. dílNebojte se laděných obvodů

Na první pohled má každý přijímačalespoň dva ovládací prvky - na nasta-vení hlasitosti a na naladění stanice.Naladění se obvykle sleduje na stupnici,obvykle s číselným údajem o frekvenci.

Ladící obvodLadění provádí ladící obvod tvořený

cívkou a kondenzátorem (viz obr. 1). Na-příklad v přijímači pro AM a FM je černátyčka s vinutím asi 60 závitů tzv. feritováanténa pro střední vlny a v kostičce, kte-rá je osičkou spojená se stupnicí je la-dící kondenzátor s kapacitou například380 pF.

Cívka s několika závity silnějšího drá-tu a ladící kapacita například 12,5pF jepro velmi krátké vlny.

Poučení:více závitů - větší indukčnost nebo většíkapacita - nižší kmitočet,méně závitů - menší indukčnost nebomenší kapacita - vyšší kmitočet.

tím má menší kapacitu (viz obr. 3). V ka-talogu bývá uvedena kapacita bez na-pětí například 17pF a pak při nějakémnapětí, například při 30V. Jsou ideálnípro ladění na VKV, kde stačí menší ka-pacity. Byly vyvinuty i diody pro většíkapacity a větší přeladění, vhodné i prostřední vlny, ale kupodivu nějaký kou-mák zkusil místo speciálního varikapupoužít Zenerovu diodu a jde to! Pro la-dění SV je použita v[1] Zenerova dioda ZD 8V2 a napětí 6 V[2] Zenerova dioda KZ260/9V2 a napětí 9 V[4] varikap KB113 a napětí 0 až 24 V(nebo až 30 V).

Dioda je oproti ladícímu kondenzá-toru mnohem menší, levnější, kon-strukčně jednodušší, napětí lze jedno-

Anténa Ladícíkondenzátor

Cívkas feritovým

jádrem

Obr. 1 – Laditelný LC člen

Přijímaná pásmaVětšina dnešních přijímačů má pás-

mo• středních vln (SV) pro příjem amplitu-dově modulovaného (AM) vysílání a• velmi krátkých vln (VKV) pro příjem frek-venčně modulovaného vysílání (FM).

Frekvence označuje počet kmitů zasekundu a hezky česky se jí říká kmito-čet, jednotka je Hertz (Hz) a odvozenéjednotky jsou kHz, MHz, GHz. V americ-ké literatuře se uvádějí c/s tedy cykly zasekundu, kc/s a Mc/s.

Pásmo středních vln je od 186 do550m a to je rozsah od 545 do 1609 kHz.Na stupnici přijímače někdy najdete čís-la 16 12 10 8 7 6 5.5 která označují stov-ky kilohertzů.

Dnes používané pásmo velmi krát-kých vln je od 87.5 do 108 MHz.

Obr. 2 – Ladící kondenzátor

a b c

a – maximálníb – menšíc – malád – nejmenší kapacita

d

Obr. 3 – Ladění varikapem

Kapacitní dioda – varikap,vlevo stará značka

Ladící kondenzátormá proměnnou kapacitu. Ta, která je

na něm uvedena, je maximální (napří-klad 380 pF) a otáčením osičky se po-hyblivé rotorové plechy vysunují z me-zery mezi pevnými statorovými plechya vzájemná společná plocha a tedy i ka-pacita se zmenšuje. Viz obr.2. Ladícíchkondenzátorů jsou různé druhy:• vzduchové - kvalitní, ale velké, kovové• styroflexové - miniaturní, mezi plíškyjsou izolační fólie• varikapy - kapacitní diody, laděné změ-nou napětí.

Slovo varikap nám připomene dvěslova variabilní (proměnná) kapacita. Jeto dioda zapojená v závěrném směru.Nevede, ale šimrá jí to, čím větší napětí,

Fotografie ladicího kondenzátoru,vpravo detail

41


duše nastavovat, například potencio-metrem.

Feritová anténamá černý kulatý, čtvercový nebo plo-

chý trámeček z tvrdé, ale křehké hmoty- feritu, na něm bývá pohyblivá manže-ta s vinutím. Pohybem manžety s vinu-tím lze indukčnost cívky trochu měnit.Největší indukčnost je uprostřed, na krajije menší. Výchozí poloha při oživovánípřijímače je tedy asi v jedné třetině odkraje, aby bylo možno dolaďovat „naho-ru“ i „dolů“. Viz obr. 4.

Manžeta bývá z plastu, lepenky, námpostačí proužek lepící pásky, který jed-nou obtočíme okolo, lepivou vrstvou na-horu, a navlhčením slepíme.

Vinutí bývá z vysokofrekvenčního lan-ka nebo tenkého izolovaného drátu.

Vysokofrekvenční lanko má na povr-chu vnější hedvábnou izolaci. Pod ní jeněkolik lesklých světle hnědých nebotmavě hnědých lakovaných nebo smal-tovaných tenkých měděných drátků (vizobr.5). Izolaci je třeba odstranit - odizolo-vat. Nejjednodušeji lehkým oškrábánímkapesním nožíkem proti palci, ale drátkyse lámou. Někde se používal zvláštní li-hový kahan a krátké opálení v lihovémplameni a okamžité namočení do lihu,někdo prý používá acylpyrin nebo kou-sek růžového měkkého novoduru. Lan-ko se přitiskne horkou páječkou s kap-kou pájky na tabletu acylpyrinu nebonovodur a pod tlakem hrotu pájky v lou-žičce „cínu“ se povytáhne odizolované,lesklé, pocínované ven. Pozor! plyn uvol-ňovaný ze škvařeného novoduru je zřej-mě jedovatý a smrdí. Pokud byste v nou-zi tento postup zkoušeli, tak na dobřevětraném místě. Zadržte dech, odvraťtehlavu, pak vydechněte a podejděte. Tutometodu uvádím jenom proto, že byste se

jí určitě od nějakého kamaráda dozvě-děli, ale neřekl by vám o hrozícím riziku.

Vysokofrekvenční lanko se označu-je počtem drátků v lanku a jejich průmě-rem, například 10 × 0,07 nebo 20 × 0,05a podobně.

Měděný drát izolovaný lakem nebosmaltem asi seženete spíš než vf lanko,můžete ho odvinout například ze staré-ho transformátoru nebo cívky - opatrně,abyste neodřeli izolaci, to by se sousednízávity vinutí mohly zkratovat, vznikl bymezizávitový zkrat a cívka by nefungo-vala. Dráty se vyrábějí se v průměrechod asi 0,05 do 3 mm. Pro vinutí feritovéantény je vhodný drát o průměru asi0,2 až 0,5 mm. V návodech bývá uve-den například CuL 0,2 což čteme jakoměděný (Cu), lakovaný drát o průměru0,2 mm.

kou, nebo tvrdým voskem na lyže. Pakvedle navineme stejným směrem druhé- vazební vinutí a zase zakápneme. Kdyžpotřebujme indukčnost zmenšit - několikzávitů ubrat, stačí je jenom odvinout, zno-vu zakápnout a přebytečný drát odstřih-nout a znovu odizolovat a připojit.

Přijímač pro střední vlnymá základní části: laděný obvod, vy-

sokofrekvenční část, detektor, regulátorhlasitosti a nízkofrekvenční zesilovač (vizobr. 6).

Nejednodušší přijímačPokus s laděním si nejjednodušeji

ověříte tak, že k laděnému obvodu při-pojíte jako detektor diodu (viz obr. 7)a detekovaný signál přivedete na vstupzesilovače například z KTE č.12/1997.Nic? Signál je příliš slabý. Zkuste se feri-tové antény dotknut rukou, nebo ji na stolenatáčet do různých směrů. Něco by semohlo ozvat. Zkuste ke konci ladícíhokondenzátoru, který není spojen se zemí,připojit kousek drátu, je to lepší? Kousekdrátu působí jako anténa. Každý přijímačmá anténu. Vnitřní feritovou, vysunovacíprutovou pro KV nebo VKV, venkovní protelevizi, pahýl u mobilu, „parabolu“ prosatelitní příjem. Jestliže je přijímač s feri-tovou anténou dostatečně citlivý, nenínutné venkovní anténu připojovat.

Přijímač s integrovanýmobvodem

Pro pokus s příjmem středních vlnmůžeme použít jednoduchý přijímač(viz obr. 8) s integrovaným obvodemTDA1083 nebo stejným typem ale odjiného výrobce - A283D, publikovanýnapříklad v KTE č.3/1994 na straně 103a 104 jako konstrukce č.097 [1], nebov [2], [3] nebo [4]. Seznam použité lite-ratury bývá na konci článku. Naučte sepsát si do vašeho sešitu ke schéma-tům a pokusům pramen, ze kterého jstečerpali.

Někoho od stavby přijímače odradíprávě laděný obvod. Můžete použít

Obr. 4 – Feritová anténa

Obr. 5 – Feritová jádra a vf lanko

Obr. 6 – Blokové schémaAM přijímače

Drát se zelenou izolací a označenímCuT se nemusí pracně odizolovávat.Konec vinutí cívky stačí ohřát hrotem pá-ječky a pocínovat.

Průměr drátu lze změřit tzv. mikrome-trem, nebo odhadnout. Na tužku navine-te například 1 cm široké vinutí a přitompočítáte závity a potom vypočítáte kolikmm je na jeden závit. Navinete například10 mm široké vinutí s 28 závity. Jedenzávit je široký 10:28 a na kalkulačce vy-počítáte podíl 0.3571428571. Takže drátmá průměr asi 0,35 mm, protože mezijednotlivými závity je ještě izolace a zá-vity asi nejsou úplně těsně vedle sebe.

Obr. 7 – Vstupní laděný obvoda kresba skutečného provedení

Úkol: zkuste si sami změřit průměrvašeho drátu, nebo si zkuste spočítatprůměr drátu vinutí dlouhého 14 mm, se35 závity

Vinutí začneme vinout asi 2mm odkraje manžety. Drát přidržujeme rukoua vineme závit vedle závitu a závity počí-táme. Po navinutí stále držíme a pak ši-kovně začátek a konec vinutí zakápne-me nahřátým zakapávacím voskem. Buďspeciální zakapávací hmotou, nebo tím,co máte - parafínem se včelím voskem,pečetním voskem (červený, ale je tvrdýa křehký) nebo docela jednoduše svíč-

Obr. 7a – Přijímač s LC obvodem

Obr. 7b – Přijímač s varikapem


42

a) vrak nějakého vyřazeného přijímačes nepoškozeným laděným obvodem nebob) laděný obvod sestavíte ze součástek,které máte k dispozici.

Laděný obvod pro střední vlnyVyjdeme z kapacity ladícího konden-

zátoru. Vyrábějí se s kapacitami 500pF,450pF, 380pF, 270pF, 180pF, 160pFa podobně. Podle toho se navine početzávitů. Pro větší kapacitu stačí menší po-čet závitů a naopak.

Nelekneme se, že ladící kondenzátormá víc vývodů. Jednou osičkou se mo-hou ovládat současně dva kondenzáto-ry, nebo i čtyři. U přijímačů pro SV a VKVbývá kondenzátor například s 2× 270pFpro AM a 2 × 12,5pF pro FM. Kapacitujednotlivých částí můžeme změřit (po-kud máme čím), nebo bývá na konden-zátoru označený popis vývodů, nebomůžeme trpělivě zkoušet metodou po-kusu a omylu.

Nebo použijeme ladění varikapema potenciometrem.

Počet závitů navineme podle původ-ního návodu, nebo asi tolik závitů, jakomá nějaká podobná v jiném přijímači,takže asi něco mezi 40 až 60. Záleží naladícím kondenzátoru. Logicky vzato: kekondenzátoru s menší kapacitou musí-me navinout víc závitů a naopak.

Vinutí posuneme asi do jedné třetinytrámečku.

V tabulce jsou na ukázku hodnotynavržené konstruktéry jednotlivých přijí-mačů

pramen ladící prvek vinutí

[1] varikap 50ZD8V2 až 70 záv.

[2] 270pF nebo 2 50 až 100KZ260/9V záv. 0,2 CuL

[3] 5 až 30pF 110 záv.0,25 CuL

[4] 150+64pF nebo 100 záv.KB113 0,2 CuL

Při pokusech byla použita i feritová an-téna o 8 mm s 48 závity vf lanka 5 × 0,07a výsledek byl skoro stejný i s vf lankem15 × 0,05 i s CuL 0,2 i s 0,4, s ladícímkondenzátorem 450 pF. Při nahrazení kon-denzátoru ladící diodo u KZ260/9V2 bylomožno se stejným počtem závitů prolaďo-vat s použitým napájecím napětím 6 Vpásmo, ve kterém ležely stanice na 639kHz a 1062 kHz. Při odebrání šesti závitůa posunutím cívky na jádru se pásmo po-sunulo na 1062 a 1233 kHz, čili s napětím6 V není možno proladit celý rozsah SV,ale plně stačí to na příjem místních stanic.Při napájení z ploché baterie 4,5 V se pro-laďované pásmo ještě zúží.

Ladíme1. Laděním se snažíme najít libovolnoustanici, nebo stanice.2. Zjistíme, co je to za stanici, případnějejí kmitočet.3. Nakreslíme si jednoduchý plán přijí-maných stanic. Viz obr. 5. Například 639kHz 1062 kHz 1233 kHz a podobně.4. Zjistíme, kterou stanici s nejnižšímkmitočtem přijímáme. Pokud naladímenapříklad stanici 1062 kHz a na 639 kHzani s nejvyšší ladící kapacitou už nedo-sáhneme, je malá indukčnost. Pak buďa) zkusíme zvýšit indukčnost posunutímcívky blíž k prostředku nebob) přivineme několik závitů. Takže je asilepší jich ze začátku navinout o několikvíc a pak ubírat.5. Jestliže máte při ladění dlouhý „mrt-vý chod“ bez jakékoliv stanice a naladítejenom stanici s nejnižším kmitočtem. Jeindukčnost pro tento ladící kondenzátorpříliš velká. Pak buďa) zkusíme indukčnost zmenšit posunu-tím cívky blíž ke kraji, nebob) odvineme několik závitů, konec zno-vu zakápneme, zbytek odstřihneme, zno-va odizolujeme, pocínujeme a zapojíme.6. Ladění opakujeme. Tomu se říká „usa-zování do pásma“.

7. Komu stačí naladění jenom několikamístních silných stanic, nemusí při otá-čení ladícího kondenzátoru prolaďovatcelé pásmo středních vln, ale jenom pás-mo s těmito stanicemi.8. Kdo si chce postavit jednoduchý při-jímač jenom na jedinou místní stanici,nemusí použít ladící kondenzátor, alepevný kondenzátor a doladění provéstpočtem závitů a posunutím cívky na tyč-ce, nebo k doladění použít maličký dola-ďovací kondenzátor - trimr.

Pokus: Kdo říká, že se omezíme je-nom na střední vlny? Zkuste navinout víczávitů a lovit v dlouhých vlnách nebonaopak s menším počtem závitů laditkrátké vlny.

V celém článku nebyly úmyslně žád-né vzorečky a počítání, ono to jde i tak,orientovat se při ladění podle jiného při-jímače. V průběhu psaní tohoto pokračo-vání praktické školy došlo k některýmzměnám ve vysílání na středních vlnách,protože se stále více využívají VKV a takje v následující tabulce aktuální seznamvysílacích kmitočtů našich středovlnýchvysílačů.

Seznam podle kmitočtů639 ČRo1 Liblice864 ČRo1 Strakonice900 ČRo1 Brno939 ČRo1 Ostrava954 ČRo1 Plzeň, Liberec,

Karlovy Vary, Dob-rochov, České Bu-dějovice

Obr. 8 – Přijímačpro sv s A283

43


981 ČRo1 Jihlava1062 CR Praha Zbraslav1071 RFE Brno Domanín1071 RFE Hradec Králové1087 RFE Litomyšl1233 RFE Mělník1233 RFE Jihlava1233 RFE Ostrava, Litovel,

Brno Komárov1287 RFE Liberec, Karovy

Vary, Plzeň, Rado-myšl, České Budě-jovice

1332 ČRo1 Moravské Budějo-vice

kde ČRo1 Český rozhlas, sta-nice Praha

ČRo6 Svobodná EvropaCR Country Radio

Můžete zakroužkovat ty kmitočty, kte-ré se přijímají u vás a podle nich se ori-entovat při ladění.

Literatura[1] KTE č.3/94 na straně 103 a 104, kon-strukce č. 097,[2] AR A č.5/90 str. 188, Ondřej Weisz[3] AR A 10/91 str. 390, Ing. Ivan Jánský[4] AR A 3/92 str. 106, -zh-

Pokud vám některá starší čísla KTEchybějí, jsou v redakci, nebo v prodejněGM elektronik.

Co je na stupnicirozsah česky angl. něm.dlouhé vlny DV LW LWstřední vlny SV MW MWkrátké vlny KV SW KWvelmi krátké vlny VKV VHF UKW

Trocha angličtiny a němčinytune - ladit abstimmentunning - ladění abstimmungcoil - cívka Spulecore - jádro Kernwindings (wdg) - počet závitů Windungrecieve - přijímat empfangenreciever - přijímač Empfangerlong wawe - dlouhé vlny Langwelleshort wawe - krátké vlny Kurzwellemedium wave - střední vlny MittelwelleAF - audio frequency - kmitočty zvuku -

NFRF - radio frequency - kmitočty rozhlaso-

vé - VFHF - high frequency - vysoké kmitočtyc/s - cykly za sekundu - americké ozna-

čení Hz

Mc/s - megacykly za sekundu - MHz

RozpiskaD GA201 nebo libovolná detekční

diodaC 1nF kondenzátorP1 100k/N potenciometr nebo trimrP2 47k/G potenciometrR1 82kR2,3 15kR4 4k7R5 47kC1,C2 22nFC3 47nFC4,5 4,7nFC6,9 100nFC7,8 100mF/10VC10,12 200mF/10VC11 1nFD1 KZ260/9V2L1 48závitů vf lanko 5 × 0,07 délka

lanka asi 170 cmL2 8 závitů vf lanko 5 × 0,07 délka

lanka asi 40 cmL3 12závitů CuT 0,35 na prům. 3 mm

- vzduchová samonosná.L4 60závitů CuT 0,1 na feritovém

kroužku prům 4,2 mm - délkadrátu asi 45 cm

21. dílDnes budeme ještě trochu ladit

Proč má feritová anténa dvě vinutí?Jedno vinutí je ladící, jeho indukčnost

spolu s kapacitou ladícího kondenzáto-ru určuje rezonanční kmitočet tohoto la-dícího obvodu, tedy na jaký kmitočet jeobvod naladěn. Druhé vinutí je vazební,navazuje se jím laděný obvod ke vstupupřijímače.

Pro jednoduché pokusy si můžeteudělat jednoduchou stupnici tak, že naladící kondenzátor dvěma krátkými (!)šroubky připevníte čtvereček čtvrtky, nakterou si tužkou nebo barevnými fixami(pokusů asi bude víc a při každém poku-su použijete značky jiné barvy) označítemísto, kde máte naladěnou nějakou sta-nici. Šroubky musí být opravdu kraťoun-ké, aby nedosáhly dovnitř kondenzátorua nepromáčkly jemné plíšky a fólie uvnitř.

V minulém čísle byl popsán pokuss nejjednodužším přijímačem, kterémuse dřív říkalo krystalka, protože místo po-lovodičové diody byl v detektoru oprav-

du kousek krystalické horniny - sirníkuolovnatého. Takový přijímač se poslou-chal na sluchátka, měl dobrou venkovníanténu a uzemnění. Protože se sluchát-ka dnes běžně nevyskytují, byl místo nichpoužit zesilovač s LM386, který mátea znáte z předchozích pokusů.

Při pokusu s přijímačem s ladícím ob-vodem připojeným přímo na vstup přijí-mače je slyšet jedna silná místní staniceskoro po celém rozsahu, jenom v jenommístě je silnější a případné další stanicese spolu pletou do sebe, jsou slyšet sou-časně (viz obr. 1).

Při pokusu s ladícím obvodem, kterýje k přijímači navázán vazebním vinutíms několika závity, zjistíte poslechem, žepři ladění jsou jednotlivé stanice lépeodděleny, ladění je ostřejší a musíte laditpečlivěji. Této vlastnosti přijímače se říkáselektivita. Všimněte si, že večer po zá-padu slunce přijímač ožije a zachytítei další stanice, které přes den neslyšíte.Vazební vinutí bývá buďa) navinuto zvlášť nebob) vyvedeno jako odbočka.

Všimněte si, že v různých dokumen-tacích k přijímačům bývá obvykle jedenkonec ladícího vinutí uzemněn na kostru(na mínus). Jeden konec vazebního vi-nutí bývá někdy také uzemněn, nebobývá místo vazebního vinutí vyvedenaz ladícího vinutí odbočka.

Vinutí vineme od konce s větším po-čtem závitů, pak uděláme asi 5 až 8 cmdlouhou kličku, prstem jí trochu zkroutí-me a pokračujeme ve vinutí stejným smě-rem. Pak všechny konce vinutí odizolu-jeme a pocínujeme. U odbočky si dámepozor, abychom i při případném zkráce-ní zase odizolovali, pocínovali a spojilioba konce odbočky (viz obr. 2).

Vysvětlení je jednoduché. Při přímévazbě je laděný obvod zatlumen vstupní

Obr. 1 – Schéma zesilovače s A283D

Obr. 2a – Cívka se vzduchovýmjáderm a její navíjení

Obr. 2b – Toroidníjádro a pohledna hotovou cívku


44

impedancí přijímače. Při použití vazeb-ního vinutí není jakost laděného obvodusnižována zatížením přímo vstupem při-jímače. Zatížení je menší podle poměrupočtu závitů ladícího vinutí L1 a vazební-ho vinutí L2. V tomto poměru by být sicemenší i velikost signálu, ale úroveň sig-nálu ze zatíženého, zatlumeného ladě-ného obvodu je přece také menší. Zkus-te si to prakticky, případně si udělejte odruky jednoduchý graf. Na vodorovnou osusi naneste úhel otočení osy ladícího kon-denzátoru nebo prostě jenom zachyce-né stanice a na svislou osu hlasitost.

Na co mu ladící kondenzátorvzadu „šroubky“?

Při pohledu do nějakého AM FM příjí-mače můžete uvidět na ladícím konden-zátoru nějaká kolečka s drážkou jako„šroubky“. Pokud s nimi snad chcete otá-čet, zatím si to rozmyslete, nebo pokud užnemáte co zkazit, si na nich udělejte fixouznačku, jenom ze zvědavosti trochu poo-točte a zase vraťte zpátky, nebo čtěte dále.

Úplně prakticky a bez jakéhokolivpočítání při pokusech zjistíte, že při ladě-ní ladícím kondenzátorem můžete nala-dit stanice v pásmu středních vln a nakrátkovlném konci se při otáčení dál užnic neděje, nebo je tam něco divného,co už do pásma středních vln nepatří.Ladící kondenzátor má při úplném za-vření tu kapacitu, která je na něm napsa-ná a při úplném otevření má nějakoumalou. Pásmo tedy prolaďujeme kapaci-tami Cmax až Cmin. Protože k proladěník dolnímu konci středích vln stačí nějakákapacita, větší než Cmin, tak jí tam jed-noduše přidáme. Paralelně k ladícímukondenzátoru. Protože nevíme jakou, takpoužijeme malý dolaďovací kondenzá-tor - trimr (viz obr. 3).

Nastavením kapacity tohoto trimru sedoladí dolní, krátkovlný konec pásma tak,aby při otočení osičky ladícího konden-zátoru na konec, byl naladěný dolní ko-nec pásma (nejvyšší frekvence).

Ale protože se tato kapacita přidalak celému ladícímu kondenzátoru, zvětši-la se i maximální kapacita Cmax a jetřeba zmenšením indukčnosti cívky do-ladit horní konec pásma. Tím se zasepohne dolním koncem a tak je postuptřeba zopakovat. Tomu se říká usazová-ní do pásma.

Přidáváním kapacity se šířka prola-ďovaného pásma zmenšuje, láká to

k početnímu odvození, ale zkusíme to do-cela prakticky. Snad jenom logicky uvá-žíme, že kdybychom k ladícímu konden-zátoru přidali kondenzátor se stejnoukapacitou, jakou už má, měl by minimál-ní kapacitu Cmin asi takovou jako bylajeho původní Cmax a při nastavení ma-ximální kapacity by byla Cmax + Cmaxa tedy asi jenom dvojnásobná. Bez do-plňkového kondezátoru byl poměr ma-ximální a minimální kapacity podstatněvětší.

Pamatuj že dolní konec pásma sedolaďuje kapacitou trimru a horní konecpásma indukčností civky.

Trimr je buď samostatná součástka,nebo bývá u ladících kondezátorů přímosoučástí tohoto kondezátoru. A to jsou takolečka s drážkou, jakoby „šroubky“.I když se s nimi dá otáčet kolem dokola,jejich kapacita se mění jenom v určitémrozsahu, podle vzájemné polohy rotoro-vých a statorových plíšků stejně jakou ladícího kondenzátoru.

V některých přijímačích můžete najítdvojitý ladící kondenzátor se dvěma trim-ry nebo i dvojité ladící kondenzátory proAM i FM se svými trimry v jednom pouzd-ru (a s jednou osičkou). Pro zajímavostse podívejte do dokumentace nebo sché-matu k některým přijímačům. Tato částškoličky pro vás není přímo konstrukční,je úvod do poznávání hotových zařízenía jejich případným oprav, nebo i k využitívykuchaných součástek a dílů. U fungu-jícího přijímače opravdu s těmito trimrynezkoušejte otáčet, nebo rozladíte i dal-ší obvody, jejichž funkci neznáte.

Ještě pár slov k TDA 1083 aliasA283D

Tento asi 10 let starý obvod [5], [6], [7],[8] obsahuje obvody pro konstrukci AMa FM přijímače i s NF zesilovačema v uváděné literatuře byl využitý jenomv oškubané verzi, která pro jednoduchosta poučení postačí.

Na první pohled lze najít přechod meziVF částí, která končí detektorem na vý-vodu č. 8 a odtud jde již NF signál naregulátor hlasitosti - potenciometr P1,který vede na vstup vestavěného NF ze-silovače na vývodu č. 9.

Tak lze tento IO využít i jen jako NFzesilovač například druhého kanálu vestereofonním přijímači [5], nebo jako sa-mostatný NF zesilovač pro jiné použití(viz obr. 4).

Pro funkci zesilovače musí být zapo-jené vývody č.:13 - plus nápájení11 - mínus napájení, zem12 - výstup na reproduktor9 - vstup NF signálu

Na 10 a na 16 jsou nějaké konden-zátory, tak je tam necháme. Uzemněnáje také 3. Při pokusech s přijímačem jstezjistili, že 2 je citlivá na dotyk prstu, ozvese směs několika stanic do sebe, tentovstup také uzemníme a také vývody1, 6 a 7. A je nf zesilovač.

Jestliže je ve schematu zapojení na-kresleno několik takto uzemněných sou-částek, znamená to, že jsou všechny pro-pojeny, obvykle připájením na nějakouvětší společnou plochu plošného spoje,která bývá spojená se záporným pólemzdroje a také připojená na kovovou kos-tru zařízení, na kovové části potenciome-trů, konektorů, stínění atd.

Cívka L3 je malý oříšekJe to tlumivka zabraňující vf kmitům

koncového stupně. Bez ní to nejde. Kdo

Vstupní napětí Výstupní napětí Reproduktor Výstupní výkon Odběr prouduUvst Uvýst Rz Pvýst IbmV V Ω mW mA16 1,6 bez zátěže -14 1,4 8 250 11012 1,2 4 300 145

Tab. 1

Obr. 3 – Tvar výstupního signáluv závislosti na indukčnosti tlumivky

45


by připojil k reproduktoru osciloskop,viděl by že bez ní je užitečný NF signálrozkmitaný VF signálem, pozná se toošklivým zvukem a větším odběremproudu.

S tlumivkou s malou indukučností sezakmitávání a ošklivý zvuk objevuje přireprodukci nízkých kmitočtů. Se správ-nou tlumivkou kmitání zmizí, zvuk jedobrý.

Když jsou víc zesílené ale také víczkreslené výšky, má tlumivka indukčnostzase moc velkou.

Tak jakou?Buď metodu pokusu a omylu, nebo se

poučit od autorů, kteří zapojení publikovali.[1] KTE č.3/94 - „35 závitů drátem∅ ∅ ∅ ∅ ∅ 0,2 mm se smaltovou izolací a opře-deným hedvábím na toroidním jádruo průměru ∅ ∅ ∅ ∅ ∅ 6,3 mm z materiálu H6“,[2] AR A č. 5/90 - „nejméně 30 závitů drá-tem ∅∅∅∅∅ 0,2 CuL“,[3] AR A č. 10/91 - 6 závitů CuL ∅∅∅∅∅ 0,15 CuLna feritové perle ∅∅∅∅∅ 2 × 3 mm,

Napájecí Výstupní Výstupnínapětí napětí výkonUb Uvýst PvýstV V mW6 1,2 3009 jen 0,75 70

Tab.2

[4] AR A 3/92 - „samonosná cívka30 závitů měděného lakovaného drátu∅∅∅∅∅ 0,2 mm (průměr cívky 3 až 4 mm)“,[5] Funkamateur 4/88 - „5 Wdg. 0,35-mm-CuL ∅∅∅∅∅ 3 mm (Luftspule)“.

Z toho je vidět, že ke stejnému cílivede více cest.

Vzduchová samonosná cívka se vinetak, že se potřebný počet závitů navinena nějakou hladkou tyčku, například nahladké tělo vrtáku (například o ∅∅∅∅∅ 3 mm),vývody se zkrátí na potřebnou délku (asi5 až 10 mm), odizolují, cívka se opatrněstáhne z tyčky a zapájí do plošného spo-je (viz obr. 5a).

Toroidní jádro má tvar prstence, tedykroužku s kulatou dírou, kterou se při vi-nutí protahuje drát a ovíjí rovnoměrněkolem kroužku (viz obr 5b).

Při dalších pokusech byly naměřenytyto výsledky:a) vzduchová samonosná cívka CuLprůměru 0,35 navinutá na průměru3mm5 závitů - málo - zakmitávání na nízkýchkmitočtech10 závitů - DOBRÁb) toroidní jádro - ferit o průměru 4,2 mm4 závity - málo - zakmitávání na nízkýchkmitočtech5 závitů - docela dobrá6 závitů - DOBRÁ

7 závitů - moc - zkresluje výšky, nižší vý-kon.

V tabulce 1 jsou uvedeny výstupnínapětí a výstupní výkony a odběry prou-du ze zdroje 6 V při použití reproduktoru4 ohmy a 8 ohmů.

Při měření zesilovače s reprodukto-rem 4 ohmy bylo zjištěno, že při napá-jecím napětí 6 V je maximální výstupnínapětí a i výkon větší než při 9 V (viztabulka 1).

Nejvhodnější napájecí napětí je tedyasi mezi 4.5 V až 6 V.

Literatura (pokračování)[5] Funkamateur č.4/88 str. 175, R. Sie-meniec[6] Funkamateur č.8/88 str. 384, H. Parus[7] RFE č.5/1987 str. 319[8] RFE č.9/1988 str. 389

Toto jsou časopisy z bývalé NDR, jsouuváděny na ukázku práce s literaturou,pište si do vašeho sešitu odkud kteréschema máte, když se k němu budetechtít vrátit.

RFE znamená název časopisu RadioFernsehen Elektronik.

RFE v přehleldu vysílačů v minulémčísle Radio+ znamená Radio Free Euro-pe - Radio Svobodná Evropa, která jevysílána jako program Českého rozhla-su ČRo6.

22. dílJeště trocha vf techniky

Tlumivka L3, popisovaná v minulémčísle Radio+ 9/98, se vztahuje i k popi-su TDA1083 (A283D) v č. 8/98. Ve sche-matu v č.9/98 není zakreslena. Při prv-ním pokusu zjistíte, že bez ní to oravdunení ono a že si vhodnu tlumivku mů-žete snadno sami navrhnout, vyzkou-šet a provést z materiálu, který mátedostupný.

Příjem na FM na VKV je kvalitnější,než AM na SV a KV, ale je jen místní.Vysílání na středních nebo krátkých vl-nách lze zachytit podstatně dál. Hlav-ně večer po západu slunce se otevřebrána do světa. Přijímače pro FM naVKV mají vždy určitý stupeň složitosti,zatímco AM lze zachytit doslova jenomna sluchátka s diodou (nebo brambo-rou místo diody). Slabý signál z ladě-ného obvodu lze snadno zesílit a zpra-covávat dál.

Přímozesilující přijímačjenom přijatý signál zesílí a detekuje.

Obvykle používané přijímače mají zapo-jení složitější, říká se jim superhet a ty sinecháme na jindy. Zapojení nf zesilova-če s tranzistorem již bylo v č.12/97 naobr. 13. Vysokofrekvenční zesilovač jepodobný (viz obr. 1), jenom tranzistormusí být schopen zesilovat vysoké kmi-točty a vazební kapacity stačí malé.

Označování polovodičů TESLA a Sie-mens je podobné.

První písmeno označuje použitý ma-teriálG - germanium, (A)K - křemík (B)a druhé písmeno označuje druh součást-ky A - dioda pro detekciB - dioda pro ladění (varikap)C - tranzistor nízkofrekvenčníObr. 1 – Vf zesilovač

Obr. 2 – Přímozesilující zesilovač

Obr. 2a, b, c

D - tranzistor nízkofrekvenční výkonovýF - tranzistor vysokofrekvenčníS - tranzistor spínacíT - tyristorU - tranzistor výkonový spínacíY - usměrňovací diodaZ - Zenerova dioda

případné třetí písmeno a čísliceupřesňují o jaký typ jde. (Písmeno Y ob-vykle znamená, že se jedná o t.zv. prů-myslový typ).


46

Příklad:KC 237 TESLA a BC 237 (Siemes) jekřemíkový - tranzistor - nízkofrekvenční -atd..KB 105 (BB 105)křemíková - kapacitní dioda (varikap)GA201 (AA116)germaniová - dioda detekčníKF... (BF...)křemíkový - tranzistor vysokofrekvenční

Vlastnosti jsou popsány v katalozích.Buď jen nejzákladnější informace,nebo v konstrukčním katalogu „všech-no“. Různí výrobci mají ale různé ozna-čování.

Proto se v některých zkušebních za-pojeních vkládá jakýsi ochranný rezis-tor, který vymezí rozsah změn rezistivityod hodnoty R2 do hodnoty R2 + P1. Roz-sah změn je menší a také nastavení jejemnější. (Viz obr. 2).

Vazební kondenzátor C2 propouštívysokofrekvenční signál, ale stejnosměr-né napětí z báze oddělí. Kdyby byl C2vynechán, zkratovalo by se napětí nabázi přes kousek drátu vinutí L2 přímona zem a tranzistor byl zavřený.

2. pokusTrimr opět nastav na maximum a zkus

jinou hodnotu rezistoru R2.Vyzkoušej hodnoty 2k2, 3k3, 4k3, 6k8

nebo i 8k2 a 10k. Aha, čím menší rezistorv kolektoru, tím menší stačí hodnota R1a naopak. A pro rezistory 8k2 a vyšší užje hodnota P1 malá a musí se dát větší.Máme nastavený pracovní bod tranzis-toru.

3. pokusZkus obrátit detekční diodu (viz obr

3a a 3b). Hraje pořád stejně? Ono je jed-no, jakou půlvlnu signálu dioda deteku-je. Jednu půlvlnu dioda propustí a tím sig-nál detekuje.

4. pokusCo s druhou půlvlnou? Zkusíme de-

tekovat i jí (viz obr. 3c). Tomuto zapojeníse říká celovlnný detektor. Dioda D1 jezapojena v sérii, je to sériový detektor,D2 je zapojena paralelně, je to paralelnídetektor.

5. pokusVšimli jste si, že v různých přijíma-

čích jsou nějaké cívečky. Mají tu vlast-nost, že mají malý ohmický odpor alestřídavému proudu kladou tím větší od-por, čím je jeho kmitočet vyšší. Jestližeho tlumí, říká se jim tlumivky. Zkusímetakovouto cívečku použít jako pracovnízátěž v kolektoru (viz obr 4.). Konden-zátor C1 nám horní konec tlumivky prosignál uzemní. Na R2 tedy již vf napětínebude, protože „spodní“ konec rezis-toru je pro signál uzemněný. R2 tam aleponecháme, protože nám nastavuje pra-covní bod pro stejnosměrné napájení

tranzistoru. Opět zkusíme trimrem nasta-vit pracovní bod.

6. pokusTlumivku můžeme navinout pro naše

pokusy různou. Fantazii se meze nekla-dou, ale zkuste použít nějaký tenký lako-vaný drát o průměru asi 0,1 mm (nebo covám padne pod ruku). Můžete navinoutnapříklad 200 závitů na feritové jádro M4.Vypadá jako šedý krátký šroubek bezhlavičky. Na druhou cívku naviňte třeba400 závitů a zkuste výsledky porovnat.

Jestliže nemáte feritové jádro, (mů-žete ho vykuchat z nějakého vraku při-jímače), zkuste použít třeba šroubekM2,5x15 nebo prostě 2 cm dlouhý kou-sek hřebíku šedesátky, nebo prostě co-koliv.

Aby se dala tlumivka připojit do ne-pájivého kontaktního pole, je možné natenký drát vývodu připájet asi 1,5 cm sil-nějšího drátku například odstřižeho zezkracovaného vývodu nějakého rezis-toru,

Ze zvědavosti si můžete ohmický od-por své cívky změřit ohmetrem. Kupodi-vu pro vysokofrekvenční signál má cívkatytéž vlastnosti jako rezistor v předcho-zích pokusech. Ale. Čím vyšší kmitočet,tím se její vlastnosti uplatňují více. S tlu-mivkou s menším počtem závitů je sil-nější poslech stanic na nižších kmitech(například 639kHz) a s tlumivkou s vyš-ším počtem závitů je zase silnější poslechna vyšších kmitočtech (1233 kHz apod).

7. pokusPokud je příjem při všech pokusech

příliš slabý, je dobré použít nějakou an-tému. Mnohdy stačí půlmetrový kus drá-tu, například šňůra s banánkem. Měla byse připojit přes nějaký malý kondenzátor(asi 50 pF).

Pouzdra tranzistorů a diod

Obr. 3a, b, c – Detekce

1. pokusTranzistor T1 zesílí slabý signál z la-

děného obvodu. Rezistor R1 je pracov-ní, zatěžovací rezistor, na kterém vznikáprůtokem proudu signál. Trimrem P1 senastavuje takový proud do báze, abytranzistor co nejlépe zesiloval. Pro jed-noduchost by toto vysvětlení pro začátekmohlo stačit.Pamatuj: ještě před prvním zapojením tri-mr nastav na největší rezistivitu.

Trimr zpočátku nastav na největší re-zistivitu. Kdyby byl trimr nastaven namalou hodnotu, tekl by velký proud dobáze a tranzistor by se mohl zahřáta zničit. Pak pomalu (!) trimrem pootáčej.Signál by se měl postupně trochu zesilo-vat, až do místa, kde je poslech nejsil-nější a nezkreslený. Při dalším pootoče-ní se najednou poslech zeslabí a úplnězmlkne. Dál trimrem neotáčej, neotoč hodo polohy s nejmenší rezistivitou, nebose tranzistor zničí (vlastně i to je zajíma-vá zkušenost).

Obr. 4a – Zapojení přímozes. přijímače s tlumivkou

Obr. 4b – Tlumivky

47


8. pokusProč má feritová anténa dvě vinutí?

Tak si to zkuste. Připojte se přímo na la-děný obvod (jako v č.8/98 na obr 7a).Jedna silná místní stanice je rozprostře-ná skoro po celém pásmu. Laděný ob-vod je totiž zatlumen vstupním obvodemzesilovače. Proto se laděný obvod nava-zuje vazebním vinutím. Čím menší je po-čet závitů vazebního vinutí, tím je sicemenší přenesené vysokofrekvenční na-pětí, signál je slabší, ale tolikrát je menšívliv tlumení vstupu zesilovače (a zatlu-mený laděný obvod vlastně také dávámenší napětí, že?). Při použití vazebníhovinutí je ladění ostřejší, je zapotřebí laditvelmi jemně.

ProvedeníVšechny popisované pokusy je mož-

no provádět na nepájivém kontaktnímpoli. Ale. Každý kousek drátu může pů-sobit jako „anténa“, zapojení je citlivéna dotyk, přiblížení ruky, rozmístění sou-částek, délku vývodů, kňučí, píská a takse zdá, že oproti práci se spínacími ob-vody, je vf technika duchařina. Proto jenutné používat co nejkratší propojovacídrátky, zkrátit vývody, například konden-zátory C4 a C6 připojené na „kostru“musí mít vývody co nejkratší. Když bu-dou dělat stejný pokus dva lidé, nebu-dou jejich výsledky stejné. Záleží namnoha vlivech. Tato část praktické školynení stavební návod, ale úvod do vlast-ního experimentování. Všechny své po-kusy si nakreslete do svého sešitua stručně popište, abyste se k nim ne-museli vracet a udělejte si pro sebestručný závěr.Například:feritová anténa musí mít dvě vinutícelovlnný detektor dává silnější signálnež detektor s jednou diodoupracovní bod se musí nastavit pro každýtranzistor jinakvečer hraje rádio lépe než ve dne.

Úkol na příště: jaká součástka máoznačení BB204 ?

Jistě jste si všimli, že napájecí napětíje v těchto pokusech 6V. Kdo chce, můžepoužít napájení z ploché baterie, nebo

Obr. 5, 6

9. pokusV některých zapojeních je jiný způ-

sob vazby. Živý vývod vazebního vinutíjde přímo na bázi, vazební kondenzátorse může vynechat. Druhý vývod vinutínení přímo uzemněn, pro signál je uzem-něn kondenzátorem C5. Sem je tak při-vedeno stejnosměrné napětí pro bázi T1(viz obr. 6).

10. pokusV předchozích pokusech se tranzis-

torem zesílil jenom vf signál, diodamidetekoval a vedl na zesilovač. V t.zv. re-flexním zapojení se detekovaný nf sig-nál vrátí na vstup a tranzistor ho také ze-sílí. Jako pracovní zatěžovací odpor aleposlouží rezistor R2 a signál se odvádído zesilovače z tohoto rezistoru (obr. 7).

Obr. 7 – Reflexní zapojení přijímače

použije nějaký zdroj z předchozích po-kusů, případně své větší napětí upravístabilizátorem s 7806. Starší čísla KTEjsou k dostání v redakci nebo prodejnáchGM elektronik.

Trocha angličtinyantenna - anténadiode - diodadetection - detekcedetector - detektoramplification - zesíleníamplifier - zesilovačwire - drátwireless - bezdrátový

Použité součástky:FA - feritová anténa podle KTE8/98R1 2k2, 3k3, 4k7, 6k8, 8k2R2 M1, M22P1 M47 trimr (nebo až1M)P2 50k/G potenciometrC1 ladící viz KTE 8/98C2, 10 1nC3 100pFC4 1nC5 10F/6VC6 100nC7 10F/6VC8 220F/6VC9 50pFT1 KF124, 125, KF524, 525 ajD1 GA201, BAT48 ajIO LM384

23. dílLaděné obvody pro VKV

Přijímače na VKV jsou poměrně slo-žité a bývala to taková maturita vyspě-lého amatéra: postavit, oživit a sladit při-jímač na VKV. Superhet na VKV máv podstatě tyto části -

a) laděný vstupní obvodb) laděný oscilátorc) mezifrekvenční zesilovačd) FM detektore) NF zesilovačf) a různé další obvody

Vstupní laděný obvod podobně jakuu AM přijímačů „vyhledává“ stanice. Zde

je laděný v pásmu 87.5 až 108 MHz. Os-cilátor je laděn souběžně se vstupnímobvodem, ale tak, aby jeho kmitočet bylneustále o určitý kmitočet vyšší. Přijatývstupní kmitočet se směšuje s kmito-čtem oscilátoru a jejich rozdílový kmito-čet se dále zesiluje v mezifrekvenčnímzesilovači. Ten je naladěn jenom na ten-to kmitočet a kvalitně ho zesiluje. Celývtip je v tom, že se současně ladí i vstup-ní obvod i oscilátor a musí se zajistit je-jich souběh. Toto vše nastudujete v jinéliteratuře, my se soustředíme na prak-tické řešení.

Při konstrukci je důležité správné roz-místění součástek na plošných spojícha co nejkratší vývody součástek. Každýkousek drátu nebo vodivé cestičky se cho-vá jako indukčnost. Toho se využívá na-příklad u „tištěných“ cívek. Mohou mít tvara) ploché spirályb) meandru

Když budete rozebírat nějaký vyslou-žilý televizor, možná tam takovéto cívkynajdete, někdy i s ladícími jadérky, ko-lem kterých není navinutý žádný drát.„Cívka“ je na druhé straně destičky naplošném spoji.


48

Přijímač s TDA7000Nejjednodušší přijímač, na kterém si

můžeme vyzkoušet techniku VKV, je osa-zen integrovaným obvodem TDA7000,který obsahuje celou VF část až po NFvýstup (viz obr. 1).

Laděné obvodyjsou zjednodušeny tak, že

a) vstupní laděný obvod je širokopásmo-vý, to znamená, že zabírá celou šířkupásma VKV,b) ladí se jenom oscilátoremc) jako ladící prvek je použitý varikap.

V literatuře uvedené na konci článkunajdete popis různého provedení ladě-ných obvodů.

Indukčnost L1 vstupního obvodu i L2oscilátoru bývá vzduchová cívka se 3 až7 závity drátu 0,4 až 1 mm navinutá naprůměru 3 až 6 mm, (pro pásmo jenomCCIR vycházejí asi 4 závity). V provede-ní na plošném spoji [8] má cívka vstupní-ho laděného obvodu tvar meandru s vý-vody na obou stranách cestičky. Plocháspirála oscilátorové cívky má jeden vý-vod na vnějším obvodu „šneka“ a druhývývod z prostředku se vyvede krátkoudrátovou propojkou (viz obr.2). Aby ne-

došlo k nežádoucí vazbě, je u vinutýchcívek podle [6] vstupní cívka naležatoa oscilátorová nastojato.

Ladící kapacita bývá převážně vari-kap, někde ladící kondenzátor 30pF nebojenom kapacitní trimr do 22pF. Jde o jedi-né: moci ladit v celém požadovanémpásmu.

VarikapMá určitou kapacitu, která je uvede-

ná v katalogu buď bez napětí nebo přinějakém malém napětí. Zvyšováním na-pětí se tato kapacita zmenšuje. NapříkladKB105 a podobně i KB205 má17pF při 1 V11pF při 3 Vasi 2pF při 25 V

Tyto údaje obvykle najdete v kata-logu.

Například:KB105 zelená nebo i BB105 17pFKB109 žlutá nebo i BB109 26 až 32pFBB104, BB204 zelená 34 až 39pFmodrá 37 až 42 pFPamatuj:

Dolní konec pásma je daný touto mi-nimální kapacitou při minimálním napětía indukčností cívky L1. Horní konec pás-ma je daný kapacitou při maximálnímladícím napětí.

PotenciometrNapětí na varikapu se nastavuje nej-

jednodušeji potenciometrem. Osičkoupotenciometru lze otočit jenom o 270 stup-ňů, tedy jenom o třičtvrtě otočky. To je pří-liš citlivé a tak se na osičku dává nějakýmechanický převod nebo se dá použítvíceotáčkový potenciometr, například t.zv.ARIPOT. Ten je drahý, ale někdo ho mož-ná má ve vraku nějakého přístroje (osci-loskopu, měřícího přístroje, analyzátoruatd). Je kvalitní, ale veliký a těžký. Spíšeseženete víceotáčkový potenciometr

z předvolby televizního přjímače, někdyi s ukazatelem naladění. Mívají odpor 10knebo i 100k. Moc nevydrží, není stavěnýna neustálé ladění, spíš na naladění naoblíbenou stanici a občasné přeladění.

Ohmmetrem snadno zjistíte, kde mákrajní vývody a který je vývod od jezdce(viz obr. 4).

Naladění do pásmaPostačí jenom ss voltmetr a kontrolní

přijímač. Použijeme nějaký varikap a ně-jakou cívku. Ladíme a zkoušíme naladitjakoukoliv stanici. V některých oblastech,zvláště v Praze, je celé pásmo pokrytémnožstvím stanic a tak se při ladění mů-žete orientovat podle nich. Laděním nakontrolním přijímači zjistíme která to jea na jakém kmitočtu vysílá. Změříme na-pětí na varikapu. Ladící napětí se dá měřitpřímo na ladící diodě, ale měření můžebýt ovlivněno měřidlem a tak je vhod-nější ho měřit na jezdci potenciometru.Všiměnte si, že zde měříme proti klad-nému pólu zdroje. Při měření proti zemiby nebylo měřeno napětí pro varikap(viz obr. 5).

Kondenzátor v serii s varikapem vý-slednou kapacitu neovlivní, jenom zabra-ňuje, aby se ladící napětí „zkratovalo“přes maličký ohmický odpor cívky.

Otázka na příště. Jaká je výslednákapacita varikapu 17pF v serii s konden-zátorem 3300pF?

Naladění dolního konce pásmaNa dolní konec pásma ladíme snižo-

váním napětí. Nastane tato situace:

Obr. 1

Obr. 2 – Anténa; L1 – vstupní cívka,L2 – oscilátorová cívka Obr. 3 – Různá provedení varykapů

49


a) Dosáhneme dolní konec pásmaa ještě bychom mohli dál - buď můžemepoužít varikap s menší kapacitou (místoKB109 použít KB105) nebo zmenšímeindukčnost, tedy zmenšíme počet závitů,nebo opatrně cívečku roztáhneme, nebou kresleného šneka jeho cestičku zkrátí-me propojkou.b) Pokud je to jenom o trochu, tak o půl,nebo jeden volt pod dolním koncem pás-ma, nevadí, to už zařídíme vymezenímminimálního ladícího napětí.c) Dojedeme jenom někam doprostředpásma, níž to nejde - použijeme varikaps větší kapacitou (místo KB105 použijemeKB109) nebo zvětšíme indukčnost - pou-žijeme cívku s větším počtem závitů nebou kresleného šneka přetneme zkracovacícestičku, aby celková délka byla větší.

Chceme-li kapacitu zvětšít víc, lzepoužít varikapy zapojené paralelně.V BB104 nebo BB204 jsou v jednompouzdře dva. Při jejich paralelním zapo-jení lze s vhodnou cívkou proladit s na-pětím 0,45 až 1.35 V pásmo VKV podlenormy OIRT 65 až 74 MHz, dále celémezipásmo se „sanitkami“ a od 4 V do9.5 V pásmo VKV podle normy CCIR od87.5 do 108 MHz. V pásmu OIRT ještěvysílají některé zahraniční stanice. Dnesse soustředíme na používané pásmo od87.5 do 108 MHz.

Naladění na horní konecpásma

Potenciometrem nastavujeme vyššínapětí a tak ladíme stanice na vyšších

kmitočtech. Průběžně měříme ladící na-pětí a sledujeme, kde už jsme. Za kon-cem pásma VKV obvykle ještě jde ladit,ale tam už nic není, jenom ticho („leta-dla“ jsou ještě výš, asi od 118 MHz). Tak-že všechny stanice jsou nahuštěny je-nom na části potenciometru, zbytek jenevyužitý. Aby nám celý ladící rozsahzůstal na potenciometru, můžeme postu-pupovat prakticky nebo početně.

Zjistíme, že je třeba celá polovinaodporové dráhy nevyužitá. Tak k poten-ciometru připojíme do série rezistor sestejnou hodnotou. Potřebné ladící napětíbudeme měnit potenciometrem a zbylénapětí zůstane na rezistoru. Hodnotu re-zistoru můžeme odhadnout nebo vypo-čítat, nejjednodušší je použít místo rezis-

NF zesilovačmůžete použít jakýkoliv. K maličké-

mu přijímači stačí malý zesilovač, na-příklad s LM386, který máte z předcho-zích pokusů.

Pozor. Rezistor R6 na NF výstupu č.7IO1 má hodnotu 22k. Kdybyste připojilipotenciometr 25k, byla by výsledná hod-nota jenom asi 12k. Proto by potencio-metr P2 měl být 100k. Protože nastavujehlasitost, víte už z předchozích lekcí, žeby měl být logaritmický.

Reproduktormáte z předchozích pokusů 8 ohmový.

Víte, že malý reproduktor hraje slabě, re-produktor s větší memebránou hraje silněji.Obr. 4 – Potenciometry; na fotografii

několik „vykuchaných“potenciometrů ze strých televizorů

Obr. 5

Obr. 6 – Závislost přijímaného kmitočtu na ladícím napětí

toru trimr, potenciometrem se naladímena konec jeho odporové dráhy a ladímetímto trimrem tak, až naladíme stanici nahorním konci pásma. Pak můžeme trimrodpojit, změřit jeho odpor a použít rezis-tor s nejbližší vhodnou hodnotou.

Přesné nastavení pomocí výpočtůnapěťového děliče by i s kalkulačkou zřej-mě trvalo déle a došli byste k podobné-mu výsledku.

Ladící napětí musí být stabilizova-né. Kdyby bylo brané přímo z baterie,kolísalo by podle kolísání odběru přizměnách hlasitosti a přijímač by se roz-laďoval.

Dolní konec pásma nemusí být zrov-na na nulovém napětí, průběh přírůstkukmitočtu podle změny napětí není line-ární, při malém napětí roste strmě, tak-že malým posunutím ladícího napětí dolineární části se jednotlivé stanice nastupnici rozptýlí na stupnici stejnoměr-ně (viz obr. 6).

AnténaStačí jenom asi 80 cm drátu, lepší je

prutová nebo dobrá venkovní.

BateriePřijímač můžete napájet :

z malé devítivoltové baterie,ze dvou plochých baterií neboze síťového adaptérunebo jiného zdroje.

Při hlasitém poslechu se malá de-vítka rychle vybije, ploché baterie vy-drží déle ale jsou větší a těžší. Podlenapájení se rozhodněte pro provede-ní:miniaturní přenosné na sluchátka, namalou devítku nebostolní s větším reproduktorem na dvě plo-ché nebo na síťový adaptér.malý přenosný přijímač s konektorem provětší reproduktor a konektorem pro ex-terní napájecí zdroj.

Použité součástkyIO1 TDA7000

IO2 LM386IO3 78L05D1 KB109 (viz text)R1 10kR2 22kR3 100k


50

C1 39C2 47C3 3n3C4 330C5 3n3C6 150C7 100nC8 330C9 220C10 3n3C11 180C12 10nC13 22nC14 100nC15 3n3

C16 10nC17 2n2C18 100nC19 100nC20 100F/10VC21 220F/10VC22 100nP1 100k/G s vypínačemP2 10k/N (více otáčkový)P3 trimr 1k (viz text)P4 trimr 4k7 (viz text)L1,L2 4 závity CuL 0,5 na průměru5 mmR reproduktor 8 ohmůB baterie 9 V

Praktická rada. Jdete-li kupovat neboobjednáváte součástky, napište si je napapír popořadě podle druhu a hodnot.Budete obslouženi podstatně rychleji.

Návazná literatura:[1] KTE 2/93 s. 56-58, stavebnice 022[2] AR Elektus 1993 s.24[3] AR A 7/93 s. 8[4] AR A 11/95 s. 7-8[5] AR C 4/98 s. 4-6[6] ELO 1/86 s. 27[7] Funktechnik 7/83 s.281-282[8] RIM APOLLO-FM č. 8347[9] ST 4/84 s.335 s

24. dílK přijímači patří anténa

Nová slova: anténa, vod, pásmo, ka-nál, zářič, dipól, reflektor, direktor, polari-zace

Je to téma na celou knihu, nebo ně-kolik, doporučenou literaturu najdete nakonci článku, zde si o tématu udělámepraktický obrázek a seznámíme se jens tím, co by mohlo být přednostně uži-tečné znát.

Omezíme se jenom na antény pro pří-jem VKV rozhlasu a televize.

Ještě před několika lety byla zname-ním technického pokroku anténa nebopěkná anténní soustava na střeše domu.Městské domy se ježily celým lesem an-tén na střechách nebo na oknech. Tendnes bývá hlavně ve městech nebo vel-kých obytných domech nahrazen společ-nou televizní anténou (STA) nebo kabe-lovým rozvodem. Při pohledu na anténypro STA nebo individuální příjem může-me rozlišit tyto základní vlastnosti:vzhled, konstrukční provedenípřijímané pásmosměr příjmupolarizacizisktechnický stav

VzhledNa první pohled rozpoznáte tyto dru-

hy:- prutová anténa- YAGI- síto

Prutová anténa - „bič“ bývá na přenos-ných přijímačích, střechách aut, je určenápro VKV, mnohdy bývá teleskopická - vý-suvná, s délkou asi 60 až 150 cm.

pásmo kanál rozsah [MHz]I K1 48.5-56.5

K2 58 až 66II K3 76 až 84

K4 84 až 92K5 92 až 100

III K6 174 až 182K7 182 až 190K8 190 až 198K9 198 až 206K10 206 až 214K11 214 až 222K12 222 až 230

IV K21 470 až 478až ....V K60 782 až 790

Tab. 1

c je rychlost šíření elektromagnetickéhovlnění (jako světla)f je kmitočet v Hertzech

Příklad 1Jaká je vlnová délka kmitočtu 98 MHz?

λ = 300000000/98000000 λ = 300/98

λ = 3.061 [m]Délka půlvlnného dipólu tedy bude

asi 3.06/2=1.53 [m]Mezinárodními úmluvami jsou kmito-

čty přidělované různým službám ozna-

Obr. 1, 2 – Anténa s velkým,resp. malým úhlem vyzařování

Obr. 3 – Reflektor zabraňujepříjmu zezadu

YAGI - „jagi, jagina“ je pojmenovanápodle japonských fyziků Yagi a Uda. Bý-vají dlouhé 0,5m až 3m, různě široké,s různým počtem prvků, vždy mají typic-ký tvar jakoby „rybí kostry“.

Síto uvidíte rovné, lomené, prohnuté,kulaté. To samo vlastně není anténa, alejejí nejvýraznější část - reflektor.

Základním prvkem televizních antén,které můžete vidět na střechách, bývá tzv.zářič, dipól. K němu je připojený kabel,tzv. svod. Podle délky tohoto zářiče mů-žeme odhadnout, pro jaký kmitočet jeanténa určena. Obvykle mívá délku asi„lambda půl“, tedy polovinu délky vlny.

Přijímané pásmoVlnová délka se z kmitočtu vypočítá

podle vzorceλ=c/f

kde (čti lambda) je vlnová délka v met-rech

Obr. 4 – Při odrazu od hor je dráha 12delší, signál je přijat také (se spoždě-ním); na obrazovce je vidět týž obraz,ale posunutý; smšrová anténa tento

odražený signál nepřijme

51


čovány společným označením určitéhopásma, které se pak dělí na kanály.

Zatím jsme si říkali o těchto pásmech:DV - dlouhé vlnySV - střední vlnyKV - krátké vlnyVKV - velmi krátké vlny

Rozhlasové vysíláníVKV podle OIRT je v rozmezí 67 až 73 MHzVKV podle CCIR je v rozmezí 87.5 až108 MHz

OIRT se zjednodušeně říkalo „východ-ní norma“ a CCIR „západní norma“. Dnesje vysílání VKV rozhlasu na našem úze-mí v pásmu od 87,5 do 108 MHz a takpoznáme, že antény s délkou dipólu asi1,5 m jsou pro toto pásmo.

Televizní vysíláníse dělí na vysílání v:• I. až III. pásmu, ve kterém je 12 kanálů a ve• IV. a V. pásmu na kanálech 21 až 60.

Kanál je označení pro rozmezí kmito-čtů potřebných pro přenos vysílání jed-né stanice. Například pro osmý kanálnajdete údaje:rozsah 190-198 MHz, nosný kmitočetobrazu 191,25 MHz a nosný kmitočetzvuku 197,25 MHz.

Šířka televizního kanálu je tedy 8 MHz,kanály kmitočtově navazují těsně na sebe(takže třeba dva sousední kanály zabí-rají 16 MHz). To nás zajímá proto, že an-tény jsou• úzkopásmové nebo• širokopásmové.

Tabulku si přepište do svého sešitua doplňte si ji sami. Všimněte si, že mezikanálem K5 a K6 je nějaká mezera a takémezi K12 a K21 je určité zdánlivě nevyu-žité pásmo. Můžete použít nějaký počíta-čový program a tabulku si případně do-plňte i o délku vlny, atd.Poznámka: To, čemu se lidově v televiz-ních přijímačích říká kanály, jsou „před-volby“, očíslovaná místa v paměti, ve kte-rých jsou uloženy jednotlivé stanice.

Přesněji řečeno: v těchto místech jsouuložena data nebo informace, kterými se

řídí naladění kanálového voliče nebovstupní jednotky přijímače na určitý kmi-točet.

Směr příjmuPrutová anténa je všesměrová, vhod-

ná pro místní příjem u přenosných nebomobilních rozhlasových nebo televizníchpřijímačů.

Směrové antény jsou nastaveny smě-rem k vysílači.

U příjímače s prutovou anténou tedystačí jenom laděním najít vhodnou sta-nici a poslouchat, případně anténu zkus-mo trochu naklánět do různých stran.V místech se slabým signálem je třebapoužít venkovní anténu a tu již natočitsměrem k vysílači. Směr najedemepodlesměru antén sousedůsměru ke známým vysílačůmsměru k horámnáhodným otáčením do všech stran.

Na mnohých horách byly postavenyvysílače pro šíření televizního a rozhla-sového vysílání. Pro I. až III. i IV. a V. pás-mo i VKV rozhlas. Přesné údaje najdetev literatuře:umístěníkanálprogramvýkonpolarizaci

Směr k vysílačům je důležitý. Z jedno-ho směru buď s výhodou můžete přijímatvíc vysílačů s různým programem, nebovám bude nějaký vysílač stát v cestě kjinému vysílači a jeho příjem vám buderušit, nebo dokonce ho znemožní.

V některých případech je třeba z urči-tého směru přijímat jediný vysílač tak, abypříjem nebyl rušen jinými vysílači z jinýchsměrů nebo odrazem vysílání téhož vy-sílače od hor, nebo budov.

To platí i v případě vzdálených vysíla-čů, kdy ve stejném směru vysílání je jinývysílač na blízkém kanálu, napříkladsměrem od Prahy Ještěd na 31. kanálua Sniežne kotly na 30. a 35. kanálu, neboHoher Bogen na 28. kanálu a Cukrák na26. kanálu a Mezivraty (u Votic) na 30.kanálu .

V jiných případech je výhodné přijí-mat z určitého směru více vysílačů ve stej-ném pásmu širokopásmovou anténous širším úhlem příjmu. Například na se-ver od Prahy je možno v jednom směruzachytit 12. kanál Bukovou horu, 8. kanálJeštěd a kupodivu i slaboučký 11. kanálČernou horu. To není sice žádná výho-da, ale ukázka šíře záběru antény. Výho-da je to v případě, že na jednu anténupřijímáte vysílače s různým programem,například v pohraničí naše i zahraniční.

Kromě Prahy a okolí je možno prak-ticky ve všech oblastech přijímat i zahra-

Širokopásmové antény se skupino-vými direktory pro K21–K60,

vhodné do otevřeného prostorubez rušivých odrazů; oproti dipólu

mají asi 4× vyšší zisk

Údaje o umístění a kanálu bývají ob-vykle dlouhodobě platné, protože při kaž-dé změně by si všichni obyvatelé museliměnit drahé antény. Může se měnit vý-kon vysílače, vysílaný program se můžezměnit prakticky „přes noc“.

Do libovolné mapky si zakreslete okol-ní vysílače a vaše místo příjmu. Doplňtesi čísla kanálů, na kterých vysílají a pří-padně poznámku o výkonu a polarizaci.Výkon je sice důležitý, ale hodně záleží ina výšce vysílače a místě vašeho příjmu.

Směrovost antén je daná jejich tech-nickou konstrukcí, jsouantény úzce směrové, obvykle i úzkopás-mové, které nevidí neslyší napravo nale-vo a mohou přijímat jenom jeden vybra-ný vysílač aantény s určitým úhlem příjmu.

Příjem zezadu bývá potlačen i různýmprovedením reflektorus jedním, dvěma, třemi, čtyřmi prvkys odrazovou stěnou rovnou, lomenou,prohnutou a pod.

reflektor

nosné ráhno zářič direktor

půlvlnný dipól

Nejjednodušší anténa YAGI

Různé druhy reflektorů (čím složitěj-ší, tím kvalitnější funkce); shora –

jednoprvkový se dvěma, třemia čtyřmi prvky a nejníže s různě

tvarovanými reflektory – mřížkami


52

niční vysílání skoro v místní kvalitě, mož-nost jejich příjmu zjistíte buď dotazem,pohledem na střechy nebo zkusmo.

Dnes v době běžného satelitního pří-jmu zájem o dálkový příjem poklesl, alena mnoha místech našeho území je propříjem některých našich programů stálenutné dobré technické vybavení.

PolarizaceNěkoho možná překvapí, že někte-

ré antény pro III. pásmo jsou otočenyjako letadlo „na křídlo“, tedy svými prv-ky svisle, přijímají vysílání s vertikálnípolarizací. To viděl ten, kdo jezdí nasever Čech nebo Jeseníků. S vertikálnípolarizací vysílají tzv. převaděče, tedymístní vykrývací vysílače. Tak také vysí-lají některé neveřejné služby. Ve IV. a V.pásmu se vysílá jenom s horizontálnípolarizací.

ZiskPři pořizování antény je důležitý

i údaj o zisku, tedy, jak velké napětí an-tény dodává v porovnání s pouhým di-pólem. Obecně čím větší číslo, tím většízisk. YAGI antén - čím delší anténa, tímvětší zisk. Délkou se myslí násobek vl-nové délky. Nejednodušší tříprvkováYAGI anténa s délkou 0,5 lambda dáváasi dvojnásobné napětí, anténa s cel-kovou délkou 3 lambda dává čtyřnáso-bek oproti dipólu. Dalším prodlužová-ním zisk stoupne již jenom málo a pakuž ne.

Větší zisk dávají anténní soustavy.Na střechách také můžete uvidět dvoj-

čata vedle sebe nebo nad sebou, nebočtyřčata a jsou důkazem technické vy-spělosti jejich tvůrců, protože ty se běž-ně v obchodě koupit nedají a jejich mon-táž a nastavení vyžaduje odbornéznalosti i řemeslnou zručnost a patřičnévybavení.

Mezi anténní soustavy také kupodivupatří i „matrace“, kde jsou nad sebou dvěnebo čtyři samostatné celovlnné dipólya také anténa „x-color“ (čti iks kolor)a podobné, které nemají direktory ve tva-ru jednoho tenkého prvku, ale mají sku-pinové direktory ve dvou řadách nad se-bou, nebo mají tvar vidlic, motýlků nebosmyček. Obvykle to bývají širokopásmo-vé antény s velkým ziskem.Anténa bývá svými rozměry vyladěná buďna jeden jediný kanál tak, že mívá velkýzisk jenom na tomto jednom kanálu neboskupinu sousedních kanálůcelé pásmo (III, nebo i IV-V)

Technický stavNa první pohled poznáme špatný stav,

jestliže anténaje skloněna dolů nebo nahoru větrem,některé prvky chybímá ohnuté jednotlivé prvky námrazounebo ptactvemje na používaném komíně očuzovanásazemimá utržený svod

(Uživatel pozvolné změny mnohdynepozná, někdy je při silném signálu ipři hrubých závadách obraz i zvuk jakžtakž přijatelný. Někdy i bez antény, na „kusdrátu“).

Pořizujeme anténuPokud chcete začít s příjmem v no-

vém místě, například pro přestěhování,na chatě a podobně, zjistěte sina jakých kanálechz jakého směrua v jaké kvalitěa jaký programse ve vašem místě přijímá.

Běžná domovní anténní soustava tedymívá anténu proI. nebo III. pásmoIV. a V. pásmo

případně bývá doplněna o anténu proVKV rozhlaspříjem jiného, například zahraničníhovysílače.

Pro příjem v I. nebo III. pásmu obvyklestačí anténa určená pro jeden kanál, proIV. a V. pásmo je vhodná širokopásmováanténa, v místě, kde je možný příjem jenjednoho vysílače stačí anténa na tentojeden kanál. A pak je ještě zapotřebí svod,stožár, konektory, zesilovače, výhybky,slučovače atd...

Poznámka:Pásmo KV je do 30 MHz, tedy do 10 mVKV od 30 do 300 MHz, tedy od 10 do 1 mUKV od 300 do 3000 MHz, tedy od 1 do0,1 m

VKV se také říká pásmo metrovýcha UKV decimetrových vln, satelity vysí-lají na centimetrových vlnách.

Otázka na příště: proč se amatér-skému pásmu 145MHz říká „dvoume-tr“:?

Cizí slovamobilní - pohyblivý (v ruce, na vozidle, aj.)zářič - (sl.)žiarič, (ang.)radiator, (rus.) vi-brátorhorizontální - vodorovnývertikální - svislý

LIteratura:Český, Milan; Anténa pro příjem rozhla-su a televize (vydáváno opakovaně)Rothammel, Karl; Antenenbuch, Berlin,1975AR B 6/81, Krupka Z.AR B 1/82, Macoun J.AR B 1/84, Macoun J.AR B 2/86, Macoun J.Přehled rozhlasových a televizních vysí-lačů, Československý DX klub, Kvasice;1997Anténí technika, TEROZ, Loštice; 1998

25. dílDecibely?

Nová slova: decibel, útlum, zisk, loga-ritmus.

V prospektech a technických úda-jích často bývají jakési dB, zkoušímese jim vyhnout, vynechat je, ale stálena ně narážíme, tak do nich. Naváže-me přitom na předchozí povídání o an-ténách.

První případ:Televizor je připojený svodem k nej-

jednodušší anténě - dipólu. Na vlastníoči vidíme, že příjem je „nic moc“, protopoužijeme lepší anténu, příjem je lep-ší. Získali jsme lepší příjem, říkáme, žetato anténa má oproti dipólu zisk.Vizobr.1.

Kdybychom mohli měřit vysokofrek-venční napětí dodávané anténou, změ-řili bychom• napětí dodávané dipólem a označiliho u1 a• napětí dodávané lepší anténou by-chom označili u2.

Početně vyjádříme kolikrát je napětíu2 větší než u1.Napíšeme:

A = u2/u1kde A je bezrozměrné číslo které udávákolikrát je u2 větší než u1. Nemá žádnéjednotky.

Pro jednoduchost budeme uvažo-vat, že tato lepší anténa dodává na-pětí dvakrát větší, než dipól. Můžeme

Provozní zisk antény se vztahujek napětí dodanému dipólem (u1)

říci, že proti dipólu má dvojnásobnýzisk.

Mnohdy se tento poměr vyjadřujev decibelech. Používá se vzorec

A = 20 × log(u2/u1)

53


Nebojte se počítání, pro ty kteří loga-ritmy ještě nebo už neznají je tu jedno-duchý návod.

Počítáme od zadua) u2/u1 = 2b) logaritmus čísla 2 najdeme v tabul-kách nebo na kalkulačce log2=0,30103a pak dopočítáme zbytek vzorcec) A = 20 × 0,30103d) A = 6 a do hranaté závorky doplnímejednotky [dB] a čteme je „decibel“.

Aha, teď už víme, že 6 dB znamenádvojnásobné napětí!!

Postup na kalkulačce ve Windows3.1:1. napiš první napětí2. stiskni /3. napiš druhé napětí4. stiskni = nebo ENTER5. stiskni LOG6. stiskni *7. napiš 208. stiskni = nebo ENTER9. přečti výsledek

Případ druhýA teď to vezmeme opačně. V prospek-

tu vidíme, že anténa má zisk 12dB. Roz-louskneme si to pozpátku dosazením dovzorce:

12 = 20log (u2/u1) celou rovnici dělí-me 20 a máme

0,6 = log (u2/u1) a v tabulkách hledá-me číslo, které má logaritmus 0,6. Najde-me číslo 4. To znamená, že tato anténadodává do kabelu napětí 4 krát větší, nežby dodával dipól. (Samozřejmě se jednáo zisk na témže uvažovaném kanálunebo pásmu.)

Na kalkulačce ve Windows1. napiš hodotu v dB2. stiskni /3. napiš 204. stiskni = nebo ENTER5. stiskem MS ulož do paměti nebo si toprostě zapamatuj6. napiš 107. stiskni tlačítko x^y8. stiskem MR přečti z paměti nebo napišzapamatované číslo9. stiskni = nebo ENTER10. přečti hodnotu napěťového poměru

Převody s dBKdyž už víme jak, můžeme si údaj

v decibelech kdykoliv vypočítat nebo sipři čerstvé paměti uděláme tabulku.

K tomu můžeme použíta) matematické tabulkyb) kalkulačku - například i ve Windowsc) Calc602 nebo podobný tabulkovýprogramd) QBasic - v DOS

Tabulkový editor Calc602V Calc602 si uděláme jednoduchou

tabulku:a) Převod poměru napětí na decibely

Je to prosté (viz obr.2). Ve sloupci Apočínaje řádkem 5 je poměr napětí u2/u1, ve sloupci B je vzorec pro výpočet vdecibelech. Vzorec se sám ihned vypo-čítá a zobrazí výsledek.

Na příkladu jeve sloupci A libovolná hodnota, kterou sipřejeteve sloupci B je vzorec =20*LOG(A5)přičemž A5 je buňka ve sloupci A a řádku 5.

Označením více políček ve sloupci,počínaje políčkem se vzorcem a stiskemna pátou ikonu zleva se šipkou dolů nebosoučasným stiskem Ctrl a D (jako dolů)se tento vzorec nakopíruje do všechoznačených políček a tak si můžete udě-lat celou tabulku podle vašeho přání.b) Převod dB na poměr napětí

Pokud chcete tabulku opačnou, tedys převodem dB na poměr napětí, použi-jete vzorec

=10^(A5/20)kde A5 je buňka ve sloupci A na 5. řádku.Do sloupečku A si můžete napsat jakýko-liv poměr v dB. Pro zajímavost jsou v ukáz-ce některé „kulaté“ hodnoty a ve druhéukázce hodnoty, které se mohou vyskyto-vat v údajích antén a dalšího příslušenství.

Komu vadí mnoho desetinných míst,přidá do vzorce zaokrouhlení na jednodesetinné místo

=ROUND(10^(A5/20),1)

Jazyk QBasicTutéž radost z tvoření budete mít i při

spuštění programu QBasic v MS DOS. (V

PS DOS jsem ho nenašel). Program si svámi může i popovídat, jenom si to takmusíte sami naprogramovat. Napíšetejednotlivé programové řádky a pak pro-gram spustíte příkazem RUN, nebo stis-kem F5. O Basicu si můžeme říci někdyjindy, zde jen maličkou poznámku k loga-ritmu. Basic počítá s přirozeným logarit-mem a dekadický logaritmus čísla x sevypočítá podle vztahu LOG(x)/LOG(10).Vyzkoušejte si to například na čísle 2, jehologaritmus už znáte.První příklad:INPUT „Zadej pomer napeti“; UA = 20 * LOG(U) / LOG(10)PRINT A; „[dB]“Druhý příklad - tabulka:CLSFOR U = 1 TO 10A = 20 * LOG(U) / LOG(10)PRINT U, A; „[dB]“NEXT UPříklad třetí - převod dB na poměr napětíINPUT „Zadej dB“; DU = 10 ^ (D / 20)PRINT „Pomer napeti je“; U

Praktické využitíVysokofrekvenční napětí asi měří

málokdo, jde spíš o zhodnocení údajů zkatalogů a prospektů, kde je vyjádření vdB u antén, kabelů, slučovačů, zesilova-čů atd.a) antény

Jestliže kupujeme anténu, zajímá násnebo je v katalogu uvedeno:a) pro jaký kanál, nebo pásmo je určená,b) provozní zisk Gp v dBc) počet prvkůd) činitel zpětného příjmu v dBe) hmotnost.

Pro některé příjmové podmínky je důle-žitý i úhel příjmu v horizontální rovině, tedyúhel příjmu ve směru osy antény, kdy ještěúroveň signálu nepoklesla o víc než o 3dB.

Pamatuj: provozní zisk antény je uvá-děn jako poměr napětí uvažované anté-ny v porovnání s dipólem.b) kabely

Útlum kabelu záleží na jeho kon-strukčním provedení, délce a kmitočtua uvádí se v dB/100 m. Opět je to poměrnapětí. Poměr napětí na začátku kabelua na jeho konci.c) slučovače, výhybky

Slučovače, výhybky, symetrizační čle-ny a podobné pasivní prvky také úroveňsignálu ovlivňují. Přenos signálu se opětuvádí v dB.

Zisk je poměr napětí u2 dodávanéhoanténou a naoětí u1 dodávaného

dipólem

Výpočet zisků a ztrát mezianténou a televizorem

Přenos libovolného dvojbranu sevypočítá podle vztahu A = u2/u1


54

d) anténní zesilovačeU zesilovačů se uvádí zesílení v dB

pro určité pásmo.Proč se vlastně používají decibely,

když je to tak krkolomné, proč nestačíprostě zesílení jako poměr?a) decibely se snadno sčítají a odečítajíb) snadno se vyjádří tisícina nebo tisíci-násobek původního napětí

Případ třetíZ katalogu zjistíme třeba, že

anténa má zisk 9dB20 kabelu má útlum -6 dB

Snadno zjistíme, že výsledný zisk je9 - 6 = 3 [dB]

Případ čtvrtýuvažujeme, že při příjmu na nějakémkanálu máanténa zisk 9 dB20 m kabelu má útlum -6 dBanténí zesilovač má zisk +15 dBrozbočovač má útlum -4 dBCelkový výsledný zisk je 9 - 6 + 15 - 4 =14 [dB]

Celkově můžeme zhodnotit tyto ztrá-ty a zisk tak, že:

anténa dodává napětí se ziskem9 dB, ale průchodem kabelem dojdek zeslabení o 6dB (na výstupu kabelubude jenom poloviční napětí z toho, kte-ré nám dodává anténa). Signál je zesi-lován zesilovačem se ziskem +15 dB,který nahradí ztráty v kabelu a ještěněco zbyde, signál bude dostatečnězesílený a i když v rozbočovači pro dru-hý televizor dojde k zeslabení o 4 dB,bude celkově signál na vstupu do tele-vizoru o 1 4 dB silnější než by byl sig-nál dodaný samotným prostým dipó-lem.

Nemusíme tedy pracně vyhodno-covat napětí v jednotlivých úsecích,stejně ho neznáme, stačí podle úda-jů, které změřil někdo jiný a napsal dokatalogu sčítat zisky a odečítat ztráty

a vyhodnotit až výsledek. Buď nám sta-čí údaj v dB, nebo si ho již známýmzpůsobem převedeme na napěťovýpoměr.

Kde údaje najít?Parametry antén, kabelů a dalších

prvků najdeme v katalozích a prospek-tech. Katalogy lze běžně koupit nebo zís-kat na výstavách, například specializo-vaný katalog antén a příslušenstvíi s kmitočty rozhlasových a televiních vy-sílačů, který redakci poskytla firma TE-ROZ Loštice. V mnohých katalozích ne-jsou jenom ceny a obrázky, ale i důležitétechnické údaje, ze kterých se můžetepoučit.

Přenos obecněObecně vezmeme nějaký dvojbran,

naměříme napětí na vstupu u1 a napětína výstupu u2 a počítáme podle vzorce.Máme dvě možnosti.a) prostě dělíme větší číslo menším, zdáse to jednodušší.

Když je výstupní napětí větší, říká-me, že máme zisk a píšeme znaménko+ a naopak když je na výstupu napětímenší, říkáme, že máme útlum a píše-me znaménko -b) otrocky počítáme a dojdeme k témužvýsledku, jenomže nám to znaménkovyjde.

Nevěříte? tak do toho:Příklad 1.Vstupní napětí je 1V a výstupní je 2 V.Počítáme podle vzorceA = 20.log(u2/u1)A = 20.log(2/1)A = 20.log2 v tabulce najdeme log2 =0,30105A = 20 . 0,30105A = 6 [dB] máme zisk 6 dBPříklad 2.Vstupní napětí je 2 V a výstupní je 1 V.Počítáme podle vzorce

A = 20.log(u2/u1)A = 20.log(1/2)A = 20.log(0,5) a tady to je pro ty, kteří veškole brali logaritmy a vědí, že logarit-mus čísla 0,5 je -1 + 0,699 a tedyA = 20. (-1+0,699)A = 20. (-0,301)A = -6 [dB]

Opravdu vyšlo to samé, jenom zna-ménko je záporné.

Pomůcka pro ty, kteří logaritmy ne-znají:10 má jednu nulu, logaritmus deseti je 1100 má dvě nuly, logaritmus sta je 21000 má tři nuly, logaritmus tisíce je 3

Počítáme s počítačemPro jednořádkový zápis matematic-

kých vzorců na počítači se používá:+ - plus a mínus* / krát a děleno^ mocnina3.14 desetinná tečka12345 čísla se píší bez mezer(A/(B+C)) pouze kulaté závorky2*PI*F nestačí jenom 2f10E3 je deset na třetíatd.

Jazykový koutekJednotka decibel je složená z před-

pony deci - desetina a základní jednotkyBel, pojmenované po Grahamu Bellovi.Podstatné jméno decibel se používá po-dobně jako v jiných jazycích nesklonné,nebo jak se stalo zvykem u Čechách,skloňované podle rodu vzoru hrad.

Oprava z minulého číslaPři přípravě článku pro tisk došlo

k několika chybám:V obrázku odrazu signálu od hor je

přímý směr označn l1 a odrážený l2K obrázku antén s tvarem „matra-

ce“ a „X-color“ patří jiný text. X-color jevhodná pro volné prostředí bez odra-zů, matrace i do husté zástaby.

Tab. 1 – Převod poměru napětí na dB Tab. 2 – Převod poměru dB na napětí

55


26. dílK anténě patří kabel

Kabely jsou na první pohled:a) plochý - dvojlinka (obr. 1)b) kulatý - koaxiální (obr. 2)

nebo také podle způsobu zapojenía) symetrickýb) nesymetrický

s impedancía) 300 ohmůb) 75 ohmůc) jiný

Anténa obvykle bývá souměrná už naprvní pohled, dipól má své konce vyve-dené do montážní krabice na dvě svor-ky, pod šroubky a je jedno na který šrou-bek se co připojí. V katalogu býváobvykle uvedeno, že anténa má impe-danci 300 ohmů.

Televizor mívá vstupní konektor proanténu kulatý. Jeden pól konektoru jekovový kroužek okolo a druhý je ta tru-bička uprostřed. Připojovací konektor jetaké kulatý, na obvodovém kroužku jespojen s opletením okolo kabelu, kteréelektricky stíní živý vodič, který jde stře-dem kabelu je připojen na střední kolíkkonektoru. Toto zapojení je tedy nesou-měrné, v návodu k obsluze televizoru,videa, přijímače na VKV je obvykle uve-dena vstupní impedance 75 ohmů.

dů a poučení, které se do malé školičkynemůže vejít.

Symetrický obvod funguje stejněz jedné i druhé strany. Přizpůsobuje300 ohmů na 75 ohmů i 75 ohmů na300 ohmů.První sestava: (obr. 3)anténa symetrická 300 ohmůkabel symetrický 300 ohmůsymetrizační člen u televizoru 300/75 ohmůtelevizor s nesymetrickým vstupem75 ohmůDruhá sestava: (obr. 4)anténa symetrická 300 ohmůsymetrizační člen u antény 300/75 ohmůnesymetrický kabel 75 ohmůtelevizor s nesymetrickým vstupem75 ohmů.

Takže symetrizační člen použijemetak jako tak, buď přímo v montážní krabi-ci u antény nebo v malé krabičce u tele-vizoru. Záleží jenom na tom jaký kabelpoužijeme.Starší sestava: (obr. 5)anténa 300 ohmůsvod symetrickou dvojlinkou 300 ohmůtelevizor se symetrickým vstupem300 ohmů.

Dříve se televizory vyráběly s 300 oh-movým souměrným vstupem, možná žeho někde ještě máte. Někdy mívá dvavstupy pro I.-III. pásmo a pro IV. a V. pás-mo.

Jaký kabel?Posuzujeme tyto vlastnosti:

a) impedanceb) útlum kabeluc) provedeníd) cenae) další vlastnosti

a) Impedance- 75 ohmů pro přijímací a video techniku,souosý- 50 ohmů pro měřící přístroje, souosý- 300 ohmů pro symetrické anténní svody- 93 ohmů pro počítačové sítě arcnet,souosý- atd.

b) Útlum v kabelu záleží na jeho- druhu- délce- kmitočtu přenášeného signálu- stáří a technickém stavu.

Uvádí se obvykle v dB/100 m při urči-tém kmitočtu. Některé kabely zvláště nastřechách vlivem prostředí - slunečnímsvitem, mrazem, sazemi, deštěm, pohy-bem větrem, třením a otloukáním o okra-je budov, apod. stárnou a jejich přenoso-vé vlastnosti se zhoršují. Pokud se kabelnajednou neutrhne, mnohdy si toho ni-kdo ani nevšimne, obraz i zvuk se zhor-šují postupně (mnozí lidé si kvůli špatné-mu kabelu a anténě koupí novou televizi).

c) Provedení300 ohmů - dvojlinka:

- plochá dvojlinka (obr. 1a)- dvojlinka s pěnovým PE dielektrikem(obr. 1b)

Svod provedený dvojlinkou je ovliv-ňován blízkostí stěn, měla by být na opě-rách, volně v prostoru.

Plochá dvojlinka kmitá ve větru, jevelmi náchylná na vlivy klimatu, vlastnostivedení zhoršují i (vodivé) saze na povr-chu - jsou v elektrickém poli mezi oběmavodiči.

kabel rozměr 100 200 1000 MHzplochá dvojlinka 8 mm 4,5 6,7 19 dB/100 moválná dvojlinka 5,6 mm 5,3 8 22 dB/100 mjádro kabelu VCEOY 6 mm 13 19 45 dB/100 mtvoří drát o průměru 8 mm 10 14 30 dB/100 m

10 mm 6,7 10 26 dB/100mkabel o průměru lanko 8,2 12 30 dB/100 m10,3mm s jádrem Cu drát 6,7 10 26 dB/100 m

Tab. 1

plochádvojlinka

dvojlinkas dielektrikemz pěnového PE

PamatujAnténa je symetrická s impedancí

300 ohmůPřijímač má nesymetrický vstup s im-

pedancí 75 ohmů.Symetrizační člen vzájemně přizpů-

sobuje symetrický obvod 300 ohmůa nesymetrický obvod 75 ohmů. Symetri-zační členy se běžně prodávají, lze hoi snadno vyrobit podle návodů v literatu-ře, kterou si zájemci jistě prostudujía najdou v ní mnoho konkrétních návo-

Obr. 1

Obr. 2 – Koaxiální kabel a jeho složení– a) vnitřní vodič drát, b) vnitřní vodičlanko, c) od středu: Cu drát, plné PEdielektrikum, Cu fólie, Cu opletení

Obr. 3 – Symetrizační šlen u přijímače

Oválná dvojlinka je vůči vlivům klima-tu odolnější, ve větru nekmitá.75 ohmů - koaxiální kabel:

Vnitřní vodič může být- lanko - kabel je ohebný (obr. 2a)- drát - pro pevné instalace (obr. 2b)

Vnitřní izolační výplň může být plnýnebo pěnový PE-polyetylen, „vzduch“s polystyrenovými vymezovacími kalíš-ky, nebo i jiné materiály. Tento materiál


56

nejenže drží vnitřní vodič ve střední po-loze, ale dielektrická konstanta izolač-ního materiálu také ovlivňuje impedan-ci kabelu.

Stínění bývá provedené různě hus-tým opletením, fólií, trubkou apod. Naprovedení stínění velmi záleží, uvádíse tzv. „krytí“ v procentech, ale velmidůležitá je trvanlivost. Porušenou izo-lací proniká do kabelu vlhkost, stíněníoxiduje a tím se kvalita značně zhor-šuje. Proto se opletení provádí z pocí-novaných nebo postříbřených drátků,případně s dalším krytím proti vlhkostihliníkovým nebo měděným páskem,nebo stínění měděnou ohebnou celist-vou trubkou.Plášť má různou kvalitu- jen do vnitřních prostorů- mrazuvzdorný- netoxický při požáru

Materiál pláště bývá PVC nebo PE.Barva napoví (někdy) impedanci

a druh kabeluzelený - 75 ohmů, šedý - 50 ohmů - vfkabelžlutý - počítačové sítě ETHERNETbílý, černý, mléčný, hnědý, modrý, apod.Tloušťka kabelu- tenký kablík na místní propojky uvnitřpřístrojů,- 6 mm a 8 mm kabel pro běžné použití,- 10 mm je dražší, ale má menší útlum.

Porovnej údaje vybrané z tabulky [1]Z tabulky lze vyčíst, že:Dvojlinka má menší útlum než koaxi-

ální kabel

Tlustší koaxiální kabel má menší útlumnež tenčí.

Kabel s lankem má o trochu většíútlum než s drátem

d) CenaSprávná šetrnost je na místě. Tenčí,

levnější kabel stačí na krátké vzdálenos-ti, kde bude útlum zanedbatelný. Nebonaopak skrblení na dobrém kabelu zne-hodnotí kvalitu antény, přijímače a ostat-ních celků. Tam, kde stačí kabel pro oby-čejné prostředí, je škoda mrhat penězi imateriálem na speciální kabel. Naopakkabel neodolný vůči vlivům klimatu vevenkovním prostředí se za rok může vy-hodit, je z něj odpad a musíte stejně ku-povat nový.

e) Další vlastnostiNěkteré kabely lze snadno ohnout,

některé jen velkým obloukem, poloměrohybu bývá také v katalogu uveden, stej-ně jako další vlastnosti a parametry - či-nitel zkrácení, kapacita na metr, zvláštnípovrchová úprava, atd. Někdy je za ozna-čením kabelu přidáno LSF, což označujekabel se stejnými elektrickými vlastnost-mi, ale nehořlavý, který při hoření neu-volňuje jedovaté látky (halogenidy - chlo-rované uhlovodíky) a dým. Takové kabelyse používají pro kabelové rozvody v mís-tech, kde by při požáru toxické plynymohly způsobit otravu.

ImpedanceU rezistoru uvažujeme, že má svůj

ohmický odpor, kondenzátor má svoukapacitu a cívka má indukčnost. Obvo-dy, které mají kapacitu, indukčnost i oh-mický odpor, mají svou vlastnost vyjád-řenou jako impedance, která se uvádív ohmech. Jak to, že kabel má impedan-ci třeba 75 ohmů bez ohledu na jehodélku?

Vezmeme jakýkoliv kus kabelu, změ-říme jeho kapacitu, kupodivu to jde, po-tom kabel na druhém konci zkratujeme,spojíme oba vodiče a změříme indukč-nost tohoto kabelu. To už jde hůř, indukč-nost je dost malá a asi to moc přesněnepůjde. Indukčnost se dá zjednoduše-ně vypočítat podle vzorce, který se dá najednom řádku zapsat Z = SQR(L/C), čiliodmocnina z L děleného C. Musíme do-sadit základní jednotky. Kdo může, aťměří, ostatní uvažují dále.

Dvakrát tak dlouhý kus má dvakrát takvelkou kapacitu a dvakrát tak velkou in-dukčnost a tak je impedance stejná.A tak je to s každým kouskem kabelu,říkáme že má svou charakteristickou im-pedanci. Při spojení obvodů s různou im-pedancí dojde k tzv. nepřizpůsobení, cožse projevuje zhoršením přenosu signá-lu. Pro televizní techniku a příjem na VKVpoužíváme obvykle 75 ohmů a 300 ohmů.

Je to velice zjednodušené vysvětlení,vážní zájemci všechno najdou v patřič-né literatuře.Pamatuj

Impedance spojovaných obvodů mábýt stejná.

Hledáme v kataloguPodle naší normy je možno z typu

kabelu vyčíst základní vlastnosti - v [1]AR B2/86 jsou velmi pěkně uvedenéúdaje v tabulkách i s odkazem na litera-turu a normy (mj. ČSN 34 7730 - vyso-kofrekvenčné káble koaxiální a symet-rické, a přidružené normy). Zde jeoznačení sestaveno z pětipísmenové-ho kódu a dvou skupin číslic, udávají-cích impedanci napáječe a průměr die-lektrické izolace, popř. rozteč vodičůsymetrických kabelů.1. písmeno - druh kabeluV - vf souosý (koaxiální) kabelP - vf souměrný kabel (dvojlinka)2. písmeno - materiál a konstrukce střed-ního vodičeC - drát Cu (měděný)L - lanko CuA - postříbřený drát CuB - lanko z postříbřených drátů CuD - poměděný drát Fe (ocelový)3. písmeno - dielektrická izolaceE - plný PE (polyetylen)C - pěnový PEB - balonkový PEK - kalíškový PER - trubka PEP - plný TEFLONV - vzduch4. písmeno - druh stíněníO - jednoduché opletení z drátů CuD - dvojité opletení z drátů CuZ - zvlněná trubka CuA - jednoduché opletení z postříbřenýchdrátů CuB - dvojité opletení z postříbřených drátůCuF - ovinutí folií nebo páskem CuH - ovinutí folií nebo páskem AlU - ovinutí folií nebo páskem Cu a ople-tení z drátů Cu5. písmeno - vnější plášťY - měkčený PVCM - měkčený PVC mrazuvzdornýE - plášť z PED - dvojvrstva z PE a PVCP - teflonF - fluorovaný etylénpropylenbarva:zelená - kabely 50 ohmůšedá - kabely 75 ohmůkhaki - mrazuvzdorné bez ohledu na im-pedancičerná - všechny kabely s vnější izolacíPE

Například VCEOY 75-3,7 je vf souosýkabel - s vnitřním vodičem tvořeným Cu

Obr. 4 – Symetrizační člen u antény

Obr. 5 – Symetrická anténa,svod i vstu

57


drátem - s plnou dielektickou izolací PE -se stíněním jednoduchým opletením Cudráty - vnějším PVC pláštěm - impedan-cí 75 ohmů a průměrem nad dielektric-kou izolací 3,7mm. V katalogu zjistíme,že to je běžný 75 ohmový zelený kabels vnějším průměrem 6mm.

PLCE 300-5,6 je vf symetrický kabel,dvojlinka - vodič tvořený Cu lankem - di-elektrikum pěnový PE - zevní plášť PE -impedance 300 ohmů - vzdálenost vodi-čů 5,6 mm.

Při otevírání světu je na našem trhusortiment kabelů s různým značením odrůzných výrobců a různými katalogový-mi údaji. Někdy bývá místo naší desetin-né čárky používaná desetinná tečka,útlum bývá někdy v dB/10 m, jeden a ten-týž kabel mívá různá označení (např.: URNo.M67 je ekvivalent RG 213/U) a odka-zy na různé normy (např. evropská IEC96 No. 50-7-2, nebo vojenská MIL-C-17),atd. Jde o to, naučit se vyhledat si to pod-statné.

Takže není kabel jako kabel, je z čehovybírat, je lépe si údaje dobře prostudo-vat a pak teprve ho koupit.

Zkuste si přeložit údaje o tomto kabe-lu: UR No. M707/0.19mm plain copper stranded con-ductor, solid polyethylene insulation,plain copper braiding and sheathed inblack PVC.Characteristic impedance 75 WAttenuation (per 10m) 5.2 dB at 1000 MHzOveral dia. 5.8 mm

trocha angličtiny:D.P. - decimal point - desetinná tečkaO.D. - overal diameter - zevní průměrPE - polyetylenPVC - polyvinilchloridaluminium - hliníkcopper - měďcopper plated steel - poměděná ocelsilver - stříbrosilver plate - postříbřenýtinny - cíntinned copper - pocínovaná měďsteel - ocelair - vzduch, vzduchovýaerial - anténnídownolead - anténní svodlow-loss - s malými ztrátamicable - kabel

V katalozích najdete různé kabely, z katalogu RS byly vybrányjako příklad údaje o těchto kabelech:

Satelitní TV75 ohmů, měděný drát, dielektrikum PE se vzduchovými komůrkamizevní ∅∅∅∅∅ jádro 100 200 1000 MHz

CT125 7,8 1/1,25 4,9 7,05 16,7 dB/100 mCT 167 10,1 1/1,67 3,7 5,4 12,8 dB/100zvláštní úprava s bariérou proti vlhkosti hliníkovým páskem, pro teploty -40 až +80 °CCT81 6,15 24,8 dB/100 mCT125 10,7 17,4 dB/100 mTV/VIDEO75 ohmů, měděný drát nebo lanko, plný PE, dvojité stínění

zevní ∅∅∅∅∅ jádro 100 1000 MHztype 1 TM3205 7,5 1/0,8 8,7 37 dB/100 m mléčně bílýtype 2 TM3304 6,5 1/0,6 1,1 46 dB/100 m mléčně bílýtype 3 8 7/0,28 9,8 33 dB/100 m černýVF KABELYčerný nebo bílý, dielektrikum plný PE

zevní ∅∅∅∅∅ jádro 100 200 1000 MHzRG59 B/U 75 W 6,15 1/0,643 13 19 46 dB/100 m

Fe poměděný drátUR No.M70 75 W 5,8 7/0,19 15 52 dB/100 m Cu lankoRG58 C/U 50 W 5,0 19/0,18 20 31 76 dB/100 m

lanko pocínovaná měďUR No.M76 50 W 5,0 7/0,32 16 53 dB/100 m Cu lankoSvody TV anténUniradio - 75 ohmů, černý, šedý, bílý

zevní ∅∅∅∅∅ jádro 100 900 MHzUR No.M203 low-loss 7,25 1/1,12 7,5 26 dB/100 m Cu drátUR No.M202 standart 5,1 7/0,25 11 40 dB/100 m Cu lanko, pěnový PE

Jsou ale i kabely s jinou impedancí, například:Kabel pro počítačové sítě ARCNET - 93 ohmů

100 400 1000 MHzRG62 A/U 6,15 1/0,643 8,5 18 29,7 dB/100 m Fe poměděný drátŽluté kabely pro počítačové sítě ETHERNET - 50 ohmů„Tlustý“ 10,3 1/2,172 1,7dB/10m při 10 MHz„Tenký“ (šedivý) 4,65 19/0,188 4,59 dB/10 m při 10 MHzCheapernet 5,46 19/0,2 neuvedeno

conductor - vodičwire - drátplain - čistý, nepokovenýstranded - splétaný, lankoinsulation - dielektrická izolaceisolation - oddělovací, oddělenísolid - plný, jednolitýsingle - jednoduchý, jeden (vodič)double - dvojitý, dvojitá (izolace)pair - pár, dva vodičetwin - dvojitý, dvojčebraiding - opředení, opletení, stíněnícellular - pěnový (PE)coaxial - koaxiální, souosýcover - krytcovered - pokrytýsheat - zevní plášť kabelusheated - opláštěnýsuitable - vhodnýoutdoor - venkovníin - uvnitřinner - vnitřníimpedance - impedance

nominal - jmenovitá (impedance)attenuation - útlumflame retardant - špatně hořlavýhalogen free - neobsahující chlórlow smoke and fume - s malým vývinemdýmu a výparůMIL - military, armádní provedeníblack - černýbrown - hnědýcream - mléčně bílýgreen - zelenýgrey - šedivý, šedýkhaki - vojenská zelenáwhite - bílýyellow - žlutý

Použitá literatura:[1] AR B 2/86, Macoun, Jindra; str. 46-55[2] RS components catalogue 1997, str.43-60[3] FK technics katalog 1997/98str. G7,8

27. dílKouzelné krabičky usnadňují instalaci i složitých anténních systémů

Nová slova: slučovač, výhybka, anténnízesilovač, kanálový zesilovač, napájecívýhybka, rozbočovač

Případ první:anténa na IV. a V pásmoanténa na III. pásmo

slučovačsymetrizační člensvodtelevizor

Již od dob, kdy začal vysílat tzv. II. te-levizní program na IV. a V. pásmu a lidé sipořizovali k anténě na I. nebo III. pásmo i

anténu pro IV. a V. pásmo, se začaly pro-dávat krabičky pro sloučení obou signá-lů do jednoho kabelu. Oba vstupy jsousymetrické a výstup nesymetrický. Tentoslučovač lze připojita) „nahoře“ u anténb) „dole“ u televizoru


58

Výhody a nevýhody svodů provede-ných dvojlinkou nebo souosým - koaxi-álním kabelem byly probrány minule.

Někdy je třeba použít anténní zesilo-vač. V některých místech stačí tzv. „kaná-lový“ zesilovač pro příjem jediného vysí-lače v dané oblasti, který lze zachytit.

Někdy je možno z jednoho směruzachytit širokopásmovou anténou vícevysílačů, pro zesílení se použije tzv. „ši-rokopásmový“ zesilovač“.

Případ druhý:anténasymetrizační člen 300/75 ohmůsvod 75 ohmůanténní zesilovač 75 ohmůnapájecí zdroj pro zesilovačtelevizor 75 ohmů

Napájení zesilovačePokud máte svod z antény svedený

na půdu, nebo do prostoru blízko anté-ny, kde je zavedená síťová zásuvka,můžete zesilovač umístit tam i s napáje-čem a dalšími „krabičkami“. Někdy sezesilovač umisťuje „dole“. Výhodnější jeumístit zesilovač blíž k anténě, stejně jakohvězdářský dalekohled na horách, nežve smogu města. Zesilovač je také mož-no napájet „po kabelu“.

Případ třetí:anténaanténní zesilovačsvodnapájecí výhybkanapájecí zdroj 230V/12V=televizor

Není v tom žádné věda. Když napá-jecí výhybku otevřete, budete překva-peni jednoduchostí. Cívka několika zá-vitů drátu navinutá samonosně nebo načerné feritové tyčince je tzv. vysokofrek-venční tlumivka. Přes ní do kabelu pro-jde stejnosměrné napětí pro napájenízesilovače. Druhá součástka je malýkondenzátor, který zabrání, aby se totonapětí nedostalo na vstup přijímače, alevf signál normálně prochází. V zesilova-či je tím samým způsobem provedenooddělení stejnosměrného napětí od sig-nálu.

Pro rozdělení dostatečně silného sig-nálu do více přijímačů se používá tzv. roz-bočovač, který má jeden vstup a dvanebo i víc výstupů .

Případ pátý:... svod od anténního systémurozbočovač1. přijímač2. přijímač

Pokud nám silný nebo blízký místnívysílač zahlcuje příjem jiných stanic, lzetento kanál zatlumit kanálovou zádrží.Kanálová zádrž je obvod naladěný naurčitý kanál tak, že ostatní kmitočty jsoupřenášeny bez omezení a vybraný ka-nál je potlačen.

Pokud je požadovaný přijímaný sig-nál přehlušován silnějšími signály na ji-ných kanálech, lze ho vybrat kanálovoupropustí. Kanálová propust je obvod na-laděný na určitý kanál tak, že je propouš-těn jenom tento kanál a ostatní jsou po-tlačeny.

Pokud je signál z jedné z několikaantén příliš silný a po sloučení by zahl-til vstup zesilovače, lze ho zatlumit útlu-movým článkem. Útlumové články sevyrábějí s různými útlumy, nebo lzeútlum nastavit. Na rozdíl od kanálovýchzádrží naladěných na určitý kmitočet,kanál nebo pásmo jsou obvykle širo-kopásmové.

To jsou základní kostičky stavebnice.Stačí jenom vědět čísla pásem a kanálů,jejich kmitočty znát nemusíme, kdyby-chom je potřebovali, najdeme je v tabul-

Obr. 1

anténaproIV. a V.pásmo

anténapro III.pásmo

svody 300 Ω

slučovač VHF + UHF

výstup 75 Ω

Obr. 2

anténa

zesilovač a napaječ „dole“

zesilovaču antény

svod pro signáli napájení

napájecívyhybka

+ zdroj

Obr. 3a

Obr. 3b – Možné provedenínapájecí vyhybky; prodává

se jako krabička s konektory,příp. jako součást zdroje

Kombinací slučovače a širokopásmo-vého zesilovače vznikl anténní zesilovačse vstupy pro- FM rozhlas,- TV v I.-III. pásmu,- TV v IV.-V pásmu

s jediným výstupem do jediného ka-belu. Potom je třeba zase oddělit televiz-ní signál od signálu FM rozhlasu. To dělávýhybka. Opět je velmi jednoduchá, prolaika je to krabička se vstupem signáludo 40 do 800 MHz a jedním výstupempro FM rozhlas a druhým výstupem propříjem televizního signálu.

Případ čtvrtý:anténa pro FM rozhlasanténa pro III. TV pásmoanténa pro IV. - V. TV pásmov každé z nich je symetrizační členslučovač + zesilovačnapájecí zdrojsvodvýhybkaTV přijímačFM přijímač

Obr. 4 – Zesilovač se slučovačempro tři antény; pásmová vyhybka,

FM přijímač, televizor

Obr. 5 – Rozbočovač pro dva výstupy

59


ce. Zisky a útlumy na zesilovačích, pro-pustích, zádržích, útlumových článcích,anténách a kabelech jsou vyjádřenyv dB a ty se jenom sčítají a odčítají. V tomje kouzlo decibelů. Mezi tyto „kostičky“stavebnice na přání patří i antény, kabe-ly a konektory.

SlučovačeSloučit lze i signály ze dvou antén na

témž pásmu. Například pro příjem míst-ního vysílání jednou anténou z jednohosměru a příjem třeba zahraničního vysí-lání jinou anténou z jiného směru. Vhod-ný slučovač najdete v katalogu, nebo siho objednáte na přání. Vstupní i výstupníimpedance bývá obvykle 75 ohmů.

(Pozn.: Slučovače fungují na obě stra-ny - pro sloučení dvou signálů ze dvouantén nebo jako kmitočtová výhybka prorozdělení signálu například pro rozhla-sové pásmo VKV a pásmo příjmu TV.)

ZesilovačeZ technických údajů jsou pro nás za-

jímavé tyto údajea) zesíleníb) kmitočtové pásmo (nebo kanály)c) šumové číslo

Zesílení se uvádí v decibelech, pří-padně se uvádí v souvislosti s kmitočto-vým pásmem, v katalogu bývá graf nebotabulka naměřených hodnot. Kmitočtovépásmo bývá uvedeno obvykle číslemkanálu nebo kanálů. Zesilovače se vyrá-bějí- kanálové (např. K39)- pro skupiny kanálů (např. K6-K9)- širokopásmové (např. K21-K69)

Šumové číslo F si nebudeme zatímrozebírat. Stačí vědět, že čím menší, tímje šum menší. V katalogu bývá uvedenotaké.

Podle technického provedení jsouzesilovače- anténní - pro vestavění do montážníkrabice- průchozí - na kabel- domovní soupravy pro kabelové roz-vody

Konektory pro dvojlinku mají dva plo-ché nože, jejichž polohou lze rozlišitsvod pro FM rozhlas, I.-III. pásmo a IV.-V.pásmo.

Konektory pro souosý vodič používa-né v televizní technice jsou podle kon-strukce buď pro vestavění do panelu -přijímače, zesilovače, apod a pro insta-laci na kabelu.- IEC - jednoduché konektory pro pou-hé nasunutí- BNC - po nasunutí jsou zajištěny poo-točením - zajišťovacím kolíčkem v dráž-ce- F - konektory o průměru 7mm se šrou-bovací pojistnou matkou, pro příjem zesatelitů i domovní rozvody- atd. - různé šroubovací konektory, růz-ně velké, s různými výstupky na čelní stra-ně, s různou povrchovou úpravou (chro-mování, niklování, stříbření, kadmiováníatd.).

Některé katalogy uvádějí k určitýmkabelům i vhodné konektory [3], [5].

Praktické provedeníPodle místních příjmových podmínek

je vytvořen plán- jaké programy budou přijímány- z jakých vysílačů- na jakých kanálech- z jakého směru- jak silné

podle toho jsou zvoleny antény pod-le jejich

Obr. 6 – a) Kanálový zesilovač,b) pro skupinu kanálů,

c) širokopásmový zesilovač

Obr. 7 – a) Antenní zesilovač provestavění do montážní krabice; vstup

300 ΩΩΩΩΩ/symetrický – pod šrouby,výstup 75 ΩΩΩΩΩ/nesymetrický –

konektorem Fb) Antenní zesilovač průchozí –na kabel: vstup dutinka – 75 Ω,Ω,Ω,Ω,Ω,

výstup kolík – 75 ΩΩΩΩΩ

KonektoryMají zaručit trvanlivý, kvalitní spoj jed-

notlivých částí rozvodu za odpovídajícícenu. Jiné požadavky mají profesionálníslužby, armáda a jiné jsou dost dobré procivilní použití. V katalogu zaberou konek-tory celou stránku (nebo několik). Základ-ní rozdělení je na „samečky a samičky“nebo bývají uváděné jako, MALE - FE-MALE, Jeníček - Mařenka. Nepohoršujtese, vždyť i známý konektor JACK čtenýjako džek znamená v angličtině Jarouš.Pamatuj:samec - samicekolík - dutinkamale - femaleplug - socket (angl.)stecker - buchse (něm.)

Česky je to zástrčka - zásuvka, alemálokdo hned ví, co je co.

Obr. 8 – Konektor IEC, a) PLUG(angl.), STECKER (něm.) – KOLÍK;b) SOCKET, BUCHSE – DUTINKA

CVP – 264D MDT – xxx

MDE – 1xx UHF – S

UHF –VRG – 58A

CVP – 264D

Obr. 9 – a) konektory, b) prvky prorozvody signálu – odbočovače


60

- příjmových kmitočtů nebo pásem,- zisku- směrovostiproveden plán- slučování signálů z jednotlivých antén- jejich zesilování nebo zatlumování- umístění případné hlavní jednotky

a napájení- rozvodu po domě a nakonec- celkové vyhodnocení zisků a útlumů.

Montáž antény je dobré zadat speci-alizované firmě, která ručí za technicképrovedení, ochranu před účinky atmosfé-rické elektřiny (tedy uzemnění stejné jakomá hromosvod) a umí se pohybovat postřeše. Dobrá firma vám také může změ-řit sílu signálů a navrhne, případně i pro-vede celý anténní rozvod.

Od teoretické přípravy je krok k prak-tickému provedení. Před vlastní prací jedobré provést si nácvik odizolování ka-belů případně montáže konektorů. Ka-bely jsou různě silné a jsou k nim uvažo-vány i určité typy konektorů. Podrobnýpopis metod montáže konektorů by bylna samostatný článek.

Před montáží načisto je možno anté-nu provizorně umístit na strom, za komín,na balkón, nebo jenom na židli do okna,nasměrovat jí někam, odkud se asi budepřijímat a připojit jí k televizoru. Někdy

stačí umístění o metr dál a příjem se zře-telně změní. Pro zkoušení a směrováníněkteří technici používají malý přenosnýtelevizor.

Útlum v kabelu jednoduše vyzkou-šíte tak, že přenosný televizor umístítepoblíž antény, například na půdě, na-ladíte si nějaký slabší vysílač a pakzkusíte televizor k anténě připojit přescelý zakoupený kus kabelu pohozenývedle. Podle zhoršení kvality příjmuodhadnete jestli bude stačit jenomkabel, nebo jeho dostačující část,nebo zda bude třeba přidat zesilovač.Pokud budete používat rozbočovač,zkusíte si nanečisto útlum i s ním. Připrovádění rozvodu načisto si už mů-žete dát záležet. V katalogu zjistíte, žeexistuje celá řada montážního příslu-šenství - příchytek, lišt, průchodek, kra-bic se zásuvkami, ale i stožárů, držá-ků atd.

Kdo by chtěl domácí úkol, může sizkusit provést projekt anténní soustavypro své místo bydliště, pro rodinný do-mek, chatu nebo obytný dům. Když tonepoužijete vy, můžete zkušeně poraditsousedům.

Při studiu problematiky anténníchsystémů a kabelových rozvodů poznátei stará instalovaná zařízení, která při

dobré údržbě stále slouží. můžete sepoučit o dlouhodobé odolnosti vůči vli-vům prostředí, kdy i zdánlivě zcela zko-rodovaný zesilovač je uvnitř netknutýa plně funkční.

Nebojte se si své náčrtky do vašehopracovního sešitu kreslit od ruky, jde torychle a budete kreslit jenom to podstat-né. Vždy je doplňte popisem, aby bylojasné, k čemu se vztahují.

Slovníčekanglicky: německy: česky:amplifier Verstärker zesilovačpreamplifier Vorverstärker předzesilovačband Bereich pásmosplitter Verteiler rozbočovačNěmecky:Zweifachverteil - dvoucestný rozbočovačAnglicky2 way splitter - dvoucestný rozbočovač

Literatura:[1] Amatérská radia - viz předchozí člán-ky[2] Katalog TEROZ Loštice[3] Katalog 98 KATHREIN na CD-ROMVersion 4.0[4] Catalogue RS components 1997[5] Katalog. list VEB Antennenwerke BadBlankengurg r.1985

28. dílPříjem ze satelitů

Za posledních 10 let i u nás zlidovělpřímý příjem ze satelitů (DBS - DirectBroadcasting Satellite), na střechách,balkonech a u oken se objevily kulaté„paraboly“. Podmínkou příjmu je, že i nanaše území dopadá signál vysílaný zesatelitů, což zase tak samozřejmé není.Například na mapkách v katalogu na CDfirmy Kathrein je vidět území pokryté sig-nálem. Obrysové čáry s číslem uvádějíkoeficient, který by se dal uvést jako plo-chy se stejně silným signálem při určitévelikosti signálu. Například na obr. 1 jsouv oblasti příjmu s anténou o průměru 60cm i celé Čechy, pro příjem se stejnouintenzitou signálu je na Slovensku nebove Francii zapotřebí anténu s průměrem75 cm a ve Španělsku 90 cm (viz obr 2a).

Zatímco signál ze satelit Eutelsat II F6Hot Bird pokrývá celou Evropu, na vý-chodě až po oblast „Bílé Rusi“ a na jihuaž po sever Afriky (viz obr 2b).

Příjem pozemních vysílačů je omezen- výkonem vysílače- vzdáleností od vysílače- výškou vysílací a přijímací antény nad

krajinou- překážkami mezi přijímací a vysílací

anténou- kmitočtovým pásmem.

U příjmu ze satelitů určených pro in-dividuální příjem stačí aby místo příjmubylo v oblasti pokryté signálem a nic ne-bránilo přímému „výhledu“ na místo, kdeje satelit.

Od prvního Sputniku 1 vypuštěného4. října 1957 se prostor okolo Země zapl-nil množstvím nejrůznějších satelitůs nejrůznějším posláním a samozřejměs radiovým spojením se zemí. První ko-munikační satelit byl vypuštěn v roce1965 a dostalo se mu hezké přízvisko„Early Bird - Ranní ptáče“. Satelity obíha-jí po nejrůznějších drahách, přelétávajínad nejrůznějšími místy nad zemí, v růz-ných výškách. Spisovatele Arthura C.Clarka již v roce 1945 napadlo, že bysatelit mohl obíhat nad rovníkem v tako-vé výšce a takovou rychlostí, že by zemi

oběhl za 24 hodin. A protože i Země seotáčí, „visí“ takový satelit nad určitým mís-tem nad zemí. Takto je zaparkováno jižmnoho různých satelitů, mnohé z nichjsou určeny právě pro náš domácí pří-jem, jiné jsou určeny pro nejrůznější služ-by, pro příjem jejich signálů jsou takéObr. 1 – Základní sestava přijímače

Obr. 2 – a) Pokrytí území signálemAstra; b) signálem Eutelsat II F6

Hot Bird

61


patřičná zařízení. I prostý lid si má z čehovybírat. Jde především o příjem televiz-ních programů a rozhlasového vysílání.Někdy je tentýž program vysílán i několi-ka satelity, například Eurosport je na As-tra 1 A na 19,2° i na Eutelsat II F1 na 13°východně.

Satelity pro individuální příjem vysí-lají v pásmu11 GHz v rozsahu 10,950-11,700 GHznebo12,5 GHz v rozsahu 12,500-12,750 GHznebo i v pásmu12 GHz v rozsahu 11,700-12,500 GHznebo

(G znamená (stejně jako u konden-zátorů) Giga a to je deset na devátou,takže 11 GHz je 11 000 MHz).

AntényPotřebujeme anténu pro satelity, kte-

ré můžeme přijímat. Předně to jsou takzvaně středně výkonné satelity, které vy-sílají s takovým výkonem, že je jejich sig-nál možno přijímat i s přijímači pro in-dividuální příjem, které lze koupit vespecializovaných obchodech stejněsnadno jako třeba automatickou prač-ku. Pro jejich příjem stačí parabolickáanténa s průměrem do 1 m. Ještě předdeseti lety měly první „paraboly“ průměrod 1,2 m až do 1,8 m, protože ani sebe-lepší přijímač už nic neudělá se sla-bým signálem. Dnes je vyzařovaný vý-kon ze satelitů tak velký, že k příjmustačí parabolické antény s průměremuž asi od 50 cm. Ty se také kupodivulépe směrují, protože mají širší záběrovýlalok. To lze připodobnit objektivu fotoa-parátu. Běžným objektivem na první po-

hled zachytíte svého miláčka i s botami,zatímco s teleobjektivem vám bude chví-li trvat, než se strefíte přesně tam, kdemá obličej a pokud se vám bude třástruka, neudržíte ho v záběru. Stejně tak toje s parabolickou anténou. Musí být– přesně zaměřená– pevně fixovaná.

A jsme zase u velikosti parabolické-ho zrcadla. O velkou plochu se víc opírái slabý vítr, anténou může cloumat, vy-chýlit ji nebo ji i strhnout. Menší plochaantény na venkovní zdi vedle okna vydr-ží i silnější nápory větru.

Z těchto zkušeností plyne další pou-čení. Anténu je dobré umístit tak, abynepřekážela, měla „výhled“ na nebea také, aby bylo možno její polohu kdy-koliv upravit, nastavit, případně i sméstnavátý sníh nebo saze. Případně jí umís-tit tak, aby vám jí nebo konvertor, nikdoneukradl.

Shrneme: čím větší parabolické zr-cadlo,– tím větší je její zisk,– tím užší je úhel vyzařovacího laloku– tím přesněji se musí směrovat– tím pevněji musí být zakotvená

a naopak.Zisk se uvádí v dB jako poměr vůči

napětí dodanému izotropním zářičem (touž bylo probíráno dříve).

Úhel záběrového laloku je pro násvlastně úhel nepřesnosti nastavení nebocitlivosti nastavení. Při pohybech maléantény jí stále udržíte v příjmu a mírnýmipohyby jí můžete nastavit do směrus optimálním příjmem, u velké antény sestrefíte vedle a nevíte kde jste, jestli na-hoře, dole nebo kde. Prostě jste vedlea nastupuje kompas, vodováha a úhlo-měr a další pomůcky.

Průměr zrcadla Zisk Úhel[m] [dB] [°]0,30 29,4 5,780,60 35,5 2,90,90 39,0 1,921,20 41,5 1,441,50 43,5 1,152,00 46,0 0,87

Dnes už nikoho nepřekvapuje, že naZemi doletí i signály od sond z hluboké-ho vesmíru, ale v pozemských podmín-kách víme, že na VKV můžeme přijímatsignály na přímou viditelnost tedy v okolíasi tak do 100km. Při dálkovém příjmu jižkvalita přijatého signálu klesá a musístoupat kvalita přijímacího zařízení. To želze přijímat signál ze satelitů ve vzdále-nosti 35 800 km je pro ty, kteří sledujívývoj skoro zázrak, pro dnešní generacije to samozřejmost a tak to také vezme-me my a soustředíme se na praktická hle-diska příjmu.

Jaký satelit?Nabízí se jich řada a tak se můžeme

rozhodnout pro jeden a anténu nasmě-rovat přesně na něj nebo s použitím dů-myslného pozicionéru nazývaného po-larmount natáčet anténou po dráze, nakteré jsou jednotlivé satelity umístěny.Nejčastěji je přijímána tak zvaná Astra,což jsou sestřičky Astra 1A, Astra 1B,Astra 1C a Astra 1D, všechny na orbitunad rovníkem nad místem 19,2° východ-ní délky. Každá z nich má 16 transpodé-rů - vysílacích kanálů, celkem 64, někte-ré z nich jsou určeny pouze pro platícípředplatitele. Všechny čtyři mají sice stej-né souřadnice, ale jsou od sebe vzdále-ny několik desítek km, což se při zamě-ření ze země zdá na tu dálku, že jsou nastejném místě. Satelity nedrží na svémmístě samy, pohybují se podle zákonůnebeské mechaniky a jsou ovlivňoványmimo jiné i vzájemnými polohami planetnaší soustavy a jejich poloha musí býtkorigována raketovými motorky. Ty takéumožňují, aby při dosloužení nějakéhosatelitu jeho místo zaujal jiný, rezervní,který mezitím může být využíván jinýmislužbami. Posluchači je toto všechno jed-no. Prostě má někam nastavenou anté-nu a přijímá programy, na které je zvyklý.

V katalogu najdete například tytoúdaje:7° vých. Eutelsat II F410,75-11,70 GHz10° vých. Eutelsat II F2 10,95-11,70 GHz13° vých. Eutelsat II F1 10,95-11,70 GHz13° vých. Eutelsat II F6 11,20-11,55 GHz16° vých. Eutelsat II F3 10,95-11,70 GHz19,2° vých. Astra 1A,B,C,D pásmo 11 GHz23,5° vých. DSF Kopernikus pásmo 11 i 12,5 GHz

Obr. 3 – Rozmístění některýchgeostacionárních družic

na oběžné dráze

Obr. 4 – Ilustrativní zobrazení rozmístění družic nad obzorem

Obr. 5 – Parabolické antény;symetrické a mimostředná

– offsetová


62

a další a další (Telecom, Intelsat, PAS,atd..)

Takže musíme mít nejen anténu za-měřenou na určitý satelit, ale také musí-me mít přijímač schopný přijímat v jehovysílacím pásmu. To zajišťuje tak zvanýkonvertor, který převádí signál přijatýanténou na kmitočet, který lze poslat pokabelu do speciálního přijímače, kterýmůže tento signál zpracovat a upravit tak,aby ho bylo možno sledovat na televiz-ním přijímači (viz obr. 1).

To, co je vidět před parabolickým zr-cadlem je LNB - Low Noise Block - níz-košumový blok, který má v podstatě tytočásti:- ozařovač - feedhorn- polarizátor- LNC - vlastní konvertor

Ozařovač - feedhorn - ožiarovač jevysoustružená trubka s profilovaným růz-ně drážkovaným hrdlem, což je vlastněvstupní obvod pro mikrovlny. Zde už nenírezonanční obvod s ladícím kondenzá-tore a navinutou cívkou s nějakou indukč-ností, ale přesně definovaná dutina. Oza-řovač je zakrytý teflonovým víčekem protivniknutí vlhkosti.

Polarizátor - je nutný pro nastavenípolarity roviny příjmu. To už známe z běž-ných TV antén. Mohou být umístěné na-ležato pro příjem vysílání s horizontálnípolarizací a nebo „na bok“ pro příjems vertikální polarizací.

Vysílání ze satelitu také přichází vedvou rovinách - s vertikální a horizontál-ní polarizací a podle toho je třeba nasta-vit i polaritu přijímače.

LNC je vlastní těleso s konvertorem.V konvertoru je oscilátor, který kmitá na-příklad na kmitočtu 10 GHz a jeho kmito-čet se směšuje s přijímanými kmitočtya jejich rozdílový kmitočet už jde na vý-stup z konvertoru, zde už na běžný F-

konektor (nebo i jiné druhy VF konekto-rů) a kabelem do přijímače, který už nenína střeše, ale v bytě, nebo v domě.

I starší zařízení mají dobrou životnosta tak se můžete v praxi setkat i s nimi.Konvertory jsou buď pro jedno pásmo,například11 GHz v rozsahu 10,950-11,700 GHznebo12,5 GHz v rozsahu 12,500-12,750 GHz

rizontální polarizací a sudé s vertikál-ní.

Polaritu lze přepnout- mechanicky otočením celého konver-

toru- polarizační výhybkou- otáčením polarizačního plíšku- magnetickým polarizérem- napěťově

Přepínání se provádí dálkově ovláda-cím napětím od přijímače. O tom více příště.

Úkol na příště: zopakujte si zeměpisa zjistěte si zeměpisné souřadnice mís-ta, kde bydlíte.

Slovníčeksever north nordjih south sudvýchod east ostzápad west westozařovač feedhornLNBLow Noise Block - nízkošumový(vstupní) blokLNCLow Noise Convertor - nízkošumo-vý konvertorLNALow Noise Amplifier - nízkošumovýpředzesilovač

Prameny[1] Bradáč, Jindřich; Satelitní technikapopulárně,Grada 1993[2] Krieg, Bernhard; Satelitní televize(méně teorie, více praxe) - HEL Ostrava1992[3] AR B 6/1990 Úvod do problematikydružicových přijímačů, ing. Krupka, Z.,ing.Kunc, J.[4] AR B 6/1992 Stavební prvky družico-vého přijímače, ing. Jiří Otýpka CSc.[5] ST 6/1989 str. 211-213, ing. Procház-ka, M., Primární zářiče pro malé parabo-lické antény[6] Rádiotechnika 5/1988 str. 220-221(MLR), Viletel István, Müholdvevö 4.[7] ST 2/1987 str. 69-70, Orientace anténpro družicový příjem, ing. Jansa, J.[8] Funkschau 17/1987 str. 54, Satelli-tempfang - Standorte[9] ELO 7/1986 str. 12-18[10] ST 2/1988, str. 71, Program „Polar-mount“, ing. Otýpka, J.[11] RFE 5/1990, str. 326-329, Dipl.-ing.André Tatter, Antennenwinkelbestim-mung eines Satellitenstandortes[12] Kralj, M.; TELE-audiovision; München7(1987) 40, s.20[13] Kathrein - katalog 1998

Obr. 6 – Střídání sudých a lichých kanálů s vertikální a horizontálnípolarizací Astra 1A

nebo mohou pracovat ve dvou pás-mech přepínáním napětí přiváděnýmz přijímače volbou LNB A a LNB B.

Příklad převodu kmitočtů z přijíma-ného pásma s kmitočtem oscilátoru10 GHz:

fvýst = fvst - foscfmin = 10 950 - 10 000 = 950 [MHz]

fmax = 11 700 - 10 000 = 1750 [MHz]výstupní kmitočet v rozsahu 950 až

1750 MHz. Tyto kmitočty lze kvalitnímkabelem již vést k přijímačiPři kmitočtu oscilátoru 11 475 pro pás-mo 12,5 GHz je

fmin = 12 500 - 11 475 = 1 025 [MHz]fmax = 12 750 - 11 475 = 1 275 [MHz]

Při kmitočtu oscilátoru 10,750f min = 11 700 - 10 750 = 950 [MHz]

fmax = 12 500 - 10 750 = 1 750 [MHz]Novější družicové přijímače mohou

zpracovávat širší pásmo a jejich vý-stupní kmitočty jsou v pásmu 950 až2050 MHz.

Je jasné že musí být použit co nej-kvalitnější kabel s co nejmenšími ztrá-tami.

Polarita signálů umožňuje větší na-huštění kanálů vedle sebe, liché s ho-

Obr. 7 – Vstupní konvertory – LNB

29. dílJaký satelit?

Přijímač s příslušenstvím lze koupit vobchodě i s návodem o obsluze. Montážantény zvládnou šikovné ruce. Kam an-ténu nasměrovat vám poradí sousedi, alealespoň něco byste měli vědět.

Anténa musí být nasměrována na sa-telit. Směr příjmu parabolického zrdca-dla je dán jeho optickou osou. V minu-lém čísle byly uvedeny dvě modifikaceparabolické antény -

s ohniskem uprostřed - prime focus as ohniskem mimo střed plochy - offsetantene.

U obou se jedná o tutéž plochu rotač-ního paraboloidu, u prvního druhu o plo-

63


chu souměrnou kolem osy a u druhéhoo plochu nad osou. Proč? Čím víc na jih,tím víc musí být anténa nakloněna naho-ru a pak vypadá jako velká mísa, ve kte-ré se může usazovat sníh, námraza, saze,nečistoty a pod, které zhoršují příjema anténa se musí čistit. Když se použijejenom výřez z této plochy, která zůstanev původním úhlu, je optická osa tatáža přitom plocha antény je skoro svislá.Čím víc k severu, tím víc je svislá.

U offsetových antén by měl být počá-teční úhel uveden v technické dokumen-taci, nebo na měrce stavitelného držákuantény.

Při montáži a směrování se postupu-je buď přesně podle kompasu (buzoly),vodováhy (libely), úhloměru, olovnicea různých latí a úhlových šablon nebodocela prostě způsobem kdo hledá a na-jde. Druhý způsob je možný při směro-vání malých parabol na středně výkonnýsatelit typu Astra, protože vyzařovací úhelmalé paraboly je větší a spíš se strefíte,to už bylo uvedeno v minulém čísle.

Pro nasměrování musíme vědět• jaký satelit chceme přijímat• na jaké pozici je• jaká je zeměpisná délka a šířka místapříjmu• zda máme vhodné přijímací zařízení.

Ne všechny satelity totiž můžeme běž-ným zařízení přijímat. V údajích o satelitunás bude zajímat:• pozice na orbitální dráze,• pásmo, ve kterém vysílá (některé vysí-lají i v pásmu 4GHz - pro ně jsou zapo-třebí velké parabolické antény a samo-zřejmě i jiný konvertor),• potřebná minimální velikost paraboly• způsob modulace - PAL, SECAM,NTSC, D2MAC• zakódování pouze pro platící majiteledekodérů.

Teprve potom je vám k něčemu údajo druhu programu, jazyku vysílání, kmi-točtu, polaritě a zvukovém doprovodu.Tyto údaje je možno najít například vespecializovaném časopise [3], nebo nainternetu. Kdo s ním umí, najde sám, kdone, může zkusit pomůcku na konci člán-ku. Některé údaje se mění, napříkladv minulém pokračování malé školy bylúmyslně ilustrativně ponechán údajz katalogu pro rok 1998 o satelitu Eutel-sat II-F3 na 16 stupních východní délky.V prosincovém čísle [3] je uvedeno, žese tento satelit přesouvá na jinou pozicia je nahrazen satelitem Eutelsat W2, kte-rý programy přebírá. Divák změnu sateli-tu nepozná, dokud nejsou programy změ-něny nebo naopak vítaně přidány, jakonapříklad u Astry.

a směrování strefíte na celé stupně, budeto stejně směrováním podle kvality pří-jmu a ne nějakými měřickými pomůcka-mi a dokonalými výpočty. Nemějte strach,strefili se všichni, na jejichž balkonecha domech parabolické antény vidíte.

Vhodné přijímací zařízení• přestavuje parabolickou anténu vhod-né velikosti,• LNB pro určité pásmo, nebo spíše uni-verzální pro všechna pásma,• přijímač pro příjem televizního nebo roz-hlasového vysílání.

V poznámce bývají uváděny normytelevizního signálu:

pokud je vysílání v D2-MAC musí hotaké umět zpracovat satelitní přijímač,

PAL - obvyklý v západní Evropě,SECAM - obvyklý ve Francii a dříve

v celé východní Evropě,NTSC - používaný v USA.U nás se přecházelo ze SECAM na

PAL a proto se televizní přijímače vyba-vovaly automatickým přepínáním PAL/SECAM a běžného posluchače to aninezajímalo, prostě to bere jako samozřej-most.

Zlověstná poznámka Pay TV (place-ná) nebo kód. systém znamenají, že sig-nál je upraven tak, že si ho do sledova-telné podoby může dekódovat jenom ten,kdo má zakoupený dekodér nebo zapla-cen zvláštní poplatek.

V minulém čísle byla zmínka o pola-ritě signálu. Ta vás bude zajímat až přiladění na jednotlivé kanály. Nic není tře-ba mechanicky otáčet, polaritu přepínátedálkově nastavením na přijímači. Stej-ně jako přijímané pásmo. Proto je mimokoaxiálního kabelu od LNB k přijímačiještě od přijímače k LNB přiváděno pře-pínací napětí pro nastavení polaritya přepínání pásem. U některých přijíma-

Obr. 1a – Ilustrační mapkas hodnotami elevace pro různé

zeměpisné šířky, vzhledemk místnímu poledníku

Obr. 1b – Elevace – grafickéznázornění pojmu

Obr. 3 – Elevace k satelitu, vzhledemk místnímu poledníku

Obr. 3a – Pohled na satelityod Hodonína (17° v.d./49°s.š.)

Pozice satelituse udává jako souřadnice místa na

zeměkouli, nad kterým „visí“. Protože tytosatelity jsou na orbitální dráze nad rovní-kem, tedy nad nultým stupněm, uvádí sepouze zeměpisná délka s doplněním E -east - východní délka nebo W - west zá-padní délka.

Souřadnice na zemi najdete na mapěnebo v atlase, to je učivo ze základní ško-ly, zde je pro zjednodušení pozice uvá-děna jako desetinné číslo - například DSF28,5° nebo Astra 19,2°.Takže i pro výpo-čty je vhodné souřadnice místa příjmupřevést na desetinné číslo. I když nemá-te přesnou mapu, stačí vám papírovéměřítko a kalkulačka a počítání na celéstupně. Uznejte sami, jste schopni třebai jen zatlouct tyčku k rajčatům svisles přesností na stupeň? A jak se vám zda-jí být rovně. Podívejte se na školní úhlo-měr a je vám jasné, že desetiny stupňůmůžete zanedbat. Když se při montáži

Obr. 3b – Pohled na satelity od Kyjeva(30°v.d./50°s.š.)

Obr. 3c – Pohled na satelity od Paříže(2,5°v.d./50°s.š.)


64

čů jsou již jednotlivé kanály i polaritanastaveny výrobcem, u jiných přijímačůse po zadání CHANNEL SEARCH neboADVANCED SEARCH přijímač samoči-ně naladí, podobně jako u autorádia, je-nomže zde má víc práce a také to trochudéle trvá. Nejrychlejší je AUTOMATIC IN-STALATION, ale to už je vždy věcí tech-nické výbavy přijímače.

Směrování antényPo přišroubování antény je třeba jí

nastavit ve směru nahoru, kterému se říkáelevace a ve směru doleva nebo dopra-va, který bývá uváděn jako azimut.

Turisté vědí, že zakalená střelka kom-pasu ukazuje na sever, zde je azimut 0°a pak dále ve směru hodinových ručiček

je na východě azimut 90°, na jihu je 180°a na západě 270°. Takže máte dvě mož-nosti. Buď je azimut uveden v oboru 0°až 360° nebo je směr uveden jako od-chylka od jihu o určitý úhel na východnebo na západ, což je pro praktičtější.

Satelity nejsou rozházeny po oblozejako hvězdičky, ale jsou jako korálky na-vlečené na šňůrce. Dráha je nejvýše nadmístním poledníkem. Z jednoduchéhografu si můžete pro jednotlivé rovnoběž-ky zjistit výšku satelitu nad obzorem. Naose x jsou vyneseny rozdíly mezi míst-ním poledníkem a pozicí satelitu.

Na ose x si najdete rozdíl mezi míst-ním poledníkem a pozicí satelitu a na osey si najdete na křivce pro určitou rovno-běžku potřebnou elevaci.

Turksat 1C 42°ECine 5 120 11.007 V 7.02/7.20 PAL tureckyTRT TV1 240 11.175 H 6.65 PAL tureckyEutelsat W2 16°ERTM Marokko 70 10.972 V 6,60 PAL arabskyBusiness TV 80 11.163 H digitál. B-MAC orig.tónHot Bird 13°EDuna TV 70 10.815 H 6,50 PAL maďarskyBBC World 70 10.989 V 7.02/7.20 PAL anglickyThor I/II/III 0,8°WTV Danmark 80 11.216 V digitál. D2-MAC angl./dánskyAmos-1 4°WART TV 80 11.342 H 6.60 PAL polskyTelecom 2B/2D 5°WFrance 2 90 12.564 V 5.80 Secam francouzskyIntelsat 705 18°WRAI 120 11.012 V 6,60/6,65 PAL italskyPAS-3R 43°WPřenos.kan. 120 12.575 H 6.60/7.20 PAL/NTSC originál.tón

Tab. 4 – U satelitů je uvedena pozice, vysílaný program, potřebná velikostparaboly, kmitočet kanálu, polarizace, zvukový doprovod, norma a jazyk Na dalších grafech jsou ilustrativní

pohledy na satelity tak jak jsou vidět odKijeva (50°s.š. 30°v.d.) a Paříže (49°s.š.2,5°v.d.) a ze 49°s.š. a 17°v.d.

Nechtějte přesné tabulky pro všech-na místa, je to zbytečné. Jestliže chcetepřijímat satelit Astra, podívejte se na ta-bulku pro území s rozmezím mezi 12°a 22°v.d. na 49°s.š. Puntičkáři si mohoupodle následujících vzorečků udělat ta-bulky i pro jiné rovnoběžky a zjistí to, codělá většina lidí selským rozumem: na-míří parabolu někam na jih a zvedne jido úhlu odpovídajícímu asi 33 stupňůa pak pohybem doleva nebo doprava sesnaží zachytit příjem ze satelitu a pakupravením zdvihu - elevace jí nastaví dosměru s nejlepším příjmem.

s.š. elevace deklinace48 34,88 7,1149 33,79 7,2150 32,70 7,3051 31,61 7,38

Tab.1 – azimut pro různéseverní šířky

v.d. 48 49 50 5112 -9,2 -9,3 -9,5 -9,613 -8,0 -8,0 -8,2 -8,314 -6,6 -6,7 -6,8 -6,915 -5,3 -5,4 -5,6 -5,616 -4,1 -4,2 -4,2 -4,317 -2,8 -2,8 -2,9 -3,018 -1,5 -1,6 -1,6 -1,619 -0,3 -0,3 -0,3 -0,320 1,0 1,0 1,0 1,121 2,3 2,3 2,4 2,422 3,6 3,6 3,7 3,7

Tab. 2Tyto tabulky si můžete udělat kdyko-

liv sami, ale proč? Vám stačí jenom namapě najít polohu vašeho příjmu, zjistitsi polohu přijímaného satelitu a dosaditje do vzorečku.

Vzorečky pro výpočet byly publiko-vány například v [1] [2] [7], postup vý-

Obr. 4 - Výpočet elevace a azimutu v programu Calc602. Malá pomůcka pro dosudneznalé: do buněk C3, C4 a C5 napíšete souřadnice satelitu a příjímače.Do buňkyD3 napíšete převod na radiány =C3/180*PI. Buňku D3, D4 a D5 označíte a prove-dete nakopírování tohoto vzorečku dolů současným stiskem Ctrl+D. Do buňky D7

napíšete vzoreček =ATAN(TAN(D5-D3)/SIN(D4)). Do buňky E8 napíšete pomocnoučást vzorečku, kterou potom budete dosazovat do D8, takže v E8 bude

=COS(D4)*COS(D5-D3). Do buňky D8 napište =ATAN((E8-0.15103)/SQRT(1-E8*E8)). Tyto úhly je třeba převést na stupně, takže do buňky C7 napíšete

=180+D7/PI*180 a do buňky C8 napíšete =D8*PI/180. Pak stačí dosazovat různépozice satelitů a míst příjmů a tabulka se vám sama ihned přepočítá. Během se-

kundy máte výsledek. Tak na co tabulky. Protože jsme ve škole, zkuste si to pro nej-různější souřadnice a trochu přemýšlejte.

Obr. 5 – Výpočet elevace a azimutuv programu Qbasic

65


počtu pomocí počítače v [6] [9] [10].Když už znáte vzorečky, uděláte si jed-noduchý program sami například v pro-gramu Basic (je v MS-DOS, ale tech-nicky není problém si qbasic.exea qbasic.hlp překopírovat i do PS-DOSnebo Windows 95) nebo v nějakém ta-bulkovém editoru, například v Calc602nebo Excel.

Poznámky k výpočtůmNeznalé potrápí nějak divné výsled-

ky až do okamžiku, kdy si přečtou, že úhlyve stupních je třeba pro výpočty převéstna radiány a výsledek zase na stupně.Jednoduše úhel ve stupních násobíteLudolfovým číslem a dělíte 180.

Malý rozdíl je v některých příkazech:Qbasic ATN SQR pí je třeba de

finovat PI =3.14159

Calc602 ATAN SQRT PIMalá pomůcka pro dosud neznalé.

Do buněk C3, C4 a C5 napíšete souřad-nice satelitu a příjímače.Do buňky D3 napíšete převod na radiá-ny = C3/180*PI.

Buňku D3, D4 a D5 označíte a prove-dete nakopírování tohoto vzorečku dolůsoučasným stiskem Ctrl+D.

Do buňky D7 napíšete vzoreček =ATAN(TAN(D5-D3)/SIN(D4))Do buňky E8 napíšete pomocnou částvzorečku, kterou potom budete dosazo-vat do D8, takže v E8 bude = COS (D4) ×COS (D5-D3).

Tyto úhly je třeba převést na stup-ně, takže do buňky C7 napíšete = 180+ D7/PI*180 a do buňky C8 napíšete =D8 × PI/180.

Pak stačí dosazovat různé pozice sa-telitů a míst příjmů a tabulka se vám samaihned přepočítá. Během sekundy mátevýsledek. Tak na co tabulky. Protože jsmeve škole, zkuste si to pro nejrůznější sou-řadnice a trochu přemýšlejte.

Jednoduchý program v jazyce Basic(čti bejzik) má podobný postup:stanovíte si proměnnou PIa pomocnou proměnnou pro převod stup-ňů na radiányzadáte souřadnice ve stupních a převe-dete je na radiányprovedete výpočet elevace, azimutua deklinace anecháte je vypsat na obrazovce.

Program pište pečlivě, každá čárkamá svůj význam.

S pomocí tohoto programu jenom tro-šičku doplněného si můžete udělat ta-bulku satelitů, které jsou nad obzorem.

Při pokusech o příjem z jiných sateli-tů zjistíte, že údaje o jejich vysílání jsouužitečné. Pokud nemáte přijímač pro D2-MAC, nebo dekodér pro zakódovanévysílání, nebo dostatečně velkou para-bolu, nebo přijímač pro patřičnou normuvysílání (PAL, Secam, NTSC), atd, nebu-dete moci vysílaný pořad sledovat.

V následující tabulce jsou pouze ilustra-tivní ukázky různých pozic satelitů, potřeb-né veliksti paraboly, kmitočet kanálu, pola-rita, zvukový doprovod, norma a jazyk.

Kde hledat v síti? Zkuste:http://hlava22.fsv.cvut.czhttp://ekox.fsv.cvut.cz/astra1a.shtmlwww.mobil.cz/sat/prehled.htmlwww.astra.luwww.arab.net/arabsatwww.eutelsat.orgwww.francetelecom.frwww.intelsat.comwww.panamsat.com

Použitá literatura:[1] Bradáč, Jindřich; Technika příjmu zesatelitů[2] Krieg, Bernhard; Satelitní televize(méně teorie, více praxe) - HEL Ostrava1992[3] Satelit Plus č.12/1998 - tabulky str. 16.až 23.[5] Kathrein - katalog 1998[6] ST 2/1987 str. 69-70, Orientace anténpro družicový příjem, ing. Jansa, J.[7] Funkschau 17/1987 str. 54, Satelli-tempfang - Standorte[8] ELO 7/1986 str. 12-18[9] ST 2/1988, str. 71, Program „Polar-mount“, ing. Otýpka, J.[10] RFE 5/1990, str. 326-329, Dipl.-ing.André Tatter, Antennenwinkelbestim-mung eines Satellitenstandortes[11] Kralj, M.; TELE-audiovision; Mnchen7(1987) 40, s.20

Obr. 6a, b – Zeměpisné souřadnice míst v ČR a SR(nahoře poledníky, dole rovnoběžky)

Tab. 3 - Tabulka elevací a azimutůksatelitům z místa na 17° v.d.

a 49° s. š.

Pozice Satelit Elevace Azimut42°v.d. Turksat 1C28,88 -31,7128,5°v.d. DSF Kopernikus 32,71 -15,0928,2°v.d. Astra 2A 32,76 -14,7026°v.d. Arabsat 2A 33,12 -11,8519,2°v.d. Astra 1A/B/C/D 33,75 -2,9116°v.d. Eutelsat W2 33,78 1,3213°v.d. Hot Bird 1/2/3/4/5 33,66 5,2910°v.d. Eutelsat II-F2 33,38 9,247°v.d. Eutelsat II-F4M 32,97 13,155,2°v.d. Sirius1 32,65 15,484,8°v.d. Sirius2 32,571 5,983°v.d. Telecom 2C 32,19 18,284°z.d. Amos-1 30,27 26,965°z.d. Telecom 2B/2D 29,95 28,165°z.d. Nilesat 101 29,25 30,548°z.d. Telecom 2A 28,88 31,7118°z.d. Intelsat 705 24,62 42,85


66

30. dílMěřící přístroje

Ještě než otevřeme nové téma, vrať-me se krátce k 28. části. Reagoval na nimimo jiné Ing. Humlhans, jehož pounám-ky otiskujeme, neboť věříme,že promno-hé z vás jsou praktické.

Nejen „školáky“ ze školy praktickéelektroniky Rádia plus možná zaujme,žez Internetu lze získat informace o aktu-álně provozovaných televizních a roz-hlasových programech na transpondé-rech dvou u nás nejčastěji přijímanýchsatelitních systémů ASTRA 1A -D a Eu-telsat II F1 (Hot Bird 1 - 5). Kdo je ales-poň občas sleduje, zjistil, že obvyklé„změna programu vyhrazena“ opravdu

lze o změnách dozvědět, ale vzhledemk výrobním lhůtám nebo intervalu vydá-vání nemohou, často asi ani neohláše-né změny podchytit. Na webovskýchadresách www.eutelsat.com nebowww.astra.lu naleznete samozřejměmnoho dalších informací, ale tento pří-spěvek chce především upozornit namožnost „stažení“ seznamů televizních(a rádiových) kanálů ve tvaru souborůtabulkového procesu MS EXCEL. Toumožňuje vytřídit a získat, na rozdíl odjinak rozsáhlých tištěných seznamů vel-mi snadno, ty informace, které nás prá-vě zajímají a ty si pak případně vytisk-nout. Ale teď přímo k věci.

Astra - po zadání adresy http://www.astra.lu a připojení, zvolíme mezikomunikací v angličtině, francouzštině,němčině a španělštině. V případě vybe-reme Channel Guides a následně Down-load. Po natažení stránky si vyberememyší co nás zajímá, zda analogové nebodigitální televizní nebo rozhlasové pro-gramy a formát souboru *.xls (Excel 3)nebo textový *.csv (lze vložit do různýchtabulek a databází). Pravým tlačítkemmyši vyvoláme menu z něhož vyberememožnost uložení do souboru a to běž-ným způsobem na náš pevný disk pro-vedeme.

Eutelsat - tentokráte vyjdeme z do-movské stránky http://www.eutelsat.com

platí a to nejen co do skutečné náplněvysílání, ale i jeho provozovatele. Exis-tují sice specializované časopisy, kde se

a po kliknutí na tlačítko start posléze vo-líme „German version“ nebo rovnouhttp://www.eutelsat.de. V anglické verzi,alespoň v době psaní příspěvku, tabul-ky nebyly. Na německé stránce zvolíme„Frequenzen als Excel-Datei“ a násled-ně buď vybereme soubor Excel (tento-kráte 97) přímo nebo v komprimovanépodobě jako soubor ARJ. V tomto pří-padě jsou televizní i rozhlasové pro-gramy, analogové i digitální v jednomsouboru. Zkratkou se lze dostat přímoke stažení souborů přes adresu http://www2.eutelsat.de/tvfrequenzen/down-load.htm. Stažení souborů provedemeobdobně jak to bylo popsáno v případěAstry.

Máme-li již soubory na svém disku,můžeme si je pomocí programu EX-CEL97 třídit a řadit služby vysílané najednotlivých kanálech satelitů podle na-šich požadavků co se týče kmitočtu, žán-ru, jazyka, polarizace, kódování, číslatranspondéru.

nová slova: osciloskop, generátor, mili-voltmetr

Na výstupu nízkofrekvenčního zesi-lovače je připojený reproduktor, výstup-ní signál slyšíme. Když na tentýž výstuppřipojíme osciloskop, můžeme tvar vý-stupního signálu vidět. Protože je hudbanebo řeč proměnlivá, vidíme na obrazov-ce různě rozkmitaný pás. Toto zobrazeníse používá k orientaci ve zvukovém zá-znamu při editaci zvuků při počítačovémzpracování. Při elektrotechnických měře-ních se na osciloskopu zobrazují souvis-lé periodické děje - pro měření nízkofre-kvečního zesilovače použijeme jakozdroj signálu nízkofrekveční generátor.

Nízkofrekvenční generátor je na prvnípohled skříňka, která má stejně jako CDpřehrávač, mikrofon, gramofon, atd. výstuptvořený dvěma vodiči, které se připojí navstup zesilovače. Hudba a řeč jsou směsi-cí různých tónů, které mají výšku, barvua sílu a i při zkoušení zesilovače signálem

z NF generátoru můžeme nastavit jeho výš-ku - tedy kmitočet a sílu - tedy velikost vý-stupního napětí. Tvar výstupního signálubývá obvykle sinusový. (Viz obr. 4).

Osciloskop je na první pohled skříň-ka, kterou připojujeme podobně jako re-produktor dvěma vodiči na výstup měře-ného zařízení. Na obrazovce je vidět tvarsignálu. Nás zatím zajímá jenom vstup,na který se přivádí signál a možnost upra-vit si obrázek tak, aby se dal dobře pozo-rovat. Jedním knoflíkem se obvykle dánastavit velikost obrázku a druhým po-čet period na obrazovce.

Nechtějte popis nějakého určitéhoosciloskopu, jste ve škole a ne v recitač-ním kroužku, kde se učí zpaměti básnič-ka. Podívejte se na jakýkoliv osciloskop,který je po ruce.

Zobrazení signáluNastavení velikosti svisle

a) Knoflík pro nastavení velikosti ob-rázku ve svislém směru bývá obvyklemnohopolohový přepínač s označenímV/div a ovládá vstupní zesilovač oscilo-skopu. V/div znamená napětí ve voltechnebo milivoltech na každý dílek. Je-li tedyna obrazovce zobrazen signál s ampli-

Obr. 1 – Zobrazení signálu na výstupu

Obr. 2 – Na vstupu zesilovačez Rádia plus – KTE č. 12/97 je

připojen nf generátor a na výstupuje zobrazen osciloskopem

Obr. 3 – Praktické zobrazení zapojení měřících přístrojů a zesilovače

67


tudou 4 dílků a přepínač je na rozsahu200 mV, je amplituda signálu 4 × 200 =800 mV.

Počet periodb) Knoflík pro nastavení počtu period

ve vodorovném směru bývá obvyklemnohopolohový přepínač s označenímtime/div a ovládá rychlost časové základ-ny, tedy jak rychle běží paprsek po obra-zovce, což nám může být teoreticky jed-no, prostě si chceme zobrazit signál tak,abychom viděli, jaký má tvar. Obvykle sinecháme zobrazit tak asi dvě až tři peri-ody signálu. Ale když už jsme u toho,můžeme změřit jak dlouho jedna perio-da trvá tak, že změříme, přes kolik dílkůje zobrazena. Je-li tedy na obrazovcezobrazen signál s periodou dlouhou3 dílků a přepínač rychlosti časové zá-kladny time/div je v poloze 0,5 ms, jedoba periody 3 × 0,5= 1,5 milisekund.

Každý je hračička a zkouší, co to udě-lá, když přepne až na konec, určitě si tozkusíte i vy a tak malé vysvětlení. Při po-malé rychlosti vidíte, že paprsek jede jakokdyž se píše zleva do prava, rychle pře-běhne zpět a pak zase znovu píše zlevadoprava a tak se to stále opakuje. Při vyš-ší rychlosti už je vidět rychle kmitající vo-dorovná čára a při ještě vyšší rychlostiuž oko pohyb vnímá jako souvislou čáru.Druhý extrém je při zobrazení signálu,kdy vidíte na obrazovce několik period,při dalším přepnutí jich je zobrazeno víca při ještě vyšší rychlosti stačí osciloskopzobrazit tolik period vedle sebe, že je vní-máte jako souvislý světlý pás.

Synchronizacec) Vraťme se zpět k zobrazení něko-

lika period signálu. Obrázek by měl býtpěkně zastavený, ale někomu pluje poobrazovce nebo je vidět několik přes

sebe rozkmitaných nepokojných křivek,které vůbec nejsou k pozorování. To jeproto, že když paprsek dojde na konecobrazovky a přebíhá znovu na začátek,nezačíná znovu na začátku průchodemnulou, ale tam, kde právě je. To napra-vuje synchronizace, důmyslný obvod,který spouští nové zobrazení až při prů-chodu signálu „nulou“. Nastavení syn-chronizace je ještě jednodušší než jejívysvětlení. Knoflíkem synchronizaceSYNC nebo LEVEL (úroveň velikostisignálu, při kterém se zobrazení signá-lu synchronizuje) pootočíme tak, až seobrázek zastaví. A ještě k tomu se u ně-kterých osciloskopů u tohoto knoflíkurozsvítí LED. Protože synchronizacemůže být ovládaná i z venku - externěnebo zevnitř - interně, stiskneme přepí-nač do polohy INT (pomůcka - internav nemocnici je pro vnitřní nemoci).

prvků a to nepočítáme ještě síťový vypí-nač, který bereme jako úplnou samozřej-most.Pamatuj: při přerušení měření během dnenení nutné osciloskop vypínat, ale je tře-ba stáhnout jas, aby paprsek nevypalo-val svou stopu do stínítka, což se projeví„slepou“ vodorovnou čárou uprostředobrazovky. To je jedna z prvních věcí, kterési všimnete při koupi staršího oscilosko-pu a tomu by potom měla odpovídati cena.

Další prvkye) Ještě pro úplnost si řekneme něco

o dalších ovládacích prvcích.MAG je magnifier - tedy časová lupa,

kdy si můžete určitou část zobrazené křiv-ky „roztáhnout“ a pozorovat nějaký určitýdetail, zákmit, přechod, nebo prostě co-koliv.

X je horizontální obrazový zesilovač,který se používá ke zvláštnímu zobraze-ní, při kterém je ale vypnutá časová zá-kladna. Jestliže budete mít na oscilosko-pu stále svislou čáru uprostřed ať děláte,co děláte, podívejte se, jestli jste náho-dou nevypnuli časovou základnu.+ - určuje, jestli bude zobrazení začínatkladnou nebo zápornou půlvlnou.

AUTO u některých osciloskopů zapí-ná synchronizaci.

Vstup osciloskopuNa vstupu osciloskopu je obvykle

souosý konektor, ke kterému se připoju-je kabel, zakončený dvěma banánky,z nichž jeden je živý. Jestliže se ho bude-me dotýkat rukou, bude osciloskop rea-govat „jako živý“ - na obrazovce se budeobjevovat vlnící se křivka. Na druhý mů-žete sahat jak chcete, nic se neděje, jepřipojený na kostru osciloskopu, na zem,„na mínus“. Živý bývá někdy červený, cožje barva ohníčku a zem zelený, což jebarva trávy, nebo černý s barvou hlíny,atd., určitě na vhodné pomůcky pro za-pamatování přijdete sami.

POZOR! při připojení osciloskopu nazesilovač, který má jeden přívod repro-duktoru na zemi a druhý „živý“, musíte„zem“ osciloskopu také připojit na zem!!!Tři vykřičníky jsou málo. Kdo to spletea má zesilovač napájený ze zdroje, kterýmá mínus zdroje také připojený na zem,zkratuje si výstup zesilovače a jde kupo-vat nový IO.

Obr. 4 – Blokové schéma zapojeníměřících přístrojů při měření nf

zesilovače

Obr. 5 – Praktické zapojení podle obr. 4

Obr. 6 – Vysvětlující obrázek k měřeníamplitudy a periody

Nastavení obrazud) Další ovládací prvky jsou buď

označeny piktogramy - sluníčko je jas,soustředné kroužky jsou zaostřenía podobné soustředné mezikruží jeastigmatismus, což je také druh zaost-ření. Těmito třemi prvky si nastavíme sto-pu tak, aby byla ostrá a ne moc široká.Nejdříve si stáhneme jas tak, aby bylastopa paprsku přiměřeně vidět a potomjí oběma knoflíky zaostření zaostříme,případně doostříme až při zobrazenísignálu po celé ploše obrazovky.

Celý obrázek si můžeme posunoutknoflíky se šipkami nahoru-dolů a vlevo-vpravo. Jako pomůcka slouží vypínač sig-nálu, nenápadné tlačítko někde u vstup-ního konektoru označené 0. Přitom simůžeme stopu nastavit přesně na pro-středek obrazovky nebo vůbec stopunajít, když je někde „za rohem“, tedy mimostínítko, buď někde nahoře (dole) nebovpravo. To bylo dalších osm ovládacích

Obr. 7 – Ilustrativní zobrazeníovládacích prvků obecného

osciloskopu


68

Obr. 1 – Zapojení měřících přístrojů pro měření výkonového nf zesilovače

Pozor při měření zesilovače, zapoje-ného do můstku, kdy ani jeden z přívodůna reproduktor není spojen se zemí. Jak-mile zem osciloskopu připojíte na který-koliv z těchto přívodů, zase ho zkratujetea máte o zkušenost víc. To je jenom varo-vání pro pokročilé.

Označování vstupůZ geometrie víme, že vodorovnou osu

označujeme x a svislou osu y. Ve vodo-rovném směru nám paprsek vychyluječasová základny a ve svislém směru ver-tikální zesilovač. Vstupní konektor tedybývá označen Y.

To je pro jednopaprskové oscilosko-py. Jestliže máme dvoupaprskový osci-loskop, má dva vstupní zesilovače ozna-čené A a B a také dva vstupy A a Ba když už je to tak, bývá i vstup jednopa-prskového osciloskopu někdy označo-ván písmenem A. Kdo má dvoupaprs-kový osciloskop a chce měřit jako najednopaprskovém, prostě stiskne přepí-nač A a bude pozorovat pouze jednustopu. Druhou je možno odvést někamz cesty, třeba dolů.

Před vlastním měřením je vhodnéudělat si malý nácvik obsluhy generáto-ru a osciloskopu třeba hrou. Jeden šibalpřepne přepínače do různých poloha druhému řekne, aby mu zobrazil napří-klad signál s kmitočtem 1kHz a amplitu-dou 600 mV. Druhý do hry nejdřívezapne oba přístroje,zapne kabel osciloskopu na výstup nfgenerátoruna generátoru nastaví požadovaný kmi-točet a hrubě velikost výstupního signáluna osciloskopu najde na obrazovce sto-pu a nastaví ji doprostřed,zaostří a nastaví vhodný jaszkontroluje že není vypnutý vstup 0přepínačem vstupního zesilovače V/divnastaví velikost obrázku

zapne vnitřní synchronizaci INT a knoflí-kem SYNC obrázek zastavípřepínačem časové základny time/divnastaví počet period (2-3)výstupním napětím generátoru nastavípožadovanou velikost amplitudy, kterouprůběžně měří pomocí rastru na obra-zovce a polohy přepínače V/div.

A pak si úkoly obrátí. Tak si to krásněprocvičíte a můžete přikročit k vlastnímuměření.

Měření zesilovačeNa vstup zesilovače připojíme nf ge-

nerátor a na výstup osciloskop. Znovu:zemní přívod na zem, živý na výstup!Na nf zesilovači nastavíme kmitočet1kHz. Nikdo vám ho nevnucuje, ale lid-ské ucho slyší kmitočty v rozsahu asiod 20 Hz do 20 kHz, tedy od hloubekaž po výšky a 1kHz pro nás může před-stavovat středy a navíc je to kulaté čís-lo. Samozřejmě můžeme zesilovač pře-zkoušet v celém přenosovém pásmu,ale kmitočtovou charaktetistiku změří-me až po základním měření. Ke změře-ní výstupního napětí a vstupního napě-tí ale nepoužijeme osciloskop. Drahédigitální osciloskopy sice na obrazov-ce zobrazí naměřené hodnoty číselně,ale „sílu signálu“ můžeme naměřit lev-něji.

Nízkofrekvenční milivoltmetrNapětí měříme voltmetrem. Obvyklé

voltmetry měří napětí stejnosměrnénebo střídavé a jsou cejchované pro sí-ťový kmitočet 50 Hz. Protože měřený sig-nál je v nízkofrekvenčním rozsahu 20Hz až 20kHz, použijeme nízkofrekvenč-ní voltmetr. Obvyklé voltmetry měří na-pětí v rozsahu od 1 V do 300 V. My potře-bujeme měřit i v rozsahu milivoltů a takse tedy náš měřící přístroj jmenuje níz-kofrekvenční milivoltmetr a někdy se

označuje NFmV metr. Opět je to na prv-ní pohled skříňka se vstupním konekto-rem pro kabel se dvěma přívody - zem-ním a živým, měřidlem se stupnicí apřepínačem rozsahů a vypínačem.

Měří se stejně jako u jakéhokoliv vol-tmetru. Před měřením se přepne na nej-vyšší rozsah, připojí na měřený objekt,zvolí vhodný rozsah, přečte naměřenáhodnota a pak zase přepne na velký roz-sah, aby se při příštím měření většíhonapětí, než je nastavený rozsah, měřícípřístroj nezničil.

Domácí úkol: zkuste se podívat na li-bovolný osciloskop, který uvidíte ve ško-le, v časopisu, katalogu, z výlohou, navýstavě a pokuste se najít ovládací prv-ky, které znáte. Pokud máte možnost sii „sáhnout“, budete o zážitek bohatšía zjistíte, že všechny osciloskopy majímnoho věcí podobných a že pro vás ne-bude problém je poznat a používat.

SlovníčekAF - audio frequency - nízkofrekvenčníkmitočetAV - audio voltmeter - nízkofrekvenčnívoltmetrAF generator - nf generátorosciloscop - osciloskopbrightness - jasfocus - zaostřeníastigmatismus - astigmatismushorizontal - horizontální - vodorov-nývertical - vertikální - svislýsynchronization - synchronizaceCRT - cathode ray tube - obrazovkamagnifier - časová lupamains - síť, síťový vypínačpower - napájení, síťový vypínačinternal - interní - vnitřníexternal - externí - vnějšílevel - úroveň (spouštění syn-chronizace)

31. dílMěření nf zesilovače

nová slova: výstupní výkon, limitace,vstupní napětí

„Jaký máš zesilovač?“„Dvacetiwattový.“Z praktického hlediska nás bude zají-

mat především :

výstupní výkonmaximální vstupní napětímaximální odběr proudu

Výkon je první údaj, který se u nf zesilova-če obvykle uvádí i když ostatní jsou neménědůležité a k nim postupně také dojdeme.

Měřící přístroje zapojíme podle popi-su v minulém čísle. Dbáme přitom na zá-sady:

Na napájení stačí běžné propojovacíkablíky ale pro přívod signálu musí býtpoužity stíněné kablíky, viz [1] str. 25, tedyod nf generátoru ke vstupu zesilovačea od výstupu zesilovače k osciloskopua nf milivoltmetru.

Na „živý“ výstup zesilovače nesmí býtpřipojen přívod od uzemněného stínění,viz [2] str. 35 (výstup by se zkratoval nazem).

Kabely musí být připojeny tak, abynedošlo ke zkratu mezi banánky nebokrokodýlky ani při dotyku ani samovol-ným pohybem ohebného kabelu.

69


Bývá dobré si ještě před měřenímměřící přístroje vyzkoušet, nastavit, zvlášťve školách, kdy ovládací prvky zůstanounastavené nějak od posledního měření,nebo si s nimi někdo ještě hrál a „všech-no je jinak“. Není na škodu si celé zapo-jení vyzkoušet bez zesilovače, a teprvepotom se zesilovačem.

S nf milivoltmetrem zacházíme jakos obvyklým voltmetrem - po skončení mě-ření ho vždy přepneme na nejvyšší roz-sah, jinak riskujeme uražení ručičky nebozničení voltmetru.

Postuppřístroje zapojíme podle schematu (vizobr. 1)na nf generátoru nastavíme kmitočetf=1kHz (viz [2])výstupní napětí generátoru nastavíme naminimumpotenciometr hlasitosti zesilovače nasta-víme na maximumnf milivoltmetr přepneme na nejvyšší roz-sahzapojení zkontrolujemeteď teprve zapneme napájení.

LimitaceVýstupní napětí z generátoru postup-

ně zvyšujeme a na obrazovce oscilosko-pu sledujeme tvar signálu na výstupuzesilovače. Tvar by měl být čistě sinuso-vý, nezkreslený. Velikost amplitudy sebude zvětšovat až do určité hranice, kde

se signál jakoby zarazí o nějakou nevi-ditelnou překážku. Už se nezvyšuje, aletvar se omezuje. To je maximum, kteréhomůžeme dosáhnout. Už i sluchem mů-žete postřehnout změnu zabarvení zvu-ku. Kdybychom přidávali dále, ořezávalby se tvar sinusovky stále víc, blížil by seaž obdélníkovému průběhu a zvuk vy-cházející z reproduktoru by se zřetelnězměnil. Při reprodukci hudby nebo řečije toto zkreslení ještě znatelnější, nepří-jemné až k neposlouchání.

Výstupní úroveň signálu z nf generá-toru nastavíme jenom tak velikou, abyvýstupní napětí zesilovače bylo co nej-větší, ale na pohled ještě nezkreslené,neomezené. Tím jsem dosáhli maxima,za kterým by už došlo k omezení - limita-ci (viz obr. 2).

proud I neznáme, ale víme, že se vy-počte podle Ohmova zákona

I = U/RTakže do prvního vzorce dosadíme

místo I zlomek U/R a získáme upravenývzorečekP = U^2/R (tedy U na druhou lomeno R)

Pro náš případ ho jenom trošičku do-plnímePvýst = Uvýst^2/Rz kdePvýst je výstupní výkon

Uvýst je výstupní napětí - jedná seo střídavé, efektivní napětí

Rz je zatěžovací odpor, impedancereproduktoruPříklad:Na zesilovači s TDA2822M z Radio plusč.3/99 str. 333 [3] naměříme napříkadvýstupní napětí 3,2Vpoužitý reproduktor má impedanci4ohmypočítáme

Pvýst = 3,2^2/4Pvýst = 10,2/4

Pvýst = 2,55 [W]

Odběr prouduOdběr proudu nás zajímá kvůli vol-

bě napájecího zdroje, zda bude stačitnapájení z baterie nebo z malého sí-ťového adaptéru, nebo jak bude mu-set být dimenzovaný síťový transfor-mátor a celý zdroj. Takže při měřenílimitace při jednom naměříme i odběrproudu. Prostě do přívodu napájenívřadíme ampérmetr a při plném výko-nu přečteme velikost maximálníhoproudu.

A pár výpočtů jen takmimochodem

ZesíleníA = Uvýst/Uvst

A je bezrozměrné číslo, které udává,kolikrát je výstupní napětí větší než vstup-ní, čili, kolikrát je vstupní napětí zesílené.

Pokud chcete zesílení převést na dB,použijeme vzorec

A[dB] = 20.log(Uvýst/Uvst)

PříkonPnapájení=Unapájení.Imax

Obr. 2 – a) Čistý sinusový průběhsignálu, b) počátek limitace,c) limitace, omezený signál,d) silně limitovaný průběh

Změříme:U výst max - maximální výstupní napětíU vst max - maximální vstupní napětí

Oba údaje nás velice zajímají. Aleu koncového zesilovače jsme nejdřívezvědaví na výstupní výkon. Změřili jsemvýstupní napětí. Známe impedanci repro-duktoru - bývá na něm napsaná nebomůžeme zkusit ohmmetrem změřit oh-mický odpor a počítat alespoň s ním nebosi docela jednoduše uvědomíme, že re-produktory mívají obvykle 4ohmy, méněčasto 8ohmů (sluchátka k walkmanu16 ohmů, méně často 32 ohmů), ale vy-skytují se i jiné impedance (25 ohmů,90 ohmů atd). Pro jednoduchost bude-me uvažovat 4 ohmy.

Výstupní výkonZnáme vzoreček pro výpočet výkonu

P = U × I

Obr. 3 – Při měření odběru prouduzesilovače ze zdroje prostě dpnapájení vřadíme ampérmetr

Obr. 4 – Při měření vstupního napětí prostě nf milivoltmetr připojímena vstup zesilovače


70

Unapájení je napětí zdroje, Imax jemaximální odběr proudu při vybuzení naplný výkon.

ÚčinnostUčinnost je podíl výstupního výkonu

a příkonu. Toto číslo se násobí 100 a uvádíse v procentech a označuje se řeckýmpísmenem ný.

ný = (Pvýstupní/Pnapájení) × 100 [%]

Zatěžovací odporPokud měříte koncový zesilovač, kte-

rý má na výstupu připojený reproduktor,poznáte sami, že vám hlasitý řev vadí asami co nejrychleji doměříte a hlasitoststáhnete na přijatelnou hlasitost úrovnísignálu z generátoru nebo regulátoremhlasitosti zesilovače. Proto se při měřenívýkonových zesilovačů místo reproduk-torů používá umělá zátěž - zatěžovacíodpor.

Zatěžovací odpor si můžete vyrobitz nějakých výkonových rezistorů seřaze-ných paralelně tak, aby výsledná rezisti-vita byla 4 ohmy nebo 8 ohmů a aby ta-kováto kombinace snesla požadovanývýkon. Výstupní výkon musí vydržet i re-produktory. Kdo chce, může obětovatminiaturní nebo čtvrtwattový rezistor4 ohmy připojený místo reproduktoru. Přivybuzení zesilovače na větší výkon, nežrezistor snese, nejdříve ucítíte zvláštnízápach, při doteku zjistíte, že rezistor hře-je, pak uvidíte, že začíná na prostředkuhnědnout, černat, pálí se, stoupá prou-žek dýmu, je cítit zápach a pak rezistorzčerná a přeruší se.

Pamatuj : přepálený rezistor nepřed-stavuje zkrat, naopak, má nekonečnýodpor-rezistivitu. Všimnete si, že už aninezjistíte jeho původní hodnotu, čárový

kód nebo číselná hodnota jsou nečitel-né. To je jen tak na okraj pro další zkuše-nosti.

Za korunu jste získali další cennouzkušenost, že použitý reproduktor musívýkon zesilovače snést. Jestliže použi-jete reproduktor z malého tranzistoro-vého přijímače určený například pro vý-kon 1 W k zesilovači s výstupnímvýkonem až 5 W nebo i víc, přepálí secívka v reproduktoru stejně jako v pří-padu s rezistorem. Takže při koupi repro-duktoru je první údaj jeho impedance -například 4 ohmy a další je výkonové za-tížení, které snese například 10 W.

V katalogu GM elektronik (viz. [4]) na-jdete rezistory které se hodí jako zatěžo-vací odpor.Například:drátové rezistory v keramickém pouzdru4 nebo 8 ohmů na 20 W,případně rezistory na 5 W, s hodnotamiv řadě E12,nebo metaloxidové na 2W s hodnotamiv řadě E12.

Pamatujete? V řadě E12 je dvanácthodnot1,0 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 - 3,9- 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2.

Z praktických důvodů bývá užitečnýpřípravek - krabička s rezistorem a zdíř-kami pro přívody k zesilovači a měřícímpřístrojům.

Klidový stavKlidový stav představuje zesilovač bez

signálu. Měření je velice snadné. Po na-měření maximálních hodnot prostěodpojíme od vstupu nf generátor. Z re-produktoru by nemělo být nic slyšet, aleu některých zesilovačů slyšíme lehkýbrum nebo šum. Osciloskop přepínámena větší a větší citlivost, až uvidíme, žerovná čára je trošičku roztřepená, případ-ně je vidět celý třepatající se pásek, rea-gující na jakékoliv přiblížení ruky ke vstu-pu zesilovače. To co vidíme lze případněi orientačně změřit nf milivoltmetrem.Napětí, které naměříme je t.zv. šumovénebo brumové napětí. Jestliže je milivol-tmetr cejchován také v dB, můžeme tutohodnotu přečíst jako napětí ve V nebojako úroveň v dB. Přitom také můžemezměřit klidový odběr proudu, který námříká, jak velký proud zesilovač odebíráv „nečinnosti“ bez signálu. Naměřenéhodnoty zapíšeme jakoUšumIklid.

Pamatuj: po skončení měření přepne-me ampérmetr i nf milivoltmetr na největ-ší rozsah, kdo to neudělá, riskuje zničenía až asi koupí nový, bude si to dlouhopamatovat.

Vypadá to složitě? Vůbec ne, zesilo-vač můžete změřit během dvou minut.

Všechny naměřené hodnoty si zapí-šeme do sešitu a hlavně také uvedeme:jaký zesilovač měříme,Uzdroje - napájecí napětíRz - zatěžovací impedancif - kmitočet, při kterém měříme

Měření vstupního napětíVstupní napětí můžeme změřit u ně-

kterých nf generátorů přímo na jeho ve-stavěném měřidle nebo docela prostě nfmilivoltmetr odpojíme od výstupu a při-pojíme ke vstupu.

Měření výstupního napětíPokud nemáme nf milivoltmetr, pomů-

že nám v nouzi i voltmetr přepnutý nastřídavé rozsahy. Jsou sice cejchovanéna měření efektivní hodnoty při kmitočtu50Hz (tedy kmitočtu elektrorozvodné sítě)ale například u ručkového měřidla DU10bylo měření na kmitočtu 1kHz stále v uve-dené toleranci.

Měření osciloskopemPři zobrazení průběhu napětí na os-

ciloskopu můžeme změřit velikost ampli-tudy, tedy napětí od vrcholu kladné půl-vlny k vrcholu záporné půlvlny, t.zv.mezivrcholové napětí Umv, které se dří-ve uvádělo jako napětí Ušš - tedy napětíšpička-špička, v anglosaské literatuřeuváděné jaku Vpp nebo slovně jakoVpeak-to-peak.

Z elektrotechniky a fyziky víte, že špič-ková hodnota jedné půlvlny je tedy Umv/2 a efektivní hodnota je špičková hodno-ta krát odmocnina ze dvou dělená dvě-ma, což se dá vyjádřit jako

Uef = 0,707 × Umv/2Pozor, u osciloskopu je na přepína-

či vstupního napětí ve V/dílek ještě knof-lík pro jemné nastavení zesílení. Údajna přepínači platí pouze při vytočenítohoto knoflíku na maximum, do polo-hy označené CAL - calibrated - kalib-rováno. Případně mají některé oscilo-skopy ještě t.zv. kalibrační napětí.Moderní osciloskopy přímo na obrazo-vace ukážou naměřené hodnoty zob-razeného signálu.

Obr. 5 – Jednoduchý přípravek– zatěžovací odpor

Obr. 6 – Špičková hodnota je polovinanapětí mezi oběma špičkami.Efektivní napětí je asi 70,7 %ze špičkové hodnoty napětí

Obr. 7 – Rozsahy přepínačeodpovídají pouze při nastavenípotenciometru do polohy CAL

71


Například:velikost amplitudy je velká 3 dílky po 0,2 Vtedy 0,6 V což je 600 mVšpičkové napětí je 600/2 tedy 300 mVefektivní hodnota je 0,707 × 300 = 212,1 [mV]

To by měla být hodnota, kterou namě-říte nf milivoltmetrem.

Co když nemáme osciloskop?Budete-li se při měření limitace dívat

na tvar signálu na osciloskopu, zjistíte,že již počáteční limitaci poznáte slu-chem. Ještě víc se zkreslení přebuze-ním projeví při reprodukci hudby neboslova. Limitace je pro vás tam, kde už byzačínalo slyšitelné zkreslení. V profesi-onálních podmínkách se maximální vý-kon stanovuje pro zkreslení 10 %, cožje dost barbarské, protože to je tak asinejvětší přijatelné zkreslení. U kvalitníchzesilovačů se maximální zesílení uvádípro maximální zkreslení 1 % a u nejkva-litnějších se u jmenovitého maximální-ho výkonu pouze uvede maximálnízkreslení.

V nejprostších podmínkách si u zesi-lovače můžete změřit alespoň výstupní

výkon změřením výstupního napětí nareproduktoru střídavým voltmetrem a vý-počtem podle uvedeného vzorečku.Poznámka:

Vstupní a výstupní napětí se v litera-tuře označuje různě:u1 u2uvst uvýstUvst Uvýstvi vo (voltage input, voltage output)ue ua (u eingang u ausgang)

v našem výkladu pro přehlednostpoužijeme místo číselných indexůzkratky, např. u Pvýst.max. je na prvnípohled zřejmé, že se jedná o maximál-ní výstupní výkon. Až problém pocho-píte, můžete použít jakýkoliv indexnebo při počítačovém zápisu livobol-nou proměnnou.

Měřící přístroje můžete využít ve škol-ních dílnách nebo laboratořích (i s radoua pomocí učitelů nebo mistrů), na praco-višti v zaměstnání, někde vás nechajízměřit hodní lidé v servisu, případně simůžete docela levně koupit použité mě-řící přístroje ve výprodeji, na inzerát, nebonové kvalitní od různých firem.

Odkazy na literaturu:[1] Rádio plus 12/97[2] Rádio plus 6/99[3] Rádio plus 3/99[4] katalog GM elektronik 1999 str. 17,18

trocha slovíčekanglicky:amplifier - zesilovačaudio amplifier - nf zesilovačamplification - zesíleníloudspeaker - reproduktor (úpl-

ný názvev)speaker - reproduktor

(zjednodušenýnázev)

phones - sluchátkapower - výkon, příkonpower consumption - příkonoutput power - výstupní výkonload - zátěžinput - vstupoutput - výstupoutput voltage - výstupní napětíněmecky:eingang - vstupausgnag - výstupspannung - napětí

32. dílTakový šikovný zesilovač!

nová slova: vstupní citlivost, vstupní úro-veň

V Radio plus - KTE č.2/1999 na stra-ně 7 a 8 (viz [1]) je zesilovač - stavebniceč. 396, který báječně pomůže k dalšímexperimentům s dobrým koncem, neboťje plně prakticky využitelný jako přídav-ný zesilovač pro• walkmana• CD přehrávač• CD-ROM• zvukovou kartu PC• tape deck• gramofon, atd.

POZOR!!!Před jakýmkoliv připojováním čeho-

koliv na výstup vašeho domácího zaří-zení si to stokrát rozmyslete a raději stej-ně nic nepřipojujte, abyste si nezkratovalivýstup. Zničili byste si drahé zařízení.Pokud přesto chcete pokračovat, použí-vejte originální konektory, necpěte dokonektorů žádné drátky!!!

K začátečnickým pokusům raději po-užijte nějakého vyřazeného walkmanaa přesto dbejte, abyste někde drátky nadruhém konci kablíku nezkratovali.

TDA2822MPodle popisu z minulého čísla si zesi-

lovač změříme a přizpůsobíme.Můžeme postupovat:

a) ryze praktickyb) bádavě.

Výstupní výkona) Zesilovač připojíme k walkamanu, CDpřehrávači - diskmanu, zvukové kartěpočítače, atd.

Nastavíme takovou hlasitost, aby zvukbyl co nejsilnější a ještě nezkreslený.Změříme výstupní napětí na reprodukto-ru a vypočítáme výstupní výkon. Impe-dance reproduktoru na něm bývá napsa-ná, nebo budeme počítat se 4 ohmy.

Případně můžeme použít jiné napá-jecí napětí, ale pozor, jen takové, aby hozesilovač vydržel. A znovu vypočítámevýstupní výkon. Praktika mnohdy ani vícnezajímá a zesilovač prostě používá.b) Zesilovač a měřící přístroje zapojímepodle popisu z minulého čísla, připojímenapájecí napětí 6 V. Zjistíme kdy začínálimitace a změříme• maximální výstupní napětí uvýst,• maximální vstupní napětí uvst,• maximální odběr proudu Imax.Měření můžeme provést• nejdříve naprázdno bez reproduktoru• s reproduktorem 4 ohmy• s reproduktorem 8 ohmů

1 – L2 – zem3 – P

Konektorya) průměr 2,5 mm monob) průměr 3,5 mm monoc) průměr 3,5 mm stereod) průměr 6,3 mm monoe) průměr 6,3 mm stereof) cinch

• nebo „co dům dal“Měření provedeme s napájecím zdro-

jem, který budeme chtít pro zesilovačpoužívat, kdo má nastavitelný zdroj,může měřit při napětí:• 6 V• 9 V


72

nebo si zkusit, při jakém nejmenším na-pětí ještě zesilovač pracuje. To pro pří-pad, kdy se zesilovač napájí z baterie,která se postupně vybíjí, abychom vědě-li, do jakého napětí ještě bude zesilovačpracovat.

Nemáte pro pokusy reproduktor8 ohmů? Stavíte stereofonní zesilovač atak máte přeci dva 4ohmové. Zapojíte jedo serie.

Máte dva 8 ohmové? Zapojte je para-lelně, výsledná impedance bude 4 ohmy.

Zkušební vzorek pro měření byl za-pojen podle aplikačnoho firemního sché-matu (viz obr. 1) uvedeného v kataloguPhilips nebo v katalogu GM elektronik[3]. Pro pokus stačí zapojení na nepáji-vém kontaktním poli.

U zkušebního vzorku byly naměřenytyto hodnoty:Uzdroje uvst uvýst Pvýst[V] [mV] [V] [W]naprázdno (bez reproduktoru)6 V 17 1,759 V 32 2.88 ohmů6 V 11 1,2 0,189 V 20 2,2 0,6054 ohmy6 V 11 1,2 0,369 V 17 2,0 1,0

Výkon jsme samozřejmě neměřili, alevypočítali podle vzorečku P = U.I kde I sice neznáme, ale víme, že I = U/R a taksi to U/R dosadíme do původního vzo-rečku místo I a máme vzoreček P = U ×U/R což je P = U2/R.Poučení:1. Maximální rozkmit napětí, tedy ampli-tuda špička-špička je vždy o trochu men-ší než napájecí napětí. Při menším na-pájecím napětí je menší a při většímnapětí větší. Logické, že? Jesliže tedychceme zesilovač s větším výkonem,musíme použít větší napájecí napětí. Alejenom takové, aby ho zesilovač vydržel.2. Jestliže použijeme reproduktor s většíimpedancí, bude výkon nižší a naopak,jestliže použijeme reproduktor s nižšíimpedancí, bude výstupní výkon vyšší.

Ale pozor, výstupní impedance senesmí snižovat na menší hodnotu než jeurčená, protože by se zesilovač přetížila zničil. Každý zesilovač je obvykle navr-

žen pro určitou zatěžovací impedancia je dobré ji dodržet.

ZesíleníZesilovač má určité zesílení. U naše-

ho zesilovače jsme naměřili vstupní i vý-stupní napětí a tak můžeme vypočítatzesílení, například při 9 V a zatížení4 ohmy bylo vstupní napětí uvst = 11 mVa výstupní napětí uvýst = 1,2 V. Při výpo-čtu převedeme výstupní napětí také namilivolty a vypočteme zesíleníA = uvýst/uvstA = 1200/11A = 109,09

tedy asi 100. Toto číslo je nám praktic-ky skoro k ničemu, nás zajímá hlavně to,proč se při zapojení tohoto zesilovače kwalkmanu ozvývá příšerný zkreslenýzvuk, ze zvukové karty PC je to to samé.Jenom při zeslabení na minimum je to vpořádku. Co to je?

Vstupní citlivostZkusíme změřit výstupní napětí z walk-

mana. Ejhle, při běžné hlasitosti je napě-tí na výstupu pro sluchátka asi 100 až150 mV, naplno skoro až 400 mV. Z kaze-tového přehrávače nazývaného tapedeck je výstupní napětí při nejhlasitějšíchpasážích také až 200mV. Ze zvukové kar-ty PC při plném zesílení až asi 800 mV.Z mixážního pultu až 1,55 V.

200 mV, takže na tento vstup zesilovačelze přivést maximální vstupní napětí200 + 20 = 220 mV. Pokud chcete citlivostsnížit ještě víc, například pro vstupní na-pětí až 800mV, použijete rezistor 390k.

Takže citlivost zesilovače je vstupnínapětí pro určitý výkon, vstupní napětí proplné vybuzení koncového zesilovače,vstupní napětí předzesilovače pro určitéstandartní výstupní napětí atd.

Ryze praktickybez jakéhokoliv měření docela jed-

noduše na vstup připojíte trimr nebo po-tenciometr a nastavíte ho tak, až ani připlném vybuzení nedochází ke slyšitelné-mu zkreslení. Odpojíte ho, změříte a na-hradíte rezistorem nejbližší hodnoty.

Náš zkušební zesilovač má ale maxi-mální vstupní napětí pro plné vybuzeníaž do limitace pouze asi 11 až 20 mV(podle zvoleného napájecího napětía zatěžovací impedance reproduktoru).Zesilovač je třeba zdroji signálu přizpů-sobit.

Vstupní dělič napětíCelou problematiku si zjednodušíme

pro náš případ - chceme připojit zdrojsignálu s úrovní až do 200mV ke vstupuzesilovače s citlivostí pro plné vybuzení20 mV. Náš zesilovač je příliš citlivý, vstup-ní napětí je očividně 10× větší než je za-potřebí. V [1] Radio plus - KTE č. 2 je vtip-ně na vstupu zapojen ještě rezistor 100kkterý s rezistorem 10k tvoří dělič napětí.Je to jakoby pevně nastavený potencio-metr. (viz obr. 2) Bystré hlavy vypočítajímaximální vstupní napětí podle vzoreč-ku, ostatní mohou uvažovat logicky. Narezistoru 10k je maximální vstupní na-pětí 20 mV. Na rezistoru 100k je napětí

Závěr?Zesilovač se báječně hodí ke zvuko-

vé kartě PC, můžete použít jakékoliv re-produktory, třeba i „bedny“ které mátedoma. Hodí se k diskmanu - přehrávačiCD, nebo k přehrávání na mechanice CD-ROM. Tu stačí připojit na napájecí napětí,vpředu má sluchátkový výstup a mátepřehrávač CD. Dnešní CD-ROM jsouoznačeny 40×. To je pro počítačová data.Pro přehrávání zvukového CD na tétorychlosti nezáleží. Můžete si velmi lacinokoupit starší, pomalejší, které mnohdyleží někde vyřazené, nepoužívané. Ne-bojte se experimentovat.

LM386Z pokusů v 12. části Malé školy [2]

máte LM386, je také použitý ve staveb-nici č. 385 v [5]. Schema je na obr. 3. Proporovnání uvádíme naměřené hodnotyvzorku:Uzdroje uvst uvýst Imax Pvýst[V] [mV] [V] [mA] [mW]naprázdno (bez reproduktoru)6 V 80 1,79 V 130 2,612 V 370 3,68 ohmů6 V 115 1,3 70 2109 V 200 2,2 110 60512 V 280 2,9 150 10504 ohmy6 V 130 1,3 130 4209 V 180 1,8 140 81012 V 190 2,1 200 1100

Takto zapojený zesilovač má menšívstupní citlivost, lze ho připojít přímok walkmanu, diskmanu atd.

Vidíme, že při větším napájecím na-pětí dává větší výkon.

73


Jak to, že výstupní napětí nemůže býtvětší? Proč dochází k limitaci? Podívejtese na obr. 3. Rozkmit, amplituda, napětí mezioběma vrcholy sinusovky musí být menší,než je napájecí napětí, protože ještě něja-ké napětí zůstává na koncových tranzisto-rech v integrovaném obvodu. A efektivnínapětí, které měříme, vidíte na obrázku.

Pro jak velkou úroveň má být zesilo-vač postaven?1 až 5 mV dynamický mikrofon200 mV výstup z gramofonu, magneto-fonu „cívkového“ i t.zv. „tape decku“ - ka-zetového přehrávače bez koncovéhozesilovače, t.zv. „diodový výstup“ z roz-hlasového přijímače, a další.

0,775 V je normovaná úroveň t.zv.„nula decibel“, což si zaslouží další vy-světelní, mnohdy se jí používá u výstupuze zvukové karty PC, u mixážních pultůa zvláště v telefonii atd.

1,55 V je dvojnásobek, čili +6 dB, jeto t.zv. linkový výstup pro rozvody signálu.

0,2 až 1 V různé výstupy pro sluchát-ka (s různou impedancí)

20 až 200 mV snímač na kytaře, ně-kdy mívá i vlastní předzesilovač na nor-movanou úroveň.

Zvláštní je možnost připojit se na slu-chátkový výstup z walkmana, diskmana- přehrávače CD, na CD-ROM v počítači,televizor, televizní hry, malé klávesy CA-SIO atd.

Domácí úkol:a) Zkuste si vypočítat, jaké je výstupnínapětí do 16 ohmových sluchátek walk-mana při výkonu 1 mW

b) Zkuste si vypočítat, jaký je výstupnívýkon do 16 ohmových sluchátek disk-mana, jestliže na výstupu naměříte na-příklad 300mV

Stejným způsobem můžete postu-povat u různých koncových zesilova-čů i předzesilovačů. Tento výklad sevám hodí například při stavbě zesilo-vačů z Radio plus - KTE [4], [5], [6], [7],[8], [9].

V katalogu nebo literaruře [10] seobvykle uvádějí typické parametry,které vám obvykle dostatečně napoví,ale někdy je vhodné změřit si zesilo-vač sami.

Praktické rady:Kdo má osciloskop, může uvidět i jiné

zajímavosti:1. Nepodceňujte kondenzátor připojenýjenom mezi + a - napájení. Když ho ná-hodou vynecháte, nebo ho úmyslně vyn-dáte, zjistíte, že zvuk je jiný, zkreslenýa na osciloskopu uvidíte rušení vf kmi-táním.2. Nějak divně zakmitává? Čára na os-ciloskopu není rovná, hladká, ale roz-třepená? Boucherotův člen na výstupu- kondenzátor asi 100nF s malým odpo-rem asi 10 ohmů by měl toto vf zakmitá-vání odstranit. Buď bývá zapomenutý,nebo je možno velikost rezistoru změnitna hodnotu mezi 1 až 10 ohmy. U LM386by nemusel být, ale při zapojení na ne-pájivém kontaktním poli s delšími drát-ky, nebo nevhodně navrženým plošným

spojem může k takovému zakmitávánídojít.3. Nevěřte tak docela různým adapté-rům. Máte ho přepnutý například na na-pětí 9 V, ale on dává naprázdno třebai 15 V! A naopak, při zatížení může jehonapětí klesnout třeba jenom na 7 V. Všim-něte si, pro jaké proudy je dimenzova-ný. Proto si u zesilovače také měříte od-běr proudu.4. Pro připojení používejte konektory.Na výstup se používají různé jacky (čtidžeky) o průměru 2,5 mm, 3,5 mma 6,3 mm. Jsou v provedení MONOi STEREO. Špička bývá živá, u stereo-fonního i vedlejší kroužek. Zbytek je při-pojen na stínění kablíku (viz obr. 4). Ho-tový kablík s konektorem si radějidvakrát zkontrolujte, než byste si zkra-tovali a zničili výstup nějakého vašehozařízení.

[1] Radio plus - KTE 2/1999 str. 7 a 8[2] Radio plus - KTE 12/1997 str. 25–27[3] katalog GM elektronik[4] Radio plus - KTE 1/1999 str. 9[5] Radio plus - KTE 1/1999 str. 10[6] Radio plus - KTE 4/1999 str. 18–19[7] Radio plus - KTE 6/1999 str. 24[8] Radio plus - KTE 1/1999 str. 9[9] Radio plus - KTE 7/1998 str. 8-9[10] 269 integrovaných obvodů, HEL,

Ostrava 1996 str. 86–87

33. dílStereofonie

nová slova: stereofonie, stopy, tandemo-vý potenciometr, kanály

Máme dvě uši. Proto můžeme určit,odkud zvuk přichází. Stojíme-li před ži-vým orchestrem, vychutnáváme si pře-devším dokonalý živý zvuk a vnímáme,odkud zní jednotlivé nástroje. Do kaž-dého ucha přichází zvuk jinak. Basuvpravo vnímá pravé ucho silněji, banjo(čti bendžo) vlevo je slyšet víc levýmuchem. Pravé ucho je při zvuku zlevačástečně stíněno lebkou. Koho to zají-má, může si v patřičné literatuře zjistit,zda uši (a vyhodnocení v mozku) mo-hou vnímat i časový rozdíl mezi přícho-dem zvuku k levému a pravému uchu.Při rychlosti šíření zvuku ve vzduchu330 m/s by vzdálenost uší asi 15 cmpředstavovala dobu asi 0,5 ms. My vez-

meme jako fakt, že slyšíme prostorově -stereofonně.

ZáznamPostavíme-li před orchestr jeden mik-

rofon, bude nahrávka monofonní, nemů-žeme určit, odkud zvuk přichází, rozlo-žení nástrojů.

Postavíme-li před orchestr dva mikro-fony, bude nahrávka stereofonní, může-

me určit, odkud zvuk přichází, rozloženínástrojů.

Je už věcí způsobu nahrávání, tech-niky, jestli jsou mikrofony například u pře-nosného radiomagnetofonu půl metru od


74

sebe, nebo jestli jsou na tyči metr od sebe,nebo víc, nebo jestli jsou umístěny doumělé hlavy, aby se co nejvíce napodo-bilo vnímání zvuku ušima.

krofony. To je velice stručný a zjednodu-šený princip.

Ve skutečnosti bývá u magnetofonůpro domácnost jedna hlava.

Při přehrávání je zapojená na vstupzesilovače, který pak zesiluje signál sní-maný hlavou z pásku.

Při nahrávání je zapojena na výstupzesilovače a svým magnetickým polemzmagnetovává pásek protahovaný předhlavou. To už je věc přepínačů, zesilova-čů a korekcí a to je už zase jiná pohádka.

Základní záznam na pásku se použí-val na záznam na gramofonové desky,kde z přenosky opět vycházel signál le-vého kanálu a signál pravého kanálu.Zem je společná, a tak na přenosce vidí-te tři kontaktní kolíky.

tronické řízení napětím, které se řídí jed-ním potenciometrem pro oba kanály na-jednou.

Stereofonní zesilovač vytvoříte zedvou monofonních.

Přepínač MONO/STEREOA co když chcete stereofonní zesilo-

vač připojit na monofonní zdroj signálu?Na monofonní magnetofon, elektrofonic-kou kytaru, klávesy, apod.? Zvuk by zněljenom z jednoho kanálu a druhý by bylnevyužitý. Vyřeší to jediný přepínačMONO/STEREO, což je vlastně jenomspínač, kterým se spojí levý a pravý vstupa signál pak jde do obou kanálů.

Který kanál je levý a kterýpravý?

Nejjednodušší je postavit se předběžný stereofonní radiokazetový magne-tofon a nahrát si zvuky blíž k levému mi-krofonu a pak k pravému. Logicky nej-jednodušší je říkat do levého „levý, levý“a naopak. Když si nahrávku přehrajete,budete „levý“ slyšet zleva a naopak. Pá-sek pak přehrajete přes vaše zkoušenézařízení a když je to obráceně, buď pře-hodíte jenom na zesilovači kabely k re-produktorům (v Kocourkově by prohodilireprobedny), pokud zesilovač vyrábíte,připájíte výstupy zesilovače k patřičnýmkonektorům a označíte je.

Zkuste si sami správné umístění le-vého a pravého kanálu i obrácené.U některých skladeb vůbec žádný roz-díl nezjistíte, u jiných je rozdíl znatelný.

Obr. 1 – Stereofonní zesilovačje tvořen dvěma zesilovači,potenciometr je tandemový,ovládí najednou oba kanály

Výsledkem jsou dva signály. Z levéhomikrofonu a z pravého mikrofonu. Násle-duje další zpracování.

Nahrání na magnetofonovýpásek.

Magnetofon má v záznamové hlavědvě cívky - levou a pravou, které nechá-vají na pásku dvě zmagnetizované sto-py - se signálem z levého a pravého ka-nálu.

Přehráváníz magnetofonového páskuMagnetofon má ve snímací hlavě dvě

cívky - levou a pravou, které snímají sig-nál zvlášť z levé a zvlášť z pravé stopy.Obě současně. Tento signál se vede dodvou zesilovačů - jeden zesiluje levýa druhý pravý kanál. Na výstupu těchtozesilovačů jsou reproduktory. Reproduk-tor od zesilovače levého kanálu se umis-ťuje před posluchače vlevo a druhý re-produktor od pravého kanálu napravo.Takže zvuk z těchto reproduktorů vychá-zí ze stejného směru, jak je zachytily mi-

Obr. 2 – Stereofonní zesilovačje ovykle na jedné desce, ale

uvažujeme každou polovinu zvlášť

Zvláštními úpravami je možno signálz levého a pravého kanálu sdružit, spo-lečně přenášet nebo ukládat a pak zno-vu obnovit oddělený levý a pravý kanál.To se týká rozhlasového nebo televizní-ho stereofonního vysílání, záznamu naCD atd. Na výstupu dekodéru tedy je opětlevý a pravý kanál. Tedy přenosový ka-nál. Levý kanál bývá označován L, pravýR (nebo česky P).

Stereofonní zesilovač tedy obsahujedva zesilovače. Pokud zesilovač měřímenebo opravujeme nebo zapojujeme, uva-žujeme každý zvlášť. U moderních inte-grovaných obvodů vypadá schéma spí-še jako blokové schema, najdeme• + napájení• - napájení• zem (nemusí být společná s - !!)• vstup levý• vstup pravý• výstup levý• výstup pravý

Regulace hlasitostiKaždý kanál zesilovače má vlastní

regulátor hlasitosti, vlastní řízení výšek,hloubek, atd. Klasicky se používají po-tenciometry, které mají na jedné osičcedva potenciometry, tzv. tandemové.V moderních obvodech se používá elek-

Tandemový potenciometr

Přepínač mono/stereo

Obr. 3 – V provedení stereofonníhozesilovače jako intehrovaného

obvodu jsou v jednom pouzdru obazesilovače se společným napájením,

ale vstupy zvlášť pro každý kanál

75


U walkmana prostě obrátíte sluchátka.I na nich máte označení L a R.

Tady stereofonie nekončí, vývoj po-kračoval kvadrofonií, domácí kino a kinamají několika kanálový zvukový dopro-vod. Klasická stereofonie je při poslechuhudby běžná, monofonní je napříkladtelefon, ozvučení společných prostor -letištní haly, nádraží, hudební kulisav obchodních domech, atd.

VyváženíStereofoní poslech je totiž možný je-

nom v určitém prostoru mezi dvěma re-produktory. Jestliže je posluchač blíž

jednomu reproduktoru, slyší spíše je-nom tento kanál, například bušení bi-cích a sbor a neslyší zpěv nebo při ko-mických výstupech slyší jednohokomika a druhý je slabý nebo není sly-šet vůbec. Vyvážení síly zvuku z jed-notlivých kanálů lze nastavit ovládacímprvkem označovaným jako „balance“,tedy vyvážení.Doma jste si zkusili vypočítata) jak velké je napětí na výstupu 16 oh-mových sluchátek při výstupním výkonu1mV.

Slovně řečeno je výkon P rovný U nadruhou lomeno R. Úpravou dostaneme

výraz U se rovná odmocnina z P krát R.Výkon 1 mW si převedeme na 0,001 Wa odmocnina z 0,001 krát 16 je0,1264911064067, po zaokrouhlení jeto tedy asi 126 mV.b) Jak velký je výkon při výstupním na-pětí 300 mV do sluchátek 16 ohmů.

P = U2/R

Napětí 300mV převedeme na 0,3 Va počítáme (pro jednoduchost vypadájednořádkový zápis takto):

P = 0.3^2/16P = 0.09/16P = 0.005625 což je asi 5,6 mW

34. dílKoupená stavebnice

nám ušetří spoustu času i problémůse sehnáním všech součástek, ustřiže-ním, leptáním a vyvrtáním desky ploš-ného spoje. Je-li to stavebnice českéhovýrobce nebo s návodem v českém ja-zyce, je to bez problémů. Ale poradímesi i s návodem v jiných jazycích. V prvnířadě zjistíme k čemu zařízení sloužía jaké má základní technické paramet-ry. Číslice a jednotky jsou ve všech jazy-cích stejné. Zkuste se úmyslně podívatdo návodu nebo na článek v časopisunapsaný v jazyce, který neznáte. Najdě-te čísla a jednotky. Určitě najdete- napájecí napětí- odběr proudu- nějaká napětí v mV- nějaké údaje v ohmech- výkon ve W- rozměry v mm- atd.

Také některá slova jsou podobnáv mnoha jazycích, nebo ve skupinách ja-zyků. Například kondenzátor, LED, tran-zistor a podobné. U rezistorů nebo cívek,tedy jedněch z nejstarších součástek,jsou v jednotlivých jazycích rozdíly znač-né. Podobnost je velice vzdálená nebovůbec žádná.

Jazykový koutekPro dnešní jazykový koutek si vybe-

reme například SUPERMINI 2,5W AUDIOPOWER AMPLIFIER K2637.

Je zřejmé, že se jedná o velice malič-ký NF zesilovač s výkonem 2,5W. Jdemedo Evropy a čteme viz. tab. 1.

Je to tedy nízkofrekvenční zesilovač,který má dvě části - předzesilovač a kon-cový zesilovač.

Je napájen stejnosměrným napětím4,5 až 15 V, maximální odběr proudu je400 mA, klidový odběr proudu je 12 mA.Je ho tedy možno napájet z baterie (pronaše pokusy je to nejbezpečnější), z au-tobaterie, adaptéru, nebo jiného zdroje.

Pro plné vybuzení koncového zesilo-vače stačí 150 mV. Čili je ho možno pou-žít pro melodický zvonek, jako externízesilovač pro televizní hry, pro domácícvičení na kytaru se snímačem nebo jakomonofonní zesilovač pro walkmana,discmana, zvukovou kartu v PC, tape-deck - cívkový nebo kazetový magneto-fon, malé klávesy, atd.

Uvedené hodnoty platí pro napáje-cí napětí 12 V. Při jiném napájecím na-pětí jsou hodnoty jiné. V originálním ná-vodu jsou uvedeny, ale vy si je můžetezměřit sami.

Všimneme si několika vět:

ReproduktorA loudspeaker of 4 to 8 ohm should

by wired to the connections „LS“.Un haut-parleur de 4 a 8 Ohm doit

etre monté aux connextions „LS“ et„masse“

Auf die Anschliessunen „LS“ und„Masse“ soll ein 4 bis 8 Ohm Lautspre-cher angeschlossen verden.

Aan de aansluiting „LS“ en massa di-ent een luidspreker van 4 tot 8 ohm toworden aangebracht.

Což česky znamená že na výstupmezi špičky označené „LS“ a „zem“ semá připojit reproduktor 4 až 8 ohmů.

I když nerozumíte všemu, jasně vidíte4 a 8 ohmů, což pochopíte, že patří k re-produktoru a LS je označení přípojnéhobodu na plošném spoji i na schematu.

OchranyShort circuit and thermal overload pro-

tected.Thermische und Kurzschlussi-

cherheid.Obr. 1 – Blokové schéma zesilovače

s předzesilovačem

Obr. 2 – Použití sledovače signálu

Vstupní citlivost předzesilovače je20 mV pro plné vybuzení. Je to tedy mož-no použít například pro mikrofon nebopro zesilování slabých signálů (z nf vý-stupu přijímače, atd).

Každou část je možno použít zvlášťnebo obě společně. V původním návoduje mezi předzesilovačem a koncovýmzesilovačem propojka. Pokud chcete ří-dit hlasitost, zapojíte na její místo poten-ciometr. Walkman, discman, klávesya ostatní přístroje, u kterých bereme sig-nál ze sluchátkového výstupu, mávlastní ovládání hlasitosti. Výstupz tape-decku, „diodový výstup“ z přijíma-če, mikrofon, svůj vlastní regulátor hlasi-tosti nemají a je ho třeba zapojit na vstupzesilovače.

Kmitočtová charakteristika nám říká,že zesilovač přenáší v určitých mezíchkmitočty od 60 Hz do 15 kHz.

Obr. 3 – Schéma zesilovačes TDA 1015


76

Technical dataPower supply: 4.5 to 15V DCSupply current: 400mAInput sensitivity : power-amplifier: 150 mV (12 V)

: pre-amplifier: 20 mV (12 V)Input impedance: power-amplifier: 20 Kohm

: pre-amplifier: 200KohmFrequency characteristics: 60 Hz to 15 KhzOutput impedance: power-amplifier 4-8 Ohm

: pre-amplifier 1 KohmMax. outputpower: 2, 5 W (4 Ohm, 12 V)Dimension : 42 × 32 × 27 mm

Technische AngabenSpeisespannung: 4,5 bis 15 V DCStromverbrauch : 400 mARuhestrom: 12mAEingangsempfindlichtkeit: Endverstärker : 150mV (12V)

: Vorverstärker : 20 mV (12V)Eingangsimpedanz : Endverstärker : 20 Kohm

: Vorverstärker : 200 Kohm (12 V)Frequenzcharakteristik: 60 Hz bis 15 kHzAusgangimpedanz : Endverstärker : 4-8 Ohm

: Vorverstärker : 1 KohmMax. ausgangsleistung: 2,5 W (4 Ohm, 12 V)Abmessungen: 42 × 32 × 27 mm

Données techniquesTension dálimentation: 4,5 a 15V DCCourant absorbé: 400 mACourant de repos: 12 mASensibilité déntrée : amplificateur de sortie : 150 mV (12 V)

: pré-amplificateur : 20 mV (12 V)Impédance déntrée : amplificateur de sortie : 20 Kohm

: pré-amplificateur : 200 KohmCharectéristiques de fréquence : 60 Hz a 15KHzImpédance de sortie : : amplificateur de sortie : 4-8 Ohm

: pré-amplificateur : 1 KohmPuissance max. de sortie : 2,5 W (4 Ohm, 12 V)Dimensions: 42 × 32 × 27 mm

Technische gegevens:Voedingsspanning : 4,5 tot 15 V DCOpgenomen stroom: 400 mARuststroom: 12 mAIngangsgevoeligheid: eindversterker : 150 mV (12 V)

voorversterker : 20 mV (12 V)Ingangsimpedantie eindversterker : 20 Kohm

voorversterker : 200 KohmFrequentiekarakteristiek: 60 Hz tot 15 KHzUitgangsimpedantie eindversterker : 4-8 ohm

voorversterker : 1 KOhmAfmeting: 42 × 32 × 27 mm

Úmyslně není uvedeno, v jakém jazyce je text napsán. Přesto je možno vyčíst a pochopit, žečesky by to bylo:

Technické údajeNapájecí napětí: 4,5 až 15 V stejnosměrnéOdběr proudu: 400 mAKlidový odběr proudu: 12 mAVstupní citlivost: koncový zesilovač: 150 mV (12 V)

předzesilovač: 20 mV (12 V)Vstupní impedance: koncový zesilovač: 20 kohmů

předzesilovač: 200 kohmůKmitočtová charakteristika: 60 Hz až 15 kHzVýstupní impedance: koncový zesilovač: 4–8 ohmů

předzesilovač: 1 kohmMax. výstupní výkon: 2,5 W (při 4ohmech a 12 V)Rozměry: 42 × 32 × 27 mm

Tab. 1

Thermische en kortsluitbeveilinging.Protection contre court-circuits et pro-

tection thermique.Ochrana proti přetížení zkratem

a tepelnému přehřátí.I když je integrovaný obvod chráněný

proti náhodnému zkratu na výstupu, nenívhodné ho úmyslně zkratovávat na delšídobu, protože obvod je výkonově přetě-žován.

NapájeníThe power supply is connected to

points „+“ and ground. Mind the polarity!It can be from 4.5 to 15 V DC, and neednot to be stabilised.

Napájecí napětí je přivedeno do bodů„+“ a zem. Zachovejte polaritu! Může býtod 4,5 do 15 Vss a nemusí být stabilizo-vané.Ještě si povšimneme, žeLS - loudspeaker je reproduktorINL - input low je vstup předzesilovačeINP - input power je vstup koncovéhozesilovačeJ - jumper je propojka mezi předzesilo-vačem a koncovým zesilovačem.

Pomineme zvláštnost v psaní velkýchpísmen K-kilo nebo O-ohmy nebo psaníjednotek za číselnou hodnotu s meze-rou nebo bez mezery. V textu je to uvede-no podle originálu.

Takto se můžete orientovat v jakéko-liv technické dokumentaci, vybrat si topodstatné. I když znalost alespoň jedno-ho světového jazyka vám otevře dveředo světa.

Praktické využití

Sledovač signáluPři opravách přijímačů, zesilovačů

a dalších nf zařízení je třeba mnohdy sle-dovat, kam až signál prochází, kde seztrácí. K tomu se používá tzv. „sledovačsignálu“, což je nf zesilovač, který připo-jujeme postupně na zdroj signálu, navstup zesilovače, na první tranzistor, nadruhý, na přepínače, potenciometry, dojednotlivých bodů kde by měl být signála sledujeme, jestli tam je nebo nenía zda se směrem od vstupu k výstupuopravdu zesiluje. Tento zesilovač by bylomožno použít pro tyto účely, protože mádva vstupy s různou citlivostí ale i dosta-tečně velkou vstupní impedanci.

Mikrofonní zesilovačCitlivost je dostatečná. Co takhle si

pohrát se směrovostí mikrofonu? Mikro-fony mají různou směrovou charaktetis-tiku. Kulová - snímá stejně silně ze všechstran. Osmičková snímá ze dvou proti-lehlých stran. Úzce směrový mikrofonsnímá pouze z jednoho směru. Napří-klad při filmování s mikrofonem na ka-meře není slyšet dech nebo dokonce

77


funění operátora, vrčení kamery nebojiné rušivé zvuky. Návleky a pěnovénebo huňaté kryty na mikrofonech tlumíi šum větru. Zkuste si mikrofon umístitnapříklad do ohniska reflektoru baterkynebo parabolického zrcadla reflektoruautomobilu do místa, kde byla žárovka.Budete snímat zvuk z prostoru, kam sví-til kužel světla. Fantazii se meze nekla-dou, o své poznatky se podělte s ostat-

jazykový doplněk (úmyslně bez označení jazyka)rezistor resistor résistance weerstand Widerstand rezistenciakondenzátor capacitor condensateur condensator Kondensator condesadorecívka coil bobine spoel Spule bobinadioda diode diode diode Diode diodotranzistor transistor transistor transistor Transistor transistorintegrovaný obvod IO, IC CI IC IC C.I.LED LED DEL LED LED DELpotenciometr potentiometer potentiometre potentiometer Potentiometer potenciómetropřepínač switch commutateur schakelaar Schalter conmutador

ními, zajímavé poznatky mohou být re-dakcí uveřejněny.

Doma jste si zkusili vypočítata) jak velké je napětí na výstupu 16 ohmo-vých sluchátek při výstupním výkonu 1mV.

Slovně řečeno je výkon P rovný Una druhou lomeno R. Úpravou dosta-neme výraz U se rovná odmocnina z Pkrát R. Výkon 1mW si převedeme na

0,001 W a odmocnina z 0,001 krát 16je 0,1264911064067, po zaokrouhleníje to tedy asi 126 mV.b) Jak velký je výkon při výstupním na-pětí 300 mV do sluchátek 16 ohmů.P = U2/R

Napětí 300 mV převedeme na 0,3 Va počítáme (pro jednoduchost vypadájednořádkový zápis takto):P = 0.3^2/16P = 0.09/16P = 0.005625 což je asi 5,6 mW

[1] Dokumentace ke stavebnici Velle-man.kit K2637

[2] J. A. Komenský - Brána jazyků, 1633[3] Fr. J. Zoubek, O vzdělávaní jazyků,

1874[4] Radio plus - KTE č. 8/1999[5] Radio plus - KTE č. 12/1997 s.25-27.

35. dílCo je v „reprobedně“?

Nová slova: výhybka, kmitočtová cha-rakteristika, dělící kmitočet

Při pokusech se zesilovačem jste zjis-tili, že reprodukce ovlivněna umístěnímreproduktoru:• nejslabší - ve volném prostoru• lepší - na desce• nejlepší - v uzavřené skříni

Skříni se také někde říká reprobox,počeštěně reprobedna nebo jenom bed-na. Je to celá soustava, každá část mána reprodukci vliv:• velikost a tvar skříně• typy reproduktorů• výhybky• prostředí, pro které je určena.

Konstrukce reproduktorových soustavje celá věda, velmi dobře a mnohokrátpopsaná v nejrůznější literatuře. Na kon-ci článku je několik odkazů. Vy si jistěnajdete své informace, v úrovni odpoví-dající vašemu zájmu. My to vezmeme odlesa.

1. pokusNa zdroj signálu (kazetový nebo CD

přehrávač, gramofon, výstup z přijímače

atd.) připojíme zesilovač a na jeho vý-stup připojíme vhodný reproduktor (vizobr. 1). Při pokusech jsme zjistili, že jerozdíl v reprodukci malými a velkými re-produktory. Dále si reproduktory může-me rozdělit podle přenášených kmito-čtů na• basový• středotónový• výškový 0,7 až 1,5 mm. Pro náš pokus zkusíme

někde v našich pokladech vyhrabat ně-jakou cívku, která by měla co nejmenšíohmický odpor - tedy navinutou něja-kým silnějším drátem. Můžete použítsekundární vinutí nějakého rozebrané-ho síťového transformátoru, třeba i bezplechů, nebo i s jádrem, nějakou tlumiv-ku ze síťového zdroje.

Zvuk je najednou dutý, dunivý, bezvýšek.

Pamatuj: čím větší indukčnost, tím vyš-ší odpor cívka klade střídavému proudu,tlumí ho, říká se jí tlumivka.

Trocha teorie.I když jsme praktická škola, může-

me vědět, že odpor kladený střídavé-mu proudu kapacitou kondenzátorunebo indukčností cívky se vypočítá pod-le vzorců

XC = 1/2*pi*f*C [ohmy; Hz, F] [1]XL = 2*pi*f*L [ohmy; Hz, H] [2]

Reaktance kondenzátoru nebo cívkyspolu s ohmickým odporem reprodukto-ru tvoří dělič napětí a čím je reaktancevětší, tím menší napětí zbyde na rozkmi-tání kmitačky reproduktoru a zvuk je slab-ší. U kondenzátoru se zvyšováním kmi-točtu a u indukčnosti se snižovánímkmitočtu klesá jejich reaktance a na re-produktoru je vyšší napětí, což si může-me jednoduše orientačně změřit.Krabicové a svítkový kondenzátor

2. pokusPřed reproduktor připojíme do série

kondenzátor (viz obr. 2). Pro pokus veškole by vám připravili hodnoty například1, 2, 4 a 8 mikrofaradů, vy použijte to, cobudete mít po ruce. Kondenzátor musíbýt bipolární (tedy ne elektrolytický, kterýmá vyznačenou polaritu vývodů), obvyk-le je to typ MP, což znamená, metalizo-vaný papír. Podle tvaru bývají krabicové,menší hodnoty svitkové - váleček. Zvuk zreproduktoru zní slabě a pisklavě.

Pamatuj: čím menší kapacita, tím jsounízké kmitočty omezenější.

3. pokusPřed reproduktor zapojíme do série

tlumivku (viz obr. 3). V reproduktorovýchsoustavách bývají obvykle vzduchovécívky, nebo tlumivky na jádru z EI ple-chů nebo na speciálním ferritovém já-dru. Jsou navinuty drátem o průměru

Vzduchová cívka svázaná tkalounem

Tlumivka na feritovém hrníčkovém


78

4. pokusNa vstup zesilovač místo kazetové-

ho nebo CD přehrávače zapojíme níz-kofrekvenční generátor a na výstup za-pojíme nízkofrekvenční milivoltmetr (vizobr. 4). Nastavíme takovou úroveň sig-nálu, aby na reproduktoru na výstupuzesilovače bylo napětí například 1 V.Nejdříve při kmitočtu 1 kHz, který budepro nás referenční (česky řečeno vztaž-ný) kmitočet. Tuto úroveň napětí z gene-rátoru nebudeme měnit, měnit budemekmitočet v celém slyšitelném pásmu,tedy od 20 Hz do 20 kHz (i když to všech-no neslyšíme).

Nejdříve si všimneme, v jakém roz-sahu slyší naše uši. Pak si ale musímeuvědomit, že slyšíme to, co se line z re-produktoru. Je jasné, že z basového re-produktoru uslyšíme i více hloubeka z výškového zase spíše vysoké kmito-čty. Zatím se tedy nenecháme ovlivnit tímco slyšíme, budeme měřit.

První měření uděláme jenom s repro-duktorem. Komu vadí pískání, může pou-žít zatěžovací odpor - rezistor 4 nebo8 ohmů, podle pokusů s měřením výstup-ního výkonu zesilovače. Druhé měření sevřazeným kondenzátorem a třetí s tlumiv-kou. Při měření na samotném reprodukto-ru by napětí mělo být v celém pásmu line-ární, stálé. To je další vlastnost NFzesilovače - vyrovnaná kmitočtová cha-rakteristika. Při měření s tlumivkou by mělonapětí se zvyšováním kmitočtu klesat. Přiměření s kondenzátorem by mělo od ur-čitého kmitočtu stoupnout až k původníhodnotě.

Při jakých kmitočtech budememěřit?

Když napětí naměříte na nějakýchkmitočtech, kde byla nějaké měřitelnázměna a chcete si udělat graf, dojdetek poznání, že běžná lineární stupnice jakopodle pravítka je nevhodná. Na většiněgrafu by byly výšky, středy někde v levétřetině a basy těsně u levého okraje (vizobr. 5).

Přitom chceme nějaké hezké lineárníměřítko - jedna, dva, tři, čtyři a tak dále(viz obr. 6). Ing. Velický nám na průmys-lovce toto měřítko elegantně doplnil de-sítkami a dodal, že se jedná o dekády,kde deset na nultou je jedna, deset naprvou je deset, deset na druhou je sto,na třetí je tisíc, na čtvrtou deset tisíca krásné měřítko bylo na světě. Takové,jako vídáte na grafech v literatuře (viz obr.7). Pro naše účely si na osu x uvedemekmitočty v Hertzech (viz obr. 8).

Při měření postupujeme od 1 kHz,který je pro nás výchozí kmitočet a zvo-lená úroveň výchozí (vztažná, referenč-ní) například 1V. Nastavení úrovně ne-měníme, měníme kmitočet od 20 Hz do20 kHz, hodnoty zapisujeme do tabulkya zhotovíme grafy, které mohou vypadatnapříklad jako na obrázku 10.

TlumivkaPokud je ohmický odpor tlumivky pří-

liš velký, nedosáhne napětí ani při níz-kých kmitočtech původní úrovně bez tlu-mivky. Výkon se zbytečně ztrácí. Právěproto musí být ohmický odpor tlumivkyco nejmenší. Průměr drátu, kterým je tlu-mivka navinutá, se volí také s ohledemna protékající proud.

5. pokusPokus o jednoduchou reproduktoro-

vou soustavu. Dříve stačil v „rádiu“nebo televizoru jeden reproduktor. Ob-vykle dostatečně přenášel středy a čás-tečně i hloubky. Případně se do jehostředu přidával trychtýřek pro lepší vy-zařování výšek. Někde se i pro úsporumísta používaly reproduktory s elipso-vitým tvarem membrány. Na vyššíchkmitočtech vlivem stoupající indukčnostiúčinnost klesala a proto se paralelněk tomuto reproduktoru mohl přes kon-denzátor C připojit výškový reproduk-tor (viz obr. 11).

V praxi se dělají reproduktorové sou-stavy dvoupásmové nebo třípásmové.Kdyby byla tlumivka a kondenzátor zvo-leny náhodně nebo zkusmo, byl by vý-sledný přenos zřejmě nevyvážený.a) Jestliže by se obě části nepřekrývaly,byly by slyšet jenom basy a výšky ale seslabými středy. Sice by se mohlo zdát, žebedna má v porovnáním se středy skvě-lé basy i výšky, ale celkově by měla men-ší citlivost.b) Jestliže by se obě části překrývalynevhodně, byla by v této části výslednáimpedance menší, a tudíž výkon na stře-dech větší, a také by se víc zatěžovalzesilovač a mohlo by být přetížen, neboi zničen.

Je to dost hrubé, jednotlivé dekádyse mohou rozdělit například zhruba natřetiny. Tomu odpovídají logaritmy čísel2 a 5log(2) = 0,30103log(5) = 0,69897

pro nás to je asi 0,3 a 0,7 z velikostijedné dekády. Kdyby bylo dělení na mili-metrovém papíru po 10 cm na každoudekádu, byla by dvojka na 3 cm a pětkana 7 cm.

Obr.5Budeme tedy měřit systémem 1 - 2 -

5 - 10. Připravíme si tabulku (viz obr. 9).Stačí od ruky, protože používáte čtve-rečkovaný sešit, bude to přehlednéi úpravné a dostatečně ilustrativní. Veškole byste použili milimetrový papírnebo tak zvaný semilogaritmický papír,který má osu x dělenou logaritmickya osu y lineárně. Vhodný je čtyřdeká-dový.

Obr. 6a, b, c, d

Na ose x je logaritmická stupnice, naose y lineární, papíru se říká

semilogaritmický; Kdo ho nemá,nemusí pracně rýsovat všechny osy,stačí systémem 1-2-5-10 najít body

pro tyto kmitočty na běžnémmilimetrovém papíře

79


Proto se stanovuje určitý dělící kmi-točet.

Mezní, dělící kmitočetOhmický odpor reproduktoru je i při

změnách kmitočtu stejný, reaktance tlu-mivky se se zvyšováním kmitočtu zvyšu-je. Stav, kdy je XL = R označujeme jakomezní kmitočet. Dosadíme a upravíme.XL = R [4]

Poznámka pro redakci KTE: prosímvysázet jako vzorce podle matematickýchzvyklostí, ne v jednořádkové formě a s Lu XL podsazeným a s C u XC podsaze-ným.:2πL = Rf = R/2L [5]XC = R [6]1/2πC = R1 = 2πRCf = 1/2RC [7]

Prvním určujícím činitelem je impe-dance reproduktorů, dělící kmitočet se

také volí podle typů reproduktorů, u dvou-pásmových reproduktorových soustavnapříklad 3000 Hz. Kondenzátory se vy-rábějí v určitých hodnotách, tlumivky lzenavinout poměrně přesně.

Výpočet C a LZkusíme si vypočítat kapacitu a in-

dukčnost například pro dělící kmitočet3000 Hz, reproduktory s impedancí8 ohmů.

Úpravou vzorečku [7] dostaneme (vý-počet uvádíme úmyslně v jednořádkovéformě)C=1/2fR [8]po dosazení vyjdeC = 1/(2*3,14*3000*8)C = 1/150720C = 6,634819532909e-6

tedy asi 6,9 krát deset na mínus šes-tou, tedy asi 6,9 mikrofaradů. Pro nášjednoduchý příklad je to dostatečné, ji-

nak by se uvažovalo dále s mnoha dal-šími vlivy a hledisky, vše je dopodrobnapopsáno v literatuře, tato část školičkyje pro úplné začátečníky a jenom ilu-strativní.

Indukčnost vypočteme obdobně pod-le vzorečku [5].L = R/2*3,14*fL = 8/2*3,14*3000L = 8/18840L = 4,246284501062e-4

což je asi 0,42 krát deset na mínustřetí, tedy asi 0,42 mH (milihenry)

Tlumivku je sice možno vyrobit podo-mácku, ale kdo dělá doma nudle? Odspecializovaných firem je možno koupittlumivky nebo dokonce celé výhybky, čicelé stavebnice reproduktorových soustav.

Literatura:[1] Lukeš, J; Věrný zvuk, SNTL Praha 1962[2] AR 2/75 str. 46[3] AR B 5/81[4] Funkschau 25/82 str. 52-56[5] AR B 2/84[6] AR B 6/86[7] AR B 5/93[8] A Radio - konstr.elektr. 1/96

klíčová slova: tlumivka, kostra, strmostvýhybek

Proč ne? Stavba má tři základní kro-ky:1. studium vhodné literatury2. výroba skříně3. výroba výhybek.

Nejjednodušší je koupit si celou sadu:skříň, reproduktory a výhybky a provéstsi jenom konečnou montáž.

Pro někoho je jednodušší si sám vy-robit podle osvědčeného publikované-ho návodu skříň a dokoupit si reproduk-tory a výhybky, pro jiného je výroba skříněnepřekonatelnou překážkou, ale můžesi udělat všechno ostatní. Koupit se dávšechno, někoho odrazuje cena tlumiv-ky a troufá si ji vyrobit sám. Uvažte tedysvé možnosti: kvůli několika tlumivkámkupovat celou velkou cívku lakovanéhoměděného drátu, vyrábět vhodnou kost-řičku, případně improvizovat nějakou

navíječku. V někerých odborných školáchnebo učilištích jsou dobře vybavené navi-járny, nebo se dá navíjet i upnutím kostrycívky do soustruhu.

Vzduchová cívkaKostra

a) běžná pro transformátory,b) kulatá, vlastnoručně vyrobená.

vlastnosti cívky úplně změnil. Na této kos-třičce cívka zůstane, proto je zapotřebítolik kostřiček, kolik bude tlumivek. Přednavíjením se do kostřičky vloží zpevňo-vací špalík s dírou pro osu (průměr na-příklad 8mm) a na čela kostry se přiložíbočnice ze železného plechu asi 1,5mmsilného, aby se tlakem navíjeného drátukostra neroztrhla. Na drát se asi 15 cm

36. dílReprosoustava vlastníma rukama?

Materiála) Pokud máte po ruce kostřičky protransformátor, případně i špalík, bočnicea navíječku, je po starostech. Kostra protransformátor bývá buď lepená vcelku,nebo sestavovaná. Jestliže ji nemátea budete ji vyrábět, nemusíte se držetžádných návodů a uděláte si ji podlesebe. Rozměry transformátorových ple-chů bývají v tabulkách, rozměry kostřič-ky snadno odvodíte podle nich. Je vyro-bena z pertinaxu nebo laminátu o tlušťce1,5 mm (jako destička pro plošné spoje).Destičku pro plošné spoje s vrstvou mědinepoužívejte, ta by tvořila závit kolem do-kola, tedy jakýsi závitový zkrat, který by

Obr. 1 – Jednotlivé díly kostry –pertinaxové destičky, čelo a kovové

bočnice pro zpevnění sestavenékostry a výplňový dřevěný špalík

Obr. 2 – Sestava – ,atioce, kovovábočnice, dřevěný špalík, sestavená

kostra, kovová bočnice, matice


80

od kraje přiváže tenký, pevný provázek,drát se zevnitř protáhne nejnižším otvo-rem v kostře a provázkem se pevně při-váže ke kostře. Podobně se po navinutídruhý konec drátu přiváže k cívce, zby-tek drátu se odstříhne od zásobní cívkya asi 15 cm dlouhý kus se vyvede vhod-nou dírkou v čelíčku kostry. Hotová cívkase obvykle ovíjí vrstvou olejového pro-kladového papíru nebo ještě lépe trans-formátorovým plátnem (pevné, žluté,hladké, voní pryskyřicí). Kdo ho nemá,použije alespoň nějakou izolační pásku,aby se tenká vrstva laku na vinutí neod-řela. Nezapomeňte si na cívku nalepitštítek kde je uveden alepoň počet závi-tů. Průměr drátu nebo indukčnost simůžete kdykoliv změřit, ale závity užspočítáte těžko. Je vhodné si údajeo cívce poznamenat do vašeho sešitu:použitou kostru, průměr drátu, početzávitů, předpokládanou indukčnost,změřenou indukčnost (případný výpočet)a časopis nebo knihu ze které jste čer-pali. A pak to můžete směle zapomenouta uvolnit si paměť pro důležitější věci.b) Kulatá kostra pro navinutí cívky stačíjedna, cívka se sváže tkalounem aby senerozpadla a pak se z této kostry sesu-ne. Je samonosná. Zlaté ručičky našichčtenářů využijí i to, co mají po ruce. Vhod-ný je kousek novodurové trubky pro vo-dovod nebo topení, není křehký, dá sesnadno uříznout a zapilovat. Bočnicemohou být také z novoduru nebo plexi-skla alespoň 3 mm silného, překližkynebo jiného materiálu. V bočnicích jsouzářezy pro vývod drátu začátku vinutía pro provázky, kterými je po navinutí cív-ky svázána, aby se nerozpadla. Upro-střed je otvor pro osu, kterou se celá kost-ra stáhne, aby držela pohromadě. Osabývá upevněna v navíječce nebo je pří-mo na ní nasazena klika. Při navíjení seklikou otáčí celá kostra jako prasátko narožni. Aby osa vedla středem cívky, býváuprostřed vymezovací špalík, nebo ales-poň vložky s průměrem stejným, jako jevnitřní průměr trubky.

Postup vinutía) sestavíme kostru,b) kostru nasadíme na osu a zpevnímematicemi,

c) do zářezů vložíme dostatečně dlouhéprovázky, napneme je a přichytíme jek ose například samolepkou, nebo kous-kem drátu,d) zásobní cívku s drátem upevníme vol-ně otočnou proti navíječce, nebo nám jinavléknutou na nějaké vhodné kulatétyčce prostě podrží kamarád v rukou,e) do zářezu vložíme drát, necháme hoasi 15 cm vyčnívat ven a připevnímek ose, aby při otáčení neplandal vevzduchu,f) otáčíme kostrou a navíjíme drát pěknězávit vedle závitu. Druhou rukou vede-me drát a držíme ho napnutý. Počítámezávity, případně si děláme po desítkáchčárky. Kamarád ať je zticha, jinak se připočítání spletete a pokud si myslí, že vámpomůže tím, že bude počítat s vámi, še-redně se plete. Nikdy nebudete vědět,kdo z vás počítal dobře. Když už se sple-tete, nemusela by to být tak velká chyba,kdyby obě cívky nemusely být stejné.(Děláte přeci dvě, pro dvě reprobedny).Pečlivka nepovedenou cívku vyhodía začne znovu. Každá chyba znamenáodpad a zbytečné vyčerpávání přírod-ních zdrojů, hromadění odpadu a v lep-ším případě nutnost odpad třídit a re-cyklovat, v horším případě znečištěníživotního prostředí materiálem, který tamnepatří a mohl být efektivně využitý jinak.Malé odbočení:

třiďte i svůj vlastní odpad, byť se vámzdá nepatrný. Zvlášť dávejte železo, hli-ník, měď, odkapanou pájku, použité ba-terie, papíry. Budete se divit, ale za rokbudete mít hromádky, které se už vyplatídát „do sběru“. Za měď a hliník dostanetepeníze, baterie od vás asi nikdo chtít ne-bude, ale v některých solidních oprav-nách nebo prodejnách hodinek mají kra-bici, kam dávají vybité „baterie“ -knoflíkové rtuťové nebo lithiové články,NiCd akumulátory, a jiné.g) Po navinutí stále ještě držte pevně cív-ku i napnutý drát a za pomoci kamarádacívku pevně stáhněte provázky, aby senerozlezla a nerozmotala,h) uvolněte matky, sundejte bočnice (užvíte, proč jsou v nich drážky?) a cívkusesmekněte ze středové trubky. A teďpraktická rada. Až se budete marně po-koušet pevně utaženou cívku z trubkystáhnout, podívejte se znovu na obrázek.Jedno z možných řešení je podélné roz-říznutí trubky - do vzniklého zářezu se dávložit nějaký pásek, který půjde snadnovyjmout (například špejle do jitrnic, zá-palka aj.). Po jeho vyndání se dá vnitřnítrubka trošičku stisknout a cívku lze leh-ce sesunout. Hotovou cívku je dobré ješ-tě na několika místech svázat plochýmtkalounem nebo ji celou omotat napří-klad úzkou páskou na koberce, na ho-kejky nebo na řídítka. Nezapomeňte si

přilepit štítek s údaji: počet závitů, prů-měr drátu, předpokládaná nebo změře-ná indukčnost. Zbytečné nebývá ani uve-dení letopočtu a signatura, značka nebopodpis.

Kolik závitů?a) přesně podle používaného návodub) podle výpočtuc) zkusmoa) Bod za a) je jasný.

b) Výpočty pro válcové cívky jsou vlast-ně empirické vzorce, vzniklé díky trpěli-vosti a důmyslu vědce, nejsou logickýmodvozením nějakých přírodních zákonů.V literatuře se uvádí několik postupů, naukázku si předvedeme výpočet podlevzorce uvedého v knize [4], ale postuppřizpůsobíme praktickým podmínkám.

Zadáme si vnitřní průměr cívky, proto-že vycházíme z trubky, kterou máme, šíř-ku cívky odhadneme podle tohoto prů-měru tak, aby výsledná cívka byla spíšjako pneumatika, než plochý válečeknebo placka jako podložka. Nejefektev-nivněji je použitý materiál využit když jevýška vinutí stejná jako jeho šířka a vnitř-ní průměr cívky dvojnásobek výšky vinu-tí. Ilustrativní výpočet si provedeme pojednotlivých řadách. Počet závitů v jed-notlivých řadách je dán šířkou vinutí dě-lenou průměrem drátu. Pro jednoduchostbudeme uvažovat, že každá řada je přes-ně na spodní, takže výška vinutí je početřad násobený průměrem drátu. Rozmě-ry zadáváme v mm a indukčnost vycházív mikrohenry, takže výsledek podělímetisícem, protože v návodech bývá údajv mH. Výpočet provedeme s výhodouv jazyce Basic nebo v Calc602 nebo Ex-celu.Například:

Rozměry se zadávají v milimetrecha výsledek je v mikrohenry.c) Zkusmo to jde také, ale je větší spotře-ba materiálu. Pokud pak chcete cívekvyrábět víc, proč ne. V praxi se to dělá asitakto: změří se rozměry tlumivky, kterouchcete napodobit (například v otevřenéreprobedně) a zhotoví se podobná (neboprostě jakákoliv) kostřička. Navine se naní tolik závitů, aby vypadala jako vzor. Paksi necháme změřit indukčnost naší cívky(ve škole, učilišti, servisu apod.) a postu-pujeme podle úvahy:

Indukčnost je rovna jakési konstantěcívky dané tvarem, rozměry, použitýmjádrem, způsobem navinutí atd., náso-bené počtem závitů na druhou.L = k.n2 [1]

Obr. 3 – Kostra pro samonosnoucívku: kulaté čelo se zářezy, vnitřní

trubka s podélným zářezemvyplněným vložkou, vnitřní

vymezovací špalík. Celá sestavaje zajištěna dvěma maticemi

81


Ze změřené indukčnosti a známého počtuzávitů vypočítáme konstantu naší cívky.k = L/n2 [2]Potom do vzorečku dosadíme požado-vanou indukčnost a konstantu a vypočí-táme počet závitů.n2 = L/k [3]a z tohon = sqrt(L/k) [4]vysázet jako odmocninu z L lomeno k

Zkusíme si to. Naše cívka má napří-kladn = 100 závitů

L změřené = 0,35 mH, což pro výpo-čet je 35.10-5 H (když budeme počítat stá-le v mH, můžeme řád při výpočtu vyne-chat)L požadované = 0,42mHPočítáme konstantu:k = 0,35/1002

k = 0,35/104

k = 0,35.10-4

Tuto konstantu dosadíme a vypočte-me počet závitůn = odmocnina (0,42/0,35.10-4)n = odmocnina (1,2.104)n = 1,1.102

n = 110 závitůPokud se tvar cívky příliš nezmění,

bude i její konstanta skoro stejná a vý-sledek bude prakticky použitelný.

Praktické poznatky:Všimněme si, že při dvojnásobném

počtu závitů by byla indukčnost čtyřná-sobná!

Je jednodužší navinout víc závitůa pak případně několik odvinout než sesnažit drát napojovat a nějak závity při-dávat nebo cívku vyhodit a vinout znovu.

Při navinutí přesně spočítané cívky(podle bodu b) nebude vždy indukčnostpřesně ta, kterou chceme.

Když jsme došli až sem - není jedno-dušší si cívku raději koupit? Specializo-vané firmy je nabízejí samostatně neboi celé výhybky optimalizované pro urči-té reproduktory a určité skříně. A nao-pak. Není to krásný pocit z tvoření? Po-sluchat vlastnoručně postavenoureprosoustavu, se skříňkami potažený-mi koženkou, dřevěnou nebo mramoro-vou tapetou?

Strmost výhybekV nabídce se objevují výhybky se

strmostí 6dB/oktávu nebo 12dB/oktávu(čti 12 decibel na oktávu). Z přechozí-ho vyučování víme, že 6dB znamenádvojnásobnou nebo poloviční výstupníúroveň. Oktáva je v hudbě osm tónů,osmý tón má oproti prvnímu přesnědvojnásobný kmitočet. Například ko-morní a má kmitočet 440Hz, a o oktávuvyšší má 880Hz, o další oktávu 1760Hzatd. U výhybky se strmostí 6 dB/oktávuje napětí při mezním kmitočtu 3000Hznapříklad 0,7V. Při kmitočtu o oktávuvyšším, tedy 6000 Hz bude napětí po-loviční, tedy 0,35V. V [1] Radiu plus -KTE č.11/99 bylo měření prováděnopro názornost ve voltech. Někdo to rád

v decibelech a pak je na grafu vidět, ževypočítaný mezní kmitočet má pokleso 3dB a dále je pokles při každémzdvojnásobení kmitočtu o 6dB.

Výhybky 12dB/oktávu strměji oddě-lují pracovní oblasti basového, středo-vého a výškového reproduktoru. Sche-mata, výpočty a praktickou realizacinajdete v literatuře. Mimo jiné, napsalijste si Ježíškovi o předplatné oblíbené-ho časopisu?

Trocha angličtinyhome made - doma vyrobenádo it yourself - udělej si sámcoil - cívkacore - jádrodiameter - průměrwire - drátwdg. - windings - závitytrial and error - metoda pokusu a omyluhappy new year - šťastný nový rok

Literatura:[1] Radio plus KTE 11/1999[2] Radio plus KTE 1/1999[3] Lukeš, Věrný zvuk, SNTL Praha 1962,

str. 270-279[4] Kozler, Novák, Stavba tranzistorové-

ho přijímače, SNTL Praha 1962, str.65, 66

[5] AR/B 2/1984[6] AR/B 4/1984[7] AR/B 6/1986[8] katalog DEXON Praha[9] katalog Klitech Nový Knín

37. dílAutorádio

klíčová slova: ovládací prvky, montáž,opravy

Co umí autorádio?Klasické autorádio je přijímač pro VKV

a SV kombinovaný s kazetovým přehrá-vačem. Jako zvláštní příslušenství bývávybaven přehrávačem CD a doplňkovýmvýkonným koncovým zesilovačem a re-produktory.

U nás se vyskytují autorádia s popi-sem v angličtině nebo němčině, kterévšak běžný uživatel ani nevnímá, máposlepu naučené hmaty na zapnutí, pře-ladění na jinou stanici nebo zasunutíkazety a její přehrávání. Tvar a rozměryjsou od dob prvních autorádií stále ty-též, liší se na první pohled předním pa-

nelem a technickými užitnými vlastnost-mi. Autorádio mívalo dva velké knoflíky- regulátor hlasitosti s vypínačem a la-dění. Mezi knoflíky bývaly přepínače roz-sahů - SV, DV, KV později i VKV. Novějise doprostřed mezi tyto knoflíky začalyumisťovat mechaniky pro přehráváníkazet (CC).

ReprodukceV dnešní době je nastavování hlasi-

tosti (VOLUME) mnohdy prováděno tla-čítky pro zesilování (INCREMENT) a ze-slabování (DECREMENT). Tatáž tlačítkase také používají pro funkce nastavenívýšek (TREBLE) nebo basů (BASS), pronastavení hlasitosti reprodukce ze zad-

Obr. 1 – Všechny ovládací prvkyna předním panelu autorádia

Obr. 2 – Na zadním panelu jsou konektory pro anténu, reproduktory a napájení


82

ních reproduktorů (FADER), vyváženísíly reprodukce ze stran (BALANCE)a pro zdůraznění hlubokých tónů a vý-šek asi o 6dB (LOUDNESS), což je za-potřebí zvlášť při slabší reprodukci, abyse vyrovnal fyziologický vjem slyšení.Aby každá funkce neměla svůj pár tlačí-tek může se jejich význam přepínat po-stupným stlačováním nastavovacího tla-čítka BAS - TRE - BAL - FAD - VOL - a takdál kolem dokola.

Postupnou volbou lze také stiskává-ním jediného tlačítka vybírat (SELECT)různé zabarvení zvuku - LINE, kdy jekmitočtová charakteristika v celém slyši-telném pásmu vyrovnaná - lineární,CHURCH (čti čerč - kostel, chrám) neboHALL - kdy se zvuk rozléhá jako ve vel-kém sále, POP (populární hudba), CLA-SIC (klasická hudba), SPEACH (čti spíč -řeč), ROCK, atd.

LaděníLadění (TUNE, TUNING) je oboha-

ceno o předvolbu (PRESET) nejčastějiposlouchaných stanic do paměti (ME-MORY). V paměti jsou uložená data, kte-rými se nastavuje ladící napětí pro ladí-cí prvky (varikapy), odpovídajícínaladění stanice. Těchto paměťovýchmíst (BANK) může být tolik jako je tlačí-tek předvoleb (například 1 až 6) nebojich může být například šest pro AM vy-sílání na středních vlnách (MW) nebošest a dalších šest pro příjem FM vysílá-ní na VKV (VHF). Místo prosvětlené skle-něné stupnice s mechanickým převo-dem na ručičku ukazatele bývá displej(DISPLAY). Na stupnicích dřív bývalajména vysílačů od domáckého Praha Ia Praha II přes cizokrajné Wien, Lon-don, Paris až po Luxembourg, Trieste čiRoma. Dnešní displeje zobrazují nejennaladěný kmitočet, ale u doplňkovýchslužeb i zkratku názvu vysílače a dalšíúdaje.

Ladění je možno provádět ručně (MA-NUAL) nebo aby se řidič mohl soustředitna řízení, může být ukládání do pamětispojeno s přehledovým laděním (SCANnebo SEEK), kdy je postupně přelaďo-váno celé kmitočtové pásmo zvoleného

rozsahu (BAND). Princip je velice prostý.Postupně se zvyšuje ladící napětí na va-rikapech a když je naladěna nějaká sta-nice, ladění se zastaví a stanice chvílihraje, po 5 sekundách ladění pokračujea opět se zastaví na další stanici. To za-stavování nedělají žádní trpaslíci, ale přinaladění na vysílající stanici se na výstu-pu objeví nízkofrekvenční signál, kterýslyšíme jako hudbu nebo řeč a také jemožno část tohoto signálu usměrnita docela jednoduše tímto stejnosměrnýmnapětím řídit obvod pro nastavování la-dícího napětí. Technických řešení je víc,ale uživatele zajímá jenom to, že tatofunkce za něj proladí celé pásmo. Jestli-že se mu naladěný program líbí, můžeopětovným stiskem tlačítka SCAN nebonějakého jiného tlačítka zrušit vyhledá-vání a dál poslouchat tuto stanici. Uklá-dání stanic (STORE) do paměti může býtbuď průběžné, naladí se všechny nale-zené stanice nebo pouze stanice s nej-lepším příjmem (BTM - Best Tuning Me-mory), nejvíce však jenom tolik, kolik jepředvoleb. Nebo je možno do předvolebnaladit pouze své oblíbené stanice na-příklad volbou čísla předvolby, naladě-ním na stanici a stiskem tlačítka pro na-stavení SET nebo MEMORY.

Záleží na tom, jestli jezdíte pouzev určité malé oblasti nebo přejíždíte domíst nebo zemí, kde už své předladěnéstanice nechytíte. Je v tom také kus exo-tiky, když přejedete za humna a místosvých oblíbených stanic slyšíte šuma v této komunikačně neznámé krajiněspustíte přehledové ladění a ozvou sevám stanice o kterých jste ani netušili.Pokud to při přejezdu na dovolenou mu-síte udělat několikrát, budete velebit toho,kde na tuhle technickou fintu přišel. Ne-musíte znát žádné kmitočty a názvy vysí-lačů v cizině.

Další technická finta spočívá v příjmuurčitého programu, který je vysílán celo-plošně z různých vysílačů na různýchkmitočtech. V praxi to vypadá tak, že sepři přejezdu mimo oblast silného příjmuvašeho programu přijímač sám přeladína jiný kmitočet, na kterém vysílá tentýžprogram v místě, kde právě jedete. Tak-hle samozřejmě vysílají jenom některéprogramy s celostátní působností.

CitlivostVelice citlivé přijímače mohou v ně-

kterých oblastech přijímat mnoho stanicblízkých i vzdálených, což někdy vedei ke zhoršené kvalitě příjmu. Pokud ně-kdo chce poslouchat i tuto slabou stanicipřijímanou na velkou vzdálenost (DX,DIST., DISTANCE), má přijímač přepnu-tý na maximální citlivost. Pokud chceteposlouchat pouze místní - lokální stani-ce (LO., LOCAL), je v přijímači nastave-

ná jakási prahová hodnota citlivosti(SENSITIVITY), která prostě stanice seslabším signálem natolik potlačí, že ne-jsou slyšet, naopak jsou slyšet pouzenejsilnější místní stanice s dokonalýmpříjmem. Samozřejmě že v místech, kdesíla signálu kolísá, dochází k výpadkůmpříjmu. Pak je lepší buď přepnout na dál-kový příjem a strpět šum nebo úniky sig-nálu, nebo přeladit na jinou stanici.

„Hudební skříň“Zvlášť při dlouhých cestách mají mno-

zí řidiči své oblíbené kazety nebo CDjako zvukovou kulisu, kterou vnímají jakouklidňující pozadí. Po paměti znají pořa-dí skladeb, jejich pozornost neodvádížádné reklamy, řeči redaktorů nebo ne-nadálé zvuky, „jingly“ (čti džingly). Volbazdroje signálu SRC (SOURCE) se taképrovádí stiskáváním jediného tlačítka -RADIO - TAPE (záznam na pásku) - CD(záznam na kompaktním disku) OFF (vy-pnuto) a znovu dokola.

RDSVelmi užitečnou výbavou je služba

doplňkových informací pro řidiče - RDS -Radio Data System, ARI, kde najdete užzmiňovaný seznam alternativních frek-vencí (AF) a další užitečné funkce: TA -Traffic Announcement - indikace zpráv ostavu na komunikacích, uváděnýchzvláštím cvrlikavým návěštím, kteréumožňuje přednostní poslech těchtozpráv před hudbou. Při poslechu hudbyz kazety (CC) nebo přehrávače kompakt-ních disku (CD) se může jejich reproduk-ce pozastavit a po skončení relace seopět obnoví v původní hlasitosti. Samo-činné vypínání může být také ovládánonapojením na mobilní telefon, radiovépojítko nebo vysílačku, kdy je v případěvyzvánění nebo příjmu selektivní volbyposlech z autorádia přerušen, aby hovornebyl rušen.

Na displeji se také může zobrazit in-dentifikace programu PI (Program Iden-tification), název programu PS (ProgramService Name), PTY (Program Type) druhprogramu - sport, zábava, hudba.

Obr. 3 – Reproduktory jsou připojenyna konektor

Obr. 4 – Zjednodušené blokovéschéma s přepínačemRADIO/MAGNETOFON

83


CD přehrávač má své další funkce,bylo by to na další povídání. Ovládáníněkterých funkcí je také zdvojeno, ovlá-dací tlačítka umístěna na volantu v dosa-hu prstů.

Zabezpečení?Bohužel, autorádia se kradou (THI-

EF, STEAL). Nepomůže ani montáž vel-kými šrouby. Zloděj pak rozmlátí palubnídesku, většinou poškodí i autorádio, kte-ré je pak k ničemu.

Výrobci se snaží krádežím zabránitněkolika způsobya) přijímač je vyjímatelný ze šuplíku, od-nesený domů. Rádio majitel přenáší sema tam jako kočka koťata, ale v palubnídesce je pouze prázdná díra.b) kódování číselným kódem - po zapnutípřijímače se na displeji objeví CODEa je třeba zadat správný kód. Při nespráv-ném zadání zůstane přijímač určitoudobu nečinný a pak teprve je možno za-dat kód znovu. Při dalším nesprávnémpokusu se čekací doba prodlouží nadvojnásobek a při dalším zase na dvoj-násobek. Pokusů je jenom několik (na-příklad 16). Nepomůže ani vypnutí a novézapnutí nebo odpojení od baterie. Pokudse tento počet pokusů vyčerpá, je mož-no si nechat přijímač znovu dekódovatpo předložení prodejního dokladu -účtenky a záručního listu nebo jinéhocertifikátu u výrobce nebo autorizovanéopravny. Ukradení takovéhoto přijímačeje naprosto nesmyslné, protože bez zna-losti kódu je zcela nepoužitelný. Proto jedobré si číslo poznamenat někde domaa ne na kryt přijímače. Mezi lidmi se říká,že „někdo“ to umí rozkódovat, ale větši-nou to jsou jenom fámy a navíc - slušnýservis kradená autorádia neopravuje.c) kódová karta - přijímač lze aktivovatpouze kódovou kartou.d) odnímatelný (DETECHABLE) přednípanel s ovládacími prvky lze uložit domalého pouzdra jako na brýle a odnéstho v kapsičce s sebou. Bez tohoto pane-lu je přijímač nepoužitelný a tudíž pro zlo-děje bezcenný. Nevýhoda: panel vámmůže upadnout, nebo ho někde zapo-menete.

e) otočný, sklopný přední panel se pře-točí do klidové polohy bez ovládacíchprvků.f) vývoj pokračuje a přesto se v návo-dech objevují slovíčka STEAL - krástSTOLEN - ukradený, ANTI THEFT - chrá-něný proti ukradení.

Montáž autorádiapřenecháme odbornému servisu.

Nebo si troufnete vrtat díru pro anténudo karoserie, natáhnout anténní kabel,připojit napájení a do dvířek vyvrtat dírypro reproduktory tam, kam se vejdou,kde nejsou nějaké příčky nebo táhla odotvírání nebo prostor, do kterého sjíždípři otevření okna sklo?

Něco jiného je výměna autorádia zanové.

Napájení bývá obvykle z autobaterie12V, vedené přes zvláštní pojistku(FUSE). Někdy bývá v pouzdru na kabe-lu. Kladný (POSITIVE) pól se přivádí napřijímač přes spínací skříňku, přijímač jemožno zapnout až při zapnutí klíčku za-palování (IGNITION KEY). Některé přijí-mače umožňují funkci přijímače ještěmaximálně 10 minut po vypnutí, aby sepři náhodném opuštění vozidla s hrají-cím přijímačem zbytečně nevybíjela ba-terie a pak po procházce lesem nebylomožno s vozidlem odjet. Záporný pól(NEGATIVE) bývá připojen na kostru(GROUND). Druhý přívod napájecíhonapětí je veden přímo od baterie, nevy-píná se, je to udržovací napětí pro paměťpředvoleb. Po jeho odpojení se obsahpaměti vynuluje (RESET) a při novémpřipojení je třeba provést nové nastave-ní předvoleb.

Reproduktory (SPEAKER) se připo-jují dvěma vodiči, i když by jeden byl ně-kde připojen na záporný pól. Reproduk-tory jsou vpředu (FRONT) nebo vzadu(REAR), levý (LEFT) a pravý (RIGHT),jsou označovány zkratkamiRF - pravý předníLF - levý předníRR - pravý zadníLR - levý zadní

Montáž usnadňuje barevné značenívodičů, zásuvné konektory pro napáje-ní, reproduktory a připojení antény. Běž-ně se vyskytují dva druhy anténních ko-nektorů - kolík zasouvaný hluboko dokonektoru v přijímači nebo konektor propřipojení na vystouplý kroužek konekto-ru IEC. Pokud máte na kabelu kolík, stačísi koupit přechodku - redukci pro přizpů-sobení obou konektorů.

Chyby při montáži se vymstíObrácená polarita napětí - obvykle to

odnesou elektrolytické kondenzátory při-pojené přímo ve větvi napájení nebou reproduktoru. Mnohdy je poznáte na

Obr. 5 – Anténní konektorybývají různé

první pohled - mají vyboulenou, nafouk-nutou čepičku, nebo z nich vystřelí všech-no, co bylo vevnitř. Vypadá to ošklivě, alemnohdy stačí celý prostor přijímače vy-čistit a kondenzátory vyměnit. Mnohdy toale také odnese koncový zesilovač a jetřeba vyměnit integrovaný obvod. Buďmívá veliký odběr proudu, přepaluje po-jistku, hřeje se, nebo nedělá vůbec nic.Můžeme zkusit přivést signál z generá-toru na vstup a poslechnout si, jestli budeslyšet na výstupu. Pozor na připojováníosciloskopu, mívá jeden pól uzemněnýa tak by mohl zkratovat výstup, jak jsmeprobírali v části o zesilovačích.

Přetížení velkou zátěží - někteří klucisi autorádio vylepšují přidáváním dalšíchreproduktorů paralelně. Víc to hraje do tédoby, než se integrovaný obvod konco-vého zesilovače přepálí. Počítejte: k re-produktoru 4 ohmy přidáte další 4 ohmo-vý reproduktor, výsledná impedance jejenom 2 ohmy. Výkon je dvakrát větší, zvýstupu do reproduktorů teče dvakrátvětší proud. Pokud jedete pár kilometrů,nějakou dobu vylepšení funguje, ale přidelší cestě například na dovolenou na-jednou autorádio začne podivně zkres-lovat, zeslabí se a pokud ho včas nevy-pnete, je konec. Některá autorádia majífunkci automatického omezení výkonu připřehřátí, při vychladnutí opět umožní re-produkci při plném výkonu.

Zkrat na výstupu - uděláte docelasnadno. Špatným zapojením při montážinebo náhodným zkratem při zkoušenírůzného přepojování kabelů zapnutéhoautorádia. Výsledek bývá impozantní -deska zapáchá spáleninou, integrovanýobvod může být i viditelné poškozený -prasklý, nafouknutý, odloupnutý a bývajídoslova vypálené cestičky plošných spo-jů tam, kde tekl největší proud. Lze jenahradit kousky drátu připájenými ke

Obr. 6 – Výřez z firemní dokumentace– zapojení konektoru reproduktorů


84

zdravé části cestičky a k vývodům nové-ho integrovaného obvodu.

Nehraje kazetový přehrávač - naokraji mechaniky bývá přepínač, na kte-rý tlačí po zasunutí kazeta. Je zapnutonapájení pro motorek a vstup zesilova-če by měl být přepnutý místo na výstuppřijímače na výstup z magnetofonovéhlavičky. Mnohdy stačí tento přepínač

vyčistit a nastavit tak, aby spolehlivě pře-pínal.

Slabý příjem - bývá způsoben špat-nou montáží antény, nebo špatné anté-ny nebo kabelu.

Bylo by to na dlouhé povídání, nej-lepší učebnice pro vás bude návodk obsluze vašeho autorádia, nebo ješ-tě lépe servisní dokumentace, kterou

můžete zakoupit u specializovaných fi-rem.

Poučení: schraňujte si schémataa dokumentace nejrůznějších přístrojů.I když je nepotřebujete hned, mohou sehodit. Až jich bude víc, naučte se je tříditpodle druhů, výrobců. Jestliže na okrajilistu není uvedeno k čemu je, napište sito dřív, než to už nikdy nezjistíte.

38. dílSíťový transformátor

klíčová slova: příkon, průřez jádra, pri-már, sekundár, ochrana před nebezpeč-ným dotykovým napětím.POZOR: vyhláška č. 50/78 Sb stanovujerozdělení osob podle kvalifikace. Mimojiné stanovuje, že osoby, které nemajípatřičnou kvalifikaci, nesmějí pracovat nazařízení nízkého napětí (do 500 V) podnapětím. Osoby vyškolené a prokazatel-ně poučené smějí pracovat v blízkostimaximálně 20 cm od nekrytých částí podnapětím a ještě k tomu pod dohledemosoby s vyšší kvalifikací!

Jinak řečeno: pokud jste žáky elek-trotechnických odborných škol nebo od-borných učilišť, můžete měření provádětpod vedením, nebo ještě lépe dozoremučitelů a mistrů. Pokud již máte odbor-nou kvalifikaci, není přesto nikdy opatr-nosti nazbyt. Tato část školičky je všakpro poučení i ostatních. Jestliže má ně-kdo dietu, neznamená to, že si nemůžeprohlížet jídelní lístek.

Síťový transformátor je zařízení kterémění - transformuje - síťové napětí (u nás230 V s kmitočtem 50 Hz) na jiné napětí,protřebné pro napájení dalších obvodů.

Má dvě vinutí: primární - připojené na sí-ťové napětí a sekundární, ze kteréhoodebíráme napětí.

Nebojte se teorie, probereme si toprakticky:Předně: stejnosměrné napětí takto trans-formovat nejde.Za druhé: malý transformátor je pro malévýkony a velký pro velké výkony.Za třetí: silnějšími dráty můžeme vést většíproudy než tenkými dráty.

20W výstupního výkonu zesilovače jejenom asi 60% z celkového příkonu.

Příkon tohoto zesilovače tedy je asi20/0,60 = 33 W.

To je hrubý odhad. Transformátor jedrahý, takže je lepší vycházet z přesněj-ších údajů.

Provedení transformátoruNa první pohled se liší tvarem a pod-

le jádra se jim říká:• s plechy EI nebo M• C neboli céčka• toroidní, s prstencovým jádrem.

Předně: jádro je skládáno z jednotli-vých plechů. Nic se tím neušetří, hmot-nost jádra je stejná, jako kdyby byloz jediného kusu železa, ale zmenší setím ztráty způsobené vířivými proudyv jádru.

Aby byl uzavřený magnetický obvod,musí být jádro uzavřené a nejednoduššíje ho složit: pojmenování plechů vycházíz jejich tvaru - viz obr. 1

Při hodnocení transformátoru uvažu-jeme také takto:a) Transformátory s EI plechy se dají snad-no vyrobit, první radioamatéři si je vyrá-běli sami podomácku a ani začínající to-várny, dnes zvučných jmen, nebylyo mnoho lépe vybavené, než jich dílnič-ky. A ani dnes není problém si transfor-mátor podomácku navinout.

Nás zajímá, že tyto transformátoryzabírají v zařízení tvar krychle.

Obr. 1a – plech M

Obr. 1b – plechy EI

Obr. 1c – Obrazek s plochoustředního sloupku transformátoru

s jádrem složeným z E plechů

EI plechy jsou skládány střídavě

Kupujeme transformátorNejednodušší je transformátor koupit

hotový, profesionálně vyrobený, odpoví-dající bezpečnostním předpisům. V na-bídce katalogů jsou převážně síťovétransformátory, takže náš první požada-vek je: napětí na sekundáru. Druhý po-žadavek je na maximální odebíranýproud. Když je vynásobíme, máme vý-kon, což je třetí položka, která se u trans-formátorů obvykle udává.

Příklad 1.

Pro napájení zesilovače je použitýtransformátor s napětím 22 V a proudem1,5 A. V katalogu jsou ale transformátoryrozdělené podle příkonu, co teď?

Výkon transformátoru by měl býtP = U.I tedy P = 22.1,5 což je 33VA.

Příklad 2.Pro 20W zesilovač chci vyrobit zdroj.

Jaký transformátor mám použít?Nejednodušší odhad říká, že zesilo-

vač má účinnost asi tak 60 až 70 %, bu-deme uvažovat spíš s tou nižší, takže těch

M plechy jsou skládány střídavě

85


b) Transformátory s C jádrem poznátesnadno, nekouká z nich tolik „železa“, naprvní pohled vidíte dvě stejně velké cív-ky vedle sebe, pak teprve si všimneteoblouků jádra, které cívky na obou kon-cích spojují. Když budete nějaký trans-formátor na C jádru rozebírat, nejdřívesejmete armaturu, která celý transformá-tor drží dohromady, potom vám vypad-nou dvě části jádra, jako dvě „účka“a zbydou vám dvě cívky, vzájemně pro-pojené svými vývody.

Nás zajímá, že transformátor je plo-chý, vejde se do nižšího prostoru. Také jemenší, než transformátor pro stejný vý-kon, vyrobený z EI plechů.c) transformátor na prstencovém jádru jeozdoba moderního nízkofrekvenčníhozesilovače. Technicky dokonalý transfor-mátor pro dokonalé zařízení. Dokonalevyužité jádro, je celé uvnitř cívky. K mon-táži stačí jediný šroub uprostřed. V pro-vedení s drátovými vývody toto trafo za-bere asi jenom 60% prostoru, který byzabralo trafo s EI plechy pro stejný vý-kon. Tomu také odpovídá cena.

Takže kromě základních parametrůnás bude zajímat velikost, rozměrya cena.

Při dalším studiu zjistíte, že důležitáje velikost rozptylového pole, které můžezpůsobovat vrčení při reprodukci, tzv. sí-ťový brum, dále způsob vyvedení přívo-dů, způsob izolace transformátoru, atd.

Vývody transformátorua) na pájecí špičky na izolační liště navrchu transformátorub) na pájecí špičky pro osazení do ploš-ného spoje, dole, pod transformátoremc) na svorkovnici (pod šrouby)d) zalisovaný přívod k primárnímu vi-nutí - síťová flexošňůra - bezpečné pro-vedeníe) pouze drátové vývody (napříkladu některých toroidních transformátorů).

Takže si při koupi můžeme s výhodouvybrat transformátor již s vývody uzpů-sobenými pro osazení do plošného spo-je nebo transformátor se zalitým přívo-dem k primáru, někdy i s pojistkou,u kterého máme jistotu, že nehrozí ne-bezpečí dotyku části pod napětím. Tojsou například transformátory 11,7 V prohalogenová světla, které se hodí pro za-čínající amatéry hlavně z hlediska bez-pečnosti.

tenciometrů a knoflíky, vypínače nebo ko-nektory, musí mít trojžilovou síťovou šňů-ru a třetí žíla musí být připojená na kostrua na kostru se také připojuje jádro trans-formátoru.

Zařízení třídy II nemá na povrchužádné vodivé části a transformátor jeuvnitř. K napájení stačí dvoužilová sí-ťová šňůra, jejíž vidlice musí být s po-hyblivým přívodem pevně, neoddělitel-ně, spojená.

Toto je pouze orientační úvod. Zno-vu je třeba připomenout, že pro elek-trická zařízení oprávněně existují dob-ré a důsledně dodržované normya předpisy a jejich opomenutí můžeznamenat tragédii. Sami zhodnoťte svékvalifikační předpoklady a raději zů-staňte u teorie.

Průřez jádraPřenášený výkon transformátoru zá-

leží na jeho jádru. Na magnetických vlast-nostech, sycení jádra, čistém průřezu „že-leza“, atd. Vypadá to složitě, ale v praxise používá jednoduchá poučka:

Průřez jádra v cm2 je roven asi takodmocnině z příkonu.

Příklad 3.Transformátor má mít příkon asi

100VA. Jak velký má být průřez střední-ho sloupku jádra?S = odmocnina z PS = odmocnina ze 100S = 10 [cm2]

Obr. 2 – Transformátor s jádremsloženým z plechů

Obr. 3 – Neumělá kresbatranformátoru s C jádrem

Obr. 4 – Kresba tranformátorus prstencovým, toroidním jádrem

Oddělení síťového napětíVýrobce by měl zaručit naprosto do-

konalé oddělení primáru od sekundáru,aby nedošlo k proražení izolace a tímk průniku sítě do přístrojové části zaří-zení. Toto nebezpečí hrozí u neodborněnebo nedbale vyrobeného amatérské-ho transformátoru. Kdyby například do-šlo k proražení izolace mezi primárnímvinutím a sekundárním vinutím transfor-mátoru, který má mezi vývody sekundár-ního vinutí například napětí 10 V, mohloby mezi kterýkoliv z těchto vývodůa zemí být napětí až 230 V, tedy přímosíťové napětí!

Obr. 5a – Kostra transformátoru sespojuje s koszrou přístroje

a s ochranným vodičem. Schémazapojení transformátoru u

zařízení třídy I.

Připojení síťovéhotransformátoru

Z praxe víte, že k holícímu strojku, sí-ťovému adaptéru nebo televizoru vedepouze dvoužilová síťová šňůra s plochouzástrčkou se dvěma kolíky. Vrtačka, žeh-lička, remoska, osciloskop, počítač a po-dobná zařízení mají trojžilovou síťovoušňůru se zástrčkou se dvěma kolíkya dutinkou spojenou s ochranným vodi-čem. Vše je dáno normami a předpisy, kekterým postupně také dojdete, teď jenomokrajově uvedeme, že zařízení třídy I, kte-ré má kovový kryt nebo části spojené sespolečnou kostrou - kovové osičky po-

Obr. 5b – Zařízení třídy II má dvojitouizolaci nebo zesílenou izolaci, pohy

blivý přívod má vidlici pevněspojenou s kabelem

Transformátor s jádrem složenýmz EI plechů


86

Příklad 4.Mám transformátor s EI plechy se šíř-

kou středního sloupku 32 mm a výškousvazku plechů také 32 mm. Jaký je jehopříkon?Průřez středního sloupku je S=a.bS = 32.32S = 1024 [mm2] což je 10,24 [cm2]Příkon P = S2

nila pojistka, shořelo by vinutí transfor-mátoru „na uhel“. Nejvíce zápachu vy-dávají prokladové olejové papíry mezijednotlivými vrstvami vinutí. Znalost to-hoto zápachu je důležitá, protože opra-váři vadné trafo poznají mnohdy už „počuchu“. Nečtete aprílové číslo, to je fakt.Průměr drátu pro určitý proud se dá na-jít v tabulkách, ale obvykle se používajídvě úvahy:1) proudová hustota v měděném drátuby měla být maximálně 2,5 A/mm2 . Jinakřečeno drátem o průřezu 1mm2 smí téciproud maximálně 2,5 A. Pak by se přílišzahříval a mohl by se přepálit.

Pozor, průřez není průměr. Drát o prů-měru 1mm má poloměr r=0,5mm. Prů-

Transformátor s C jádrem

Kostra pro vinutí cívkytransformátoru

2. výstupní napětí (naprázdno)3. maximální odebíraný proud (sekundá-ru), případně výkon transformátoru4. provedení - tvar jádra5. bezpečnost provedení

Při odhadu vlastností transformátoruse zaměříme především na:1. průřez jádra v cm2

2. odhad výkonu, což je druhá mocninaprůřezu P = S2

3. odhad proudu tekoucí vodičem d = sqrt(I/2)

Ostatní příště.

Použitá literatura:

Příkon je asi 10,242 což je 104,86 takževýkon je o trošku menší, tedy asi 100 VA.

Tento jednoduchý výpočet vám pomů-že už na první pohled odhadnut výkontransformátoru. A naopak. Jestli si myslí-te, že malý transformátorek z „rádia“ nebokalkulačky, který dává napětí, které by sevám hodilo, můžete použít pro výkonnýzesilovač, zkuste si odhadnout jeho mož-nosti tímto jednoduchým výpočtem. To jevěc jádra.

Průřez vodičeDruhá veličina určující výstupní vý-

kon je proud z transformátoru. Teoretic-ky byste z malého transformátoru mohliždímat i vyšší výkon, ale za chvíli bysteucítili zvláštní vůni, pak byste spatřiliproužek dýmu a nakonec cítili smrad.Pokud by váš transformátor nezachrá-

Obr. 6 – Toroidní transformátor

řez drátu, tedy plocha kruhu se rovná píkrát er na druhou, tedy 3,14 . 0,52 , cožje 3,14 . 0,25, tedy 0,78 mm2 . Tímto drá-tem by měl téci proud maximálně2,5 . 0,78 = 1,95A.

Chytré hlavy zajímá, kde se vzala tahodnota 2,5A/mm2. Zkusmo. Záleží natom, jestli je vodič veden ve volném pro-storu, kde se může snadno chladit, neboje navinutý na cívce transformátoru.2) Druhá praktická poučka říká, že prů-měr drátu má být roven odmocniněz poloviny proudu.d = sqrt(I/2)pro náš případ s proudem 2Ad = sqrt(2/2)d = sqrt(1)d = 1 tedy drát o průměru 1mm

pro proud 2,5Ad = sqrt(2,5/2)d = sqrt(1,25)d = 1,128 mm a kdo tomu nevěří, ať sivypočítá průřez tohoto drátu.Domácí úkol: jde tento vzoreček ještě troš-ku zjednodušit?

Takže si shrneme, že při koupi trans-formátoru musíme uvažovat:1. transformátor na síťové napětí

Obr. 7 – Transformátor s vývodyna svorkovnici

katalog transformátorů SVED, elektro-technické družstvokatalog transformátorů TALEMAELECTRONIC s.r.o.katalog transformátorů TBP TRANSFOR-MÁTORY s.r.okatalog transformátorů TRONIC s.r.okatalog součástek GM electronic str 48-51Novák, Kozler; Amatérské součástkya stavba tranzistorových přijímačů, SNTLPraha 1963Dvořáček, Marvánek, Elektronika, Alfa,Bratislava 1972

39. dílZhodnocení a úprava síťového transformátou

Klíčová slova: proud naprázdno, závit navolt, sestava

Při stavbě amatérského zařízení lzekoupit nový transformátor podle našichpožadavků, nebo použít transformátor,který nám z něčeho zbyl a mohl by sehodit. Pokud na transformátoru nenížádný štítek, můžeme přesto zjistit jeho

vlastnosti, případně ho upravit a pou-žít.

Výkon transformátoruPředně posuzujeme jeho velikost,

přenášený výkon odhadneme podle ve-likosti středního sloupku S v cm2, výkonP je asi S na druhou.

Provedení

Pokud je na štítku napsáno, že je tosíťový transformátor, máme napůl vyhrá-no. Pokud vidíme pouze dva vývody, jed-ná se zřejmě o tlumivku. Tlumivka je cív-ka pouze s jedním vinutím. A navíc, plechytlumivek bývají skládány s mezerou. Po

87


tlumivce se chce aby propouštěla stej-nosměrný proud a střídavému proudukladla co největší odpor. Jestliže je jádrotlumivky skládáno z M plechů, zjistíte, žemezi střední částí výseku a obvodovoučástí je mezera. S tou nic nenaděláte.U plechů pro síťová trafa tam nějakámaličká mezera je, aby vůbec plechyšly skládat, ale u tlumivek bývá vysek-nutá mezera 0,5 nebo i 1 mm široká.Pokud takové plechy použijete pro sí-ťový transformátor, bude mít už při za-pojení naprázdno znatelně velký proudnaprázdno.

Které vývody k čemu patříZjistíme, jaké vývody k čemu asi patří.

Do transformátoru není vidět, ale může-me odhadnout, že vinutí tenkým drátem,blíž ke kostře, bude asi primár. Proto bypři zkoušení ohmmetrem toto vinutí mělomít nevětší odpor. Pokud najdeme dvětakováto vinutí a jedná se o starší trans-formátor z dob, kdy v síti bývalo 220 nebo120 V, může se jednat o jedno vinutís odbočkou pro 120 V nebo rozdělenávinutí pro 120 V a pak ještě pro dalších100 V.

Další vinutí mohou mít malý odpor,zvláště, mají-li jenom několik závitů sil-ným drátem. To budou zřejmě sekundár-ní vinutí. Může být jedno, nebo jich můžebýt víc. Když už tušíme, které vinutí je asiprimární, změříme proud primáru na-prázdno. Viz obr. 1.

Proud naprázdnoTo znamená, že je připojen pouze

primár na síť a na sekundáru ještě nenínic připojeno (viz obr. 2). Ještě z transfor-mátoru neodebíráme žádný proud a užsám odebírá proud. Něco odebírat musí,ale ne zase moc. Co je to moc? Jestližetransformátor má přenášet výkon 100W,je hloupé, aby například 30W spotřebo-val sám pro sebe. Tak asi desetina bybyla přijatelná. Takže čím menší transfor-mátor, tím menší by měl být proud na-prázdno a čím větší transformátor, tímmůže být proud naprázdno větší.

! Protože se jedná o měření, které jevyhrazeno pouze odborníkům, musímeho provádět podle své kvalifikace buďpod dozorem, nebo dohledem, odborní-ci sami a ostatní si to nechají změřita dívají se, jak se to dělá a naměřené

hodnoty si pečlivě zapíší do svého seši-tu nebo na samolepku, kterou si na trans-formátor přilepí, aby příště nemuseli hle-dat, kam si to napsali a pak měřit znovu.

Zásada: nejprve zapojíme měřenýobvod, ampérmetr přepneme na nejvyš-ší rozsah, zkontrolujeme zapojení a pakteprve připojíme na síťové napětí. Běhemměření na nic nesaháme, jednu ruku dr-žíme raději za zády a kdyby se něco dělo,ihned napájení odpojíme.

Co by se mohlo dít? Mohlo. Ručkaměřícího přístroj letí za roh, trafo voní,nebo páchne, line se z něj dým. Nebo seneděje vůbec nic. Ale obvykle se trans-formátor chová naprosto klidně, odebíránějaký malý proud.

Například u transformátoru s výškouplechů 32mm a odhadovanou šírkoustředního sloupku 32mm je plocha střed-ního sloupku 32 × 32 = 1024 mm2 což jeasi 10 cm2. Deset na druhou je sto a takbychom očekávali, že transformátor budeschopen přenášet asi 100 W. Byl namě-řen proud naprázdno například 50 mA.Příkon naprázdno tedy je 230 V × 50 mA,což je 230 × 0,05 = 11,5 W. Takže tototrafo můžeme použít jako síťové.

úbytek napětí na ohmickém odporu drá-tu, kterým je transformátor navinutý.

Další měření se provádí už při skuteč-né zátěži, nejlépe už na výstupu zausměrňovačem.

Zvláštní transformátorya) transformátor, který má jedno vinutís velkým ohmickým odporem a druhés malým odporem. Při připojení na síťo-vé napětí má sice dost velký proud na-prázdno, ale na sekundáru docela pou-žitelné napětí, deset, dvacet voltů. Přirozebírání zjistíme, že má plechy EI slo-žené tak, že E a I jsou zvlášť a mezi nimije někdy vložený proužek lepenky, takžemezi éčky a íčky je mezera. To není síťo-vý transformátor, ale výstupní transformá-tor ze starších elektronkových rozhlaso-vých nebo televizních přijímačů.b) síťový transformátor, používaný v elek-tronkových zařízeních má obvykle primár-ní vinutí na 220 V s odbočkou pro 120 Va na sekundáru má dvakrát 300 V ten-kým drátem pro odběr asi 50 až 100 mAa další vinutí vinuté tlustým drátem má6,3 V pro proud třeba až 4 A, u ještěstarších přístrojů bylo ještě vinutí pro 4V. Pokud je vám líto dobře provedenýtransformátor vyhodit, můžete ho roze-brat, nechat navinutý primár a znovu sinavinout sekundární vinutí podle našichpožadavků.c) síťový transformátor používaný proelektronické kalkulačky s displejem, kdejedno vinutí pro napájení displeji má asi90 V až 150 V, další je třeba 12 V. Pokudněkdo toto trafo chce použít, nemusí sivinutí pro 90 V všímat a použije jenom to,které se mu hodí, nebo opět trafo můžerozebrat, primár nechat a navinout si svůjsekundár.d) pozor, všechny transformátory nejsousíťové, zvlášť když rozeberete starou te-levizi, nebo nějaké neznámé zařízení.

Rozebíráme transformátorPředně si nepoztrácíme nožičky, lišty,

svorky nebo kryt a nerozbijeme si kostrus vinutím. To je pak lepší ji zahodit a navi-nout celý transformátor znovu.

Někdy bývají plechy stažené plecho-vou armaturou, kterou stačí stáhnout. Ple-chy M jsou sešroubované Po uvolnějístále drží pohromadě. Nejhorší je vydo-lovat první plech, také se obvykle zničí.Plechy jsou totiž v jádru někdy utěsněny

Obr. 1 – Transformátor s odbočkouna primáru a několika sekundáry

Obr. 2 – Měření odběru naprázdno

Jestliže si nejsme jisti, jestli vybranévinutí opravdu lze připojit na síťové na-pětí, postupujeme po krocích (viz. obr.3).Do transformátoru nepustíme najed-nou celé napětí 230 V, ale postupně.K tomu slouží t.zv. regulační transformá-tor, kterým můžeme nastavovat napětí od„nuly“ až asi do 250 V. Na dílnách bývástarší kulatý, velikosti velkého 5 litrovéhokuchyňského hrnce, nebo ve skříňovémprovedení velkého měřícího přístrojes voltmetrem a síťovou zásuvkou, kterýv sobě má vestavěné i oddělovací trafo.Nejprve nastavíme napětí 50 V a změří-me odběr proudu. Poté nastavíme 100 Va opět změříme proud, pak to samé při150 V, 200 V a konečně při 230 V.

Pokud by při 150 V proud strmě vzros-tl a při pokusu nastavit 200 V by se stálevíce hrozivě zvyšoval, znamená to, žejádro je už úplně nasyceno a vinutí patříasi 120 V a na 230 V síť připojit nepůjde.(Viz. obr. 4).

Napětí na sekundáruKdyž už máme transformátor připoje-

ný, změříme napětí na sekundárních vi-nutích (viz obr. 5). Je to také napětí na-prázno, tedy měřené bez zatížení. Popřipojení zátěže toto napětí klesne. Zdese uplatňuje vliv ztrát v transformátoru,

Obr. 3 – Měření křivky proudunaprázdno


88

klínkem, který se vám nepodaří vytáh-nout, protože je zaražený celý dovnitřa není ho za co chytit. Takže si transfor-mátor opřeme o pevnou podložku a sna-žíme se krajní plech nožem uvolnit pocelém obvodu. U plechů EI se podaříodloupnout horní íčko a když transfor-mátor není slepený impregnací, je mož-no poklepáním na šroubovák opřenýo střed éčka plech povystrkat ven. U ple-chů M se musí plech po celém obvoduuvolnit, na jedné straně půjde nadzved-nout, na druhé straně jenom maličko.Někdy ho lze zachytit kombinačkami, aleto je asi tak všechno. Nehnete s ním.Pomůžete si upnutím za vytahovanýplech do svěráku (viz obr. 6). Zapáče-ním za transformátor plech trošičku po-pojede. Plech znovu upnete do svěrákuo kousek níž a opakujete. Když plechvytáhnete, jdou ostatní vyndavat lépe.

Plechy - jsou z jedné strany natřenébarvou, lakované, kdysi se mezi ně dá-valy tenké prokladové papíry. Každýplech totiž musí být od ostatních magne-ticky izolován. Kdyby nebyly odděleny,bylo by jádro jedna velká kostka, kde byvířivé proudy mohly rejdit celým jádrema celý efekt jádra složeného z plechů bybyl ztracen. Transformátor by měl velkýodběr. Plechy si na stůl odkládejte tak,jak jste je vyndali. Pokud byl transformá-tor impregnován ve vosku, nebo parafí-nové hmotě, je na pohmat kluzký a přiopětovné montáži by se vám možná anivšechny do kostry nevešly. Proto budezapotřebí vosk smýt nějakým rozpouště-dlem. Nedávejte je na kamna, protožezahřátím plechů by se změnily jejichmagnetické vlastnosti. Při výrobě se ple-chy po vysekání lisem ještě žíhají při ur-čité teplotě.

Svorníky - tedy šrouby které transfor-mátor drží pohromadě také na sobě majínavléknutou izolační trubičku nebo jsoualespoň ovinuté proužkem papíru. Opětse jedná o izolaci, aby nedošlo k mag-netickému zkratu mezi plechy. Totéž platípro proužek lepenky vložený do armatu-

ry, která drží pohromadě transformátorsložený z EI plechů.

Počet závitůKdyž chceme na transformátor navi-

nout nový sekundár, musíme vědět, kolikzávitů máme navinout. Nejjednodužší jevýpočet trojčlenkou.

Příklad: ze sekundáru, který původ-ně dával 6,3 V jsme odvinuli 32 závitů.Výpočtem zjistíme, kolik je závitů na je-den volt. Zde to je 32 : 6.3 = 5. Jestližechceme nové sekundární vinutí napří-klad 20V (střídavé napětí, po usměrně-ní bude vyšší), vypočteme počet závitůn2 = 20 × 5 což je 100.

Pokud se nám při odvíjení počet závi-tů nepodařilo přesně spočítat, můžemepoužít přibližný odhad podle vzorečku,který pro kmitočet sítě 50 Hz a sycení já-dra 1T (jeden Tesla) udává počet závitůna jeden volt jako podíl 45/S, kde S jeplocha středního sloupku v cm2. Je to je-nom přibližné, protože neuvažujemeztráty. Výpočet transformátoru bývá uvá-děn v učebnicích, teď ho přeskočíme.

vrchu transformátoru a lépe se chladí,může být proudová hustota až 4 A. Jdezde hlavně o oteplení, které nesmí trans-formátor zničit ani při trvalé zátěži.2) Možný odebíraný proud vypočítámez výkonu transformátoru a sekundárníhonapětí.

Například máme transformátor pro100 W a na sekundáru budeme mít20 V. Místo 100W příkonu budeme nasekundáru uvažovat po ztrátách asio 10 % méně. Takže teoreticky by byloodebírat proud 90 : 20 = 4,5 A. Jestližebychom dovolili proudovou hustotu3 A/mm2, bude potřebný průřez drátu4,5 : 3 = 1,5 mm2. Průměr vypočítámepodle známého vzorečku. (vypočtemeer na druhou 1,5 : 3,14 = 0,5 a er jeodmocnina z 0,5, což je 0,7. To je polo-měr. Průměr drátu je D = 2 × r, což je 2 ×0,7 = 1,4). Takže použijeme drát o prů-měru 1,4mm3) Vejde se nám drát do okénka v kostře?Jestliže ne, máme dvě možnosti. Buďnechat to, co se podařilo navinout a na-pětí bude menší, nebo použít tenčí drát.Kdo má rád teorii, najde všechno v ta-bulkách.

Konečná montážPo navinutí poslední vrstvy vývod při-

vážeme ke kostře a na vinutí ještě navi-neme další prokladový papír, aby trans-formátor byl chráněný před odřením.Ještě lepší je transformátorové plátno.Nezapomeneme buď pod poslední vrst-vu vložit štítek s údaji o transformátoru,nebo je napíšeme na samolepku a přile-píme nahoru.

Plechy opět skládáme střídavě, pozastrčení posledního plechu někdybývá nutné mezi jádro a kostru zarazitplochý klínek z přihroceného pertina-xu. Jádro položíme na rovnou pevnouplochu a poklepáním bronzovou palič-kou, nebo spíš kladívkem, ale přes špa-lík z tvrdého dřeva, plechy srovnáme.Po konečném sestavení se v průmyslutransformátory impegnují buď tlakově

Obr. 4 – Graf závislosti proudunaprázdno na primárním napětí vinutí

pro 120 V a vinutí pro 220 V;TRANSFORMÁTOREK ENC

036 2 ZPA Prešov pro 12 , 220a 380 V/6, 12 a 24 V

Obr. 5 – Měření napětí naprázdno

Vineme sekundárPo odvinutí původního sekundáru

nám zůstane pouze primár, který chce-me zachovat. Sekundár musí být od pri-máru, který je připojen na síť, dokonaleoddělen. V praxi to býváa) vrstvou prokladového papíru, navinu-tou na primáru,b) oddělením přepážkou. V jedné komůr-ce je primár a ve druhé sekundár. Někdybývají tyto komůrky opravdu oddělené,na jádro se mohou nasadit jedna po dru-hé. To je výhodné při průmyslové výrobě.

Někdy můžete při rozebírání transfor-mátoru pod sekundárem najít jeden zá-vit měděné fólie přes celou šířku kostry,připojené naletovaným drátem na kost-ru přístroje. Tato fólie v případě proraženívinutí zkratuje napětí na kostru a pak jevěcí pojistky, aby obvod rozpojila. Pozor!závit není kolem dokola spojený! To byvznikl závit nakrátko. Pod měděnou fóliíje vložený prokladový papír, aby se nakonci fólie nezkratovala se svým začát-kem.

Průměr drátuMusíme uvažovat tři hlediska:

1) Průměr drátu volíme podle požadova-ného odebíraného proudu. V minulémčísle jsme uvažovali proudovou hustotu2,5 A/mm2. U sekundáru, který je na po-

Obr. 6 – Krajní plech je chycenve(svěráku a páčením povytahován ven

89


parafínovou hmotou, transformátory prozvláštní účely se zalévají zvláštní prys-kyřicí. Pro naše účely alespoň transfor-mátor z boku natřeme barvou. Nitocelu-lozová schne rychle, syntetická celý den.To není pro okrasu, ale mezi plechypředně nemůže vnikat vlhkost a plechynereznou. Plechy slepené barvou takénemohou drnčet, bručet v rytmu síťové-ho kmitočtu. Všimněte si, že plechy, nakteré sáhnete rukou, reziví. I trocha potuje agresivní.

Pokud je transformátor vkládán do ple-chové armatury, nezapomeneme na pa-pírovou vložku. Po zhotovení se v průmys-lu transformátor nejdříve zkoušínapěťovou zkoušečkou na průraz meziprimárem a kostrou a také mezi primárema sekundárem. Podle různých předpisůby měl vydržet po určitou dobu napětí 2000V. Dále se měří odběr naprázdno a se-kundární napětí na prázdno.

Pokud si na 100 % nejste jisti, že trans-formátor je naprosto bezpečný, nepouží-

vejte ho. Nebo si ho nechte přezkoušetu odborné firmy.

Upravili jste si v minulém čísle vzo-reček pro výpočet průměru drátu? Slov-ně řečeno je možno odmocninu z prou-du děleného dvěma rozdělit naodmocninu proudu násobenou odmoc-ninou z jedné poloviny, takže výslednývzoreček je velice jednoduchý d =0,7*sqrt(I). (Odmocniny se nešikovněsázejí a tak je vhodnější jednořádkový„počítačový“ zápis).

40. dílNávrh transformátoru

klíčová slova: typizovaná jádra, početzávitů, plnění kostry

Transformátor lze koupit nový, neboho prostě navinout. I když ho nebudetenavíjet, můžete vědět, z čeho se při vý-počtu vychází. Teoretický rozbor je ob-vykle v učebnicích elektrotechniky [vizseznam literatury na konci článku], nebonapříklad v Radio plus KTE č. 5 a 6/1998.Protože jsme praktická škola, vezmemeto opět spíše prakticky na příkladu.Chceme transformátor z 230 V na 25 V/1,5 A.1. Výkon transformátoru P2 = U2 × I2

P2 = 25 × 1,5P2 = 37,5 [W]

2. Příkon bude vyšší. Ztráty prý bývají asitak 10 %. Nemusíte tomu věřit. Nakonecsi je můžete sami změřit, stejně jako prv-ní konstruktéři transformátorů, v jejichžstopách teď jdete i vy. V našem zjedno-dušeném příkladu tedy k výkonu připoč-teme 10 %.

P1 = P2 × 1,10P1 = 37,5 × 1,10P1 = 41,25 [W]

3. Mohli bychom vypočítat plochu střed-ního sloupku, ale raději se podíváme do

tabulek typizovaných transformátorů.Například u plechů M je pro plechy veli-kosti M12 příkon 5W, pro M17 je to 15Wa tak dále. Pro náš vypočítaný příkon41,25 W najdeme nejbližší vyšší jádro,tedy M23.4. Mohli bychom vypočítat počet závitůna jeden volt, ale raději se opět podívá-me do tabulek. Pro toto jádro jsou zdedva údaje. Jeden pro plechy silné 0,5 mma druhý pro plechy silné 0,3 mm. Změří-me si, jaké plechy máme a pokračujemeve výpočtu. (Nemáte posuvné měřítko?

Ha, kde je proud primáru? Ten musí-me vypočítat z příkonu a síťového napětí

I1 = P1 : U1I1 = 41,25 : 230

I1= 0,1793 což je asi 0,18 A.Pro tento proud najdeme v tabulkách

drát o průměru 0,3 mm.9. Takže bychom mohli shrnout:I. 230 V/0,18 A - 1472 záv. prům. 0,3 CuLII 25 V/1,5 A - 176 záv. prům. 0,85 CuL

(CuL znamená měděný lakovanýdrát.)

Vejde se nám to na kostřičku? I to sedá z chytrých tabulek zjistit. Počítá se takzvané plnění kostry. Každý typ jádra máurčité rozměry a pro vinutí je na kostřeokénko určité velikosti.

Tabulky nám nabízí možnost uvažo-vat vývodya) jenom na jedné straněb) na obou stranách

Pro náš případ je plocha okénka 3,89cm2.

Tab. 1– Zjednodušená tabulkatransformátorových plechů typu M

Typ plechu – označuje vlastně šířku střední-ho sloupku plechu

výkon – maximální výkonvýška – výška svazku plechůn1V – počet závitů na 1 V pro jádro

z plechů 0,5 mmplocha – plocha okénka pro vinutí s vý-

vody na jedné nebo na obou stra-nách

Obr. 1 – Okénko pro vinutí na kostřeTak si na sebe položte třeba dvacet ple-chů, změřte celkovou tloušťku a poděltedvaceti.) Pro náš případ je u plechů sil-ných 0,5 mm, 6,4 závitů na 1 V.5. Počet závitů na primáru je

n1 = U1 × n1Vn1 = 230 × 6,4

n1 = 1472 [závitů].6. Počet závitů na sekundáru je

n2 = U2 × n1Vn2 = 25 × 6,4

n2 = 160 [závitů].7. Pozor na ztráty v transformátoru. Něcose ztrácí v „železe“ jádra a něco v „mědi“vinutí. Celkem jsme uvažovali 10 % a takjsou dvě řešení, v literatuře a programechse používají obě:a) na sekundáru přidáme o 10 % závitůvíc, nebob) na sekundáru přidáme o 5 % závitůvíc a na primáru 5 % ubereme.

Takže při přidání 10% závitů na se-kundár nám vyjde počet závitů

n2 = 160 × 1,10n2 = 176 [závitů].

8. Mohli bychom vypočítat průměr drátů,ale podíváme se do tabulek. Pro maxi-mální proud sekundárem 1,5A v tabul-kách najdeme drát o průměru 0,85 mm.

Tab. 2 – Zjednodušená tabulka plechůtypu EI – viz [3, 4, 5]


90

Jakou plochu zabere vinutí?V tabulkách najdeme kolik závitů se

vejde na 1cm2. Z toho vypočítáme, kolikcm2 zabere naše vinutí.

10. Plocha vinutíPrimární vinutí n1 má 1472 závitů drá-

tem o průměru 0,3 mm, kterého se do1cm2 vejde 770 závitů. Vypočteme jehoplochu:

S1 = 1472 : 770 což je 1,91 cm2.Sekundární vinutí n2 má 176 závitů

drátem o průměru 0,85 mm, kterého sedo 1cm2 vejde 110 závitů.Vypočteme jeho plochu:

S2 = 176 : 110 což je 1,6 cm2.Obě plochy sečteme a měly by se nám

vejít do okénka:S = S1 + S2

S = 1,91 +1,6S = 3,51 cm2

V tabulce je plocha pro vinutí jenom3,89 cm2 takže se nám naše vinutí nakostru vejde.

Pokud ne, budeme upravovat. Jestli-že chybí jenom málo, uvážíme, jestli bu-deme opravdu potřebovat takový výkona jestli by nestačil o trochu tenčí drát. Jest-liže chybí víc nebo moc přebývá a trans-formátor by byl nevyužitý, zvolíme jinouvelikost transformátoru a znovu přepočí-táváme. Je lepší raději déle uvažovata počítat, než navinout nepoužitelnýzmetek a zkažený materiál vyhazovat.Příroda není nevyčerpatelná, je třeba ma-teriálem dobře hospodařit.

Zjednodušená tabulka transformáto-rových plechů typu M:

typ plechu - označuje vlastně šířkustředního sloupku plechuvýkon - maximální výkonvýška - výška svazku plechůn1V - počet závitů na 1V pro jádro

z plechů 0,5 mm a 0,3 mmplocha - plocha okénka pro vinutí

s vývody na jedné nebo na obou stra-nách

Tento typ plechů vychází z německénormy DIN a u nás ho používala napří-

klad TESLA Strašnice. Pro tyto výkonystačilo pouze 6 typů plechů a 7 velikostíkostřiček a samozřejmě i přípravků nanavíjení - špalků, bočnic, atd., což před-stavovalo 7 velikostí transformátorů.

U plechů typu EI jsou pro každý typplechu 4 velikosti kostry, což představu-je čtyři krát víc velikostí transformátorůa tak je možno pro určitý vypočtený vý-kon zvolit nejvhodnější velikost transfor-mátoru, takže se uspoří měď, železo.Každý typ těchto plechů má své výhody.

Tabulky průměru drátu jsou pro rych-lou orientaci, obejdete se i bez nich, je-nom s papírem a tužkou.

Protože sekundár je blíž k povrchutransformátoru, můžeme připustit prou-dovou hustotu například 3 A/mm2. Jakvelký bude průměr drátu pro proud1,5 A?

Průřez S = 3 : 1,5 což je 2 mm2

Z toho vypočteme průměr D = 0,797a nejbližší vyráběný drát má průměr0,8 mm. Takže si tuto tabulku můžete klid-ně kdykoliv sami pomocí jenoduchéhoprogramu vytvořit a vytisknout.

Literatura:[1] Radio plus KTE 5/1998 - Transformá-

tory str. 22–24[2] Radio plus KTE 6/1998 - Transformá-

tory str. 23–24[3] Radiový konstuktér 4/1974 str. 18–26

a titulní list[4] Rádiotechnická príručka, Bratislava

1973 str. 108–124, překlad [5][5] Telefunken Laborbuch I, Ulm/Donau

1961[6] Ma’tátko;Elektronika pro SPŠE, SNTL

Praha 1987, str. 75–78[7] Ma’tátko, Fojtová ;Elektronika pro 3.

roč. SPŠE, SNTL Praha 1981, str. 421–424

[8] Faktor, Zdeněk; Transformátory a cív-ky pro elektroniku, BEN 1999

[9] Breyl, Hudec, MK-B/1992 programpro Návrh transformátorů V 1.1

[10] Radio plus KTE 2/2000 str. 34–38[11] Rádio plus KTE 3/2000 str. 34–36atd.Tab. 3 – viz [3]

41. dílCo se starou CD-ROM?

Klíčová slova: kompaktní disk, CD-ROM,laser, napájecí zdroj

Pokud se vám dostane do ruky vyřa-zená CD-ROM, je vyřazená asi proto, že- je opravdu vadná, neboje už pomalá, ale dobrá.

Na první pohled vidíte, že je to plocháuzavřená krabice, na jedné straně máčelní panel (viz obr. 1) uzavřený dvířkyvýsuvných saní pro vložení CD, tlačítkopro vysouvání a zasouvání saní, vlevomalou dírku konektoru pro sluchátka

a vedle něj okraj zoubkovaného kolečkaregulátoru hlasitosti a indikační LED.Novější CD-ROM mají ještě druhé tlačít-ko pro skokový přechod na další stopy.

Na zadní straně (viz obr. 2) je několikkonektorů, u kterých obvykle bývá popis:• DC INPUT - napájecí konektor pro 5V=a 12V=.• 40 pinový dvouřadový konektor propřipojení datové sběrnice, stejný jako uharddisku, označený například HOSTINTERFACE nebo ATAPI a podobně.

• MODE SELECT - tři dvojice propojekoznačené :- CS. nebo CSEL- MA. nebo MASTER (stejně jako

u harddisku - jestliže je zapojenjako řídící)

Obr. 1 – Čelní panel CD-ROM

91


- SL. nebo SLAVE (u harddisku zna-mená, že je druhý, řízený)

Propojka obvykle bývá na SL, tak jítam můžeme nechat.• DIGITAL AUDIO - dvoupinový konektor

- digitální výstup pro další zpracovánív PC

• AUDIO OUTPUT (L - GND - GND - R)- výstup analogového stereofonníhosignálu.Pokud CD-ROM již v počítači doslou-

žila a budeme jí chtít zkusit využít jakojednoduchý přehrávač CD se zvukovýmzáznamem, použijeme pouze jediný ko-nektor - napájení. Napájecí konektor zís-káme z nějakého vraku PC nebo v něja-kém bazaru nebo firmě, která se zabývápřestavbami PC.

Napájecí zdrojmusí mít obě dvě napětí 12 V= i 5 V=.

Obě napětí se musí současně zapnouta také současně vypnout. Pokud připo-jíte pouze 12 = V, v mechanice to hrozi-vě zavrčí, případně vyjedou saně ven,zevnitř se bude ozývat cvakání přeska-kování převodů posuvu laserové hlavi-ce na krajním dorazu. Tak byste si me-chaniku mohli zničit.

Můžeme použít napájecí zdroj z PC,nebo zdroj můžeme s našimi znalostmivyrobit. Velikosti proudů najdete na typo-vém štítku CD-ROM. Na štítcích namát-kou vybraných CD-ROM (viz obr. 3) jsoutato údaje:

CD-767E Acer5 V = /900 mA

12 V =/ 1500 mA

CDR-130A NEC5 V = /0,9 A

12 V =/ 1,2 A,na některých je uvedeno jenom na-

pětí, vypalovačka CDR má uveden pří-kon 11W.

V návodu ke stavbě zdroje pro CD-ROM v KTE č. 11/1996 na straně 271-274 je uváděné napájecí napětí CD-ROM 5 V/0,6 A a 12 V/0,7 A

Při měření různých CD byl odběr prou-du u 5 V= asi 300 až 400 mA a u 12 V= přirozjezdu motorku asi 800 mA a pak přirovnoměrných otáčkách disku asi300mA. Takže lze předpokládat, že anivaše CD-ROM nebude mít odběr většínež 1A a tudíž je možno použít obvykléstabilizátory typu 7805 a 7812, které jemožno použít až do odběru proudu 1 A,(vyšší proud vestavěná elektronická po-jistka omezí a napětí klesá).

Obě dvě napětí je třeba zapínat a vy-pínat současně, nejlépe dvojitým vypí-načem na výstupu zdroje. Při vypnutízdroje síťovým vypínačem zůstávají na-bité elektrolytické kondenzátory ve zdro-ji a na některém z výstupů může napětízůstat o chvilku déle než na druhém. Kdochce mít jistotu, může si zkonstruovatobvod, který bude hlídat přítomnost obounapětí a při poklesu jednoho z nich obědvě vypne.

Jazykový koutekCédéčko je podstatné jméno rodu

středního, běžně skloňované podle vzo-ru město a v češtině úplně zdomácnělo.C znamená slovo COMPACT - kompakt-ní, celistvý a bylo použito nejdříve u kom-paktních kazet magnetofonových pásků,se kterými se na rozdíl od pásku na cív-kách báječně zachází, jsou to ty známékazety, označované CC (ale toho si vší-má málokdo). Když Philips přišel se svýmzáznamem na optický disk, dostal ozna-čení CD - compact disc. To není chyba,ve slově disc je opravdu „c“.

DISK je disk pro magnetický záznam- harddisk, floppydisk a DISC i s typic-kým tvarem písma a logem je disk prooptický záznam.

První byl záznam hudby a záhy sepřišlo na možnost zaznamenávat místohudby i počítačová data, tedy COMPU-TER DATA a tak vznikl disk CD-ROM.Zkratka ROM znamená, že je to médium,které slouží k uložení počítačových datpouze pro čtení - „read only memory“.Naše cédéčko s nahrávkami hudby jetechnicky označované jako CD-DA kdeDA znamená DIGITAL AUDIO, protože

záznam na rozdíl od gramofonové des-ky nebo magnetofonového záznamu jeproveden digitalizací, tedy převodemzvukového - audio signálu vzorkováníms kmitočtem 44,1 kHz a 16 bitovým pře-vodem a dalším velice důmyslným zpra-cováním do digitálního tvaru a pak za-znamenán vypálením do disku. Výrobadisku by byla na dlouhé povídání, nászajímá to, že jednotka CD-ROM ve kterélze přehrávat CD s počítačovými datymůže přehrávat i běžná CD s hudbou.Proto je na předním panelu konektor prosluchátka a regulátor hlasitosti.

Obr. 2 – KOnektory na zadní straně CD-ROM

Obr. 3 – Typový štítek s uvedenímnapájecích napětí

Obr. 4 – Značky zaručující bezpečnéprovedení a označení laseru 1. třídy

ZesilovačZesilovač pro tuto jednotku by měl

být stereofonní a měl by mít vstupní citli-vost takovou, aby ho bylo možno vybu-dit výstupním napětím pro sluchátka,tedy asi od 100mV. To už jsme počítali,uvažujeme-li například výkon do sluchá-tek 1 mW a impedanci sluchátek napří-klad 16 ohmů, ale to už je jiná kapitola.Pro běžné poklidné hraní stačí napří-klad maličký zesilovač s TDA2822Mpublikovaný v KTE 2/99 na straně 6-7jako stavebnice č. 396 (lze objednatv redakci). Nepotřebujete regulátor hla-sitosti, protože ten je už na předním pa-nelu CD-ROM. K napájení stačí adaptér.

Výstupní úroveň linkového výstupubývá 0 dB, tedy 0,775 V a pokud má zesi-lovač větší citlivost, je nutno na vstupupřidat dělič napětí tvořený rezistorema potenciometrem.

Pokud si chcete z CD-ROM udělat pře-hrávač na CD, vyplatí se vám udělat sido jednoho zařízení

- zdroj pro CD-ROM i- zdroj pro zesilovač a ještě vestavět i- stereofonní zesilovač.Může vás napadnout otázka: proč

bych měl dělat přehrávač z CD-ROM,když ho mám v počítači? Proč ne? Kdyžmáte fungující dobrou CD-ROM, její pří-kon i s příkonem zesilovače bude tak do10 W, počítač i s monitorem má příkonmnohonásobně větší - stovky wattů.

Pozor!Na CD-ROM je spousta různých ty-

pových štítků (viz obr 4. a 5) a výrazný

Obr. 5 – Značka – pozor neviditelnézáření


92

žlutý štítek CLASS 1 LASER PRODUCT.Zvláště v návodu k tzv. „vypalovačce“CD-ROM je zdůrazněno, že nemáte sní-mat kryt, protože uvnitř je laser. Poža-davky k zajištění bezpečnosti při prácis laserem stanoví vyhláška Českéhoúřadu bezpečnosti práce č. 124/1982Sb. Do třídy 1 patří lasery, u kterých nej-vyšší výkon záření nepřevyšuje nejvyš-ší přípustné hodnoty (není nebezpečnýlidským očím), ale také všechny plně za-krytované lasery, jejichž kryt je upraventak, aby jej nebylo možno otevřít bezpomocí nástrojů a aby při jeho otevřenídošlo k přerušení chodu laseru. Na štít-cích CD-ROM najdete i další značkyzaručující bezpečnost a shodu s mezi-národními standardy, např. IEC 825:

1993 - Safety of laser products, značkuCE atd.

Druhy CD(Podle Dr. Bernarda Steinbrinka)Zvuková CD měla od r.1982 na trhu

velký úspěch, počítačový průmysl zjistil,že velké množství digitálních audio datmůže být nahrazeno digitálními počíta-čovými daty. Tak se zrodil CD-ROM. Zá-kladem byla Červená kniha (Philips/Sony1982) ve která definuje Audio CD (CD-DA), specifikace CD-ROM byla uvedenave Žluté knize (1984), pro použití zvuko-vého záznamu, video záznamu a animacív programech (čemuž dnes říkáme mul-timedia) musela být rozšířena, tak bylv Zelené knize (1987) definován Com-pact Disc - interactive (CD-i). Interaktivníprogramy mohou být spouštěny pouzena počítačích nebo přehrávačích CD-i.

Nejznámější cédéčko - Audio CD (CD-DA) je určeno pro záznam a lze je pře-hrávat na přehrávačích CD a na CD-ROM. Zvukový záznam je také na CD -Mixed Mode - se smíšeným záznamem.Zde jsou data uložená na první stopě(první na řadě při přehrávání) a na dal-ších stopách je zvukový záznam. Moder-ní přehrávače první stopu umlčí, zatímcostarší přehrávače se snaží přehrávati první stopu, což se projeví hlasitým piš-těním, které však může zničit reproduk-tory nebo zesilovač. Aby se tomu přede-šlo, byl v roce 1996 představen novýsystém nazývaný CD-Extra (známý i podnázvy CD-Plus, Enhanced CD nebomultisession), definovaný firmami Phi-lips a Sony v Modré knize. Na tento diskby se přednostně mělo hledět jako naaudio CD, který výhodně poskytuje ne-využitý prostor na většině audio CD propřídavné informace, které mohou být in-terpretovány jednotkami CD-ROMa multimediálními počítači.

Pozor, zvukový záznam je na prvníchstopách a počítačová data jsou na konci.I když nově audio přehrávače data uml-čí, ostatní je budou chtít přehrávat jakozvukový záznam a opět může dojít kezničení k zesilovače a reproduktorů. Pro-

Detailní fotografie části s optikou aukrytou laserovou diodou plus celko-

vý pohled ze zadní strany

Nahoře část s poháněcí mechanikou,dole celkový pohled

tože audio přehrávač jsou schopné pře-hrávat pouze stopy prvního záznamu naCD, budou hrát vždy, když najdou prvnízáznam. Ale řadič CD-ROM, která jeschopná přehrávat CD-Extra, se vždynejdříve podívá na poslední záznam naCD (na datovou část) a začne ji číst dřív,než začne cokoliv dělat s prvním audio-záznamem.

Odkazy na literaturu:[1] Manuál k CD-ROM ATAPI/E-IDE[2] Vrbová, Jelínková, Gavrilov - Úvod

do laserové techniky, ČVUT Praha1994

[3] Henderson - A guide to laser safety,Chapman & Hall, 1997

[4] Manuál k CRW4416SX Yamaha[5] Manuál k CRW6416S Yamaha[6] WinOnCD 3.6 - manuál k softwaru

CeQuadrat[7] KTE 2/99 str 6,7 - Zesilovač s

TDA2822M

42. dílÚdržba a oprava mikropáječky

Klíčová slova: mikropáječka, metoda po-rovnáváním, nastavení teploty

Na mnoha dílnách se používá mikro-páječka, která má dvě části: vlastní pá-ječku a zdroj napětí. Na mnoha dílnáchse používá oblíbená elektronicky regu-lovateĺná spájkovačka ERS 50 z TESLALiptovský Hrádok.

Údržba představuje převážně- výměnu houbičky na čistění hrotu- výměnu hrotu

- výměnu topného tělíska- výměnu přepálené šňůry- dotažení matice potenciometru- výměna pojistky- atd.

Hrot se vyměňuje celý. Obvykle vydržívelmi dlouho. Nesmí se ale čistit pilní-kem, jako u měděných hrotů páječek75W/24V. Odřelo by se pokovení a hrotby stejně nešel pocínovat a používat.Nenávratně by byl zničen. Hrot se za stu-

dena po uvolnění pružného háčku stáh-ne z tyčky a místo něj se nasadí nový.

HoubičkaHrot se čistí za tepla otřením o navlh-

čenou houbičku - špongiu. Houbičkamusí být vlhká, ne mokrá. Při otírání hro-tu o suchou houbičku se houbička velmirychle spálí a je nutno koupit novou. Nakrytu bývá nápis ŠPONGIU NAVLHČIŤ.Nezkoušejte jí nahradit molitanem, poly-

93


styrenem, filcem nebo jiným materiálem,který po zahřátí na hrotu udělá smrdutýškvarek, který opravdu nelze ničím od-stranit.

Pojistky nahrazujeme pouze hodno-tami doporučenými výrobcem, tedy po-jistku FU1 v primáru síťového transforá-mátoru 0,5 A a FU2 v sekundáru 0,4 A.

Pozor: před kontrolou pojistek jaké-hokoliv zařízení vždy zařízení vypnemea odpojíme od sítě.

Topné tělískoJestliže páječka nehřeje a obě pojist-

ky jsou v pořádku, můžeme ohmmetrempři vypnuté (!) páječce zkontrolovat, jestlitělísko není přerušené. Stačí stáhnout ru-kojeť a měřit na přívodech od tělíska kekabelu. Ve schematu si všimněte, že pa-ralelně k tělísku je připojen rezistor R12a s ním v sérii LED. Jestliže je tělísko pře-rušené, měříte vlastně jenom tento rezis-tor a LED, takže při připojení ohmmetrunaměříte v jedné polaritě přívodních šňůrrezistor + odpor LED v propustném smě-ru a při opačné polaritě rezistor + odporLED v závěrném směru. Nebo prostě od-pojte alespoň jeden přívod od tělíska.

Tělísko má jeden přívod hnědý a dru-hý černý, jeden kratší a druhý delší. Tutopolaritu je třeba dodržet. a proto si ji předdemontáží poznamenejte.

Pamatuj: obezřetný technik si při de-montáži jakéhokoliv zařízení dělá po-známky, co kam vedlo a hlavně barvyvodičů. Nepodceňujte to, případně si tytopoznámky udělejte přímo do technickédokumentace. Kus papíru někam založí-te a už se s ním nikdy neshledáte.

Jestliže po opravě tělísko silně hřeje,teplotu nelze knoflíkem regulovat, tyčkas hrotem se může rozžhavit až do červe-na. Okamžitě páječku vypněte. Řešení jejednoduché. Jestliže před tím páječkanormálně fungovala a změna nastala ažpo výměně topného tělíska, je zřejměobrácená polarita tělíska (zvlášť když sinepamatujete, jak bylo zapojené původ-ně). Stačí obrátit polaritu a vše je v po-řádku.

Tyčka, ve které je tělísko zasunuté, jetenkostěnná, ocelová a tělísko obvykle

lze snadno vytáhnut. Pokud je zapeče-né, je třeba použít nástroj s přesným prů-měrem tyčky, jinak ji můžete poškodit.

Rukojeť také může být poškozená.Zkroucená teplem, jestliže nefunguje re-gulace, nebo prasklá po pádu, atd. Lze jísnadno vyměnit.

Síťovou šňůru přepálíte, ani nevíte jak.Stačí chvilka nepozornosti, binec na pra-covním stole a je cítit zápach spáleniny.Nic hrozného, pokud se nikomu nic ne-stalo. Propálenou šňůru je nutné vymě-nit. Ale pozor. V případě síťové šňůry semusí dodržet bezpečnost práce a prove-denou výměnu musí zkontrolovat osobas patřičnou kvalifikací. V první řadě je tře-ba naprosto přesně podle originálu při-pojit šňůru a zachovat barvy izolace!

Jednotlivé náhradní díly lze koupit -houbičku, hrot, topné tělísko, tyčku, ru-kojeť i pojistky a šňůry.

RekonstrukceJestliže se vám dostala do ruky pá-

ječka již starší, vyřazená, z výprodeje, nainzerát atd., může se stát, že už má něcoza sebou nebo je z ní jenom torzo, alepokud je v pořádku transformátor a me-chanické díly, je možné jí celou zrekon-struovat a třeba i vyrobit nový plošný spoj.Schéma zapojení bývá v krabici (ale kdeté je konec..), bylo publikováno v Ama-térském rádiu [2], nebo kdyby to byloopravdu nutné, si ho prostě nakreslítepodle skutečnosti.

Základem je síťový transformátor, kte-rý má dvě sekundární vinutí. Z vinutí II. jepo usměrnění v Graetzově zapojení (bezfiltračního kondenzátoru) získáno stejno-směrné napětí, které pulzuje při každépůlvlně, takže jeho kmitočet je 100 Hz.Tímto napětím je přes tyristor VS napáje-no tělísko.

Tyristor je vlastně jakýsi ventil, kterýse napětím na řídící elektrodě otevřea zůstane otevřený do té doby, než jímpřestane téci proud. Tedy na konci každépůlvlny. Kdyby napájecí napětí tyristorubylo opravdu jenom stejnosměrné, tyris-tor by se otevřel a zůstal by otevřený stá-le a tělísko by stále topilo a nebylo by homožno ani na chvilku vypnout. Jestliže

na řídící elektrodě není řídící napětí, jetyristor vypnutý až do okamžiku, kdy sena ní řídící napětí z regulátoru přivede.

RegulaceFunkce je na první pohled zřejmá.

Knoflíkem nastavíme požadovanou tep-lotu, LED svítí a přikládáním hrotu do ka-lafuny nebo na pájku můžeme zkusit, jestlije už hrot páječky dostatečně ohřátý. Přidosažení nastavené teploty LED zhasne.Po chvilce vidíme, že se LED znovu roz-svítí. To znamená, že při dosažení nasta-vené teploty se tělísko přestalo zahřívat akdyž po chvilce jeho teplota poklesla, zno-vu se zapne jeho zahřívání.

Řídící napětí pro tyristor se získáváz řídící části, ve které se porovnávají dvěnapětí:a) napětí snímané na tělísku na LED ab) napětí z potenciometru regulace tep-loty.

Tato napětí se přivádějí na dva různévstupy operačního zesilovače. Jestliže jetělísko studené, vidíme, že svítí LEDa toto napětí se přivádí na vstup 2, kdese porovnává s napětím na vstupu 3. Navstup 3 přivádíme napětí, které můžemepotenciometrem měnit od určité minimál-ní hodnoty až do hodnoty, při které tělís-ko hřeje naplno. Zahříváním tělíska semění jeho odpor a tudíž napětí přivádě-né na vstup a když se obě napětí vyrov-nají, změní se skokem napětí na výstu-pu, na řídící elektrodu není přiváděnonapětí, tyristor nevede, ale tělísko setr-vačností stále hřeje až do doby, kdy jehoteplota poklesne na určitou mez. Sníma-né napětí, přivedené na vstup 2 je men-ší, než napětí nastavené potenciometrema zase se na výstupu obvodu objeví na-pětí, kterým se znovu otevře tyristor a tě-lísko znovu začne hřát. My vidíme pouzeto, že LED svítí, když se tělísko zahříváa že nesvítí, když je rozehřáté na nasta-venou teplotu. Totéž vídáte u žehličkynebo fritovacího hrnce, ale zde je řízenoelektronicky.

U většiny elektronických zařízení ni-kdy nebude znát zcela podrobně jejichfunkci. Na příkladu této páječky si ukáže-me, jak lze přesto při opravě postupovat.

Schéma regulovatelné páječky


94

Někdy bývá povolená matička poten-ciometru a potenciometr se točí a točídokola, až se ukrouí přívodní drátkya pak samozřejmě nereguluje. Jestliženení vidět nijaká očividná vada, přichá-zí čas pro měření. Ale jaké hodnotymáme naměřit?

Metoda porovnávánímse používá u nálezářské práce, po-

kud máme alespoň jeden dobrý kus. Po-rovnávat můžeme napětí v určitých bo-dech, nebo odpor. Kdo se stydí, že bypoužíval „opisování“, může si to nazvatkomparativní metoda.

Pozor: pokud nemáte patřičnou elek-trotechnickou kvalifikaci, nesmíte praco-vat na zařízení pod napětím. Žáci odbor-ných škol mohou určité práce provádětpod dohledem a při měření na otevře-ném zařízení pod napětím nejlépe poddozorem učitele nebo mistra s patřičnoukvalifikací a na patřičně vybaveném pra-covním stole.

V první řadě si naměříme typická na-pětí na sekundárech transformátoru(podle schématu 25 V a 10 V), napětí naanodě tyristoru (u vzorku bylo naměře-no 23 V na stejnosměrném rozsahu vol-tmetru), na řídící elektrodě tyristoru(0 nebo 23 V), na přívodech k topnémutělísku, atd. Napájecí napětí pro operač-ní zesilovač má pro nezasvěcené kupo-divu kladné a i záporné napětí (+13 Va -13V) a stabilizované zenerovými di-odami VD7 a VD8 (+6 V a -6 V), které jepřivedeno na napájení operačního ze-silovače. Na svítící LED bylo u vzorkunaměřeno napětí asi 2 V, na výstupu7 operačního zesilovače napětí 5 V nebo-3,9 V atd. Tak je možno měřit dál a po-rovnávat napětí „zdravého“ kusu a opra-vovaného. Samozřejmě že oba kusy byměly mít potenciometr nastavený do stej-né polohy.

Nastavení teplotyJak mám nastavit teplotu, když ji ne-

mohu změřit? Na stupnici na přednímpanelu jsou naznačeny teploty, kterépodle zkušenosti odpovídají vlažnému,předehřátému hrotu, kdy páječka nenívypnutá, je jenom v pohotovostním sta-

vu, další je teplota, kdy se pájka taví, pakteplota, která se používá a pak i větší tep-lota pro masivnější spoje, při které semenší spoje během chvilky přehřívajía „cín“ šedne a spoj je „přepálený“. To bybylo nastavení podle citu.

Napětí pro regulaci teploty se měnízměnou odporu potenciometru, spodnía horní hranici nastavují dva trimry, kterébývají zakápnuty proti pootočení (červe-nou) barvou. Obvykle s nimi nikdo nehý-be a tak jejich nastavení můžete věřit.Pokud s nimi někdo pootočil, pokuste seje podle flíčku barvy nastavit tak, jak toasi bylo původně. Tuto metodu popisujipodrobně proto, protože se může hoditpro opravy nejrůznějších průmyslovýchzařízení, které se snažil opravovat kdosipřed vámi a kterému nemůžete přijít najméno. Pokud někdy v nějakém zařízeníbudete v pokušení nějakým nastavova-cím prvkem pootočit, udělejte si na němznamínko, pootočte, sledujte, co to udě-lá, a pak ho vraťte zpátky, jak to bylo. Ji-nak se z toho zblázní někdo po vás.

Pokud v páječce někdo trimry oprav-du otáčel, nebo je vyměnil, můžete jejichsprávné nastavení zjistit porovnáníms dobrým kusem. Za vás to změřili učňo-vé oboru mechanik elektronických zaří-zení z SPVE, když si při výuce vadnépáječky sami opravují.

Porovnání napětíVšechna napětí se měří proti zemi

a bereme jako fakt, že u operačního ze-silovače můžou být s polaritou + nebo -.Pokud měříte ručkovým měřidlem, kterénemá automatické nastavení polarity,musíte ho podle polarity měřeného na-pětí správně připojit.

Na trimru RP3 15 kiloohmů a tedy naspodním okraji potenciometru bylo na-měřeno napětí -1,7 V, na jezdci potencio-metru je tedy podle jeho polohy napětíod -1,7 V do -6 V.

Jezdec potenciometru je spojen s trim-rem RP2 68 kiloohmů a na jeho druhémkonci bylo naměřeno napětí při nastave-ní potenciometru na minimum asi -1,2 Va na maximum -4,2 V.

To je metoda při které porovnávámenapětí naměřené na fungujícím přístroji

s napětím opravovaného přístroje. Neboje možno porovnat odpory trimrů.

Porovnání odporůTrimry nebudeme vyndávat. Nezajímá

nás jejich hodnota, ale hodnota odporu,který naměříme při zapojení v zařízeníi s ovlivněním ostatními obvody. Pro po-rovnávání použijeme tentýž měřící pří-stroj, protože jiný může mít jiné vlastnos-ti a může naměřit jiné hodnoty. A také jeto rychlejší.

Odpor naměřený na trimru RP3 15kiloohmů byl podle polohy jezdce poten-ciometru od 3,8 do 4,2 kiloohmů. Odpornaměřený na trimru RP2 68 kiloohmů (toje ten na destičce úplně dole, RP3 je nadním) byl 20,2 kiloohmů.

Takže teplotu se sice nedozvíme, aleporovnáním s fungujícím kusem zjistíme,jaké by mělo být nastavení u opravova-ného kusu.

ZávěrNebyl by problém vám publikovat

schéma se všemi naměřenými hodnota-mi, ale vy přeci nebudete opravovat ten-to jeden typ zařízení, ale jakékoliv jiné.Protože jsme v Malé škole praktické elek-troniky, naučte se sami postupovat přiopravách systematicky, dělat si poznám-ky, hledat dokumentaci a využívat i po-rovnávání s dobrým kusem.

slovensko-český slovníčekslovensko-český:špongia - houbičkaspájkovačka - páječkaanglicko-český:soldering - pájenísoldering iron- páječkaheating element - topné tělískocomparative method - porovnávací me-todatemperature - teplota

Literatura:[1] 3F1 185 25 firmení schema ELEK-

TRONICKY REGULOVATEĹNÁ SPÁJ-KOVAČKA ERS 50

[2] AR 12/1991 str. 496, Úprava mikropáj-ky ERS 50, V. Jemelík

[3] Katalog PS technik, CD-ROM

43. dílDnes poznáme tyristor a triak

Klíčová slova: tyristor, triak, spínání

TyristorV elektronicky regulovaném zdroji

k páječce v minulém čísle jsme poznalityristor. Na rozdíl od elektromechanic-kých spínačů - relé, stykače, apod nemámechanické kontakty, je to bezkontaktní

spínač. Jako spínací prvek sice fungujei tranzistor, ale opravdovým spínačemse stal až tyristor a vývojově mladší tri-ak.

Schématická značka (viz obr. 1a) jepodobná diodě, má A - anodu, K - kato-du a navíc G - řídící elektrodu. Místo dlou-hého vysvětlování si uděláme pokus.

Pokus 1Podobně jako jsme to v začátcích naší

školičky zkoušeli s tranzistorem, si doobvodu (viz obr. 2) zařadíme tyristor. Žá-rovička nesvítí.

Na řídící elektrodu přes rezistor při-vedeme napětí. Tyristor se otevře a vede,žárovička nebo LED svítí.

95


Napětí z řídící elektrody odpojímea ejhle... tyristor stále vede!! Je sepnuto.Když se dost vynadivíme, jak nám to pěk-ně funguje, začneme přemýšlet, jak ho„zhasnout“. Jednoduše. Rozpojíme ob-vod. Jakmile tyristorem přestane téciproud, nevede.

Využití? Snad příliš primitivní, ale jed-ním tlačítkem můžete obvod zapnouta druhým vypnout. Ono by se už nějakévyužití našlo, stačí trocha fantazie.

Pokus 2Jak má být velký odpor? Přece nebu-

dete stále slepě opisovat ze schémat.V katalogu si všimnete, že u tyristoru jsourůzné údaje o dovoleném napětí a prou-du a mimo jiné tam je i proud IG, což jeproud tekoucí řídící elektrodou, potřebnýpro sepnutí tyristoru.

až vám nějaké zapojení podle nějakéhočasopisu nebude správně fungovat jenproto, že jste použili jiný typ tyristoru.

Pokus 3Když už jsme u řídící elektrody, vidíte

podobnost s tranzistorem. Také jsmeměřili proud bází, ale více jsme si všímalinapětí mezi bází a emitorem UBE, podlekterého se pozná, že tranzistor vede nebonevede. U křemíkového tranzistoru jeUBE asi 0,6 až 0,7 a tak si ho můžemezměřit i u tyristoru (viz obr. 4). Podobnějako u tranzistoru si můžete říci, že k se-pnutí tyristoru stačí poměrně malé napě-tí mezi řídící elektrodou G a katodou K.Toto napětí se v katalogu někdy uvádítaké, je to dobré vědět spíš pro předsta-vu, jak se tyristor řídí. Když je na G napětíUGT, může být tyristor sepnut.

Pokus 4Přece nebudeme pořád tyristor sami

nějakým tlačítkem rozpojovat. To zařídístejnosměrné napětí, které vždy po chvil-kách přestane. Není to nic neobvyklého,

sí být tyristor. Jenomže takhle můžeteovládat různé spotřebiče napájené zesítě. Rozsvěcet a zhasínat světla, spouš-tět motory, topení, páječku atd.

Pamatuj: při trvale přivedeném na-pětí na řídící elektrodu se zdá, že tyris-tor stále vede. Ne. Při skončení každépůlvlny, když napětí klesne k nule, serozpojí, nevede. Ale pokud je na řídícíelektrodě napětí UGT, znovu se při dalšípůlvlně sepne a tak se to rychlostí 50Hz opakuje a naše oko to ani nestačívnímat jako přerušování a vidíme, žežárovka trvale svítí.

Pokus 5Totéž se vyzkoušíme i s triakem. Vý-

měna tyristoru za triak je na nepájivémkontaktním poli dílem okamžiku. Žárov-ka při použitém tyristoru svítí méně nežs triakem. Čím to?

TriakTriak je mladší bratříček tyristoru. Už

jeho schematické značka (viz obr. 9) na-povídá, že se bude chovat asi jako dvědiody zapojené proti sobě. A opravdu.Propouští obě půlvlny. Jeho elektrody seoznačují A1 - první anoda, A2 - druháanoda a opět G - řídící elektroda. Řídícínapětí se obvykle přivádí mezi jednuz anod, je to A1 a řídící elektrodu G. Opětsi můžete provést tatáž měření jako u ty-ristoru. (V zahraniční literatuře najdetemísto A1 a A2 zkratky MT1 a MT2).

Pokus 6Tyristor se v sepnutém stavu chová

jako dioda. Propouští proud v jednomsměru, ve druhém směru proud nepro-pouští. To znamená, že ze síťového na-pětí propouští vždy jenom kladné půl-vlny, záporné půlvlny nepropouští.Podívejte se na schéma v minulém čísle.Napětí pro topné tělísko, spínané tyristo-rem, bylo usměrněno dvojcestnýmusměrňovačem v Graetzově zapojení,takže se využívají obě půlvlny. V jedno-

Obr. 1a – Tyristor Obr. 1b – Triak

Obr. 3 – Měření proudu IG

Obr. 2a – Tyristor se spíná proudemdo řídící elektrody

Obr. 2b – Pokus se žárovičkoua baterií z baterky

U tranzistorů jste si hodnotu rezisto-ru stanovovali oklikou podle zesilovací-ho činitele tranzistoru, který byl také po-každé jiný. Tady se vám v katalogu přímonabízí hodnota. Zkusíme si tento proudzměřit. Do zapojení (viz obr. 3) použije-me potenciometr (lineární), ve škole byučitel použil posuvný odpor, nebo od-porovou dekádu nebo jiné poklady, vámstačí to, co máte. Zpočátku nastavímemaximální odpor, postupně ho snižuje-me, měříme proud tekoucí do řídící elek-trody a sledujeme, kdy se tyristor sepne- rozsvítí se LED. Proud si poznamená-me. Tentýž pokus můžeme zopakovat přirůzných napětích. Jenom nesmíme pře-kročit maximální napětí UDRM uváděnév katalogu. Tentýž pokus můžeme zopa-kovat s různými typy tyristorů, kterémáme po ruce.

Různé typy tyristorů mají v kataloguuváděné různé proudy IGT, mají různoucitlivost. Na tento pokus si vzpomeňte,

je to střídavé, usměrněné napětí, ale po-zor - nevyfiltrované. Musí tepat. V rytmusíťového kmitočtu.POZOR: podle stupně naší kvalifikacenesmíme sami pracovat se síťovým na-pětím! Smíme použít nejvýše bezpečnénapětí, z bezpečně provedeného zdroje- transformátoru, kde není možný dotykživých částí pod napětím.

Pro náš pokus můžeme použít napří-klad bezpečně provedený transformá-tor pro halogenové osvětlení 12 V se za-litým - izolovaným - přívodem síťovéhonapětí, nebo jiný bezpečný zdroj střída-vého napětí a ještě raději pod dozoremosoby s patřičnou kvalifikací. Ochotněse vás ujmou učitelé odborných před-mětů. Žárovku zvolíme podle použitéhozdroje. Pro 12 V transformátor napříkladžárovku 12 V „do auta“, napřiklad malou1 W nebo 5 W.

Obvod zapojíme podle obrázku 5. Bezzapojené řídící elektrody žárovka nesví-tí. Na řídící elektrodu připojíme napětí -svítí. Odpojíme - zhasne. Znovu připojí-me, rozsvítí se. Odpojíme - zhasne. Tyris-tor se tedy zapíná i vypíná napětím nařídící elektrodě. To nám nemusí připadatjako moc zvláštní. To zvládne jakýkolivpáčkový vypínač nebo relé, na to nemu-

Obr. 4 – Tyristor a triak napájenéstřídavým napětím

Obr. 5 – Dioda propouští pouze kladnépůlvlny, žárovka svítí méně


96

cestném usměrnění bylo využití maximál-ně 50%. Naše zapojení si tedy doplnímeo usměrňovač. Je jas žárovky vyšší?

Pokus 7Zkusíme si to co nejjednodušeji. Pří-

mo na výstup transformátoru připojímežárovku (viz obr. 6). Svítí.

Do obvodu vřadíme diodu - žárovkasvítí méně, protože dioda propouští pou-ze půlvlny které přicházejí v propustnémsměru.

Obr. 7 – Žárovka za dvojcestnýmusměrňovačem svítí naplno,

využívá obě půlvlny

R2 - rezistor 1k2P - potenciometr 3k3nepájivé kontaktní poleuniverzální měřící přístroj

Domácí úkol:Tranzistory umíme vyzkoušet ohmme-

trem nebo zkoušečkou jako diody. Jakse chová při podobném zkoušení tyristora triak?

Slovníček - angličtina

užijeme stejnosměrné napětí z prvníhopokusu - z ploché baterie, ze zdroje, atd.Když na řídící elektrodě ponecháme tr-vale stejnosměrné napětí UGT, do řídícíelektrody G trvale poteče proud IG a jak-mile se znovu na tyristoru objeví dosta-tečné napětí, je proudem IG sepnuta vede až do okamžiku, kdy napětí zasepoklesne na konci půlvlny k nule. Zví-daví čtenáři si mohou zkusit změřit, přijakém napětí na tyristoru začne vést (tose měří při stejnosměrném napětí).

Vzhled tyristorů a triakůje na první pohled stejný jako u tran-

zistorů. Pouzdra tyristorů a triaků jsou stej-ná jako pro tranzistory. Výborná učebni-ce je katalog. Pokud ho nemáte, kupte siho „za vysvědčení“ nebo prostě pro ra-dost a poučení.

V katalogu můžete najít tyristory a tri-aky, které mají podobné parametry, odli-šuje je však to, že tyristor propouští jed-nu půlvlnu a triak obě.

Na vyzkoušení těchto součástek lzepoužít jednoduchou zkoušečku.

Součástky použité k pokusůmBAT - plochá baterieTR - transformátor (230 V/12 V, nebo

„zvonkový“)Ty1 - tyristory viz textTr1 - triaky viz textD1 - dioda usměrňovací napří

2N4009, KY701, KY130/80 atdD1-4 - diodový můstek B250C1500Ž - žárovička 3,5V/0,3A („do baterky“),

12 V (do auta - max 5 W)R1 - rezistor 470

Obr. 8 – Triakem prochází střídavýproud, ale je řízen stejnosměrným

proudem IG

Obr. 9 – BTA, BT, T, N. Ilustracepouzder z katalogu GM Electronic1995; jen u pouzdra T092 je řídící

elektroda triaku uprostřed,u ostatních na obrázku v pravo

Do obvodu zapojíme dvoucestnýusměrňovač (viz obr. 7) - žárovka svítízase jako dřív, jsou využity obě půlvlny.

Pokus 8Správně vám došlo, že když proud

do řídící elektrody odvozujeme od na-pětí na tyristoru, také nám pulzuje v ryt-mu síťového kmitočtu. Sepne se ažv okamžiku, kdy řídící elektrodou tečetakový proud, aby se tyristor sepnul. Takco kdybychom, podobně jako v elek-tronicky regulované páječce, řídící elek-trodu řídili stejnosměrným napětím?Zapojíme si obvod podle obrázku 8. Po-

SCR - silicon controled regulator -tyristor

thyristor - tyristortriak - triak

Literatura k tématu:Katalog GM elektronik 1995 str. 40Katalog GM elektronik 1998 str. 45Katalog GM elektronik 1999 str. 65Katalog GM elektronik 2000 str. 75RS katalogue 1997 str. 845, 848Holub, Zíka, Praktické zapojení polovo-dičových diod a tyristorů, SNTL 1971Konstrukční katalog TESLA Rožnov - ví-cevrstvé spínací součástky, 1987

44. dílRegulátor výkonu s tyristorem a triakem

klíčová slova: zkoušení ohmmetrem, re-gulátor výkonu, fázová regulace, úhelotevření

Když už je možno vyzkoušet diodya tranzistory ohmmetrem, určitě mnohýz kutilů zkusí vyzkoušet i tyristor a triak.Zkoušky si rozdělíme na zkoušení• ohmmetrem s ručkovým měřidlem• ohmmetrem v digitálním multimetru• zkoušečkou „diod“ v multimetru.

Při zkoušení ohmmetrem měřenousoučástkou teče malý zkušební proudv závislosti na citlivosti měřidla a jehovnitřním odporu. Při nulovém odporuteče ručkovým měřidlem obvykle proudpro plnou výchylku ručky, tedy řádovědesítky až stovky mikroampér. U digitál-ního ohmmetru méně. Naměřené hod-noty tedy nejsou směrodatné, pokudchcete zjistit, jestli je součástka dobrá,

můžete porovnat hodnoty naměřenéstejným měřidlem u dobré a u zkouše-né součástky. Ilustrativně uvádíme hod-noty naměřené u zkušebních vzorků. Pronaše pokusy jsou vybrány tyto součást-ky:tyristor BT151 a ZN5064 atriak BT138 a ZO106.

Nejsou to vyhozené peníze, protožeje využijete pro svá praktická zapojení.

97


Zkoušení ohmmetrema zkoušečkou diod

Podobně jako u zkoušek diod a tran-zistorů se ohmmetr připojí ke zkoušenýmelektrodám v jedné polaritě a potom sepřívody prohodí a měří se v opačné po-laritě (viz obr. 1).

U tyristoru i triaku se kupodivu namě-ří nějaký odpor pouze mezi G a K (neboA1 triaku) a je skoro stejný i v obou pola-ritách u „velkých“ ale u „malých“ 0,8 Av jedné polaritě nějaký odpor je a ve dru-hé je nekonečný. Mezi anodami neboanodou a katodou je v obou polaritáchohmmetru odpor nekonečný.

Tyto hodnoty jsou pouze pro porov-nání a vysvětlení rozdílů jednotlivýchměření. Vezmeme jako fakt, že mezi řídí-cí elektrodou a katodou je možno v obousměrech naměřit nějaký odpor a zkou-šečkou nějaké napětí. U maličkýchv pouzdru TO92 se odpor měřený digi-tálním multimetrem značně liší.

Jednoduchá zkoušečkaJednoduchá zkoušečka (viz obr. 2)

vychází ze zapojení publikovanéhov časopisu Elektor [2]. Tyristor nebo triakje připojen ke zdroji střídavého napětípřes dvě LED zapojené proti sobě. Jespínán napětím usměrněným diodou Dpřes tlačítko a kontrolní červenou LED.Při stisku tlačítka teče do řídící elektrodyproud, červená LED svítí. Jestliže je tri-ak dobrý, teče jím při sepnutí proudv jedné půlvlně jedním směrem a ve dru-hé půlvlně druhým směrem a tak svítíjedna LED a pak zase druhá LED, je-nomže padesátkrát za sekundu a našeoko to vnímá tak, že svítí obě. Zkouší-me-li tyristor, teče jím proud pouze jed-ním směrem a svítí pouze jedna LED.(Ve skutečnosti ta druhá LED přece je-

nom trošičku svítila, takže bylo zapotře-bí tyristor nutno otevřít trochu víc zatíže-ním rezistorem R3). Na zkoušečce byměly být dvě patice - jedna pro pořadívývodů K, A, G (u triaků A1, A2, G)a druhá pro triaky v pouzdru TO92 s po-řadím vývodů A1 G A2. Hodnoty rezisto-rů jsou vyzkoušeny pro triaky a tyristorypoužitých v našich pokusech.

Regulátor výkonuTriak a tyristor se nepoužívá pouze

pro spínání, ale i pro regulaci výkonu.Elektrickou ruční vrtačku s regulací otá-ček snad už každý považuje za samo-zřejmost. Regulátor můžeme použít prostmívač osvětlení, topné těleso, motorekšicího stroje, atd. Na jednoduchých pří-kladech si ukážeme princip fázové regu-lace. Pokusy budeme provádět s bezpeč-ným napětím z bezpečně provedenéhotransformátoru. Pokusy s obvody napá-jenými ze sítě 230 V může provádět pou-ze osoba s patřičnou kvalifikací nebo poddozorem nebo dohledem osoby s patřič-nou kvalifikací.

ný proud do řídící elektrody, aby nedošlok jejímu zničení. Kondenzátor C spolus P1 a R2 určují při jakém fázovém úhludojde k otevření tyristoru nebo triaku.Nebudeme se zaplétat do teoretickéhorozboru, těch je dost v učebnicích.

1. pokusZ minulých pokusů už víme, že když

do řídící elektrody neteče žádný proud,žárovka nesvítí, protože tyristor není se-pnutý.

Zapojíme obvod podle obr. 3. Poten-ciometrem lze měnit jas žárovky od sla-bého až do skoro plného jasu. Místo po-tenciometru můžete použít trimr - jelevnější a pro pokusy stačí.

Odpojte kondenzátor. Ohó, tak ten tomá na svědomí. Bez kondenzátoru sesice mění proud řídící elektrodou, alekdyž už je tyristor sepnutý, teče jím prouda žárovka svítí pořád stejně! Když ho opětpřipojíte, vidíte, že jas lze zase regulo-vat.

Obr. 1 – Zkoušení tyristoru a triakuohmmetrem

Obr. 2 – Schéma a rozmístění součástek jednoduché zkoušečkytyristorů a triaků

Obr. 3 – Nejjednodušší zapojenífázového regulátoru s tyristorem

Fázová regulacePro pokusy opět použijeme transfor-

mátor (například) 12 V a vhodnou žárov-ku, například telefonní žárovku 12 V/50 mA, žárovku do auta 12 V (ne víc než5 W) nebo dvě 6 V do svítilny jízdníhokola anebo 3 žárovky 3,5 V/0,3 A do ba-terky, zapojené do série.

Žárovka je k napětí připojena místopřes vypínač přes tyristor nebo triak. Po-tenciometrem P1 se nastavuje jas žárov-ky. Rezistor R1 omezuje maximální mož-

Obr. 4 – Regulátor s triakem

Obr. 5 – Grafické znázorněnífázového průběhu

2. pokusMísto tyristoru použijeme triak. Z mi-

nulého vyučování víme, že triak propouštíobě půlvlny a tak je možno usměrňovačvynechat a obvod zapojíme podle obr. 4.Hodnoty součástek jsou vyzkoušené prouváděné tyristory a triaky. Pokud použi-jete potenciometr s větší hodnotou, budemít větší část „mrtvého chodu“, kdy užbude žárovka zhasnutá a přesto ještě osa


98

potenciometru nebude vytočená až nakonec. Zkuste měnit i hodnotu konden-zátoru. Při určité hodnotě se svit žárovkyztmaví a pak se začne opět rozsvěcet.Takže teď je čas alespoň na zjednodu-šené vysvětlení principu.

Jestliže (bez kondenzátoru) řídícíelektrodou teče dostatečný proud pro se-pnutí tyristoru, sepne se tyristor již nazačátku kladné půlvlny střídavého napětína tyristoru. Je sepnutý až do okamžiku,kdy napětí zase na konci půlvlny klesnek nule a tyristor se rozepne a nevede. Tojsme si vyzkoušeli již minule.

pnul až skoro na jejím konci, řekněmev době odpovídající 30° před koncempůlvlny, říkáme, že úhel otevření je 30°.To je pro teoretiky (viz obr. 5).

Praktika spíš zajímá, jak moc nebomálo svítí žárovka. Všimnete si, že se

a oživení a pokusy provádějte pod jejímdozorem. Opatrnosti nikdy nezbývá.

Trochu se zastavíme u volbysoučástek

Potenciometr a další rezistory musí býtdimenzovány tak, aby snesly protékajícíproud. Ve schématech uváděných v litera-tuře bývá u rezistoru u hodnoty odporuv ohmech ještě údaj ve wattech, například6k8/4 W. Ve starších schématech bývá vý-kon označován římskou číslicí. Tento rezis-tor hřeje, ale chraň vás zdravý rozum, abyvás nenapadlo si na něj sáhnout!!

V první řadě, je-li regulátor napájen zesítě a rezistor je připojen ve větvi přívodu odfáze, může dojít k úrazu elektrickým prou-dem. A co je horší - svévolným dotykem!

Obr. 7. – Regulátor s triakem

Obr. 6. – Regulátor s tyristorem

Ω Ω Ω Ω

Ω Ω Ω Ω

!! !! Ω

"#$%&#' ( ( () ()

Tab. 1 – Ručkoví UNI 10 a ostatní digitální multimetry

Přidáním RC obvodu dochází k na-bíjení kondenzátoru, které trvá tím déle,čím je rezistor (zde potenciometr) zapo-jený v sérii, větší. Tak se stane, že napětína tyristoru už vzrůstá, ale tyristor se-pne až v okamžiku, kdy napětí na řídícíelektrodě je tak velké, aby mohlo dojítk sepnutí tyristoru. Ono to chvilku trvá.Chvilku nebudeme vyjadřovat v časo-vých jednotkách, obvykle se vyjadřujeve stupních. Je to prosté. Celá periodasinusového průběhu představuje úhel360° a jedna půlvlna je tedy polovina,tedy 180°. Jestliže je tedy tyristor spí-nán již na začátku každé půlvlny, je ote-vřen po celou půlvlnu, říkáme, že úhelotevření je 180°. Jestliže ale proběhlauž skoro celá půlvlna a tyristor se se-

Obr. 8. – Síťový regulátor výkonu

žárovka nerozsvítí úplně, takže usoudí-me, že úhel otevření je menší než 180°.Pokud žárovka i při nastavení na mini-mum mírně žhne, usoudíme, že počáteč-ní úhel otevření je větší než 0°.

3. pokusPředchozí obvod byl spíše na ukázku

principu fázové regulace. Na obr. 6 jezapojení fázové regulace s neobvyklezapojenými tranzistory PNP a NPN, kte-ré nahrazují stejně neobvyklý tranzistorUJT (uni junction tranzistor) a jejichž prin-cip zapojení najdete v literatuře. Zapoje-ní má opět verzi s tyristorem a na obráz-ku 7 s triakem.

Síťový regulátorTato zapojení se již v praxi používají

pro regulaci spotřebičů pro síťové na-pětí. Regulátor na obrázku 8 lze použítpro stmívač osvětlení, regulaci otáčekmotoru vrtačky nebo šicího stroje, regu-laci výkonu topného tělesa. Ale POZOR!Je nutno zajistit, aby regulátor byl pro-vedený naprosto bezpečně, což splňujítovární výrobky, které jsou zkoušené au-torizovanou zkušebnou, která vydáosvědčení o splnění bezpečnostních kri-térii. I zařízení vyráběné podomáckumusí být bezpečné. Pokud v literatuřenajdete vhodné schéma a chcete tako-vý regulátor zhotovit, nechte si ho zkon-trolovat osobou s patřičnou kvalifikací

Za druhé, studený rezistor vypadástejně jako horký. Jestliže je opravduhorký, spálíte se. Někteří technici zkou-šejí teplotu horkých součástek neborozpálených chladičů rychlým dotykemnasliněného prstu (v dobách před vy-nálezem termostatu tak švadlenky zkou-šely teplotu žehličky).

Za třetí. Pokud je v obvodu součástka,která hřeje, zde to je rezistor, umisťují seostatní součástky dál od ní. Rezistor setaké osazuje tak, aby byl kousek naddeskou. Buď tvarováním vývodů neboposazením na izolační korálky. Při vět-ších proudech je třeba také chladit i tyris-tor nebo triak.

Literatura[1] Katalog součástek GM elektronik

2000[2] Elektor 5/1990 str. 56–57[3] Malina, Poznáváme elektroniku IV

díl, vydavatelství Kopp[4] Holub, Zíka, Praktická zapojení polo-

vodičových diod a tyristorů, SNTL 1971[5] AR 2/1969 str. 57 Kunc, Stmívač

osvětlení[6] AR 6/1976 str. 215–6 Dr. Krása, Tyris-

torová regulace univerzálních motor-ků

[7] AR 12/1976 str. 456, doplnění k [6][8] AR 7/1977 str. 256–257 Tyristorový

regulátor[9] AR 4/1996 Tyristorový regulátor

99


45. dílBezkontaktní spínání

Klíčová slova: spínač, regulátor, bezpeč-né oddělení

V minulém čísle jsme si vyzkoušeličinnost tyristoru a triaku při fázové regu-laci výkonu zátěže. Praktických návodůa schémat najdete dost v různé literatuřea technické dokumentaci. Důmyslných,určených pro nejrůznější použití a apli-kace. Regulátory výkonu řízené fázovělze zjednodušit na principiální schéma spřívodem síťového napětí do zátěže, zá-těží a nějakou „černou krabičkou“ (což jeterminus technikus pro zařízení, do kte-rého není vidět co v něm je, ale jsou po-psány jeho vlastnosti, parametry a funk-ce). Když řídíme, tak bývá zakresleni nějaký ovládací prvek, v tomto případěpotenciometr s knoflíkem na osičce. Tak-hle uvažovali i výrobci součástek - celýregulátor lze integrovat (další cizí slovo -sloučit) do jednoho celku - součástky. Přihledání v katalozích lze narazit na nej-různější typy.

Minimální udržovací proud zátěže25 mA

Vstupní síťové napětí 50/60Hz240V

Celkový úhel vodivého stavu 160°Dosažitelný úhel otevření 30°-160°Účinnost přenosu 99%Teplota okolí -40°C až

+70°CNapěťové oddělení 2000V po

dobu 1 min.Z popisu je vidět, že výborně poslou-

ží pro jednoduché aplikace a zátěž do250W. Tomu také odpovídají rozměry.

Technické údajeVstupní síťové napětí 50/400Hz

50–250VCelkový úhel vodivého stavu 160°Dosažitelný úhel otevření 30°-160°Maximální řídící proud 50mASkladovací teplota -40°C až

+105°CProtože se obvykle používají regulá-

tory pro běžně používané zátěže, vyvi-nuli konstruktéři již celý hotový regulátor.Viz obr. 3. Je to již kompletní obvod s před-chozím řídícím obvodem, triakem s chla-dičem, potenciometrem. Nejdůležitějšívlastností je oddělení od síťě a možnostuzemnění. To znamená, že vlastní chla-dič je možno přišroubovat na uzemně-nou kostru zařízení nebo mohutnější chla-dič a že potenciometr je oddělený od sítěa při dotyku na jeho osičku nemůže dojítk dotyku části spojené se sítí.

Použití: fázová regulace topných tě-les, světel, motorů apod. Vlastní chladičumožňuje použití pro zátěže do 5A.

Technické údajeVstupní síťové napětí 240VMinimální udržovacíproud zátěže 30 mAÚhel otevření 0° - 165°Provozní teplota -40°C až +70°CVýška 44 mmŠířka 33 mmHloubka 23 mm

Na obr. 1 je jednoduchý regulátor to-hoto druhu firmy Sutronics. Toto je celýregulátor. Na první pohled jediná součást-ka se třemi vývody, která umožňuje re-gulovat zátěž až 250W připojenou na sí-ťové napětí až 240V. V katalogu tytosoučástky najdete pod názvem PhaseControl Regulator. Viz obr. 1.

Technické údajeMaximální stálý proud 1,1AMax. špičkový proud 120A

Obr. 1 – Fázový regulátor výkonu dozátěře v základní verzi a s přidaným

odrušovacím členem

Obr. 1a – Samotná součástka

Obr. 2 – Obvod pro fázové řízenítriaku, který se připojuje

na vývodu 1-2-3

Protože některé fázové regulátoryjsou zdrojem rušení v pásmu rozhlaso-vého a televizního příjmu, zapojuje sepřed regulátor ještě tak zvaný odrušova-cí obvod, což bývá obvykle tlumivkaa kondenzátor. V tomto případě je použi-ta tlumivka 100 mikrohenry (která alemusí snést proud 1A) a kondenzátor0,1 mikrofaradu, který ale musí být di-menzován na 400V. Kdyby byl použitýkondenzátor na menší napětí, prorazil byse a zkratoval by obvod.

Obr. 3 – Snad už jednodušší zapojeníregulátoru výkonu ani nemůže být

Na první pohled podobná součástkas názvem Phase Angle Triac Firing Cir-cuit (viz slovníček na konci článku). Vizobr. 2. Tento obvod firmy Sutronics sloužík fázové regulaci většiny zátěží v rozme-zí 1 až 100 A. Je to pouze řídící obvodpro připojený triak a velikost zátěže jedána velikostí triaku, který tento obvodspíná a chladičem a proto může mít takmalé rozměry. Stačí k němu připojit pou-ze vhodný triak s chladičem a potencio-metr 250 kiloohmů a zátěž.

Obr. 4 – Při připojení fáze na kostrupřístroj normálně funguje, ale mezikostrou a zemí je plné síťové napětí

Obr. 5a až c – Ukázky optické vazbysvítivé diody na řízený tranzistor;

d a e – optočlen ve funkci fototriaku


100

Všechny tyto tři popisované součást-ky jsou pouze na ukázku, jak pracovats literaturou, s katalogy, protože při svépráci narazíte na spoustu zajímavýchzapojení a nových aplikací. Tyto jsouz RS katalogu 97, ale katalogů je spous-ta. Velice zajímavý a důmyslný obvod jeSiemens SLB 0587 vyvinutý speciálněpro účely plynulé regulace osvětlenía byl uveden v KTE magazínu 3/1997.

Bezpečné odděleníVelmi důležité je naprosto bezpečný

provoz a obsluha všech zařízení napá-jených ze sítě. U předchozího popisu re-gulátorů se jednalo o ucelené zařízení,které bývá celé zakrytované a ani na osič-ce potenciometru nesmí být v žádnémpřípadě nebezpečné dotykové napětíproti zemi.

Tyristorové a triakové spínače se alepoužívají v mnoha aplikacích, kdy je za-potřebí spínat zátěž připojenou k síťo-vému napětí nějakým zařízením. Typic-kým příkladem je tak zvaná barevnáhudba. Podle rytmu hlubokých tónů -například basy nebo bicích bliká jednabarva světel, při výškách - napříkladsólové kytary, kláves, atd blikají světlajiné barvy a při středech zase jiná bar-va. U jednoduché barevné hudby je totřeba po jedné žárovce a u velkých svě-telných parků celé rampy s reflektory.Řídící obvod je připojen k zesilovačůma jeho výstup je připojen k lampám na-pájeným ze sítě. A zde je nutné napros-to bezpečné oddělení. Protože řídícínapětí pro triak se přivádí mezi zema řídící elektrodu z nějakého zesilova-če, je tato zem společná i pro zem síťo-

vého napájení. U žárovky je jedno, nakterém přívodu je přívod od fáze a kterýje zem. Pokud se ale fáze dostane nazem, bude i na „zemním přívodu“ barev-né hudby. A zase dále, na tuto samouzem je připojený i zesilovač, ze kteréhosi signál odebírá. A tak by mohlo dojítk úrazu při dotyku na kostru zesilovačea na tuto kostru může být připojena i kost-ra mikrofonu a kytary atd. Viz obr. 4. Pro-to pozor na některá zapojení publiko-vaná v časopisech.

Pro ilustraci se podívejte do KTE č.10/1999 na stranu 6. Toto na první pohledvelmi složité zapojení má čtyři výstupyčtyř signálů odváděných z výstupníchtranzistorů do dalšího zapojení publiko-vaného v KTE č 11/1999. Zde na straně18 je celé tajemství oddělení. Zajišťují jetak zvané optočleny, kde k přenosu sig-nálu dochází na určitou vzdálenost svět-lem. Takže oba odvody - řídící i síťový jsouod sebe dostatečně oddělené fyzickyi elektricky.

OptočlenyOptočleny jsou součástky, kde do-

chází k přenosu signálu světlem. Viz obr.5a) až 5c). Svítivá dioda je v jednompouzdru se světlocitlivým prvkem. Teďse podívejte do katalogu polovodičo-vých součástek na stránku s optočlenya optotriaky. U optočlenu je světlocitlivásoučástka například tranzistor a u op-totriaku je světlem spínán triak (viz obr5d a 5e), který se používá pro spínáníjiného, externího triaku s vlastnostmi,které potřebujeme. Velmi pěkně je stav-ba popsána například v Rádio plus KTEč. 12/1998 str. 15.

Opět je třeba připomenout nezbytnézásady bezpečnosti práce, uváděnév předchozích výkladech.

Trocha technické angličtinyalternating voltage - střídavé napětíangle - úhelamount of energy - množství energiecircuit - obod, elektronický obvodfiring - spínání (odvozené od slova fire -zápal, zážeh)load - zátěžisolate - odděleníinsulate - izolace, izolační schopnostcabability - schopnost, vlastnostdevice - zařízeníensure - zajistitfeature - technická vlastnost, výbava,parametrypower controller - regulátor výkonuphase control regulator - fázově řízenýregulátorphase angle - fázový úhelphase angle triac firing circuit - triak spí-naný obvodem s fázovým řízenímR.F.I. - radio-frequency interference - ru-šení na vf kmitočtechtime constant - časová konstantapeak current - špičkový proudstate current - stálý proudambient temperature - teplota okolí

Literatura k textu[1] RS Components katalog 1997-98 str.

849[2] GM electronic katalog 2000 str. 95, 96[3] Rádio plus KTE č. 10/1999 str. 5-7[4] Rádio plus KTE č. 11/1999 str. 18-19[5] Rádio plus KTE č. 120/19989 str. 15-16[6] Rádio plus KTE č. 1/1999 str. 17-20[7] KTE magazín 3/1997 str 31-3

46. dílOptočlen, optotriak

Klíčová slova: bezpečné oddělení, optot-riak, spínání v nule, katalogový list

Bezpečné odděleníOptočleny se používají pro signálo-

vé propojení a zároveň napěťové oddě-lení dvou rozdílných prostředí. Podob-ně, jako se na infekčním oddělenív nemocnici mohou návštěvy domlou-vat s pacienty přes zavřené okno. Skloje oddělí a přesto se vidí a slyší. U opto-elektrických součástek se uvádí tak zva-né oddělovací nebo izolační napětí, kte-ré ještě součástka vydrží. Pro porovnání:síťové transformátory se zkušejí, zda podobu jedné minuty vydrží napětí meziprimárem a sekundárem 2 kV. Takže kdy-by se náhodně a krátkodobě při něja-kém výboji, například při bouřce, napě-ťových špičkách naindukovaného napětía podobně, mezi primárem a sekundá-rem objevilo napětí 2 000 V, musí izola-

ce transformátoru mezi primárem a se-kundárem toto napětí vydržet a nesmíse prorazit a toto napětí se nesmí dostatna sekundární část napáječe a tím i nacelé připojené zařízení. Z tohoto hledis-ka je zařízení bezpečné. Oddělení trans-formátorem není všude možné a i kdyžby bylo možno triak nebo tyristor spínatpřes transformátor, je v porovnání s op-toelektrickou součástkou nevýhodné:větší rozměry, větší pracnost při výroběa spotřeba materiálu (viz obr. 1).

Piezoelektický oddělovací článek na-příklad PZK 20 firmy Siemens [viz 1] máuváděné oddělovací napětí 4 kV. Využí-vá přenos akustickým vlněním (zvukem).Pracuje na podobném principu jako běž-né „pípáčky“ v digitálních hodinkách, pie-zoelektrické sirénky pod. Při přivedenístřídavého napětí určitého kmitočtu naelektrody nanesené na keramice se des-tička rozkmitá. A podobně jako u piezo-

lelektrického mikrofonu vzniká kmitánímkeramické destičky napětí, které se sní-má na druhém konci druhými dvěmaelektrodami. Tato součástka je malý čtve-

Obr. 1 – Druhy vazeb: optická,induktivní, akustická

101


reček keramiky 20 × 20 × 2 mm se čtyřmivývody. Má nevýhodu, že ke své činnostipotřebuje oscilátor s kmitočtem asi 95kHz, který ji rozkmitává a spínání triakutouto součástkou se provádí připojová-ním tohoto kmitočtu. (Viz obr. 2, 3 a 4.)

V katalogu jsou uváděny jako NON-ZERO-CROSSING TRIACS.

Bezkontaktní spínání umožňuje připo-jování a odpojování zátěže, při kterémse využívá doby celé půlperiody sinuso-vého průběhu střídavého proudu - pros-tě k zapnutí nějakého zařízení a k vypnu-tí. Zde se nic nereguluje. Neuvádí sežádný úhel otevření, spínač je buď trvalesepnutý nebo rozepnutý. Zátěží proudteče nebo neteče. Je to sice hodně laic-ky vysvětleno, ale jsme ve škole.

Kdyby ke spínání docházelo pokaž-dé při jiném úhlu, byla by na grafu tétofunkce ohraničená plocha v každé, taktosepnuté periodě, jiná a tudíž by i výkondo zátěže byl jiný.

Za druhé: při sepnutí v okamžiku,když už na triaku nějaké napětí je, do-jde k prudkémů nárůstu proudu, který jezdrojem rušení i v pásmu rozhlasovéhoa televizního vysílání (R.F.I). K tomu do-chází u regulátorů, ale tam se přidáváodrušovací člen. Proto se u optotriakůpro tyto účely, používá funkce „spínánív nule“.

Obr. 2 – Akustická vlna má rychlost2000 m/s

Obr. 3 – Piezoelektrický element jemalá destička 20 × 20 mm se

4 vývody

Optoelektrické spojeníPoužití optoelektického přenosu zná

i malé dítě, které udrží v ruce ovladačk televizoru. V optočlenu (a tedy i optotri-aku) je využíváno optoelektické spojenína krátkou vzdálenost. Napěťové oddě-lení je dokonalé. Přeskokové napětí v su-chém vzduchu je asi 20 kV na 1 cm. Vpraxi se používají optočleny, které majízaručené oddělovací napětí několik ki-lovoltů. Větší je zbytečné, protože při vyš-ším napětí by si výboj našel cestičku ji-nudy - přeskokem mezi nožičkamisoučástky, materiálem pouzdra součást-ky nebo i plošného spoje, nebo při oro-sení zařízení přeneseného z chladnéhoprostředí do teplé místnosti.

Obr. 4 – Princip zapojení s PZK20

Optotriaky navíc ovládají triak, v je-hož obvodu je zapojena nějaká zátěž.Z minule víme, že tyristor a triak se dajípoužít v zásadě dvěma způsoby. Pro:a) regulaci výkonub) spínání.

U uváděných regulátorů výkonu senastavuje určitý úhel otevření tyristrorunebo triaku, využívá se jenom část peri-ody sinusového průběhu střídavéhoproudu tekoucího zátěží. Používá seu regulace:• motorů vrtaček, aj.• intenzity světla žárovek• výkonu topných těles• svářeček atd.

Obr. 5 – Optočlen má malé rozměryPoužívá se pro ovládání:

• elektromagnetických ventilů• světel• motorů• topných těles• elektromagnetických upínek• elektromagnetických spojek• rozběhu motorů• jako polovodičová relé• nebo pro stykové rozhraní mezi logic-kými řídícími obvody a ovládaným zaří-zením napájeným ze sítě.

V katalogu jsou uváděny jako ZERO-CROSS OPTOISOLATORS

Nejkratší doba sepnutí může být dobajedné půlperiody.

Obr. 6a – MOC3020 reaguje přímona vstupní pulz

Nejdelší doba je libovolná. Když je nařídící vstup optotriaku přivedeno napětí,optotriak se sepne, při průchodu střída-vého proudu „nulou“ se sice rozepne alejakmile napětí na triaku opět začne vzrůs-tat, znovu se sepne atd... (Viz obr. 11). Touž známe z minulého výkladu.

K čemu je spínání v nuledobré?

Když chceme využívat celou půlperi-odu průběhu proudu, musí k sepnutí tria-ku dojít co nejdříve na začátku půlvlny,tedy jak se říká „při průchodu nulou“.

Kdyby začínalo později, nevyužila byse celá půlvna.

Obr. 6b – MOC3041 je spouštěnaž při průchodu nulou

Obr. 7 – Na LED v optočlenu je napětíUF asi 1,3 V

Pokud je triak sepnut na dobu trvajícímnoho period, uplatní se toto spínánív nule pouze u první půlperiody, ostatníse již spínají krátce pro průchodu „nu-lou“.

Zvláštním případem této aplikace jenapříklad přístroj pro léčbu pulzním mag-netickým polem, kde je cívka budící mag-netické pole přerušovaně napájena zesítě v rytmu odvozeném od síťového kmi-točtu po dobu jedné, dvou nebo několi-ka period. Kdyby proud do cívky nebylspínán „v nule“, bylo by při každém se-pnutí magnetické pole jinak silné, nepra-videlné, „kulhalo by“.

Obr. 8 – Optočlen sám o sobě snesepouze malý proud, dostatečný pro

sepnutí externího triaku


102

V katalogu najdete také obvody SSR- solid state rele - tedy polovodičové sou-částky s funkcí nahrazující klasické elek-tromagnetické relé nebo stykače.(Poznámka: v katalogu najdete také ob-vody, které spínají kdykoliv, v nule i přimaximu).

Praktické využití najdete v literatuře.Funkci si můžeme vyzkoušet na jedno-duchém zapojení. V několika konstukcíchv Rádiu plus je použitý obvod MOC3020a MOC3041. (Viz obr. 5). Není používánpřímo pro spínání zátěže, ale jiného tria-ku. Ten se volí podle spínaného napětía proudu, případně se umísťuje na ma-sivní chladič.

1. pokus.Na vstupu optočlenu je uvnitř pouzd-

ra LED, která se napájí ze zdroje přesrezistor. Musíme uvažovat její katalogo-vé hodnoty - IFT - proud při rozsvícenía UF - napětí na LED při svitu. Můžemeje změřit. (Viz obr. 7). A nebo výpočtemzjistíme, jak velký proud teče při napětíUB = 5 V a R = 220 ohmů. Napětí narezistoru je rozdíl napájecího napětí UBa napětí na LED označeného UF. Počí-táme:

I = (UB – UF)/R.Po dosazení nám vyjde proud asi

17 mA.Výrobce uvádí tyto proudy IFT:

MOC3020 – IFT = 30 mAMOC3021 – IFT = 15 mAMOC3022 – IFT = 10 mAMOC3023 – IFT = 5 mA

Maximální proud IFT max je 50 mA.

MOC3041 – IFT = 15 mAMOC3042 – IFT = 10 mAMOC3043 – IFT = 5 mA

Maximální proud IFT max je 60 mA.Podle doporučení výrobce má proud býtvětší než IFT a menší než IFT max.

Abychom si ověřili, že optočlen oprav-du spíná, připojíme na jeho výstup ma-lou telefonní žárovku 12V/50 mA (Viz obr.8). Větší proud by optočlen mohl přetížita zničit.

Aby byl pokus bezpečný, použijemezdroj střídavého napětí například 12 Vtransformátor z minulých pokusů a 12 V/5W žárovku do auta. Triak není sepnutý,žárovka nesvítí. Když na vstup optotriakupřivedeme takové napětí, aby se LEDuvnitř pouzdra rozsvítila, sepne se tímtosvětlem optotriak uvnitř pouzdra. Při spo-jení přepínače se žárovka rozsvítí, přirozpojení zhasne.

ne za obvod, ale před něj. Je to sériovézapojení, tak je to jedno. Funguje to stej-ně?

4. pokusOstatně se můžeme podívat na origi-

nální schéma z katalogového listu výrob-ce, kde je zátěž připojená na síťové na-pětí (obr. 12). Opět upozorňujeme nabezpečnost práce, viz předchozí lekce.

obvod můžeme doplnit i o spínání tran-zistorem a aby bylo vidět, kdy je sepnutýa kdy tedy svítí LED uvnitř optotriaku, při-dame ještě LED.

Obr. 9 – Pokusné zapojení pro ověřenífunkce optické vazby (R1 = 470 ΩΩΩΩΩ)

Obr. 10 – Zátěž může být v kterékolivvětvi (R1 = 390 ΩΩΩΩΩ)

Obr. 11 – MOC3020 je spouštěnokamžitě v kterékoli fázi průběhu,

MOC3041 je spouštěn až poprůchodu nulou

2. pokusZapojení si rozšíříme podle obr. 9.

Když na vstup optotriaku přivedeme ta-kové napětí, aby se LED uvnitř pouzdrarozsvítila, sepne se tímto světlem optotri-ak uvnitř pouzdra a tento optotriak se-pne triak Tr1. Žárovka svítí. Rozpojenímvstupu žárovka zhasne. Připojením serozsvítí.

„Co je v tom za zázrak, vždyť to nicnení? To umí každý obyčejný mechanic-ký páčkový vypínač.“

„To ano, ale pomocí tohoto obvodumůžeme zátěž ovládat elektronicky a bezkontaktů spínače, který by musel vydržetspínaný proud.“

3. pokusKdo říká, že zátěž musí být právě

v „horní větvi“? Zátěž zapojíme do „dol-ní větve“ z pohledu obrázku a stejně takmůžeme i rezistor R2 zapojit od obvodu

Obr. 12 – Ukázka schématuuvedeného v katalogovém listu

výrobce – ukázka schématu podleamerické normy

Kdo si rád hraje, může triak spínatnapříklad časovým spínačem s obvodem555, který jsme probírali již v začátcíchškoly. Tak je třeba možno na určitou doburozsvítit světla, spustit ventilátor, topení,zapnout motor čerpadla.

Parametry optočlenů obvykle najde-te v dobrém katalogu alespoň ty základ-ní. V katalogových listech vydávanýchvýrobci najdeme údajů víc.

Domácí úkol: jak dlouho trvá jednaperioda siťového kmitočtu 50 Hz? Jakdlouhá je jedna půlperioda?

Trocha technické angličtinyalternating voltage - střídavé napětíambient temperature - teplota okolíoperating temperature - provozní teplotastorage temperature - skladovací teplotalead temperature - teplota přívodů připájenísoldering temperature - teplota při pájenímain voltage - síťové napětíresistive load - odporová zátěžinductive load - induktivní zátěžtriggering - spouštěnízero - nulacrossing - křížení, přechod přes..circuit - obvodzero crossing circuit - obvod pro spínánív nule

trocha němčiny:Piezo-Zündkoppler - piezokeramickývazební článekoptokoppler - optoelektický vazební článekpiezokeramik - piezokeramika

Suplika: Pokud tento článek čtou čte-náři, kteří mají nové katalogy a staré sechystají vyhodit, věnujte je, prosím, pro

103


Obr. 3 – Slučovač VKV, III. pásmaa IV. a V. pásma

poučení potřebným - odborným školám,učilištím, nebo prostě klukům v sousedství.I starší katalogy poslouží pro poučení. Vzpo-meňte si, jak jste i vy hledali potřebné in-formace a na ty, kdo vám pomohli.

Literatura k textu

[1] Elektronik 6/1982[2] GM electronic katalog 2000 str. 95, 96[3] Rádio plus KTE č. 10/1999 str. 5–7

[4] Rádio plus KTE č. 11/1999 str. 18–19[5] Rádio plus KTE č. 120/19989 str. 15–16[6] Rádio plus KTE č. 1/1999 str. 17–

20 katalogový list MOTOROLAMOC30xx

47. dílRozvod TV signálu v bytě

klíčová slova: rozbočovač, slučovač, ze-silovač, kanál

Základy TV techniky byly již probrányv KTE č.3/1999. V praxi se používají ka-belové rozvody, STA - společné televizníantény, my se soustředíme na instalacipro byt, dům.

Případ 1.Panelákový byt s jednou zásuvkou

společné televizní antény. Signál z jed-né antény chceme přivést do dvou te-levizorů. Domácí kutil by kapesním no-žíkem oholil kabel k televizoru a na nějby přidrátoval kabel k druhému televi-zoru v dětském pokoji. Připojením dvoutelevizorů paralelně by se svod v tomtomístě zatížil víc a strhnul by se signáli v dalších bytech. Při náhlém zhoršenísignálu pak technik běhá od bytu k bytua zjišťuje, kdo to zavinil a čím déle zá-vadu zjišťuje, tím je rozzuřenější a prá-vem. Řešení je prosté: rozbočovač sig-nálu. (Viz obr. 1).

Pokud potřebujete signál rozbočit dotří směrů, použijete trojnásobný rozbo-čovač. Dvojnásobný rozbočovač má uvá-děný průchozí útlum 3,5 až 4 dB, čtyřná-sobný 6 až 9 dB. Decibely už znáte,vzpomeňte si, že útlum 6 dB znamená

zvaná „východní norma“ - OIRT a „západ-ní norma“ CCIR. Dnes jsou již skoro všech-ny televizory vybaveny automatickým pře-pínání zvukového doprovodu východnínormy 6,5 MHz a západní normy 5,5 MHza tak je běžnému uživateli jedno, co chytá.

Rozdíl je v kmitočtovém rozsahu kaná-lů III. televizního pásma - viz tab. 1. Podlenormy OIRT je šířka jednotlivých kanálů8 MHz, norma CCIR má šířku 7 MHz. Narozdíly mezi normami přijdete při laděnítelevizoru na tyto kanály, protože podleOIRT je v pásmu od 174 do 230 MHz6 kanálů a podle CCIR je ve stejném pás-mu 7 kanálů. Na některých televizorechmáte při ladění možnost zvolit si normuvysílání přepínáním B/G, D/K, I, L. Zjistíte,že naše vysílače přijímáte při D/K a někte-ré zahraniční při B/G. Pokud máte společ-nou televizní anténu (STA), záleží na správ-ci, na jaké kanály vám přijímané vysílánípřevede a v jaké normě jsou rozváděnypo domě. U kanálů ve IV. a V. pásmu jsouvysílací kmitočty u obou norem stejné.

A teď praktická poznámka: u nás pro-dávané slučovače, výhybky a anténní

Obr. 1a – Rozbočovačs IEC konektory

Na konce kabelů se jenom namontujíkonektory a zapojí do rozbočovače.

Rozbočovač je pasivní, není zapotře-bí žádné napájení. Vyrábějí se v různémprovedení - s konektory IEC i závitovýmiF-konektory, jsou širokopásmové, procelé pásmo 40 až 800 MHz, tedy pro pří-jem TV v I až V. pásmu, včetně pásmavysílání FM rozhlasu na VKV.

Obr. 1b – Rozbočovač v provedení sezávitovými F-komektory

Obr. 2 – Slučovač VKV a IV. a V.pásma

snížení úrovně napětí na polovinu. Hlav-ní výhodou je sloučení dvou signálů přizachování impedancí zdrojů i výstupníimpedance. U všech slučovačů, rozbo-čovačů i anténních zesilovačů se v tele-vizní technice uvažuje impedance75 ohmů.

KanályTV vysílač nevysílá jenom na jediném

kmitočtu, ale televizní kanál musí být takširoký, aby byl přenášen zvuk i obraz,v Evropě bylo historickým vývojem ustále-no několik norem. U nás nás zajímá tak

Obr. 4 – Slučovač dvou kanálůve IV. a V. pásmu

Obr. 5 – Slučovač 39. kanálus ostatními kanály IV. a V. pásma


104

VKV uvažováno toto pásmo, nebo jevyznačeno jako VKV II.

PramenyVětšina rozhlasových stanic ve svém

vysílání oznamuje svůj vysílací kmitočet,vysílací kmitočty televizních vysílačůa převaděčů najdete například v této li-teratuře a v „síti“. Prameny, odkud může-te čerpat informace, najdete na koncičlánku.

Případ 2.Máte anténu pro příjem TV signálů

a chcete použít zvláštní anténu pro pří-jem rozhlasového vysílání na VKVa signál sloučit do jednoho kabelu,abyste ze střechy nemuseli vést dva ka-bely. Použijete slučovač TV + VKV. (Vizobr. 2).

Případ 3.Máte jednu anténu pro příjem TV sig-

nálů ve IV. a V. pásmu a chcete přijímati silný TV signál ve III. televizním pásmu.Potřebujete je sloučit do jednoho kabe-lu. Použijete slučovač TV pásem I + TV IVa V. Někdy se tato pásma označují obsa-ženými kanály například K6-12 a K21-60. Obě antény mohou být nasměroványdo různých směrů.

Případ 4.Máte anténu pro příjem FM rozhlasu,

anténu pro příjem ve III a další pro příjemve IV. a V. televizním pásmu. Použijete slu-čovač s těmito vstupy. (Viz obr. 3).

Případ 5.V místě vašeho bydliště přijímáte v IV.

a V. pásmu dva vysílače, každý z jinéhosměru, máte tedy dvě antény, jejichž sig-nál je zapotřebí sloučit. V katalogu je na-příklad slučovač pro sloučení kanálůK39 a K60. Jiné kanály si můžete určitv objednávce. (Viz obr. 4).

Případ 6.V místě vašeho bydliště přijímáte

v IV. a V. pásmu v jednom směru několikvysílačů na různých kmitočtech a z jiné-ho směru vysílač vysílající v témž pás-mu. Použijete slučovač pro sloučenívámi zvoleného kanálu (uvedete hov objednávce) a zbytku pásma (REST).Například v jednom vstupu K39 a vedruhém K1-36 a K42-60. Kanály okoloslučovaného kanálu jsou potlačené.(Viz obr. 5)

Slučovač slouží pro sloučení signá-lu. Pokud je signál dostatečně silný, jemožno ho přímo použít. Pokud jsou sig-nály různě silné, je možno je zesilovat,tlumit, odfiltrovávat, směšovat a různězpracovávat. Obráceným zapojením slu-čovače získáte rozbočovač, například

zesilovače mají kmitočtový rozsah kaná-lů podle naší normy.

FM vysílání na VKVNa stupnici starších přijímačů na-

jdete kmitočtový rozsah od 65 do

73 MHz, obvykle uváděné jako VKV I,v současnosti u nás i v sousedních ze-mích většina vysílačů vysílá v kmito-čtovém pásmu 87,5 až 108 MHz, uvá-děné jako VKV I I . U slučovačůa anténních zesilovačů je tedy jako FM

105


pro oddělení signálu pro televizor a propřijímač VKV.

V praxi se také používají slučovačes anténním zesilovačem. Prolistujte si ka-talogy a z nabídky si vyberte to, co nejlé-pe vyhovuje vaší situaci.

Prameny:KTE 3/1999 str. 33-35Anténní zesilovače, slučovače příslušen-ství:Katalog TEROZ Loštice 2000Katalog Kathrein na CD-ROM, Version 4.0

http://www.pvnet.cz/www.teroz - výrobcehttp://www.vftech.sk - VF TECH Prievidza- výrobce

Vysílací kmitočty:Katalog TEROZ Loštice 2000Rozhlas a televize - přehledy vysílačůpro rok 2000, CS DX Klub, obj. např. BENhttp://ruzicka.baf.cz/Jidxc - Jihlavský DXklubhttp://www.multiweb.cz/tvprogramNěkteré informace v síti:http://www.pvnet.cz/www.teroz (výrobce)

http://www.vftech.sk (výrobce)http://www.jjj-sat.cz (prodej)http://kathrein.de (německy)http://www.sapro.cz/asta (antény)http://ruzicka.baf.cz/Jidxc (Jihlavský DXklub)http://www.multiweb.cz/tvprogram (kmitocty)

Slovíčka:REST - zbytek (pásma)OSD - On-Screen-Display - stav laděnía nastavování přijímače zobrazen na ob-razovce.

48. dílAnténní zesilovače

Klíčová slova: anténní zesilovač, zesíle-ní, šířka pásma, decibely

Výklad je pro potřeby malé školy vel-mi zjednodušen a má pomoci začáteční-kům v praktické orientaci v problematiceinstalace antén a zesilovačů.

Při instalaci antén pro příjem FM roz-hlasu a televize z pozemních vysílačůbývá mnohdy nutné přijímaný signál ješ-tě zesílit. První krok je volba vysílačů, kterébudou přijímány, volba vhodných anténa způsob sloučení jejich signálů.

Zesilovače s v podstatě používajík těmto účelům:a) zesílení přijímaného signálu,b) průběžné zesílení signálu v televiz-ních rozvodech

Když je již anténní systém optimálnía přesto je přijímaný signál slabý, použí-vají se ke zlepšení příjmu anténní zesilo-vače. Pokud je obraz zrnitý a zvuk zašu-mělý, je použití zesilovače účelné. Obrazhrubě zrnitý, v rušení spíše tušený, nežviděný, rozpadlý do běhajících řádkůa bez zvuku, se dá vylepšit těžko. Místoinvestice do zesilovače se vyplatí znovurozhlédnout po střechách sousedů a zjis-tit, zdali se tento program v místě příjmuopravdu dá zachytit v přijatelné kvalitě,případně uvážit, zdali se tento programnedá zachytit z jiného vysílače, na jinémkanálu, nebo z jiného směru. A hlavněby tento signál měla být schopna přijí-mat anténa.

Je zbytečné kupovat zesilovač, kdyžmnohdy stačí anténu vystrčit z půdy nadstřechu, změnit její umístění, výšku nadterénem, nebo použít správný typ anté-ny nebo vyhodit starý, nevyhovující, ne-vodivý kabel a pořídit si nový.

Zesilovače posuzujeme podle řadyvlastností:• šířky pásma• zesílení• mechanického provedení• dalších vlastností

Postupně si je ukážeme na příkla-dech z praxe. další, například slabší zahraniční vysí-

lač, používá se zesilovač naladěný natento jeden kanál, tedy kanálový zesilo-vač. Obvykle tento vysílač bývá přijímánz jiného směru a tak pro jeho příjembývá instalována zvláštní anténa. S vý-hodou se používá dlouhá YAGI anténa,které je již svými mechanickými rozmě-ry a provedením určena pro tento kanál.Zde se přednostně anténní zesilovačumisťuje do instalační krabice umístě-né přímo na anténě. Zesilovač je napá-jen po kabelu buď z místa, kde je dalšídomovní zesilovač, například na půděnebo v nejvyšším patře domu, neboz napáječe umístěného v blízkosti přijí-mače, aby byl po ruce.

Vzdálená anténaNěkdy je nutno jednu z antén umístit

například na druhou stranu domu, nebona vyšší stožár, na strom, apod. a než sesignál z této antény přivede do slučova-če k ostatním, zeslabí se ztrátami ve ve-dení. Tyto ztráty je možno vyrovnat prů-běžným zesilovačem umístěným do

Obr. 1 – Anténní zesilovač proinstalaci do krabice na anténě

a v průběžném provedení na kabel

Obr. 2 – Kmitočtová charakteristikaširokopásmového zesilovače

Celkově slabý příjemPokud je v místě příjmu slabý celkově

signál v celém televizním pásmu, napří-klad v místech vzdálených od vysílače,„za kopcem“ nebo v údolí, je vhodné po-užít širokopásmový zesilovač.

Protože se na celé toto pásmo pokrý-vající FM rozhlas a I. až V. televizní pás-mo používá několik antén, bývají s výho-dou tyto domovní zesilovače zároveňkombinovány se slučovačem. Na prvnípohled má tento zesilovač tři vstupní ko-nektory pro svody od tří antén, napříkladpro FM rozhlas, pro I-III. a pro IV.-V. tele-vizní pásmo a jeden výstupní konektor.Na druhý pohled si všimneme zda ko-nektory jsou typu IEC nebo závitové F-konektory. Na krytu bývá typový štíteka popis s uvedením základních technic-kých parametrů.

Příjem jednoho slabéhovysílače

Pokud je příjem místních stanic v dob-ré kvalitě a k tomu chcete přijímat jeden

Obr. 3 – Kmitočtová charakteristikaselektivního zesilovače pro

jeden kanál

Obr. 4 – Kmitočtová charakteristikazesilovače pro skupinu kanálů


106

vedení. Na rozdíl od zesilovače umisťo-vaného do instalační krabice, který mána vstupu drátové nebo páskové přívo-dy pro montáž pod šroubky, má vstupnía výstupní konektor a opět bývá napá-jen po vedení. Typický příklad této vzdá-lené antény je případ, kdy jsou antényna jedné straně domu směrovány do vni-trozemí na místní vysílač a příjem za-hraničního vysílače je možný napříkladz druhé strany domu, nebo ze stožáruna sousedově zahradě, odkud není vy-sílač zastíněn budovami, kopcem nebojinými překážkami.

Pásmový zesilovačPokud jsou vysílané programy v mís-

tě příjmu zachytitelné jedinou širokopás-movou anténou, používá se pásmovýzesilovač. Typicky to je například anté-na, které se podle vzhledu říká „matra-ce“ nebo „síto“, pro kanály IV. a V. televiz-ního pásma, tedy od 21. do 60. kanál,nebo anténa s motýlkovitě tvarovanýmidirektory, lidově nazývané podle ob-chodního názvu jednoho z typů těchtoantén „X-color“. Tím, že pásmový zesi-lovač zesiluje pouze kmitočty určitéhopásma, nedochází k přehlcení zesilovačblízkým, nebo výkonným vysílačem ji-ného pásma.

Domovní rozvodZkratky STA - společná televizní an-

téna a TKR - televizní kabelový rozvodvěští rozsáhlé sítě kabelů, zesilovačůa tajemství. Ale i malý rodinný domek,penzion, hotýlek, škola mohou mít vět-vené sítě. Základem je již probíraný an-ténní systém, slučovače a zesilovače,případně útlumové články, kterými se

přijímané signály upraví tak, aby se jiždaly přivést do přijímače a přijímat. Pro-tože v kabelových rozvodech docházík útlumu signálů, je třeba tyto ztráty ně-jak nahradit, signál zesílit.

Toto zesílení může být v podstatě dvojí:• výkonové zesílení v domovním zesilo-

vači a• průběžné zesílení na vyrovnání ztrát.

Konstrukce zesilovačeDo zesilovače není vidět a účelem této

lekce není popis schématu zesilovačeani jeho stavba, ty můžete najít v literatu-ře, ale pochopení, co se skrývá za údajiv katalogu. Můžete se dočíst, že zesilo-vač je• jednotranzistorový• dvoutranzistorový (tedy zřejmě lepší)• a s výkonovým (třetím) tranzistorem.

Logicky má jednotranzistorový zesi-lovač menší zesílení než dvoutranzisto-rový , zde se mu říká zisk. Tří tranzistoro-vý zesilovač má třetí tranzistor použitýjako výkonový zesilovač, aby ze zesilo-vače bylo možno napájet víc přijímačů,například v penzionu, hotýlku nebo veškole. V dobrém katalogu (např. viz [1])jsou uvedeny základní parametry, kterénám pomohou při výběru toho nejvhod-nějšího pro naše účely.

Jsou to:šířka pásma• G - zisk v dB• F - šumové číslo• vybuditelnost v dBV.

ZiskNebojte se decibelů, jíž jsem je pro-

bírali (viz [2]). Jenom připomeneme, že6 dB znamená zdvojnásobení napětí,tedy zisk (-6 dB znamená poloviční na-pětí, tedy útlum), 20 dB znamená zde-setinásobení. Vzpomenete si, že při ná-sobení čísel se sčítají jejich logaritmy,takže při součtu 6 + 6 dB je výsledná úro-veň 12 dB součinem zesílení 2 × 2 = 4,tedy čtyřnásobné zesílení. Zisk zesilo-vač je tedy pro šířce pásma druhý

Šumové čísloŠumové číslo je poměr množství šumu

v signálu na výstupu zesilovače k množ-ství šumu v signálu na vstupu zesilovače(viz [3]). Protože v zesilovači je polovodi-čový prvek - tranzistor - zdrojem šumu, jejasné, že se do signálu šum přidává. Ide-álně by tedy tento poměr měl být rovenjedné, ale bývá vždy větší.

V katalogu fy Teroz si můžete všim-nout, že šumové číslo je v některýchpřípadech menší než 1, protože se uvá-dí v dB. Obecně tedy platí, že čím men-ší je šumové číslo, tím je zesilovač lep-ší. Ale spíš tento parametr bereme jakofakt.

VybuditelnostCo je to za vlastnost? Má nás to vů-

bec zajímat? A co ta strašidelná značkadBV ? Strašidla nejsou, vysvětlení jeprosté. V povídání o anténách jsme siříkali, že se úroveň vždy k něčemu vzta-huje. Znáte nadmořskou výšku, výškurozhledny nad terénem, atd. U antényse její zisk porovnává s napětím, kterédodává prostý dipól. Takže jste logickypochopili, že značka dBV asi vyjadřujepoměř vysokofrekvenčního napětí k na-pětí o velikosti 1V.

Jestliže tedy lze zesilovač vybuditna úroveň například na 60 dBµV, zna-mená to, že na výstupu může být napě-tí o 60 dB vyšší než je 1 µV.

Uvažujeme: 20 dB odpovídá 10 krátvětšímu napětí.

60 dB je 20 + 20 + 20 dB a tomu odpo-vídá součin jednotlivých zesílení

10 krát 10 krát 10 což je 1000. Na vý-stupu tohoto zesilovače tedy může býtnapětí až 1000 µV což je 1 mV.

Uvažujeme dále: 6 dB odpovídá2 × většímu napětí..

Jestliže zesilovač lze vybudit až naúroveň 66 dB, zdá se to číselně pouzeo maličko větší, ale protože sčítání loga-ritmů čísel odpovídá násobení čísel, jevýsledná úroveň 60 dB + 6 dB převede-na na násobek 1000 ×t 2, což je 2 000.

Pokud lze zesilovač vybudit až na100 dBV, znamená to, že na výstupumůže být signál o úrovni napětí velikosti20 + 20 + 20 + 20 + 20 což je 10 × 10 × 10× 10 × 10 = 100 000 µV a to je 100 mV.

Takže při nákupu zesilovače je třebasi určit účel, pro jaký má sloužit, zda pří-mo do anténní instalační krabičky, nebodomovní zesilovač pro sloučení a zesí-

Obr. 5 – Kmitočtová charakteristikazesilovače pro dva různé kanály

Obr. 6a – Aktivní slučovač sezesilovačem: G = 10 dB, F = 3,5 dB

Obr. 6b – Grafické znázorněníslučovaných pásem

Obr. 7 – Domovní zesilovač:G = 30 dB, F = 5 dB v provedení

se závitovými konektory

107


lení signálů z antén pro přímé použití,nebo anténní zesilovač pro další domovnírozvod, nebo průběžné zesilovače. Dob-rý katalog je jako výborná učebnice propoučení, i když samozřejmě nevyužijetevšechno, co se nabízí.

Obrázky a grafy použité v této částiMalé školy byly převzaty z katalogu firmyTEROZ Loštice.

Mechanické provedení si vybírátepodle umístění a podle ceny. Jednoduš-

ší provedení v plechových krabičkách,nebo robustní provedení v pouzdrechodlévaných nebo lisovaných z hliníkunebo jiných kovů, s konektory.

Kompletní domovní souprava obsa-huje antény pro příjem pozemních vy-sílačů i soustavu pro příjem ze satelitu.Komponenty opět najdete v katalogu,u dobré firmy vám poradí kompletně -tedy s výběrem vhodného přijímače propříjem ze satelitů a i s výběrem vhod-

ných satelitních přepínačů, satelitníchrozbočovačů, kabelů a zapojením.

Odkazy[1] Katalog TEROZ Loštice[2] KTE Rádio+ 1/1999[3] KTE Rádio+ 3/1999[4] Katalog GM electronic[5] http://www.vftech.sk[6] Klabal, J.: Stavíme jednoduché příjíma-

če VKV, NV Praha, 1988[7] Katalog JJJ-Sat & Besie

49. dílPřipojení zesilovače

klíčová slova: předzesilovač, přizpůsobe-ní, dB, Calc602

Vstupní napětíKoncový zesilovač postavený přesně

podle návodu, připojený k předzesilova-či postaveného také podle návodu ně-kdy vřeští, zkresluje, při stažení hlasitostibuď hraje slabě nebo začne řvát a nic ses tím nedá udělat. Rozčarování a zkla-mání jsou slabá slova, ale řešení je dneš-ním tématem.

Předně: u koncového zesilovače nászajímá především maximální výstupnívýkon, který bývá u každého zapojeníobvykle uváděn. Dodržíme i napájecínapětí, ale většinou přehlédneme dalšídůležitý údaj - maximální vstupní napětípro plné vybuzení nebo napěťové zesí-lení.

Napěťové zesílení udává, kolikrát jevýstupní napětí větší než vstupní a ozna-čuje se velkým písmenem A případněA[U]. Jestliže je vyjádřeno v dB, označujese A[dB], v některých anglicky psanýchkatalozích GV (což je sice napěťový zisk- „Gain Voltage“ ale je uváděný v dB).

Napěťové zesíleníProtože jsme praktická škola, uvede-

me si praktický příklad.Při měření jsme na vstup zesilovače

přivedli signál o kmitočtu 1 kHz a jehoúroveň jsme zvyšovali až do okamžikuomezení - limitace, a pak jsme na výstu-pu naměřili maximální výstupní napětínapříklad 3,2 V. Potom jsme změřili na-pětí na vstupu zesilovače, například80 mV. Otázka zní: kolikrát zesilovač ze-siluje? Slovně lze odpovědět, že napětí80 mV zesilovač zesílí na napětí o veli-

kosti 3,2V. Obě hodnoty si převedeme nastejné jednotky, například na mV:vstupní napětí je 80 mV avýstupní napětí je 3 200 mVa tak zesilovač zesílí 3200 : 80 = 40 krát.

A = U2/U1To je zesílení zesilovače a je jedno,

jestli je zesilován slabý nebo silný sig-nál.

Pamatuj: obvyklým regulátorem hla-sitosti na vstupu zesilovače se neměnízesílení zesilovače, ale velikost napětí,přiváděného na vstup.

Dělič napětíNa tomto jednoduchém příkladu si

ukážeme jak se vytvoří dělič napětí. Připřipojení tohoto zesilovače na výstupkazetového magnetofonu zesilovač sluš-ně zesiluje do nastavení potenciometruhlasitosti asi tak nejvýše do poloviny,potom je už zvuk přeřvaný, zkreslený,přebuzený. Tak velký vstupní signál užzesilovač není schopen zesílit. Proto jetřeba na vstup přivádět nejvýše takovénapětí, aby zvuk byl ještě nezkreslený,i když je potenciometr hlasitosti vytoče-ný na maximum. Takže před potencio-metrem musí být přiváděný signál ještězmenšen. To zajistí dělič napětí, kterýmůžeme stanovit početně nebo praktic-ky. Prakticky je to rychlejší a tak ho popí-šeme nejdříve. Prostě do cesty signáluvřadíme trimr nebo potenciometr a jehovelikost nastavíme tak, aby při potenci-ometru regulátoru hlasitosti nastavenémna maximum, byl výstupní signál ještěčistý a nezkreslený. Poté trimr odpojíme,ohmmetrem změříme jeho hodnotua nahradíme rezistorem nejbližší hod-noty.Teoreticky uvažujeme takto:1. změříme maximální výstupní napětí zezdroje signálu (kazetového magnetofo-nu, výstupu CD přehrávače, zvukovékarty, elektronického klávesového hu-debního nástroje nebo jiného audio vý-stupu), pro náš příklad například 240 mV.2. zjistíme jak velká je vstupní impedan-ce zesilovače - zní to hrozně, ale pro zjed-nodušenou úvahu se prostě podíváme

na hodnotu potenciometru nebo rezisto-ru připojeného na vstupu zesilovače, zdenapříklad 50 kiloohmů.3. školáci využijí trojčlenku,4. ostatní uvažují logicky a dosadí si tytohodnoty: na odporu 50 k chceme napětí80 mV na vstupu děliče o neznámémodporu X je napětí 240 mV a počítámeneznámý odpor X. Poměr tohoto odporuX k hodnotě potenciometru 50 k je stej-ný jako poměr napětí 240 mV k 80 mV.Bystří čtenáři prominou, ale pro úplnézačátečníky dopočítáme. 240 : 80 = 3a z toho vypočteme, že hodnota odporuX = 3.50 a to je 150 kiloohmů. Z těchto150 kiloohmů je část tvořena potencio-metrem 50 kiloohmů a zbytek je hodno-ta rezistoru, který zapojíme před poten-ciometr. Vstupní napětí přiváděné zezdroje signálu se na tomto děliči rozdělía jenom jeho část je na potenciometrua je dále přiváděna na vstup zesilova-če. Je to velmi zjednodušené, uváděněpro snazší pochopení. (Vůbec jsme ne-uvažovali výstupní odpor zdroje signá-lu a vstupní odpor zesilovače atd..)

2. příkladPostavili jsme koncový zesilovač, kte-

rý má v návodu uváděný zisk (tedy jinýmslovem zesílení) GV = 40 dB. Připomene-me si [viz 1], že zisk v decibelech se vy-počte z napěťového zesílení tak, že zesí-lení vyjádřené jako jeho dekadickýlogaritmus, znásobíme 20. Pro ty, kteřílogaritmy neznají : například při zesílení10 krát je logaritmus čísla 10 jedna (pro-tože má jednu nulu) a při znásobení 20je zisk v dB roven 20 × 1, což je 20 dB.

Jestliže je u zesilovače uváděn zisk40 dB, postupujeme opačně, dosazenímdo vzorce

Obr. 1 – Zesílení je poměr výstupníhonapětí ku vstupnímu

Obr. 2a – Připojení předzesilovačes větším výstupním napětím než

je maximální vstupní napětíkoncového zesilovače přes

dělič napětí


108

A[dB] = 20.log (U2/U1)40 = 20.log (U2/U1)

log (U2/U1) = 2to už nepočítáme a podíváme se do ta-bulek, jaké číslo má logaritmus dvě. Je točíslo 100. (Ti, kdo neznají logaritmy sivšimnou, že 100 má dvě nuly, ostatnívědí, že 100 = 102). Takže teď už víme, žetento zesilovač zesiluje 100 krát. To zna-mená, že z napětí na vstupu o velikosti1 mV je na výstupu napětí 100 mV, z na-pětí třeba 1 mV je na výstupu 1300 mV,a tak dále.

Teď známe zesílení, ale stále nevíme,jak velké je maximální vstupní napětí.Neznáme ani maximální výstupní napě-tí, ale pokud je uváděn maximální vý-stupní výkon zesilovače, můžeme si totonapětí vypočítat. Jestliže je maximálnívýstupní výkon na reproduktoru s impe-dancí 4 ohmy například 10 W, počítámezpětně.

Výkon je podle Ohmova zákonaP = U.I.

Proud I neznáme, ale lze ho vypočístpodle vztahu I = U/R. Nemusíme nic po-čítat, U/R si prostě dosadíme do prvníhovzorce místo I a tak máme upravený vzo-recP = U × U/R, což se lépe píše jako P = U2/R.

Pro výpočet napětí z výkonu na re-produktoru si tento vzoreček ještě upra-víme:U2=P.R a celou rovnici odmocnímeU= odmocnina z P.R.

Dosaďme naše čísla - výkon 10 Wa reproduktor 4 ohmy

U = odmocnina z 10.4U = odmocnina ze 40

U = 6,3 [V].To je tedy maximální výstupní napětí.

Dělíme-li toto výstupní napětí zesílením,získáme i maximální vstupní napětí. Ajsme tam, kde jsme chtěli být.Shrneme:a) z maximálního výstupního výkonu nareproduktoru o známé impedanci vypoč-teme maximální výstupní napětí,b) ze zesílení uváděnéhého v dB vypoč-teme zesílení jako poměr výstupníhonapětí ke vstupnímu,c) z výstupního napětí děleného zesíle-ním zjistíme vstupní napětí ad) pokud je toto vstupní napětí menší, nežje napětí přiváděné na vstup, stanovímehodnoty vstupního děliče napětí.

3. příkladPodle návodu stavíme zesilovač u kte-

rého je uváděn maximální výstupní vý-kon, ale nikde není nic o zesílení anivstupním napětí. Co teď? Použijem po-stup uvedený v úvodu. Prostě na vstuppřivedeme z NF generátoru signál, kterýbudeme zvyšovat těsně pod mez, kdy byse signál na výstupu začal omezovat -limitovat, a změříme maximální výstupnínapětí a vstupní napětí, které hledáme.Jenom pro přesnost si vypočteme maxi-mální výstupní výkon a porovnáme s tím,co říká návod. Snadné, že. [Viz 2, 3, 4].

4. příkladZ koupené stavebnice stavíme zesi-

lovač s maximálním výstupním výkonem300 W do 8 ohmů.... (to je ale macek,co?), ale neznáme ani zesílení tohotozesilovače, ani maximální vstupní napě-tí. Co teď? Při měření tohoto monstra vy-buzeného na plný výkon do reprodukto-ru bychom bořili zdi i dobré sousedskévztahy. Pomůžeme si úvahou, že zesíle-ní, tedy zisk uváděný jako poměr výstup-ního napětí ke vstupnímu je stále stejný,ať zesilujeme slabý signál, nebo silný.Takže můžeme na vstup přivést napětínapříklad 100 mV (aby se to lépe počíta-lo) a naměříme napětí na výstupu (napří-klad 2,5 V). A dále postupujeme jakov předchozích příkladech.a) Z uváděného maximálního výstupní-ho výkonu do známého reproduktoruvypočteme maximální výstupní napětí.

U = odmocnina ze 300.8U = odmocnina ze 2400

U = 49 Vb) Z poměru výstupního napětí ke vstup-nímu vypočteme zesílení tohoto zesilo-vače.

A = (U2/U1)A = 2,5/0,1

A = 25c) Z takto změřeného a vypočteného ze-sílení a maximálního výstupního napětívypočteme maximální vstupní napětí

U1 = U2/AU1 = 49/25U1 = 2 [V].

Maximální vstupní napětí tohoto zesi-lovače pro plné vybuzení je 2 V. Takžepřed tento zesilovač můžeme předřaditvhodný korekční předzesilovač s výstup-ním napětím až 2 V.

5. příkladDá se vůbec takový zesilovač změřit?

Ano. Ke každému zesilovači je třeba míti reproduktorou soustavu, který je schop-na takový výkon spolehlivě vyzářit. Jest-liže je třeba ozvučit nějaký velký prostor,šíří se tento zvuk do prostoru a je ho sly-šet široko daleko. Pokud byste výkon do

reproduktoru chtěli měřit v místnosti, jetřeba si především chránit sluch chráni-či, místnost mít zvukově izolovanou,nebo prostě použít umělou zátěž, jakjsme to již probírali. Uvědomte si ale, že300 W má například plotýnka na elek-trickém vařiči - silně hřeje. A stejně silněbude hřát i váš zatěžovací odpor. Lze hosestavit z několika výkonových rezistorůzapojených paralelně a umístěných tak,aby mohly být chlazeny.

6. příkladPoučme se z technické dokumenta-

ce. Například předzesilovač s TDA1524je ke koncovému stupni s TDA2030 při-pojen přes odporový dělič R5/R6 ??? [viz5]. Sami proveďte úvahu, v jakém pomě-ru tento dělič dělí a jak velká část napětíz předzesilovače tedy jde na koncovýzesilovač.

Máme pět smyslůSlyšíte ještě ve zcela tiché místnosti

tikot hodin? Slyšíte upadnout špendlík?Pokud ano, máte ještě dobrý sluch. Ne-máte žádný důvod si sluch ničit pobytemv hlučném prostředí. Při expozici silnýmzvukem může dojít k nevratným změnámna sluchovém ústoji a k určitému stupnihluchoty. Hluchota se projevuje nejenomcelkovým snížením citlivosti, ale nemož-ností vnímat určité kmitočty nebo oblastikmitočtů. Sluch se vyšetřuje speciálnímaudiometrickým měřením, ale tak dale-ko to nenechte dojít. Chraňte si svůj slucha sluch ostatních.

Ještě k „decibelům“V Malé škole v č. 1/1999 jsme probí-

rali výpočet decibelů podrobně. Výbor-ným prostředkem je například tabulko-vý editor Calc602. Spousta „Excelistů“ho již opustila i proto, že jim nešel naPentiu s taktovací rychlostí větší než200 MHz spustit. Na obrazovce se obje-ví tajemný nápis RUN-TIME ERROR200 a tma..., což je problém i dalšíchprogramů psaných pod Turbo Pascalem.Vysvětlení je pro uživatele trochu záhad-né, ale řešení je velice snadné a prosté.Na Internetu se objevil prográmek TP-PATCH.EXE, který stačí spustit napsá-ním jeho názvem s názvem opravova-ného programu, tedy napříkladTPPATCH CALC602.EXE a vmžiku je

Obr. 2b – Na rezostiru 8200 Ω Ω Ω Ω Ω je desetkrát větší napětí než na 820 ΩΩΩΩΩ

Obr. 3 – Názorná ukázka děliče, jehožčástí je potenciometr na vstup

109


Calc602 opraven a můžete ho ke svéspokojenosti dál používat. Tento pro-gram můžete získat v oddělení technic-ké podpory Software602. OstatněCalc602 jsme používali i při výpočtua grafickém znázornění směrování pa-rabolické antény na satelity na orbitu,

lze ho použít pro výpočet kmitočtů pod-le čísla kanálu TV pásma, výpočty an-tén, atd.

Odkazy:[1] Rádio plus KTE č. 1/99[2] Rádio plus KTE č. 6/99

[3] Rádio plus KTE č. 7/99[4] Rádio plus KTE č. 8/99[5] AR B 1,2,3/1998 ?[6] Sdělovací technika 8/1988 str...?[7] [email protected] ?[8] [email protected]

50. dílMěření koncového nf zesilovače

klíčová slova: uzemnění, kostra, zkrat,měření

V několika předchozích kapitoláchbylo uváděno varování před zkratem navýstupu koncového zesilovače. Nejdřívesi uděláme trochu jasno v názvosloví.U zesilovačů a ostatních zařízení proreprodukci a zpracování hudby, mluve-ného slova a zvuků, prostě u elektro-akustických zařízení, se při připojovánía propojování užívá slovo ŽIVÝ vodiča ZEM nebo KOSTRA.

vače, kam se připojuje kabel od mikrofo-nu, kytary, magnetofonu - tedy vstupnísvorky; kam se připojuje reproduktor - tedyvýstupní svorky. U obecných dvojbranů(zase nové slovo - dvě brány: vstupnía výstupní brána) jsou vstupní svorkya výstupní svorky.

Prostě řečeno: zesilovač má většinoujeden přívod živý a druhý neživý, obvyklese mu říká „zem“ nebo kostra.

Připojení reproduktoruNa první pohled ve schématu zesilo-

vače vidíte, jestli je reproduktor zapojenmezi výstup a zem. Při nejběžnějším na-pájení z jednoho zdroje bývá zem spoje-ná ze záporným pólem zdroje. Pokud jezesilovač v kovovém krytu nebo na kovo-vém rámu, kterému se říká kostra (dřívechassis - čteno šasí), je také spojen sezemí - viz obr. 1. A opravdu se někdy ještědodatečně uzemňuje pomocí takzvanépřizemňovací svorky.

S výstupem si nemusíme dělat sta-rosti. Reproduktor můžeme připojit v li-bovolné polaritě a není třeba používatstíněný kabel. Jediný problém by byl pří-padný zkrat na výstupu. Jestliže na vý-stup zesilovače připojujeme reproduk-tor, je všechno v pořádku. Hraje. Ale přinesprávném připojení měřících přístro-jů může dojít ke zkratu přes SPOLEČ-NOU ZEM.

Připojení osciloskopuOsciloskop není reproduktor. Má

svůj „živý“ vstup a „kostru“. Protože os-ciloskop je napájený ze sítě, je kovo-vá kostra spojená ochranným vodičemv síťové šňůře připojená na zem, uzem-nění. A ochranný vodič je přes síťovouzásuvku spojen se zemí. Viz obr. 2.V tom problém není. Problém nastane,jestliže je obrátíme přívody oscilosko-pu a kostra zesilovače také připojenana tuto zem. To se může stát několikazpůsoby:

Obr. 1 – Zařízení, které není spojenose zemí, např. walkman, CD-man,

přenosný přijímač

Začneme od zesilovače. Vstup zesi-lovače má dvě svorky. Jedna je „živá“ -při dotyku prstu na „živý“ vstup je u citli-vých zesilovačů z reproduktoru slyšetbrum nebo vrčení, nebo dokonce roz-hlasové vysílání silné místní AM stani-ce. Tělo se chová jako anténa, která za-chycuje rozptylové pole z kabelůsíťového rozvodu v místnosti a takéostatní elektromagnetické vlny. Při doty-ku na druhou svorku se neděje nic. Jespojená s „neživou“ částí zesilovače,obvykle spojenou s kostrou, zápornýmpólem zdroje nebo s uzemněním.

Svorka. Další slovo z elektrotechnic-kého pravěku. Samozřejmě nemusí jíto opravdovou svorku, do které se připo-joval vodič a dotahoval proti vypadnutímšroubkem. V technickém názvosloví sejedná o určité místo zařízení - napříkladmísto, kam se připojuje kladný nebo zá-porný pól zdroje, místo na desce zesilo-

Obr. 2 – Kostra, a tedy i neživávstupní svorka osciloskopu, je

ochranným vodičem spojena přímose zemí – správné zapojení

Obr. 3 – Jestliže je záporný pól zdrojespojen se zemí a osciloskop je

připojen neživou a tudíž uzemněnouvstupní svorkou na živý výstup

zesilovače, dojde ke zkratuvýstupu – nesprávné zapojení

Signál od mikrofonu, gramofonu, ky-tary, magnetofonu, kláves, zvukové kartypočítače, nebo jakéhokoliv audiovýstupuse přivádí na vstup zesilovače dvěmavodiči. Obvykle bývá také jeden z nichpřivedený na živý vstup a druhý na zem.Zde problém nebývá. Pokud má přívod okytary, mikrofonu, magnetofonu, atd. ko-nektor, bývá zapojení provedeno správ-ně: živý přívod na vstup stínění na zem,kostru, mínus. Pokud by byl například sní-mač od kytary zapojen stíněním na živývodič a živý vodič kabelu přiveden nazem, kytara by sice ze zesilovače slyšetbyla, ale byl by slyšet brum a také přikaždém dotyku na snímač, struny nebokovovou část kytary (které bývají kvůlisprávnému stínění propojené) by se zezesilovače ozýval silný síťový brum neborozhlasové vysílání silné AM stanice.

Obr. 4 – Jestliže je osciloskoppřipojen neživou, uzemněnou

svorkou na živý výstup zesilovačedojde při jakémkoli spojení

společného zemního vodiče seskutečnou zemí ke zkratu

– nesprávné zapojení

Obr. 5a – Zdroj stereofonního signáluje například zvuková karta PC,

tape deck, CD-ROM, předzesilovač,gramofon, aj.


110

a) Zesilovač je napájen ze síťovéhozdroje, který má záporný zdroj spojenýs kostrou - viz obr. 3.b) Zesilovač sice nemá kostru (společ-nou zem, mínus...) spojenou ze zemí,ale na vstup je přiveden signál ze zaří-zení, které je spojeno se zemí - viz obr.4.c) Zesilovač není ani napájen ze zdro-je, který by měl uzemněný záporný pólzdroje, ani není připojen k zařízení, kteréje spojeno s kostrou, ale nějakým způ-sobem je jeho kostra (společná zem, mí-nus..) spojená ze zemí.d) Zesilovač má úmyslně kostru spoje-nou s uzemněním, kvůli dobrému stíněnía odrušení.

Slovo zem, země, uzemnění oprav-du znamená, že přívod je opravdu při-veden na potenciál země, po které cho-díme, všechny žlutozelené vodičev síťovém rozvodu domku, bytu nebo díl-ny, jsou společně propojeny a spojenys uzemněním. Stejně tak je na toto uzem-nění připojeno kovové vodovodní potru-

bí, ústřední topení, v koupelně i kovovávana, zárubeň dveří a pod. Pro snazšípředstavu je celý výklad velmi zjedno-dušen, jenom si uvědomte, že každé za-řízení, které je třížilovou síťovou šňůroupřipojeno k síťové zásuvce, má také tak-to uzemněnou kostru.

Jestliže náhodně obrátíte přívody odosciloskopu a živý přívod připojíte nakostru zesilovače, nic se neděje. Prostěsignál nevidíte, Ale, jestliže je „kostra“osciloskopu připojená na živý výstupzesilovače, může dojít ke zkratu výstu-pu na zem. Přes zem, a tedy i kostru os-ciloskopu. Zkrat na výstupu zesilovačeobvykle způsobí zničení koncovýchtranzistorů. Koncové tranzistory jsoui v integrovaném obvodu a tak je v pod-statě zničen integrovaný obvod. A přitomstačí si jenom dát pozor.

Znovu se vrátíme k případům, kdy jekostra zesilovače připojená na uzem-nění.a) Někteří amatéři při stavbě zdroje spo-jují záporný pól s kostrou a tím i se zemí.b) Jestliže máte zesilovač napájený tře-ba i z baterie a tudíž je dokonale odizo-lován od jakéhokoliv uzemnění (což jenapříklad u všech přenosných baterio-vých přístrojů - rádií, walkmanů, diskma-nů, atd.), neznamená to, že se na jeho„kostru“ nedostane „zem“. To je v přípa-dech, kdy na vstup tohoto zesilovače při-pojíte zdroj signálu, který má neživý vo-dič výstupu připojený na uzemnění.Například při připojení na zvukovou kar-tu počítače. Zde je zřejmé, že počítač jenapájen ze sítě třížilovou síťovou šňůroua že tedy i kostra počítače a tími zem zvukové karty, je připojená na nu-lový potenciál uzemnění. Jestliže bychomv tomto případě na výstup zesilovače přiměření připojili omylem stínění a tudížkostru (zem, uzemnění) osciloskopu,došlo by přes tuto zem ke zkratu výstupua tím ke zničení zesilovače - viz obr. 4.

c) Také to znáte? Ve vášni poznáváníelektroniky máme někdy na stole takovévrabčí hnízdo, že se může stát, že někte-ré kabely, měřící šňůry, přívody a drátyvedou do všech stran a někde některývodič může být spojený s kostrou něja-kého zařízení a tudíž uzemněn. Chce topořádek. Nejprve provést zapojení, po-tom celé zkontrolovat a pak teprve za-pnout napájení a měřit.

Pamatuj: zásada u připojování všechměřících přístrojů napájených ze sítě: živýna živý a zem na zem.

Můstkový zesilovačZvláštním případem zesilovače je ze-

silovač, který nemá reproduktor připoje-ný mezi živý výstup a zem, a tedy zápor-ný pól zdroje. Je to tak zvaný můstkovýzesilovač. V katalogu najdete například

zapojení pro TDA2050 jednou jako ste-reofonní zesilovač (viz obr. 5a, b) a po-druhé jako monofonní zesilovač v „můst-kovém zapojení“ (viz obr. 5c). Má většívýkon. S funkcí si nedělejte starosti. Je-nom pokud ho chcete měřit, nastává pro-blém. Jak se má připojit osciloskop nebonízkofrekvenční milivoltmetr, když jsouoba výstupy na reproduktor živé?! Anijeden z přívodů není připojen na kostru.A jestliže připojíme kostru osciloskopunebo nf milivoltmetru na jedenu ze dvousvorek výstupu, zničíme tuto část konco-vého zesilovače (viz obr. 5d).Logicky vyplývají tato řešenía) prostě zesilovač vyrobit, používata neměřit,b) výstupní úroveň změřit digitálním mul-timetrem napájeným z baterie,c) pokud mermomocí chceme vidět sig-nál na výstupu osciloskopem, použije-me dvoupaprskový osciloskop - pře-pneme ho do režimu A + B, vstup Apřipojíme na jednu výstupní svorku,vstup B na druhou výstupní svorkua signál zobrazíme.d) použijeme nf generátor se symetric-kým výstupem, kde oba výstupy jsouživé - například i jednoduchý amatér-ský, napájený z baterie, nebo speciálnípro použití v telekomunikacích (napří-klad 12XG036 - už z typového označenítušíte, že takový asi nemáte) a zajistí-me, aby zem osciloskopu ani náhodounebyla někde propojená se zemí zesi-lovače.

Poznámka na okrajUž je vám jasné, proč autorádia mají

přívody k reproduktorům vedené dvěmavodiči a nepoužívá se jeden vodič a kost-ra? Pokud někde v přijímači bývá neživývýstup zesilovače spojený s kostrou -budiž, ale koupíte-li si jiné autorádio, aťjsou vodiče k reproduktorům dva.

Obr. 5b

Obr. 5c

Obr. 5d – Některé zesilovače lzezapojit jako a, b stereofonní se dvěma

reproduktory, nebo c tak zvaně domůstku s výstupem pro jeden repro-duktor. Ani jedna z výstupních svoreknení spojena se zemí. Takže při připo-

jení osciloskopu dojde při připojeníneživé – uzemněné svorky –

na reproduktor ke zkratu na zem

Obr. 6 – Jestliže připojíme k můstkovězapojenému zesilovači, jehož

kostra je spojenáse zemí, jakýkolivměřící přístroj: osciloskop,

nf milivoltmetr, měřič zkreslení atd.,který má neživou vstupní svorku

spojenou se zemí, může dojítke zkratu výstupu proti zemi

111


Nečekejte schémata zapojení. Těchmáte spoustu na jiných stránkácha v literatuře. V této školičce jsme si je-nom zjednodušeně ukázali praktickézapojení měřících přístrojů při měření ze-silovače.

Jazykový koutekbridge - můstekbridge circuit - můstkové zapojeníearth - země, zeměkouleearthed - uzemněný

earth wire - zemnící vodičground - zeměgrounding - uzemněníchassis - kostralive - živý vodičshort circuit - zkrat v obvodu

51. dílKombinované napájení

klíčová slova: olověný akumulátor, nabí-jení, životnost, elektronická pojistka, Ze-nerova dioda

Olověný akumulátorNic netrvá věčně, ani životnost olově-

ného akumulátoru. Motoristé vědí, žeakumulátor v autě má životnost asi 4 až6 let a tak i u zařízení s kombinovanýmnapájením je třeba počítat s tím, že aku-mulátor doslouží. V Rádiu plus č. 5/98jsme v 17. části probírali bezúdržbovéolověné akumulátory i jednoduchounabíječku. Připomeme si, že při nabíjeníz nabíječky teče do akumulátoru určitýnabíjecí proud, kterým se akumulátornabíjí. Elektrochemický děj uvnitř pomi-neme, je v učebnicích, teď nás zajímáhlavně nabíjecí proud, případně napětí,kterým nabíjíme.

něco spáleného a chladič integrované-ho obvodu nabíječe byl horký. Podletěchto úkazů byla závada hledána nej-dříve v obvodu napájení přístroje.

od nejvyššího rozsahu. V našem ilustra-tivním případu tekl nabíjecí proud hrozi-vě velký a chladič rychle hřál. U druhéhoobdobného zařízení, kam jsme akumu-látor přepojili, nevydržela tavná pojistka0,5 A. Akumulátor má přitom v katalogupsaný maximální nabíjecí proud 0,45 A.

Závěr - je zřejmě vadný akumulátor.Teď začalo vzpomínání, kdy se kupovalakumulátor, jak je starý a jestli je to naněm někde uvedeno. Lze akumulátornějak změřit nebo oživit, třeba byl jenomhodně vybitý?

Měření akumulátoruK měření použijeme regulovatelný

napájecí zdroj, voltmetr a ampérmetr (vizobr. 4).

Obr. 1a, b – Změříme napětí přímona akumulátoru

Při nabíjení konstantním proudem sle-dujeme proud tekoucí do akumulátorua měříme napětí na akumulátoru. Obvyk-le se užívá pravidlo, že nabíjecí proud byměl být asi jedna desetina jmenovité ka-pacity akumulátoru a neměl by být pře-kročen. K jištění obvykle stačí běžná tav-ná pojistka.

Při nabíjení konstantním napětím jena výstupu nabíječe napětí doporuče-né výrobcem, je uvedené v katalogu.Jaký proud teče do akumulátoru si mů-žeme zjistit z pilnosti ale nazajímá násaž do doby, kde se začnou dít zvláštnívěci. Stalo se toto: zařízení s kombino-vaným napájením ze sítě a z akumulá-toru při dobíjení ze sítě běžně pracova-lo, ale při provozu z baterie brzopřestávalo pracovat, alarm krátce za-kňoural a to bylo všechno. Ještě pozdě-ji pracovalo jenom ze sítě a pak i tozvadlo. Při sejmutí krytu bylo lehce cítit

Obr. 2a, b – Změříme napětína výstupu nabíječe

Postup:1. Zařízení vypneme a změříme napětína akumulátoru (viz obr. 1). Pro ilustraciv našem případě místo očekávaných 12V bylo jenom 8,5 V. Je to akumulátoremnebo nabíječem?2. Odpojíme (stačí jeden vývod) akumu-látor, zapneme nabíjení a změříme nabí-jecí napětí (viz obr. 2). Nabíječ byl nasta-ven na nabíjení konstantním napětím14 V a opravdu tam toto napětí bylo. Ha.Nabíjecí napětí je v pořádku, ale akumu-látor je nabit pouze na 8,5 V. Je v pořád-ku nabíječka? Dává dostatečný nabíjecíproud?3. Do série s akumulátorem připojímeampérmetr tak, aby nabíjecí proud teklampérmetrem a tento proud změříme (vizobr.3) (nešťastník, který by připojil am-pérmetr paralelně, by z něho měl zapá-chající krabičku na vyhození). Zapojenísi raději dvakrát zkontrolujte a začínejte

Obr. 3a, b – Změříme nabíjecí proudakumulátoru

Obr. 4 – Akumulátor připojímena regulovaný zdroj a sledujeme

nabíjení

Obr. 5 – Zdánlivě neporušenépřívodní lanko s nevodivou korozí

uvnitř izolacePostup:

1. Na zdroji nastavíme napětí asi o 1 Vvyšší než je napětí na akumulátorua připojíme ho přes ampérmetr k aku-mulátoru.2. Nastavíme takové napětí, aby do aku-mulátoru tekl obvyklý nabíjecí proud -tedy buď uvedený v katalogu, nebo menšínež jedna desetina kapacity. Změřímenapětí, poznamenáme si ho a budemesledovat jeho nabíjení.3. Jestliže napětí na akumulátoru začnepozvolna stoupat, budeme proud upra-vovat tak, aby byl stále stejný - konstant-ní a sledujeme, zda napětí akumulátoruasi po 5 hodinách dostupí na svou jme-novitou hodnotu a po asi 10 hodinách ažna hodnotu, uváděnou pro nabíjení kon-stantním napětím, které má nabíječka,například 14,5 V. V tom případě by aku-


112

mulátor ještě byl dobrý, ale závada bybyla v nabíječce.4. V našem ilustrativním případě se na-pětí neměnilo, zůstávalo stále na stejnéúrovni po celou dobu nabíjení.

Pozor: takovéto experimentální nabí-jení nenecháváme bez dozoru, nebodokonce přes noc, je třeba ho sledovat,aby z nějakého důvodu nedošlo k pře-kročení maximálního přípustného prou-du akumulátoru, nebo jeho poškozenía případnému puknutí pouzdra nebo vy-tečení obsahu ven.

Závěr: akumulátor je vadný a bez lí-tosti je možno ho vyhodit a koupit nový.

Popisovaný případ není vymyšlenýexperiment, ale praktický případ několi-ka podobných krabicových bezúdržbo-vých hermetizovaných akumulátorů12 V/1,2 Ah, které byly několik let v kaž-dodenním provozu v alarmech a přenos-ném měřícím přístroji.

Kam s odpadem?Lehce se řekne: vyhodit. Ale kam?

Jenom ne do popelnice. V akumulátoruje olovo a i když se vám zdá, že ho nenímoc, kdyby to udělal každý, bylo by ži-votní prostředí brzy zcela otrávené. Olo-vo je opravdu jedovaté, na otravu olo-vem umírají například kachny, kterés červíky, které najdou v bahnitém dnu,polykají také olůvka upadlá z vlasce ry-bářům. I když si myslíte, že vás nikdonevidí a toxický odpad hodíte do popel-nice, vidí to vaše svědomí. Zkuste aku-mulátor odnést jako odpad do sběrnýchsurovin, do servisu akumulátorů, nebodo sběrného dvora. V mnoha městechje dobře zorganizovaný pravidelný svoznebezpečných odpadů - zbytků barev,ředidel, zářivek, baterií a dalšího mate-riálu. Matka příroda a děti vašich dětívám poděkují.

MimochodemV úvodním hledání závady byl ve tře-

tím bodu po změření napětí také změřennabíjecí proud. Kdo tento bod přeskočí,může být zaskočen neobvyklou zradou.V praxi se můžete setkat s případem, kdyna výstupu nabíječe nebo nějakého zdro-je naměříte napětí, ale nelze odebíratproud, akumulátor není dobíjen, zaříze-ní nefunguje. Čertovo kopýtko je v koro-zi. Pokud někdo použije starý recepts „pájecí vodičkou“ z kyseliny solné a zin-ku a konektor připájí k přívodnímu lankus pomocí této vodičky, spoj je sice doko-nalý, ale během doby začne působenímkyseliny korodovat. A uvnitř izolace mátemísto vodivého měděného lanka, skoronevodivou zkorodovanou hmotu (viz obr.5). Zrada je v tom, že koroze může býtuvnitř izolace třeba několik milimetrů odspoje, který je prolitý pájkou a drží. Pakopravdu voltmetrem napětí za tímto spo-

LED označená LOW), nebo indikátorempřerušené pojistky. Dnes se podíváme naelektronickou pojistku.

Elektronická pojistkaje elektronický obvod, kde nepřehoří

žádný drátek jako v tavné pojistce, aleomezí výstupní proud tak, aby nemohltéci vyšší proud, než je nastavený pojist-kou. Tak je například chráněný napájecízdroj před zkratem. Při zkratu je na vý-stupu samozřejmě napětí nulové, alezkratem teče zkratový proud pouze takvelký, jak mu dovolí pojistka. Zapojení jedocela prosté. Nejdříve se ale podívá-me, jak vlastně pracuje stabilizovanýzdroj.

Zenerova diodaje základní součástka stabilizátorů.

V propustném směru se chová jako běž-ná dioda, ale v závěrném nevede jenomdo určitého - Zenerova - napětí. Pak seotevře a začne vést. Napětí je na ní stálestejné, ale i v tomto závěreném směruteče proud IZD. Pokus si udělejte s libo-volnou zenerovou diodou.

Měření zenerovy diodyViz obr. 6. V katalogu zjistíte, že pro

vaši zkušební Zenerovu diodu je uvedenmaximální proud například 50 mA. Aby-chom ji nepřetížili, zvolíme předřadnýrezistor tak, aby proud tekl menší, napří-klad asi 10 mA. Měření si nejlépe vychut-náte jestliže Zenerových diod máte ce-lou hrst a každou jinou. Prostě jednu zadruhou přikládáte do obvodu a jenomčtete Zenerovo napětí. Tento obvod jevlastně nejjednoduší stabilizovaný zdroj.Pokud budete vstupní napětí měnit, budevýstupní napětí na Zenerově diodě stálestejné. Kdo má rád laboratorní práce,může si napětí na vstupu měnit po jed-nom voltu například od 0 až do 20 Va měřit výstupní napětí. Při určitém napě-tí - to je Zenerovo napětí - přestane na-pětí stoupat a bude stále stejné, stabilní,tedy stabilizované.1. pravidlo: vstupní napětí musí být vyšší,než je zenerovo napětí.

Jestliže R1 zvolíme tak, aby námv klidu zenerovou diodou tekl proud na-příklad 50mA a do nějaké zátěže bude-me odebírat proud 30 mA, proud se roz-dělí a do zenerovy diody nám potečejenom 20mA, ale na výstupu bude stálestejné - Zenerovo napětí. Jestliže bude-me do zátěže odebírat proud 45 mA, po-teče Zenerovou diodou jenom 5 mA, alestále ještě své napětí drží. Jestliže alebudeme odebírat například 60 mA, Ze-nerovou diodou nepoteče žádný prouda napětí klesá, jako by tam vůbec neby-la. Úbytek na R1 můžeme spočítat podleOhmova zákona.

Obr. 6 – Stabilizace Zenerovoudiodou

Obr. 7 – Nejjednodušší zapojenístabilizátoru se ZD a tranzistorem

Obr. 8a – Elektronická pojistkaotevřením To zkratovává ZD

Obr. 8b – Elektronická pojistkaotevřením ochranného tranzistoru

To „přiškrcuje“ T1jem mnohdy naměříte, ale jenom díkytomu, že k naměření tohoto napětí stačí,aby voltmetrem tekl jenom maličký proud,který ještě zkorodované místo propustí.Pájecí vodičku používají klempíři k páje-ní okapů a k pájení v elektronice se vů-bec nehodí. Mimo jiné: pokud máte tutovodičku ve skříni s nářadím nebo vašimivěcmi, i když je v dobře uzavřené láhvič-ce, po čase zjistíte, že se vám na všemkovovém nářadí, součástkách, vývodechsoučástek a všem co může korodovat,objeví matný bílý povrch, na který nelzepájet, železné předměty se pokrývají rzí,rez vám sežere panty ve dvířcích atd, atd.To není strašák, to je zkušenost.

PojistkaAby nemohlo dojít k přebíjení akumu-

látoru velkým proudem ani ve výše popi-sovaném přídadě, je nejlevnějším řeše-ním zařazení běžné tavné pojistky dovýstupu. Pokud ale na provoz zařízenís kombinovaným napájením ze sítě i aku-mulátoru zcela spoléháte (napříkladu alarmů, trvale pracující přístroje promonitorování nejrůznějších dějů) je tře-ba napájecí zdroj doplnit indikátorem po-klesu napětí (u alarmu například bliká

113


2 pravidlo: na Zenerově diodě je stabilnínapětí pouze, pokud jí teče proud.

A pravidlo pro náš případ: ze stabili-začního obvodu se Zenerovou diodoumůžeme odebírat nejvýše takový proud,jako byl nastavený klidový proud, bezzátěže. Hm. Ale to je pro praktické účelymálo. Tak si ho zesílíme.

Velmi jednoduchý stabilizátorje na obrázku 7. Pomůžeme si zjed-

nodušeným pravidlem, že proud kolek-torem je beta krát větší než proud bází.Aby se to lépe počítalo, řekněme, žebeta (v katalogu označovaná jako h21 -čti há dva jedna) je asi 100, takže abynám kolektorem tekl proud 100 mA, sta-čí, aby bází tekl proud 1 mA a při odběru1000 mA budeme ze Zenerovy diody dobáze odebírat pouze 10mA. Takže stačínastavit klidový proud Zenerovou dio-dou třeba jenom 15 mA. Kdo nemá za-těžovací rezistor, může si pomoci tak, žezhotoví stabilizátor na 12 Va jako zátěžpoužije 1 W nebo 5 W žárovky do auta.Když pomine okouzlení ze zesílení prou-du, podíváme se na napětí. Na Zenero-vě diodě naměříme napětí UZD, mezi bázía emitorem tranzistoru napětí UBE asi0,6 V. Z toho nám plyne 3. pravidlo: vý-stupní napětí je jenom o malé napětí(UBE) menší než napětí na Zenerově di-odě.

Cítíte při zatížení zvláštní slabý zá-pach? Nasliňte si prst a kratičce se dotk-něte tranzistoru. Je horký? Jestliže hotakto necháte ještě chvilku, zničí se, pro-tože nevydrží tak velký proud. Maximálníkolektorový proud je uveden v katalogu.Takže místo malého tranzistoru použije-me výkonový tranzistor a nejlépe s chla-dičem. Jeho výkonové zatížení můžemevypočítat z napětí na tranzistoru a maxi-málního odběru proudu:P = (Uvst - Uvýst).Imax [W; V, A].

V praxi se také používá zapojení s vícetranzistory. Proud do báze výkonovéhotranzistoru je zesilován ještě jedním tran-zistorem, výsledné proudové zesíleníbeta se rovná beta jedna krát beta dvě.Takže ze Zenerovy diody je odebírán ješ-tě menší proud, změny proudu jsou tedymenší a tudíž jsou i menší i beztak malézměny Zenerova napětí a zdroj je tedydobře stabilizovaný.

Elektronická pojistkaje v literatuře publikována nejméně

30 let, v integrovaných obvodech řady78xx je přímo uvnitř pouzdra, nastave-ná na pevný proud 0,1 A nebo 1 A, pod-le typu. Co když ale chceme jinou hod-notu maximálního proudu? Pro ilustracisi ukážeme dva způsoby omezení prou-du. Oba mají jedno společné. V obvoduje zařazen rezistor s malým odporem.Snímáme napětí vznikající na tomto re-zistoru a jestliže toto napětí dosáhnenapětí 0,65 V, otevře tranzistor, kterýmpak můžeme stabilizovaný zdroj „při-škrtit“.

Na obrázku 8a) je zapojení, kterýmse při otevření tranzistoru To zkratujeZenerova dioda, napětí na výstupu se takzmenší a nemůže téci větší proud.

Na obrážku 8b je zapojení, kterým sepři otevření tranzistoru To zkratuje pře-chod báze-emitor a tak je přiškrcen vý-stupní tranzistor a nemůže jím téci většíproud.

Vysvětlení je velmi zjedodušené, alesnad pochopitelné. Slůvko „přiškrcené“je zde úmyslně. Kdyby se tranzistoremTo tranzistor T1 zcela zavřel, přestal byjím téci proud, na rezistoru Ro by nevzni-kalo napětí Uo a tranzistor To by se ne-zavřel a tak by zase mohl téci maximálníproud, na rezistoru Ro by vzniklo napětíUo, kterým by se otevřel tranzistor Toa ten .. prostě přiškrtí T1 tak, že jím tečepouze určitý maximální proud.

Výpočet odporu Rovychází z napětí pro otevření tranzis-

toru napětím UBE = 0,65 V. Hodnotu re-zistoru tedy vypočteme podle Ohmovazákona tak, že pro napětí dosadíme hod-notu 0,65 V a pro proud dosadíme maxi-mální požadovaný proud elektronicképojistky.Ro = 0,65/Imax [ohmy, A]

Příklad: pro proud 1 A je hodnota Ro0,65 ohmu. Nebo jinak: na rezistoru 1 ohmvznikne napětí 0,65 V při průtoku proudu0,65 A.

Příklad: jak velký bude muset být re-zistor v elektronické pojistce pro maxi-mální proud 0,45 A, který snese při nabí-jení olověný akumulátor 12 V/1,2 Ah?

Ro = 0,65/0,45Ro = 1,44 [ohmu]

Zvolíme nejbližší vyšší v řadě, napří-klad 1,5 ohmu.

Výkonové zatíženíVýkony nemůžeme pominout, jinak

můžete stále cítit zápach pálících se hor-kých rezistorů, tranzistorů a základnídesky.1. Výkon výkonového tranzistoru vypoč-teme jednak jako

a) klidovou výkonovou ztrátu, kdy je natranzistoru napětí UKE pouze jako rozdílUvst-Uvýst, jak jsme počítali již výšeb) výkonovou ztrátu při zkratu, kdy vý-stupní napětí je 0 V a tak mezi kolekto-rem a emitorem tranzistoru je plné vstup-ní napětí Uvst. Takže například při Uvst =20 V a maximálním zkratovém prouduImax = 1 A je tranzistor zatěžován výko-nem P = 20.1 což je 20 Wattů. Takžei když je dobře chlazený, neměl by zdrojzůstat zkratovaný příliš dlouho.2. Rezistor R1 u Zenerovy diody je třebapříslušně dimenzovat.Například Uvst = 20 V, UZD = 12 a IZD =50 mA.

PR1 = (Uvst-UZD).IZDPR1 = 8 × 0,05PR1 = 0,4 [W]

A jestliže je elektronickou pojistoupodle zapojení 8a) Zenerova dioda zkra-tovaná, je na rezistoru R1 plné vstupnínapětí a výkonové zatížení stoupne ažna 2,5 W. Běžný 1 W rezistor hřeje, zapá-chá a hnědne.

3. Rezistor Ro musí být dimenzovánna výkon daný napětím 0,65 V a maxi-málním proudem Imax. Při proudu 1 Avychází výkon na 0,65 W ale třeba při 2 Aje to již 1,35 W a běžný 1 W rezistor bybyl opět přetěžován.

Jednoduché pokusy můžeme prová-dět na nepájivém kontaktním poli, kromězatěžováním velkým proudem, aby sevznikajícím teplem nedeformovala umě-lá hmota. K pokusům postačí libovolnýuniverzální tranzistor NPN (viz. [3]).

Slovníčekfuse - pojistkalead - olovooverload - přetíženísurcharge - přetíženípower - příkon, výkontimelife - životnostoperating life - životnostthrow off - odhodittoxic - toxický, jedovatýwaste - odpad

Literatura:[1] Rádio plus 5/98 str. 32–34[2] Rádio plus 3/98 str. 23[3] Katalog GM elektronik[4] Katalog akumulátorů Fulgur Batman[5] Katalog akumulátorů Panasonic

pyt U 0EC IC P tot h EF

745CB V54 A1,0 W5,0 008–011

733CB V54 A5,0 W8,0 006–001

531DB V54 A5,1 W8 001

732DB V08 A2 W52 52

934DB Vs06 A4 W63 52

Tab. 1

pyt U pyt UZ I TZ I xamZ

1.900YZB V1,9 V6,9..5,8 Am05 Am561

210YZB V21 V7,21..4,11 Am05 Am011

510YZB V51 V8,51..8,31 Am05 Am89

8335N1 V1,5

B6435N1 V1,9 Am051 Am025

B9435N1 V21 Am521 Am034

Tab. 2


114

52. dílPrincip stabilizovaného zdroje

klíčová slova: řízení výstupního napětí,referenční napětí, dělič napětí

V minulé části jsme se vrátili k úpl-ným základům stabilizace napětí. Nejjed-nodušší stabilizátory mají výstupní napětídané typem Zenerovy diody a i když mátemožnost si vybírat z více kusů, je to přílišhrubé nastavení. Není na škodu podívatse na princip nastavování výstupníhonapětí, i když způsob nastavení u inte-grovaného obvodu například LM317jsme již probrali.

V zapojení na se Zenerovou diodouna obr. 1 je její napětí přivedeno na bázitranzistoru T1 a skoro to samé napětí jepak i na výstupu. V zapojení na obr. 2 jedo cesty Zenerově diodě přidán tranzis-tor. Protože napětí mezi bází a emitoremtranzistoru T2 je v porování se Zenero-vým napětím diody velmi malé - asi 0,65V,můžeme řící, že napětí, které je na Zene-rově diodě, je i na bázi tranzistoru T2.A jsme tam, kde jsme byli při návrhu dě-liče napětí u řízeného stabilizovanéhozdroje. Na rezistoru R2 tedy máme ne-měnné referenční napětí. Slovo referenč-ní znamená vztažné, nebo srovnávací,

vytočen do polohy, kdy má nejmenší od-por a největší napětí je při vytočení dopolohy, kdy má největší odpor.

Při pohledu na schéma také vidíme,že dělič je zapojený na výstupu stabili-zovaného zdroje a tudíž nám z toho vy-plývá závěr: jaké je napětí na děliči, ta-kové je výstupní napětí stabilizovanéhozdroje. Na výstup můžete připojit napří-

na operační zesilovač podíváme tak, jakvypadá na první pohled. Je to součást-ka, která má dva vstupy, výstupa napájení. Již od prvního uvedení ope-račních zesilovačů se kupodivu ustáli-lo i číslování vývodů - 2 a 3 jsou vstupy,6 výstup, 4 záporný pól napájenía 7 kladný pól napájení. Bystří čtenáři,kteří si všimli, že chybí 1 a 8 by ve star-ších konstrukcích našli, že zde bývalazapojená jakási kompenzace, ale tímse nenecháme rozptylovat.

Ekologie i v elektroniceJednoduchá zapojení stabilizované-

ho zdroje nám poslouží pro výklad prin-cipu a pochopení složitějších zapojenítotoho druhu zdroje. Nikde není řečeno,že takový zdroj musíte stavět. V praxibýva častěji znalost základního prinici-pu a zapojení použita při opravách - přihledání závady v napájecím zdrojia i v jiných obvodech a zařízeních. Ne-odmítejte znalosti i starších technologií.Mnohá zařízení a přístroje slouží dlou-há léta a jenom proto, že dojde k záva-dě součástky za pár korun a technik bynebyl schopen tuto závadu zjistit a opra-vit, by se zařízení plně sloužící svémuúčelu vyřadilo z provozu. To by mělořadu důsledků - ze zařízení by vznikl od-pad, který by bylo nutno recyklovat, nebov horším případě by znečistil životní pro-středí a použitý materiál by se již nikdynevrátil k použití. Místo vadného zaříze-ní by bylo třeba použít nové, vyrobenéz nových materiálů. Jednou k tomu sa-mozřejmě dojde, modernější zařízenínahradí zastaralé, ale pokud stále slou-ží svému účelu, je možno ho udržovatv provozu. Mnozí lidé mají na chalu-pách a na chatách starší televizor, kte-rý stále slouží, i když nemá teletext, ste-reofonní zvuk a spoustu předvoleba dálkové ovládání. I proto je dobré znáttechnologie a alepoň princip zapojení

Obr. 1 – Základní schémastabilizátoru s pevným výstupním

napětím Uvýst = UZD – UBE – Zenerovudiodu a rezistor R1 použijete

z minulých pokusů

porovnávací, tedy napětí, ze kterého sivychází při dalších výpočtech a úvahách.

Dělič napětíNa děliči tvořeném potenciometrem

P1 a rezistorem R2 je na rezistoru připo-jeném mezi bázi tranzistoru T2 a zápor-ný pól zdroje referenční napětí které sipro počítání nazveme Uref. Výstupní na-pětí můžeme vypočítat třeba trojčlenkounebo přímou úměrou, každý jak umí. Uva-žujeme - jestliže je na rezistoru R2 na-pětí Uref, je na potenciometru P1 napětíve stejném poměru. Z toho vypočtemecelkové napětí na rezistoru R2 i na po-tenciometru P1, jako jejich součet, neboprostě podle vzorečku

U = Uref × (P1 + R2)/R2Z toho vyplyne, že nejmenší napětí

na děliči je v případě, že potenciometr je

Obr. 2 – Narezistoru R2 je referenčnínapětí Uref = UZD + UBE. Dělič

můžete složit například z rezistoruR1 = 2k2 a potenciometru P1 = 2k7

klad žárovičku 12 V/50 mA a sledovat jejíjas. Lepší pochopení principu získáteměřením jednotlivých napětí.

Zapojení s operačnímzesilovačem

Předchozí způsob stabilizace je vel-mi jednoduchý, v některých obvodechje pro místní stabilizaci napětí stále po-užívaný, ale ve stabilizovaných napá-jecích zdrojích se toto jednoduché za-pojení nahradilo obvodem nazývaným„operační zesilovač“. Obejdeme teoriia podíváme se na jeho praktické pou-žití. Podobně jako v zapojení s tranzis-torem, kde je na emitoru referenčnínapětí ze Zenerovy diody a v bázi jezapojen dělič napětí, určující velikostvýstupního napětí, je v zapojení s ope-račním zesilovačem místo tranzistoruzapojen operační zesilovač. Na sché-matu na obrázku 3 vidíme, že má dvavstupy označené + a -, ale to nezna-mená, že by se tam připojovalo napá-jecí napětí. Tyto vstupy se jmenují in-vertující a neinvertující vstup. Prozatímnám to pro vysvětlení stačí. Výstup ope-račního zesilovače je připojen do bázetranzistoru. Při troše fantazie vidíme, žeobě zapojení jsou si podobná a taképodobně pracují. Ještě je zapotřebí při-pojit napájecí napětí pro operační ze-silovač, na obrázku pro přehlednostnení nakresleno. Pro tentokráte ještěúplně pomineme celou problematikunapájení operačních zesilovačů - čte-náři, kteří do redakce posílají své ná-měty a konstukce zdrojů pro operačnízesilovače se také dočkají, ale teď se

Obr. 3 – Podobně by vypadaloi zapojení s operačním zesilovačem –pro přehlednost není zakresleno na-pájení (pouze srovnejte podrobnost

s předcházejícím a následujícímzapojením)

115


obvodů, které jsou použity ve zařízenía přístrojích, které i po létech bezvad-ně plní svůj účel.

MAA723V 70. letech minulého století (to to

utíká) se v konstrukcích napájecích zdro-jů objevil a dodnes je mnohde použí-ván, integrovaný obvod označený typo-vým číslem 723. Ten má v pouzdruintegrovány tyto části:• zdroj referenčního napětí• operační zesilovač• obvod elektronické pojistky• výstupní tranzistor.

Na obr. 4 je schéma opět nápadněpřipomínající původní zdroj s tranzisto-rem a Zenerovou diodou a dále i zdrojs operačním zesilovačem. Hodně hruběmůžeme IO typu 723 popsat takto.

Na vývodu číslo čtyři je referenčnínapětí 7,15 V. Toto napětí se přivádí natrojku (hele, to je podobné jako u ope-račního zesilovače, že?). Podobně jakoje na bázi a emitoru řídícího tranzitstoruna obr. 1 takřka to samé napětí, je stejnéi na vstupech operačního zesilovačev integrovaném obvodu, tedy na trojce,je i na dvojce. Následuje známý dělič na-pětí. Už víme, že totéž napětí, které je nadvojce, by mělo být i na rezistoru R2 a žena výstupu stabilizovaného zdroje je ta-kové napětí, jaké je na děliči.

Dále si všimneme, že IO je také na-pájen. Kladné napájecí napětí se přivá-dí na sedmičku i osmičku a pětka je při-pojena na záporný pól zdroje. Výstupz integrovaného obvodu je na šestcea podobně jako u předchozích zapojeníje přiveden na bázi výkonového tran-zistoru.

Je to velice hrubý popis, ale pro prvníorientaci by mohl stačit. Čísla vývodů sinemusíte pamatovat, jsou uvedenáv katalogu i s popisem.

Výstupní napětíPro stanovení výstupního napětí opět

platí probíraný vzoreček. Zapojení toho-to zdroje si můžeme vyzkoušet na nepá-jivém kontaktním poli. R1 zvolíme napří-

klad 4k7. Dělič sestavíme z rezistoru 2k2a potenciometru (nebo levnějšího trim-ru) 2k7. Takže teoreticky bychom mohlinastavit největší výstupní napětí podlevztahuU2 = Uref.(P1+R2)/R2U2 = 7,15 × (2700 + 2200)/2200U2 = 7,15 × 2,23U2 = 15,9 [V]

což je opět hodnota, kterou by bylomožno použít k účelu, který jsme nakouslijiž minule, tedy k dobíjení olověných (ge-lových) heremtizovaných akumulátorů.Pokud zvolíme jinou velikost potencio-metru, můžeme se dostat teoreticky až ...no nebojte se to říci, jestliže by potencio-metr byl vynechán, jeho odpor by tedybyl nekonečný, bylo by výstupní napětíteoreticky nekonečné, ale to v praxi ni-kdy nejde. Důvodů je několik:

noduché úvahy: referenční napětí načtyřce je 7,15 V. Toto napětí se přivádí natrojku a je také 7,15 V. Co když přidámejeden jediný rezistor a vznikne nám dal-ší dělič napětí a na trojce bude výstupnínapětí tohoto děliče?

Pro snadnější počítání použijeme re-zistory 5k1 a 2k. Jejich součet je v sério-vém zapojení 7,1 kiloohmu. Ta čísla jsousi dost podobná a uvažujeme, že jestli-že je na odporu 7,1 kiloohmu napětí7,15 V, je na rezistoru s odporem 2 kilo-ohmy napětí asi 2 V. Takže přidáním je-diného rezistoru máme referenční na-pětí na trojce 2 V a to je pro nás minimálnínastavitelné napětí na výstupu (viz obr.5b). Pro jednoduchost je při výkladu stáleještě vynechán obvod elektronické po-jistky. Pokud pokusy provádíte na nepá-jivém kontaktním poli, je změna dílemokamžiku.

Trocha angličtiny:stabilization - stabilizacedivider - děličvoltage divider - napěťový děličreference voltage - referenční napětíPSU - power supply unite - napájecí zdrojop. amp. - operational amplifier - operač-ní zesilovačset voltage - nastavení napětíVin, Vout - vstupní a výstupní napětífault, malfunction - závada, chybareplace - vyměnit, nahradit (vadnou sou-část)repair – opravit

LiteraturaLiteratura:schémat zapojení stabilizova-ných zdrojů v literatuře najdete spoustu -buď jako samostatné napájecí zdrojenebo jako součásti napájecích obvodůnejrůznějších elektronických zařízení,nebo v katalozích, například:• Katalog TESLA Rožnov• Ručka, Arendáš; Napájecí zdroje• časopisy AR, KTE, RFE, Elektor a jiné• Malina - Poznáváme elektroniku• atd.

Obr. 4 – Velice zjednodušené schémazapojení zdroje s integrovaným

obvodem 723 – minimální nastavenénapětí 7 V – R1 je libovolná hodnota

mezi 2k2 až 10k

Obr. 5b – Při uvedeném poměruodporů rezistorů R1 a R3 bude navstupu č. 3 referenční napětí 2 V,

které bude zároveň určovatminimální nastavené napětí

Obr. 5a – Přidáním rezistoru R3vznikne dělič napětí R1 a R3, kterýurčí velikost nového referenčního

napětí

• Výstupní napětí nemůže být nikdy vět-ší než je vstupní napětí přiváděné na sta-bilizovaný zdroj.• Vstupní napětí tohoto integrovanéhoobvodu je podle katalogu maximálně 37V, vyšší napětí by nevydržel.• Maximální výstupní napětí je u tohotointegrovaného obvodu v praxi vždy asi o3 V menší než je vstupní napětí přivádě-né na stabilizovaný zdroj.

Minimální výstupní napětíMinimální výstupní napětí bude dané

minimálním referenčním napětím v tom-to zapojení je to 7,15 V. Proč tak přes-ně? Je to dané vnitřní strukturou inte-grovaného obvodu, toto referenčnínapětí je pevné a je uváděné v katalo-gu. S tím nic nenaděláme, bereme tojako fakt. Jestliže si chceme vyrobit na-pájecí zdroj pro napájení našich zku-šebních zapojení, můžeme jednoduchou- takřka korunovou úpravou, snížit mini-mální napětí například na 2 V (viz obr.5a). Méně už to nezkoušejte, vychází-me ze zapojení doporučeného výrob-cem. Pokud by někdo chtěl zdroj nasta-vitelný od nuly, použije zapojenís „plovoucí zemí“ nebo jiné zapojení, kte-ré najde v literatuře. My jsme škola a taknebudeme přeskakovat. Vyjdeme z jed-


116

53. dílOprava stabilizovaného zdroje

klíčová slova: systematický postup, elek-tronická pojistka,

V minulé části jsme nakousli stabili-zovaný zdroj s obvodem 723. Dnes sena něj podíváme podrobněji, jako naukázku, jak se postupuje při hledání zá-vady a opravě obdobného typu zdroje,protože nějaký zdroj má mnoho zaříze-ní a tak je i jeho závada takřka „univer-zální“. Postupuje se systematicky od zjev-ných příčin po lokalizaci vadné části,náhradu vadné součástky za dobrou,a kontrolu funkčnosti. Příčiny závad bý-vají tyto:• zničení součástky dlouhodobým provo-

zem nebo stářím• špatné zacházením se zdrojem• vlastní chyby při stavbě a oživování

zdroje.

denzátor za usměrňovačem má maloukapacitu, nedochází k dostatečné filtra-ci, což se při napájení nízkofrekvenčníchzesilovačů projevuje slyšitelným bru-mem.

Při opravě nabíječe baterie mobilní-ho telefonu bylo třeba vyměnit i elektro-lytický kondenzátor. Zdánlivě nic mimo-řádného, ale...pozor! Použitý typ byl

nezničitelný a dávají mu zabrat. Obvykleto bývá přetěžování, mnohdy i dlouho-dobé. Hrubou chybou je pokus spojit dvazdroje paralelně, „aby dávaly většíproud“, připojení zdroje k obvodu, kterýjiž je pod napětím - buď napájenéhoz jiného zdroje, nebo obvodu, ve kterémje velký elektrolytický kondenzátor nabi-tý z předchozího pokusu, apod.

Vlastní chyby se při konstrukci stávajítaké. Některé jsou záludné a o to si jevíce pamatujete.

Obráceně číslované nožičky integro-vaného obvodu. Pokud plošný spoj na-vrhujete nejprve podle rozložení ze stra-ny součástek a zapomenete ho obrátit,poznáte to hned. To, co má být nahoře,(například plus) je dole (a mínus naho-ře), nebo co má být vpravo je vlevoa naopak. Pokud je to jenom u integro-vaného obvodu, hledá se to hůř. U ja-kékoliv součástky se podívejte do ka-talogu, jak má orientované vývody.Integrovaný obvod 723 je má v katalo-gu zobrazené při pohledu ze spodu. Čís-lování je od zřetelného výstupku na če-pičce. U výstupku je desítka. Ale tak tonení u všech součástek! Například ope-rační zesilovač v pouzdru s kulatou če-pičkou má vývody číslované při pohle-du zespodu, ale v plastovém provedeníDIL při pohledu shora, proti směru ho-dinových ručiček, jak jsme to poznali jižv počátcích malé školy u obvodu časo-vače 555.

Chladič. Výkonový tranzistor bývá při-pevněn na chladič. U výkonových tran-zistorů v kovovém pouzdru je na pouzd-ru kolektor a proto není možné chladičvodivě připevnit (přímo přišroubovat) nakovovou kostru zdroje, zvláště, když kost-ra bývá někdy spojena se záporným pó-

Obr. 1 – Vývody IO v kovovémpouzdru bývají číslované při pohleduzespodu, u plastového pouzdra DIL

zhora – pozor u µA723 v plastu je jinéčíslování vývodů

Obr. 2 – Na pouzdru nebo chladícímkřidélku tranzistoru bývá kolektoru IO naopak GND – údaje najdete

v katalogu

určen pro provozní teplotu do 105 °C.Není to žádná vzácnost, jak by se zpo-čátku zdálo, je běžně uváděn napříkladv katalogu GM elektronik. Při výměně zaobvyklý typ by došlo k jeho zničení a pří-padně i zničení dalších částí. Takže to je

další vlastnost kondenzátoru, kterou jetřeba vzít v úvahu. Připomeneme si, žeu kondenzátoru uvádíme jeho kapacituv µF, maximální provozní napětí ve Va nově i maximální provozní teplotu ve°C. Ostatně, nabíječ byl opravován pro-to, že se při nabíjení velmi silně hřál, do-slova „topil“ a horká byla i baterie v mo-bilním telefonu.

Špatné zacházení se zdrojem se vy-skytuje především u zdrojů s elektronic-kou pojistkou, který uživatelé považují za

Obr. 4 – Přepálenou vodivou cestu vzeslabeném místě plošného spoje je

možno jí opravit přemoštěnímkouskem vodiče

Obr. 3 – Matička nebo i matičkas kovovou podložkou nasazená na

šroub může zkratovat sousednívodivé cesty – lze ji podložit izolační

podložkou nebo cesty véstdále od sebe

Obr. 5 – Ukázka označení měřících míst při hledání závadystabilizovaného zdroje

Stárnutí se projevuje hlavně u tepel-ně namáhaných částí, v místech s vel-kým proudovým a výkonovým zatížením- síťová šňůra v místech ohybu, výkono-vý tranzistor, případně další tranzistorynebo rezistory, které se při provozu buďtrvale, nebo občas hřejí, tedy napříkladrezistory v obvodu elektronické pojistky.Stárnou i elektrolytické kondenzátory, cožznají především opraváři televizorů - buďztratí kapacitu, nebo mají svod. Oboje senesnadno měří, mnohde se spíš než dra-hý měřící přístroj osvědčují jednoduchézkoušečky, ale projevy jsou tak typické,že zkušený praktik odhadne, který kon-denzátor je asi vadný a úspěšně ho vy-mění. Elektrolytické kondenzátory „vysy-chají“, ale také někdy ztrácejí kapacitu,když nejsou dlouhou dobu připojené nanapětí, které je „formuje“, udržuje vrst-vičku dielektrika. Pokud první filtrační kon-

117


lem zdroje buď přímo, nebo přes připo-jená zařízení, napájená ze sítě. Některéintegrované stabilizované zdroje naopakmají chladící křidélko spojeno s vývodemoznačeným GND nebo GROUND, alev některých zapojeních nebývá spojense záporným pólem.

Zrada je i ve šroubku, když vedle nějvedou cestičky plošného spoje, ale přidotažení matičky k desce matička přileh-ne na cestičku a může způsobit zkrat buďsoučástky připojené šroubkem k nežá-doucí cestičce, nebo zkrat dvou soused-ních cestiček.

Potenciometr. Pro nastavování napětíse používá lineární potenciometr s ozna-čením /N. Pokud ve svých zásobách vy-hrabete potenciometr s označením/G nebo /log, je vhodný pro regulaci hla-sitosti. To už také známe z pokusů s ča-sovačem, zesilovačem i stmívačem.

Nesprávně navržené cestičky ploš-ných spojů. Platí zásada, že cestičky, kte-rými vede větší proud, musí být širší.V celé délce. Pokud je cestička v někte-rém místě zúžená, když se například vy-hýbá jiné cestičce, nebo se proplétá zú-ženým místem, je v zeslabeném místěvětší proudová hustota, při zatížení můžedojít k úplnému přepálení vodivé cesty,což je báječná závada, protože se snad-no hledá a opravuje - je na první pohledvidět, je cítit spálenina a přerušené mís-to se dá snadno přemostit mezi „zdravý-mi“ místy přiměřeně silným vodičem.Lepší než drátek je lanko v izolaci.

Postup při opravě zdroje s IOtypu 723

1. Zkontrolujeme si napětí přiváděnéna vstup stabilizovaného zdroje. Zkont-rolujeme také, jestli není vadná pojistkau síťového transformátoru. Obvykle změ-říme napětí přímo na filtračním konden-zátoru zdroje, nebo na kolektoru výko-nového tranzistoru, protože je dobřepřístupný pro dotyk měřícího hrotu. Po-kud měříme ze strany plošného spoje,změříme napětí na 7 a 8, poznáme jepodle toho, že jsou spojené. V katalogusi všimneme, že vývody jsou číslovanépři pohledu zespodu, ve směru hodino-vých ručiček od výstupku na krytu. „Lep-ší“ výrobci mají přímo na plošném spojioznačen některý vývod, například jednič-ku, od které se ostatní počítají.

2. Změříme napětí 7,15 V na čtyřce.Pokud ho nenaměříme, přesvědčíme se,jestli měříme správně - proti zápornémupólu zdroje, který by také měl být přive-den na pětku integrovaného obvodu.Jestliže toto napětí nenaměříme, je inte-grovaný obvod v této části vadný a vy-měníme ho.

3. Změříme napětí přiváděné ze čtyř-ky na trojku - vstup operačního zesilo-vače. Jeho velikost je daná odporovýmděličem, který jsme si již popsali, tedy7,15 V nebo nějaké nastavené napětí,například 2 V.

4. Pokud potenciometr není na desces plošnými spoji, ale na předním panelu

Obr. 6a, b – Elektronická pojistka je uvnitř IO – napětí z Ro otvírá tranzistora tím pojistku

a je připojen dráty, zkontrolujeme, jestliněkterý z nich není utržený nebo odpo-jený. Ohmmetrem vyzkoušíme, jestli seodpor potenciometru při otáčení osičkymění. Před měření ohmmetrem ale sta-bilizovaný zdroj odpojíme, přesvědčímese, jestli je opravdu odpojený a pak sizměříme napětí na vstupu i výstupu zdro-je, jestli ještě nezůstaly nabité elektroly-tické kondenzátory. Pokud by byly ještěnabité, mohlo by dojít k poškození ohm-metru.

5. A teď pozor - jaké napětí je na troj-ce, mělo by být i na dvojce - tedy na obouvstupech operačního zesilovače uvnitř IO.Pokud tam není a dělič rezistor-potenci-ometr je v pořádku, je integrovaný ob-vod vadný. To se projevuje tím, že výstup-ní napětí nelze regulovat, nebo v jenomv určitém rozsahu. Pro zdroje s tímto ob-vodem je to dost typická závada.

6. Zkontrolujeme výkonový tranzistor.Lze ho (při vypnutém napájení!) vyzkou-šet zkoušečkou v digitálním multimetru,kterou bychom měli mezi bází a emito-rem a také mezi bází a kolektorem na-měřit napětí asi 0,6 až 0,8 V v případě, žena bázi je „živý“ přívod od měřícího pří-stoje. Pokud měřící šňůry prohodímea na bázi připojíme přívod od zápornéhopólu měřícího přístroje - označený COM(což znamená common - společný), měloby na stupnici být totéž napětí, jako přinepřipojených přívodech. Měření tranzis-torů jsem probírali v jedné z počátečníchkapitol.

7. Pokud opravujeme zařízení, kteréjiž fungovalo, bývá náprava snadná. Po-kud oživujeme naše vlastnoručně vyro-bené zařízení, je třeba důkladně zkont-rolovat celé zapojení, hledat zkraty naplošném spoji, zda není zkrat mezi vývo-dy tranzistoru a chladiče, zda součástkymají správné hodnoty - barvy barevnéhokódu se někdy špatně rozlišují, atd.

Jakmile závadu najdete a odstraníte,zmocní se vás vítězoslavný pocit, který sivychutnejte. Tak se rodí odborníci.

Elektronická pojistkaje částečně vestavěná v integrova-

ném obvodu, na desce je rezistor Ro.Princip elektronické pojistky jsme si jižvysvětlili. Průtokem proudu z výstupustabilizovaného zdroje na rezistoru vzni-ká úbytek napětí, které se přivádí na tran-zistor elektronické pojistky uvnitř inte-grovaného obvodu na vývodech 1 a 10.Jestliže toto napětí vzroste až na veli-kost 0,65 V, tranzistor se otevře a elek-tronická pojistka omezí výstupní proud.Je to stejné jako u elektronické pojistky,kterou jsme si popsali minule, ale tran-zistor je uvnitř pouzdra IO. U integrova-ných obvodů stabilizovaných zdrojů, sekterými jsme se seznámili na počátku,

Obr. 7 – Vnitřní struktura a rozmístění vývodů uvedené v katalogu TESLARožnov; všimněte si elektronické pojistky vpravo dole na vývodech 1 a 10


118

tedy například 7805, 7805L, LM317,LM317L, je celá elektronická pojistka in-tegrovaná uvnitř a má pevně nastavenýomezovací proud, který najdete v katalo-gu. Například 1 A nebo u provedení L100 mA.

slovní zásobainternaly fused - s vnitřní pojistkouoverolad protection - ochrana proti přetí-ženíheat - teplo, horkooverheated - přehřátý

overheating - přehřátíover - pře... přesthermal range - tepelný rozsahmalfunction - závadashortcircuit - zkratbreak - přerušit, přerušení

54. dílStavba stabilizovaného zdroje

klíčová slova: nastavení napětí a prou-du, indikace přetížení, výstupy

Regulace výstupního napětíjiž byla probírána několikrát. Vrátíme

se k našemu učebnicovému příkladu sestabilizátorem s IO typu 723. Jestližemáme u tohoto stabilizovaného zdrojeminimální referenční napětí 2V na re-zistoru 2 kiloohmy, bude na potencio-metru 20 kiloohmů napětí 20 V a na ce-lém děliči 20+2=22 [V]. Aby výstupnínapětí bylo pěkné kulaté číslo, třebai proto, že na výstup zdroje zabuduje-me voltmetr se stupnicí do 20V, byl byzapotřebí potenciometr 18 kiloohmů. Alepotenciometry se nevyrábějí v tak „hus-té“ řadě hodnot jako rezistory. Co když

Například pro referenční napětí 2 Va potenciometr 22 kiloohmů je pro vý-stupní napětí 20 V zapotřebí rezistor 2k4.Viz tabulky na obrázku 1a) a 1b). Vypoč-tené hodnoty jsou orientační, protože re-zistory se vyrábějí v řadách hodnota samy mají určitou toleranci. Kdo potře-buje přesné nastavení, použije místo re-zistoru trimr nebo rezistor s trimrem projemné nastavení. V některých případechse místo potenciometru používá hrubénastavení napětí přepínačem s rezistory(například po 2V) a jemné doladění po-tenciometrem.

upravit, aby vypínala teprve až při 2A.A když trimr vytočíme až na 1/4 dráhy,máme dokonce 4x větší maximálníproud! A kdybychom trimr vytočili až nakonec dráhy, proud by se vůbec neo-mezoval. Jenomže to už by elektronickápojistka ztratila svůj smysl. Rezistor elek-tronické pojistky můžeme tedy navrh-nout pro menší maximální proud, napří-klad 200mA a pak můžeme nastavenímjezdce trimru, nebo spíše potenciomet-ru, nastavovat větší maximální proud.Toto zapojení se hodí pro případ, kdypotřebujeme výstupní proud omezitv malých mezích, například mezi 0,5a 1A. To je opět případ ochrany při dobí-jení gelových olověných akumulátorů.

Pro zmenšení citlivosti nastavenípolohy jezdce trimru a také proto, že sepoužívá asi jenom polovina odporovédráhy, se k trimru zapojí do série rezis-tor jakoby nahrazující nepoužívanoupolovinu odporové dráhy. A při zacho-vání stejného rozsahu nastavení senám „roztáhne“ oblast nastavení jezd-ce trimru „od jednoho kraje do druhé-ho kraje“ odporové dráhy. Nastavenínení tak citlivé.

Obr. 1a – Ukázka výpočtu výstupníhonapětí v Calc602

v řadě námi uvažovaného typu mámenejbližší hodnotu 22 kiloohmů? Prostěv malých mezích změníme hodnotu re-zistoru. Opět se vrátíme k výchozí rovni-ci, uváděné v minulých částech Maléškoly Uvýst=Uref.(P1+ R3)/R3. Kdo jderád přímo k cíli, upraví si rovnici tak, abypřímo vypočetl rezistor R3. Kdo uvažujelogicky, vezme nejbližší rezistory v řaděa dosadí do vzorečku nebo opět použi-je užitečný tabulkový editor napříkladosvědčený Calc602 nebo Excel. Jakjsme již jednou uváděli, Calc602 běžípod DOSem i na 286, 386, 486 i Pentiua po jednoduché úpravě programem TP-PATCH.EXE (lze ho získat u Soft-ware602) i na Pentiu s taktovací rych-lostí nad 200 MHz.

Obr. 1b – Tabulka hodnot R2 pro různávýstupní napětí a různé hodnoty

potenciometru P1

Obr. 2 – Do elektronické pojistkyv IO se přivádí napětí snímaného

na rezistoru Ro

Nastavení výstupního prouduse provádí různými způsoby, pro naše

účely si ukážeme způsob navazující napředchozí výklad (viz obr. 2). Jestliže re-zistorem Ro protéká proud, vzniká naněm úbytek napětí. Jestliže napětí doros-te na hodnotu asi 0,65V, otevře se řídícítranzistor elektronické pojistky a tím vý-stupní proud „přiškrtí“ a bude ho udržo-vat na této hodnotě, prakticky třeba aždo tvrdého zkratu na výstupu. To je tedymaximální proud.

Co když z rezistoru Ro nebudemesnímat celé napětí, ale jenom jeho část(viz obr. 3). K rezistoru Ro se paralelněpřipojí trimr, například 220 ohmů. Jestli-že je jezdec vytočen zcela na maximum,snímáme z rezistoru to napětí, které naněm je. To je tedy původný výchozí stav.Jestliže ale jezdec vytočíme do polovi-ny dráhy trimru, snímáme z rezistoru Rovlastně jenom polovinu napětí, takžek otevření tranzistoru elektronické po-jistky ještě zdaleka nedojde a můžemeodebírat větší proud. Teprve když napětímezi jezdcem a krajem trimru dorostena napětí 0,65V, pak teprve dojde k akti-vaci elektronické pojistky a tím k ome-zení proudu. Takže původní elektronic-kou pojistku s omezením při 1A můžeme

Obr. 3 – Do elektronické pojistkyv IO se přivádí jen část napětí

snímaného na Ro

Obr. 4 – Do elektronické pojistkyv IO se přivádí napětí z děliče

zapojeného mezi bázi T2 a výstup

119


A ještě maličkost: při maximálnímproudu například 1A na rezistoru vznikánapětí 0,65V (a výkon 0,65W), při 2A byto bylo napětí 1,3V (a výkon 1,3W), při4A již napětí 2,6V (a výkonové zatíženírezistoru by bylo 2,6W), prostě, není todobré řešení.

Jiná možnost je vřazení diody (viznapř. [3]), na které je při průtoku proudujiž počáteční napětí UAK=0,6V, nebo vy-užití napětí UBE=0,65 V mezi bází a emi-torem výkonového tranzistoru (vizobr. 4.). Zapojení je doplněno o budícítranzistor, který je zapojen na výstupuintegrovaného obvodu a který teprvebudí výkonový tranzistor. Nesnímá sepouze napětí vznikající na rezistoru Ro,ale rovnou součet tohoto napětí s napě-tím UBE=0,65 V mezi bází a emitoremvýkonového tranzistoru, tedy napětímezí bází výkonového tranzistoru a vý-stupem (viz obr. 5). Okamžitě vás napad-ne, že toto napětí je tedy i při malémproudu stejné, nebo větší, než 0,65V,tedy napětí, které nám otvírá tranzistorelektronické pojistky. V tom je ten vtip.Opět použijeme potenciometr a jehojezdcem si budeme do elektronické po-jistky odebírat pouze část tohoto napětía tím si budeme nastavovat, při jakémproudu dojde k jeho omezení. Vypadáto složitě, ale v praxi je to zcela snadné.Pokusný zdroj si opět můžete sestavitna nepájivém kontaktním poli, lépe seexperimentuje a mění zapojení a hod-noty součástek.

Při nastavení jezdce potenciometruna kraj spojený s bází snímáme celé vy-hodnocované napětí, citlivost je největ-ší, máme tedy polohu elektronické po-jistky pro nejmenší proud. V praxi stačíasi 50 mA, protože se hodí například pronáhradní nabíjení 500mAh NiCd akumu-látorů, nemáte-li nabíječku.

Při nastavení na druhý konec by senesnímalo žádné napětí, proud by mohltéci neomezeně velký, elektronická pojist-ka by zdroj nechránila. Vhodná poloha jetam, kde teče takový proud, který zdrojsnese. U obvyklých dílenských zdrojů po-stačuje maximální proud 1A, případně aždo 2A. Kdo potřebuje větší proud, ať sipostaví nebo koupí spínaný zdroj, jakojsou například v počítačích. Opět jakov předchozím případě s potenciometremdo série zapojíme rezistor, vymezující ma-

5. Ještě jednou se ujistěte, že zdroj jevypnutý a ampérmetr připojte na výstupa celé zapojení si zkontrolujte.6. Zdroj zapněte a na ampérmetru sle-dujte velikost výstupního proudu. Pokudručka vyletí někam za roh, okamžitě zdrojvypněte a zkontrolujte si celé zapojení.7. Pozvolna zkuste zvýšit nastavení vý-stupního napětí, ale protože výstup jeampérmetrem prakticky zkratovaný, jevýstupní napětí prakticky skoro nulovéa tak do určité míry může vzrůstat jenomvýstupní proud. To co naměříme, je maxi-mální proud, omezený elektronickou po-jistkou na určitou hodnotu.8. Pozvolna otáčejte potenciometremomezení proudu a sledujte maximálnívýstupní proud. Minimální a maximálnídosažitelný proud si poznamenejte.9. Pokud snad z vašeho zdroje „vyždí-mete“ třeba 4A, moc se neradujte, proto-že za chvíli ucítíte zápach pálených pře-tížených součástek, kterými tento proudteče a proto se rychle vraťte k hodnotě,kterou by váš zdroj, tedy hlavně síťovýtransformátor, výkonový tranzistor i rezis-tor Ro snesl.

Toto měření je dost surové, ve škol-ních laboratorních podmínkách by se nazdroji nastavilo nějaké napětí, například12V (nebo jakékoliv jiné) a výstup by sezatěžoval velkým laboratorním posuv-ným odporem, který by tento proud sne-sl. Měřilo by se výstupní napětí i prouda sledovalo by se, od jaké hodnoty prou-du začne napětí klesat. Při zvětšení prou-du na určitou hodnotu opravdu proudpřestane stoupat, zastaví se, ale napětíprudce začne klesat, skoro až na nulu.Některé chytré zdroje dokonce při zkratusvůj maximální proud sníží, je to zapoje-ní někdy označované jako fold-back.10. Měření rychle ukončete ! Nenechá-vejte zdroj dlouho přetížený do zkratu,protože není nezničitelný. Uvažujte. Jest-liže je na vstupu napětí například 25 Va při zkratu vám teče maximální proud2A, je tranzistor zatěžován výkonem

Obr. 5 – Na děliči se snímá napětíUbe + Uo, takže elektronická pojistka

je citlivější a spíná již při malýchproudech

Obr. 6 – Indikátor přetížení je spínántýmž napětím, jako elektronická

pojistka IO

Obr. 7a – Jednoduchý indikátorpřetížení se žárovičkou, 7b – primitivní

náhražka LED s rezistorem

ximum. Kdo rád počítá, může si vše vypo-čítat, praktik postupuje zkusmo.

Nastavení regulaceelektronické pojistky

Abychom mohli elektronickou pojist-ku změřit, musíme zdroj zatížit tak, jakopři zkratu a tento maximální proud změřit- na výstup připojíme ampérmetr. Připojitpřímo na výstup zdroje ampérmetr znínaprosto neuvěřitelně a tvrdě, ale musíse postupovat zcela systematicky.1. Zdroj necháme vypnutý!2. Potenciometr omezení proudu vytočtedo polohy, kdy je snímáno celé vyhod-nocované napětí, tedy jezdcem ke koncispojenému s bází tranzistoru, tedy abypojistka měla největší citlivost. Pokud tétovětě dobře nerozumíte, nebo si nejste jisti,vytočte ho tedy na prostředek. Někam setrefíme.3. Potenciometr nastavení napětí nasta-víme na nejmenší výstupní napětí. Pokudnevíte, na kterou stranu potenciometrumáte točit, prostě zdroj na chvilku zapně-te, napětí nastavte například pomocí vol-tmetru a pak zdroj opět vypněte.4. Teď si měřící přístroj přepněte na mě-ření proudu a pokud měříte ručkovýmměřidlem, přepněte ho na nejvyšší roz-sah, nebo alespoň na rozsah 1A.

Obr. 7c – Možné pokusné zapojeníindikátoru přetížení s LED


120

P=U.I, tedy P=25.2 což je 50 wattů. Spá-lili jste se někdy o 40 W žárovku ve stolnílampičce? To je jenom pro srovnánítepelných účinků tohoto výkonu.

Po měření proveďte vyhodnocení,naměřené hodnoty si zapište a chvilkupřemýšlejte a uvažujte, zda toto nasta-vení bude dobré, nebo bude třeba ně-které hodnoty součástek upravit. Takémůžete naslinit prst a opatrně se zkustekrátce dotknout výkonového tranzistorui chladiče, případně rezistoru Ro. Uvaž-te, jestli bude zapotřebí použít větší chla-dič, rezistor Ro na větší výkonové zatíže-ní, umístit ho výše nad desku plošnýchspojů, aby se mohl lépe chladit, nebo zdaje celá konstrukce vyhovující pro koneč-nou montáž. Protože, až bude zdroj ho-tov a v krytu, musí pracovat zcela spo-lehlivě a bez nutných častých opravspálených součátek.

Indikace přetíženíDílenské zdroje bývají vybaveny in-

dikací přetížení a zkratu. Pokud je zdrojvybaven ručkovým voltmetrem, je přizkratu vidět prudký pokles ručky, ale nadigitálním voltmetru je indikace zkratuvelmi nenápadná. Proto se na zdrojíchpoužívá ještě světýlko, které se rozsvítíprávě jen při přetížení a při zkratu. V lite-

ratuře najdete nejrůznější zapojenís operačním zesilovačem, který také po-třebuje své zvláštní napájení, síťový trans-formátor mívá další vinutí jenom pro ob-vod indikace zkratu, zapojení těchtoindikátorů je trochu komplikované.U zdroje s pevným výstupním napětímstačí na výstup připojit LED a rezistor. Alejak to udělat u zdroje, jehož výstupní na-pětí se ve velkém rozsahu mění?

Na obr. 6 je velmi jednoduchý obvods malou „telefonní“ žárovičkou 6V/50mA.Aby tato žárovička byla napájena stále stej-ným napětím a svitila stejně při různýchnapětích, je její napětí stabilizované zene-rovou diodou 1NZ70. Vlastně je to zapoje-ní podobné stabilizátoru ze začátku výkla-du o stabilizovaných zdrojích. Vtip je v tom,že tento obvod je spínán tranzistorem T3,který je otevírán stejným napětím 0,65Vjako tranzistor elektronické pojistky uvnitřIO (viz obr 7a). Pokud tedy je na elektronic-kou pojistku přiváděno napětí, které do-rostlo až do napětí 0,65V, otevře se tranzis-tor pojistky a zároveň se také otevřetranzistor T3, který mezi vstup a výstupstabilizovaného zdroje připojí indikačníobvod a jeho žárovka se rozsvítí. Jed-noduchou primitivní napodobeninu lzezkušebně realizovat i pouze z LED a rezis-toru (viz obr 7b). Přitom se využívá vlast-

nosti LED, že ještě svítí i při menším prou-du, než je jmenovitý. Takže rezistor R sedimenzuje pro největší napětí a jmenovitýproud (obvykle 20mA). Případně lze jed-noduché zapojení realizovat i s LED místožárovky (viz obr. 7c). Případně by bylo mož-no použít zdroj konstantního proudu proLED s tranzistorem FET. Máte další námětna přemýšlení a vlastní pokusy.

Čtenářům, kteří posílají své námětyna probíraná témata, např. p. Rybnikářzdroj pro OZ, děkujeme, postupně na nětaké přichází řada.

Slovní zásobainternaly fused - s vnitřní pojistkoufold back - „zabaleno zpět“ - viz textswitch - spínáníswitch transistor - spínací tranzistoroverload indicator - indikátor přetíženíshort circuit - zkrat

literatura např.[1] KTE Rádio plus 6/2001[2] KTE Rádio plus 7/2001[3] Weisz O, Stabilizovaný zdroj s L200T

AR 6/97[4] Katalog TESLA Rožnov - integrované

obvody

55. dílKonstrukce stabilizovaného zdroje

klíčová slova: parametry, krajní meze,vnitřní uspořádání, design

Při svých pokusech napájených do-sud z baterie, jednoho dne dojdetek pochopení nutnosti mít svůj vlastní dí-lenský zdroj. Může si koupit hotový nebostavebnici, nebo si vybrat z bohaté nabíd-ky publikovaných zdrojů a sám si ho po-stavit. Zas a znovu je třeba připomenout:síťový zdroj je zařízení napájené síťovýmnapětím a proto je absolutně nutné, abybyl provedený bezpečně a vyhovoval pří-slušným normám.Nesmí nikoho ohrozit:ani svého tvůrce nebo jakoukoliv dalšíosobu a nesmí být zdrojem jakéhokolivdalšího nebezpečí - požáru, rušení, atd.

Rozhodneme se, jaké napětí a proudby měl zdroj dodávat. Potom si buď vybe-reme z nabídky hotových stavebnic, nebokonstrukcí uváděných v odborných ča-sopisech nebo knihách, vodítkem mohoubýt i parametry zdrojů prodávanýchv obchodech, zdroj ve škole, na dílně,nebo u kamaráda.

Pro běžné pokusy stačí malý zdrojnapříklad od 2 do 20 V s proudem do1,5 A. Pokud někdo má velké oči a chcezdroj, když už tak už, s co největším na-pětím a proudem, aby už byl „na všech-no“, zjistí, že i profesionální zdroje majíreálně realizovatelné parametry.

Zkuste počítatStabilizovaný zdroj od 2 do 25 V má

na vstupu, tedy hned za usměrňovačem,napětí 28V. Jestliže si na výstupu zdrojenastavíme například 12 V pro napájeníopravovaného autorádia, bude mezivstupem stabilizovaného zdroje a jehovýstupem napětí 28 V-12 V, což je 16 V.

To je i napětí, které je na výkonovémtranzistoru (viz předchozí části Maléškoly). Jestliže autorádio bude odebí-rat proud 1 A (aby se nám to lépe počí-talo), bude tranzistor zatížen výkonemP = U × I tedy P=16 × 1 což je 16 W.Tranzistor musí tento výkon snést a takéje nutné ho chladit.

Co když budete oživovat napříkladdigitální teploměr napájený napětím 5Va s odběrem 1A? Výpočet bude stejný,jenom s jinými čísly: napěťový spád natranzistoru bude 28-5=23V a jeho výko-nové zatížení bude P = 23 × 1 tedy 23 W.

A do třetice: jestliže na výstupu budezkrat, tedy 0 V? Zdroji se nic nestane, jechráněn elektronickou pojistkou nasta-venou například na 1 A. Na výkonovémtranzistoru bude mezi jeho kolektorema emitorem napětí 28 – 0 = 28 V a výko-nová ztráta bude 28 × 1 = 28 W.

A teď si představte, že si chcete po-stavit tento typ zdroje řekněme do 40 V,který má na vstupu 45 V a s odběremmaximálně 2 A. Podle předchozích vý-počtů zjistíte, že tranzistor by musel býtdimenzován alespoň na 90 W, opatřenýmohutným chladičem. Transformátor100 W není problém, jenom má větší roz-měry a je dražší než transformátor proběžně užívaná napětí a proudy.

Obr. 1 – Knoflík a) se značkou,b) šipka, c) s ryskou

121


TransformátorZopakujeme si, že na sekundárním

vinutí síťového transformátoru naměřítevoltmetrem (na střídavém rozsahu) efek-tivní napětí. Po usměrnění již na filtrač-ním kondenzátoru naměříte stejnosměr-né napětí. Naprázdno, tedy bez odběru,je asi 1,4 krát větší (viz učebnice elektro-techniky). Na toto napětí je dimenzovanýelektrolytický kondenzátor. To je takévstupní napětí pro stabilizaci. Největšívýstupní napětí stabilizátoru je vždy podletypu o několik voltů menší.

Jestliže použijete transformátor sesekundárním napětím 20 V, bude pousměrnění na filtračním kondenzátorunapětí asi 28 V. To je odhad, ne přesnývýpočet, ve kterém by se uvažoval úby-tek napětí na diodách a další ztráty. Ma-ximální výstupní napětí bude asi o 3 Vmenší, takže transformátor by bylo mož-no použít pro stabilizátor napětí asi do25 V.

Transformátor také musí být dimen-zován na proud, který budete chtít ode-bírat a tím se zpětně dostaneme k přená-šenému výkonu a tím i rozměrům a podletypu i k obrázku v katalogu a ceně. Krajnímeze parametrů zdroje tedy určují para-metry transformátoru.

Elektrolytický kondenzátormusí být dimenzovaný na nejvyšší

napětí, které se na něm může objevit,tedy při nezatíženém zdroji, jak se říká„naprázdno“. V předchozím případě jenapětí naprázdno 28V, takže kondenzá-tor musí být dimenzován na vyšší vyrá-běnou hodnotu, například na 35V. To jenapětí, které vydrží, ne napětí, které naněm je. Jestliže použijte například 24 Vtransformátor, je usměrněné napětí nakondenzátoru naprázdno teoreticky asi34 V. Je třeba zvolit kondenzátor na 40 V.Připomeneme si, že konstrukční napětíkondenzátorů jsou v katalogu, v praxi jenajdete společně s kapacitou natištěnépřímo na kondenzátoru. Buď uvedené i sjednotkami, například 100 µF/25 V nebozkráceně 100 µ/25 V nebo pro úsporumísta jenom 100/25. Na elektrolytickýchkondenzátorech je vyznačená polarita,kterou je třeba zvláště v napájecí částipřístrojů dodržet. Obrácený elektrolytic-ký kondenzátor se po zapojení uvnitřzahřeje a vzniklým tlakem viditelně a sly-šitelně pukne a jeho obsah vyhřezne ven.

Samozřejmě je zničený a může být příči-nou závady dalších obvodů a součástek.

Poznámka: pokud při rozebírání nej-různějších zařízení najdete elektrolytic-ký kondenzátor, který nemá žádným způ-sobem vyznačenou polaritu, je to takzvaný bipolární kondenzátor. Bi.. zname-ná dvoj.., tedy dvojpólový, kde na polari-tě nezáleží.

Maximální vstupní napětíV katalogu si všimneme nejenom

maximální výkonové ztráty výkonovéhotranzistoru, ale také maximálního vstup-ního napětí integrovaného obvodu sta-bilizovaného zdroje, které je opravdumaximální. Jeho překročení nebo i jenomdosažení může znamenat zničení sou-částky.

Příklad z praxe: na dílně odbornéhoučiliště byl proveden rozvod napětí prodílenské páječky 24 V~/75 VA. Když bylyzapojeny všechny páječky, bylo napětíopravdu asi 24 V~, ale když nebyla za-pojena žádná, bylo napětí naprázdno až27 V~, které se zatížením klesalo. Pra-covní stoly byly vybaveny stabilizovaný-mi zdroji, napájenými z tohoto napětí. Pousměrnění 24 V~ a filtraci bylo vstupnínapětí na elektrolytickém kondenzátoruna vstupu stabilizovaného zdroje asi33 V=. Ale když nebyly páječky zapnuté,bylo napětí naprázdno 27 V~ po usměr-nění až 38 V=. A to byl důvod, proč inte-grované obvody MAA723 ve zdrojíchčasto „odcházely“ a bylo je třeba vymě-ňovat. Úprava spočívala ve snížení na-pájení integrovaného obvodu zenerovoudiodou na maximálně 35 V a později takénáhradou zdrojů za zdroje s LM317a L200, které mají o trošku vyšší maxi-mální vstupní napětí.

Jenom na okraj: napájení zdrojů na-pětím z transformátoru pro páječky bylozvoleno mimo jiné i z bezpečnostníchdůvodů, aby žáci měli zcela bezpečnýzdroj malého napětí a nepřicházeli dostyku se síťovým napětím.

Druhá kuriozita. Podomácku vyrobe-ný jednoduchý stabilizovaný zdrojs MAA723 byl napájený síťovým trans-formátorkem 24 V~ určeným pro roz-vaděče. Je běžně k dostání, profesio-nálně vyrobený. Byl ale vyrobený pronapětí 220 V~ s tolerancí ±10 %, čili sne-sl i dnešních 240 V~. Při změně na240 V~ je na výstupu transformátorkumísto 24 V~ napětí 24.240/220 což je26,18 V~. Nezatížený transfomátorekdává naprázdno napětí trochu vyšší a takse také stalo, že po usměrnění bylo na-pětí na vstupu integrovaného obvodu asi37 V a integrovaný obvod ho nevydržel.Oprava byla jednoduchá. Do původníhokrytu byla vmontována nová destičkas novým stabilizovaným zdrojem s L200.

Konstrukční provedení

Nastavení výstupního napětíse obvykle a nejlevněji provádí po-

tenciometrem, případně hrubým nasta-vováním například po 2 V přepínačema jemným nastavením potenciometrem.To je nejčastěji používaný ovládací pr-vek a proto by měl být na předním pane-lu snadno přístupný pro uchopení a otá-čení, s dostatečným prostorem okolo,pro prsty.

Nastavení výstupního proudutedy maximálního výstupního proudu

před omezením elektronickou pojistkou,se provádí v zásadě dvěma způsoby -přepínačem s několika polohami, neboplynule potenciometrem. V prvním přípa-dě bývá zdroj doplněn indikátorem přetí-žení, ve druhém případě ještě ampérme-trem.

MěřidloPokud je zdroj vybaven měřidlem, ať

již ručkovým, nebo digitálním, je jehonejlepší umístění takové, aby při nasta-vování ruka nebránila pohledu na měři-dlo. Tedy NAD ovládacím prvkem, nebopro praváky VLEVO od něj. Levák si přikonstukci svého vlastního zdroje uspo-řádá rozmístění ovládacích prvků, svo-rek a měřidel prakticky zrcadlově obrá-ceně. Co má pravák vlevo, dá si levákdoleva a naopak. Nesmějte, se, je to ve-lice důležité i při konstrukci elektronic-kých zařízení, zvláště u takového, kterévám má sloužit dlouho a jehož konstruk-ci si můžete sami navrhnout.

Přední panelNa předním panelu jsou ovládací prv-

ky, jejichž rozmístění, velikost a vzhled,případně popis, určí rozměry, esteticképůsobení a ovladatelnost zdroje. Dále serozhodneme pro umístění výstupníchsvorek (zdířek), síťového vypínače o in-dikátoru zapnutí.

PolohaZdroje se konstruují v nejrůznějších

podobách. Naležato i nastojato, dříve sikutilové s oblibou vyhráli i s panelem

Obr. 2a – Sestava zdroje naležato

Obr. 2b – Sestava zdroje „kostka“


122

umístěným šikmo. Na zdroj konstruova-ný naležato se dá postavit nějaký dalšípřístroj, který potřebujete mít na očích,nebo třeba i jenom položit sešit a tužku,nebo kalendář. Prostě plocha se dá vyu-žít. Konstuktéři řad měřících přístrojů po-užívají tak zvanou panelovou konstukci,kdy přístroje mají určité rozměry stejnéa dají se stohovat na sebe. Většina do-mácích kutilů nemá možnost si vyrobitskříňku a kryt zdroje a tak využije mož-nosti koupit si ji hotovou, nebo jako polo-tovar, a tak má základ stejné modulovéřady i pro další zařízení, která si budestavět.

Rozměryurčují největší součástky, tedy síťový

transformátor, chladič, elektrolytické kon-denzátory, případně i rozměry předního,tedy ovládacího panelu. Všechno lzezmenšit, zminiaturizovat, ale když se po-díváte do domácí věže s přijímačem, ze-silovačem, CD přehrávačem a kazeto-vým dvojčetem, zjistíte, že uvnitř jespousta volného prostoru. Rozměry sepodřizují vzhledu, ovládacím prvkům,stupnicím a rozměrům ostatních zaříze-ní, která se používají spolu.

Vnitřní uspořádání zdrojeurčuje umístění největší součástky,

tedy síťového transformátoru. Obvyklebývá v zadní části, aby nepřekážel ovlá-dacím prvkům na čelním panelu. Pokudje ve zdroji chladič, bývá umístěn buďk zadní nebo boční stěně, která vzniklé

teplo také rozptyluje do prostoru. Hlavníovládací panel bývá vpředu, v některýchspeciálních případech nahoře. Na zad-ním panelu bývá přívod síťového napá-jení, síťová pojistka, případně mřížka prochlazení a některé další pomocné prvky.

Na předním panelujsou hlavní ovládací prvky a indikátory:• síťový vypínač• indikátor zapnutí (zelený)• nastavení napětí• nastavení proudu• výstupní zdířky (svorky)• indikátor přetížení (červený)• voltmetr• ampérmetr• atd.

Síťový vypínač bývá páčkový, s polo-hou nahoru zapnuto, dolu vypnuto, nebokolébkový I zapnuto O vypnuto. Pěkný jesíťový vypínač s osvětlením, použitým proindikaci zapnutí. Pro indikaci se používázelená LED nebo žárovička se zelenýmnebo čirým krytem. U starších zdrojů seněkdy setkáte s doutnavkou (tlejevkouslov.). Tu poznáte snadno. Má bledý na-růžovělý svit, připojuje se přes sériovýrezistor přímo k síťovému napětí, na roz-díl od žárovičky, která má vlákno, jsouv doutnavce dvě elektrody, mezi nimižvzniká doutnavý výboj.

Nastavení napětí lze provádět knoflí-kem ve tvaru šipky nebo knoflíkem s ry-skou ukazující na stupnici pod knoflíkem.To je nejjednodušší způsob indikace vý-stupního napětí. Jednoduché, lacinéa kupodivu i přesnější než ručka na stup-nici malého měřidla. Jestliže máte měři-dlo s rozměrem 5x5 cm je stupnice dlou-há asi 4 cm. Zatímco stupnice okoloknoflíku o průměru 4 cm by měla kolemdokola 4 krát pí, což je 12,56 cm. Poten-ciometr se neotáčí o 360°, ale jenomo 270°C, tedy tří čtvrtin. Takže stupnice jedlouhá 9,42 cm. A u stabilizovaného zdro-je dostatečně stabilní.

Voltmetr na zdroji může sloužit proměření nastaveného napětí, proto by mělmít větší rozměry a tím i delší stupnici.Menší voltmetry s kratší stupnicí jsouvhodné spíše jako indikátory napětí, kte-ré si podle potřeby přesně měříte volt-

metrem. I malý voltmetr na zdroji je uži-tečný, především si i koutkem oka všim-nete náhlého a rázného poklesu napětípři zkratu.

Nastavení maximálního proudu jemožno provádět hrubě jenom malýmknoflíčkem s jednoduchými značkamia popisem.

Ručkový ampérmetr je kupodivu veli-ce užitečný, protože z pohybu ručky může-te sledovat kolísání odběru proudu, ihnedvidíte velikost odebíraného proudu.

Výstupní zdířky musí být označenypolaritou výstupního napětí, s výhodouse používají barevné, například červe-ná pro + a modrá nebo černá pro -. Lep-ší než prosté zdířky jsou svorky kterémají otvor pro banánek jako zdířkaa navíc je možno její horní část částeč-ně odšroubovat a další vodič připojit podtuto svorku a dotáhnout. Některé svorkyv sobě mají z boku i dírku a vodič jemožno zasunout do této dírky a zajistitdotažením vrchní části svorky. Pokudjsou svisle, bývá zvykem, že nahoře je+ a dole mínus, při umístění vedle sebeto už tak jednoznačné není - zda má býtplus vpravo nebo vlevo od záporné zdíř-ky. Hlavně to zřetelně označte barevněi symbolem + a -.ON - zapnutoOFF - vypnutoVOLTAGE - napětíCURRENT - proudOVERLOAD - přetíženíMAINS - síťOUTPUT - výstupFUSE - pojistkaDC - stejnosměrný proudAC - střídavý proudSET - nastavit, nastaveníADJUST - jemné nastavení, doladěníOVERLOAD PROTECTION - ochranaproti přetíženíFOOL -PROOF - „blbovzdorný“, chráně-ný proti neodborné manipulaci (podob-ně bývají potápěčské hodinky označenéwater-proof)

Domácí úkol: podle slovníku si zjistě-te, jak by popis ovládacích prvků zdrojevypadal v němčině nebo jiném jazyku(slovensky, polsky, madarsky, francouz-sky aj.).

Obr. 2c, d – Sestavy zdrojů nastojatos měřidlem a bez

56. dílSpínání s relé

klíčová slova: relé, spínání, kontakty, spí-naný proud a napětí, ochranná dioda

V některých návodech a schématechrůzných druhů zařízení nacházíte zdán-livě archaickou součástku - relé. Je toelektromechanický spínací prvek, kterýmá dvě hlavní části - elektromagnet tvo-řený cívkou a kontakty. Princip je prostý:jestliže se na vinutí cívky přivede napě-

tí, teče cívkou proud, který vybudí mag-netické pole - z cívky se stane elektro-magnet, který přitáhne kotvu mechanic-ky spřaženou s kontakty. Při odpojenínapětí od cívky přestane cívkou téciproud a kotva je opět odtažena do kli-dové polohy.

Podobu relé vyjadřuje i schématickáznačka. Má dvě části: vinutí a kontakty.

Vinutí se obvykle označuje velkýmipísmeny a kontakty malými. V telefonii,kde se donedávna relé převážně použí-vala, bylo označování ještě podrobnější.Pro většínu aplikací, kde bývá jedno relé,stačí pro označení vinutí například REa pro kontakty například re1, re2, atd.

Schématická značka vinutí a kontak-tů nemusí být kreslená v těsné blízkosti,

123


ale vinutí se kreslí tam, kde je na nějpřiváděno spínací napětí a kontakty jsouve schématu kreslené tam, kde něcospínají. To, že patří k sobě, je patrnéz označení.

Relé se ve schématech kreslí vždyv klidovém stavu (stejně jako i jiné spí-nače a přepínače).

Kontakty se ve schématech kreslí ob-vykle podle zvyklostí vžitých z telefonie.Porovnej si schématickou značku přepí-nače a přepínacích kontaktů relé.

Podobné zapojení i schématickouznačku mají různé elektromagnety s ně-jakou mechanickou blokovací funkcí (na-příklad v některých magnetofonech, vi-deorekordérech a pod.), případněmechanicky spřažené s kontakty pro dalšíelektronické obvody.

Konstrukce reléNa první pohled jsou relé malá, vel-

ká, nastojato, naležato, otevřená i za-krytovaná v plastovém nebo kovovémpouzdru, určená pro osazení do ploš-ného spoje, nebo pro připojení pájecí-mi očky, nebo pro vsazení do patice.Veschématu všechna vypadají stejně, jaksi tedy vybrat to pravé? V praxi se stává,že ve schématu je uveden typ, který sevám nedaří sehnat, nebo není uvedenýžádný typ, nebo chcete použít relé, kte-ré máte po ruce v „šuplíkových záso-bách“.

Základní vlastnostiPro použití relé musíme znát jeho zá-

kladní vlastnosti:• napětí na cívce (spínací)• druh kontaktů• maximální spínaný proud• maximální spínané napětí.

Napětí na cívce kterým se relé spínábývá uvedené v katalogu nebo si ho pro-stě vyzkoušíte a změříte. Jestliže chceterelé použít pro nějaké zapojení napáje-né například z autobaterie 12 V, mělo by

spínat při 12 V. Jestliže by mělo sepnoutjiž při 6 V, mělo by být na 6 V. Telefonnírelé bývala na 24 V, jiná relé jsou na36 V nebo na 60 V. Je logické, že relé na24 V napětím 12 V asi nesepnete, nebonaopak, že vinutím relé určeným pro6 V při zapojení na 24 V poteče velkýproud a vinutí se může přepálit. Rozahpracovních napětí při kterém relé spínábývá uvedeno v dobrém katalogu nebokatalogovém listu (viz [6]). Relé se spí-nají stejnosměrným napětím, na polaritěu většiny typů nezáleží (nemají uvedenupolaritu + a -, na směr magnetického poleklidně zapomeňte, je jedno, jestli kotvupřitahuje severní nebo jižní pól, kdo mázájem, ať si s tím láme hlavu ve fyzice).V katalogu najdete i relé pro střídavánapětí.

Obr. 1 – a) relé v klidu,b) relé přitažené

Obr. 2 – Jednopólové relés přepínacím kontaktem

Kontakty jsou v zásadě spínací, roz-pínací, přepínací a speciální. Spínacíkontakty se při přitažení relé sepnou,rozpínací rozepnou a přepínací se pře-pnou - obvykle bývá jeden kontakt(střední) společný, který se obvykle sespínacím kontaktem sepne a zároveň serozepne od rozpínacího kontaktu. Proněkteré speciální případy se používánapříklad tak zvané „nerozpojitelnémorse“, kdy se rozpínací kontakty roz-pojí až teprve po spojení spínacích kon-taktů (což by pro předstvu mohlo být například při přepnutí síťového napájenína bateriové, kde se napájení ze síťo-vého zdroje odpojí až teprve po připo-

Obr. 3 – Subminiaturní relé proosazení do plošného spoje

s dvoupólovými přepínacími kontakty

jení napájení z baterie, aby ani na chvil-ku nebylo napájení přerušené).

Kontaktů může být i několik - napří-klad dva nebo i tři přepínače (to je napří-klad případ spínání třífázového napětí).

Maximální proud, který může relé spí-nat, záleží na konstrukci kontaktů a kon-taktních per. Pro spínání malých proudůstačí kontaktní pera s malými stykovýmiploškami, pro větší proudy musí být kon-taktní pero i kontakty dimenzované protyto proudy, aby se průtokem proudu pří-liš nezahřívaly a neopalovaly. Jestližev praxi použijete jemné modelářské relépro spínání velkých proudů, bude se sil-ně zahřívat, kontakty se průtokem velké-ho proudu deformují, kontaktní plošky sev místě styku vlivem přechodového od-poru styku opalují, opálením kontaktů sezvyšuje přechodový odpor, zahřívání jeještě větší, až je přechodový odpor takvelký, že kontakty nespínají, nevedou.

Maximální spínací napětí, pro které jerelé určeno, bývá uvedeno v katalogu.Není to dáno velikostí relé, ale elektric-kou pevností izolace mezi kontaktnímipery a odskokovou vzdáleností kontakt-ních per. U některých relé určených prospínání malých napětí (např. do 50 V) bypři spínání nebo rozpojování kontaktůpřipojených na napětí například 240 Vdocházelo k jiskření, kterým by se kon-takty opalovaly a opět by brzy přestalyplnit svou funkci. Proto při spínání síťo-vého napětí musí být kontakty relé na totonapětí dimenzované. V praxi napříkladu pokojových termostatů pro spínání ply-nových kotlů ústřeního topení. V někte-


124

rých kotlech relé v termostatu připojujepřímo oběhové čerpadlo na 240 V, u ji-ných typů kotlů se spíná pouze řídídí na-pětí, například 24 V, kterým se řídí dalšíobvody kotle.

V naší malé škole praktické elektroni-ky pomineme teoretické rozbory fyzikál-ní podstaty elektromagnetu, pružnost,pevnost, konstrukci kontaktů, použitémateriály, atd., to ponecháme jiným ško-lám, nás zajímá především praktické po-užití.

Vhodné relé pro zamýšlené použitítedy máa) spínací napětí takové, aby řídící obvod

relé sepnulb) potřebné kontakty - spínací, rozpínací,

přepínacíc) potřebný počet kontaktůd) kontakty dimenzované pro uvažované

napětíe) kontakty dimenzované pro předpoklá-

daný maximální proudMůžeme v zásadě rozlišit tyto druhy

relé:• pro spínání síťového napětí (nn)• pro spínání malých napětí a velkých

proudů• pro spínání malých napětí a malých

proudů.Slovo „malé“ berte pro účely zjedno-

dušeného vysvětlení ve vztahu k síťové-mu napětí, které je oproti němu velké.V technickém názvosloví je přesně sta-noveno, že malé napětí je do 50 V, síťovénapětí je už tak zvané nízké napětí a na-pětí na zapalovací cívce motoru, neboanodové napětí obrazovky je tak zvanévysoké napětí.

Měření reléPři měření relé se osvědčuje tento

postup:a) Podle označení na krytu, naslepo,nebo pohledem na nezakrytovaná relézjistíme, na které vývody je vyvedenovinutí cívky a kontakty. Na vývodech vi-nutí relé by měl být naměřen ohmickýodpor vinutí, sepnuté kontakty by mělymít prakticky nulový odpor a rozepnuténekonečný (tedy maximum toho, co na-měříte nepřipojeným ohmmetrem). Pokudpostupujete naslepo, zkoušíte vývodypostupně „každý s každým“. Po připojenínapětí k vinutí relé sepne a znovu zkou-šíte, které kontakty se spínají a které roz-pínají. Sepnutí relé buď vidíte napohled,

nebo slyšíte lehké klepnutí, nebo na kon-takty připojíte ohmmetr nebo bzučák.b) Stejně důležité je ověření, že relé připoužívaném napětí opravdu spíná a jakspolehlivě. Relé připojíme k regulovatel-nému napájecímu zdroji a napětí postup-ně plynule zvyšujeme a sledujeme, přijakém napětí sepne. To je minimální na-pětí pro funkci relé. Pak napětí zvýšímeaž na předpokládanou pracovní, případ-ně katalogovou hodnotu napětí. Relémusí spolehlivě přitáhnout.c) Stejně důležité je i odpadnutí kotvya přepnutí do klidové polohy po odpoje-ní napájecího napětí vinutí. Postupujemeopačně. Snižujeme napětí zdroje a sle-dujeme, při jakém napětí relé odpadnea kontakty se přepnou do klidové polohy.Napětí při kterém relé odpadne bývámenší, než napětí pro přítah. Někdy sestává, že relé „lepí“ a kotva odpadne ažpři značném poklesu napětí. To je důle-žité vědět u zapojení, kde relé spínáa rozpíná při malých změnách napětí nacívce.

lo pod mez, při které relé spínalo. Při po-užití citlivého jazýčkového relé, které zvýstupu odebíralo do vinutí menší proud,bylo všechno v pořádku. Druhá verzespočívala v doplnění zapojenío zesilovací tranzistor.

Telefonní relé použité na spínání zá-těže připojené na síťové napětí fungova-lo asi rok a pak začaly občasné problé-my a nakonec úplný konec. Po rozebráníspínače bylo vidět, že kontaktní ploškyrelé byly zčernalé, opálené a upálené.Stačilo relé vyměnit za vhodný typ a zaří-zení dál spolehlivě spíná.

Ze všeho nejlepší je prostě použítvhodné relé, výběr je veliký.

Jazýčkové reléJazýčkové relé je tvořeno cívkou, ve

které je vložena skleněná trubička sezatavenými dvěma kontakty, které sespínají magnetickým polem cívky. Cozvládne magntické pole cívky, umí i oby-čejný magnet! Stačí relé rozebrat, kon-taktní trubičku připojit k ohmmetru nebobzučáku, přiblížit malý magnet a máteprincip běžně prodávaných magnetic-kých dveřních spínačů k alarmům. Tytospínače se prodávají pěkně zakrytova-né i se šroubky a magnetem. Mohou sepoužít například pro snímání otáček(u tachometru na kole), koncový spínačnějakého pohylivého mechanizmu, pře-pínač rozsahů měřícího přístroje neboregulátor hlasitosti si nezvykle měkkýmotáčením osičky a plavnou aretací v na-stavené poloze magnetem, atd.

Ochranná diodaVe většině schémat je paralelně k vi-

nutí relé zapojená dioda v nepropust-

Obr. 4 – tvary kontaktů

Obr. 5 – Ukázka zapojení ochrannédiody k vinutí relé

d) Měřit proud vinutím cívky by nás skoroani nenapadlo, ale podobně jako u tyris-toru nebo triaku to může být důležité.U některých relé stačí pro přítah poměr-ně malý proud a u jiných typů relé proudznačně větší. Dá se předpokládat, žeminiaturní relé můžete spínat menšímproudem a relé, které má již na prvnípohled cívku navinutou silným drátem,bude odebírat velký proud. V katalogu setento proud obvykle neuvádí, bývá uve-den ohmický odpor cívky v ohmech nebopříkon v mW.

Praktické zkušenostiPro časový spínač napájený ze zdro-

je 12 V bylo použito na první pohled pěk-né relé, které však podle označení mělobýt na 24 V. Při měření několika kusů bylavybrána relé, která spolehlivě spínala jižpři napětí menším než 10 V a zapojeníbez problémů pracuje.

Na výstupu integrovaného obvoduTTL bylo připojeno relé, které sice samospolehlivě spínalo při 5 V, ale v obvodune a ne a neseplo. Příčinu odhalilo změ-ření napětí na výstupu - po připojení vi-nutí relé výstup zatížilo tak, že napětí kles- Obr. 6 – Schéma zapojení

a) zakrytované

b) odkrytované

c) cívka

d) skleněná trubičkas kontakty

e) spínání magnetem

125


ném směru, takže se zdá, že je k niče-mu. Funguje to přece i bez diody. Vy-světlení je prosté: jestliže cívkou proté-ká proud, vzniká kolem ní magneticképole. Při odpojení cívky od napětí pře-stane proud cívkou téci, magnetické polese ruší a ve vinutí cívky se krátkodoběnaindukuje napětí, ale s obrácenou po-laritou. Napětí je tím větší, čím je většíindukčnost cívky, čím je větší změna prou-du a čím kratší dobu trvá. Použití znajívšichni starší motoristé. Přerušovánímnapětí z autobaterie se v cívce indukujenapětí, které se používá pro zapájenísměsi jiskrou mezi kontakty svíčky. U relés malou indukčností vinutí při odpojenínedochází ke vzniku tak velkého napě-tí, ale vzniklé indukované napětí bymohlo zničit polovodičovou součástku,která relé spíná - tranzistor, operačnízesilovač, integrovaný obvod, apod. Di-oda zapojená v závěreném směruk napájení toto naindukované zápornénapětí zkratuje. Ostatně jsou to pouzekratičké jehlové impulzy. Tato dioda sepřipojuje přímo na přívodní kontaktyk vinutí relé, nebo na plošný spoj co nej-blíže k přívodům vinutí (viz obr. 3).

Relé je nesklonné podstatné jménorodu středního, pomnožné, odvozené odfrancouzského slova relais, což prý bylypřepřahací stanice pro koňskou poštu.

Slovíčkačesky-německy-anglickyrelé-Relais-relayjazýčkové relé-Zungenrelais-tongue-type relay, reed relaykontakt-Kontakt-contactspínací kontakt-Schliesskontakt-opera-ting contact, make contact, making con-tactrozpínací kontakt-Öffungstkontakt-breakcontactpřepínací kontakt-Umschaltkontakt-change contact, two-way contact

KontaktyNO normaly open - otevřený, tedy spí-

nací kontaktNC normaly closed - uzavřený, tedy

rozpínací kontaktCOM common - společný kontakt přepí-

načeSP single pole - jednopólovýDP double pole - dvoupólovýSPNO jednopólové spínacíSPCO jednopólové přepínacíDPCO dvoupólové přepínací

coil cívkacoil power consumption příkon cívkynominal coil power jmenovitý příkon cívkycoil resistance ohmický odpor vinu-tí cívkycontact rating zatížení kontaktůa.c. střídavý proudd.c. stejnosměrný proudswitch spínání, přepínání

ukázka katalogových údajůSPCO d.c. coil12 V (9.6-19.2 V) 480 ohmscontact rating 1 A,28 V d.c./0.5 A, 120 V a.c.max. switched voltage 150 V d.c./220 V a.c.max. switched power 28 W/60 VAnominal coil power 450 mWcoil resistance 480 ohms

Literatura:[1] Rádio plus KTE 1/1999 str. 7-8[2] Rádio plus KTE 1/2000 str. 17[3] Rádio plus KTE 2/2000 str. 10-11[4] Rádio plus KTE 1/2001 str. 19[5] Rádio plus KTE 3/2001 str. 19[6] RS Components catalogue 1998[7] katalog GM electronic 2001[8] katalog FK technics 2001[9] katalog GES-elektronik 2001

klíčová slova: relé, spínací napětí, spína-cí obvody, samopřidržující obvod

Pro praktické pokusy s relé si připra-víme napájecí zdroj a vhodné relé. Kdomá zdroj nastavitelný do 25 V může po-užít jakékoliv relé spínané napětím do25 V. Pokud ke svým pokusům používá-te plochou baterii nebo malou devíti-voltovou, musíte si relé pečlivě vybratpodle údajů uvedených v katalogu.

1. pokusa) Relé připojíme vinutím ke zdroji.U některých relé vidíme, že se kontaktypřepnuly nebo slyšíme klepnutí. O sepnu-tí nebo rozepnutí kontaktů se přesvědčí-me bzučákovou zkoušečkou v multimet-ru, ohmmetrem, nebo žárovičkou.b) Pokud nemáme relé s vyznačenoupolaritou přívodů k vinutí, prohodímepolaritu přívodů. Relé přitahuje i tak.

c) Při použitém pracovním napětí, kterébudeme pro relé používat, změřímeproud tekoucí vinutím. To bude i proud,který musí snést polovodičová součást-ka, která bude relé ovládat.d) Změříme ohmický odpor vinutí reléa porovnáme ho s údajem v katalogu.Pro zajímavost podle Ohmova zákonavypočtěte z napětí přivedeného na vinutía odporu vinutí, jak velký proud by mělteoreticky vinutím téci. (Aha, tak proto sev katalogu neuvádí proud tekoucí vinu-tím, ale jeho odpor...)

e) Pokud máte zdroj s nastavitelným vý-stupním napětím, vyzkoušejte si při ja-kém napětí na vinutí relé spolehlivě při-táhne a spojí (nebo rozpojí) své kontaktya také změřte, při jakém napětí na vinutírelé spolehlivě odpadne a rozpojí (nebospojí) své kontakty.

2. pokusRelé zapojte do kolektoru tranzisto-

ru, na bázi není přivedeno žádné napě-tí. Relé je v klidové poloze. Na bázi při-pojte přes rezistor R1 napětí a sledujte,

57. dílPoužití relé

Obr. 1 – Kontakty relé je možno spínat stejnosměrné i střídavé napětí, signálz reproduktoru nebo síťové napětí


126

zda relé přitáhlo. Podobně jako u prv-ních pokusů s tranzistory můžete dobáze zapojit trimr nebo potenciometr,kterým budete nastavovat různý prouddo báze, a ochranný rezistor zapojenýdo série s trimrem, aby i při vytočení dokrajní polohy, kdy má nejmenší odpor,netekl do báze takový proud, který bytranzistor zničil. Trimr nastavte do tako-vé polohy, kdy relé spolehlivě přitahuje.Obvod vypněte a změřte tento odpor. Připoužití většího odporu by se již relé ne-přitahovalo.

Jazyková poznámka: akcí relé je při-tažení kotvy a při odpojení napětí od vi-nutí relé dochází k odpadnutí kotvy a uve-dení do klidového stavu. To jestli sepnenebo rozepne nebo sepne i rozepne sou-časně, je věc uspořádání kontaktů. Protopoužíváme výraz stav přitažení a odpad-nutí kotvy.

Kotva - není lodní kotva, která se sha-zuje do moře, ale pohyblivá kovová část,která je přitahována jádrem elektromag-netu a jejíž pohyb je mechanicky spřa-žen s pohybem kontaktních per.

3. pokusa) Kontakty relé zapojte do zvláštníhoobvodu tvořeného těmito kontakty, žáro-vičkou a stejnosměrným zdrojem napá-jení. Přitahováním relé se ovládá tentostejnosměrný obvod, žárovička se roz-svěcí a zhasíná.b) Místo stejnosměrného zdroje použijtev témže obvodu zdroj stejně velkého stří-davého napětí. Přitahováním relé se ovlá-dá i tento střídavý obvod.c) Kontakty relé zapojte do obvodu pří-vodu k reproduktoru nějakého přijímače

nebo zesilovače, který máte na své po-kusy. Ovládáním relé můžete ovládati připojování a odpojování reproduktoru.

Závěr: Relé je ovládáno stejnosměr-ným napětím, ale svými kontakty můžespínat obvody kterými teče stejnosměr-ný proud nebo střídavý proud - se síťo-vým kmitočtem 50 Hz nebo jinými kmito-čty, například s kmitočty slyšitelnéhopásma od 20 Hz do 20 kHz a to nenívšechno, protože se vyrábějí i speciálnívysokofrekvenční relé pro ovládání ob-vodů pracujících na velmi vysokých kmi-točtech.

Zvídaví čtenáři si pro porovnání na-jdou část věnovanou tyristorům a triakům,které se používají pro spínání obvodů sestřídavým nebo tepavým stejnosměrnýmproudem.

4. pokusPřipomeňte si 9, 10 a 11. část Malé

školy věnovanou časovači 555. Sestav-te si časový spínač nebo blikač a na vý-stup zapojte relé. Pokud je vaše relé spí-náno proudem, který snese výstup

napájecí napětí ostatních obvodů. Kvůlitomu přeci nebudeme dělat jiný zdroj,nebo zařazovat stabilizátor. Stačí do sé-rie s vinutím zapojit rezistor za korunu.Jeho velikost určíte například trojčlenkounebo podle Ohmova zákona.

Příklad: Relé na 5 V má odpor vinutí100 ohmů. Chceme ho připojit na 12 V.Jak velký bude srážecí odpor? Pro jed-noduchost nebudeme uvažovat úbyteknapětí na tranzistoru.

Na rezistoru se musí srazit napětí 12-5 = 7 V. Velikost odporů je v přímě úměr-nosti k velikosti napětí, tedy 7/5 = x/100a tak vypočítáme Rx = 100.7/5 což je700/5 a vyjde nám 140 ohmů. Podle Oh-mova zákona si to zkuste sami.

Kdo raději měří, ať si připojí své reléna zdroj 5 V a změří proud tekoucí vinu-tím. Potom do série s vinutím připojí trimrnebo potenciometr asi do 500 ohmů,nastaví ho na maximální hodnotu, připo-jí na požadované napětí, například 12 V,snižuje velikost odporu a měří proud. Ažpoteče tímto sériovým obvodem stejnýproud, potenciometr odpojí, změří jehoodpor a nahradí odporem.

Zkušení čtenáři tuto část přeskakují,ale začátečník se také musí prokousatzáklady, které už pokročilí znají.

Obr. 2a – Jednoduchý časový spínačs relé na výstupu

Obr. 2b – Pokud relé potřebujepro sepnutí větší proud, zesílí se

tranzistorem

Obr. 3 – Relé sepne jestližena výstupu je a) „nulové“ napětí,

b) „plné“ napětí

časovače, můžete ho připojit přímo navýstup. Tak je například řešeno zpoždě-né připojování reproduktorů k zesilovačiaž 2 sekundy po zapnutí, aby v repro-duktorech nebylo slyšet hlasité lupnutí(viz [5]).

Pokud vaše relé potřebuje k přitaženívětší proud, než snese výstup obvodu555, připojte relé přes ranzistor jakov pokusu 6.

5. pokusa) K výstupu zařízení napájeného 5 Vchceme připojit relé 12 V relé. Opět sipomůžeme tranzistorem. Relé připojímepřes tranzistor a napájíme ho napětím12V z jiného zdroje. Pro jistotu, aby přizničení tranzistoru nebylo tímto vyššímnapětím zničeny předchozí obvody(a obvykle dražší než tranzistor) býváv některých konstrukcích do výstupu za-řazena oddělovací dioda, které v propust-ném směru z výstupu proud propouštía v závěrném směru nevede a to i přimnohem větším napětí, než je obvyklénapájecí napětí pro relé.b) Máme relé, které se ideálně hodí pronáš účel, ale je na menší napětí, než

Obr. 4 – Jestliže relé odebírá většíproud neý snese výstup předchozího

obvodu, použije se pro zesílenítranzistor

127


AplikaceRelé se používá v mnoha aplikacích,

které najdete v literatuře. Ať je to zavírá-ní a otvírání kurníku, imobilizér v auto-mobilu, odpojování nabíječky nebo pře-pínání ze stavu základního nabíjení doudržovacího dobíjení, zapínání plyno-vého kotle, zpožděné připojování repro-duktorů po zapnutí, atd. Záleží na vašífantazii, co by relé mohlo spínat. Jestli-že vaše relé má kontakty, které snesouproudy i několik ampér, máte možnostíještě více. Od rozsvěcení malé žárovič-ky po automobilové halogenové reflek-tory, zapínání malého motorku z dětskéhračky nebo mohutného ventilátoru,zapínání bzučáku nebo ječivé sirény,přepínání barevných světel, ovládáníelektromagnetického ventilu automatic-kého splachovače řízeného fotobuňkou,kterým se po nastavenou dobu pouštívoda do mušlí na záchodě, ovládánívýbojky při expozici citlivé vrstvy při vý-robě plošných spojů fotocestou. Jdetedo sklepa pro uhlí, rozsvítíte si a paks kbelíky v obou rukou vycházíte ze skle-pa a potřebovali byste třetí ruku (a čis-tou, aby neumazala vypínač), aby po vászhasla. To za vás udělá chytrý obvods časovým spínačem (v tomto případěbychom pracovali se síťovým napětím atak to pro účely naší školy zůstane pou-ze jako ukázka principu - nehledě na to,

že to už umíte udělat s triakem odděle-ným optočlenem).

Z obláčků fantazie se vrátíme na zema pro jednoduchost si zkusíme časovýmspínačem doplněným relé ovládat žá-rovku. Takovou, jakou je schopen roz-svítit váš zdroj. Jestliže své pokusy na-pájíte z baterie, tak stačí žárovička dobaterky; pokud máte zdroj 12 V/1 A mů-žete zkusit připojit automobilovou žárov-ku 5W nebo 10W. Kdo si potrpí na zvu-kové efekty, může připojit malou neboi silnější sirénku.

Prostě si prakticky ověřte že řídícímobvodem můžete ovládat relé, které svý-mi kontakty spíná nebo rozpíná jiné, ne-závislé obvody.

Krátkodobé osvětleníDěcko jde spát, rozsvítí si malé svě-

týlko, doběhne do postýlky, zakutá sepod peřinu a světýlko se samo za chvílizhasne.

Při stisknutí tlačítka START se časovýspínač zapne a přitáhne se relé. Jehospínací kontakty uzavřou obvod se žá-rovičkou, žárovička svítí. Přes rezistor R1se nabíjí kondenzátor C1 až po určitoumez, kdy se změní napětí na výstupučasovače (vývod č. 3), relé odpadnea žárovka zhasne. Jasné.

a svými vlastními kontakty se připojí k na-pájení a tlačítko můžeme pustit, relé sesamo drží přitažené. Když po nastavenédobě relé odpadne, obvod se přerušía zařízení se uvede do klidu, kdy neode-bírá žádný proud.

Aplikací najdete v literatuře mnoho,všimněte si, že relé lze připojit na vý-stup obvodů s logickými obvody TTL,CMOS, operačními zesilovači, časova-či 555 i 555C a jinými. Z uvedených pří-kladů vidíte, že relé uvedená ve sché-matech můžete nahradit j inýmivhodnými typy. Technické údaje najdetev dobrém katalogu, který zároveň slou-ží i jako praktická učebnice a je vhodný

Obr. 5 – Řídící obvod může býtnapájen jiným napětím než relé,

připojení k a) časovači 555,b) mikrořadiči Atmel

OPbr. 6 – Relé lze připojit i na výstuplogických integrovaných obvodů

CMOS

Diskuze:V tomto zapojení musí být časový spí-

nač stále zapnutý, jenom se tlačítkemSTART spouští. To by z baterie šlo také,ale časovač by i v klidu odebíral prouda baterie by se zbytečně vybíjela. Použi-jeme tedy jiný obvod, který sepne reléokamžitě po zapnutí. To je příklad blika-če s dlouhou dobou blikání. Ale my ne-chceme, aby žárovka stále blikala. Chce-me, aby se na chvíli rozsvítila a pakzhasla. Použijeme relé se dvěma párykontaktů. Jedním párem se bude zapínatobvod žárovky a druhý bude tvořit takzvaný samopřidržující obvod. Jeho čin-nost je zřejmá ze schématu zapojení.Napájení relé je zapojeno přes jehovlastní kontakty. V klidu jsou rozepnuté,relé ani časový obvod nejsou napájeny.Stisknutím tlačítka přemosťujícího tytokontakty se zapne obvod, relé přitáhne

Obr. 7a – Spínač se samopřidržujícímobvodem

Obr. 7b – Samopřidržující obvod

i jako dárek třeba pod stromeček neboza vysvědčení.

Literatura:[1] katalog GM elektronic[2] katalog RS components[3] http://www.sweb.cz/novzden/

kap_senzor.htm[4] KTE 9, 10, 11/1997 Malá škola část

9, 10, 11[5] Rádio plus KTE 6/2000 str. 19, Auto-

matické zalévání[6] Praktická elektronika A Rádio 7/

2000 str. 7, Spínač PIR[7] Praktická elektronika A Rádio 10/

1999 str. 5, Zpožděné připojování re-produktorů

[8] Praktická elektronika A Rádio 11/2000 str. 14, Laserová závora


128

[9] Rádio plus KTE 9/1999 str. 7, stav. č.425 Spínač osvětlení interiéru auto-mobilu

[10] Rádio plus KTE 6/2000 str. 19, Auto-matické zalévací zařízení

[11] Rádio plus KTE 1/2000 str. 17, Tep-lotní rozdílový spínač, stav. č. 452

[12] Praktická elektronika A Rádio 11/2000 str. 26, Teplotní rozdílový spí-nač

[13] Rádio plus KTE 1/2001 str. 19, Rele-ová karta

[14] Rádio plus KTE 3/2001 str. 19–23,Automatické žaluzie

[15] Praktická elektronika A Rádio 1/2000 str. 14-15, Zabezpečovací za-řízení automobilu

[16] Elektor 7-8/2001 str. 109, Wechselb-liner

[17] Elektor 7-8/2001 str. 122-123, Dam-mernsschalter

58. dílNapájení operačních zesilovačů

klíčová slova: operační zesilovač, syme-trické napájení, střed

Při listování v časopisech, technic-kých dokumentacích a odborných publi-kacích nacházíte součástku nazývanouoperační zesilovač nebo zapojení, kdeje tak zvané symetrické napájení. Zpo-čátku úplně pomineme teorii operačníchzesilovačů, která je ostatně velmi podrob-ně popsána a rozebírána v běžně do-stupné literatuře. Pro naše účely chce-me vědět, jak si nějaké jednoduchézařízení s operačním zesilovačem posta-vit, napájet a používat, případně v němměřit nebo hledat závadu.

Operační zesilovač (viz obr. 1a, b) jeve schématech kreslen jako integrovanýobvod na jehož schématické značce vi-díme dva vstupy, jeden výstup a dva pří-vody napájení - kladné napájecí napětía záporné napájecí napětí. Ale...

NapájeníU obvyklých spotřebičů má napájení

dva přívody. U napájení stejnosměrnýmnapětím označujeme kladný napájecípřívod polaritou + a záporný napájecípřívod polaritou -. Ve složitějších zaříze-ních měříme napětí obvykle proti spo-lečnému vodiči, který bývá spojen s kost-rou zařízení a protože kostra bývánějakým způsobem spojená se zemí,říká se mu zem. U dnešních automobilůje záporný pól akumulátoru připojen nakostru a podobně i u mnoha elektronic-kých zařízeních bývá společná „země“

spojená se záporným pólem zdroje. Tose zdá tak samozřejmé, že o tom aninepřemýšlíme.

Takže když v takovém zařízení měří-me, připojíme společný přívod voltmet-ru (COM) nebo zápornou svorku volt-metru na zem nebo záporný pól zdrojea měřená napětí v jednotlivých bodechzapojení vztahujeme k tomuto vodiči. Naschématu vidíte u kladné svorky napá-jení +9 V a u záporné svorky 0 V . Druhý příklad vypadá podobně. Jed-

ná se zjednodušené neúplné schémapředzesilovače s operačním zesilova-čem (viz obr. 2b). Schématická značkavypadá podobně a podobné je i schémazapojení. Vstupní signál se přivádí mezivstup a zem, výstupní signál je mezi vý-stupem a zemí. U svorek pro napájení jetaké označena polarita: +9 V a -9 V. Alezde je rozdíl. To jsou napětí vztaženák zemi. Napájení je provedeno ze dvouzdrojů stejně velkého napětí. Jejich spo-lečný střed je připojen na zemní vodič.Je třeba zajistit symetrii kladného a zá-porného pólu napájení vůči zemi. Prová-dí se to několika způsoby.

Symetrický napájecí zdrojNejjednodušší je napájení ze dvou

baterií, které se zapíná a vypíná součas-ně dvojitým vypínačem.

Další druh symetrického napájenípoužívá symetrický síťový transformátor.Má dvě shodná sekundární vinutí s vy-vedeným středem. V katalogu najdemenapříklad transformátor 230/2 × 15 Va podobně.

Jednocestné usměrněníPro některé aplikace stačí jednodu-

chý zdroj s jednocestným usměrněním.V každé napájecí větvi je pouze jednausměrňovací dioda a filtrační kondenzá-tory (viz obr. 3).

Obr. 1a – Schématická značkaoperačního zesilovače,1b – číslování vývodů

(u obou obrázků pohled shora)

Obr. 2a – Zapojení nf zesilovačes nesymetrickým napájením,2b – zjednodušené zapojeníoperačního zesilovače sesymetrickým napájením

U operačních zesilovačů je také na-pájení s vyznačenou polaritou, například+15V a -15V. Jenomže to jsou dvě různánapětí, která se vztahují k zemi. Toto na-pájení tedy provádějí dva zdroje napětí,nebo jeden dvojitý zdroj napájení. Na-příklad dvě 9V baterie. Jejich společnýspoj je střed napájení a ten je připojenna zemní vodič zařízení. Říkáme, že pronapájení operačních zesilovačů se pou-žívá symetrický napájecí zdroj. V určitýchpřípadech lze použít i běžný zdroj a středpro funkci operačního zesilovače se utvo-ří uměle, například děličem napětí.

Pro ilustraci se vrátíme k jednoduché-mu koncovému zesilovači s integrova-ným obvodem LM386 (viz obr. 2a). Vstup-ní signál je přiveden mezi vstup a zema výstupní signál přiveden na reproduk-tor zapojený mezi výstup a zem. Zesilo-vač je napájen ze zdroje například 9 V.Záporný pól zdroje je připojen na zemnívodič. To už máme vyzkoušené a netře-ba to dále rozebírat.

Obr. 3 – Symetrický napájecí zdrojs jednocestným usměrněním

Obr. 4 – Symetrický napájecí zdrojs dvojcestným usměrněním

129


Dvojcestné usměrněníV praxi se používá dvojcestné usměr-

nění ve známém můstkovém Graetzovězapojení (viz obr. 4). Rozdíl je v tom, žezáporný pól není připojen za zemní vo-dič, ale oba póly zdroje jsou označenysvým napětím. Střed sekundárního vi-nutí se spojen se zemním vodičem, je-hož svorka tedy má označení 0 V. Napětína kladné i záporné svorce se měří vůčitomuto vodiči. Nejlépe se měří voltmet-rem s automatickým nastavením polari-ty. Na displeji se zobrazí hodnota měře-ného napětí i se značkou polarity. Většinamultimetrů nezobrazuje znaménko plus(stejně jako kalkulačka), pouze znamén-ko mínus.

Umělý středPokud máme zdroj jednoho napětí,

můžeme vytvořit jeho umělý střed, vůčiněmuž budou oba póly zdroje symetric-ké. V literatuře často najdete zapojenís operačním zesilovačem. Obvyklé zdro-je napájení nemívají záporný pól uzem-něný a tak se nově vzniklý střed spojujese zemí. Někdy ale bývá záporný pól zdro-je spojen se zemí, a tak se tento středoznačuje jinou značkou, zde trojúhelníč-kem.

Invertující vstupZpočátku je to tajemné slovo na zlo-

mení jazyka, ale znamená to jediné. In-verze znamená obrácení a tady se jed-ná o obrácení fáze signálu, což provádíi běžný zesilovač s jedním tranzistorem.Přivedeme-li na bázi tranzistoru klad-nou půlvlnu signálu, zvětší se proudbází. Tím se zvětší proud kolektoremtranzistoru a na rezistoru zapojenýmv obvodu kolektoru vznikne větší úby-tek napětí. Takže na kolektoru je menší

napětí. A naopak. Takže je to vlastněobráceně. Kladná půlvlna signálu navstupu způsobí zápornou půlvlnu navýstupu. To je tedy invertující vstup.Operační zesilovač má podobný inver-tující vstup. Druhý vstup operačního ze-silovače je neinvertující, kdy na výstu-pu je signál ve shodné fázi se vstupním.Kdo se chce hlouběji ponořit do studiaoperačních zesilovačů, má k dispozicidostatek literatury, funkce jsou podrob-ně popsány a rozebrány ale pro našeúčely nemusíme hned zacházet do po-drobností.

a společná třetí svorka je označena troj-úhelníčkem. To bývá ve schématech, kdeje uměle vytvářený střed napájecíhonapětí při použití běžného nesymetric-kého zdroje. Oba způsoby kreslení sipředvedeme na praktické ukázce.

Praktická ukázkaZákladní funkci operačního zesilo-

vače si můžete vyzkoušet na příprav-ku, publikovaném v literatuře již něko-likrát. Zde jej uvádíme pro doplněnívýkladu. Operační zesilovač je zapo-jen jako oscilátor s kmitočtem asi

Obr. 5 – Vytvoření umělého středunapětí pomocí OZ

Obr. 6 – Obvod pro vytvoření symetrického napájení,6b – filtrace napájecího napětí, 6c – obvod pro zkoušení OZ

Obr. 7 – Zapojení z obrázku 6 se zakresleným propojením všechpříslušných svorek

Značka uzemněníPro zjednodušení schémat se někdy

nekreslí spoj mezi jednotlivými součást-kami, které jsou připojeny na společnouzem, ale na jejich vývod se zakreslí znač-ka uzemnění, kostry. Při propojování vo-diči nebo kreslení plošného spoje musíbýt samozřejmě vzájemně propojeny.Podobně se v rozsáhlejších schématechnepropojují všechny přívody k napáje-ní, ale zakončí se svorkou s označenímnapájení například +Ucc nebo +12 Vnebo jenom +. Tyto svorky jsou samo-zřejmě také propojeny a připojeny napříslušnou svorku na napájecím zdroji.Na schématu i ve skutečnosti. A do třeti-ce - v zapojeních s operačními zesilo-vači můžete někde vidět další značku,což je společný střed napájení operač-ních zesilovačů. V časopisu Rádio plusKTE je pro kreslení schémat používánprogram LSD a tento střed označuje troj-úhelníčkem. Takže na schématu zdrojejsou označeny svorky +Ucc a -Ucc

0,5 Hz, aby bylo možno vidět blikáníLED na výstupu. Jestliže je operačnízesilovač dobrý, LED střídavě blikají.Pokud LED nezatíží příliš výstup OZ,je možno je připojit přímo přes rezis-tor. Ve druhé verzi jsou LED spínánypřes tranzistory a výstup OZ je ménězatěžován. Zapojení je napájeno zesymetrického zdroje nebo dvou devíti-voltových baterií. Pro jednoduchost si homůžete sestavit na nepájivém kontakt-ním poli. Nepájivé kontaktní pole je uži-tečná pomůcka a stále se hodí. Byl by toi vhodný dárek pod stromeček.

Pokud nemáte symetrický zdroj nebodvě devítivoltové baterie, můžete pou-žít zapojení vytvářející symetrické napětíz nesymetrického pomocí dalšího ope-račního zesilovače. Toto zapojení takénajdete v literatuře. Zkuste si nejdřívepostavit samotný obvod pro vytvořeníumělého středu napájecího napětí. Ne-zapomeňte zapojit i kondenzátory100nF. Pokud je vynecháte, zjistíte, ženapětí není symetrické, liší se. S podob-ným blokováním kondenzátory 100nFjsme se setkali již při stavbě stabilizo-vaného zdroje s obvodem typu 7805a LM317. Tyto blokovací kondenzátoryby měly být co nejblíže napájecím pří-vodům k IO. Na obrázku 6a, b, c vidítejednotlivé části: vlastní zkoušeč operač-ních zesilovačů, filtrační kondenzátorys přívody k napájení a obvod s dalšímoperačním zesilovačem vytvářejícíumělý střed napájení. Všechny přívodyoznačené stejným symbolem musí být


130

propojené +Ucc, -Ucc, zem i střed. Pronázornost je totéž zapojení na obrázku7 v jednom celku. V literatuře se ale čas-těji setkáte s kreslením schémat kdenejsou například přívody napájení pro-pojené, ale jsou označené. Stejně takzemní přívody. Jde o zvyk a představi-vost. Ostatně, schémata jsou tak pře-hlednější a nejsou tak „zadrátovaná“.

Jazykový koutekoperational amplifier operační zesilovač

OA OZinverting input invertující vstupnon-inverting input neinvertující výstupoutput výstupVcc+ Ucc+ (kladné napájecí

napětí)Vcc- Ucc- (záporné napájecí

napětí)

Literatura[1] Malina; Pokusy z elektroniky, III. díl,vydavatelství Kopp 1999

[2] Rádio plus KTE 10/1999 str.5-8, Ba-revná hudba[3] Rádio plus KTE 6/1999 str. 24, Před-zesilovač s plynulou regulací zesílení,konstrukce č. 415[4] Rádio plus KTE 8/2000 str. 11, Zdvo-jovač kmitočtu pro kytary[5] Amatérské rádio A 6/1991str. 210-213,RNDr. V. Pasáček, Zkoušeč operačníchzesilovačů[6] Amatérské rádio B 3/1997, Belza,Operační zesilovače

59. dílZdroje pro operační zesilovače

klíčová slova: operační zesilovač, napá-jení, nf předzesilovač

Operační zesilovačPři listování v časopisech, technic-

kých dokumentacích a odborných publi-kacích se zapojení s operačními zesilo-vači zpočátku jeví zdánlivě nepřehlednáa komplikovaná. Operační zesilovače(zkratka OZ) najdete pod označením 501,741, 748, 071, 072, 084, 1458, 5532 atd.Písmena před číslem označují výrobce.Například MAA501, TL071, LM741,MC1458 apod. Operační zesilovače seliší svými parametry, vnitřní strukturou,způsobem a účelem použití a dalšímivlastnostmi, které bývají uvedeny v dob-rém katalogu nebo katalogových listechvýrobců. Pro účely naší Malé školy bu-deme brát jako fakt, že ve schématech,která nás zajímají je uveden nějaký typoperačního zesilovače, a tak ho dodrží-me.

Stále se motáme kolem názvu „ope-rační zesilovač“. Slovo operační je zdeve významu speciálních funkcí - toto za-pojení slouží nejen k zesilování nízko-frekvenčních signálů, ale i k porovná-vání stejnosměrných napětí, zesilovánínepatrných změn, sčítání napětí aj. V li-

teratuře najdete výrazy - komparátor,integrátor, invertující a neinvertující ze-silovač, diferenční nebo logaritmickýzesilovač a podobné. Neskočíme pří-mo doprostřed, chceme si jenom po-stavit nějaké zapojení, které jsme si na-šli v časopisu nebo knížce a ve kterémje součástka s názvem operační zesilo-vač. Chceme vědět, jak ji zapojit a jaknapájet. Některá schémata vypadají naprvní pohled nepřehledně, ale celý zma-tek skončí, jestliže si koupíte stavebnici,ve které je již hotový plošný spoj, osadí-te ho, připojíte napájení a když to fun-guje, víc vás nemusí zajímat.

U jednoduchých OZ se dodnes vesměsdodržuje ustálené číslování vývodů:

2 invertující vstup, 3 neinvertujícívstup, 6 výstup, 7 kladné napájení, 4 zá-porné napájení. Jednička a osmičkau některých typů slouží pro takzvanoukompenzaci - pro připojení dalších sou-částek, což zatím pomineme (viz obr. 1).

NF zesilovačPro začátek se podíváme na zapojení

nízkofrekvenčního předzesilovače, které sevyskytuje v mnoha aplikacích (viz obr.2a).Vstupní signál je přiveden přes kondenzá-tor C1 na vstup. Zesílený signál se odebíráz výstupu přes kondenzátor C2. Konden-zátory slouží k oddělení stejnosměrnýchnapětí. Novinka je v zapojení rezistorů R1a R2. To je takzvaná zpětná vazba, kteráurčuje zesílení obvodu. Mezi výstupema zemí, tedy na obou rezistorech R1 a R2zapojených v sérii je výstupní napětí Uo (ojako output). Na druhý vstup operačníhozesilovače je přivedena část tohoto napě-tí. Poměr napětí na výstupu k napětí navstupu je daný poměrem rezistorů, na kte-rých tato napětí jsou, tedy

Uo/Ui = (R1+R2)/R1.Signál je přiváděn na invertující vstup

označený + a zpětná vazba je zavedená

Obr. 1 – Uspořádání vyvodůa) LM741, LM748, TL071 aj.,b) MC1458, TL072, TL082 aj.

Obr. 2 – Operační zesilovač zapojenýjako a) nf zesilovač, b) stejnosměrný

zesilovač

Ačkoliv původní operační zesilovačebyly sestavovány z diskrétních součás-tek - tedy tranzistorů a rezistorů, dnes sevyrábějí jako integrované obvody. Bývajív kulatém kovovém pouzdru nebo čer-ném plastovém pouzdru s vývody vedvou řadách - DIL, podobně jako časo-vač 555 nebo zesilovač LM386, které jižznáme. Stejné je i číslování vývodů - připohledu shora od značky proti směru ho-dinových ručiček. V jednom pouzdru můžebýt integrováno i víc operačních zesilova-čů, například dvojité TL072 nebo MA1458.

Obr. 3 – Vytvoření umělého středua) odporovým děličem,

b) operačním zesilovačem

Obr. 4 – Zdroj symetrického napětípouze s filtrací

131


z výstupu na neinvertující vstup označe-ný -. Zjednodušeně můžeme říci, že zesí-lení A tohoto zesilovače je

A = (R1+R2)/R1.„A“ je bezrozměrné číslo, které udává,

kolikrát je výstupní napětí větší než vstup-ní. V praxi se setkáváte s upraveným vzor-cem

A = 1+R2/R1.

Stejnosměrný zesilovačKdyž vynecháme kondenzátory na

vstupu a na výstupu, platí uvedený vztahi pro stejnosměrná napětí na vstupua výstupu (viz obr.2b). A máme stejnosměr-ný zesilovač, který se používá v mnoha apli-kacích, například v měřící technice.

NapájeníPro některá zapojení s operačním ze-

silovačem není třeba stavět zvláštní zdrojsymetrického napětí. Pomůžeme si děli-

čem napětí, kterým si vytvoříme střed(viz např. [9]). Dělič je tvořen dvěma re-zistory zapojenými v sérii. Mají stejnouhodnotu a protékajícím proudem naobou vzniká stejně velké napětí. Obvyk-le se volí hodnoty asi od 2k2 do 47k.Děličem s menšími hodnotami teče přistejném napětí větší proud a lze ho i víczatížit. Pokud je třeba vytvořit umělý střednapájení pro odběr většího proudu, při-vádí se napětí z tohoto odporového dě-liče na vstup operačního zesilovače za-pojeného jako takzvaný sledovačsignálu (viz např. [10]).

Zdroje napájeníI když v některých případech lze pro

získání symetrického napětí použít běž-ný transformátor s jedním sekundárnímvinutím, používají se pro tento účel trans-formátory se dvěma symetrickými se-kundárními vinutími, například 230V/2 × 15 V. V literatuře můžete najít nejrůz-nější zapojení symetrických zdrojů.a) pouze s usměrňovačem a filtračnímikondenzátory viz obr 4

nebo zem. Je to praktická zkušenost,kterou si budete o to lépe pamatovat,když vám obvod nebude na první zapo-jení fungovat. Za to vám nikdo nedá pět-ku. Napak. To, že někdy uděláte chybu,nebo dlouho pátráte po příčině nezdarunebo nesprávné funkci, přemýšlíte, hle-dáte v katalogu nebo literatuře, konzul-tujete s kamarády a pak opravujete, jevelmi užitečné pro váš odborný rozvoj.Naučíte se systematicky hledat závadu,nevzdat se a nakonec se z toho poučiti radovat z úspěchu. Ne pro nějaký urči-tý obvod, ale i pro další řešení technic-kých problémů a životních situací.

Kromě operačních zesilovačů jsou sy-metricky napájené například i výkonovékoncové zesilovače, například napětím±40V. Zde není žádná stabilizace zapotře-bí, dost na tom, že tento zdroj umožňujeodebírat dostatečně velký proud a výstup-ní napětí je filtrováno kondenzátorys velkou kapacitou. Toto symetrické napětílze po úpravě na patřičnou velikost použíti pro napájení předzesilovačů a dalšíchobvodů s operačními zesilovači.

Obr. 5 – Zdroj symetrického napětídoplněny o stabilizaci Zenerovou

diodou

Obr. 6, 7, 8 – Zdroj symetrickéhonapětí doplněný o stabilizaci

s tranzistory (6), stabilizátorems pevným napětím (7) integrovanýmiobvody s nastavitelným výstupním

napětím (8)

Obr. 9 – Zesilovač s nastavitelným zesílením

b) předchozí doplněné o stabilizaci ze-nerovými diodami (viz obr. 5 a [11])c) stabilizátory s tranzistory (viz obr. 6 a [12])d) stabilizátory s integrovanými obvodyzdrojů pevného napětí (viz obr. 7 a [13])e) stabilizátory s integrovanými obvodynastavitelného napětí (viz obr. 8 a [14])f) nastavitelné stabilizátory s vzájemněvázanými větvemig) nastavitelné vlečné stabilizátory, kte-ré při přetížení v jedné větvi sníží napětí iv druhé větvi.

Těchto zapojení najdete v literatuřecelou řadu.

Nepřehlédněte: Zapojení kladnévětve zdroje už známe. Záporná větevje velmi podobná, jenom se místo npntranzistoru použije tranzistor pnp a místíintegrovaného obvodu stabilizátoru prokladné napětí se použije obdobný typ, alepro záporné napětí. Liší se i označenímnapříklad k řadě IO 78xx je doplňkovářada 79xx. Takže ve zdroji ±12 V použijte7812 a 7912. K oblíbenému LM317 je ob-doba LM337 (viz obr. 6, 7, 8). Vše najde-te v dobrém katalogu. Podívejte se takéna číslování a pozice vývodů na pouzd-ru, kde je vstup, výstup a nastavování

Praktický pokusV [4] byl uveřejněn předzesilovač pro

mikrofon s operačním zesilovačem za-pojeným tak, aby ho bylo možno napájetz běžného nesymetrického zdroje. Z ji-ného časopisu [5] si vypůjčíme nastave-ní zesílení potenciometrem v sérii s re-zistorem. Pokud nemáte TL071, můžetepoužít polovinu TL072 nebo MC1458. Alezde je změna v číslování vývodů.

Pro první vyzkoušení bez měřícíchpřístrojů můžete použít malý elektreto-vý mikrofon nabízený pod katalogovýmnázvem MCE100 a jako koncový zesi-lovač použít například LM386, kterýmáte předchozích pokusů. Obvod (vizobr. 9) můžete snadno a rychle sestavitna nepájivém kontaktním poli (dobrýdárek pod stromeček nebo za vysvěd-čení - osvědčil se již mnohokrát). Signálz mikrofonu je přiveden přes kondenzá-tor C1 a rezistor R1 1k na invertujícívstup - (č. 2). Zesílený je veden z výstu-pu přes kondenzátor C2. V tomto zapo-jení je zesílení určeno poměrem rezis-torů zapojených trochu jinak nežv úvodním příkladu, ale početně je tostejné. Místo rezistoru je zapojen trimr


132

nebo potenciometr 100k a k němu v sé-rii rezistor 10k. Takže je možno celko-vou hodnotu tohoto odporu měnit od 10kdo 110k. Invertující vstup je připojen naumělý střed tvořený rezistory stejnéhodnoty 47k. Nezapomeňte také zapo-jit kondenzátor C3. Operační zesilovačje napájen z běžného zdroje 12 V. Zesí-lený nízkofrekvenční signál je přivedenpřes potenciometr nebo trimr P2 navstup zesilovače s LM386 a je slyšet zreproduktoru.

Při praktické realizaci zřejmě takédojdete k podobným zkušenostem:1. Trimr P1 nastavte zpočátku na nejmen-ší hodnotu, aby zesílení předzesilovačebylo minimální a teprve potom můžetecitlivost zvyšovat.2. Potenciometr P2 nastavte na maximum,pokud nevíte, kde je maximum, dejte hodoprostřed. Když je totiž nastaven naminimum, můžete se mylně domnívat, žezapojení nefunguje.3. Ačkoliv u LM386 nemusí být zapojenBoucherotův člen ve výstupu, bylo honutno při zapojení na nepájivém kon-taktním poli metodou „vrabčího hnízda“doplnit. Bez něj byl signál zkreslený, naosciloskopu bylo vidět silné zakmitává-ní na vf kmitočtech.

4. Další divné zvuky, zakmitávánía zkreslení bylo zlikvidováno přidánímfiltračního kondenzátoru přímo u zesi-lovače, ačkoliv přímo ve stabilizovanémzdroji je také filtrační kondenzátor.A navíc - k filtračnímu kondenzátoru100 mikrofaradů bylo třeba přidat ještěparalelně keramický 100 µF co nejblížek vývodu napájení OZ.5. Přesto se při zvětšení citlivosti zesi-lovač rozhoukal, hvízdal a bublal vli-vem akustické zpětné vazby, když mik-rofon zpětně zachycoval svůj vlastnízvuk z reproduktoru. Mikrofon byl při-pájen na asi 5m dlouhý stíněný kabela vystrčen za dveře do vedlejší míst-nosti a dveře zavřeny. Bylo po akustic-ké vazbě a citlivost bylo možno ještězvětšit. Pak bylo překvapivě slyšeti poměrně slabé zvuky – kroky, polože-ní tužky na stůl apod.

ZávěrV tomto pokusu nešlo o zhotovení cit-

livého předzesilovače, ale o praktickévyzkoušení obvodu s operačním zesilo-vačem s nastavitelným zesílením.

Literatura:[1] Malina; Pokusy z elektroniky, III. díl,vydavatelství Kopp 1999

[2] Punčochář, J. Operační zesilovačev elektronice, Ben, Praha 1999[3] Rádio plus KTE 7/2001 str. 5-7, Zvu-kový spínač[4] Praktická elektronika C 6/2001 str. 25-26, Předzesilovač pro kondenzátorovýmikrofon[5] Rádio plus KTE 6/1999 str. 24, Před-zesilovač s plynulou regulací[6] Rádio plus KTE 9/1999 str. 8-10, Do-mácí zesilovač[7] Praktická elektronika A Radio 4/1997, Nf zesilovače s SMD[8] Praktická elektronika A Radio 7/1997,str. 23, Zdroje dvojitého napětí, Hájek Z.[9] Rádio plus KTE 10/2000 str. 12, Nfusměrňovač k DMM[10] Rádio plus KTE 8/2000 str. 11, Zdvo-jovač kmitočtu pro kytaru[11] Rádio plus KTE 6/2000 str. 34-35,Úprava mikropáječky[12] Amatérské rádio A 11/1992 str. 508,Barevná hudba, Patera M.[13] Rádio plus KTE 9/1999 str. 20-21,Zdroj 2 x 12V/1A, stavebnice č. 421[14] Amatérské rádio A 12/1995, str. 18,Symetrický stabilizovaný regulovatelnýzdroj, Hájek Z.[15] 269 integrovaných obvodů, HEL,1996

60. dílZákladní zapojení zesilovače s OZ

Klíčová slova: operační zesilovač, inver-tující, neinvertující zapojení, vstupní im-pedance, zesílení, parametry OZ

Při listování literaturou narazíte naspoustu velmi odborných článků o ope-račních zesilovačů i schémata zajíma-vých zapojení, která si sama říkají o vy-zkoušení. Nebo si prostě něco postavítea používáte. A také můžete začít hlou-bat, jak to vlastně funguje. Vezměme sivelmi používané zapojení zesilovače.Má dvě základní zapojení: invertujícía neinvertující. Oba dva zesilují běžnýnízkofrekvenční signál, případně stejno-směrná napětí, jejich zesílení se dá na-stavit poměrem rezistorů. V čem je roz-díl?

Neinvertující zesilovačJeho základní zapojení je na obráz-

ku 1. Na neivertující vstup se přivádívstupní napětí UI , na výstupu je výstupnínapětí UO. Kdyby nebyla zapojená zpět-

ná vazba z výstupu zpět na vstup, byloby zesílení vlastního operačního zesilo-vače velmi, velmi veliké, řádově 100 000.Přesněji to najdete v katalogu. Tím, žezavedeme zpětnou vazbu, můžeme říci,že výstupní napětí je na rezistorech R1a R2 a vstupní napětí na rezistoru R1.Vypadá to podivně, vždyť vstupní napětípřivádíme na + vstup (3) a rezistor R1 jepřipojen na – vstup (2). To je dáno jed-nou z vlastností operačního zesilovače,a tou je napěťová nesymetrie vstupu UIOtu můžeme pro jednoduchost pochopitjako maličké napětí, o které se liší napětímezi vstupy. Je to jenom několik milivol-tů a tak si můžeme zjednodušeně říci, žejaké napětí je na jednom vstupu, je tako-vé i na druhém vstupu.

Zesílení tohoto zesilovače A tedy vy-počteme jako podíl výstupního napětíUO a vstupního napětí UI a jak jsem siukázali, jako podíl odporů na kterýchtato napětí jsou:

A = UO/UIA = (R1+R2)/R1 a po úpravě

A = 1 + R2/R1

Invertující zesilovačJeho základní zapojení je na obráz-

ku 3a, b. Na invertující vstup se přivádívstupní napětí UI, na výstupu je výstup-ní napětí UO. Kdyby nebyla zapojená

zpětná vazba z výstupu na vstup, byloby zesílení vlastního operačního zesi-lovače.... to je stejné jako u neivertující-ho zesilovače. Rozdíl je v zapojení re-zistorů R1 a R2. Vstupní napětí se na –vstup (2) přivádí přes rezistor R1 a ten-týž vstup je přivedená zpětná vazba re-zistorem R2 z výstupu.

Zesílení tohoto zesilovače A vypoč-teme opět jako podíl výstupního napětíUO a vstupního napětí UI. Když si před-stavíme, jakože mezi vstupy není žádnýrozdíl napětí, dá se říci, že co je na dvoj-ce, je i na trojce. A tak můžeme říci, žena rezistoru R2 je výstupní napětí. Stej-ně tak si představíme, že vstupní napětíje na rezistoru R1. Takže zde je zesílenídané poměrem rezistorů R1 a R2. Vizobr. 4a, b.

A = UO/UIA = R2/R1

Obr. 1 – Princip zapojenía) neinvertujícího,

b) invertujícího zesilovače

Obr. 2 – Vstupnínapětí je

vpodstatěnapětí na

rezistoru R1

Obr. 3 – Výstupnínapětí je

vpodstatěnapětí na

rezistoru R2

133


To je skoro stejné, jako u neinvertují-cího zesilovače.

Příklad: Aby se nám dobře počítalo,zvolíme si R1=1k, R2=100k.Neinvertující zesilovač:

A = 1+100/1A = 1+100

A = 101Invertující zesilovač:

A = 100/1A = 100

Proč se tedy používají tato různá za-pojení, když se zdá, že kromě toho, žeinvertující obrací fázi signálu, mají stejnézesílení? A to jestli je výstupní napětí vefázi se vstupním stejně nepoznám, neu-slyším to a kdybych to nevěděl, ani bychnetušil, že to existuje.

Ideální operační zesilovač by měl míttyto vlastnosti:• velikánské napěťové zesílení (asi 100 000)• veliký vstupní odpor (megaohmy)• maličký výstupní odpor (ohmy)• symetrické napájení• rozkmit výstupního napětí skoro až dovelikosti napájecího napětí.

Neinvertující zesilovač má opravduveliký vstupní odpor a tak předchozí ob-vod nijak nezatěžuje.

Invertující zesilovač má vstupní na-pětí přivedené na vstup přes rezistor R1.Vstupní odpor tohoto zapojení zesilo-vače je tak velký, jako hodnota rezistoruR1. V uvedeném příkladu byla hodnotarezistoru R1 1 kiloohm. V různých zapo-jeních v časopisech vídáte prakticky po-užívanou hodnotu například 10k. V ně-kterých aplikacích zapotřebí co největšívstupní impedance v řádu megaohmůa v jiných je zapotřebí nebo stačí impe-dance menší v řádech kiloohmů.

Měření zesíleníPro měření zesílení použijeme zapo-

jení doplněné o napájení, blokovací kon-denzátory 100nF na přívodech napáje-ní, co nejblíže k IO. Místo stejnosměrnéhonapětí použijeme střídané napětí z níz-kofrekvenčního generátoru a tak zapo-jení doplníme oddělovacími kondenzá-tory C1 a C2 na vstupu a výstupu. Zvolímerezistory s hodnotami například R1=10ka R2=1M, ty potom určují zesílení. Zapo-jení měřícího pracoviště je na obrázku 4.Na vstup zesilovače zapojíme nízkofrek-venční generátor a na výstup zapojímenízkofrekvenční milivoltmetr stejně, jakopři měření zesilovače v 30. a 31. částiMalé školy. Teoreticky by zesílení nein-vertujícího zesilovače mělo být 101 a in-vertujícího 100 a podle toho zvolímevstupní napětí.

Na generátoru nastavíme kmitočetnapříklad 1 kHz.

Na výstup zesilovače připojíme níz-kofrekvenční milivoltmetr, přepnutý nanejvyšší rozsah.

Zkontrolujeme celé zapojení a potomzapneme napájení.

Nízkofrekvenční milivoltmetr přepnemena rozsah, kde bude možno dobře přečístvelikost výstupního napětí.

Totéž měření provedeme s invertují-cím zesilovačem i s neinvertujícím zesi-lovačem. Naměřené hodnoty porovnámes vypočtenými.

Další varianty• Některé generátory nemají měřidlovýstupního napětí, nebo není cejchova-né. A i když generátor má měřidlo vý-stupního napětí (výstupní úrovně), jevhodné si toto napětí změřit. Prostě si

Onr. 4 – Ilustrace k výpočtu zesílenía) neinvertujícího, b) invertujícího

zesilovače

Obr. 5 – Skutečné zapojení a) neinvertujícího, b) invertujícího zesilovače

Praktická realizace zesilovačePři praktické realizaci zesilovače je

třeba doplnit ještě rezistor R3, který jetřeba pro vyvážení obvodu, připojit na-pájení, které pro přehlednost při výkla-du principu zesílení nebylo zakreslenoa také je třeba doplnit blokování přívo-dů napájení kondenzátory 100 nF conejblíže k integrovanému obvodu. Vizobr. 5a, b.

Postup:Napájecí napětí zvolíme například

±9V ze dvou 9V baterií, nebo symetrickýzdroj asi do 15V.

Aby se nám dobře počítalo, zvolímevstupní napětí například 10mV, takže přizesílení 100 by výstupní napětí mělo býtstokrát větší, tedy 1000mV, což je 1 V. Nagenerátoru tedy nastavíme výstupní na-pětí 10 mV.

nízkofrekvenční milivoltmetr zapojítenejdříve na vstup zesilovače, nastavítea změříte si vstupní napětí a potom hoodpojíte a připojíte na výstup a změřítevýstupní napětí.• Nemusíte měřit se vstupním napětím10mV. Při zesílení 101 by na rozsahu 1Všla ručka už trošku za okraj stupnicea na rozsahu 10V by byla teprve v dese-tině stupnice a hodnota by se nedaladost přesně přečíst. Proto můžete použítnapětí například 8 mV a na výstupu bymělo být 800 mV nebo 808 mV.• Můžete si zkusit nastavit i jiné zesíle-ní, zvolíte si například rezistory R1=10ka R2=100k. Zesílení by mělo být 10 pří-padně 11. Viz obr. 4a, b. Vstupní napětímůžete nastavit větší, například 80 mV.• Můžete zkusit měřit i na jiných kmito-čtech, 1 kHz jsme zvolili protože je zhru-ba uprostřed slyšitelného pásma, pou-žívá se jako referenční (vztažný)kmitočet u různých nízkofrekvenčníchměření.• Totéž měření by bylo možno provésti se stejnosměrným napětím, ale proto-že běžným multimetrem nemůžete mě-řit stejnosměrné napětí v milivoltech,použijete vstupní napětí například 0,5 Va při desetinásobném zesílení by vý-stupní napětí mělo být 5 V, respektive5,5 V. Zapojení stejnosměrného zesilo-vače (viz Rádio plus 1/2001) na rozdílod střídavého nemá vazební kondenzá-tory a na vstup se přivádí přímo stejno-směrné napětí.


134

• Pokud nemáte žádný měřící přístroj,zkuste si zapojení nvertujícího i neinver-tujícího zesilovače doplnit o mikrofona koncový zesilovač, jako v pokusnémzapojení v minulém čísle Malé školy.

VysvětlivkyUI – vstupní napětí (input)UO – výstupní napětí (output)UCC – napájecí napětíICC – napájecí proudUOPP – výstupní napětí mezivrcholové

(peak-to-peak = špička-špička)UID – napěťová nesymetrie vstupů

Au – napěťové zesíleníRvst – vstupní odporRvýst – výstupní odpor

Ukázky katalogovýchhodnot 741

UCC – napájecí napětí ±3 až ±22 VICC – napájecí proud 1,3 mAUI – vstupní napětí max. ±15 VUO – výstupní napětí max. ±20VUIO – napěťová nesymetrie

vstupů 1,5 mVAu – napěťové zesílení 150 000Rvst – vstupní odpor 3 MΩ

Literatura:Pro ilustraci, jak dlouho se již OZ pou-

žívají, je uvedena i literatura 30 let stará.[1] Malina, V.: Poznáváme elektroniku III, Kopp,

České Budějovice, 1999[2] Sluka, Z.: AR6-10/1973, Zapojení sOZ[3] Ručka, Arendáš AR 11/1972 str. 429-430[4] Rádio plus KTE 6/1999[5] Rádio plus KTE 7/1999[6] Radiový konstruktér 6/1970 str.30-41[7] Analogové integrované obvody, Sv.

A, TESLA Rožnov, 1987

61. dílVstupní impedance zesilovače

klíčová slova: vstupní impedance, impe-danční přizpůsobení, zesilovač, emitoro-vý sledovač, operační zesilovač

U operačního zesilovače se použí-vají dva druhy zapojení - invertujícía neinvertující. Liší se mimo jiné i vstup-ní impedancí. Tato vlastnost se zdá do-cela nedůležitá do okamžiku, kdy se pro-jeví. učebnicích a literatuře najdetenaprosto exaktní výklad i s výpočty, myto pro účely naší Malé školy praktickéelektroniky opět vezmeme zjednoduše-ně a prakticky.

Zcela konkrétně: z nostalgie si chce-te přehrát stará dobrá „elpíčka“- tedy čer-né gramofonové desky. Když máte gra-mofonové desky, máte někde i odloženýgramofon. Co zvládla stará technika,zvládne i nová. Při připojení gramofonus krystalovou přenoskou ke vstupu va-šeho moderního výkonného zesilovačeslyšíte cosi velmi slabého. Ihned to sve-dete na staré desky, starý gramofon, sta-ré nevímco, ale když oprášíte i starší ze-silovač, budete překvapeni, ono tofunguje. Tento zesilovač má totiž i vstuppro krystalovou přenosku, která sicedává na výstupu napětí asi 200 mV, alemá veliký vnitřní odpor, přesněji řečenoimpedanci, a tak se musí připojit ke vstu-pu zesilovače, který má také velkou im-pedanci. Tomu se říká impedanční při-způsobení, což už znáte z vf techniky,kde se například kabel od antény 75 Ωpřipojuje do vstupu přijímače s impe-dancí 75 Ω.

Dělič napětíPro ilustraci si představíme gramofo-

novou přenosku připojenou na vstupzesilovače. Viz obr. 1. Na první pohledvidíme pouze přenosku, kabel a zesilo-vač. Přenoska má svůj vnitřní odpor Ria zesilovač Rvst. Při připojení přenoskyk zesilovači vznikne dělič napětí, kterýjsme probírali už několikrát, a tak víme,že napětí na tomto děliči jsou v poměrupříslušných odporů. Pro představu, abyse nám to lépe počítalo, si řekneme, ževnitřní odpor přenosky je 1 MΩ vstupníodpor zesilovače 10 kΩ.

Už na první pohled je vidět, že připoměru 1000 kΩ ku 10 kΩ bude navýstupu tohoto děliče napětí asi 100 krátmenší. Takže když na výstupu nezatíže-né přenosky bude výstupní napětí na-příklad 200 mV, bude na vstupu zesilo-vače s vnitřním odporem 10 kΩ napětí100 x menší, tedy jenom 2 mV. Kdybyvstupní odpor zesilovače byl stejně vel-ký jako výstupní odpor přenosky, klesloby napětí právě na polovinu.

Vnitřní odpor neboimpedance?

Zjednodušeně řečeno je vnitřní odporodpor kladený stejnosměrnému proudu,nebo odpor kladený střídavému proudu,tedy i nízkofrekvenčnímu signálu, reálnýmodporem. Jestliže se jedná o odpor klad-ný střídavému proudu obecně, říkáme muimpedance. Také se uvádí v ohmech, alepři různých kmitočtech může být různá. Tojsme si ukazovali na příkladu výhybeku reproduktorů, tvořených tlumivkou nebokondenzátorem.

Vnitřní odpor, či spíše impedanci gra-mofonové přenosky nebo mikrofonu,magnetofonové hlavy, výstupní napětía impedanci zvukové karty PC, výstupupro nahrávání z TV apod., najdemev katalogovém listu nebo technickýchúdajích k výrobku. Například magneto-dynamická přenoska má impedanci

47 kΩ. Pro dynamický mikrofon se někdyuvádí impedance 600 Ω, tak zvaný vyso-koimpedanční vstup má impedanci ob-vykle větší než 100 kiloohmů, u speciál-ních měřicích přístrojů řádově i MΩ.

Vstupní odpor obvodůs operačními zesilovači

Pro jednoduchost budeme uvažovatoperační zesilovače ve stejnosměrnýchobvodech a budeme používat pojemodpor. Svou povahou má ideální operačnízesilovač vstupní odpor takřka nekoneč-ný, ve skutečnosti v řádech MΩ (viz katalo-gy). Například v neinvertujícím zapojeníoperačního zesilovače na obrázku 2.A máme zesilovač s vysokoimpe-dančnímvstupem.

Jestliže chceme neinvertující zesilovačs menším vstupním odporem, stačí ke vstu-pu připojit paralelně rezistor s požado-vanou hodnotou. Výsledný vstupní odporje dán paralelní kombinací vstupního od-poru a odporu tohoto rezistoru. Počítámepodle známého vzorečku R = Rvst.Rp/(Rvst+Rp). Jestliže je odpor tohoto rezis-toru značně menší než vstupní odpor ope-račního zesilovač, je výsledný vstupníodpor určen prakticky velikostí přidanéhorezistoru. Například v zapojení předzesi-

Obr. 1 – Připojení gramofonuzesilovači

Obr. 2 – Neinvertující zesilovač

135


lovače [viz 6] se vstupní impedancí 47 ki-loohmů nebo 600 Ω je paralelně k nei-vertujícímu vstupu připojen rezistors odporem 47 kΩ, nebo 600 Ω.

Takže teď už víme, jak se realizujeneinvertující zesilovač s různým vstup-ním odporem. Tento odpor se při výpočtuzesílení neuplatňuje, je součástí vstup-ního děliče daného vniřním odporemzdroje signálu a takto realizovanýmvstupním odporem zesilovače. Zesíleníje určeno poměrem odporů R1 a R2, jakjsme probrali minule.

V invertujícím zapojení operačníhozesilovače na obrázku 3 je na neinvertu-jícím vstupu zem a na invertujícím vstu-pu je takzvaná „virtuální zem“. Slovo vir-tuální znáte z počítačových napodobenískutečnosti blížících se realitě. Virtuálnízem tedy znamená, že tento vstup nenípřímo uzemněn, ale chová se, jako kdy-by byl uzemněn.

Takže mezi vstupem a touto virtuálnízemí leží odpor R1. Vstupní odpor tohotozesilovače je tedy právě tak velký, jakvelký je odpor R1. Můžeme napsat, žeRvst=R1. Tento odpor se ale uplatňujev zesílení stupně. Takže R2 musí být toli-krát větší než R1, kolikrát musí zesilo-vač zesilovat. Jestliže je R1 například1 kΩ a chceme, aby zesilovač zesilo-val stokrát, bude R2 stokrát větší, tedy100 kΩ.

Takto byl realizován předzesilovač sedvěma vstupy - vysokoimpedančním sevstupní impedancí 100 kΩ a nízkoimpe-danční s impedancí 4,7 kΩ. Zcela jedno-duše. Vstupní impedance je v podstatě ur-čena rezistorem R1 a rezistor R2 je zvolentak, aby bylo nastaveno požadované zesí-lení. Jestliže má být zesílení 100, je R2 sto-krát větší, tedy k R1=4,7 kΩ je R2=470 kΩa k R1=100 kΩ je R=10 MΩ. Zde vidíme,že nelze jít až do krajnosti, protože velkéodpory se těžko realizují. Nejenomže seběžně prodávají rezistory s odporem asido 1M, ve specializovaných obchodech ažasi do 10M, ale je třeba také počítats odporem izolace - tedy izolačním odpo-rem použité desky plošných spojů, povr-chovém znečištění prachem, zvláště vodi-vým prachem, vlhkostí a dalšími vlivy.

Napěťový sledovačV literatuře také nacházíte zvláštní

zapojení operačního zesilovače, kterévypadá, jako když se štěně otáčí dozadukouše do ocásku (viz obr. 4). Tomuto za-pojení se říká napěťový sledovač a mátyto podstatné vlastnosti:• nezesiluje - zesílení je 1• veliký vstupní odpor - ideálně by mělbýt nekonečný• maličký výstupní odpor - ideální by mělbýt nulový.

Používá se právě pro svůj velikývstupní odpor jako oddělovací „zesilo-vač“, aby nezatěžoval předchozí obvod.Tedy buď jako vstupní obvod předzesi-lovače, který má mít co největší vstupníodpor, nebo jako výstupní obvod zaří-zení, které nemá být zatěžováno dalšímobvodem.

Slovo sledovač najdete v literatuřenapříklad jako sledovač signálu. To jepomocný zesilovač, kterým je možno hle-dat závadu v zesilovači nebo AM přijí-mači tak, že se sleduje, kam až procházísignál. Od vstupu po jednotlivých krocíchsměrem k výstupu. Tam, kde se signálztrácí, se hledá závada. Základní vlast-ností tohoto sledovače je, že zkoušenýobvod vůbec nezatěžuje, jenom, jakokdyž se lehce posadí motýl, snímá sig-nál a dále ho zesiluje. Má veliký vlastnívnitřní odpor, správně řečeno velikouvstupní impedanci. Jako sledovač signá-lu k opravám nízkofrekvenčních zesilo-vačů můžete použít jakýkoliv nf zesilo-vač s velkou vstupní impedancí. Nebok běžnému zesilovači přidáte na vstupobvod, kterému se říká sledovač.

Vstupní odpor běžnýchzesilovačů

Vnitřní odpor u některých obvodů mů-žeme odhadnout, například odpor poten-ciometru zapojeného na vstupu zesilova-če můžeme pro jednoduchost považovatza vstupní odpor zesilovače. Samozřej-mě je třeba uvažovat i paralelně připoje-ný vnitřní odpor zesilovače, který není vi-dět, není na něm napsaná žádná hodnotaa dokonce je i při různých kmitočtech jiný.Vypadá to jako zamotané klubko, ale vez-meme to zkrátka.

Měření vstupní impedanceK měření budeme potřebovat nízko-

frekvenční generátor, nízkofrekvenčnímilivoltmetr, obyčejný lineární potencio-metr a ohmmetr, například v multimetru.Zapojení je na obrázku 6.

Předpokládáme, že nízkofrekvenčnígenerátor má vlastní vnitřní odpor velmimalý, pro jednoduchost uvažujeme nu-lový.a) Na výstupu generátoru nastavímekmitočet například 1 kHz a nějaké napě-tí, například 100 mV. Změříme ho nízko-frekvenčním milivoltmetrem.b) Generátor připojíme na vstup měře-ného objektu. Nízkofrekvenční milivoltme-tr připojíme na tento vstup.c) A nyní mezi generátor a vstup objektupřipojíme potenciometr a postupně zvyšu-jeme jeho odpor tak, až napětí na vstupuklesne na polovinu. To znamená, že na vstu-pu měřeného objektu je polovina napětí apolovina je na odporu potenciometru. A lo-gicky, odpor potenciometru se rovná vstup-ní impedanci měřeného objektu.d) Potenciometr odpojíme a změřímejeho odpor.

Takhle se to ale nedělá, protože kevstupní impedanci zesilovače fakticky při-pojujete i vnitřní odpor měřicího přístroje,který může být podle typu řádově MΩ,nebo třeba jenom několik kΩ, což by mě-ření znatelně ovlivnilo.

Obr. 3 – Invertující zesilovač

Obr. 4 – Sledovač

Ve verzi s tranzistorem se nazýváemitorový sledovač (v době elektronekto byl katodový sledovač). Obvyklý nf ze-silovač bývá v zapojení se společnýmemitorem - emitor je spojen se zemí, za-těžovací pracovní odpor je v kolektoru.Tranzistor zesiluje, jeho vstupní odpor jev řádu kiloohmů.

Emitorový sledovač (viz obr. 5) má pra-covní odpor zapojený v emitoru, kolektorje připojený přímo na napájení, je to zapo-jení se společným kolektorem. V literatuřese uvádí, že jeho vstupní odpor je zhrubanásobek zesilovacího činitele tranzistoruβ krát odpor v emitoru. K tomu je třeba uvá-žit i vliv předpěťového odporu v bázi. Teo-reticky má emitorový sledovač s odporemv emitoru 1 kΩ zesilovacím činitelem 300vstupní odpor zhruba 300 kΩ.

a)

c)

b)

Obr. 5 – a) zesilovač se společnýmemitorem, b) zapojení se společnýmkolektorem – emitorový sledovač,

c) zapojení emitorového sledovačena vstup zesilovače pro gramofon


136

Postupujeme takto:a) Měřící pracoviště zapojíme podléschématu.b) Na výstupu generátoru nastavímekmitočet například 1 kHz.c) Na výstup zesilovač připojíme nízko-frekvenční milivoltmetr, nebo v nouzi vol-tmetr přepnutý na střídavý rozsah.d) Na výstupu generátoru nastavíme ně-jaké napětí, nemusí nás zajímat, jak je vel-ké, teď čteme napětí na výstupu zesilova-če, prostě na generátoru nastavíme takovénapětí, aby na výstupu bylo napětí napří-klad 1V, nebo aby ručička ukazovala nakonec stupnice, nebo prostě „nějaké“.e) Mezi generátor a vstup objektu připo-jíme potenciometr a postupně zvyšuje-me jeho odpor tak, až měřené napětí kles-ne na polovinu. Prostě místo měřenímalého napětí na vstupu měříme většína výstupu. Jak je velké, nám je jedno,sledujeme jeho pokles na polovinu.f) Potenciometr odpojíme a změřímejeho odpor. Odpor potenciometru je stej-ný jako vstupní impedance zesilovače.

Takže i když dovnitř zesilovače nenívidět, projevila se jeho vlastnost - vstup-ní, nebo vnitřní impedance.

Pokus 1.Měření vstupní impedance emitoro-

vého sledovače. Byl zvolen R1 = 1M5

a R2 = 1k, použitý tranzistor měl zesilo-vací činitel h21e změřený multimetrem530. Teoreticky by vstupní odpor měl být530 × 1000, tedy 530 kΩ. Ve skutečnostibyl naměřena vstupní impedance351 kΩ. K vypočtené vstupní impedancije třeba přidat vliv paralelně připojené-ho rezistoru R1. Počítáme Rvstupní =530000*1500000/(530000 + 1500000),což je 391 kiloohmů. Pracně byste moh-li počítat všechno možné, ale mnohemrychlejší je prostě provést měření. Bě-hem dvou minut bylo na napájivém kon-taktním poli provedeno změření i proemitorový odpor 5k1, vyšlo 756 kiloo-hmů a při odporu 10k vyšlo 861 kiloo-hmů. Bez dlouhého počítání a odhado-vání, jak dalece je výpočet přesný.

Pokus 2.Zkuste si měření provést s vaším zesi-

lovačem z před-chozích pokusů, napříklads LM386 nebo s TDA2822M.

Nemáte měřící přístroje?Jestliže nemáte nízkofrekvenční ge-

nerátor, ani nízkofrekvenční milivoltme-tr, můžete provést improvizované měře-ní i s voltmetrem přepojeným na střídavérozsahy, například v multimetru. Využi-jeme toho, že na výstupu zesilovače jevětší napětí, které můžete změřit i vaším

Obr. 6 – Zapojení měřících přístrojů pro měření vstupní impedance

multimetrem. Zkuste si změřit vstupní im-pedanci například vašeho zesilovačes LM386.a) Na vstup připojte signál ze sluchátko-vého výstupu walkmana a na výstup zesi-lovač připojte voltmetr. I když výstupní na-pětí kolísá, odhadnete jeho střednívelikost.b) Do vstupu vřaďte potenciometr a zvět-šujte jeho odpor tak, až velikost výstup-ního napětí klesne na polovinu předchá-zejícího.c) Potenciometr odpojte a změřte jehoodpor. Pokud je značně větší než vnitřníodpor sluchátkového výstupu walkmana(řádově jenom ohmy), je velikost odporustejná jako velikost vstupní impedance ze-silovače.

Litaratura:[1] Punčochář, J.: Operační zesilovačev elektronice, BEN, Praha 1999[2] Punčochář, J.: Operační zesilovače,Amatérské rádio řada B 4/1993[3] Everyday Practical Electronics, Dec.,2001, stra 844-846[4] Belza, J.: Zapojení s operačními zesi-lovači, A Radio konstrukční elektronika3/1996[5] Wait, J. V., Huelsman, Mc Graw Hill, Inc.,J. P., Korn, G. A.: Intoduction to OperationalAmplifiers Theory ande Application, 1999[6] Dietmeier, U., Vzorce pro elektroniku,BEN, Praha 1999[7] Praktická elektrinika A Radio 4/1997,str. 16-17[8] Praktická elektronika C – stavebnicea konstrukce 6/2001, str. 25

62. dílLineární ohmmetr

klíčová slova: lineární ohmmetr, operač-ní zesilovač, ručkové měřidlo, referenč-ní zdroj

Zajímavou aplikací operačního zesi-lovače je lineární ohmmetr. Klasický pří-moukazující ohmmetr s ručkovým měři-dlem má stupnici nelineární, která mána pravém okraji stupnice nulu ohmůa směrem k levému okraji se zhušťuje,takže nejpřesněji se hodnota odporu čtezhruba k prostředku stupnice. Ohmmet-ry v univerzálních měřících přístrojích mí-

vají obvykle několik rozsahů, nebo ale-spoň dva rozsahy pro „malé“ a „velké“odpory. Digitální multimetry měří odpo-ry s přesností na několik platných číslic,což pro běžnou praxi zcela stačí. Nyníse soustředíme na použití operačníhozesilovače. Podobný princip, který si pro-bereme je možno použít pro přímouka-zující měřič kapacity, měřič intenzityosvětlení atd. Hlavní výhodou je lineár-ní stupnice, tedy běžná původní stupni-ce ručkového měřidla, nebo stupnice,kterou si můžete dostatečně přesně na-rýsovat sami.

Lineární ohmmetr je v literatuře popi-sován již od začátku uvedení operačníchzesilovačů v integrovaných obvodech natrh. Základem je stejnosměrný zesilovač,jehož poměr výstupního napětí ku vstup-nímu je určen poměrem odporů .

Abychom mohli vyjádřit hodnotu ne-známého rezistoru Rx, potřebujeme znátpřesnou hodnotu odporu druhého rezis-toru a vstupní napětí Uvst. Změříme vý-

stupní napětí Uvýst a z uvedeného vzta-hu můžeme vypočítat neznámý odpor,nebo zvolit takové hodnoty, aby se čí-selná hodnota dala na stupnici měřidlasnadno přečíst. V principu je jedno, jest-li neznámý odpor bude R1 ve vstupunebo R2 ve zpětné vazbě z výstupu navstup, nebo zda použijete invertující ze-silovač nebo neinvertující. V literatuřenajdete oba způsoby.

Obr. 1a – Základní zapojeníneinvertujícího zesilovače

Obr. 1b – Měření napětí na vstupu,na výstupu a mezi výstupem

a referenčním napětím

137


Neinvertující zesilovačNa obrázku 1 je zjednodušené zapo-

jení pro první praktické pokusy, ke kte-rým budeme pro oživení potřebovat mul-timetr, nebo alespoň dva rezistory sestejným odporem 100 kiloohmů. Na ne-invertující vstup je přivedeno vstupní na-pětí. Chceme, aby bylo konstantní, ne-měnné, také česky říkáme vztažné, cizímslovem referenční, a proto se i v literatu-ře obvykle označuje Uref. V tomto zapo-jení bude rezistor R1 mít známou hod-notu 100 kiloohmů a R2 bude neznámý,označíme ho Rx. Z předchozího výkladuvíme, že poměr výstupního napětí kuvstupnímu je poměru rezistorů R1+R2 kuR1 a úpravami tohoto vztahu dojdemeke vzorci

Uvýst= Uref . (1+Rx/R1)

První pokus - měření napětíNa vstup připojíme referenční zdroj

napětí a oba rezistory zvolíme stejné,100 kiloohmů. Změříme napětí na nein-vertujícím vstupu a poté na výstupu a potéuvažujeme. Zcela konkrétně. Na zenero-vě diodě bylo naměřeno napětí 2,4 Va na výstupu bylo naměřeno napětí4,8 V, což je potvrzeno i teoreticky do-sazením dosazení do vzorce, kde vy-chází, že

Uvýst=Uref.(1+100/100)Uvýst=2,4.(1+1)

Uvýst=2,4.2Uvýst=4,8 [V]

To je napětí naměřené vůči společnézemi. Jestliže ale budeme měřit napětívůči neinvertujícímu vstupu, bude výstup-ní napětí o referenční napětí menší, o tomse přesvědčíme změřením - voltmetr při-

pojíme mezi neinvertující vstup a výstup- u pokusného vzorku bylo naměřeno na-pětí 2,4V.

Druhý pokus - měníme RxAbychom viděli, že se napětí na výstu-

pu opravdu mění podle velikosti odporuRx, nahradíme ho trimrem 100 kiloohmůnebo lineárním potenciometrem 100 kilo-ohmů. Viz obr. 2. Na osičku nasadíme knof-lík se značkou, nebo si na něj fixou na-kreslíme tečku, abychom se alespoňhrubě orientovali, jak velký odpor jsme asinastavili. A měříme výstupní napětí mezivýstupem a neinvertujícím vstupem. Přizměně odporu na polovinu toto napětíopravdu kleslo na polovinu. Přesvědčímese o tom. Máme dvě možnosti - buď odpo-rem nastavit napětí na polovinu a pakodpojit napájení, potenciometr odpojit, ne-pohnout osičkou a změřit jeho odpor, nebozměřit jeho původní odpor při nastave-ném výstupním napětí, potom nastavit po-loviční odpor - změříme ho ohmmetremv multimetru - a potom ho zapojíme doobvodu a změříme výstupní napětí. Po-zor! Pokud používáte univerzální multimetr,nezapomeňte přepnout přepínač z měře-ní odporů na měření napětí, jinak si ukrou-títe hlavu divením, že neměříte to, co byse naměřit mělo. Zkušenější se možnáušklíbnou, ale jsme v praktické školea toto je zkušenost z praxe.

pojeném rezistoru Rx, tedy při hodnotěRx=nekonečno také nekonečné výstup-ní napětí, ale to může být nejvýše jenomtakové, jaké je napájecí napětí. Při pou-žití 9V bylo výstupní napětí proti zemi asi8,5V. Nebo proti referenčnímu vstupuo referenční napětí menší, v ukázkovémpříkladu 8,5-2,4=6,1V. Tuto hodnotu bu-deme brát v úvahu, když není připojenýžádný neznámý odpor.

Čtvrtý pokus - připojímeručkové měřidlo

Můžeme změřit vstupní i výstupní na-pětí a z jejich poměru se znalostí hodno-ty jednoho z rezistorů vypočítat druhýneznámý, ale to nám stále ještě nic neří-ká, a k rychlému přečtení hodnoty to máještě daleko, přece nebudeme měřits kalkulačkou v ruce.

V literatuře obvykle najdete schémas ručkovým měřidlem, které právě nemá-te. Ale ručková měřidla jsme probrali jižv počátcích naší školičky a není pro násproblém udělat si předřadný odpor prolibovolné vhodné měřidlo. Zcela praktic-ky. Na měřidle obvykle vidíme stupnicis počtem dílků a pokud ji nechcete pře-kreslovat, můžete ji využít. Použijeme mě-řidlo magnetoelektrické (poznáme hopodle značky) s rozsahem například100 mikroampér. Pokud máte jiné, napří-klad 40 mikroampér, 250 mikroampér,nebo 1 mA, prostě takové, jaké máte. Připoužití měřidla 100 mikroampér využije-me stupnici tak, že si řekneme, že vý-chylka ručky na 100 dílků bude 100 kilo-ohmů. Nebo například na 64 dílků bude64 kiloohmů a tak dále.

Úvaha: jestliže chceme, aby nám ru-čička při napětí na výstupu odpovídajícíneznámému odporu Rx ukazovala na ko-nec stupnice, zvolíme takový předřadnýodpor Rp, aby měřidlem tekl takovýproud, aby ručičku vychýlil na konec stup-nice. Předběžně odpor odhadneme tak,

Obr. 2 – Místo voltmetru měřímenapětí ručkovým měřidlem

s předřadným rezistorem Rp.

Obr. 3 – Předřadným odporemi měřidlem teče stejný proud Im

Obr. 4 – Zapojení přepínače rozsahů,po připojení Rx stiskneme tlačítko

Zkuste si potenciometr nastavit až naminimum, mělo by to být takřka k nuleohmů. Napětí na výstupu by mělo prak-ticky také klesnout až na nulu. Nebude topřesně nula, protože mezi vstupy je jakésimalé rozdílové - offsetové - napětí, ale měloby být prakticky zanedbatelné.

Závěr: výstupní napětí se mění podlevelikosti odporu Rx. Jestliže Rx je nula,je výstupní napětí vzhledem k neinvertu-jícímu vstupu nulové, jestliže je velikostodporu Rx stejně velká, jako R1, vzrostetoto napětí na hodnotu stejně velkou, jakoje Uref.

Třetí pokus – maximální odporStále jsme měli připojený „neznámý“

měřený odpor Rx. Teoreticky by při od-

Obr. 5 – Zenerovou diodou tečeproud, na zenerově diodě je

referenční napětí Uref

Obr. 6 – Referenční napětí 5 Vzískané stabilizátorem 78L03


138

že výstupní napětí dělím proudem mě-řidla Im, zde

Rp=(Uvýst-Uref)/ImV našem případu to jeRp=(4,8-2,4)/0,0001

Rp=24000 ohmůTo je celkový odpor složený z vnitřní-

ho odporu měřidla a předřadného odpo-ru. Vnitřní odpor měřidla praktik zjišťovatnemusí, prostě použije trimr s větší hod-notou a po zapojení nastaví jeho hodno-tu tak, aby ručka ukazovala na konec stup-nice. Viz obr. 3. A máme jednoduchýohmmetr. Trimrem nebo potenciometrempoužitého místo Rx můžete měnit jehoodpor a sledovat výchylku ručičky nastupnici. Nastavenou hodnotu můžetepodle předchozího postupu zkontrolovat.Když vám ručička ukáže na 22 dílků,bude výchylka odpovídat neznámémuodporu 22 kiloohmů, a tak dále a dále.

Pátý pokus – měříme rezistoryMísto nastavitelného neznámého od-

poru můžete připojit nějaký váš rezistor.Zatím zvolte nějaké s hodnotami od 10 ki-loohmů do 100 kiloohmů. Když hodnotabude menší, bude i výchylka menší. Napří-klad rezistor 5 kiloohmů způsobí výchylkujenom 5 dílků. Naopak u rezistoru většíhonež 100 kiloohmů půjde ručička „za roh“stupnice. A při když nebude připojen žád-ný rezistor, ručka vyletí až na doraz za kon-cem stupnice a je nebezpečí že si buďnárazem mechanicky ulomí – bývají skle-něné, nebo že se přepálí cívka systémuměřidla. To se řeší několika způsoby, na-příklad přepínačem rozsahů, kdy místo jed-noho rezistoru R1 použijeme několik vždys násobkem deseti, někdy se říká že to jsoudekádové odpory. Například 1k, 10k, 100k,1M. A máme rozsahy pro měření odporůdo 1 kiloohmu, 10 kiloohmů, 100 kiloo-hmů, 1 megaohmu a podobně. Viz obr. 4.

Nežádoucímu vyletění ručky zabrání-me alespoň z části tím, že začínáme měřitod nejvyššího rozsahu a že místo vypína-če napájení použijeme tlačítko, které stisk-neme až když je neznámý měřený rezistorpřipojený. Viz obr. 4.

Šestý pokus – jiné měřidloPokud máte jiné měřidlo, například se

stupnicí do 500 dílků, můžete s použitímtéto stupnice měřit rezistory například do

500 kiloohmů. Kdybychom nechali pů-vodní dekádový rezistor R1 100 kiloo-hmů, došli bychom při neznámém rezis-toru 100 kiloohmů na 100 dílků.

Postup: připojíme toto měřidlo, měře-ný rezistor Rx 100 kiloohmů, dekádovýrezistor R1 100 kiloohmů a trimr před-řadného odporu Rp nastavíme tak, abyručka ukazovala na 100 dílků. Opravdunám to do 100 kiloohmů měří tak jakou měřidla se stodílkovou stupnicí. Může-me naměřit i větší rezistory, ale do500 kiloohmů se nedostaneme, protoževýstupní napětí by mělo pro pětkrát většírezistor Rx než R1 být také pětkrát většínež referenční napětí, ale jsme omezenimaximálním napětím na výstupu, jak jsemsi změřili ve třetím pokusu. V tomto ukáz-kovém případě můžeme měřit nejvýše doasi 250 kiloohmů, při větším odporu užručka výš nejde. Vida, i to je jedno řeše-ní, jak udělat, aby ručka měřidla při od-pojeném měřeném rezistoru Rx nešla zaroh stupnice.

Řešení: pro měřidlo se stupnicí do500 dílků můžeme použít rezistor R1500 kiloohmů a můžeme měřit do500 kiloohmů, nebo při dekádovém od-poru 50 kiloohmů do 50 kiloohmů a takdále. Obdobně například při stupnici do250 dílků, 150 dílků, 40 dílků, nebo ja-kou vlastně použijete. Pokud si budetekreslit svou vlastní stupnici, nikdo netvr-dí, že musí být do nějakého kulatého čís-la. Jenom musí být lineární.

Sedmý pokus – referenčnínapětí

V úvodu byla použitý referenční zdrojse zenerovou diodou, na které bylo na-

měřeno napětí 2,4V. Ale na ní bylo ozna-čení 3V9. Jak to? Pro toto zenerovo na-pětí by bylo třeba, aby zenerovou dio-dou tekl takový proud, aby na ní bylonapětí jaké je uvedeno v katalogu. Vizobr. 5. Zcela prakticky byl rezistor 4k7 na-hrazen menším a menším, napětí sicebylo vyšší, při hodnotě 240 ohmů bylonapětí již 3,4V, ale zenerovou diodou jižtekl proud asi 22 mA. Nevadí, jaké napětímáme, to máme, lze ho použít také, hlav-ně, že toto referenční napětí při zatíženíneklesá, je stále stejné, neměnné. Jestli-že je dekádový odpor Rl 100 kiloohmůa neznámý měřený odpor Rx také100 kiloohmů, je výstupní napětí dvojná-sobek referenčního napětí 3,4 krát 2 tedy6,8V, což je stále menší než je maximálnínapětí omezené použitým napájecím na-pětím 9V baterie. Vyhovuje, jenom je opětzapotřebí upravit hodnotu předřadnéhoodporu Rp měřidla, aby i při tomto refe-renčním napětí výchylka ručky odpoví-dala měřenému odporu.

Osmý pokus – 7805Co když jako zdroj referenčního na-

pětí místo zenerovy diody použijemezdroj pevného napětí 7805? Ano, alemusíme dodržet několik předpokladů.Viz obr. 6. Předně je třeba vstup i vý-stup tohoto obvodu blokovat konden-zátory 100 nF, jak jsme již probíraliv části o tomto obvodu [8]. Jestliže bu-deme chtít, aby ručička ukazovala nakonec stupnice když hodnota dekádo-vého odporu R1 a měřeného odporubude stejná, bude výstupní napětí dvoj-násobek referenčního napětí, jak jsmesi řekli již v úvodu. Takže 2 krát 5 je 10.To nám devítivoltová baterie neumož-ní, ale ohmmetr je možno napájet z ji-ného zdroje, například 12 V.

Devátý pokus – LM317U LM317 si můžeme nastavit libo-

volné napětí od 1,25 V až do asi 30 V[viz 9]. Ideální. Při napájení z 9 V bateriesi můžeme realizovat napětí například4 V, dvojnásobek je 8 V, což je méně než9 V. Viz obr. 7. A teď pro ty, kteří nemají

Obr. 7 – Referenční napětí lze nastavit podle potřeby obvodem LM317L

Obr. 8 – Celkové principielní zapojení lineárního ohmmetru

139


digitální multimetr, ani voltmetr, ani ohm-metr.

Obvod zapojíme podle schématu naobrázku 8 . Rezistor R4 má podle katalo-gu mít hodnotu 240 ohmů, na něm jenapětí 1,25 V. Když R5 v nastavovacímvstupu ADJ bude mít hodnotu 470 ohmů,bude výstupní napětí asi 3,7V, což lzeověřit výpočtem, to jsme již brali. R1 budemít hodnotu 100 kiloohmů, místo nezná-mého rezistoru Rx připojíme rezistors hodnotou také 100 kiloohmů, použije-me měřidlo 100 mikroampér. Stále nic ne-měříme, Trimr Rp nastavíme na maximál-ní hodnotu a zapneme napájení. Ručička

ukazuje někam na stupnici. Trimr nasta-víme tak, aby ručka ukazovala na konecstupnice, na 100 dílků. A je hotovo. Po-kud použijeme přesné 1% rezistory, mů-žeme našemu ohmmetru věřit. Případněmůžete použít přepínač a přepínat roz-sahy 1k, 10k, 100k.

Toto není stavebnice ohmmetru, je tovýklad s praktickými ukázkami, které bu-dou pokračovat příště.[1] Malina, Václav: Poznáváme elektroni-ku III, str. 126-133 Kopp, České Budějo-vice 1990[2] Amatérské Rádio 7/1978 str. 250, Li-neární ohmmetr

[3] Amatérské Rádio řada B 3/1997 str.104 viz. Amatérské Rádio 11/1978 str.428, Lineární ohmmetr[4] Amatérské Rádio A4/1988 str. 136,Lineární ohmmetr[5] Amatérské Rádio 4/1989 str. 130, Li-neární ohmmetr[6] Bell, I.., Chesmore, D., Op. amps inSensor Circuits, Everyday PracticalElectronics, Dec. 2001, s. 844-845[7] Punčochář, J.: Operační zesilovačev elektronice, BEN, Praha, 1999[8] Rádio plus KTE 3/1998 str. 22-23 Za-pojení se stabilizátory 7800[9] Rádio plus KTE 4/1998 str. 28-29

63. dílJiná verze lineárního ohmmetru

klíčová slova: lineární ohmmetr, operač-ní zesilovač, referenční zdroj, ručkovéměřidlo

Základem je opět stejnosměrný ze-silovač, jehož poměr výstupního napětíku vstupnímu je určen poměrem odpo-rů. Abychom mohli vyjádřit hodnotu ne-známého odporu Rx, potřebujeme znátpřesnou hodnotu odporu druhého rezis-toru a vstupní napětí Uvst. Změříme vý-stupní napětí Uvýst a z uvedeného vzta-hu můžeme vypočítat neznámý odpor,nebo zvolit takové hodnoty, aby se čí-selná hodnota dala na stupnici měřidlasnadno přečíst. V principu je jedno, jest-li neznámý odpor bude R1 ve vstupunebo R2 ve zpětné vazbě z výstupu navstup, nebo zda použijete invertující ze-silovač nebo neinvertující. V literatuřenajdete oba způsoby (viz obr. 1).

Invertující zesilovačNa obr. 2 je zjednodušené zapojení

pro první praktické pokusy, ke kterýmbudeme pro oživení potřebovat také mul-timetr a dva rezistory se stejným odpo-rem 100 kΩ. K napájení použijeme dvědevítivoltové baterie, nebo symetrickýzdroj napájení. Na invertující vstup je při-vedeno známé konstantní, neměnné,česky vztažné, cizím slovem referenčnínapětí označené Uref (viz [3], [4], [5]).V tomto zapojení bude rezistor R1 mítznámou hodnotu 100 kΩ a R2 bude ne-známý, označíme ho Rx. Z předchozíhovýkladu víme, že poměr výstupního na-pětí ku vstupnímu je poměru rezistorů R2ku R1 a úpravami tohoto vztahu dojde-me ke vzorci

Uvýst = Uref × (R2/R1)

První pokus - měření napětíNa vstup připojíme referenční zdroj

napětí a oba rezistory zvolíme stejné,100 kΩ. Změříme vstupní referenčnínapětí a napětí na výstupu a poté uva-žujeme. Na referenčním zdroji z minu-lých pokusů s LM 317 nastavíme na-příklad napětí 4 V a změříme napětína výstupu (viz obr. 3). Mělo by být stej-né, tedy také 4 V (kdo má 7805, budemít napětí 5 V).

Třetí pokus - připojímeručkové měřidlo

Ručkové měřidlo připojíme stejnýmzpůsobem jako v minulé části Malé ško-ly (viz. obr. 4). Pokud má měřidlo lineárnístupnici, můžete ji využít. Máte-li napří-klad měřidlo se stupnicí do 100 µA stodílků, je snadno přímo použitelné. Pokudmáte měřidlo se stupnicí, která má150 dílků (do 150 µA), není třeba stupni-ci překreslovat, prostě budete mít rozsahdo 150. Podobně se můžete setkat s mě-řidlem se stupnicí, která má 40 dílků,250 dílků, nebo jakoukoliv jinou.

Postup je prostý. Ponecháme R1s hodnotou 100 kΩ, Rx zvolíme také100 kΩ. Do série s měřícím přístrojem za-pojíme předřadný odpor složený z rezis-toru a trimru pro jemné nastavení. Trimrnastavíme tak, aby ručička ukazovala na100 dílků. Pokud máme měřidlo, které mástupnici se 100 dílky, bude ukazovat nakonec stupnice. Pokud máte měřidlo, kte-ré má stupnici do 150 dílků, bude ukazo-vat na 100 dílků. Přitom máte možnostměřit odpory až do 150 kΩ, takže kdy-byste místo neznámého odporu Rx pou-žili potenciometr například 250 kΩ, mů-žete jím pro vyzkoušení rozsahu měřenínastavovat měřený odpor od nuly až do150 kΩ. Pokud máte referenční napětíUref = 4 V, vystoupí výstupní napětí, ažna 6 V, což je stále ještě menší, než jenapájecí napětí. Ručička měřidla bude

Obr. 1

Obr. 2

Druhý pokus - měníme RxKdybychom Rx odpojili, byl by od-

por „nekonečně velký“ a výstupní na-pětí by tedy také mohlo být „nekoneč-né“, ale zůstane omezené napájecímnapětím, tedy menší než 9 V. Při poku-sech tedy nejdříve připojíme rezistor ateprve potom připojíme napětí. To lzeprovést dvojitým vypínačem, nebo tla-čítkem se dvěma páry kontaktů, neboalespoň dvěma tlačítky poblíž sebe,aby je bylo možno stisknout současně.Nebo je pro pokusy možné použít pro-měnný odpor - buď laboratorní, nebov běžné praxi lineární potenciometrnebo alespoň trimr. Budeme-li odporzmenšovat, bude přímo úměrně klesati výstupní napětí. Takže při zmenšeníodporu na polovinu klesne také výstup-ní napětí na polovinu. Změna výstupní-ho napětí je vzhledem ke změnám od-poru l ineární, což je výhodné prokonstrukci lineárního ohmmetru s ruč-kovým měřidlem. Obr. 3


140

na konci stupnice, na 150 dílcích, cožznačí, že „neznámý“ měřený odpor je150 kΩ. Kdybyste tento odpor ještě zvět-šovali, zvětšovalo by se by v poměru těch-to odporů i výstupní napětí, ale ručičkaměřidla by již „šla za roh“ a měřidlo by semohlo poškodit. Výstupní napětí by bylo:Uvýst=Uref × (R2/R1)Uvýst=4 × 250 000/ 100 000Uvýst=4 × 2,5Uvýst=10 [V]

Protože napájecí napětí je 9 V, nemůžebýt výstupní napětí větší a tak by výstupnínapětí bylo pro všechny vyšší odpory stej-né a měření špatné.

Pravidlo:Pro zvolený rozsah měření (zde do

100 kΩ) používáme obvykle normálovýodpor (zde odpor R1 také 100 kΩ) stej-ně velký. Referenční napětí musí býtmenší, než napájecí napětí.

Pokud je zvolený rozsah měření většínež normálový odpor, musí být referenč-ní napětí ve stejném poměru menší.

Máme-li například stupnici do 200 µAa tudíž chceme měřit odpory až do 200 kΩ,a normálový odpor je 100 kΩ, bude vý-stupní napětí dvojnásobně větší než refe-renční napětí.

Čtvrtý pokus - měnímereferenční napětí

Zdrojů konstantního napětí je k dis-pozici víc, snadno lze použít integrovanýobvod 7805 s pevným výstupním napě-tím 5 V, 7806 s napětím 6 V, nebo jiný,nebo použít LM317 s výstupním napětímnastavitelným od 1,25 V až do 37 V, cožjsme již probírali několikrát, zde použije-me napětí menší, než je napájecí napětí.Přitom uvažujeme, že se baterie vybíjejí,ale ještě při šesti voltech by zapojenímohlo stále pracovat, takže ho zvolímedo šesti voltů.

Pátý pokus - ručkové měřidloPoužijeme ručkové měřidlo s mag-

netoelektrickým systémem, ve kterém sev magnetickém poli pootáčí cívka tím víc,čím větší proud cívkou teče. Cívka jespojená s ručičkou, jejíž výchylku mů-žeme číst na stupnici. Na stupnici jsouvyznačeny dílky s číselným označením,aby se lépe počítaly. Jak velký proudvychýlí ručičku na konec stupnice jedáno konstrukcí měřidla. Stupnice je li-neární. Použijeme-li měřidlo k měřenínapětí, může nám být úplně jedno, jakvelký proud vychýlí ručičku na konec

stupnice. Proud obvodem je určen veli-kostí napětí a celkovým odporem obvo-du, který je tvořen vlastním vnitřním od-porem měřidla, což je ohmický odpordrátku včetně přívodů, kterým je cívkanavinutá a předřadným odporem. Pokudje v nějakém návodu [2] uveden měřícíurčitý přístroj, například 0–1 mA s vnitř-ním odporem Ri = 100 Ω, budete ho asitěžko shánět a zbytečně, když můžetepoužít jakýkoliv podobný od 40 µA ažpo asi 5 µA. Vnitřní odpor měřidla lzezměřit digitálním ohmmetrem. Kdybystek měření použili ručkový ohmmetr, kterýmá vlastní měřící proud větší, než jeměřící proud měřeného měřidla, vyletě-la by jeho ručička „za roh“ a mohlo byse poškodit. Jenom pro ilustraci byl di-gitálními multimetry DT93A a APPA 98změřen vnitřní odpor stejného typu mě-řidel40 mikroampér 6,73 kiloohmu100 mikroampér 4,46 kiloohmu250 mikroampér 0,256 kiloohmu

Co z toho plyne? Že zde není žádnálogická souvislost mezi rozsahem a vnitř-ním odporem, že ho sice lze změřit, alenejjednodušší je prostě do série s měří-cím přístrojem vřadit trimr a nastavit hotak, aby měřená hodnota byla stejná jakona kontrolním přesném měřícím přístroji.Kdo má rád teorii, najde výpočty před-řadných odporů i bočníků v učebnicích,ale jak vidno, jde to i prakticky.

Šestý pokus - změna rozsahůRozsah měření můžeme změnit změ-

nou normálového odporu, zde R1 (viz.obr. 5). Aby se využila tatáž stupnice, po-užívají se změny rozsahů po dekádách,tedy v násobcích deseti. Například100 kΩ, 10 kΩ, 1 kΩ, atd. Pro přepínánílze použít třípolohový přepínač k knoflí-kem se šipkou nebo značkou. Tyto re-zistory vlastně určují přesnost měřenía proto by měly být co nejpřesnější. Běž-ně se vyskytují 20 %, 10 %, ale stejněběžně můžete koupit i 1 % a tak je tedypoužijeme.

Sedmý pokus - odporovédekády

Při pokusném měření jsme místo re-zistorů s neznámým odporem používalipotenciometr, jehož odpor jsme po od-pojení mohli změřit. Pro snadnější ori-entaci je lepší potenciometr přišroubo-vat na panel nebo do krabičky a na osunasadit knoflík se šipkou, ryskou neboalespoň značkou a pod knoflík si dokres-lit stupnici, nebo alespoň značky. Ještěvhodnější je použít desetipolohový pře-pínač, kterým se přepínají jednotlivé re-zistory, případně několik přepínačů - de-kády. Ty najdete v laboratořích napříklads rozsahy 1x, 10x, 100x, 1000x, 10000x,každý rozsah s deseti polohami 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9. Používají se v nich speci-ální bezindukční odpory ze speciálníchslitin, které se nechávají stárnout, abyse jejich vlastnosti ani časem neměnily.Pro naše účely zcela postačí běžné re-zistory běžné přepínače.

Praktická poznámka: když žáci začnouv laboratoři ze zvědavosti kroutit všemiknoflíky, které se dají otočit a cvakat vypí-nači a přepínači, koledují si o hromy a bles-ky, případně dvojku z chování. Ale předpoužitím odporové dekády je pravidlem,že se všemi přepínači několikrát otočí, abyse dotykové plochy kontaktních per a ko-líků přepínačů dokonale očistily a přecho-dový odpor byl co nejmenší.

Osmý pokus- měřený rezistor R1

Principiálně je také možné jako ne-známý odpor uvažovat R1 ve vstupu OZ,v publikovaném zapojení [6] šlo takéo principiální zapojení a ne o konečnývýrobek. Pro jednoduchost bylo výstupnínapětí měřeno voltmetrem. Předevšímproto, že jednoduchý digitální voltmetr jeskoro stejně drahý jako ručkové měřidloa po pokusech může opět sloužit svémuúčelu. Zde je třeba dodržet, aby měřenýrezistor měl odpor větší, než je odpor ve

Obr. 4

Obr. 5

141


zpětné vazbě z výstupu na vstupu. Jakozdroj referenčního napětí 5 V je použit7805 (viz. obr. 6). V ukázkovém příkladubyl použit rezistor R2 1 kΩ. Na výstupubylo naměřeno výstupní napětí 0,153 V.Neznámý měřený odpor byl zjištěn vý-počtem:R1 / R2 = U1 / U2 a z tohoR1 = R2 . (U1 / U2) a po dosazeníR1 = 1 000 . 5 / 0,153R1 = 5000/0.153R1 = 32680 [Ω]

Tento odpor by samozřejmě bylo mož-no naměřit použitým digitálním multime-trem, ale jedná s o ověření teorie a kdo

Obr. 6

chce, může si obvod o ručkové měřidlodoplnit. U tohoto zapojení je třeba, abyměřený odpor byl větší, než normálovýodpor, takže jestliže je normálový odpor1k, můžeme měřit odpory větší než 1 kΩ.V tomto případě je při odpojeném „ne-známém“ odporu výstupní napětí nula,takže při použití ručkového měřidla byručička byla v klidové poloze.

Trocha angličtinylinear ohmmetr - lineární ohmmetrcircuit - obvodcircuit diagram - schéma zapojenídual 9 V supply - dvojitý zdroj 9V

full scale - plná výchylka na stupnici

known - známý (rezistor)unknown - neznámýtest - zkoušenýfeed back - zpětnovazebníop. amp - operační zesilovačprecision - přesnýpushbutton - tlačítkoselect range - volba rozsahu měře-níthree pole switch - třípólový přepínačuncertainity - nejistota (nepřesnost,

chyba měření)

Literatura:[1] Punčochář, J.: Operační zesilovačev elektronice, BEN, Praha, 1999[2] Amatérské Rádio 7/1978 str. 250, Li-neární ohmmetr[3] Funkschau 5/1979, str. 269[4] Sdělovací technika 6/1981 str. 240[5] Amatérské rádio B 3/1997 str. 104[6] Bishop, Owen; In-Circuit Ohmmeter,Everyday Practical Electronics, June2001, str. 450[7] Bell, I.., Chesmore, D., Op. amps inSensor Circuits, Everyday PracticalElectronics, Dec. 2001, s. 844-845[8] Katalog součástek GM electronics

64. dílMikrofon

Klíčová slova: mikrofon, druhy mikrofo-nů, napájení

Oprava Malé školy v Rádiu plus KTEč. 1/2002. Na schématu zesilovačes mikrofonem jsou obráceně označenévstupy operačního zesilovače 2 a 3a vynechaný kondenzátor před repro-duktorem.

Mikrofon má stejnou schématickouznačku (viz obr. 1) pro všechny druhymikrofonů:a) uhlíkovýb) dynamickýc) elektretovýd) kondenzátorovýe) keramický

Principiálně se liší a při stavbě zaří-zení podle časopisu, knihy nebo jiné do-kumentace je třeba dodržet uvedenýdruh. Ve většině dnešních schémat sevyskytují hlavně elektretové a dynamic-ké. Zásadní rozdíl z hlediska jejich při-pojení je v napájení mikrofonu. Elektre-tový a kondenzátorový je třeba napájet,dynamický je sám zdrojem výstupníhonapětí i bez napájení.

Uhlíkový mikrofonJe historicky nejpoužívanější druh

mikrofonu. Používal se více než sto letv telefonech a dodnes mnohý amatérněkde ve svých zásobách má tak zvané„mikrofonní vložky“. Uhlíkový mikrofonmá jednoduchou konstrukci a napětíz mikrofonu je dostatečně velké, abyzvuk byl slyšet v telefonním sluchátkupřiloženému k uchu i bez zesilovače.Konstrukce je velmi jednoduchá –v uzavřené kulaté plechové krabičce jeuhlíkový prach, který těsné přiléhák membráně. Při hovoru proti mikrofonuse membrána rozechvívá a v jeho ryt-mu stlačuje uhlíková zrna. Tím se měníodpor kladený práškovým uhlíkem prou-du tekoucímu z baterie.

Uhlíkový mikrofon vyhovoval v kla-sické telefonii, kde se používá přenoso-vé pásmo od 300 Hz do 3 400 Hz, cožstačí pro srozumitelnost hovoru. Pokudněkde ve svých zásobách tento mikro-fon máte, lze ho při pokusech použítspíše pro snímání řeči nebo zvuků nežpro snímání hudby.

Dynamický mikrofonDynamický mikrofon vynalezl na kon-

ci 20. let W. C. Wente a A. C. Thurasv Bellových laboratořích a byl patento-ván v roce 1931 (viz. [2]). Má podobný

princip jako elektrodynamické sluchát-ko nebo reproduktor. Má v podstatě dvěpodoby – s membránou spojenou s po-hyblivou cívkou nebo s páskem v mag-netickém poli. Změnami magnetickéhopole vzniká elektrické napětí na cívce.To je učivo ze základní školy. Pro nás jepodstatné, že tento druh mikrofonu jesám o sobě zdrojem střídavého napětí,které má kmitočet zvuku dopadajícíhona membránu.

Tímto druhem mikrofonu lze snímatkmitočty (podle kvality) od desítek Hz potisíce Hz (například od 50 Hz do 15 kHz)ve výborné kvalitě, nesrovnatelnés uhlíkovým mikrofonem. Napětí z tohotodruhu mikrofonu je v řádu milivoltůa v porovnání s uhlíkovým mikrofonemvelmi slabé a proto se musí více zesílit.Dynamické mikrofony se prodávajív dnešních cenách od stovek korun do

Obr. 1 – Schématická značkamikrofonu je společná pro všechny

druhy mikrofonů

Obr. 2 – Jednoduchý zesilovačse zesílením 200×


142

tisíců. Ve druhé polovině minulého sto-letí se používaly jako běžné kvalitní mi-krofony k ozvučování sálů nebo jako pří-slušenství magnetofonů.

Tento druh mikrofonu má podobnějako reproduktory malou impedanci, kte-rá se ještě transformátorem upravuje na150 až 600 ohmů. (Ta šestistovka nenínáhoda, je to kouzelná hodnota v telefoniia příbuzných oborech podobně, jako je75 ohmů v televizní technice).

Elektretový mikrofonZnáte jako krátký kulatý kovový vále-

ček s jemně mřížkovanou čelní ploškou,který vídáte v magnetofonech, miniatur-ních kamerách, v katalogu součásteka jinde a který je používán ve většiněnávodů pro dnešní amatérská zařízenítohoto typu. Jeho vznik se datuje až odroku 1962 vynalezli ho v Bellových la-boratořích James West a Gerhard Se-ssle (viz [3]). Výhoda – je levný(v dnešních cenách od 20 do 150 ko-run), přenášené kmitočtové pásmo po-krývá běžný rozsah slyšitelnosti (tedynapříklad od 50 Hz do 15 kHz – podlekvality), výstupní napětí je v řádu desí-tek milivoltů, není citlivý na zacházeníjako dynamický nebo kondenzátorovýmikrofon. Jeho zvláštností je nutnost na-pájení. V tomto mikrofonu bývá vestavě-ný tranzistor řízený polem, tak zvanýFET, což zvenku není vidět, ale bez to-hoto napájení z mikrofonu žádný signálnevychází. Napájení je velmi jednodu-ché, přes rezistor s odporem asi od2 do 10 kiloohmů. Některé mikrofonymají tři vývody – živý výstup signálu, na-pájecí vstup a společnou zem, jiné majíjenom dva vývody – jeden je zem a dru-hý je živý výstup signálu, společnýs napájením. Signál se z mikrofonu vedena zesilovač přes kondenzátor, který stej-nosměrné napětí nepustí do vstupu ze-silovače, oddělí ho, říká se mu oddělo-vací kondenzátor.

Pokud tedy ve schématu zesilovačes mikrofonem najdete typické zapojenírezistoru připojeného na napájecí vě-tev, je předpokládáno použití tohoto dru-hu mikrofonu. Pokud tento napájecí re-zistor, nebo jiné napájení mikrofonuchybí, je zesilovač určen pro dynamic-ký mikrofon.

Kondenzátorový mikrofonje již od první poloviny minulého sto-

letí chloubou špičkových nahrávacíchstudií. Vynalezl ho v roce 1916 E. C.Wente v Bellových laboratořích v USA.Také tento mikrofon potřebuje napájecínapětí. V tubusu mikrofonu byl zabudo-ván elektronkový zesilovač, který bylnapájen ze zvláštního napájecího zdro-je, umístěného na zemi poblíž mikrofo-nu a do zesilovače se vedl již zesílenýsignál. Kvalitní mikrofony byly nesmírnědrahé a zlepšení kvality i jen o malý stu-pínek znamenalo několikanásobné zvý-šení ceny. V katalozích výrobců mikro-fonů dnes najdete velmi drahé studiovémikrofony, i mikrofony za ceny přijatel-né pro hudební skupiny. Všechny majíspolečnou nutnost použít zdroj tak zva-ného „fantomového napájení“ tedy pří-vod napájecího napětí k mikrofonu odzesilovače, nebo malou 9 V baterii umís-těnou přímo v tělese mikrofonu. Velikostpotřebného fantomového napětí býváuvedena v katalogových listech.V některých katalozích nebo obchodechje pod názvem „kondenzátorový mikro-fon“ nabízen elektretový mikrofonv cenách kolem sta korun. U obou těch-to typů mikrofonů je třeba použít stejno-směrné napájecí napětí buď z vnitřníbaterie v tělese mikrofonu, nebo ze zdro-je v zesilovači, zvukové karty PC atd.

Keramický mikrofonje další vyráběný druh. Například

v katalogu Conrad jsou keramické mik-rofony ve tvaru kulaté dírkované kapsleo průměru 25 nebo 32 mm s neobvyklouimpedancí 200 nebo 230 kiloohmůa kmi- točtovým rozsahem od 300 Hz,ale také i od 30 Hz nebo od 1 kHz do asi10 až 15 kHz.

Krystalový mikrofonvám svým názvem připomene krys-

talovou přenosku v gramofonu. I tentomikrofon byl často používán jako dosta-tečně kvalitní a levný mikrofon a tak ses ním můžete setkat i dnes. Pokud vámpři pokusech nějaký mikrofon nebudefungovat, nezahazujte ho, postupemčasu třeba na jeho vlastnosti přijdete.Mezi sběrateli vojenských relikvií jsoui tak zvané „hrdelní mikrofony“ pro tan-

kisty nebo letce, kteří měli kolem krkupásek se dvěma mikrofony přitisknutý-mi zpředu na krk, po stranách „ohryz-ku“. Mikrofon snímá přímo chvění na krkua je necitlivý na vnější hluk.

Zatím zcela pomíjíme vnitřní kon-strukci mikrofonů, zaměříme se na je-jich připojení k zesilovači.

1. pokusElektretový mikrofon máme z minu-

lých pokusů, stejně jako jednoduchý ze-silovač s LM386 (viz obr. 2). U tohoto ze-silovače můžeme nastavit zesílení od 20do 200. V zapojení se zesílením 20 jezesilovač vhodný pro zesílení signálunapříklad z walkmana ale pro zesílenísignálu z mikrofonu je to málo. Při při-pojení kondenzátoru C4 je nastavenozesílení 200 a zesilovač lze použít i proslabý signál z mikrofonu. Přesná měře-ní se provádějí ve speciálních laborato-řích, my dáme zatím jenom na vlastnídojem a jednoduché výpočty. Uvažuje-me: LM386 poskytuje při plném vybuze-ní výkon 0,4 W do reproduktoru 8 ohmů.Výstupní napětí na reproduktoru již umí-me vypočítat jako odmocninu ze souči-nu výkonu a impedance reproduktoru,což je odmocnina ze 3,2 a to je asi 1,7 V.Jestliže zesilovač zesiluje 200 krát, sta-čí pro vybuzení na plný výkon napětí1,7/200 což je 0,0089 V, tedy asi 9 mV.Pokud je reprodukce zkreslená, chrapla-vá, přebuzená, znamená to, že mikro-fon dodává větší napětí než 9 mV. Po-kud je zvuk stále ještě slabý, je napětíz mikrofonu malé. „Slabý“ v porovnání sesílou zvuku, kterou je zesilovač scho-pen reprodukovat z jiného zdroje (na-příklad z walkmana – zde stačí vynechá-ním kondenzátoru C4 10 mikrofaradůnastavit zesílení jenom 20).

Ve schématech s tímto druhem mik-rofonu je napájení provedeno přes re-zistor s odporem velikosti asi od 1 do10 kiloohmů. Místo tohoto rezistoru mů-žeme zkusit použít trimr a zkusit nasta-vit nejvhodnější hodnotu, kdy mikrofondává nejsilnější nezkreslený signál (vizobr. 3a).

Napájecí napětí pro mikrofony toho-to typu bývá v mezích asi od 1 do 10 V,přesné hodnoty najdete v dobrém kata-logu. Pro úpravu velikosti napájecíhonapájení se používají dva rezistorya elektrolytický kondenzátor (viz obr. 3b).Rezistor připojený přímo k mikrofonu jejeho „pracovní“ a druhý upravuje veli-kost napětí pro napájení mikrofonu. Tentorezistor je pro signál blokovaný malýmelektrolytickým kondenzátorem (asi10 mikrofaradů), takže se jeho vliv nasignál neuplatní, pouze na něm vznikápotřebný úbytek stejnosměrného napá-jecího napětí. V některých schématech

Obr. 3 – Nastavení pracovního bodu mikrofonu a) trimrem,b) odporovým děličem, c) zenerovou diodou

143


uvidíte napětí pro mikrofon stabilizova-né zenerovou diodou (viz obr. 3c [6]) naurčitou velikost (v katalogu můžete najíti mikrofony, které mají pracovní napětínapříklad 1 až 10 V, nebo 3 až 10 V nebotřeba jenom 4,5 V).

2. pokusPokud zesílení koncového zesilova-

če nebo předzesilovače pro signálz mikro-fonu nestačí, používá se mikro-fonní předzesilovač. V nejjednoduššímpřípadě stačí zesilovač s jedním tranzis-torem, případně zesilovač s nastavitel-nou velikostí zesílení a dalšími vlastnost-mi (šířka pásma atd.) Pro náš pokusk zesílení použijeme zapojení s operač-ním zesilovačem, protože zesílení lzenastavit změnou velikosti odporu vezpětné vazbě z výstupu na vstup. Propokusy můžeme použít běžný typ ope-račního zesilovače, v praktických návo-dech a technických dokumentacích na-jdete speciální nízkošumové typy.

Uvažujeme: jestliže je k zesilovači sezesílením 200 zapojen předzesilovač sezesílením 100, je i citlivost stokrát většía teoreticky bychom mohli slyšet i „trávurůst“, jenomže i náhodné okolní hlukynebo šum jsou takové, že výstupní na-pětí z mikrofonu ještě stokrát zesílené

je větší než maximální vstupní napětí ze-silovače a zesilovač je přebuzený s l y -šíte zkreslené skřeky a houkání.

Řešení: buď nastavíme zesílení před-zesilovače na maximum a hlasitost na-stavujeme regulátorem hlasitosti, tedypotenciometrem na vstupu zesilovače,nebo necháme hlasitost na maximum,abychom ji mohli kdykoliv podle potře-by nastavovat, a trimrem nastavíme ze-sílení předzesilovače. Zesílení předze-silovače s operačním zesilovačem jižvypočítat umíme.

Poslechové zkouškyMnozí borci se ušklíbnou nad malič-

kým půlwattovým zesilovačem s LM386,vždyť mohou použít třeba stowattové„dělo“. Je to úmyslně kvůli akustické zpět-né vazbě. Při pokusech je třeba mikro-fon vzdálit od reproduktoru, aby mikro-fon nezachycoval znovu svůj zvukz reproduktoru. Foukání nebo mluvenído mikrofonu a zároveň poslech svýchzvuků z reproduktoru proto není možný.Stačí, když máte mikrofon ve stejné míst-nosti jako reproduktor. Jakmile mikrofonzachytí zvuk z reproduktoru, zesílí ho,zesílený se ozve z reproduktoru a tentoještě silnější zvuk je zachycen mikrofo-nem a znovu zesílen.… Nejdříve je sly-

Obr. 4 – Pokusné zapojení pro elektrový mikrofon

šet jakoby ozvěna a nakonec se systémnepříjemně rozhouká a rozpíská, mnoh-dy nepomáhá ani zakrytí mikrofonu ru-kou, nebo otočení s mikrofo-nem na dru-hou stranu. Při pokusech se osvědčilopřipojení mikrofonu na asi dvou až třímetrový stíněný kabel a jeho umístěnído vedlejší místnosti, za zavřené dveře.Aby váš kamarád nemusel pořád něcodo mikrofonu říkat, a přitom nevěděl,jestli to je slyšet nebo ne, dejte mikrofonnapříklad k puštěnému rádiu nebo domístnosti, kde se mluví, nebo ho prostěvystrčte z okna ven, kde jsou slyšet ně-jaké zvuky. Vy si zesilovač zesilte jenomtak, abyste slyšeli.

Jazykové okénko:Microphone mikrofonDynamic dynamickýCondenser kondenzátorovýCarbon uhlíkovýMoving coil pohyblivá cívkaRibbon páskový mikrofonDiafragma membrána

Literatura:[1] Rádio plus KTE č. 1/2002 – Malá škola

praktické elektroniky[2] http://history.acusd.edu/gen/recording/

microphones3.html[3] http://www.invent.org/hall of fame/

150.html[4] Praktická elektronika A Radio 4/1997,

str. 17[5] Everaday Practical Electronics, April 2001,

str. 266-267, Sound Trigger.[6] Everaday Practical Electronics, February

2002, str. 84-86, Guitar Practice Amps.[7] Katalog GM Electronic 2002[8] Katalog RS Components 1997/1998[9] Katalog Conrad 2001[10] Katalog Dexon 2000/2001[11] http://www.panasonic.com/industrial/

components/pdf/em02 wm64 a c k bcbk dne.pdf

65. dílMikrofon

Klíčová slova: mikrofony,ozvučování, ko-nektory, nesymetrické a symetrické za-pojení mikrofonů

Ke zvukové kartě PC se obvykle při-pojuje elektretový mikrofon, pro řeč,zpěv nebo hudební nástroje se obvyk-le používá dynamický mikrofon, ve stu-diích pro některé účely i kondenzáto-rové mikrofony. To je dané kvalitoui cenou.

Druh mikrofonu obvykle na první po-hled nepoznáte (viz obr. 1a, b; [1]).

Mikrofon u PCVaše PC má zvukovou kartu se vstu-

pem pro mikrofon. Tento vstup je určenpro elektretový mikrofon. Tomu je přizpů-sobeno především napájení mikrofonua velikost zesílení. Pokud byste ke zvu-kové kartě chtěli připojit kvalitní dyna-mický mikrofon, nebo nějaký jiný dyna-mický mikrofon, je třeba provést několikúvah a řešení:1.Na kabelu od mikrofonu musí být nasa-

zen konektor vhodný pro tento mikrofon-ní vstup, tedy malý jack.

2.Při připojení dynamického mikrofonu kevstupu, na kterém je stejnosměrné na-pájecí napětí, by tímto mikrofonem teklstejnosměrný proud, jehož velikost bybyla daná velikostí napájecího napětí propůvodní elektretový mikrofon a velikostí

pracovního odporu v napájení a ohmic-kým vnitřním odporem mikrofonu.

3.Na výstupu dynamického mikrofonu jepři stejném akustickém tlaku, lidově ře-čeno, při stejně silném zvuku snímanémmikrofonem, menší napětí než na elek-tretovém. Říkáme, že dynamický mikro-fon má menší citlivost. Protože zesílenízvukové karty v PC nelze měnit takjako u vámi vyráběného předzesilovače jetřeba pro zesílení použít alespoňmalýjednoduchý předzesilovač (viz. obr.2, [2], [3], [4] a [5]).

Obr. 1a – Kondenzátorovýmikrofon ME65

Obr. 1b – Dynamický mikrofonMD431ii


144

KaraokeVaše domácí stereofonní soustava,

věž, má vstup označený tajemným slo-vem KARAOKE a obrázkem mikrofonu.K čemu to je dobré?

V některých zemích se lidé bavímimo jiné i vlastním zpěvem, kterým do-provázejí oblíbené skupiny a zpěváky,které poslouchají z kazetového nebo CDpřehrávače. Zpívají do mikrofonu a ten-to signál se přidává k původní písnia zní z reproduktorů společně. Střídajíse, baví se, a to můžete i vy. V katalozíchněkterých firem, nebo v prodejnách,vám nabídnou mikrofon označený jakovhodný pro karaoke. Může mít napříkladkonektor typu jack, který zasunete do pří-slušného konektoru ve věži a používá-te. Sílu signálu z mikrofonu můžete na-stavit zvláštním regulátorem, obvykleknoflíkem poblíž mikrofonního vstupu.U některých mikrofonních vstupů pro ka-raoke je i obrázek s mikrofonem a na-značenou polaritou + a -, což znamená,že vstup je určen pro napájený, tedy elek-tretový mikrofon. Většina mikrofonníchvstupů u rádií, magnetofonů, věží a ze-silovačů je ale určena pro dyna- mickýmikrofon. S mikrofonem v (dnešních) ce-nách již od stovek korun můžete snímatřeč, hudbu i zpěv. Některé mikrofony majína rukojeti vypínač, kterým lze mikrofonvypnout.

Ozvučeníschůze spolku zahrádkářů, malého

shromáždění před školou nebo v tělo-cvičně, turnaje v čemkoliv, vernisáže vý-stavy, módní přehlídky, pouliční hudeb-ní produkce, bujaré svatby, apod.,obvykle znamená zajistit zesilovač, re-produktory, mikrofon, kabely, zdroj na-pájení a další.

Domácí stereofonní soupravy obvyk-le bývají kompaktní (vše v jednom) -umožňují reprodukci z rozhlasového při-jímače, CD přehrávače, kazetového

magnetofonu, případně z vestavěnéhogramofonu a nahrávání z těchto zdrojůsignálu na pásek. V 60. až 80. letech mi-nulého století byly přijímače, zesilova-če a magnetofony vybavovány mnohaexterními vstupy a výstupy, aby je bylomožno vzájemně propojovat. V dneš-ních věžích je vše propojeno uvnitřa pro zjednodušení obsluhy najdete je-nom to nejdůležitější: anténní vstup přijí-mače, výstupní konektory pro připojení re-produktorů a případně nízkofrekvenčnívstup pro připojení gramofonu, nebo uni-verzální nízkofrekvenční vstup, obvykles kulatými souosými konektory RCA na-zývanými CINCH. Tento vstup se pro mi-krofon nehodí. Pokud „věž“ má mikro-fonní vstup, nebývá na zadní straně, abybyl dobře přístupný.

Pozor, pokud najdete kulatý otvor, dokterého by vám šel jack konektor od va-šeho mikrofonu, přesvědčte se, zdalinení označen PHONES nebo obrázkemsluchátek. Mikrofonní vstup mívá také ko-nektor typu jack, ale s označením MICnebo celým názvem v řeči výrobce - mno-ho výrobců označuje ovládací prvkya konektory anglickými názvy, ale u vý-robků určených pro domácí trh je ozna-čení v řeči země určení, takže se i u nássetkáte i označením v němčině, fran-couzštině, češtině a dalších jazycích.

ních nástrojů, atd. V této části nás zají-mají mikrofonní vstupy.

KonektoryJestliže máte k dispozici nějaký mik-

rofon a chcete ho použít, obvykle vásnejdřív napadne, jaký má konektor a jest-li půjde někam připojit. V zásadě se vy-skytuje několik typů:a) jack - v různých velikostechb) XLR - mezi muzikanty nazývaný

Canon (čti kanon)c) DIN – nejčastější audio konektor 2.

poloviny minulého stoletíd) a další.

Jackmá tvar kolíku s vloženým oddělova-

cím izolačním kroužkem mezi oběmakontaktními plochami konektoru. Našpičku konektoru je přiveden živý pří-vod, dřík blíž ke kabelu je spojen se stí-něním (viz obr. 3). Mikrofonní kabely jsousamozřejmě i jako ostatní kabely pro pře-nos střídavých signálů stíněné.V běžných případech jsou audio kabelyprovedené jako souosé, koaxiální, majítedy živý vodič vedený uprostřed kabe-lu, kolem něj je izolace a na ní je pocelé délce kabelu stínící vodič ve tvarupleteného opředení nebo ovinutí vodi-vým páskem. Celý kabel je ještě izolo-vaný. Takže každý vodič má jinou funk-ci, jeden z nich je živý a druhý zemní,zapojení je vzhledem k zemi nesouměr-né, nesymetrické.

Konektory typu jack (viz obr. 4) majíprůměr 6,3 mm, 3,5 mm a 2,5 mm,(6,3 mm je v některých katalozích uvá-děn jako 1/4“ čili jedna čtvrtina palce,proto to neobvyklé číslo). Vyrábějí setaké přechodky, redukce, tedy napříkladkonektor, který má kolík o průměru6,3 mm a v zadní části je konektorovádutinka pro zasunutí konektoru s kolí-kem o průměru 3,5 mm. Konektory, ka-bely, redukce, spojky a další materiálmůžete kdykoliv dokoupit, sortiment jevelmi bohatý, jenom vědět, co potřebu-jeme.

Obr. 2 – Jedna z publikovaných verzíadaptéru umožňujícího připojení

dynamického mikrofonu ke vstupupro elektrový mikrofon

Obr. 3 – Živý vodič je připojen nakontakt konce konektoru typu jack,stíněný je připojeno na tělo kolíku

Obr. 4 – Konektory typu jack ve třechveikostech

Při ozvučení malé rodinné slavnostinebo podobné situace může věž poskyt-nout reprodukci hudby a s připojenýmmikrofonem i snímání vašeho mluvené-ho slova (slavnostního přípitku, proje-vu) nebo zpěvu.

Přenosné radiomagnetofony mívajívlastní vestavěné mikrofony - jedennebo dva, které umožňují monofonnínebo i stereofonní nahrávání, ale mno-hé už mikrofonní vstup pro připojeníexterního mikrofonu nemají.

Zesilovače pro ozvučování mají ob-vykle mnohem větší výkon, než je za-potřebí pro pokojový poslech, a podlevýstupního výkonu také musí být dimen-zované reproduktorové soustavy. Zesi-lovače mívají vstupy pro signályz různých zdrojů - z magnetofonu, CDpřehrávače, mikrofonu, snímačů hudeb-

Obr. 5 – Konektor XLR je mohutnějšínež DIN a má jiné číslován

Obr. 6 – Konektor DIN jako 3 kolíkovýa 5 kolíkový

145


Symetrické a nesymetrickézapojení

Opakem k výše popsanému běžné-mu zapojení je zapojení souměrné, sy-metrické, v anglicky psané literatuřeuváděné jako „balanced“ (nesymetric-ké zapojení je tedy analogicky označo-váno jako „unbalanced“). V tomto způ-sobu zapojení jsou oba vodiče živé,přivedené na speciální symetrický vstup(viz obr. 7). Celý kabel je také stíněnýa stínění je spojeno se zemí, takže naprvní pohled mikrofon připojený kabe-lem do zesilovače symetricky nebo ne-symetricky vypadá stejně. Toto vysvět-lení je zatím jenom na okraj, kdybystepři rozebírání konektoru kabelu vedou-cího k takto zapojenému mikrofonuz neznalosti něco nepokazili.

XLRXLR je moderní konektor používa-

ný v audio technice. Vznikl asi před dva-

ceti lety, je mechanicky robustní, spojje elektricky spolehlivý. Je kulatý, se tře-mi kontaktními kolíky, celý stíněný (vizobr. 5). Tento konektor najdete napří-klad ve spodní části rukojeti mikrofonua k mikrofonu si tedy také dokoupítepříslušný kabel. Prodavač vám poradía pak koupíte správný druh. Kabel můžebýt zakončen na jednom i na druhémkonci XLR konektory, nebo na druhémkonci může mít kolík typu jack. Také mo-hou být kabely provedené pro symet-rické zapojení i pro nesymetrické, cožje v profesionální praxi třeba vědět.

DINDIN jsou konektory používané

v audiozařízeních zhruba od 60. let mi-nulého století. Zkratka DIN označujeněmeckou normu pro průmyslová zaří-zení podobně jako naše ČSN, takže tutozkratku najdete i u mnoha dalších tech-nických údajů, které nemají s konektorynic společného. DIN konektory najdetena rozhlasových přijímačích, gramofo-nech, magnetofonech i zesilovačích tédoby, na vstupech pro vstup signálui pro výstup na nahrávání, vmodifika-cích jako tříkolíkový a pětikolíkový, po-stupem vývoje i sedmikolíkový a jiné.

Vývoj: prostřední kolík je spojenýs kovovou základní částí konektorua ta je připojená na stínění a tudíž nazem. Na jeden postranní kolík byl při-veden živý vstup, což stačilo u mono-fonních zařízení. Číslování (je na výlis-ku konektoru vidět) 1–2–3 bylo připřechodu na stereofonii doplněno tak,aby původní bylo zachované: 1–4 provýstup levého a pravého kanálu na na-hrávání z rádia na magnetofon, 2 upro-

Obr. 7 – Princip symetrickéhoa nesymetrického připojení

mikrofonu

střed jako zem a 5–3 jako vstup levéhoa pravého kanálu z gramofonu (viz obr.6). Z té doby můžete ve svých záso-bách nebo i u fungujících zařízení najítmikrofony, obvykle dynamické, s konek-torem DIN. Tento typ konektorů takénajdete na mnohých cívkových magne-tofonech, které dodnes mohou spoleh-livě fungovat.

Kovové kulaté konektoryse šroubovací převlečnou maticí

z doby ještě před konektory DIN již asineuvidíte, ačkoliv to byly bytelné konek-tory, o trochu větší než DIN. Byly samo-zřejmě i na mikrofonech a zesilovačích(v té době obvykle ještě elektronkových)a pokud fungují, můžete je z nostalgiei dnes použít.

Rozměry konektorů a číslování vý-vodů najdete v katalozích, doprovodnéilustrace jsou jenom na ukázku. Potřeb-né informace se naučte sami hledatv literatuře a na webu.

Prameny:[1] http://www.sennheiser.cz[2] http://epanorama.net/circuits/dynamic

_to_electretinput.html ; Tomi Engdahl,Finsko.

[3] Praktická elektronika A Radio 12/1999str. 18; Ing L. Jásaj; Pripojenie dynamického mikrofónu k zvukovej kartePC.

[4] Praktická elektronika A Radio 1/2001str. 13; J. Belza; Připojení mikrofonu kezvukové kartě PC.

[5] http://www.belza.cz/pcamp/mic.htm[6] Katalog GM electronics 2002[7] Katalog Conrad 2001[8] Katalog RS Components 1997/98

66. dílMikrofon – parametry a vlastnosti

Klíčová slova: mikrofon, charakteristika,rozsah, impedance, vlastnosti

Na první pohled se mikrofony lišívzhledem:• pro držení v ruce nebo vložení do držá-

ku na stojanu• stolní stojánkový nebo s jednoduchou

opěrkou• pro uchycení na oděv - na sako, do šatů

nebo s klipsnou na kravatu• bimbající se na tyči zvukaře u filmu nebo

v televizi• zavěšený uprostřed pružinového úchytu

v rozhlasovém studiu• pevně namontovaný na videokameře

nebo• jenom tušený za otvorem v mobilním te-

lefonu• atd.

Mikrofon je svému účelu přizpůso-ben tvarově i funkčně. Parametry mikro-

fonu najdeme buď v dokumentaci, neboalespoň na obalu mikrofonu, kdy by mělbýt uveden typ, výrobce, druh a dalšítechnické parametry. Údaj o výrobcidává tušit kvality mikrofonu, typové čís-lo slouží k vyhledání dalších technickýchúdajů v katalogu výrobce, nebo alespoňk nalezení správné technické dokumen-tace mezi ostatními dokumentacemia záručními listy, které si pečlivý uživa-tel ukládá na místo, kde je může najít. Toje velmi důležitý zvyk, který se musítetaké naučit; například u některých lékař-ských přístrojů je přímo nařízeno, že pří-ručka s návodem k obsluze a technickádokumentace musí být vždy k dispozicia uložená u přístroje, ať se jedná o kos-metický nebo operační laser nebo plic-ní ventilátor.

K důležitým technickým parametrůmpatří:

Obr. 1 – Ukázka kulové,všesměrové charakteristikystudiového mikrofonu U87Ai(všimněte si, že na kmitočtu

16 kHz má citlivost z boku malou)


146

• druh mikrofonu – dynamický, elektretový,kondenzátorový, jiný

• impedance – uváděná v ohmech (napří-klad 800 ohmů)

• kmitočtová charakteristika (například80–18 000 Hz)

• směrová charakteristika (kulová, osmič-ková, kardioida)

• citlivost uváděná v mV/Pa nebo jinýchjednotkách

• maximální přípustná úroveň akustickéhotlaku SPL

• druh konektoru, případně i délka kabelu• rozsah provozních a skladovacích teplot

a vlhkosti• rozměry a hmotnost• a další užitné vlastnosti

Pro způsob zacházení je velmi důle-žité znát i cenu.

Druh mikrofonuje dobré znát nejenom z principiál-

ních důvodů, ale i z hlediska vhodnostipoužití, zda je ho možné použít v terénujako reportážní mikrofon, nebo jenom vevnitřním prostředí bez otřesů. Uhlíkovémikrofony v telefonech snášely běžněnejenom hrubé zacházení v telefonníchbudkách, ale i opocení při hovoru v zimě,kdy celý povrch mluvítka byl pokryt kap-kami. Kondenzátorové mikrofony jsou navlhkost velmi citlivé, ve vlhkém vzduchuse v mikrofonu neudrží elektrostatickýnáboj a mikrofon až do vyschnutí nefun-guje. Na uhlíkový mikrofon se při špatnésrozumitelnosti běžně poklepávalo prs-tem, aby se stlačená uhlíková zrna „na-čechrala“, protřepala, a znovu mohla re-agovat na změny tlaku vzduchu namembránu při řeči. Tento praktický zvykse jako zlozvyk přenesl až do doby dy-namických mikrofonů, kdy mnozí řečnícizkoušeli mikrofon tak, že do něj foukali,nebo na něj ťukali prstem, tužkou, nebona kovovou mřížku škrábali nehtem.U moderních dynamických páskovýchmikrofonů by mohlo dojít k jejich poško-zení. Právě kvůli proudícímu vzduchu

nebo vzduchovým nárazům při hláskáchb, p, f se před vlastní mikrofonní systémumisťuje hustá mřížka, která slouží zá-roveň jako kryt čelní strany mikrofonu,a navíc se na něj nasazují různé chun-delaté návleky, které podobně jako sovípeří ztlumí šumění proudícího vzduchu.Větřík může způsobit šumění ve větvíchnebo v trávě a listí, ale u mikrofonu můžei slabě proudící vzduch nebo dech připrůchodu mřížkou před membránou způ-sobit slyšitelný šum. Záleží na účelu na-hrávky, zda je třeba, by byl slyšet každýnádech, například u rozhlasových her,nebo zda při reportáži z hor nemá býthlasatel přehlušen svistem jinak mírné-ho větru, mřížkováním mikrofonu.

což obvykle nevadí, protože vysoké kmi-točty nad 10 kHz mnozí starší lidé už vů-bec neslyší, nebo se ve spektru zvukůnevyskytují, nebo jsou vyloženě nepří-jemné - pískání rozkladů televizoru nakmitočtu 15 625 Hz slyší všechny dětia dospělí jim nevěří. U hlubokých kmito-čtů opět dochází k poklesu výstupníhonapětí. Jestliže je u mikrofonu uvedeno„frequency response 80–14 000“, zna-mená to, že mikrofon snímá všechny zvu-ky v pásmu od 80 do 14 000 Hz se stej-nou citlivostí, tedy že výstupní napětí přistejném akustickém tlaku je stále stejné,kmitočtová charakteristika je „rovná“. Toby byl ideální stav.

V nízkofrekvenční technice se jakomez používá odchylka o ±3 dB, což ječíslo, které vám zatím nic neříká, ale proporovnání je odchylka o 6 dB zdvojná-sobení, nebo –6 dB poloviční napětí. Ně-kteří výrobci uvádějí jiné meze, nebo je-nom jednu z nich, aby lépe vystihlicharakteristiku mikrofonu.

Charakteristika mikrofonu nemusíbýt rovná. Naopak u některých mikro-fonů se úmyslně zařazují basové filtry,které nižší kmitočty potlačují. Napříkladod 75 Hz nebo od 150 Hz níže, aby sezlepšila srozumitelnost řeči. U někte-rých mikrofonů je také na grafu vidětzdůraznění výšek na kmitočtech okolo10 kHz, k poklesu na vyšších kmitočtechstejně dojde, ale tímto „podepřením“o několik kHz výše, a výsledná charak-teristika má větší rozsah.

U mikrofonů s kardioidní charakte-ristikou dochází při snímání zvuku blíz-ko mikrofonu ke zdůraznění hlubokýchkmitočtů – takzvaný „proximity effect“,a naopak.

Většina výrobců ke svým mikrofonůmdodává i graf kmitočtové charakteristiky,ale ten bývá přínosem pouze pro techni-ky, kteří v něm mohou číst. Pro většinuuživatelů je důležitý stručný slovní po-pis, podobně jako pro lékaře popis zá-znamu EKG nebo EEG.

Obr. 2 – Ukázka osmičkovécharakteristiky

Obr. 3 – Ukázka kardioidnícharakteristiky mikrofonu U87Ai

Impedancese zdá nedůležitá, prostě použijeme

mikrofon, který máme. Hlavní rozdíl jemezi vysokoimpedančním a nizkoimpe-dančním mikrofonem. Některé typy jsoupřepínatelné pro obě dvě impedance.Jde hlavně o přenosové vlastnosti při pře-nosu po kabelu. Čím delší kabel, tím mávětší kapacitu, která ovlivňuje nejnižšípřenášené kmitočtové pásmo, tedy pře-nos basů. Obecně platí, že u vysokoim-pedančního připojení by kabel měl býtkratší, u nízkoimpedančního může být přizachování stejných přenosových vlast-ností delší.

Zatěžovací impedance ZL je minimál-ní doporučená impedance zátěže, tedyimpedance vstupu zesilovače, do které-ho je mikrofon připojen. Bývá větší nežimpedance mikrofonu.

Kmitočtová charakteristikaje grafické znázornění průběhu vý-

stupního napětí v závislosti na kmitočtu.U mikrofonu je to křivka, jejíž průběh sev určitém pásmu takřka nemění, výstup-ní napětí má velikost jenom v mírnýchmezích odlišné od napětí při referenč-ním kmitočtu 1 kHz. Při vysokých kmito-čtech ale výstupní napětí začne klesat,

Obr. 4 – Ukázka superkardioidnícharakteristiky mikrofonu KMS105

147


Směrová charakteristikaje velmi důležitá vlastnost mikrofonu,

je daná mechanickou konstrukcí.Kulová, všesměrová, omni-directi-

onal charakteristika znamená, že mikro-fon snímá zvuky ze všech směrů stejněsilně. Například při snímání koncertu fil-harmonie je slyšet nejenom zvuk orches-tru, ale i zvuk prostoru, ve kterém se kon-cert koná, včetně zvuků z publika. Totéžplatí pro zábavné pořady, kde bezpro-střední reakce na vtip je lepší než přidá-vaný „umělý smích“. Stejným druhem mi-krofonu se snímají besedy u kulatéhostolu, kdy je slyšet všechny účastníky stej-ně. Mikrofon reaguje na změny akustic-kého tlaku vzduchu na membránu, bezohledu odkud zvuk přichází.

Měření se provádí ve zvukotěsné „mrt-vé“ komoře, ve které nedochází k odra-zům zvuků od stěn, zvuk se šíří od zdrojepouze jedním směrem. Mikrofon se umístído osy se zdrojem zvuku a změří se vý-stupní napětí z mikrofonu, poté se otočío určitou výchylku od zdroje zvuku a zno-vu se měří výstupní napětí. Tak se prove-de měření v celé rovině, ze všech směrů.Protože charakteristika bývá osově sou-měrná, stačí vykreslit pouze polovinu gra-fu. Zobrazení se provádí v polárních sou-řadnicích, kdy na obvodu v místě osymikrofonu je vztažná úroveň, tedy 0 dB,a v soustředných kružnicích blíže kestředu jsou zobrazeny souřadnice s niž-ší úrovní, například po –5 nebo –10 dB.

Základní měření se provádí při kmito-čtu 1 kHz. Na vyšších kmitočtech se proje-vuje vliv rozměrů a tvaru mikrofonu, a takpři snímání z boku nebo zezadu může býtnaměřen jiný tvar křivky. Aby se nemuse-lo kreslit několik charakteristik, vynesouse obvykle do jednoho grafu, využijí sejeho obě poloviny, čáry pro jednotlivékmitočty se odliší čárkováním nebo teč-kováním a vyznačí v legendě u grafu.

Osmičková charakteristika, bi-dire-ctional, figure-eight, svým názvem připo-míná tvar směrové charakteristiky, snímánejsilněji ze dvou opačných stran. Ze-předu a zezadu. Je to dáno mechanickoukonstrukcí mikrofonu. Akustický tlak zvu-ku dopadajícího na membránu je snímánzepředu i zezadu. U zvuku dopadajícíhona membránu z bočního směru je tlak před

membránou i za membránou vyrovnaný,membrána se nepohybuje, mikrofon mávůči zvukům z bočního směru menší citli-vost. Graf připomíná číslici osm. Opět jsourozdíly ve směrové citlivosti při různýchkmitočtech. Jestliže je zdroj zvuku velmiblízko mikrofonu, dochází k nárůstu vý-stupního napětí na nízkých kmitočtech –zdůraznění basů. Toho někdy využívajíhlasatelé a zpěváci, s mikrofonem těsněu úst se jejich hlas zdá sytý a plný.

S těmito mikrofony se můžete setkatv nahrávacích studiích nebo při zázna-mu ze sálu, kde je snímán i zvuk prostře-dí sálu a publika.

Směrový mikrofon je určen pro sní-mání zvuků z určitého směru. Záleží nakonstrukci, jak úzce směrový je. Charak-teristika tvarem připomíná ledvinu nebosrdíčko, a tak se jí říká ledvinová, nebokardioidní, při dalším zúžení superkar-dioida a hyperkardioida. Praktické využi-tí je nasnadě. Reportážní mikrofonv rušném prostředí snímá především hlasreportéra a zvuky z ostatních směrů jsoupotlačeny. Totéž znáte při snímání video-kamerou. Váš dech, šustění oděvu, hma-tání prstů po kameře a vlastní hluk kame-ry se nezaznamenává, mikrofon na zvukyzezadu není citlivý. Při blízké vzdálenostizdroje zvuku i u tohoto mikrofonu docházíke zdůraznění basů. U superkardioidya hyperkardioidy jsou zvuky z boků ještěvíce potlačeny, na charakteristice ale vi-díte, že citlivost zezadu je větší, než u kar-dioidy. Tento typ mikrofonů bývá na video-kamerách, nebo se používají v reportážnípraxi, nebo k bodovému snímání někte-rých vzdálených zvuků.

Narozdíl od snímání hudby v jejím při-rozeném prostředí, kdy se používá vše-směrový mikrofon, se ke snímání určitýchnástrojů používají směrové mikrofony, aby

nedocházelo k nežádoucím přeslechům.Každý nástroj nebo nástrojová skupinase snímá zvlášť. Zvláštní mikrofon je umís-těný před reprobednou basové kytary,saxofonista má svůj malý mikrofon umís-těný přímo v ústí trouby, ozvučení bubení-ka je celá věda – zvláštní mikrofon je prokopáč, další jsou pro činely, virbl a kotle,každý zpěvák má svůj mikrofon, publikumse snímá také jiným mikrofonem, atd., atd.

Další výbava mikrofonuNěkteré mikrofony jsou vybaveny

i dalšími funkcemi a příslušnými vypína-či a přepínači.• Vypínač se používá k pohotovostnímu

nebo provoznímu vypínání nebo zapí-nání mikrofonu. Ve studiích je takzvané„kašlátko“, tlačítko, kterým může hlasa-tel i bez znamení do režie za oknem mi-krofon odpojit a odkašlat si. Základnídobrou vlastností vypínače je jeho bez-hlučnost.

• Přepínač útlumu - velikost výstupníhonapětí z mikrofonu lze utlumit o –10 dB,nebo o –20 dB.

• Basový filtr – pro potlačení subsonickýcha hlubokých zvuků, například od kmito-čtu 75 Hz, nebo 150 Hz (se strmostí6 dB/ oktávu), případně několika stup-ňový basový filtr – například 5stupňový.

• Přepínač směrových charakteristik nebopřepínač impedance bývá u některýchspeciálních mikrofonů.

• Někteří výrobci u svých mikrofonů uvá-dějí i odolnost proti rušivým zvukůma šumům (noise) působených dechem(breathing), šustěním šatstva (clothing),hmatem po rukojeti (handling), tahemkabelu po zemi, ovládáním vypínače,větrem a vzduchem proudícím mřížko-váním mikrofonu aj.

• Při výslovnosti hlásek P, B nebo F někte-rými hlasateli dochází k nárazům vzdu-chu, které v mikrofonu působí nepříjem-né zdůraznění těchto hlásek, nebo k přefouknutí. Obvyklé molitanové filtry nebý-vají příliš účinné, prudké rázy vzduchuje možno rozptýlit přes husté kovové sít-ko, umístěné asi 15 cm od mikrofonu.Dá se koupit jako příslušenství, nebovyrobit navlečením jemné dámsképunčochy na rámeček o průměru asi20 cm.

Obr. 5 – Ukázka kmitočtové charakteristiky mikrofonu KMS 105 ve volnémprostoru (free field) a v blízkosti (near field)

Obr. 6 – Ukázka kmitočtové charakteristiky mikrofonu U87Ai při kardioidnísměrové charakteristice


148

Proti některým rušivým zvukům ne-chrání ani sebelepší výbava mikrofo-nu. Jsou to hlavně různé zlozvyky - fou-kání, mručení, odkašlávání, byť sezavřenými ústy, poťukávání tužkou,nebo dokonce špičkou boty do stolu,na kterém je umístěný mikrofon, nežá-doucí projevy do mikrofonu, když se do-mníváte, že je vypnutý. Také nevhodnávolba mikrofonu - například všesměro-vý mikrofon při reportáži z výrobního

procesu snímá okolní zvuky na úkor ko-mentáře, který v hluku zaniká (pokudto není účel).

Potřebné údaje najdete v katalogo-vých listech výrobců nebo katalozíchv tištěné formě, nebo na internetovýchstránkách. Naučte se své informace zís-kávat, třídit, ukládat a nepotřebné opětlikvidovat. Jinak budete zahlceni infor-macemi, ve kterých budete ty potřebnéhůře hledat.

Prameny:

[1] Vlachý, Václav, Příručka zvukové tech-niky, Muzikus 1995 Praha

[2] http://www.sennheiser.cz[3] http://www.neumann.com[4] http://www.mikrofony.cz[5] http://arts.ucsc.edu/EMS/Music/

tech_background/TE-20/teces_20.html[6] Katalog Conrad 2001[7] Katalog RS Components 1997/98

67. dílMikrofon – parametry a vlastnosti

Klíčová slova: mikrofon, citlivost, deci-bel, SPL, práh slyšení, práh bolesti,ochrana sluchu.

V této části budeme zjišťovat výstupnínapětí mikrofonu z katalogových údajů.

V katalogových údajích nemáme uve-dené přímo výstupní napětí, ale citlivost,sensitivity uváděnou v různém tvaru, kte-rý si dále vysvětlíme například:citlivost 18 (mV/Pa)sensitivity 0,8 mV/ubar@1kHzsensitivity –54 dB (ref. 1V/Pa)sensitivity 28 mV (at 94dB SPL)sensitivity –76 dB (1V@1mbar).

Akustický tlakCitlivost mikrofonu se uvádí jako na-

pětí, které je na výstupu mikrofonu přiurčité síle zvuku, kterou snímá. Je jas-né, že se zvětšující se vzdáleností sí-la zvuku klesá. A stejně tak klesá i výstup-ní napětí mikrofonu, snímající tento zvuk.Takže jako měřitelnou veličinu budemeuvažovat akustický tlak v uvažovanémmístě, což může být ucho, kterým po-sloucháme, nebo mikrofon, kterým ten-to zvuk snímáme. Akustický tlak je tlakzvukového vlnění, o který se mění at-mosférický tlak. Říkáme, že je na něj „su-perponován“. Lidský sluch je schopenvnímat zvuky o kmitočtu asi od 20 Hz do20 kHz. Jako střed se uvažuje kmitočet1 kHz i proto, že je to pěkné kulaté číslo.

Práh slyšeníMěřením bylo zjištěno, že nejslabší

zvuk na tomto kmitočtu, který je ještěucho schopno vnímat, má akustický tlakasi 2,5 × 10-5 Pa. Protože to není nějakýpřesně daný stav, stejně jako u stanovenínejhlubšího tónu, který člověk slyší, bylourčeno, že jako práh slyšení bude uva-žován tlak 2 × 10-5 Pa.

1 Pa (Pascal čti paskal) =1 N/m2 = 10 µbar (mikrobarů)

DecibelyV nejrůznějších příležitostech slyšíte

o hladině zvuku uváděné v decibelech,sonech nebo fónech. Nejde jenom o růz-né „potleskoměry“ nebo „kraválometry“,

ale i o exaktní měření hlučnosti prostředínebo technických zařízení. Údaj o hluč-nosti najdete například i u kopírky, vy-savače, ventilátoru, vnitřního prostře-dí automobilu nebo budov a jinde. Takéu mikrofonů najdete několik údajů v de-cibelech.

Různé způsoby počítání s dB jsmeprobírali již v 25. části Malé školy praktic-ké elektroniky v KTE č. 1/1999, kde jsmev dB počítali poměr napětí mezi prostýmdipólem a složitější konstrukcí antény [2].

Příklad 1Uvádí se, že při hodně hlasitém zpě-

vu ve vzdálenosti 15 cm od ucha nebomikrofonu je akustický tlak asi 2 Pa. Ko-likrát je tento akustický tlak větší nežakustický tlak prahu slyšení 2 × 10-5 Pa?Počítáme ve stejných jednotkách, tedyPa, podíl je 105; je tedy desettisíckrátvětší.

Příklad 2Při rozhovoru dvou lidí asi ve vzdá-

lenosti 1 metru je akustický tlak jejichhovoru asi 0,02 Pa. Opět vypočteme po-měr k akustickému tlaku prahu slyšení2 × 10-5 Pa. Protože 0,02 Pa = 2 × 10-2 Pa ,je tento poměr 103, tedy tisíc.

Protože u mikrofonu je výstupní napětípřímo úměrné akustickému tlaku, může-me říci, že kolikrát je větší nebo menšítlak, tolikrát je větší nebo menší výstupnínapětí mikrofonu. A jsme skoro tam, kdejsme již počítali s napětím na anténácha poměr převedli na dB.

Vzorec pro výpočet poměru napětív dB znáte ve tvaru :

A = 20 × log (2/(2×10-5))A = 20 × log (105)A = 20 × 5A = 100 [dB]

A stokrát slabší tlak rozhovoru dvou lidíA = 20 × log (2 × 10-2/(2 × 10-5))A = 20 × log (103)A = 20 × 3A = 60 [dB]

Hladina akustického tlaku V literatuře se uvádějí například tyto

hladiny zvuku:práh slyšení 0 dB 0,000 02 Paodhlučněná místnost 20 dB 0,000 2 Patikot hodin v tiché místnosti 30 dBtichá kancelář 40 dB 0,002 Patichá restaurace 50 dBrozhovor dvoui lidí (1m) 60 dB 0,02 Parušná ulice 70 dBvysavač (1m) 80 dB 0,2 Patovární hala 90 dBvýkřik u ucha 100 dB 2,0 Pavýstřel 110 dBvelmi hlučná průmyslovávýroba 120 dB 20,0 Papráh bolesti 130 dBrockový koncert(přímo u beden) 140 dB 200,0 Pastartující stíhačka (1 m) 150 dB

atd.

Záleží na vzdálenosti od zdroje zvu-ku. Uvědomte si, že jinak vnímá úroveňhlasitosti posluchač a jinak uvažujezvukař. Při poslechu saxofonu ze vzdá-lenosti 10 m máte jiný pocit hlasitosti,než jaký musí uvažovat zvukař, kterýumístí mikrofon 40 cm od ústí trouby,nebo dokonce přímo do ústí, což seběžně dělá při snímání jednotlivýchnástrojů.

SPLHladina akustického tlaku bývá v lite-

ratuře uváděná jako SOUND PRESSU-RE LEVEL (SPL). V technických údajíchmikrofonu bývá uváděná maximální SPL,tedy úroveň, kterou mikrofon může ještěsnímat bez zkreslení nebo poškození.Někteří výrobci uvádějí hranici zkresleníTRESHOLD HARMONIC DISTORTION(THD) například 0,5 %, jiní 3 %, podleúčelu mikrofonu.

V jednořádkovém zápisu pro kalku-látory nebo tabulkový editor vzorec vy-padá:A = 20 × log (u2/u1) [dB; V, V]a podle toho iA = 20 × log (p/p0) [dB; Pa, Pa],

kde p je akustický tlak v uvažovanémmístě a p0 je akustický tlak prahu slyšení.

Takže velmi hlasitý zpěv má v pomě-ru k prahu slyšení úroveň

149


Lidský sluchje zázrak přírody. Akustickému tla-

ku prahu slyšení 20 mikropascalů odpo-vídá úroveň 10-12 W/m2. Hladině pra-hu bolesti 130 dB odpovídá úroveň 1 W/m2.Lidský sluch tedy umožňuje slyšení v úžas-ném rozsahu od hladiny 10-12 W/m2 ažpo 1 W/m2. Kdyby byl práh slyšení ještěo řád nižší, slyšeli bychom zvuky vlast-ního těla, šum krevního oběhu, srdečníčinnost, trávení atd. Práh bolesti naopakchrání sluch před poškozením. Silnýzvuk, který vyvolává bolest, nutí člově-ka, aby si zakryl uši a prchal z místa,které je pro něj nebezpečné. Pokud ten-to zvuk trvá jenom krátce, sluch se ne-poškodí. Jenomže mladý organismusmůže pocit této bolesti potlačit a v hluč-ném prostředí zůstane. Přitom však do-chází k nevratnému poškození slucho-vého ústrojí. K trvalému poškození můžedojít i dlouhodobým setrváváním v hluč-ném prostředí, i jedinou expozicí silnýmhlukem! Nemusí jít o hluchotu v celémkmitočtovém pásmu, ale o snížené vní-mání zvuku na určitých kmitočtech. Au-diometrickým měřením ve specializova-né ORL laboratoři lze velmi přesně určitstav sluchu i zjistit některá typická po-škození, například průmyslovým hlu-kem, zvukem výstřelu, výbuchu neboi hlučnou hudbou. Sluch ničí nejenomhlučná hudba z reproduktorů, ale i mno-honásobně slabší zvuk přicházející pří-mo do zvukovodu ze sluchátek. Poško-zený sluch nelze napravit, nevystavujtehluku sebe ani ostatní lidi a zvířátka.

Citlivost mikrofonu – mV/PaZcela prakticky nás zajímá, jak velké

napětí je na výstupu mikrofonu. Protoževýstupní napětí závisí na síle zvuku, tedyna úrovni akustického tlaku, najdetev katalogu například údaj 4 mV/Pa. Toznamená, že při síle zvuku, která působítlak 1 Pa, je na výstupu mikrofonu napětí4 mV. Tento údaj se obvykle vztahujek měření při referenčním kmitočtu 1 kHz.Zvuk o síle 1 Pa představuje napříkladvelmi silný zpěv do mikrofonu.

Jestliže průměrný akustický tlak roz-hovoru dvou lidí snímaný ze vzdálenosti1 m bude 0,02 Pa, bude tedy stokrát

menší, bude i výstupní napětí stokrátmenší, v tomto případě tedy 0,04 mV.

Jestliže zvukař při snímání velkéhobubnu umístí mikrofon 3 cm od blánya akustický tlak bude například 200 Pa,tedy stokrát větší, mělo by být i výstupnínapětí stokrát větší, tedy 400 mV (pokudby mikrofon tento zvuk vůbec snesl).

Dynamický a kondenzátorovýmikrofon

Rozdíl mezi dynamickým a konden-zátorovým mikrofonem je i ve velikostivýstupního napětí. Například u dynamic-kého mikrofonu můžete v katalogu najítvýstupní napětí 1,8 mV/Pa a u konden-zátorového téhož výrobce výstupní na-pětí 31 mV/Pa. Tyto údaje se obvykle vzta-hují k referenčnímu kmitočtu 1 kHz.

Referenční akustický tlak 1 PaReferenční akustický tlak 1 Pa je

v literatuře uváděn jako 94 dB. K tomutočíslu lze dojít přímým výpočtem podlevzorce, nebo úvahou, že 100 dB odpoví-dá tlak 2 Pa a 1 Pa je o polovinu menší.A polovině odpovídá úroveň nižší o 6 dB.

Ukázka postupua) přímým výpočtemA = 20 × log (1/0.00002)A = 20 × log (50000)A = 20 × (log(5) + log(10000))A = 20 × (0,7 + 4)A = 20 × (4,7)A = 94 dBb) poměrem mezi 2 Pa a 1 Pa. Tlak 2 Pa jedvakrát větší než 1 Pa. Dvojnásobku tla-ku odpovídá dvojnásobné napětí a opětpočítáme:A = 20 × log (2/1)A = 20 × 0,30105A = 6 [dB]

Takže jestliže akustickému tlaku(SPL) 2 Pa odpovídá úroveň 100 dB, protlak 1 Pa odpovídá úroveň o 6 dB men-ší, tedy 100–6, což je 94 dB.

Maximální výstupní napětíz mikrofonu

Příklad 3V katalogu je uvedeno například, že

citlivost mikrofonu je 2 mV/Pa, tedy přiSPL = 94 dB a maximální SPL je 134 dB.Jak velké je tedy maximální výstupní na-pětí tohoto mikrofonu?

Rozdíl těchto tlaků je 134–94, což je40 dB a vypočteme, že to je stonásobek.Maximální výstupní napětí tohoto mikro-fonu je tedy 2 x 100, což je 200 mV.

Referenční akustický tlak1 µbar

Před zavedením jednotek SI se tlakměřil v barech (znáte slovo barometr - tla-koměr na měření tlaku vzduchu), a tak sedříve, ale i v dnešních katalogových úda-

jích některých výrobců setkáte s citlivostímikrofonu vztaženou k tlaku 1 µbar.

Například 0,8 mV/µbar@1kHz. Za-vináč znamená, že údaj platí při (ang-licky at) kmitočtu 1 kHz.

Převod:Tlaku 1 Pa = 10 µbar odpovídá úro-

veň napětí 94 dB.Výstupní napětí při 1 µbaru je deset-

krát menší než při tlaku 1 Pa a vztahujese tedy k SPL o 20 dB menšímu, tedy94–20 = 74 dB.

Jestliže najdete údaj 2 mV/Pa nebo0,2 mV/µbar, je citlivost mikrofonů stejná.

Citlivost ještě jinak!V katalogu najdete citlivost uvede-

nou například jako –54 dB vztaženou k 1 V/ µbar a chcete vědět, jak velkévýstupní napětí tedy na mikrofonu bude.Zde menší číslo znamená menší poměrvůči 1 V, tedy větší výstupní napětía tudíž větší citlivost, a naopak větší čís-lo znamená větší poměr vůči 1 V, a tedymenší výstupní napětí a tudíž menší cit-livost.

Příklad 4Mikrofon má uváděnou citlivost

–60 dB. Tato citlivost se vztahuje k 0 dBdefinované jako napětí 1V při tlaku 1 µbar.Jak velké je toto napětí?

Hodnota 60 dB odpovídá tisícinásob-ku napětí vůči referenčnímu a –60 dB ti-sícinu. Vzhledem k 1 V to je 1 mV. To zna-mená, že při akustickém tlaku 1 µbar jevýstupní napětí 1 mV.

Protože 1 Pa = 10 µbarů a 1 mikro-bar je tedy 0,1 Pa, bylo by výstupnínapětí mikrofonu při akustickém tlaku 10 krát větší, v tomto případě tedy10 mV.

Za domácí úkol si sami zkuste vypo-čítat, jak velké napětí odpovídá údaji–54 dB (1V/µbar).

Příklad 5Elektretový mikrofon má katalogový

údaj sensitivity –35 dB ref. (1 V/µbar@1 KHz, 3 V /2,2 k). Jak velké je jeho vý-stupní napětí?

Předně to bude napětí vztaženék 1 V při kmitočtu 1 kHz, při napájecím na-pětí 3 V a zatěžovací impedanci 2,2 kΩ.

Číslo –35 dB rozlouskneme s pomocízákladních znalostí matematiky:

Víme, že logz(x) = y a že x = zy, kdez je základ logaritmů 10

(Například logaritmus 3 patří číslu x = 103 a to je 1000.)

Podobně do výchozího vzorečku do-sadíme hodnotu v dB.A = 20 × log(x), kde x je hledaný poměrnapětí.A = 10(x/20)

Takže po dozazení

Tab. 1 – Poměr napětí v dB


150

A = 10(–35/20)

A to už z hlavy napočítáme, máme kal-kulačku, nebo tabulkový editor, postupje v [2], pro kontrolu, zda vám vyšlo to-též, by měl poměr napětí být 0,0178 V,tedy 17 mV.Pamatujeme si, že:• zdvojnásobení napětí představuje

zisk +6 dB• poloviční napětí představuje útlum -6 dB• desetkrát větší napětí má zisk 20 dB

Za domácí úkol si zkuste spočítat,jak velký poměr napětí odpovídá10 dB.

Závěr:

Akustický tlak neměříme, zcela prak-ticky jenom používáme výstupní napětímikrofonu přivedené na vstup zesilo-vače. Z katalogových údajů můžemezjistit velikost výstupního napětí prosrovnávací úroveň tlaku. Naučte se ori-entovat i v zdánlivě nejasných katalo-gových údajích i jiných součástek, na-učte se rozlišit údaje potřebné odpodružných, jak jsem si ukázali jižv prvních částech Malé školy v částio LED (před pěti lety).

Prameny:[1] Vlachý, Václav: Příručka zvukové tech-

niky, Muzikus, 1995, Praha[2] Rádio plus KTE 1/1995, Malá škola –

Decibely[3] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/

sound/dba2.html[4] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/

sound/intens.html[5] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/

sound/earsens.html[6] http://www.shure.com/support/technotes/

app-sensitive.html[7] http://home0.inet.tele.dk/groth/lydtryk.html

68. dílKomparátor, připojení odporového čidla

klíčová slova: termistor, jmenovitý odpor,operační zesilovač, komparátor. NTC,PTC, hystereze

Při zapojení operačního zesilovačejako zesilovač jsme počítali výstupní na-pětí z poměru rezistorů ve vstupu a zpět-né vazbě z výstupu na vstup. Čím byl re-zistor ve zpětné vazbě větší vzhledemk rezistoru ve vstupu, tím větší bylo zesí-lení obvodu. Takže již maličké změny na-pětí na vstupu způsobovaly velké změnyvýstupního napětí, až do velikosti napá-jecího napětí. Větší napětí na výstupu pro-stě být nemůže.

Když se rezistor ve zpětné vazbě vy-nechá, můžeme velikost R2 uvažovatjako by byla nekonečně velká, a tak i ze-sílení by bylo jakoby nekonečné. V praxitoto zesílení bývá řádově desetitisícenebo statisíce, prostě tolik, že i při malézměně napětí na vstupu dojde ke změněnapětí na výstupu skokem do maxima.

1. pokusPodobně jako v zapojení lineárního

ohmmetru [1, 2, 3] přivedeme na jedenze vstupů pevné, neměnné napětí, bu-deme mu říkat referenční, neboli vztaž-né. Toto napětí získáme z běžného od-porového děliče. Jestliže oba rezistorybudou mít stejnou velikost, bude na kaž-dém z nich poloviční napětí. Na druhývstup také přivedeme napětí z odporové-ho děliče, jehož dělící poměr můžememěnit: použijeme rezistor a trimr. Použije-me trimr s asi dvojnásobnou hodnotou,než má rezistor ve stejné větvi, abychommohli nastavovat větší i menší odpor,a tudíž menší nebo větší napětí na vstupu.

Na výstup operačního zesilovač za-pojíme „něco“, čím můžeme zjišťovat ve-likost výstupního napětí: měřicí přístroj

(voltmetr), LED s rezistorem v sérii, ma-lou (takzvanou telefonní) žárovičku12 V/0,05 A, atd. K napájení použijemeobvyklý nesymetrický zdroj, nebo dvěploché baterie v sérii, nebo malou 9 Vbaterii. Viz obr. 1.

Zkuste otáčet trimrem a sledujte stavvýstupu. Při určitém nastavení se napětína výstupu skokem změní. To je jenomprincip, který se dále využívá v mnohamodifikacích. Protože se porovnávajínapětí na vstupech, provádí se porovná-ní, komparace, říká se tomuto zapojeníkomparátor.

TermistorSchematická značka termistoru vypa-

dá jako značka rezistoru, ale doplněnáo znak proměnlivosti, podobně jakou trimru nebo potenciometru, s písmen-kem t, což značí teplotu. Mínus označuje,že termistor má záporný teplotní součini-tel, to znamená, že při ohřátí se jeho od-por zmenšuje.

U běžně užívaných kovů se se zvyšu-jící se teplotou odpor stoupá. Zkuste sisami změřit ohmmetrem odpor vlákna ne-zapojené žárovky 100 W/230 V. A pak sipro porovnání vypočtěte, jak velký je od-por žárovky z jejích parametrů. Při běžnépokojové teplotě, nebo i když žárovku vlo-žíte do ledničky, nebo necháte ležet nastole na sluníčku, běžnými měřidly žád-né změny odporu nezjistíte. Její odporse změní až teprve při rozžhavení vlák-na na teplotu řádově tisíce stupňů.

Termistor je součástka, která má tep-lotní strmost mnohem větší. Záleží nadruhu, typu, materiálu a provedení ter-mistoru. Jeho jmenovitý odpor, uvádě-ný v katalogu, je odpor změřený při ur-

váleček ∅ 9 mm, délka 34, (šedý, z televizoru) 980 ohmůváleček ∅ 5 mm, délka 15, okrový, rudá tečka 55 ohmůváleček ∅ 5 mm, délka 15, žlutý, rudá tečka 110 ohmůváleček ∅ 5 mm, délka 20, modrý, 2 zelené tečky 14 600 ohmůváleček ∅ 5 mm, délka 20, hráškový, modrá tečka 3 000 ohmůváleček ∅ 5 mm, délka 20, hráškový, 2 hnědé tečky 5 000 ohmůskelněná baňka s perličkou ∅18, délka 40 mm 10 500 ohmůkulatý terčík ∅ 6 mm s přívody 2 100 ohmů

Tab. 1

Obr. 1

Obr. 2

ČidloV praxi můžeme realizovat obvod po-

rovnávající fixní (pevné, neměnné, refe-renční) napětí s napětím na odporovémděliči, který je tvořen rezistorem a něja-kou součástkou, která své vlastnostimění podle vlivu prostředí, říká se jí či-dlo. V tomto zapojení to může být napří-klad termistor, který mění svůj odpor přizměnách teploty, fotorezistor, který měnísvůj odpor při změnách osvětlení, čidlovlhkosti, čidlo tlaku, nebo i jiné součást-ky a obvody. Obr. 3

151


čité teplotě, obvykle při jmenovité tep-lotě 25 °C, nebo při určité, pracovní tep-lotě, pro kterou je definován.

2. pokusPokud jste našli součástku, o které si

myslíte, že je to termistor, nebo to o nívíte, zkuste ji připojit k ohmmetru a změ-řit její odpor. Poté se pokuste součástkunějak ohřát, například podržením v prs-tech, pofoukáním, přiblížením hrotu pá-ječky (nedotýkat se), nebo proudem hor-kého vzduchu z fénu na vlasy a současněsledovat změny odporu. Ohmmetr s ruč-kovým měřidlem je pro pokus lepší, pro-tože názorně vidíte změny odporu podlepohybu ručky. Rychlost změny odporuzávisí i na tepelné kapacitě součástky,a tak u některých typů chvilku trvá, nežse ohřeje. Stejně tak i při oddálení zdrojetepla chvilku svou teplotu podrží a ná-vrat ke klidové hodnotě je pozvolný a neskokem.

Zásada: čím větší je hmotnost termis-toru, tím pomalejší je odezva na změnyteploty, a naopak.

Perličkový termistor, jehož jádrem jemaličká perlička velikosti makového zrn-ka, má velmi rychlou odezvu na změnyteplot, hodí se například jako čidlo proměření teplot.

Tyčinkový termistor, který má tvar vá-lečku podobně jako běžný rezistor, je vý-borný pro snímání teploty například chla-diče koncového stupně, teploty termostatuudržujícího stálou teplotu, například krys-talu přesného oscilátoru, nebo pro sní-mání teploty oleje nebo teploty v obilnímsile, nebo jiného prostředí.

Najdete různé typy a tvarů: pro mon-táž přímo na kovovou plochu, jejíž tep-lotu má snímat, polštářkové typy s tva-rem podobným keramickému kon-denzátoru, kulaté kroužky, malé kostič-ky pro povrchovou montáž na desky ploš-ných spojů – SMD, válečky, skleněné

baňky s perličkou uprostřed, ve tvarudiod, apod.

U označení v katalogu najdeme zkrat-ku NTC nebo PTC. Pod zkratkou NTC jetermistor se záporným teplotním součini-telem (Negative Resistivity/TemperatureCoefficient), PTC je označení pro termis-tory s kladným (Positive) teplotním souči-nitelem. Vyrábějí a používají se oba typy.

Termistor se záporným teplotním sou-činitelem při zahřátí svůj odpor zmenšuje,a naopak. V některých schématech v lite-ratuře také najdete jako teplotní čidlopoužitý tranzistor, diodu, nebo dokoncekapacitní diodu a i další součástky, kterésvé vlastnosti mění vlivem změn teploty.

Kromě jmenovitého odporu a rozmě-rů také v katalogu najdete doporučenouhodnotu proudu. Při větším protékajícímproudu se termistor sám ohřívá a pokudje použit pro snímání, nebo dokonce mě-ření teploty, je tímto proudem ovlivněná.

Na termistoru obvykle jeho hodnotunenajdete, dá se najít v katalogu nebokatalogovém listu, nebo prostě termistorzměříte při běžné pokojové teplotě, přikteré ho zřejmě stejně budete používat.

Z různých zařízení jsme vyletovalia změřili různé termistory, viz tabulka. To-též asi uděláte vy, prostě změříte, případ-ně použijete a zapojení upravíte, nebokoupíte přesně požadovaný typ.

Zkuste si také měřit odpor termistoruohmmetrem v ručkovém univerzálnímměřidle i v digitálním multimetru. Rozdílyjsou nejen v přesnosti čtení naměřenéhodnoty, ale i v měřícím proudu tekou-cím měřeným odporem.

4. pokusZapojíme si pouze odporový dělič tvo-

řený rezistorem a termistorem, připojenýna napětí například 9 V jako v následují-cím pokusu. Měříme napětí uprostřed dě-liče, tedy přímo na termistoru. Termistorohříváme nebo necháme ochlazovat, sle-dujeme změny napětí: při ohřátí se odportermistoru snižuje a napětí na termistoruklesá. Použijte termistor s odporem řádo-vě kiloohmy. V našem ilustrativním příkla-du jsme použili termistor s odporem připokojové teplotě asi 3000 Ω. Rezistor 5k6.Všimněte si, že dělič není souměrný. Veschématech v literatuře také ne, tak to na-podobíme. Naše naměřené napětí bylo3,15 V, ale v průběhu pokusu vlivem teplaze stolní lampičky a průvanu od okna cou-ralo asi od 3,2 V až asi do 2,95 V. Čistěteoreticky si toto napětí můžete vypočítat,my budeme prakticky měřit. Termistor bu-deme opět zahřívat nebo ochlazovata sledovat rozsah změny napětí.

5. pokusTermistor zapojíme do dolní větve od-

porového děliče v neinvertujícím (-) vstu-pu operačního zesilovače. Odporový dě-lič v invertujícím (+) vstupu by měl alespoňpřibližně kopírovat hodnoty děliče s ter-mistorem, přesné nastavení a vyváženíprovedeme trimrem. Přitom sledujemestav na výstupu komparátoru. Poté termis-tor ohřejeme na nějakou teplotu, kterouse nám podaří realizovat, například ohřáttermistor ruku, přitisknout ho k hrníčkus horkým čajem, přiblížit páječku, zatímvše jenom pokusně. A teď zkuste nasta-vit výstup tak, aby LED svítila, nebo relé

25 °C 20 000 ohmů20 °C 25 260 ohmů0 °C 66 100 ohmů90 °C (asi) 1640 ohmů120 °C (asi) 660 ohmů

Tab. 2 – Ukázka měření termistoru20k NR???

Obr. 4

Obr. 5

3. pokusZkuste si změřit termistor v několika

typických bodech, které lze snadno do-sáhnout. Změřte odpor termistoru při běž-né pokojové teplotě (tu můžete změřitběžným pokojovým teploměrem), poohřátí podržením v prstech, po vychlaze-ní termistoru v chladničce na teplotu blíz-kou nule (teplotu v jednotlivých oddílechchladničky si sami zjistěte z technickédokumentace k chladničce, nebo ji změř-te), případně odpor při teplotě tajícího ledu(tu můžete vidět na vlastní oči – plovoucíled ve vodě) nebo vložení do hrnečkus právě převařenou vodou (teplota nižšínež 100 °C), (viz ukázka v tab. 2). Nevklá-dejte termistor do rychlovarné konvice!!Pozor na opaření! Kdo si rád hraje, můžetermistor zamrazit do ledu v mrazničce.Jestliže máte možnost měřit plynule na-příklad po 10 °C, můžete hodnoty vynéstdo grafu, ale nám jde spíš o poznání prin-cipu termistoru a komparátoru.

Obr. 6


152

v obvodu sepnulo, svítila žárovička, zatímvše proti zemi. Při ochlazení termistoru napokojovou teplotu by při poklesu na urči-tou hodnotu měl výstup změnit svůj stavskokem, tedy ne plynule, jak to bylo v za-pojení lineárního ohmmetru nebo u stabi-lizovaného zdroje.

6. pokusVy budete měřit to, co máte, náš pří-

klad je pouze ilustrativní. Místo zkusméhonastavování trimru tak, aby LED svítilanebo zhasla, si změříme napětí na vstu-pu, na kterém je připojen termistor. Potébudeme měřit napětí na druhém vstupu.Trimrem nastavíme toto napětí přibližněna podobnou hodnotu. A nyní zkoušímenastavit o trošičku menší nebo větší na-pětí. LED se nám rozsvěcí a zhasíná.

7. pokusTermistor ohřejeme a změříme na

něm napětí. Poté trimrem toto napětí na-stavíme i na druhém vstupu. Mezitím ter-mistor ochladl a LED zhasla. Obvod tedymáme nastaven pro sepnutí při předchozíteplotě. Opět měříme napětí na termisto-

ru a zahříváme ho. Když vlivem ohřátítermistoru jeho odpor klesne a napětí kles-ne až na velikost nastavenou na druhémvstupu, LED se rozsvítí.

8. pokusZkuste si realizovat jednoduchý tep-

lotní spínač s výstupem na relé. Vhodnérelé již umíte vybrat a použít. Použijteoperační zesilovač, který jsme použilik předchozím pokusům, a podle toho sido svého schématu doplňte čísla noži-ček. Samozřejmě, že si je nepamatujete.Naučte se hledat v katalogu, nalezenéúdaje použít a zase znovu zapomenouta uvolnit si paměť pro potřebnější infor-mace. Součástek je tolik a další přibýva-jí, že duševní hygiena, a k tomu patříi zapomínání nepotřebných informací, jevelmi důležitá. A umění najít si potřebnéinformace, až když jsou zapotřebí.

Slovníček:temperature teplotaambient temperature okolní teplotaresistor rezistorthermistor termistor

sensor čidlo (angl)Fühler (m) čidlo (něm)czujnik čidlo (pl)comparator, Komparator,comparateur komparátor

Prameny:[1] Rádio plus KTE 2/2002 MŠ 59. část

Základní zapojení s OZ str.28, 29[2] Rádio plus KTE 4/2002 MŠ 61. část

Lineární ohmmetr, str. 27,28[3] Rádio plus KTE 6/2002 MŠ 62. část Jiná

verze lineárního ohmmetru, str. 27, 28[4] Rádio plus KTE 10/2001 MŠ 55. část

Relé, str. 30,31,[5] Rádio plus KTE 11/2001 MŠ 56. část

Použití relé, str. 30,31,[6] AR 10/1973, Sluka, Z.: Zapojení s ope-

račními zesilovači, str. 386, 387[7] http://www.belza.cz – regulace otáček

PC ventilátoru[8] http://www.thermometrics.com – měření

teplot[9] http://cd-amper.cz/firmy/p/pmec – čes-

ký výrobce termistorůPři vyhledávání na webu použijte jako

klíčové nejen termistor, ale i thermistor.

69. dílOdporové čidlo

klíčová slova: horní mez, dolní mez, tepel-ná setrvačnost, hystereze, fotorezistor,regulace

Zopakujeme si, že mění–li se teplotaprostředí, mění se i odpor odporovéhočidla. Při zvyšování teploty se u termisto-ru se záporným teplotním součinitelemNTC odpor snižuje. V zapojení na obráz-ku 1 se zvýšením teploty termistoru snížíjeho odpor a tím se zmenší i napětí naděliči R1–Rt, které je přivedeno na nein-vertující vstup operačního zesilovače.Protože v tomto zapojení není zavedenazpětná vazba z výstupu na vstup, bude–li napětí na invertujícím vstupu větší nežna neinvertujícím, změní se výstupní na-pětí skokem na maximální dodažitenouhodnotu – samozřejmě nižší než je na-pájecí napětí. Toto zapojení lze použít na-příklad pro indikaci• zahřátí na určitou mez• přehřátí – překročení určité meze

• nebezpečí překročení teplotyTo je pouze slovní vyjádření, záleží

na tom, jaký význam vzrůst sledovanéteploty má.

U praktických realizací sledovánízměn teploty obvykle kromě indikacezvýšení teploty nastává nějaká reakcena tento stav. Buď indikované teplo• nějak používáme,• nebo ho naopak nechceme a tak vypí-

náme vytápění• nebo dokonce zapínáme chlazení.

Spínání je možno provést:• tranzistorovým spínačem• relé• tyristorem nebo triakem• nebo i jinak

Tato témata jsme již probírali a tak siprobírané zapojení můžete doplnit pod-le svých potřeb.

HysterezeNás teď zajímá přechodový stav mezi

ohřátím na určitou mez a ochlazením podtuto mez.

Zcela prakticky: u žehličky nebo mik-ropáječky (např. ERS–50 a jiných) vidíteindikaci opačnou. Světýlko svítí při ohře-vu a při dosažení nastavené teploty zhas-ne. Žehlička nebo páječka jsou zahřátéa jejich teplo můžeme používat k žehle-ní nebo pájení. Přitom ale teplota žehlič-ky nebo hrotu páječky opět klesá. Kdyžklesne pod mez, při které se vytápění od-pojilo, opět se zapne a vytápí. Jakmile

se zahřeje na nastavenou mez, odpojíse vytápění a teplota opět klesá, při po-klesu se opět zapne.

Kdyby rozdíl mezi teplotou, kdy dojdek vypnutí a teplotou kdy dojde k zapnutíbyl příliš malý, tak by se topné těleso za-pínalo – vypínalo i při malých odchylkáchteploty, obvod by doslova osciloval, indi-kátor blikal. U žehličky nebo mikropáječ-ky vidíte, že po zahřátí na určitou teplotuindikátor zhasne a topné tělísko je odpo-jené a teprve po ochlazení na určitou tep-lotu opět začne zahřívání. Máme tedy dvěmeze• dolní mez• horní mez.

Setrvání v tomto rozdílovému stavu nanezměněné hranici se říká hystereze.

V základním zapojení na obrázku 1je hranice změny velice ostrá a u našichpokusů je tepelná setrvačnost termisto-ru i rychlost změn teploty tak velká, že po

Obr. 1 – Pokusné zapojeníkomparátoru

Obr. 2 – Zapojení se zavedenouhysterezí

153


překročení hranice teploty nic nebráníjejímu zvyšování a tak se po přechoduhranice, při které se výstupní napětí ope-račního skokem změní, teplota ještě dálezvyšuje. Pokud bychom sledovali teplo-tu, která roste pomaloučku a při vypnutívytápění (nebo zapnutí chlazení) byihned klesala, došlo by výše popsané-mu neustálému zapínání a vypínání. Proilustraci chování obvodu s hysterezí sinaše zapojení doplníme o rezistor vedou-cí z výstupu na vstup – v obr. 2 to je R4.Ve schématech v literatuře najdete tentorezistor s hodnotou řádově megaohmy,my to pro účely malé školy trošku přeže-neme, použijeme takovou hodnotu, abyzměny byly dobře měřitelné, například100k.

1. pokusPro jednoduchost si zapojíme místo

termistoru opět trimr – na nepájivém kon-taktním poli je to dílem okamžiku (výbor-ný dárek k vánocům, že?) a nastavímena něm hodnotu, kterou by měl termistorv klidovém stavu – tedy při pokojové tep-lotě. Druhým trimrem P1 nastavíme tako-vou hodnotu, aby komparátor byl ve sta-vu blízkém překlopení, ale ještě senepřeklopil. To uděláme tak, že trimremotáčíme tak, až se LED na výstupu právězhasne a popojedeme jenom o kousekdál. Rezistor R4 zatím nezapojíme. Měří-me obě vstupní napětí na základním ob-vodu (už máte vlastní digitální multime-tr? Taky dobrý tip na dárek k vánocům).

A teď trimrem Px nahrazujícím ter-mistor otáčíme a sledujeme změnyvstupního napětí a všimneme si, při ja-kém napětí na vstupu se nám rozsvítilaLED na výstupu – došlo ke skoku napětí

na horní hranici. Obě napětí na obouvstupech si napíšeme a porovnáme.Jsou takřka stejná.

2. pokusZapojíme rezistor R4 (viz obr. 2). Opět

opakujeme tentýž pokus. Ha! Při nasta-vení trimru Px na hranici, kdy se LED roz-svítí, se napětí na druhém vstupu se změ-nilo! Poskočilo o kousek výš. A při otáčenítrimrem zpět musíme napětí na nastavo-vaném vstupu dorovnat až na tuto hrani-ci. Pak dojde opět ke skoku napětí navstupu na původní hodnotu. A máme hys-terezi.

3. pokusMísto trimru Px opět zapojíme termis-

tor, R4 odpojíme a napětí na vstupechpři pokojové teplotě vyrovnáme. LEDnesvítí. Termistor začneme zahřívat, LEDse rozsvítí. Termistor necháme zchlad-nout, LED zhasne.

úroveň napětí na pevném děliči v inver-tujícím vstupu.

Po povolení stisku se termistor pochvilce ochladil a LED zhasla.

Při ohřátí teplem páječky asi 0,5 cmod termistoru napětí kleslo z původních3,1 V na asi 2,5 V, nebo i méně, podlezahřátí. Při troše trpělivosti můžete sle-dovat, jak při vychládání termistoru na-pětí pozvolna roste a když doroste nahranici danou napětím na invertujícímvstupu, LED zhasene.

Při zapojení rezistoru R4 se zavedezpětná vazba z výstupu na vstup; ta větanám nic neříká tak ji prakticky vyzkouší-me. Opět připojíme napájecí napětí. LEDje zhasnutá, na invertujícím vstupu (3)je pevným děličem z předchozího po-kusu nastaveno napětí o trochu menší,než na termistoru na neinvertujícím vstu-pu (–), Voltmetr připojíme na invertujícívstup a sledujeme napětí. Při ohřátí ter-mistoru se jeho odpor zmenšuje, zmen-šuje se i napětí na neinvertujícím vstu-pu. Jakmile je na (–) vstupu menší napětínež na (+), LED se rozsvítí. Ale ouha,Napětí na vstupu (+) nám ucuklo! O tro-chu se zvýšilo. Takže aby LED zhasla,musí se napětí na termistoru snížit ještěPOD původní nastavenou hodnotu, ažna novou vypínací hodnotu. V pokusnémzapojení při rezistoru R4 82k napětíposkočilo ze 3,1 V na 3,2 V. Zdá se tomaličko, ale u termistoru to znamenáněkolik °C.

Když termistor zchladíme (studenouláhví nebo kouskem ledu z ledničky)a napětí na termistoru a děliči nastavo-vacího napětí se vyrovnají a LED zhas-ne, napětí na invertujícím vstupu opět po-skočí na původní nastavenou hodnotua LED bude zhasnutá až do doby, nežnapětí na termistoru při ohřátí doroste natuto hranici.

Mnoho slov?Vyzkoušejte si to raději sami praktic-

ky. A co když použijte termistor s klad-ným teplotním součinitelem PTC, neboho dáte do horní větve děliče, nebo budev děliči na invertujícím vstupu a nastavo-vat budete úroveň na neinvertujícím vstu-pu? Záleží na vás, jestli chcete být je-nom „pojídači koláčů“ nebo máte na víc.

Obr. 3 – Teplotní čidlo s hysterezí

Obr. 4 – Měření napětí na vstupech

Obr. 5 – Schématická značkafotorezistoru

4. pokusDo zapojení z 3. pokusu zapojíme re-

zistor R4 a opakujeme. Termistor ohřívá-me, LED se rozsvítí. Termistor nechámeopět zchladnout, ale LED nechce zhas-nout ani při poklesu na původní teplotu!Termistor musíme dokonce ochladit, abyLED zhasla.

Pokus opakujeme a přitom měřímenapětí na obou vstupech a všimneme sizměny napětí na vstupu, kterou je paktřeba dorovnat.

Jak byl měřen zkušebnívzorek:

U pokusu s termistorem, který má připokojové teplotě 25 °C odpor 3 000 ohmův zapojení podle obrázku 3 bylo na ter-mistoru napětí asi 3,1 V (viz obr. 4). Totonapětí je přivedeno na neinvertující (–)vstup. Na invertujícím vstupu byl trimr P1nastaven tak, aby se LED rozsvítila a pakjezdec pootečen tak, aby právě zhasla.Na tomto vstupu bylo naměřeno takřkatotéž napětí, ale o desetinku nižší.

Malá mnemotechnická pomůcka: kdyžje na kladném vstupu nižší napětí než nazáporném, tak je komparátor ve stavu,kdy má na výstupu minimální napětí, ně-kdy se říká, že je ve stavu „low“ – na dol-ní úrovni. A naopak, je–li na kladnémvstupu větší napětí než na záporném, jeve stavu „high“ – na horní úrovni.

Při ohřátí v prstech se okamžitě LEDrozsvítila, napětí na termistoru kleslo pod

Obr. 6 – Fotorezistor

Obr. 7 – Měření odporu fotorezistoru


154

5. pokusStále jsme se motali kolem pokojové

teploty a ochlazení pod pokojovou tep-lotu se musí provést uměle, tak zkusímecelý pokus provést při vyšší teplotě, nežje pokojová.

Termistor opět zahřejeme v prstechna teplotu asi 35°C, při které se LEDrozsvítí, necháme ho trochu ochladit, tře-ba na pokojovou teplotu nebo o něcovyšší a protože LED by sama nezhasla,trimr P1 nastavíme tak, aby LED právězhasla. Máme nastavenou dolní mezhystereze. Ale tím jsme změnili i nasta-vení napětí na (+) vstupu, se kterým seporovnává napětí na termistoru. Nyní ter-mistor opět zahříváme, pokud nestačíprsty, použijeme blízkost páječky, sledu-jeme, kdy se LED rozsvítí. To je horní mezhystereze. Při poklesu pod tuto teplotuLED nezhasne, musí klesnout až na dol-ní mez. No a máme simulovanou situacipři zahřívání tělíska mikropáječky.

Podobně pracuje i elektronický poko-jový termostat například plynového kot-le. Při poklesu teploty na určitou dolnímez, například 20 °C se v termostatusepne relé a svými kontakty zapne kotel.Při zahřátí nad 20 °C se nevypne, alenechává topení zapnuté až do doby, nežteplota v místnosti bude například o 1 °Cvyšší. Potom kontakty relé rozepnoua kotel vypnou. Zase až do doby, kdy tep-lota v místnosti s termostatem klesne podtuto teplotu. Kdyby termostat neměl tutohysterezi, tak by kotel i při sebemenšímprůvanu nebo otevření dveří zapínala po zahřátí opět vypínal.

FotorezistorV katalozích najdete i další odporo-

vé čidlo, reagující na změny světla. V ka-talozích nebo na síti ho najdete podnázvy fotoodpor, fotorezistor, photoresis-tor, photorezistor, CdS sensor, apod.V dalším textu budeme používat pouzejeden název.

Vypadá jako kulatý nebo hranatýknoflíček s okénkem, ve kterém je klika-

tá pravidelná cestička, má dva vývody (vizobr. 5). Schématická značka (viz obr. 6)se v literatuře různých zemí liší, ale vždymá v sobě symbol rezistoru a symboldopadajícího světla – šipky směremk součástce.

Odpor lze změřit běžným ohmmet-rem, fotoorezistory se vyrábějí v hodno-tách řádově kiloohmů až stovek kiloohmů.To je tak zvaná jmenovitá hodnota. Po-dobně jako jsme termistory měřili při po-kojové teplotě, tak i fotorezistory zkusí-me měřit při běžném osvětlení. Ouha. Připřikrytí se odpor zvýší, při osvětlení sezmenší. Takže jmenovitý odpor je defino-vaný ve stavu bez osvětlení.

6. pokusMěříme fotorezistor. Zkuste změřit

jeho odpor ohmetrem (viz obr. 7) s ruč-kovým měřidlem i v digitálním multimet-ru – pro porovnání, jestli se obě metodyneliší. Víme, že měřící proud ručkovýmměřidlem je takový, aby se vychýlila ruč-ka, tedy řádově desítky až stovky mikro-ampérů, u DMM může být mnohemmenší. Také je možno ho měřit i voltam-pérovou metodou a zjistit, jestli je jehocharakteristika lineární. U termistoru prů-chodem proudu dochází k vlastnímuohřívání, které může ovlivnit jeho odpor.Tady vás sice také může zajímat, zda seodpor fotorezistoru při změnách teplotymění, ale hlavní vlastností fotorezhisto-ru je citlivost na světlo.

Základním materiálem je sirník ka-demnatý CdS, čímž je vysvětlena i zkrat-ka této součástky a označení ve sché-matech. Na rozdíl od fotodiody nebofototranzistoru nemá anodu a katodu, ne-záleží na jeho polaritě, Zkuste si ho samipři měření otočit, ať se přesvědčíte.

Zakrývejte ho rukou, přeneste ho mís-to osvětleného sluncem, lampičkou, sle-dujte rychlost odezvy – tady sice nenítepelná setrvačnost jako u termistoru, aletato součástka má odezvu na změnuosvětlení dosti „línou“.

Zkuste lampičku se žárovkou 40 Wnebo 100 W v lampě. Dojdete k poznání,že čím je zdroj světla intenzivnější, neboblíž, tím je odpor nižší a naopak. Kouma-vé čtenáře napadne i citlivost na světel-né spektrum – na teplo nereaguje, takžeje asi necitlivý i na infračervenou částspektra. Zkuste na něj svítit například in-fražárovkou – má červené světlo, použí-vá se na léčení zánětů, nebo v líhních

pro bažantíky, zda se bude odpor měnit.Nás ale zajímá nejvíc vliv na běžné den-ní světlo, nebo světlo žárovky, které másvětelné spektrum podobné dennímu.

7. pokusNasimulujeme si dělič napětí podob-

ně jako v zapojení s termistorem (obr. 8).Fotorezistorr zapojíme do série s rezis-torem R1 a tento odporový dělič připojí-me ke zdroji napětí. Měříme napětí nafotoorezistoru při různém osvětlení(osvětlení i zakrytí). Mění se v určitýchmezích, které si poznamenejte.

8. pokusFotorezistor zapojíme to obvodu, ve

kterém jsme měli termistor (viz obr. 9).Podoba je nápadná, takže funkci již zná-te. Při osvětlení fotorezistoru jeho odporklesne, klesne napětí na vstupu kompa-rátoru, a rozsvítí se LED na výstupu.

9. pokusZkuste si sami doma udělat obráce-

né čidlo, reagující ne na osvětlení, alena zhasnutí, na tmu.

To zdaleka není konec, sami si najdě-te podobné aplikace v literatuře, zkou-šejte, bádejte, učte se a realizujte v pra-xi. Hezké vánoce a do nového rokuvšechno nejlepší.

Několik slovíček:high – vysokálow – nízkátemperature – teplotalow temperature – nízká teplotahigh temperature – vysoká teplotalimit – mezphotoresistor – fotorezistornominal – jmenovitý (á)value – hodnotaregulation – regulaceset – nastavit, nastavená

Obr. 8 – Měření napětí nafotorezistoru v děliči napětí

Obr. 9 – Čidlo osvětlenís fotorezistorem

70. dílFotorezistor, fotodioda, fototranzistor

klíčová slova: čidlo, fotorezistor, fotodio-da, fototranzistor, porovnávání pro vyhle-dávání na webu: CdS, photocell, photo-diode, phototransistor,

Fotorezistor mění při osvětlení aktivníplošky svůj odpor. Stejně jako rezistor nebotermistor nemá polaritu. Ještě sek nim z praktických důvodů vrátíme. Pro za-

čínající zájemce o elektroniku, pro které jezapojení s operačním zesilovačem, uvede-né v předchozích kapitolách naší školičkyzatím příliš složité, je zapojení na obr. 1.

155


1. pokusMísto operačního zesilovače použi-

jeme křemíkový tranzistor. V některýchschematech najdete označení TUN, cožje zkratko pro Tranzistor Univerzální NPN,tedy tranzistor, který vyhoví ve většiněuniverzálních zapojení. V našem přípa-dě to může být nízkofrekvenční tranzis-tor KC507 až KC509, nebo jeho obdobaKC237 až KC239. K v katalozích TESLARožnov znamená křemík. Firma Siemensve svých katalozích germaniové součást-ky označuje prvním písmenem A a kře-míkové písmenem B. Další písmeno ozna-čujte typ součástky, zde písmenko Cznamená nízkofrekvenční tranzistor, tedytranzistor použitelný s napájením z běž-ných zdrojů napájení, tedy i z baterií po-užívaných pro naše pokusy. Napříkladtranzistory BC–něco. Zní to divně, ale načíslu opravdu většinou nezáleží, jenomje třeba dodržet polaritu tranzistoru uve-denou v návodu NPN nebo PNP, což simůžete podle jedné z prvních lekcí tétoškoličky zjistit. Použijeme takový termis-tor, který se nám podaří sehnat z nějaké-ho vysloužilého zařízení. Před zapnutímnapájení trimr P1 otočíme jezdcem na tustranu, kde je trimr připojen k „zemi“, tedyk zápornému pólu zdroje. Takže při za-pnutí je mezi bází a emitorem tranzistoruprakticky nulové napětí, tranzistor neve-de, LED nesvítí. Pomalým otáčením trim-ru najdeme polohu, kdy se LED právěrozsvítí. Potom se vrátíme do polohy, kdeLED právě zhasne. A teď zkusíme ter-mistor ohřívat buď v prstech nebo o hr-neček s horkým čajem, nebo přiblíženímhorkého hrotu páječky. Odpor termistoruse teplem sníží a do báze tranzistoru za-čne téci větší proud, který otevře tranzis-tor a LED v kolektoru se rozsvítí. Pokusys teplem byly popsány v předchozíchkapitolách.

2. pokusMísto termistoru zapojíme fotorezis-

tor, v některých katalozích uváděný jakoCdS, ve starší literatuře jako fotoodpor.Jak již víme, fotorezistor má při běžnémosvětlení nějaký odpor, který si můžetezměřit ohmmetrem a při změnách osvět-lení se tento odpor mění. Zapojení na obr.2 je takřka shodné se zapojením na obr.1. Velikost hodnoty trimru P1 volíme tak,aby bylo možno dostatečně citlivě nasta-vit takovou polohu jezdce, kdy čidlo roz-svěcí LED.a) Logickou úvahou si řekneme, že při

napájení z baterie 9V a napětí mezibází a emitorem otevřeného tranzisto-ru asi 0,7 V je poměr horní větve děliček dolní větvi v poměru napětí 9–0,7 =8,3 ku 0,7, tedy hrubě zaokrouhlenoasi 10. Aby bylo možno trimrem nasta-vovat pracovní bod podle změn odpo-ru termistoru nebo fotorezistoru, zvolí-me tuto hodnotu asi 5 × menší než jeodpor termistoru nebo fotorezistoru přivýchozím stavu – tedy teplotě neboosvětlení.

b) Ryze prakticky bez měření prostě použijeme trimr nějaké hodnoty, například1 k a pokud by pracovní bod byl těsněza krajní polohou trimru, použijememenší hodnotu, například poloviční.A pokud by ani nastavením na hornípolohu trimru stále nedošlo k otevřenítranzistoru, použijeme trimr s hodnotou například 10 × větší. Prostě se zkus-mo někam trefíme ryze prakticky, pou-ze s logickou úvahou i bez měření.

můcky, které pro převod infračervenéhosvětla na viditelné používají různé prv-ky citlivé na toto infračervené záření,což je příklad i infračervené fotodiody.A tu teď máte v ruce. Fotodiodu takémůžete najít na vraku disketové jednot-ky, nebo i jiných zařízení, která můžeteprozkoumat a poučit se z nich. Dívejtese pozorně, každé rozebrané zařízení,na kterém už není co pokazit se můžestát zdrojem poučení o používanýchtechnologiích, součástkách a funkci za-řízení.

Pozor!Pokud chcete některé součástky vy-

pájet pro další pokusy, pájejte na dobřevětraném místě, krátce a snažte se ne-vdechnout linoucí se kouř a zápach. Ně-které desky bývají ještě po zapájení opat-řeny ochranným lakem proti korozi nebodalším vlivům prostředí a při zahřátí sez nich mohou uvolňovat zdraví škodlivélátky.

Fotodioda má schématickou značku(viz obr. 3) podobnou LED, ale šipky smě-řují dovnitř. Fotodiody se vyrábějí v nej-různějším provedenía) podle citlivosti na světelné spektrum –

pro viditelné světlo, pro infračervenézáření a i pro ultrafialové záření.

b) s čelním nebo bočním okénkemc) s různým provedením přívodů, v kovu,

plastu, čiré, skleněné, plastové, tma-vé, atd.

3. pokusK diodě, o které si myslíme, že je to

fotodioda, připojíme citlivý voltmetr pře-pnutý na stejnosměrný rozsah (viz obr.4). Vyhoví běžný digitální multimetr, pří-padně i univerzální ručkový měřící pří-stroj DU10 nebo UNI10 a podobné. Abys-te si udělali představu, co asi můžetenaměřit, je zde uveden příklad měřeníneznámé fotodiody z jakého videa. Úmy-slně, protože tak asi budete postupovati vy. To je vodítko pro vaši další činnostv životě. Nehledat přesné návody, ces-tičky které před vámi vyšlapal někdo jiný.Máte vlastní rozum. Jen tak se stanetebudoucím novým Voltou, Edisonem, No-vákem či Krajíčkom.

Obr. 1

Obr. 2

Obr. 3 – Schéma diody

FotodiodaNebuďte smutní, že nemáte pro po-

kusy termistor nebo fotorezistor, hledej-te dál. Na základní desce videa nebotelevizoru můžete najít čidlo dálkovéhoovládání. Mnohdy bývá ještě zakrytova-né v plechu, typická je pro něj tmaváploška, za kterým bývá tak zvaná fotodi-oda nebo fototranzistor. Tmavá ploškaje tmavá pro denní světlo, které přes nineprochází a neovlivňuje tak čidlo. Prodálkové ovládání elektrických spotřebi-čů – televizoru, videa, Hi-Fi věže, staho-vání žaluzií v bytě nebo i pro přenos sig-nálů bezdrátové myši se používávětšinou infračervené světlo. Infračerve-né světlo leží u červeného okraje spek-tra viditelného světla, také oheň nebožhavá tělesa mají červenou barvu, kte-rou zasahují do viditelné části světla.Infračervenou složku už lidské oko ne-vidí, pro noční vidění slouží optické po-

Obr. 4 – Měření fotodiody

Obr. 5 – Měření osvětlenéhopřechodu tranzistoru


156

Dioda položená na stole u oknav místnosti se zářivkovým osvětlením mělamezi anodou a katodou napětí asi240 mV. Při zastínění rukou napětí kleslona asi 160 mV. Reaguje! Při osvětlení stolnílampičkou napětí vzrostlo na asi 480 mV.Při zakrytí prstem napětí kleslo na asi200 mV. Jak to? Při předchozím zastíně-ním rukou bylo napětí jenom 160 mVa teď asi 200 mV proto, že na prst svítilastolní lampička a prstem světlo prosvítalo.Infračervené světlo může tělem teplokrev-ných živočichů, tedy m.j. s červenou krví,pronikat poměrně hluboko a prstem pros-tě prosvítá. To je mimoděk i jeden z důka-zů, že zkoušená fotodioda reagovala nainfračervené světlo. To nebyl cílený po-kus, jenom logické zdůvodnění pozoro-vaného jevu. Při zhasnutí světla a dalšímzakrytí diody napětí kleslo až na asi50 mV. Nápad: přenést diodu do úplné tmy!Námitka - nebude vidět na měřící přístroj.Vypadá to jako aprílové vyprávění, alenaučte se mít nápady a provádět jejichhodnocení a realizaci. Jste v škole prak-tické elektroniky. Při vložení fotodiody dozavřeného sešitu na ní napětí kleslo asina 20 mV. Závěr: bez osvětlení, tedy bezdopadající světelné energie na diodě nenížádné napětí. Čím větší osvětlení, tím vět-ší napětí, ale jenom do velikosti napětí napřechodu PN, tedy asi do 0,6 V. Zkustezaměnit přívody o měřidla. V jedné pozicije před hodnotou napětí znaménko mí-nus, v případě kladné polarity se znamén-ko nezobrazuje. Toto napětí je polarizo-vané, fotodioda má lidově řečeno „plus“a „mínus“. Na rozdíl od termistoru a foto-rezistoru je u fotodiody třeba dodržet za-pojení anody a katody podle schématu.

4. pokusPřechody PN jsou i v tranzistoru,

v [6] je uveden praktický nečekaný vlivnáhodného intenzivního osvětlení nafunkci elektronického zařízení tím, žesvětlo pronikalo do tranzistoru v kovo-

vém pouzdru kolem průsvitného zátavupřívodů. Zkusíme si rozebrat tranzistorv kovovém pouzdru. Například výkono-vému NPN tranzistoru lze pilkou na kovuříznout po obvodu víčko a pokud ne-poškodíte vnitřní strukturu, může zkusitměřit napětí na vývodech báze a emito-ru. Při změnách osvětlení této vnitřnístruktury se mění i napětí (viz obr 5). Proúplnost si zkuste ještě změřit i napětímezi bází a kolektorem a mezi kolekto-rem a emitorem. Tranzistory se v praxidají jednoduše vyzkoušet jako dobrý/špatný ohmmetrem. Zkuste si takto osvět-lovaný otevřený tranzistor změřit v pro-pustném i závěrném směru ohmmetremv DMM i ručkovém měřícím přístroji.

FototranzistorTranzistory citlivé na světlo se nazýva-

jí fototranzistory. V pouzdru mají okénkopro osvětlení, nebo je celé pouzdro čiré.Kupodivu mnohé fototranzistory mají je-nom dva vývody – emitor a kolektor, pro-tože na bázi dopadá proud fotonů, takže iv některých schématech je nakreslenáznačka fotodiody a teprve v popisu nebov rozpisce je uveden fototranzistor. Naschématické značce opět vidíme dvě šip-ky směřující do součástky.

V literatuře najdete nejrůznější zapo-jení s fotodiodami a fototranzistory, na-příklad laserových závor, testerů dálko-vého ovládání, a dalších. Protože jejichodezva na změnu osvětlení je mnohemrychlejší než u fotorezistorů, používají sei na přenos signálů optickou cestou.

Tato zařízení můžeme rozdělit zhru-ba podle reakce na stavy:světlo/tma – digitálníplynulé změny – analogovésignálové – oba způsoby

5. pokusPouze pro vyzkoušení si můžeme za-

pojení na obr. 1 upravit pro spínání foto-diodou (viz obr. 6a) nebo fototranzisto-rem (viz obr. 6b),

6. pokusObvod s fotorezistorem můžeme za-

pojit tak, aby nám reagoval na tmu (vizobr. 7a) nebo na světlo (viz obr. 7b). Funk-ce je jasná. Obdobně můžeme zapojiti obvod s termistorem, aby reagoval nazahřátí nebo naopak na ochlazení.

7. pokusMísto LED můžeme do kolektoru tran-

zistoru zařadit vhodné relé, kterým může-me něco spínat – něco... relé a připojovánídalších obvodů a spotřebičů k jeho kon-taktům jsme už probírali. Spotřebiče napá-jené střídavým napětím je lepší spínat tria-kovým spínačem řízeným oddělujícímoptotriakem – to jsme také probírali.

Praktická realizaceObvod s termistorem můžete použít

například k hlídání poklesu teplotyk bodu mrazu – u budov po záplaváchmůžete termistory zazdít sádrou na po-vrch mokré stěny a přívody od těchtočidel vést k zařízení, které jste na zákla-dě předchozích lekcí malé školy schop-ni alespoň teoreticky realizovat, který připoklesu na nastavenou teplotu spustíventilátor případně zapne i napájení dotopné spirály horkovzdušného ventilá-toru. Bylo by možno například mokroubudovu až nad čáru zaplavení nasuchoobezdít polystytenovými deskami a mezinimi a stěnou ponechat mezeru na prou-dění horkého vzduchu. Tento izolačníobal ještě navíc těsně zakrýt PVC neboPE fólií, aby vzduch neutíkal kde nemá.A mezi stěnu a tuto izolaci vhánět teplývzduch, nechat ho proudit tak, aby stě-na nepromrzla a krystalizací vody sezdivo nerozdrobilo. Proudící vzduch zá-roveň odvádí odpařovanou vlhkost. Ne-jde ani tak o vysušení, jako o zajištění,aby zdivo přes zimu nepromrzlo. Nákla-dy na izolační obal i tu trochu elektroni-ky a horkovzdušný ventilátor jsou mno-honásobně nižší než zničená budovaa její demolice, nehledě na citovou vaz-bu k poškozenému domu.

trocha slovíček:photocelle Fotozelle, e; fotobuňkaIR – IR IČinfrared infrarot infračervenýday light Tageslicht, s denní světlodark finster, lichtlos tmavýlight licht světlýremote control Fernbedienung, e dálkové

ovládání

Prameny:[1] Rádio plus KTE 11/2002 Malá škola[2] Rádio plus KTE 12/2002 Malá škola[3] Šedý, Václav; Rozeberte si PC[4] http://www.pcprg.com/camlight.htm[5] http://www.belza.cz/measure/do-

test.htm - tester dálkových ovladačů[6] Rádio plus KTE 1/1999 Malá škola[7] Rádio plus KTE 8/2001 str. 16–18 Otví-

rání kurníku[8] http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/kap2/

2_2_5.html

Obr. 6 – Zapojení a) fotodiody,b) fototranzistoru

Obr. 7a – Obvod reagující na tmu

Obr. 7b – Obvod reagující na světlo

157


71. dílFotorezistor, fotodioda, fototranzistor

Klíčová slova: výstupní obvody čidel, či-dla – komparace, vlastnosti světla, mě-ření světla.

Aplikace čidelZopakujeme: čidla vlivem změn pro-

středí, na které jsou citlivá, mění své elek-trické vlastnosti. V předešle probíranýchobvodech se jejich stav porovnává s ur-čitým pevným, neměnným, referenčním(vztažným) stavem. Při překročení těchtourčitých hraničních, mezních, limitních,prahových stavů – horních (maximálních)nebo dolních (minimálních) se výstupz porovnávacího – komparačního obvo-du používá k řízení nějakých dalších za-řízení, nebo obvodů – rozsvícení, zhas-nutí, zapnutí či vypnutí topení, nebonaopak chlazení, ventilátoru, topnéhotělesa, motoru, oběhového čerpadla, stí-nících žaluzií, otevření nebo zavření kur-níku, zapálení hořáku, vypuštění vody, vy-pnutí nebo zapnutí lednice nebo otevřenídveří, vjezdových vrat, zastavení výrobnílinky kostkového cukru, vyvolání alarmu,spadnutí klece, napočítání dalšího kusuvýrobku, osoby procházející turniketem,snímání otáček 5,25“ diskety, přijímánípulzů infračerveného záření dálkovéhoovládání televizoru, videa, atd. atd.... Apli-kací je mnoho a mnoho. Nejsou omeze-ny inženýrskými možnostmi, ale silou du-cha, nápadů a fantazie. Připomeňte sisami(y) další a další aplikace.

Některé spínací obvodyPro ilustraci si připomeneme něko-

lik typických již publikovaných výstup-ních obvodů, kde na výstupu z kompa-rátoru je:a) spínací tranzistorb) tranzistorem spínané reléc) optočlenem spínaný optotriak

Spínací obvody, relé, triaky, optočle-ny a jejich aplikace jsme již probíraliv minulých částech.

Na obr. 1 je spínacím tranzistorempřímo zapínán a vypínán ventilátor.V tomto případě stejnosměrný motorventilátoru [1].

Na obr. 2 je spínacím tranzistoremspínáno relé, které svými kontakty může

spínat „cokoliv“ – stejnosměrné nebo stří-davé obvody s různým napětím (i kmito-čtem), záleží jenom na provedení relé(lednici, plynový kotel ústředního topení,topné tělísko akvária, výstražnou doprav-ní značku „pozor náledí!“, světlo automa-tického majáku, veřejné pouliční osvět-lení, atd. [2].

Na obr. 3 je v obvodu spínacího tran-zistoru optočlen, kterým je spínán triaka ten může spínat „klasické“ spotřebičenapájené střídavým, obvykle síťovýmnapětím, i nejrůznější další zařízení na-pájená tímto napětím – oběhové čerpa-dlo slunečních kolektorů, reflektor, od-savač dýmu, záleží na vaší fantazii [3].

celkovém jasu je napětí z porovnávací-ho čidla malé a k vyhodnocuje se na-pětí na druhém čidle vzhledem k tomu-to referenčnímu čidlu. Uvedené zapo-jení vyhodnocovalo tmavé a světlé čtve-rečky na ČB monitoru počítače [5]a [6].

c) Robot, který se natáčí za světlem, mádvě čidla a vyhodnocuje, zda je na oboustejné napětí. Jestliže na jedno čidlo do-padá méně světla, robot se otáčí tak,aby se napětí na obou čidlech vyrovna-la. Bez ohledu na určitou intenzitu.

d) Podobně se zaměřuje dalekohled sle-dující sluneční skvrny, sluneční kolekto-ry na ohřev vody nebo sluneční fotovol-taické články.

e) Člověk vyhodnocuje směr zvuku dvě-ma ušima, totéž lze elektronicky reali-zovat dvěma mikrofony na vstupech.

Měření teploty a intenzityosvětlení

Místo vyhodnocování mezních stavůa použití pro spínání je možno tyto hod-noty měřit a naměřené napětí převádětna příslušné jednotky.

TeploměrJestliže v zapojení ohmmetru, které

jsme již probírali, zapojíme místo nezná-mého rezistoru s pevnou hodnotou ter-mistor, bude se při změnách teploty jehoodpor měnit. Není nic jednoduššího, nežstupnici měřidla přestříkat bílým sprejema nakreslit si novou stupnici. Tu si ocej-chujete v jednotkách, která vám budevyhovovat – °C, °F nebo Kelvinech.A zase: nic vás neomezuje, aby jste pou-

vlnová délka [nm] barva

14 – 350 UV

395 – 425 fialová

425 – 455 indigová

455 – 490 modrá

490 – 575 zelená

575 – 590 žlutá

590 – 650 oranžová

650 – 750 červená

750 – 10 000 IČ

Tab. 1

Obr. 1 – Spínacím tranzistorem jepřímo ovládán ventilátor

Obr. 2 – Spínacím tranzistorem jespínáno relé, jehož kontakty

ovládají další obvody

Vzájemné porovnávání –komparace

Poznali jsme, že podle zapojení ter-mistoru v děliči můžeme vyhodnocovatzvýšení nebo snížení teploty vzhledemk určité, pevně nastavené mezi.

V jiném zapojení se dvěma čidly po-rovnáme snímaný stav na jednom čidlevzhledem k proměnlivému stavu na dru-hém čidle.Příklady z praxe:a) když je voda ze slunečního kolektoru

teplejší než voda v zásobníku, je za-pnuté oběhové čerpadlo, které ji dopra-vuje do systému [3], [4] a jestližeje (například v noci nebo i ve dne podelším zamračení) voda z kolektoru stu-denější než voda v zásobníku, oběho-vé čerpadlo se zastaví, aby se vodav zásobníku neochlazovala. Srovnáva-cí bod je teplota vody v zásobníku.V létě může být například 50 °C, zatím-co na jaře nám může stačit, že běhemkrátkého dne např. 20 °C teplá vodaz kolektoru předehřívá pro další použitívodu v zásobníku o 10 °C studenější.

b) Snímač reagující na světlé a tmavé plo-chy je musí rozlišit při velkém i malémcelkovém jasu. Proto jsou použita dvěčidla. Vyhodnocuje se, zda na jednomčidle je snímán vyšší jas než na dru-hém. Protože při velkém celkovém jasumůže být i na porovnávacím čidle vyššíúroveň napětí. A podobně i při malém

Obr. 3 – Tranzistorem je ovládánoptočlen a jím triak


158

žili vaše vlastní značky na měřidle – sně-hovou vločku nebo rampouch, sněhuláč-ka pro nízké teploty apod. u měřidla sle-dujícího pokles teploty pod zámrazovouteplotu, kdy je nutno zapnout ohřívání po-trubí, nebo čehokoliv. Nic vás neomezu-je. Měřič teploty motoru auta má také je-nom několik čar a červené políčko. Vícnení zapotřebí.

Samozřejmě se vyrábějí přesné tep-loměry. Měření teplot je celá věda. Návo-dy na stavbu amatérských teploměrůnajdete v literatuře.

Totéž platí pro měření intenzity osvět-lení. Rozlišuje se jas, osvětlení, přímodopadající nebo rozptýlené světlo i ba-revné spektrum.

ExpozimetrNejjednodušší zařízení na měření svět-

la je tak zvaný expozimetr. Podobně jako utrochu nezvyklého nápadu označit teplotyna teploměru obrázky ani na expozimetrunemáte uváděné číselné hodnoty luxů, aleručička ukazuje na políčko s číslem, podlekterého nastavujete expozici – čas a clo-nu, samozřejmě ještě podle citlivosti filmu.

Expozimetry se vyrábějí v podstatědvojího typu:a) bez baterieb) s baterií• V expozimetru bez baterie je pouze

fotočlánek a ručkové měřidlo. Jako fo-točlánek se u prvních expozimetrů pou-žíval nejstarší známý typ – selenový člá-nek. Selenový článek je pradědečekdnešních germaniových a křemíkovýchsoučástek.

• V expozimetru s CdS fotorezistoremmusí být elektrický článek (nesprávněnazývaný baterie, protože baterie je tvo-řená několika články). Fotorezistor nenízdrojem napětí, mění svůj odpor podlezměn světla dopadajícího na citlivouplochu.

V obvykle používaných fotoaparátecha kamerách je expozimetr již součástívnitřního vybavení pro automatické na-stavení expozice.

U expozimetru je nejdůležitější to, žeměří ve spektru viditelného světla, kte-rým se má exponovat film. Zatímco polo-vodičové fotocitlivé prvky uváděné v ka-talozích mají různou citlivost pro různéčásti spektra.

Světelné spektrumViditelné světlo tvoří pouhou část

kmitočtového spektra, v katalozích seobvykle uvádí jako vlnová délka od400 nm do 750 nm. Pokud chceme kesvým pokusům použít nebo koupit něja-ký fotocitlivý prvek, je třeba se v katalo-gu podívat na tento parametr. Napříkladfotodioda firmy Siemens SFH206 je cit-livá na IR i na viditelné světlo, obdobnýtyp SFH206K má filtr, který propouštípouze IR záření.

Názvosloví zkratek vychází z němči-ny i angličtiny IR je infrarot nebo infra-red tedy infračervené (IČ) záření. Slovozáření je přesnější, protože slovo světlovyjadřuje pouze viditelné světlo. Pokudříkáme, že infračervená lampa má in-fračervené světlo, vyjadřuje pouze to, ževidíme, že při zapnutí svítí červeně, alevětšina záření je infračervené, které jižoko nevnímá jako světlo, má spíše tepel-né účinky na prohřívanou tkáň. Podob-ně je UV – ultraviolet česky ultrafialovézáření.

Lidské oko vnímá kmitočty pásmaoznačovaného jako viditelné světlo jakobarvy v pořadí, které je možno vidětv duze. Prý kdysi jakýsi učitel fyziky Čer-mák naučil děti mnemotechnickou po-můcku pro zapamatování pořadí:

Čermák Oznamuje Že Zítra MámeFyziku (Č – červená, O – oranžová Ž –žlutá, Z– zelená, M – modrá F – fialová).

Tab. 1 si nemusíte pamatovat, po-kud chcete vědět, na jakou barvu, nebona jaký rozsah barev je součástka citli-vá, pomůžeme údaji o LED diodách ka-talogu [9].

Takže například fotodioda:BPW21 citlivá na 350 až 820 nm je

citlivá na celé spektrum viditelného svět-la i okraj UV a

BPW41N na 925 nm – tedy na infra-červené záření této vlnové délky a fotot-ranzistor

BPW40 s rozsahem 520 až 950 nm jecitlivý na spektrum od zelené až po okrajinfračerveného záření, není citlivý na mod-rou a modrozelenou, ani na UV záření.

Pro vaše pokusy budete v kataloguhledat i tyto údaje a také směr a úhel, vekterém je součástka citlivá. Některéz čelní plošky, jiné z boky.

vlnová délka [nm] barva

428 modrá

470 modrá

475 modrá

526 zelená

555 zelená čistá

565 zelená

574 zeleno žlutá

585 žlutá

590 jantar. žlutá

605 oranžová

615 oranž. červená

630 červená

635 červená super

655 červená diff.

697 červená tmavá

Tab. 2 – vlnové délky barvy nalezenépodle LED v katalogu

Obr. 4 – Komparátor porovnávánapětí ze dvou snímacích

prvků současně

Některá slovíčkagreen zelenápure green čistá zelenáamber jantarováinfrared (IR) – infrarot infračervený (IČ)ultraviolet (UV) ultrafialovýsensitive area citlivá ploškaluminance osvětlenídirection směrangle úhelsurface povrch, plochaflat plochýsurface not flat zakřivená ploška

(na fotodiodě)Pro názornost výkladu byla použita

zjednodušená schémata již publikova-ných zapojení, která najdete v těchtoodkazech:[1] Praktická elektronika C – stavebnice

a konstrukce 6/01 str. 27–28[2] Rádio plus KTE 1/99 str. 7; Teplotní

spínač – stavebnice č. 393[3] Praktická elektronika – A radio 9/97,

str. 23–24, Ščerka, Rastislav.: Ovládačsľnečných kolektorov

[4] Praktická elektronika – A radio 11/00,str. 26, Kadlec, Jiří: Teplotní rozdílový spínač

[5] Sdělovací technika 7/85 str. 271[6] A Rádio – konstrukční elektronika 3/97,

str. 78[7] Rádio plus KTE 1/99 str. 8; Světelný

spínač – stavebnice č. 394[8] A Rádio – konstrukční elektronika 6/01

str. 16[9] Katalog GM electronics

159


72. dílKandela – svítivost

Klíčová slova: svítivost, kandela, záření,světlo, fotometrie. osvětlení, infračerve-né záření

Základní pojmyZáření: přenášení energie elek-

tromagnetických vln (alei částic) prostorem.

Zářivá energie: úhrn energie záření navšech vlnových délkách,ať je vidíme nebo ne.

Světlo: záření které je vnímánojako světlo (přijímánookem a vyhodnocovánov mozku).

Svítivost: obvyklý katalogový údaju LED – uváděnou v kan-delách, ze zkratkou cd,obvykle však v milikan-delách, zkratka mcd.

Podrobnosti najdete v učebnicícha literatuře. My se dnes budeme zabý-vat viditelným světlem a infračervenýmzářením.

SvítivostKdyž fyzikové dospěli k nutnosti vy-

jádřit svit, svítivost, sílu světla, použilijako srovnávací objekt svíčku.Citace z knížky vydané v Olomouci roku1902 [viz 1; str. 216]:

„Jednotkou svítivosti je normální svíč-ka paraffinová 2 cm v průměru s plame-nem vysokým 50 mm, anebo Hefnerovalampa (octan amylnatý) s plamenem40 mm vysokým. Hefnerova lampa se máku svíčce normální jako 1 : 1,2. Na konfe-renci elektriků (1884) byla za jednotkusvětla ustanoveno množství světla, ježdává 2 cm2 tavící se platiny (jednotka Vi-ollenova). Roku 1889 byla zavedenanormální decimální svíčka, rovnající sedvacetině jednotky Viollenovy“.

Pokračuje volný překlad z [2]: Roku1909 se národní laboratoře USA, Fran-cie a Velké Británie rozhodly přijmoutmezinárodní svíčku (International Cand-le) definovanou podle žárovky s uhlíko-vým vláknem. Německo v té době zůstá-valo u své definice Hefnerovy svíčky. Ale

standard založený na svitu žárovky bylzávislý na její stabilitě, i když již už odroku 1933 byl známý později přijatý prin-cip definice podle emise světla z černé-ho tělesa při teplotě tuhnoucí platiny(2045 K). Jednotky svítivosti odvozenéod velikosti plamene nebo žhnutí vláknažárovky používané v některých zemíchtak byly již před rokem 1948 nahrazenypůvodně „novou svíčkou“ odvozené odsvítivosti Planckova zářiče (černého tě-lesa). Připravovala ji komise pro osvětle-ní CIE od roku 1937, vyhlášena roku1946 a ratifikována roku 1948. Dostalanový název candela (označení cd).

V některých učebnicích, literatuře a i nanetu stále najdete starší definici (např. viz[3]): Svítivost jedné kandely má 1/60 cmabsolutně černého tělesa při teplotě tuh-noucí platiny při tlaku 1 atmosféry.

ji jako reflexní, někdy také nazývanou„signální“ barvu). V literatuře se setkátes V-lambda křivkami, které byly získányexperimentálně měřením citlivost zrakumnoha osob a podle těchto výsledkůstandardizovány.

K číslu 1/683 W se došlo přepočítá-ním z původní definice.

Svítivost LEDV katalogu máme LED zhruba rozdě-

lené do skupin podle svítivosti:obvyklá – 1 až 10 mcd (většinou

kolem 2,5 mcd)zvýšená – 100 až 1000 mcd (obvyk-

le kolem 140 mcd)velmi vysoká – 1000 až 9500 mcd.

U některých LED je ale uveden i pa-rametr světelného toku mlm – mililumen.

Světelný tokVe fyzice se učíte i o světelném toku

(luminous flux; Lichtstrom) F v lumenech(lm). Lidově řečeno: světelný tok [lm] jeroven svítivosti [cd] násobené prostoro-vým úhlem, ve kterém je světlo vyzařo-váno, nebo uvažováno V katalogovýchlistech žárovek a osvětlovacích tělesmůžete najít údaje v lumenech. Napří-klad v [6] je tabulka (viz tab. 1) údajů svě-telného toku běžných žárovek

OsvětleníPro osvětlení (illumination, lighting; Be-

leuchtung, Beleuchtungstärke) E se pou-žívá jednotka 1 lux (lx). Měření intenzityosvětlení se provádí z praktických důvodů:

příkon [W] světelný tok [lm]

40 43060 730100 1380200 3150

Tab. 1

Obr. 1 – Svíčka s jednotkovousvítivostí

Obr. 2 – Světelný tok v prostorovémúhlu 1 steradián osvětlí na kulové

ploše s poloměrem 1 m plochu 1 m2

Absolutně černé těleso je hypotetickýobjekt, který pohlcuje všechno, jím za-chycené záření a tak je tedy černé. Přiteplotě 1772 °C je ale rozžhavené, po-dobně jako wolframové vlákno v žárov-ce a tak „svítí“. Velikost 1/60 cm2 předsta-vuje ploška 1 a 2/3 mm2.

Protože se černé těleso při vysokéteplotě těžko realizovalo, byly využitynové možnosti radiometrie v měření op-tického zářivého výkonu ke stanovenínové definice kandely. Kandela je jed-notka pro světelné záření v daném smě-ru ze zdroje, které emituje monochroma-tické záření na frekvenci 540 × 1012 Hza má v tomto směru intenzitu 1/683 wattuna steradián (viz [2, 4]).

Steradián je jednotkový prostorovýúhel, který na kulové ploše ohraničujeplochu rovnou druhé mocnině polomě-ru. Takže na kulové ploše o poloměru1 m ohraničuje plochu 1m2 (celá kulováplocha má 4p steradiánu).

Frekvence 540 × 1012 Hz odpovídá vl-nové délce žlutozeleného světla 555 nm,na kterou je lidské oko nejcitlivější (znáte

Obr. 3a – Jednoduchý luxmetrs kalibrací každého rozsahu zvlášť


160

* u stanovení správné expozice při foto-grafování a filmování (na film i při digitál-ním záznamu)

* u stanovení vhodnosti osvětlení prostře-dí v obytných i veřejných budovácha prostranství.

Osvětlení 1 lux jea) v místě 1 m vzdáleném od zdroje svět-la se svítivostí 1 kandelab) nebo tam, kam dopadá světelný tok1 lumen na 1 m2.a) Z praxe víte, že stolní lampička se 40 Wžárovkou vám osvětlí pracoviště lépe, nežlampa se stejnou žárovkou u stropu.

jsou dveře, na které si chcete posvítit,nebo oko, do kterého vám někdo bater-kou svítí, nebo čidlo měřidla osvětlení.Vztah vyjadřuje vzorec:

E = F/S [lx; lm, m2]Na internetu můžete najít mnoho od-

kazů (viz prameny na konci článku), na-příklad i tab. 2 (viz [7]).

Jednoduchý luxmetrObvykle je zapotřebí změřit osvětlení

ve spektru viditelného světla, u solárií vespektrech UV záření. Buď se vyhodno-cuje jako celek, nebo jako úhrn zářenína všech vlnových délkách v měřenémspektru.

Jako čidlo je možno použít napříkladfotodiodu BPW21 nebo asi desetkrátlevnější BPW34, která má v kataloguuváděné spektrum citlivosti v celémpásmu viditelného světla. V literatuře (viz[8] a [9] je tato fotodioda připojena navstup operačního zesilovače a ve zpět-né vazbě je přepínač rozsahů a rezisto-ry pro jednotlivé rozsahy. V zapojení naobrázku a) jsou jednotlivé rozsahy na-stavovány každý zvlášť, v zapojení b) jeluxmetr kalibrován až dalším zesilova-čem pro všechny rozsahy společně. Na-měřenou hodnotu lze číst na ručkovémměřidle nebo na digitálním multimetru.Opět se s výhodou využijí rozsahy měří-cích přístrojů. V zapojení podle [8] se vy-užívá rozsah multimetru 2 V a tak jsourozsahy stanovené 200 lx, 2 000 lx,20 000 lx a 200 000 lx. V zapojení [9] je

využité ručkové měřidlo se 100 dílko-vou stupnicí a tak jsou i rozsahy stano-vené 100 lx, 1 000 lx a 10 000 lx.

KalibraceOsadit plošný spoj je snadné, ale bez

kalibrace je to pouhá hračka pro demon-strování možnosti měření osvětlení. Prá-vě proto předcházel dlouhý teoretickýrozbor.

Autor [8] pro kalibraci používá referenč-ní luxmetr. Pokud vám ho někdo půjčí.

V [9] je pro kalibraci použita běžná„mléčná“, matová žárovka 100 W.

Pro rozsah 100 lx je umístěna 1 mdaleko a kolmo k citlivé plošce čidla.Trimrem P1 je ručka 1 mA měřidla na-stavena na konec stupnice.

Pro rozsah 1000 lx je umístěna 30 mdaleko a ručka 1 mA měřidla je nastave-na na konec stupnice trimrem P2.

Pro rozsah 10 000 lx je umístěna30 cm daleko, ale trimrem P3 se nasta-vuje na 0,1 mA, tedy na desetinu plnévýchylky ručky.

Vlastní pokusyObvod zapojíte podle obrázku c). Pro

napájení použijete symetrický napájecízdroj, které jsme již probírali, nebo sipomůžete jednoduchým odporovým dě-ličem. Pozor, nezapomeňte na blokovacíkondenzátory u napájení, jinak se vámmůže stát, že napětí ne a ne a nebudesymetrické. Stačí 68 nF u každého přívo-du napájení, případně ještě 10 µF.

Do zpětné vazby zapojíme rezistor1 MΩ a na výstup připojíme běžný digi-tální multimetr nebo ručkové měřidlo.Pracoviště by mělo být osvětleno tak,abyste viděli na měřidlo, ale ne na pří-mém slunci u okna, protože i odraženésvětlo by vám ovlivňovalo vaše úvahyo osvětlování. Vaše naměřené hodnotysi pište. V úplné tmě nebo při zakrytí či-dla by výstupní napětí mělo být 0 V. Přiosvětlení běžným osvětlením najdetedalší hodnotu. Pokud měříte večer,

venkovní prostředí osvětlení [lux] světelný tok [lm]

slunečno 50 000–100 000 3 000–6 000skorojasno 25 000–50 000 1 500–3 000polojasno 10 000–25 000 600–1 500skorozataženo 2 000–10 000 120–600zataženo 100–2000 6–120západ slunce 1–100 0,06–6úplněk 0,01–0,1 0,0006–0,006svit hvězd – jasná obloha 0,0001–0,001 0,000006–0,00006vnitřní prostředí osvětlení [lux] světelný tok [lm]operační sál 5 000–10 000 300–600výkladní skříň 1 000–5 000 60–300projekční kancelář 300–500 18–30kancelář 200–300 12–18obytné místnosti 50–200 3–12chodby 50–100 3–6dobře osvětlené ulice 20 1,2slabé pouliční osvětlení 0,1 0,006

Tab. 2 (převzato ze [7])

Obr. 3b – Kalibrace pro všechnyrozsahy společná

Podle prvního Lambertova zákona seintenzita osvětlení snižuje se čtvercemvzdálenosti

E = I/r2 [lx; cd, m].Praktický příklad:

Jestliže použijete například vysocesvítivou bílou LED s 8000 mcd (tedy= 8 cd) jako montážní světýlko při opra-vách elektronických zařízení, osvětlí vámji ze vzdálenosti 1 m intenzitou

E = 8/1 což je 8 luxů.Ze vzdálenosti 10 cm (tedy 0,1 m), je

intenzita jižE = 8/0,12. což je 8/0,01 a tedy 800 luxůa vzdálenosti 2 cm to je dokonce2000 luxů.b) Jestliže má nějaký zdroj světla (na-příklad baterka) svítivost 20 cd v úhluasi 60°, odpovídá světelnému toku20 lumen vyzařujícímu do světelnéhokuželu s prostorovým úhlem 1 steradi-án. Na kulové ploše 1 metr od zdrojesvětla osvětlí plochu 1 m2. Jakýkoliv ob-jekt, který je na této ploše je osvětlen20 lm/m2. Tedy 20 lx. A je jedno, jestli to

Obr. 3 – c) Principiální pokusné zapojení je třeba doplnit o napájení,d) obvod z c) je třeba doplnit o napájení

161


v místnosti při umělém osvětlení, můžetezkusit použít běžnou stolní lampičku se40 W žárovkou ve vzdálenostech od1 metru až asi do 10 cm. Nyní zkuste dozpětné vazby zapojit rezistor 2 MΩ. Namě-řené hodnoty by měly být dvojnásobné.

Při pokusné kalibraci místnost zatem-něte a použijte 100 W nekrytou mato-vou žárovkou. Nejlépe ve volně stojícílampě bez stínítka nebo odrazovéhokrytu. Pozor na spálení! Žárovka je hor-ká! Pokud jste mladí výzkumníci, nedě-lejte tyto pokusy sami, vždy v přítomnostidospělého.

Která je která?Z obchodu jste si přinesli LED pro infra-

červené záření a infrafototranzistor.V katalogu a v literatuře bývají uvedenénapříklad IRE 5 a IRS 5 nebo L53P3Ca L53F3C jiné. I když vám je pečlivý proda-vač dal do dvou pytlíčků a označil, určitěse vám stane, že se vám na stole smíchají.A teď která je která? Vypadají podobně.

S výhodou použijete váš digitálnímultimetr. Máte obvykle 2 možnosti zkou-šení:• ohmmetrem• zkoušečku diod

Měříte v jednom směru a pak ve dru-hém - prostě přehodíte přívodya) infra LED• ohmmetrem v obou směrech nepro-pustná, veliký odpor >10 MΩ• diodová zkoušečka – v jednom směrustejné napětí, jako když nic není připojené(u DMM APPA 98 je to například 2,63 V),ve druhém směru „nějaké“ napětí, napří-klad 1,05 V.b) fototranzistor (má dva vývody, někdysi ho v literatuře pletou s fotodiodou)• Ohmmetrem – v jenom směru (nepro-pustném) má veliký odpor >10 MΩ, vedruhém se odpor mění podle osvětlení -při zakrytí prsty například 7 kΩ a při osvět-lení lampičkou 40 W ze 30 cm má odporasi 60 Ω – reaguje na světlo.• Zkoušečkou diod – v nepropustnémsměru stejné napětí jako u nepřipojenésoučástky, v propustném totéž při zakrytí– tmě a při osvětlení se napětí zmenšuje(například až na 45 mV).

Podobně si sami zkuste změřit fotodi-odu a porovnat si její vlastnosti s fotot-ranzistorem. Zkuste změřit napětí mezi

vývody při tmě a osvětlení a pak si udě-lejte sami závěr.

Neviditelné světloKdyž ji zkusíte zapojit jako běžnou

LED přes rezistor – nic (viz obr). Nic ne-vidíte, svítí v infračervené, pro lidské okoneviditelné části spektra.

Přípravek na zkoušeníPro vyzkoušení správné činnosti LED

s infračervevným zářením si pomůžemejednoduchým přípravkem. Má dvě části:vysílací a přijímací.a) IR čidlo

Na nepájivém kontaktním poli (nebov nouzi připojením do elektrikářské „lus-trsvorky“) zapojíme fototranzistor do sé-rie s rezistorem R1 a obvod připojíme nanapájecí napětí, například na 4,5 V z plo-ché baterie, nebo jiné napětí. U zkušeb-ního vzorku jsme použili 6 V. Měříme na-pětí na kolektoru fototranzistoru. Běžnýmvoltmetrem, jaký máte, stačí i ten nejlaci-nější digitální multimetr.

Naměříte nějaké napětí, menší, než jenapájecí, protože fototranzistor je osvětlen.

Při zakrytí v prstech, nebo černou kra-bičkou od filmu, nebo jakkoliv jinak senapětí zvýší skoro až na hodnotu napá-jecího napětí - fototranzistor nevede.

Při osvětlení zblízka – například stol-ní lampičkou toto napětí klesá, tranzistorvede.

Čidlo přikryjeme dlaní ruky, měřímevýstupní napětí a ruku shora prosvítímstolní lampičkou nebo baterkou. Tělemprochází červená složka spektra, protofototranzistor reaguje. Můžete zkusit i jinézdroje světla a filtry.

Závěr: tento fototranzistor reaguje naviditelné i červené světlo.b) IR LED

IR LED zapojíme do série a rezisto-rem R2. Nevidíme, že by svítila.

Otočíme ji směrem k fototranzistoru.Napětí na fototranzistoru klesne. Zkusí-me mezi LED a fototranzistor vkládatneprůhlednou přepážku - napětí reagu-je. IR LED tedy „svítí“.

Pokus: zkuste obrátit polaritu LED. TeďIR čidlo reaguje na běžné osvětlení. Protose před infračervené čidlo vkládá filtr, abyjeho činnost nebyla ovlivňována okolnímsvětlem. K pokusům s výhodou využijtekrycí „sklíčka“ nebo „čepičky“ z čidel dálko-vého ovládání z vraků videomagnetofonů,nebo televizorů, které vám hodní sousedéa příbuzní nosí k vašim pokusům, nebo jesami vykucháte u popelnic.

Kterou stranou se čidlo dívá?Obvyklé LED vyzařují „nahoru“ tedy

ve směru osy. Také dosud probíraná či-dla (fotorezistor, fotodioda, fototranzistor)měla citlivou plochu (sensitive area) oto-

čenou tímto směrem. V praxi ale častopotřebujeme, aby citlivá ploška byla naboku. V katalozích bývají uváděné jako„side looking“. U některých čidel na prvnípohled vidíme „očíčko“, plošku nebo ja-kousi „pecičku“ nebo kapičku sklovitéhmoty, kudy světlo dopadá na citlivouoblast. U jiných čidel aktivní plochu (acti-ve area) zjistíte pokusem a omylem (trialand error), nebo je v katalogu označenáNOT FLAT AREA – doslova „ne plocháploška“, tedy ta zaoblená.

Chraňte si zrak: osvětlení pracovištěnebo prostředí má být přiměřené. Přílišslabé osvětlení namáhá zrak a příliš sil-né osvětlení je nepříjemné. Správně vo-lené osvětlení se posuzuje i u projektůstaveb a může být kontrolováno i hygie-nickou službou speciálním měřícím pří-strojem – luxmetrem.

5,8V Tma4,3V Světlo zářivek 2,5m vysoko120mV Lampička 40W 30cm

Obr. 4 – Pokusné zapojenífototranzistoru

Obr. 5 – Mezi infra LEDa fototranzistory vkládejte

neprůhlednou přepážku

Prameny:[1] Přehledy věd přírodních k potřebě

učitelstva a studujících napsal JanKRANICH, nákladem R. Promberga-ra, Olomouc, 1902,

[2] http://physics.nist.gov/cuu/Units/candela.html

[3] http://www.ucalegon.com/~gopsi/en-cyclopedia/candela.htm

[4] http://www.natmus.dk/cons/tp/lightcd/light_cd.htm

[5] http://www.elkovo-cepelik.cz/teorie/fotometrie.htm

[6] Größen-Formeln-Begriffe, SiemensAktiengesellschaft, Berlin- München,1972

[7] http://www.electro-optical.com/whi-tepapers/candela.htm

[8] Praktická elektronika C 6/1998,str. 26-27 – Luxmetr k multimetru

[9] Everyday Practical Electronics, De-cember, 2001, str. 878

[10] Katalog GM electronics

Slovíčka:candle svíčkaarea plochailluminated area osvětlená plochalight cone světelný kuželincandescent žhnoucí, zářivýincandescent lamp žárovka s teplým

světlem, na rozdílod zářivky nebovýbojky se stude-ným teplem


162

bulb žárovkabulb light žárovkaincadescent lamp žárovka

pearl perleťová, u nástzv. „mléčná“

frosted pískovaná, u nástzv. „matová“

side bok, bočnílook dívat seside looking čidlo citlivé

z boku.

73. dílJeště se trochu vrátíme

klíčová slova: internet, Active-X, modem,poplatky; autorádio, konektor; stmívač, čidlo

Dnes se vrátíme ke třem již probíra-ným tématům, která stojí znovu za po-všimnutí:[1] HW ochrana před „Active X“ Rádio plus

KTE č. 3/2001, str. 10–11, Jan David,stavebnice č. 506,.

[2] Autorádio Rádio plus KTE č. 1/2000,str. 34–36, Malá škola, 37. část.

[3] Fázový regulátor výkonu (stmívačosvětlení) Rádio plus KTE č. 11/2000,str. 16–17, stavebnice č. 490

znaky složené z jednotlivých bitů – „jed-niček“ a „nul“. Aby je bylo možno přená-šet a ukládat, používal se již v 80. letechminulého století u prvních počítačů prodomácí použití a zábavu geniálně jed-noduchý způsob: tato data se převedlana slyšitelný zvuk a nahrála na normál-ní běžný kazetový magnetofon, nebo se

a demodulátor, podle prvních písmen MO-DEM. Přenos je jasný. Podobně jako dataje možno přenášet i „volané číslo“ buď vetvaru pulzů jako z mechanické číselnice,nebo tónů tónové volby.

V čem je problém? V penězích – v po-platcích za hovorné. Při navazování spo-jení je tento postup:• Zvednutí sluchátka – uzavře se obvod

mezi telefonním přístrojem a telefonníústřednou, říkáme, že se uzaře smyčka,kterou teče proud.

• Volba telefonního čísla.• Vyzvonění volaného účastníka• Navázání spojení• Trvání spojení• Ukončení spojení, rozpojení smyčky• Započítání hovoru podle doby trvání

a tarifu podle pásem.Přesně to se děje při připojení počíta-

če přes modem po telefonních linkách.Obvykle si volíte nejbližšího poskytovate-le internetového spojení, abyste platilimístní hovorné, nebo i zlevněný tarif prointernet. Toto číslo si při instalaci a konfi-guraci nastavujete na svém PC. Jenom-že se vyskytnou firmy, které chtějí vydělatna drahém, velmi drahém připojení přesvzdálenou zemi. Vy sice volíte místní tele-fonní číslo, ale na některých stránkách semůže vyskytnut tak zvané „přesměrová-ní“, kdy je váš modem odpojen a programprovede volbu jiného čísla, přes které jstepřipojeni. Takže voláte „mezinárodně“ zamnohem vyšší tarif aniž o tom víte. Zkuše-nější uživatelé PC a modemu podle slu-chu poznají, že modem navazuje spojení– ozývá se typické cvrlikání. V průběhupřenosu dat je již reproduktor odpojena není nic slyšet. Toto se jednoduchým ATpříkazem dá udělat i programově. Takže

Obr. 1

Přesměrování hovorů, Active X, mo-dem apod. nikomu nic neříkají, dokud ná-hodou nedostane účet za připojení inter-netu přes telefon ve výši, kterou by ani vesnu neočekával. Tento problém byl po-psán a řešen již v [1]. Protože tento stav jestále aktuální, ještě se k němu vrátíme.Výklad principu přenosu dat po telefonnílince pro náš účel velmi zjednodušíme.

z tohoto magnetofonu nahrála do počí-tače. Logické úrovně „jedničky“ měly jinýkmitočet a logické „nuly“ taky trochu jiný.V tomto článku to dále rozebírat nebu-deme. Prostě to byl slyšitelný zvuk, kte-rý bylo možno slyšet při přenosu jakotypické cvrlikání. Specialisté znají pojemtónové telegrafie, pro normální uživate-le počítače to bylo zajímavé a okamžitěpoužitelné znovu. Ostatně stejně geni-álně byl vyřešen výstup z počítače – pro-stě na televizor, který byl prakticky v kaž-dé domácnosti.

Pro přenos mezi dvěma počítači nadálku se tedy použil známý princip tóno-vé telegrafie, binární data (dnes bychomřekli digitální) se namodulovala na slyši-telný kmitočet v modulátoru a ten se posí-lal běžnými telefonními linkami až k de-modulátoru, kde se zvuk převedl opět nabinární data a v počítači se mohla použít.Takže u každého počítače je modulátor

Obr. 3

Obr. 2

Po telefonních linkách je možno pře-nášet nejenom hovor, ale i data. Pro sro-zumitelnost hovoru je obvykle použitokmitočtové pásmo 300 Hz až 3400 Hz.Pro telegrafii se používala Morseovaabeceda složená z čárek a teček, kterébylo možno slyšet jako pípání ve slu-chátkách, nebo vidět v záznamu na pa-pírovém pásku, nebo jako světelné sig-nály. Při dálnopisném přenosu se šloještě dál, místo teček a čárek se použí-valy „pulzy“ a „mezery“. Aby se poznalo,kde znak (tedy písmeno, číslice nebojiný znak) začíná, byl přidán „ještě úvod-ní start bit a na konci stop bit. Podobnějsou pak v digitální technice jednotlivé Obr. 4

163


při otevření nějaké www stránky s tímtopřesměrováním je váš PC na chvilku od-pojen, je provedena volba nového čísla sodpojeným reproduktorem, abyste to ne-slyšeli a pak pokračujete dál za cenu me-zinárodního hovoru.

Zapojení publikované v [1] umí totonežádoucí odpojení zjistit, a zároveň jepřerušené spojení neobnoví a je na vás,abyste zjistili důvod odpojení a pak tepr-ve případně pokračovali.

AT příkazy jsou určitý typický softwa-rový způsob ovládáná modemu a jehočinnosti, například AT Lx znamená na-stavení hlasitosti z reproduktoruL0 – nízká hlasitostL1 – nízká hlasitost – výchozíL2 – střední hlasitostL3 – vysoká hlasitostA podobně lze reproduktor i vypnout,opět v AT příkazuM0 – reproduktor je stále vypnutM1 – reproduktor je vypnut při příjmu nos-

né frekvence (implicitní nastavení)M2 – reproduktor je stále zapnutM3 – reproduktor je deaktivován při volbě

(lidově tak zvané vytáčení čísla) nebopřijímání nosné.

Těchto AT příkazů je celá řada, těchtopár je jenom pro ilustraci popisovanéhoproblému.

Autorádio považuje většina řidičů zavelmi jednoduché zařízení – prostě sepřipojí a hraje. Pokud kupujete autorá-dio, zajímá vás spíše jeho přední panel

a podle toho očekávané funkce, než ko-nektor vzadu (viz [2]). Ostatně speciali-zované firmy vám autorádio spolehlivéinstalují i s příslušnými konektory.

vozy mají naopak výhodu – anténa mávlastní anténní zesilovač. Tento zesilovačmusí být napájen, jinak se chová jako ne-průchodný blok a signál z antény nemů-že kabelem projít až do rádia.

Řešení:Některá moderní autorádia mají vy-

vedený kontakt pro napájení tohoto an-ténního zesilovače. Samotný anténnízesilovač má malý vlastní odběr prou-du (například asi 5 mA), ale kdyby bylzapojený trvale, tak by již znatelně vy-bíjel autobaterii. Řeší se to několikazpůsoby:• anténní zesilovač je zapínán při zapnutí

autorádia prostřednictvím výstupu pronapájení antény, na konektoru na zadníčásti autorádia, nebo pokud tento kon-takt nemá, tak

• anténní zesilovač je zapínán vždy kdyžje zapnutý klíček zapalování a je napá-jená celá soustava.A je to vyřešeno. Stačí napájet zesilo-

vač. Zapojení konektoru najdete ve firem-ní dokumentaci k vašemu autorádiu, kte-rou si schováváte i se záručním listema účtenkou, případně dalšími dokumen-ty, nebo bývá nalepený na krytu autorá-dia. Pokud ne, svěřte se dobré zavedenéfirmě, která autorádia instaluje. Nemusí-te všechno dělat sami.

Na obrázcích v příloze jsou pouzeukázkově některé typy konekorů autorá-dií, jak byly publikované v [6]. Všimněte

Obr. 5

Obr. 6

Ale..mohou se vyskytnout i zcela nea-prílové situace, kdy se laik diví a odborníkžasne: autorádio ve Favoritu hrajea ve Felicii si ani neškrtne: – (a vy nevíteproč. Znovu ho vyndáte a zkoušíte. Hrajevenku, v dílně, ve Favoritu..a ve Felicii ne.Jdete na to od lesa. Napájení – v pořádku.Anténa – v pořádku. Zkusíte místo anténydo dutinky konektoru zastrčit kus drátu –HRAJE!! a jak. Znovu zapnete přívod odantény – a nic. Je to asi v anténě.

Myslíte si, že je vadný konektor, tak hoopatrně rozeberete. Vedle silného kabeluvám stále překáží ještě jeden drátek, stá-le se plete, ale asi tam má být, tak ho ne-cháte. V konektoru vás překvapí, že je asiutržený. Není v něm žádný drát nebo lan-

Obr. 7

Obr. 8

ko, jako v kabelu svodu od televize (viz[5]). Pak si všimnete tenkého drátku, kterýmůžete z kabelu povytahovat. Dost! Neta-hat! Kabely svodu pro autoanténu mívajíúmyslně uvnitř spirálku tenkého drátku –aby byla zachovaná potřebná impedan-ce a kabel měl přesto co nejmenší kapa-citu a nerozlaďoval vstupní obvody. Alev tom to není. Zrada je jinde. Felicie a jiné Obr. 9


164

si pouze výstupu napájení antény, u ně-kterých typů není. Pozor, u některých typůje pod označením anténa také vysouvá-ní antény, která je v klidu skrytá uvnitřkaroserie a vysouvá se pouze při příjmu.

Stmívač (viz [3]) také dovede pěkněpotrápit. Byl publikován v [4] a v uprave-né verzi ve [3]. Má úžasno funkci. Dotkne-te se – rozsvítí se, dotknete se – zhasne.To je hezké, že nemusíte nic mačkat, sta-čí se dotknout, ale je to skoro normální.Ale... Dotknete se, držíte a ono se poma-lu rozsvěcí a když pustíte, tak na té úrov-ni zůstane tlumeně svítit. Nebo naopak

To vše je v obou článcích popsáno. Ale...Opatrnost velí – pozor, je to nějaké

divné – dotýkáte se části, která je přímospojená se sítí. To by mohlo zabít. Ne. Do-tyková ploška je spojena s obvodem při-pojným k síti přes rezistory s odporem4M7, takže by i při zkratu tekl proud pou-ze 25 mikroampér. A navíc, plošky senemusíte dotýkat. Stačí se přiblížit.

Osvědčená konstrukce používá jakodotykovou plošku čtvereček cuprextitu na

která je spojena s částmi pod napětím.Podobně je řešená i novější konstrukce.Instalační krabice musí vyhovovat před-pisům.

Upozornění: pokud nemáte patřič-nou elektrotechnickou kvalifikaci pod-le vyhlášky č. 50/78 Sb, nesmíte totozařízení instalovat. Můžete si ho vyro-bit, ale instalace a kontrola, zda odpo-vídá příslušným předpisům musí býtprovedena osobou s příslušnou kvali-fikací. Pokud nevíte o co jde, tak víte, ževy to nejste. Jde opravdu o život, neris-kujte.

I takovéto jednoduché zařízení můžemít své mouchy. Při pokusném zapoje-ní u jednoho vzorku fungovalo a u dru-hého se stále dokola rozsvěcelo a zha-sínalo, dělalo si co chtělo. Nebudu vásnapínat. U toho neposlušného kusu bylvinou delší přívodní drát – asi půlmet-rový. Stačí krátký tak asi 10 cm. Do tohodlouhého se indukovalo rozptylovépole z okolí – kabelů v místnosti, světela zásuvek a osoby poblíž, která se tomudivila.

K této reminiscenci patří i vzpomínkana učitele. Každý má své učitele a pe-dagogy, na které vzpomíná ne při dniučitelů, ale v praxi, když jedná podletoho, jak se to naučil. K prvnímu tématupatří vzpomínka Ing. Pecovi ze SPŠEv Praze a Ing. Martochovi z VÚST. Dru-há kamarádovi a úžasnému praktikoviHonzovi Kolouškovi z firmy zabývajícíse autorádii, a třetí výbornému pedago-govi a mistrovi odborného výcviku Zdeň-kovi Malečkovi ze SOUE v Praze. A vy sivzpomeňte na své učitele a řiďte se tímnejlepším, co vás naučili.

Prameny:[1] HW ochrana před „Active X“ Rádio

plus KTE č. 3/2001, str. 10–11, Jan Da-vid, stavebnice č. 506

[2] Autorádio Rádio plus KTE č. 1/2000,str. 34–36, Malá škola, 37. část.

[3] Fázový regulátor výkonu (stmívačosvětlení) Rádio plus KTE č. 11/2000,str. 16–17, stavebnice č. 490

[4] Fázově řízený inteligentní stmívačosvětlení, KTE 3/1997

[5] K anténě patří kabel, Malá škola č. 26,Rádio plus KTE č. 2/1999, str. 33–35

[6] http://sterr.narod.ru/autoaudio.htm

dotknete se, držíte a ono se vám pomalustmívá (viz tabulka). Úžasné – jako v di-vadle. Zvláště na návštěvy to dělá velkýdojem. A v praxi je to také výhodné – na-stavíte si takové osvětlení, jaké právěpotřebujete.

Propojkami si můžete nastavit tři růz-né režimy, áčko je popsáno výše v textu,ostatní jsou zřejmé z tabulky.

Obr. 11

plošné spoje umístěný POD víčkem ce-loplošného vypínače. Vypínač je vyku-chaný, uvnitř instalační krabice vypínačeje elektronika stmívače a ta je spojenakouskem lanka s touto dotykovou ploš-kou. Nedotýkáte se žádné kovové části,

74. dílNapájení anténního zesilovače

klíčová slova: anténní zesilovač, napáje-ní, napájecí výhybka, autorádio, konektor

Když do anténního konektoru auto-rádia zasunete přívod od běžné auto-antény, je signál z této antény přiváděnna vstup přijímače, dále zpracován a při-jímač hraje. Ale například u Felicie je

v patě antény namontován zesilovača do přijímače se přivádí již zesílený sig-nál. Anténní zesilovač je aktivní blok,který pro svou činnost musí být napá-jen. Bez napájení se chová jako zavře-ný průjezd, pokud nějaký signál projde,je zeslaben.

Konektor autorádiaVětšina autorádií se připojuje speci-

álními konektory – jeden anténní a dru-hý komplexní pro napájení, výstupy nareproduktory, další výstupy a vstupya ovládání souvisejících zařízení – vy-

Obr. 10

165


8 – základní napájení 12 V13 – napájení antény16 – kostra

souvání antény, ovládání souběžnéhoprovozu vysílačky nebo mobilního tele-fonu, CD-přehrávače, atd. My si dnesvšimneme hlavně napájení antény.

Pokud nemáte správně zapojený ko-nektor, autorádio, které vám hraje na-příklad ve Favoritu, kde je běžná anté-na, při připojení k anténě s anténním

zesilovačem nehraje, nebo velmi slabě.Je třeba připojit i napájení. Jak jsme siříkali již minule, napájení anténníhopředzesilovače se zapíná současněs autorádiem, aby se zbytečně nevybí-jela baterie. Pokud autorádio nemávlastní výstup na napájení, nebo nevíte,který vývod slouží pro napájení antény,řeší se napájení tak, že se anténní zesi-lovač napájí vždy, když je zapnuto pa-lubní napájení otočením klíčku. Případ-ně nouzově zvláštním vypínačem, dodoby, než bude instalace ukončená dopodoby pro běžné užívání.

Podobně jako u anténních zesilova-čů pro FM rozhlas a televizi je napájenímožno řešit i napájením po kabelu. Naobou koncích – u vstupu do přijímačea u výstupu ze zesilovače je stejnosměr-né napětí odděleno kondenzátorem C.Kondenzátorem signál prochází, aleoddělí stejnosměrné napětí. Stejno-směrné napětí se přivádí do anténníhozesilovače přes tlumivku L. Pro vysokékmitočty tlumivka představuje veliký od-por a tak vám signál neuteče tudy, kudynemá, a pro stejnosměrný napájecíproud má maličký odpor daný pouzeodporem drátu, kterým je navinuta. Tytotlumivky mají několik závitů drátu, jsoubuď vzduchové – navinuté například natyčce o průměru 5 mm a po navinutí ses tyčky sundají a tak jak drží se zapájído krabičky. Jiné tlumivky bývají navi-nuté na feritové tyčince. Určitě ve svýchpokladech máte nějaký rozebraný ka-nálový volič, nebo vrak televizoru čirozhlasového přijímače, tam ve vysoko-frekvenční části podobné indukčnosti –cívky – najdete.Podobná napájecí vý-

Obr. 2a, b – vidíte, že konektoryse tvarově velmi liší, v popisu jsou

pro ilustraci uvedeny pouzehlavní přívody

popis pouze typických kontaktů:1 – napájení antény2 – hlavní + (přes klíček)3 – napájení antény4 – paměť + 12 V (trvalé)

1 – napájení antény15 – hlavní + (přes klíček)16 – paměť + 12 V17 – kostra, zem, -

A – napájecí část konektoru4 – trvalé napájení procesoru5 – napájení antény7 – základní napájení 12 V (přes klíček)8 – kostra (-)

Obr. 3 – Standardní ISO konektormá své podoby i v dalších typech

konektorůKonektorů je velká řada, v našich ze-

mích se vyskytuje několik hlavních typů,lze je koupit ve specializovaných obcho-dech, nebo je jednodušší nechat si ce-lou instalaci provést u dobré firmy, kterápráci provede komplexně i s účtenkoua zárukou. Přesto se podíváme na jejichzapojení (viz obr. 1, 2, 3 a 7)

Napájecí výhybkaNejjednodušší je vést koaxiálním ka-

belem od antény signál do anténníhokonektoru autorádia a zvláštním kablí-kem vést napájení k anténnímu zesilo-vači. Například u Felicie najdete vedleanténního kabelu ještě izolovaný drá-tek, přesněji řečeno lanko, které se nastraně přijímače připojuje ke zdroji na-pájení.

5 – napájení antény6 – základní napájení 12 V13 – kostra14 – trvalé napájení procesoru

Obr. 4

1 – základní napájení 12 V (přes klíček)3 – trvalé napájení5 – napájení antény

Obr. 5

Obr. 1 – Kulaté konektory Blaupunktbez dalšího označení


166

hybka musí být i u napájecího zdroje.Napájecí výhybky se prodávají i k an-ténním zesilovačům pro příjem FM roz-hlasu a TV. (viz obr. 5)

Napájecí zdrojNapájecí zdroj je tedy možno umís-

tit nejen přímo u zesilovače ale i u při-jímače. Odběr anténních zesilovačůbývá obvykle jenom několik mA (jed-notky až desítky mA) a proto je možnopoužít jenom tenký kablík. U zesilova-čů pro FM rozhlas a TV bývá napáječtrvale připojený na síť, v domácích ze-silovačích přímo v sestavě zesilovače,nebo se používá tak zvaný adaptér, kte-rý se zapojuje do síťové zásuvky a kab-líkem se vede už přímo napájecí napě-tí. To je případ například oblíbenéširokopásmové antény nazývané pod-le tvaru „matrace“. Zapojení je tak jed-noduché, že instalaci této antény zvlád-ne běžný kutil sám, napájecí adaptérpřipojí do téže síťové (dvoj)zásuvky, zekteré je napájený i televizor, nebo vi-deorekordér. Konstrukce těchto adap-térů musí odpovídat technickým para-metrům pro tato zařízení i z hlediskabezpečnosti. V první řadě nesmí dojítk úrazu elektrickým proudem, musí býtbezpečně provedený a to je označenoi na krytu, kryt by měl být vyrobenz materiálu, který odolává i definova-nému mechanickému namáhání –pádu, rázům, apod. Při dotyku na tytoadaptéry se někdy uživatelé diví, žehřejí. Některé adaptéry více, některévůbec. Toto oteplení je také určeno

technickými podmínkami a ani při trva-lém připojení nesmí způsobit požár.Přesto si dávejte při používání těchtoadaptérů pozor, aby nebyly zakryty ně-jakými polštáři, přitisknutím čalouněné-ho nábytku, nebo v místě kde se na něpřímo práší – půdy za komínem, kdebývají nánosy sazí, prachu, sena, pilina pod. V automobilech je k napájení po-užita autobaterie.

Umístění antényU všech běžných přenosných přijí-

mačů je anténa součástí přijímače a připřenosu signálu z antény do vstupu při-jímače nedochází k žádným dalšímztrátám.

Pokud je anténa umístěna mimo přijí-mač, dochází při přenosu signálu z anté-ny do přijímače ke ztrátám.

U automobilů se antény obvykle umis-ťují tak, aby přívodní kabel byl pokudmožno co nejkratší: již v dobách prvníchautorádií se umisťovala do předního blat-níku, později elegantně do zadního blat-níku nebo na střechu. Z hlediska speci-álních vlastností antén se uvažuje i výškaantény nad terénem, vliv karoserie jako„protiváhy“, tvar a sklonění antény, jejídélka, atd. Anténu umístěnou uprostředstřechy kolmo vzhůru používají napříkladradioamatéři, nebo speciální služby, svis-lé pruty můžete vidět i na vojenských vo-zidlech. Na okraji střechy nad přednímsklem, jako například u Favorita, je po-měrně blízko k přijímači v palubní desceautomobilu. U historických vozidels děleným předním sklem na levou a pra-vou část, například u populárních vozůtaxislužby Poběda, se svod od antényvedl středním sloupkem mezi skly. Proto-že se na střechy automobilů umisťujíi nosiče lyží, kol a rozměrnějších přepra-vovaných nákladů a anténa na předníčásti střechy skloněná dozadu by překá-žela, vidíte u mnoha vozů, zvláštěv provedení kombi, anténu umístěnou ažv zadní části střechy. Zde je kabel již takdlouhý, že dochází ke ztrátám – napětína vstupním konektoru přijímaje je men-ší než je přímo u antény. Proto se signálzesiluje anténním zesilovačem.

Umístění zesilovačePrůchodem signálu kabelem dochá-

zí ke ztrátám, hlavně útlumu, což se pro-jeví tím, že na konci kabelu je menší na-pětí než na začátku. Jak jsme si říkali jižu anténních zesilovačů pro příjem FMrozhlasu a televize, je zesilovač možnoumístita) u přijímačeb) u antényc) kdekoliv mezi tím, kde je to vhodné.

Anténní zesilovač umístěný u přijíma-če zesiluje již slabší signál a signál slab-

ších stanic se ztratí v šumu (ostatně jelepší si místo vylepšování zesilovačekoupit přijímač s větší citlivostí).

Anténní zesilovač přímo u antény ze-sílí napětí dodané anténou na takovouvelikost, že i po průchodu svodem (ka-belem) je na jeho výstupu dostatečněvelké napětí. Obvykle ještě větší, než jena výstupu antény. Jestliže je zisk zesi-lovač podle údajů výrobce například20 dB a v kabelu dojde k útlumu o 6 dB,je na vstupních svorkách přijímače stá-le ještě oproti svorkám antény zisk 20 –6 = 14 dB. Pokud nechcete počítat, as-poň odhadněte, že 6 dB je dvojnáso-bek, 12 dB čtyřnásobek, takže 14 dBpředstavuje více než 4× větší napětí neždává anténa.

Pokročilí vědí, že 20 dB znamená 10×větší napětí, –6 dB znamená polovinu,takže anténní napětí se zesílí na deset-krát, a útlumem kabelu na polovinu, a ževýstupní napětí tedy je 10 : 2 = 5 × většínež na výstupu z antény.

Anténní zesilovač lze umístit i „na půlcesty“, například v budovách – pod stře-chou na půdě, kde je přívod napájení –sítová zásuvka.

ŠumU přijímačů pro FM se jako přijatelná

úroveň signálu uvažuje takové napětí,které je o 26 dB větší než úroveň šumu.Jestliže průchodem signálu kabelem

5, 6 – společná zem7 – podpůrné napájení + 12 V14, 15 – základní napájení + 12 V (přes klíček)16 – napájení antény

1 – základní napájení + 12 V2 – společná zem3 – trvalé napájení + 12 V5 – napájení antény

Obr. 6 – Ukázky dalších tvarůkonektorů a umístění napájení

antény, bez uvádění bližších údajů

4 – umlčení při telefonování (mute telefon)10 – nastavení hlasitosti16 – napájení antény

v bloku napájení A1 – automatická hlasitost (regulace hlasitostipodle rychlosti jízdy – SCV)2 – umlčení při telefonování3 – lineární výstup pro subwoofer

Obr. 7 – Ukázky i nezvyklých vývodůna konektoru autorádia

167


dojde k útlumu například o 6 dB (aby seto dobře počítalo), budou bez šumu přijí-mány stanice které budou mít napětí neo 26 dB, ale o 26 + 6 = 32 dB vyšší než jeúroveň šumu. Protože 6 dB znamenádvojnásobek, zmizí stanice, které nema-jí dvojnásobnou úroveň napětí na antén-ních svorkách po průchodu kabelemv šumu. A pokud je anténní zesilovač ažv tomto místě, na konci kabelu, zesilová-ním šumu bude signál horší než nezesí-lený. Proto je výhodnější anténní zesilo-vač umístit u antény, což je případ dnespopisovaných zesilovačů pro autorádií.

Vozidlové antényVe vozidlech se používají nejenom

přijímače pro FM rozhlas, ale i mobilnítelefony, vysílací stanice a další zaříze-ní, která potřebují anténu. Někteří vý-robci pro tyto účely vyrábějí kombino-vané antény (viz [3]). Dívejte se, učtese praxí.

Upozornění: zapojení konektorů pře-vzatá z [6] jsou pouze pro ilustraci růz-nosti tvarů a číslování vývodů konektorůu autorádií různých výrobců. Přesné za-pojení získáte v dokumentacích dodáva-ných jednotlivými výrobci.

Odkazy:[1] Katalog TEROZ Loštice –

http://www.teroz.cz[2] Katalog VF Tech Prievizda –

http://www.vftech.sk[3] Katalog Kathrein, –

http://www.kathrein.de[4] Rádio plus KTE 2/1999, K anténě pa-

tří kabel, Malá škola č. 26[5] Rádio plus KTE 12/2000, Anténní

zesilovače, Malá škola č. 48[6] http://sterr.narod.ru/autoaudio.htm[7] Rádio plus KTE 1/2000, Autorádio,

Malá škola č. 37

75. dílLogické integrované obvody

klíčová slova: TTL, CMOS, napájení, za-tížení výstupu, logické úrovně, log 0, log,invertor

V časopisech a odborné literatuře jemnoho zapojení s takzvanými logický-mi obvody. Stejně jako u jakýchkoliv ji-ných zapojení, která vás zajímají, pros-tě koupíte součástky podle rozpisky,nakreslíte plošný spoj, nebo si koupítehotovou stavebnici, osadíte, zapojítea používáte. Abyste při prošlapávánícestičky svého poznávání něco neroz-šlapali, podíváme se na toto téma zcelaprakticky.

v řadě případů nejsou tyto dva stavy vy-jádřeny jenom napětím ano – ne, alejeho různými úrovněmi, používá se taképro vyšší napětí označení log. H (z ang-lického high) a pro nižší log. L (low).

Schematická značkaSchematická značka se vyvíjela od

prvních oblých tvarů po obdélníkové,aby je bylo možno snadněji kreslit a mo-difikovat podle vývoje, přidávaných vstu-pů a výstupů. V řadě publikací a tech-nických dokumenacích se však stálepoužívají původní značky podle americ-ké normy ASA, protože jejich funkce jena první pohled zřejmá a nemůže dojítk omylu ani při méně kvalitním tisku, čirychlém kreslení od ruky (viz obr. 2).Obecně se proto tyto značky používajíčastěji (jak je vidět i v tomto časopise),přestože současné platné normy je ne-připouštějí.

vstupu tedy logicky je „jednička“. Výstupse chová právě opačně, jestliže je navstupu jednička, je na výstupu nula, tak-že na něm napětí není, LED na výstupunesvítí.

Při stisku tlačítka je vstup spojen sezemí, na vstupu proti zemi napětí není, jena něm logická nula. Výstup se chová jakozlobivý chlapeček, který dělá všechno ob-ráceně. Jestliže je na vstupu nula, je navýstupu jednička, LED na výstupu svítí.

Když si tyto dva stavy rozkreslíme dodvou obrázků (obr. 4a, b), bude zapojenívypadat naprosto nefungujícně, kde jenějaké napájení?

Napájení obvodůAby logické obvody mohly fungovat,

musí být napájené, ale to v mnoha sché-matech nebývá pro jednoduchost na-kresleno. I když je v pouzdru více obvo-dů, jsou všechny napájené najednou.

Obr. 1a – Jednoduchý logický obvod

Logické stavyJestliže žárovka není připojena na

napětí, vypínač je vypnutý, neteče skrzní proud, a tak logicky vzato – nesvítí.A naopak při zapnutí – svítí. Máme tedydva stavy: svítí – nesvítí, napětí je – na-pětí není, jednička nebo nula, logickájednička nebo logická nula. Nic mezitím.

Neříkáme, že žárovka krásně svítínebo že má bledé narůžovělé světýlko,nebo že deštík cupitá po střeše. Prší –neprší.

Logická jednička se označuje log 1a logická nula jako log 0. Protože ale

Obr. 1b – Vypínač s polohami I a 0

Obr. 2 – Schematická značkainvertoru, hradla

InvertorNejjednodušší kostička stavebnice

logických obvodů má jeden vstup a je-den výstup. Kolečko na výstupu zname-ná takzvanou inverzi – výstup se chovápřesně obráceně (v některých schema-tech je kolečko nahrazeno trojúhelníč-kem). Jestliže je na vstupu napětí, tedylogická jednička, na výstupu je opačnálogická úroveň – logická nula. A nao-pak, jestliže na vstupu není kladné na-pětí, je tam tedy logická nula, na výstu-pu je opačná logická úroveň – logickájednička – je na něm napětí. To se dákrásně nasimulovat – viz obr. 3.

V klidu je tlačítko rozepnuté, na vstupje přes rezistor R1 přivedeno napětí. Na

Obr. 3 – Obvod pro vysvětlenífunkce invertoru

Obr. 4 – Vstup připojený na úroveňa) logické jedničky, b) logické nuly

a) b)


168

Například obvod 4049 má v pouzdru 6invertorů a ty mají společné napájení,kladný pól zdroje na vývodu č. 1 a zá-porný na vývodu č. 8 (viz obr. 5).Vývodyjsou v anglosaské literatuře označová-ny slovem pin, v počeštěné verzi v množ-ném čísle jako piny, v české a sloven-ské literatuře a technických dokumen-tacích se používal pojem „špičky“ ve vý-znamu „špiček“ u měřících nebo přípoj-ných bodů.

Schéma z obr. 3 při zakreslení napá-jení je na obr. 6.

Pokud nevěřícně kroutíte hlavou nadinvertorem v podobě „černé krabičky“, dokteré není vidět, zkuste si ho představitv zjednodušené formě s tranzistorem (vizobr. 7). V klidu je na bázi přivedeno před-pětí, které otvírá tranzistor. Tranzistorvede, chová se jako sepnutý spínač, jakokus drátu, na kolektoru tedy proti zeminení skoro žádné napětí a LED na výstu-pu nesvítí. A naopak, jestliže je přechodbáze-emitor zkratovaný, na vstupu tedyje nulové napětí, tranzistor je zavřený, cožsi můžeme zjednodušeně představit,jako kdyby přechod kolektor–emitor bylrozpojený, a na kolektoru je tedy napětí.Přesný teoretický výklad vám dají ve ško-le, my to bereme ryze prakticky.

Napájecí napětíPro logické obvody se stalo typické

napájecí napětí 5 V. Setkáváte se s nímv PC i dalších zařízeních s logickými in-tegrovanými obvody. Nejstarší a nejroz-šířenější obvody začínají dvojčíslím 74,například 7400, 7493 (čti sedmde-sátčtyři nula nula, nebo sedmdesátčty-ři devadesáttři). Jedná se o takzvanéobvody s logikou TTL (tranzistor – tran-zistor – logika). Podle katalogovýchúdajů výrobce má toto napětí mít tole-ranci 5 V ± 0,25 V. Vývojově mladší jsouobvody označované jako CMOS čtyřko-vé řady, tedy například 4011. Ty je mož-no napájet napětím v mezích 3 až 15 V.Obě technologie jsou natolik odlišné, žeobvody jimi vyrobené mají zcela odliš-né parametry. Není tedy v žádném pří-padě možno obvod TTL nahradit přímobez úprav zapojení obvodem CMOS.Ještě mladší a modernější jsou integro-

vané obvody, které sice začínají dvoj-číslím 74, ale za kterým následují dvě,nebo dokonce tři písmena, která značírozšíření základní řady (74LS00,74ALS00, 74HC00, 74ACT00), z nichžmnohé také nelze se základní řadou za-měnit!!! Ale o tom až někdy příště. Zatímje pouze třeba mít toto na paměti.

Pro vaši práci zatím stačí vědět, žepři stavbě zařízení podle návodu dodr-žíte typ uvedený ve schématu nebo roz-pisce.

možno je opět nabít. Z bezpečnostníchdůvodů je nepoužívejte současně přinabíjení.

Napětí z akumulátoru je na 5 V stabi-lizováno stabilizátorem s pevným napě-tím a elektronickou pojistkou, například7805 – pro proudy až do 1,5 A, nebo78L05 pro proudy do 100 mA, což jsmeuž probírali.

Síťové adaptéry mají kolísavé napětípodle zátěže, uvedenému napětí neníco věřit. Pokud ho chcete použít, je tře-ba, aby byl v první řadě v naprosto bez-pečném stavu – nesmí mít rozbitý kryt,a musí vyhovovat předpisům na bez-pečné zařízení, což je patrno z označenína krytu. Výstupní napětí je třeba stabili-zovat stabilizátorem, případně zkontro-lovat voltmetrem. Zvláště po zatíženímůže výstupní napětí adaptéru klesnoutpod úroveň, kdy ještě dochází ke stabi-lizaci a výstupní napětí je nižší, než jepro napájení obvodu zapotřebí. Pokudmůžete, adaptérům se vyhněte.

Napájecí bloky různých vyřazenýchzařízení mívají také napětí 5 V a lze jepoužít. Vraky tiskáren, stolních kalkuláto-rů, elektronických měřicích přístrojů, alar-mů dalších zařízení mívají jedno z napá-jecích napětí 5 V.

verze TTL7404 nebo 7400tlačítkorezistor 220 ΩLED (20 mA)

verze CMOS4049 nebo 4011 či 4001tlačítkorezistor 1 kLED (2 mA)

Obr. 5 – Číslování vývodů integrovaného obvodu, vyznačení napájení,při pohledu shora

Obr. 6 – Schéma z obr. 3se zakresleným napájením

Zdroje pro pokusyObecně lze říci, že pro obvody TTL

musí napětí být stabilizované a na des-kách s větším počtem pouzder ještě blo-kované kondenzátory přímo u každéhopouzdra. Pro obvody CMOS je třeba do-držet mezní hodnoty, napětí nemusí býtstabilizované.

Pro začátečnické pokusy je naprostobezpečné napájení z baterie.

Zinkouhlíkový článek má napětí 1,5 Va baterie pak 3 V, 4,5 V, 6 V, 9 V atd. Vidí-me, že pro napájení TTL obvodů je 4,5 Vmálo a 6 V moc. Na základní pokusy plo-chá baterie 4,5 V stačí.

Pro napájení CMOS můžeme použíti malou destičkovou 9 V baterii, protožeCMOS mají malý příkon.

Niklokadmiový akumulátor (zkratkaNiCd) má napětí článku 1,2 V, takže čtve-řice v nabitém stavu má 4,8 V. Po vybití je

Báječný je například vyjímatelný kom-paktní napájecí blok stolního kalkuláto-ru, který můžete použít takřka bez dal-ších úprav a od výrobce máte zajištěno,že zdroj je z hlediska bezpečnosti pro-veden bezpečně.

Zdroj z PC je také kompaktní blok, mádvě napájecí napětí 5 V a 12 V vyvedenéna 4 dutinkové konektory dvou rozměrů– větší pro napájení CD-ROM, harddis-ku a menší pro napájení disketové me-chaniky. Moderní napájecí zdroje pro PCvšak vyžadují pro svoji správnou činnostzákladní desku počítače, a nejsou protona pokusy vhodné!

169


Pozor u zdrojů, které snesou velký od-běr proudu. Při nesprávném zapojení ob-vodu, nebo nesprávně zvolených hod-notách součástek může zkratováním dojítaž k rychlému rozžhavení některých vo-dičů, jejich přepálení a možnosti vzníce-ní hořlavých látek, kterých se dotýkají –propálení dřevěné desky stolu, sešitunebo ubrusu, na kterém máte pokusnýobvod položený. Například zdroj pro PCje schopen dodat proud až 30 A.

Při náhodném zkratu olověného aku-mulátoru se propojovací šňůra s banán-ky během vteřinky rozpálila, izolace seroztavila a drát přepálil. Chvilka strachu,zápach spáleniny umělé hmoty, úlek,úžas nad roztaveným přepáleným mě-děným lankem ve šňůře, změklá seškva-řená izolace postupně tvrdne, černý škva-rek vypadá ošklivě, ale i to je praxe.Naučte se pracovat tak, aby ke zkratůmvzniklým nedbalostí a nepozorností ne-docházelo, naučte se i čichem poznatspáleninu, a diagnostikovat tak alespoňpředběžně závadu i zakrytovaného zaří-zení.

Zacházení s obvody typuCMOS

V obvodech typu CMOS jsou tranzis-tory řízené elektrickým polem – FET, kte-ré jsou citlivé i na elektrostatické napětí.Proto jsou obvody CMOS vybavoványochranou proti tomuto napětí, ale přestoby se s nimi mělo zacházet „v rukavič-kách“. Tak alespoň praví teorie. Projevyelektrostatického náboje znáte jako bo-lestivé štípnutí při dotyku na kovové uzem-něné předměty, pokud je vaše tělo nabi-to například chůzí suchýma nohama posuchém koberci z umělých vláken, uče-sáním suchých vlasů v suchém vzduchuhřebenem – slyšíte praskavý zvuk a v úpl-né tmě vidíte slaboučké záblesky jiskři-ček. Podobně se v suchém vzduchu může

třením nabít i igelitový pytlík, takže se vám„lepí“ na ruce, lepí se na něj papíry. Tentonáboj se svede uzemněním, napříkladdotykem ruky na nějaký kovový uzem-něný předmět.a) Součástky CMOS vám prodavač dá na

kousku černé pěnové hmoty nebo s vý-vody obalenými kouskem kovové fólie.Pěnová hmota obsahuje vodivý uhlík,který pro elektrostatický náboj vývodyspojuje na stejný potenciál.

b) Na vývody obvodů nesaháme prsty.c) Na vodivé cesty a konektory osazených

desek nesaháme holýma rukama. Toplatí i pro desky do PC, i když si kdekdomyslí, že tyto předpisy jsou zbytečné,že se tomu nic nestane. Pro správnoufunkci je třeba dodržovat pokyny výrob-ce. Na deskách citlivých na elektrosta-tický náboj je mezinárodně používanážlutá značka se škrtnutou černou rukouv úchopové pozici (viz obr. 8).

Obr. 7 – Tranzistor jako invertor

která se třením nenabíjí. Kdysi oblíbenésilonové pracovní pláště nebo košilea kalhoty z umělých vláken se také tře-ním mohou nabít, a proto je lepší místonich použít oděv z přírodních vláken –bavlny, lnu, apod.

e) Před pájením je vhodné se hrotem páj-ky dotknout uzemňovacího bodu a vy-bít ji, běžné mikropájky, například ERS50 a další, mají uzemněný kovový krytvčetně stojánku na pájku, nebo uzem-něný samostatný stojánek.

f) Je třeba dodržet maximální meze na-pájecího napětí, u CMOS řady 4xxxmezi 3 až 15 V, u řady 74HC mezi 2 až6 V, u 74HCT mezi 4,5 až 5,5 V (viz 1).

g) Při zapnutém napájení se integrovanýobvod nesmí vyjímat z patice. Vyjmoutse smí až po vypnutí napájení, nejlépelehkým nadzvednutím tenkým šroubo-váčkem a pak pinzetou.

h) Vstupní signál se na integrovaný ob-vod smí přivést až po zapnutí napájení,ale při našich počátečních pokusech secelý obvod zapíná najednou.

i) Otázkou je i použití nepájivého kontakt-ního pole. Je nabízeno i ve stavebni-cích MAXiTRONIC, jejichž recenze bylaotištěna i v našem časopisu, nepájivékontaktní pole se používá i ve vývojo-vých kitech pro obvody PIC. Je vhodnéalespoň dodržet základní zásady prá-ce s obvody CMOS – do posledníhookamžiku mít integrovaný obvod s vý-vody buď ve vodivé pěnové hmotě, vekteré jste ho koupili, nebo kovové fóliia integrovaný obvod zasunout na svémísto až jako poslední.Podobně jsou integrované obvody

CMOS citlivé na elektromagnetické pole.Proto při pájení nepoužíváme pistolovoupáječku. Nejvhodnější je mikropáječka.V nouzi sice lze pistolovou páječku pou-žít, ale její zapínání a vypínání je nutnéprovádět déle od obvodů, což se velmirychle ukáže jako nepraktické. I tak je všaknebezpečí, že na hrotu páječky bude na-pětí přenesené ze sítě přes kapacitutransformátoru. Vzhledem k současnýmcenám mikropáječek, které se pohybujíokolo 1500 Kč, se koupě opravdu vypla-tí, využijete ji na pájení nejenom CMOSobvodů, ale všech součástek na osazo-vaných deskách. Je to vhodný dárek zavysvědčení, nebo pod stromeček.

Obr. 8 – Značka zákazu dotykuholou rukou (črný tisk na žutém poli)

d) Osazování a práci s CMOS obvody pro-vádíme na stole, na kterém nemůževzniknout elektrostatický náboj, napří-klad dřevěném, nebo na vodivé pod-ložce buď ze speciální, jakoby jemněmozaikové hmoty, která vypadá jakopodlahová krytina. Do hmoty je přidánuhlíkový prach, kousíčky hmoty jsouohraničeny tenkými černými nepravi-delnými obrysy. Ohmický odpor běžnýmohmmetrem asi nenaměříte, může býtaž v řádu megaohmů, na svod elektro-statického náboje ale stačí. Někteří ama-téři, kterým se již podařilo nechtě inte-grované obvody zničit, používají jedno-duchou podložku polepenou alobalo-vou fólií. Profesionální pracovní stoly propráci s CMOS obvody a FET tranzistorymají tuto vodivou plochu spojenou mě-děným páskem s uzemňovací svorkoua zdířkou pro tenký kablík, který vedek přizemňovacímu pásku připevněné-mu na zápěstí méně aktivní ruky (u pra-váků levé). Pro domácí práci stačí, abys-te neseděli na židli se sedákem z uměléhmoty (například novoduru, laminátuapod.), nebo na židli s potahem z umě-lých vláken a nevrtěli se na ní, a praco-vali na dřevěném stole, nebo si prácipodložili nějakou vhodnou podložkou,

Obr. 9 – Připojení LED na výstupinvertoru CMOS


170

Zatížení výstupůVýstupy logických integrovaných ob-

vodů se obvykle připojují na další vstu-py, dalších obvodů. Zatížitelnost výstupuse uvádí počtem vstupů, které k němu lzepřipojit. Nás to zajímá hlavně proto, žepři základních pokusech na ověření funk-ce logických obvodů chceme stav výstu-pu indikovat svitem LED.

U TTL obvodů lze výstup zatížit prou-dem asi tak do 20 mA, což stačí na rozsví-cení běžné LED, ale raději stejně bude-me LED rozsvěcet menším proudem, asitak 10 až 15 mA. Podle údajů výrobceobvody TTL nejsou schopny proud dozátěže dodávat, ale pouze jej odebírat,neboť při zatížení výstupní napětí klesá.Proto je v praxi vhodnější LED připojit mezikladné napětí a výstup hradla, ale nikolivmezi výstup a zem (GND, 0V). Pro našepokusy použijeme proto raději obvodyCMOS, které tuto vlastnost nemají, i kdyžnejsou schopny do zátěže proud pro roz-svícení LED dodávat. To ale nevadí, pro-tože můžeme použít nízkopříkonové LED

s proudem pro rozsvícení 2 mA, příslušnétypy najdeme v katalogu. Aby se námv krabičce nepopletly, koupíme jes odlišným rozměrem, například o průmě-ru 3 mm. LED z předchozích pokusůmáme zřejmě o průměru 5 mm.

CMOS obvody mají ochranu výstupuproti zkratu, ale ne proti trvalému zkratu.Výstupní odpor bývá uvedený v katalo-gových listech, například pro 4011 se přiuvádí výstupní odpor 550 Ω (viz [4]). Připřipojení LED ještě musíme přidat dalšírezistor, jehož hodnota je taková, aby připoužitém napájecím napětím z výstuputekl maximálně proud 2 mA.

Použijete-li běžnou LED, bude vámsvítit jako bludička, 2 mA jsou pro její plnérozsvícení málo. Zmenšíte-li nebo vyne-cháte-li rezistor, bude výstupní proud ur-čen pouze vnitřním rezistorem a zvláštěpři malém napájecím napětí integrovanýobvod tento proud nevydrží. Z katalogo-vých údajů lze vyčíst (viz [4]), že při vyš-ším napájecím napětí je možno z výstu-pu odebírat větší proud.

Závěr: použijte typy a hodnoty sou-částek uvedených ve schématu.

Co budeme potřebovat:nepájivé kontaktní pole*zdroj 5 Vizolované drátky 0,6 mmštípací kleštičkypinzetu s kulatými špičkamikapesní nůžkrabičku od bonbónů*malý DMM + šňůry

Odkazy:[1] Katalog součástek GM electronic[2] Jedlička, P., Přehled obvodů řady

4xxx, BEN, Praha 1996[3] 269 integrovaných obvodů, HEL,

Ostrava 1996[4] Amatérské Rádio řada B č.3/1985[5] http://noel.feld.cvut.cz/semi/logic.htm[6] http://www.dnp.fmph.uniba.sk/~kol-

lar/dg_w/dig_1.htm[7] konstrukční katalog bipolárních logic-

kých obvodů, Tesla Rožnov, 1984

76. dílZákladní zapojení logických obvodů

klíčová slova: TTL, CMOS, blikač, zatíže-ní výstupů

V časopisech a odborné literatuře vi-díte mnoho zapojení která lákají k vyzkou-šení. Abychom nedělali zbytečné chybya odpad, probereme si postupně někte-rá základní zapojení.

OscilátorNejsnáze si funkci základních logic-

kých obvodů ukážeme na blikači. Blikačje oscilátor, který má na výstupu něco, comůže svítit – například LED, žárovku, aj.,s takovým opakovacím kmitočtem, aby-chom viděli blikání.

Vyjdeme ze zapojení multivibrátorus tranzistory – viz obr. 1. Multivibrátor jetvořen dvěma tranzistorovými zesilovačipracujícími ve spínacími režimu (tranzis-tor vede-nevede) které mají navzájemspojené výstupy se vstupy.

Protože tranzistor pracuje ve dvoustavech – vede, nebo nevede, může-me toto zapojení provést i s logickýmobvodem, který má také dva stavy –na výstupu má napětí (logická jednič-

ka) nebo nemá napětí (logická nula)viz obr. 2.

PouzdroV pouzdru je několik obvodů – napří-

klad v 4049 nebo 4069 je šest invertorů.Je úplně jedno, které z nich použijeme.Pokud máte nějaké schéma s čísly u jed-notlivých vstupů a výstupů, bývají tam ob-vykle pouze kvůli lepší orientaci v obráz-ku rozmístění součástek a obrazciplošných spojů.

V některých schématech místo inver-toru s jedním vstupem a jedním výstu-pem vidíte použitá dvouvstupová hradla– můžeme je pro toto zapojení použíttaké. Je to jako když místo pinkání domíče jednou rukou pinkáte oběma sou-časně. Hlavní je, aby hradlo mělo inver-tovaný výstup - na schématu je na výstu-pu nakreslené kolečko jako značkainverze. Zopakujeme, že invertor má navýstupu právě opačný logický stav nežna vstupu.

Při praktickém zapojení (viz obrázek4) pro napájení obvodu můžeme použíti plochou baterii s napětím 4,5 V proCMOS 4049 i 9 V baterii.

LED na výstupuPro vyzkoušení zátěže opět použije-

me zapojení z minulé kapitoly – viz obr. 3Výstup proti zemi – se zdá samozřej-

mý. Jestliže je na výstupu logická jednič-ka, to znamená, že na výstupu je napětí,můžeme tímto napětím rozsvítit LED za-pojenou proti zemi.

Výstup proti kladné napájecí větvi. Přilogické jedničce – tedy napětí na výstu-pu, proud LED nepoteče. Na výstupu jeprakticky totéž napětí jako je napájecínapětí. LED se rozsvítí při výstupu ve sta-vu logické nuly, na výstupu je napětí blíz-ké napětí na záporné větvi napájení, ob-vykle se říká, že na výstupu je nula, nebonulové napětí (což pro zjednodušení vý-kladu můžeme použít).

A teď pozor! V katalogu si všimněte,že se zatěžovací proudy výstupu při lo-gické jedničce nebo logické nule liší. Jeto dáno vnitřní strukturou obvodu, kterounajdete v literatuře, například v [2, 3].

Typický oscilátorzapojený jako blikač

V literatuře najdete různá zapojení.Pokud je chcete vyzkoušet, podívejte sepředně, zda je s obvody typu TTL – ty-picky mají označení začínající 74. (na-příklad 7400, 7493 atd.) a napájecí na-pětí 5 V. Obvody typu CMOS pro přímounáhradu obvykle nelze použít. Podívej-

Obr. 1 – Multivibrátor tvořenýtranzistory Obr. 2 –Obdoba obr. 1 s hradly

171


me se na vývoj zapojení oscilátorů za-pojených pro lepší pochopení jako bli-kač (viz obr. 6).

TTL obvod 7404 – napájení 5 V±0,25 V, LED proti kladné větvi napáje-ní svítí pokaždé, když je na výstupu lo-gická nula. Rezistorem R1 omezujemevýstupní proud do LED. Jeho velikost ur-číme takto:

napájecí napětí je 5 V, předpokládá-me, že při log.1 je na výstupu také asi5 V, na LED je při svitu napětí asi 2 V (zá-leží na typu a barvě – u některých 1,7 Va u jiných třeba 2,4 V). Rozdíl napětí na re-zistoru je tedy 5–2 = 3 [V]. Pro proud 10 mAje hodnota R1 = Ur/If.

Po dosazení R1=3/0,010 a vyjde nám300 ohmů.

Jenomže v některých schématech vi-díte hodnotu R = 220 ohmů, nebo do-konce 180 ohmů. Při zatížení totiž při vý-stupu ve stavu logické jedničky nenínapětí 5 V, ale menší a čím je zatíženívětší, tím více klesá a není tedy jasné, jakvelké napětí se tedy má do vzorečku do-sadit. Prostě jde o to, aby výstupem hrad-la (invertoru) tekl maximálně takovýproud, aby ho výstup vydržel bez poško-zení a aby LED svítila.

74HC04 – zapojení vypadá podob-ně, můžeme použít napájení v rozmezíod 2 do 6 V, takže můžeme použít napří-klad plochou baterii, nebo čtveřici nabí-jecích NiCd článků po 1,2V s celkovýmnapětím 4,8 V.

Protože tento obvod má povolený vý-stupní proud podstatně menší, řádu mili-ampér, musíme použít LED s proudem2 mA – tzv. LOW POWER (nízkopříkono-vou). V dobrém katalogu tento údaj na-jdete (například viz [5, 6, 7]).

74HCT04 – stejné zapojení, ale je ur-čeno pro napájení v mezích 4,5 V až 5,5 V.

CMOS obvod 4069 – zapojení na prvnípohled vypadá jinak, takže vidíte, že tytodva druhy logických obvodů nelze přímo

zaměňovat. Napájecí napětí může býtv mezích od asi 3 V do 15 V, podle použi-tého napájecího napětí se volí rezistorna výstupu. Pokud vám výsledek nějaknevychází, je to tím, že tento obvod májinou strukturu – má určitý výstupní od-por, což je mj. i součást ochrany výstupupřed zkratováním.

Výstupní odpor proti zemi a proti klad-nému napájecímu napětí – řádově je vestovkách ohmů – se liší, v běžném kata-logu ho obvykle nenajdete, jsou uvede-ny například v [4]. A také se liší zatěžova-cí výstupní proud při logické jedničcea logické nule (viz [3]).

CMOS obvod 4049 – vypadá na prv-ní pohled i podle katalogových údajůstejně, jenom v názvu má podivné pou-žití jako „budič sběrnice“. To znamená,že výstup lze zatížit většími proudyv řádu mA až 10 mA – podle použitéhonapájecího napětí. V tomto případě by-chom mohli použít i obvyklé LED s ty-pickým proudem If = 20 mA. Pozor, podí-vejte se na zapojení invertorů v pouzdru– od 4069 se liší nejenom tím, že mámísto 14 nožičkového pouzdra 16 no-žičkové, ale plus napájení má na vývo-du č.1

1. pokus:Rezistor M2, kapacita kondenzátoru

C je 2 mikrofarady – rychlost blikání jeasi 2 Hz. Čítač má málokdo a tak si po-můžeme tím, že spočítáme počet bliknutíza 10 vteřin a podělíme deseti.

Pro napájení z baterie 9 V použimeu LED s proudem pro rozsvícení 2 mArezistor R2 = 3k3, pro napájení z plochébaterie R2 = 680 ohmů.

2. pokusRezistor M2 zapojíme do série s trim-

rem 1M, kondenzátor použijeme kera-mický s kapacitou 150 nF (nebo něja-kou hodnotou, kterou máme v šuplíku –100 nF, až 330 nF).

Můžeme nastavit rychlost blikání odvelice rychlého (čítačem změřeno 14 Hz)až po pomalejší asi 2,5 Hz. Zkuste si kekondenzátoru připojit paralelně ještě je-den se stejnou kapacitou a blikání bymělo mít frekvenci poloviční.

3. pokusKe kondenzátoru C připojíme konden-

zátor 2 mikrofarady. Blikání bude ještěpomalejší. Při vytočení trimru na minimál-ní hodnotu se bude uplatňovat pouzehodnota rezistoru M2 a frekvence budestejná jako v 1. pokusu. Při zvyšování ve-likosti odporu trimru se bude blikání zpo-malovat. Pokud používáte kvalitní kon-denzátor, bude zpomalování plynulé.Pokud použijete běžný elektrolytickýkondenzátor, možná při určitém nasta-vení blikání přestane. Je to tím, že vlast-ní svodový proud proud kondenzátoru jetak velký, že se přes velký odpor nestačínabít.

4. pokusZkuste si toto zapojení provést s obě-

ma druhy dvoustupových hradel – 4001

Obr. 3 – Zapojení LED na výstup protia) kladné napájecí větvi, b) zemi

Obr. 4 – Zapojení oscilátorus invertoru CMOS 4069

CMOS 4011 nebo 4001Místo jednoduchých invertorů lze po-

užít dvouvstupová hradla, zatím nás ne-zajímá jestli jsou součtová se značkou1 nebo součinová se značkou & ve sché-matické značce.

Zcela prakticky byl realizován tentoblikač:

Na výstup připojíme LED s proudempouze 2 mA, tak zvanou LOW POWERLED. Svítivost i napětí pro rozsvícení mástejné jako LED s proudem 20 mA.

Změřením stanovena hodnota rezis-toru pro napájení z 9 V baterie pro čer-venou LED 3k3 a pro napájení z plochébaterie 680 ohmů. Zkuste si LED na vý-stupu invertoru zapojit proti kladnémupólu zdroje i proti zemi (viz obr. 3). Vnitř-ní výstupní odpor je v obou způsobechzapojení podobný a tak můžeme tytohodnoty použít pro oba způsoby zapo-jení.

Blikač zapojíme podle schématu naobrázku 5. Frekvence blikání záleží navelikosti odporu rezistoru R a kapacitykondenzátoru C.

Obr. 6 – Oscilátor s obvodem typu7404 zapojený jako blikač nebogenerátor slyšitelného zvuku

Obr. 7 – Výstupem logického obvodumůžeme spínat větší proud

a) tranzistorem, b) výkonovýmlogickým obvodem

Obr. 5 – Jiný způsob kreslenítéhož oscilátoru


172

i 4011 (zatím nás z jejich funkce zajímájenom to, že mají invertor) i s invertoryv obvodu 4069 nebo 4049 – ty mají pou-ze jeden vstup, v pouzdru je jich šest,můžete použít kterékoliv chcete.

5. pokusZkuste na výstup LED připojit přes

tranzistor, jak jsme to probírali již několi-krát. V tomto případě můžeme použíti LED s větším odběrem proudu – obvyk-lou s proudem 20 mA.

Podobně u tohoto obvodu nedocházík překlopení z jednoho logického stavua naopak při stejném napětí, ale je mezinimi rozdíl. Zapojení s tímto obvodem sitrošku zjednodušeně rozebereme odzačátku. Obvod napájíme napříkladz baterie 9 V.

Před připojením napájecího napětíje kondenzátor C vybitý. Po zapnutí na-pájení představuje prakticky zkrat vstu-pu na zem, na vstupu tedy zpočátku nenížádné napětí, je na něm logická nula.Protože obvod je invertor, je na výstupulogický stav opačný – je na něm logickájednička, je na něm prakticky totéž na-pětí jako je napájecí. Tímto napětímz výstupu se přes rezistor R1 milý kon-denzátor nabíjí, zpočátku hltavě, pakzpomaluje, až do napětí, které na vstu-pu tohoto obvodu znamená logickoujedničku, například 6 V. Na vstupu je tedylogická jednička a výstup se změní nalogickou nulu – tedy napětí blízké nule.Do vstupu prakticky žádný proud nete-če a kondenzátor se tak přes tentýž re-zistor začne vybíjet. Vybíjecí proud tečedo výstupu ve stavu logické nuly až dookamžiku, kdy se kondenzátor vybije nahodnotu, která na vstupu tohoto obvoduznamená stav logické nuly, například3 V. Na vstupu je tedy logická nula, vý-stup se změní na log. 1 a z něj se kon-denzátor opět začne nabíjet až do hod-noty, log. 1 na vstupu atd. atd. Totozapojení tedy může fungovat díky roz-dílu mezi rozdílu napětí logické nulya jedničky na výstupu.

Proto v literatuře u tohoto zapojeníuvidíte použitý obvod 4093 nebo podob-ný 40106 a běžným ho nelze použít.

Změna frekvenceFrekvence je daná rychlostí nabíje-

ní a vybíjení kondenzátoru C1, přes re-

zistor R. Kapacitu měnit nemůžeme,rezistor můžeme nahradit trimrem za-pojeným v sérii s rezistorem. Rychlostblikání můžeme nastavit podle účeluindikace – pomalé blikání navozujepocit klidu, bezpečí, tak vám bliká na-příklad indikátor monitoru v klidovém(spícím) stavu. Rychlé blikání se pou-žívá pro upozornění na nějaký nouzo-vý alarmující stav – obvykle současněse zvukovou návěstí – pípáním ve stej-ném rytmu. Pokud nastavíte ještě většírychlost, můžete mylně říci, že oscilá-tor přestal blikat. Nepřestal. Bliká vyš-ší rychlostí, než dovede mozek ze zra-kového vjemu vyhodnotit jako blikání– vnímáme ho jako trvalý svit. Ale bli-ká. To si můžete ověřit zobrazením vý-stupního kmitočtu osciloskopem, nebosi ho později vydělíme a podíváme sena zpomalený. Ostatně frekvence sev tomto zapojení nedá měnit ve vel-kém rozsahu. Mezní kmitočet, při kte-rém ještě oscilátor kmitá je daný ty-pem integrovaného obvodu, zatím hopomineme.

Generátor slyšitelnéhokmitočtu

Nabíjecí konstanta tau je násobkemkapacity C a odporu R. Jestliže zvolí-me kondenzátor s nižší kapacitou, budekmitočet vyšší, místo blikání uvidíme tr-valý svit. Jestliže místo LED zapojímena výstup oscilátoru sluchátka nebo re-produktor, můžeme tento kmitočet pře-vést na slyšitelný zvuk – uslyšíme pís-kání.

Zatížení výstupůLogické obvody nejsou většinou kon-

struovány na přímé připojení k zátěži,ale když si chceme vyzkoušet funkcealespoň těch základních pomocí LED,je třeba dodržet základní zásady.

TTL obvody – tedy řada 74xx (napří-klad 7400) nemá výstup chráněný pro-ti zkratu – výstup se nesmí zkratovat..Při zatížení napětí na výstupu klesá, přizkratu teče výstupem určitý maximálnízkratový proud, který může obvod zni-čit.

U obvodů CMOS pro naše pokusypoužijeme LED s proudem pro rozsví-cení 2 mA, příslušné typy najdemev katalogu. CMOS obvody mají ochra-nu výstupu proti zkratu, ale ne proti tr-valému zkratu.

Zvláštní pozornost je třeba věnovatpři kopírování schémat s reproduktoremna výstupu. Kdybychom na výstup pří-mo připojili reproduktor s impedancí4 ohmy a na výstupu byla úroveň logic-ké jedničky s napětím například 4 V, teklby nám čistě teoreticky výstupem proud1 A!! Takže to ne.

Pokud někde vidíte takovéto schéma,podívejte se, jakou impedanci mají uve-denou u reproduktoru.

Obvykle to bývá neobvyklá hodnota50 ohmů, kterou asi nemáte, protožepokud pro své pokusy používáte vyku-chané reproduktory z vyřazených rádií,televizorů nebo různé reproduktorové„bedničky“, mají impedanci obvykle8 ohmů nebo 4 ohmy. Sluchátkak walkmanu mívají 16 nebo 32 ohmů.Takže je nelze přímo připojit k výstupuprobíraného logického integrovanéhoobvodu. Impedanci 50 ohmů mívaly takzvané sluchátkové vložky do telefonní-ho sluchátka – pokud ji někde ve svýchpokladech máte, pro pokusy se doceladobře hodí. A ještě je třeba tuto vložkupřipojit přes srážecí rezistor. Samozřej-mě o tento úbytek bude slabší i zvuk.A navíc se uplatňuje i vnitřní odpor vý-stupu logického obvodu.

Spínání zátěže s většímproudem

Použijeme tranzistor. Malým proudemdo báze se otvírá tranzistor, kterým pro-chází proud do zátěže. Tak je na výstupmožno připojit obvyklou LED s proudem20 mA, žárovku, nebo i reproduktor nebopiezoelement. Pro jednoduchost uvažu-jeme, že proud kolektoru je „beta“ krát většínež proud báze. Beta je zesilovací činitel,označovaný v „há parametrech“ jako h21e(čti há dva jedna é) a u běžných tranzisto-rů bývá kolem sta. V rozmezí od asi 20 do1000. Například BC 547 má podle katalo-gu [5] 200 až 450.

V literatuře se setkáte s kreslenímschématických značek podle nejrůzněj-ších norem, například v [1] na straně 37vidíte schémata kreslená podle ruskénormy GOST a americké ASA.

Odkazy:[1] Rádio plus KTE, 6/2003, Malá škola

praktické elektroniky[2] Integrované obvody řady 4xxx, BEN,

Praha 1992[3] 296 integrovaných obvodů, BEN,

Praha 1992[4] Amatérské Rádio řada B č.3/1985[5] Katalog GM electronic[6] Everaday Practical Electronics, Jan.

2002, str. 23

Obr. 8 – Oscilátor s CMOS obvodemzapojený jako blikač

173


77. dílBlikač s logickými obvody

klíčová slova: pouzdro DIL, hradlo, mon-tážní přípravek CMOS, blikač, zatíženívýstupů, piezoelement, pípání

Podle popisu v minulém čísle si do-cela prakticky si zapojíme jednoduchýblikač. Vlastní oscilátor (viz obr. 1) je tvo-řen dvěma hradly Q1 a Q2 (písmenemQ se v technických dokumentacích ozna-čují různé logické obvody bez ohleduna funkci, podobně jako tranzistory T, re-zistory R atd.). Je jedno, jestli použije-me invertor, který má jeden vstup, nebohradlo se dvěma nebo více vstupy spo-jenými paralelně, hlavně že na výstupuje nakreslená značka inverze – koleč-ko. Další hradlo Q3 slouží jenom k od-dělení vlastního oscilátoru, na jeho vý-stup připojíme LED (viz obr. 2).

Trimr P1 nastavíme asi tak do polo-viny dráhy, abychom mohli odpor mě-nit na obě strany,zapojení si zkontrolu-jeme, nezapomene připojit i napájeník integrovanému obvodu, plus na čtr-náctku a mínus na sedmičku.

Po zapojení by LED měla začít bli-kat. Rychlost blikání nastavujeme trim-rem. Nejpomalejší blikání je při největ-ším odporu P1.

krát rychlejší, abychom dosáhli stejnérychlosti blikání jako s trimrem 1 M, mu-seli bychom použít kondenzátor s de-setkrát větší kapacitou, například prokombinaci P1 1 M a C1 2µ2 bychom po-užili P1 100 k a C1 22µF. Jsou prázdni-ny, nebudeme nic počítat, jenom bude-me pokusničit a sledovat.

použijeme:R1 100k

4. pokusLED proti kladné napájecí větvi bli-

ká, zkusíme LED zapojit proti záporné-mu pólu napájení – pro napájení 9 Vpoužijeme tentýž rezistor R2 3k3, pronapájení 4,5 V hodnotu R2 změníme na680 ohmů (viz. obr. 4). Funguje napo-hled stejně. Jenom LED svítí při logickéjedničce na výstupu, při zapojení LEDproti kladnému pólu svítí při logické nulena výstupu.

5. pokusZmenšíme-li kondenzátor C1, bude

rychlost blikání taková, že ji lidské okonestačí sledovat jako jednotlivá bliknu-tí, ale jako souvislý svit. Ale přesto tojsou pulzy. Na výstup zapojíme elektro-akustický měnič (viz obr. 5). Vhodný jenapříklad piezoelement měnící elektric-ké napětí na mechanické chvění mem-brány, které uchem slyšíme jako klapá-ní, případně tón. Vhodný piezoelementpouze reprodukuje přivedený kmitočet– má dva vývody. Existují i jiné typy „pí-záků“ – samovybuzovací, které pískajína svém určitém kmitočtu, nebo dokon-ce piezosirény. Ty použijeme až jindy.Nyní chceme sledovat výšku tónu osci-

Obr. 1 – Základní zapojení oscilátoru

1. pokusZapojení zapojíme podle obr. 3. Pod-

le použitého napájení zvolíme velikostrezistoru R2 pro LED takový, aby LEDtekl proud maximálně 2 mA. Aby výstupCMOS obvodu nebyl přetížen a bylschopen proud pro rozsvícení LED do-dat. Buď máme nízkopříkonovou LED(low power) nebo použijeme běžnous katalogovým proudem 20 mA, ale ne-cháme jí téci proud pouze 2 mA. Onasvítit bude, jenom o trochu méně.

Pro napájení pro napájení z 9 V ba-terie bude R2 mít 3k3, a při napájeníz ploché baterie 4,5 V je hodnota odpo-ru R2 560 ohmů.

Abychom blikání LED na výstupu os-cilátoru viděli, zvolíme kapacitu 100 nFa místo jednoho rezistoru zapojíme tri-mr nebo potenciometr P1 s hodnotounapříklad 1 M a k němu do série ještěrezistor s hodnotou asi 10 k, aby i přinastavení trimru na nulovou hodnotunějaký odpor v obvodu byl zapojený.

Použijeme integrovaný obvod CMOS4011, který obsahuje čtyři dvouvstupo-vá hradla.

Obr. 2 – Oscilátor doplněný o dalšíhradlo, LED a napájení

Obr. 3 – Změnou odporu P1můžeme měnit frakvenci

Použijeme:IO CMOS 4011R1 10kP1 1MC1 100 nFR2 3k3D1 LED 2 mAbaterie 9 V

2. pokusZměníme kondenzátor – zvolíme

hodnotu například 2µ2 nebo i 4µ7, bli-kání se velmi zpomalí. Podobně jakou časovače s 555 záleží na časové kon-stantě RC obvodu, tedy na násobku Ra C. S kondenzátorem 4µ7 bude blikánívelmi pomalé, doba svitu a zhasnutíbude asi 10 sekund, s kondenzátorem2µ2 asi 4 až 5 sekund při trimru nasta-veném na maximum. Při nastavovánímenší hodnoty se rychlost blikání zvy-šuje. Nastavíme si takovou rychlost, kte-rá se nám zdá pro naše účely vhodná.Poklidné blikání jako u spícího stavu mo-nitoru, nebo rychlé alarmující u monito-ru životních funkcí pacienta.

Obr. 4 – Totéž zapojení s LEDproti zemi

Použijeme:C1 2µ2, 4µ7

3. pokusMísto trimru 1 M použijeme trimr

s hodnotou 100 k. Blikání bude deset-

Obr. 5 – Místo LED na výstup připojí-me piezoelektrický akustický měnič

Obr. 6 – a) Sluchátko 50 ohmů by bylonutno zapojit přes rezistor, b) piezoe-lektrický měnič je možno připojit pří-mo proti zemi, nebo c) proti kladné

větvi napájení


174

látoru. Vhodný je například typ uváděnýv katalogu GM Electronics jako KPE126– má průměr 29 mm, nebo ještě lepšíKPS110, který má podle katalogu kmi-točtový rozsah 500 Hz až 9 kHz. Piezo-element zapojíme místo LED, nebo pří-mo paralelně k ní.

Při pomalém blikání vidíme a slyší-me při každém bliknutí klapnutí. Při roz-svícení i při zhasnutí. Při vyšší rychlostiblikání se i klapání zrychluje, při C1 asi68nF je slyšet bublavý tón a LED svítínapohled souvisle.

použijeme:KPE126 (KPS110)C1 47n, 68n, 100n, 2µ2, 4µ7

6. pokusVyměníme kondenzátor za hodnotu

C1 10 nF, trimr 1M, na výstup připojímepiezoelement. Nastavíme vhodnou výš-ku tónu. Opět – nejnižší tón je při největ-ším odporu nastaveném R1 + P1. Zkusí-me měnit hodnoty kondenzátorů 2n2, 10 n,22 n, 33 n, 47 n atd. Opět si nastavíme něja-kou vhodnou výšku tónu, napříklads kondenzátorem 10 nF a trimrem 1M.Piezoelement máme zapojený místo LED,takže přes odpor. Pokud používáme přinapájení 4,5 V rezistor R2 560 ohmů,můžeme piezoelement zapojit přímoz výstupu. Při napájení z 9 V baterie jerezistor R2 3k3 a tak místo něj můžemezkusit zapojit menší, 560 ohmů. Zvuk jesilnější. Při zapojení přímo na výstuphradla, je zvuk ještě silnější.

Použijeme:2n2, 10 n, 22 n, 47 n, 68 n

7. pokusPodobně jako je možno LED zapojit

proti kladné napájecí větvi i proti zemi,je možno i piezoelement zapojit proti

kladnému pólu napájení (viz obr. 6). Pís-ká? Pozor, pokud byste použili běžný re-produktor 4 ohmy, nebo další používa-né hodnoty 8 ohmů apod., choval by seobvod jako při velkém zatížení takřkazkratovém. Jestliže místo piezoelemen-tu chcete použít například vložku do te-lefonního sluchátka 50 ohmů nebo200 ohmů, je zapotřebí ji zapojit přesrezistor, který ale samozřejmě výkonzvuku sníží.

8. pokusZ výstupu hradla do elektroakustic-

kého měniče teče střídavý proud s kmi-točtem oscilátoru. Zkusíme tedy piezoe-lement zapojit přes kondenzátor (vizobr. 7). Zvolíme hodnotu například 100 nFnebo 2µ2. Podobně by bylo možno při-pojit i sluchátkovou vložku.

né větvi bude na výstupu hradla logickánula. Do obvodu LED vřadíte miliampér-metr a místo odporu R2 použijete trimr.Abyste měli jistotu, že neuděláte na vý-stupu zkrat, použijte v sérii s trimrem ješ-tě ochranný odpor, například 330 ohmůnebo podobnou hodnotu a trimr nasta-víte na maximum. Po zapnutí napájeníodpor trimru zmenšujete tak, až vámLED poteče potřebný proud, my pro níz-kopříkonové LED nastavujeme 2 mA.Ostatně je možno místo nich zapojiti běžnou LED, ale nechte jí téci proudtaké jen ty 2 mA. Po nastavení prouduobvod vypneme a hodnotu R2 + P2změříme a použijeme nejbližší vyššíhodnotu, která se vyrábí.

Obr. 7 – Místo přes rezistor, lze sluchátko nebo piezoelement připojitpřes kondenzátor

Obr. 8 – Pokud zapojímepiezoelektrický měnič i LED,uslyšíme při blikání klapání

Obr. 9 – Určení velikosti odporu proLED na výstupu proti kladné větvi

napájení

9. pokusA co to takhle spojit? Na výstup za-

pojit i LED i elektroakustický měnič (vizobr. 8). Je možno mít při pokusech za-pojenou i LED i elektroakustický měniča jenom měnit hodnoty kondenzátorůa pozorované jevy si zapisovat do své-ho sešitu.

Na závěr práce si najděte vhodnouhodnotu C1 a odporu R (složenéhoz R1 + P1) pro blikání a totéž i pro slyši-telný tón. Hodnotu odporu zjistíte tak, žezařízení vypnete, nepohnete s nastave-ním trimru P1, odpojíte je a změříte ohm-metrem.

10. pokusJak se došlo na hodnoty rezistorů R2

u LED? Velmi jednoduše (viz obr. 9a obr. 10). V zapojení z minulé části Maléškoly si hradlo zapojíte tak, aby LEDsvítila, tedy při zapojení LED proti klad-

Obr. 10 – Určení velikosti odporupro LED na výstupu proti záporné

větvi napájení

Tak nám pro 4011 i 4001 vyšly tytohodnoty:9 V proti + pólu 3k39 V proti – pólu 3k34,5 V proti + pólu 560 ohmů4,5 V proti – pólu 680 ohmů

Zkuste si to pro napájecí napětí, kte-ré používáte, například pro zdroj 5 V,nebo 6 V, nemusíte stále jenom opiso-vat, máte svou hlavu :-) a tak jí použí-vejte.Poznámka:

Všimněte si, že stále ve schématic-ké značce vynecháváme rozlišení zdase jedná o inver tor, dvouvstupovéhradlo NAND nebo NOR. Při použitídvouvstupového hradla prostě obavstupy spojíme paralelně, jako když při

Obr. 11 – Integrovaný obvodvsazený do patice

175


volejbalu pinkáte místo jedné ruky obě-ma současné.

V naší literatuře i světové literatuřese používají dva základní způsoby kres-lení schématických značek logickýchobvodů. Invertor má na výstupu značkuinvereze, tvary schématických značeknegovaného součinu a součtu jsou naobrázku 14.

Abychom mohli obvod zapojit, najde-me si v dobrém katalogu i vnitřní sché-ma zapojení vstupů a výstupů. Obvodypoužité v dnešní části Malé školy – 4011se čtyřmi dvouvstupovými hradly NAND,4001 se čtyřmi dvouvstupovými hradlyNOR a 4069 šesticí invertorů – jsou naobrázku 15. Všechny mají kladný pólnapájení na vývodu č. 14 a záporný navývodu č. 7. Napájení je pro všechnahradla v pouzdru společné.

PaticePro pokusná zapojení se používají

různé zkušební desky, například nepá-jivé kontaktní pole (test board) a inte-

grovaný obvod se vkládá zasunutím dopatice (viz obr. 11). Při vyjímání je třebaintegrovaný obvod postupně nadzved-nout na obou koncích rovnoměrněa vytáhnout směrem nahoru (viz obr. 12),nejlépe malým plochým šroubováčkem.Nervěte to prsty! Barbara toto činícíhoprozradí ohnuté poslední nožičky obvo-du (viz obr. 13).

Součástky pro dnešní pokusy:R1 10 k, 100kP1 100k 1 MC1 2n2, 10 n, 22 n, 33 n, 47 n,

100 nF, 2µ2, 4µ7R2 560R, 680R (pro napájení

4,5 V)R2 3k3 (pro napájení 9 V)D1 LED 2 mA (nebo i obvyk-

lou 20 mA)IO1 4011 (případně 4001

nebo 4069)BAT plochá baterie 4,5 V nebo

9 V baterie + konektor(klips)

SL piezoelement KPE126nebo KPS110

nepájivé kontaktní pole (test board)pinsetamalý plochý šroubováčekštípací kleště stranovéizolované drátky

Obr. 12 – Integrovaný obvodvyjímáme rovnoměrným

tahem vzhůrusíte příliš zkracovat a pájíte je přímo napříslušná políčka.

Buď si obrázek políček nakreslíte nadestičku podle vašeho zvyku napříkladpopisovačem Centrofix (to už jsme pro-bírali), nebo na destičku přilepíte pásizolepy a mezery prořežete ostrým no-žíkem a pak se budete snažit vyříznutédělící cestičky vyrýpnout špičkou noženebo větší jehlou (například na vyšívá-ní) a destičku pak vyleptáte v roztokuchloridu železitého.

Nebo prostě do měděné fólie podleocelového pravítka vyrýpete nějakýmostrým předmětem rýhy – hranou šrou-bováku, rýsovací jehlou, zlomeným vr-tákem, nožem, atd. Pozor na úraz! A po-zor na vrypy do stolu, když na koncidestičky sjedete s okraje dolů. Tyto rýhyje potřeba udělat aspoň půl milimetruširoké, vyčisti je a vyzkoušet bzučákemnebo ohmmetrem, zdali mezi sousední-mi políčky není zkrat. Ale to je pouze proprázdninové nedočkavce. Ostatní mohouleptat. Do destičky nemusíme vrtat žádnédírky, součástky prostě pájíme kapkoupájky přímo ze strany spojů. Na desku při-pájíme i patici pro vkládání integrované-ho obvodu. Obvod do patice vsadíme ažpo zapojení celého obvodu.

Pokusné zapojení lze velmi snadnoměnit – prostě odpájíte jeden konden-zátor a místo něj zapájíte jiný a sleduje-te změny. Před změnami zapojení alevypněte napájení!

Obr. 13 – Při zvedání na jednom koncise krajní nožičky ohnou!

Obr. 14 – Schématické značky inver-toru a dvouvstupových hradel –

negovaného součtovéhoa součinového

Zkušební destičkaPokud nemáte nepájivé kontaktní

pole, můžete si snadno vyrobit zkušeb-ní destičku z kousku umatexové nebopodobné desky pro plošné spoje. Roz-teče políček zvolíte podle roztečí no-žek integrovaného obvodu, tedy po2,5 mm. Další políčka použijete pro při-pájení vývodů součástek. Vedlejší po-líčka propojujete prostě zakápnutímpájkou, propojení vývodů součástek navzdálenějších políčcích provedete při-pájením drátku. Mohou být ohnuté doobloučku, aby se dobře držely v pinse-tě nebo prstech a dobře se s nimi pra-covalo. Také vývody součástek nemu-

Obr. 15 – Zapojení vstupů a výstupů


176

Odkazy:

[1] Rádio plus KTE, 6, 7/2003, Malá školapraktické elektroniky

[2] Integrované obvody řady 4xxx, BEN,Praha 1992

[3] 296 integrovaných obvodů, BEN,Praha 1992

[4] Amatérské Rádio řada B č.3/1985[5] Katalog GM electronic[6] Everaday Practical Electronics, Jan.

2002, str. 23

78. dílLogické funkce NAND, NOR

Klíčová slova: logický součet, logickýsoučin, negované funkce, START-STOPtlačítko, SET, RESET

Umíme zapojit jednoduchý obvodkterý vydává pípavý zvuk a obvod kterýbliká. Zkusíme si je dát oba dva dohro-mady, tak aby pípnutí bylo současně přirozsvícené LED.

1. pokusVlastní oscilátor je tvořen dvěma

hradly. Za těmito hradly máme elektro-akustický piezoelement nebo LED při-pojenou přes další oddělovací hradlo.Nyní jako toto třetí hradlo použijemedvouvstupové hradlo negovaného sou-činu, z minulých pokusů máme 4011.

nička a hradlo činnost obvodu nijak ne-ovlivňuje. Z pieza se ozývá pískání neboLED bliká. Na řídící vstup připojíme tla-čítko, nebo na nepájivém kontaktním polidrátek, a dotkneme se jím zápornéhopólu napájení, na vstupu tedy bude lo-gická nula. Pípání přestane, LED přesta-ne blikat. Znovu odpojíme a zase připojí-me a zase. Až si pohrajeme, začnemepřemýšlet, jak to použít dál. Pomocí dru-hého vstupu můžeme funkci obvodu za-pínat nebo vypínat. Kdyby vstup nebylpřipojen na kladný pól napájení přes re-zistor, zkratovalo by stisknuté tlačítkonapájení na zem (viz obr. 3).

ho obvodu. Pokud zapojíme do našehoobvodu místo 4011 obvod 4001 budestejně fungovat oscilátor pro pípáníi oscilátor pro blikání, ale, v místě řídící-ho hradla bude funkce jiná. V kataloguse obvody liší označením NAND a NOR.

Logické funkceInverze

Inverze znamená obrácení logickéhostavu, to znamená že na výstupu je opač-ný logický stav než na vstupu. Vstup ozna-číme A a výstup Y logické stavy pro pře-hlednost zapíšeme do tabulky.

Obr. 1

a) Jeden vstup necháme zapojený na výstup oscilátoru a druhý vstup zkusímepřipojit na kladný pól napájení, tedy nalogickou jedničku (viz obr. 1). Žádnázměna ve funkci nenastala obvod pípánebo bliká jako před touto úpravou.

b) Jeden vstup necháme zapojený na vý-stup oscilátoru a druhý vstup zkusímepřipojit na záporný pól napájení, tedyna logickou nulu (viz obr. 2). Na výstu-pu je trvale jednička. Pokud mámeLED zapojenou proti kladnému pólu,nesvítí, pokud je zapojená proti zemi,svítí trvale, ale nebliká. Logická nulana druhém vstupu výstup drží na stáléúrovni bez ohledu na stav prvního vstu-pu. Ať je na něm jednička nebo nula.Pokud je na výstupu piezoelement, pí-pání se neozývá.

2. pokus„Druhý“, budeme mu teď říkat „řídící“

vstup připojíme přes rezistor na kladnýpól napájení, na vstupu je logická jed-

Obr. 2

Obr. 3 – Stiskem tlačítka přivedemena vstup logickou nulu.

3. pokusJestliže je tedy na řídícím vstupu lo-

gická jednička – zvuk píská. Při logic-ké nule pískání přestane. Místo přeru-šování zvuku stiskáváním tlačítkamůžeme použít rytmu blikání LED. Stří-dání logické jedničky a nuly na výstu-pu blikače je přivedeno na řídící vstupdvouvstupového hradla pípavého ob-vodu (viz obr. 4).

Ejhle! Při každém bliknutí se ozvepííííííípnutí a při zhasnutí LED je chvil-ku ticho. Trimrem P1 si zkusíme nasta-vit různou rychlost blikání, od poma-loučkého až po rychlé. Současně s tímse mění i rychlost pípání. A teď končíelektronika a začíná psychologie. Zá-leží na vás, jak chcete tento obvod po-užít. Zda pro poklidné pípání s blikánímpo uplynutí doby časového spínače nauvaření vajíček nebo pro naléhavéa rychlé poplašné pípání monitoru ži-votních funkcí u lůžka pacienta (bedside monitor). Druhým trimrem si mů-žete podle stejných hledisek nastavitvýšku tónu pípání.

4. pokusVšimli jste si, že čtveřice dvouvstu-

pových hradel v 4011 a 4001 má vstupya výstupy zapojené na stejné nožičky(kdo chce, může říci piny) integrované-

A Y0 11 0

Slovně tabulku přečteme takto. Jest-liže na vstupu A je logická nula, je navýstupu právě obrácený logický stav –logická jednička. Jestliže na vstupuA je logická jednička, je na výstupu lo-gická nula. Podobné pravdivostní tabul-ky různých logických integrovanýchobvodů najdete i ve specializovanémkatalogu.

Logický součinBudeme uvažovat dva vstupy A a B.

Aby se vystřídaly všechny kombinace navstupech A a B, vypíšeme si do tabulkypřehledně všechny čtyři.

Obr. 4 – Logická nula při zhasnutéLED zároveň blokuje i pípání

A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1

A opět čteme. Jestliže na vstupu Ai na vstupu B jsou nuly, počítáme nulakrát nula je nula, na výstupu je nula (do-cela logické, že). Podobně i dál nula krát

177


jedna je zase nula, na výstupu je nula.Jednička krát nula je opět nula, na výstu-pu je zase nula. Pouze při jedničkách naobou vstupech je jedna krát jedna rovnojedné. Na výstupu je logická jednička.

Z toho si pamatujeme, že jestliže jena jakémkoliv vstupu nula, je výstupzase nula.

Logický součetOpět si logické stavy na obou vstu-

pech zapíšeme do tabulky a počítáme.Nula plus nula je nula – na výstup do slou-pečku Y zapíšeme nulu. Nula plus jedna jejedna – na výstupu je jednička. Jedna plusnula je jedna – na výstupu je jednička. Jed-na plus jedna je... JEDNA! To je v logice.

Výroková logikaLogika se vyučuje jako samostatný

předmět a podrobnosti najdete v litera-tuře a učebnicích.

Logický součet – ORZapojíme si jednoduchý obvod který

přerušíme dvěma tlačítky zapojenými pa-ralelně, tedy vedle sebe (viz obr. 5). Jakonapříklad tlačítka zvonku – jedno u vcho-du do domu a druhé u dveří bytu. Zvonekbude zvonit když stisknete tlačítko u vcho-du NEBO u dveří. Nebo. Anglicky „OR“.Všimněte si, že když stisknete jedno nebodruhé, zvonek bude zvonit stejně jakokdyž stisknete obě najednou. Nebudezvonit víc. Prostě bude zvonit. To je ta lo-gická jednička v tabulce u součtu jednaplus jedna.

rádia. Aby autorádio hrálo, musí být zapnutýklíček zapalování I vypínač autorádia. An-glické slovo „AND“ pro přesnější smyslv logických obvodech přeložíme jako „i“.Tvrzení si opět ověřte v tabulce.

Negované funkceNe, že by někdo schválně vymýšlel

hned negovanou funkci, ale i tranzistor sev typickém zapojení prostě chová jako in-vertor a tak i první hradla měla na výstupuobrácený logický stav než na vstupu. Jed-nou z prvních kostiček stavebnice logic-kých obvodů se stal obvod 7400 se čtveři-cí negovaných logických součinů – NAND.Přidáním písmenka N označující negacivznikly obvody, které máte v kataloguNAND – negovaný logický součinNOR – negovaný logický součet

Pro negované funkce naše pravdivost-ní tabulky upravíme tak, že výstup budemít právě opačný logický stav.

NAND – negovaný součin

dokud nestisknete druhé tlačítko, a pakopět drží v novém stavu. Podobně se spí-ná například ventilátor odsávání u bruskynebo v kravíně. Jedním tlačítkem se od-sávání zapne a ventilátor běží dokud honěkdo nevypne stiskem druhého, tak zva-ného STOP tlačítka.

Funkce je na první pohled velmi jed-noduchá, probereme si ji po krocích. Čís-lování platí pro obvod CMOS 4011.1. Na obou vstupech je přes rezistor při-

vedeno napětí, tedy logická jednička.2. Stiskneme tlačítko na jednom ze vstu-

pů – tím na něj přivedeme logickou nulu.Na výstupu hradla je inverzní stav, tedypřesně opačný – logická nula (viz obr. 8)

3. Tato nula přichází na vstup (5) druhéhohradla. Na druhém vstupu (6) tohotohradla je přes rezistor přivedena takélogická jednička. Jedna krát jedna je jed-na, ale inverzí je na výstupu logická nula(viz obr. 9)

4. Tuto logickou nulu z výstupu přivede-me na vstup (2) prvního hradla. Nulakrát jedna je nula ale po inverzi je navýstupu logická jednička. Ta tam už jeod okamžiku, kdy jsme stiskli tlačítko.

5. Tlačítko můžeme pustit (viz obr. 10).Na vstupu (1) u tohoto tlačítka je opětlogická jednička, ale z výstupu druhé-ho hradla nám na vstup (2) stále při-chází logická nula a tak stav stále DR-ŽÍÍÍÍ. Klopný obvod se překlopil.

6. Můžeme toto tlačítko stisknout znovua znovu a znovu,.... stav se nemění. Jenastartováno, toto tlačítko můžemeoznačit jako START tlačítko.

7. Jestliže stiskneme tlačítko na druhémze vstupů – přivedeme na něj logic-

A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 1

Obr. 5 – Toto je také logický součet

Logický součin – ANDZapojíme jednoduchý obvod, který pře-

rušíme dvěma tlačítky zapojenými v sérii,tedy za sebou (viz obr. 6). Toto zapojenínajdete například u autorádia. V některýchvozech je napájení autorádia vedeno přesspínací skříňku a při vypnutí klíčku zapalo-vání (ignition key) autorádio nehraje abyvám nevybíjelo baterii. Takže máme dvavypínače – spínací skříňku a vypínač auto-

Obr. 6 – Logický součin

A B Y0 0 10 1 11 0 11 1 0

A B Y0 0 10 1 11 0 11 1 0

A tím se dostáváme zpětně k našemu2. pokusu. Jestliže je na řídícím vstupulogická nula, je výsledný součin vždynula a po inverzi logický jednička. I kdy-by ostatních vstupů bylo třeba sedm, jest-liže je na jakémkoliv ze vstupů logickánula, je na výstupu jednička.

NOR – negovaný součet

Obr. 7 – Základní zapojeníklopného obvodu

Klopný obvodDalší velmi důležitou kostičkou ve sta-

vebnici logických obvodů je klopný ob-vod (viz obr. 7). Má několik velmi důleži-tých vlastností. Stačí ho překlopit jedinýmstiskem tlačítka a i když tlačítko pustíte,obvod dále ve svém novém stavu drží,

Obr. 8 – tlačítka na vstup přivedemelogickou nulu, na výstupu se objeví

logická jednička

Obr. 9 – Jednička na výstupus jedničkou na vstupu druhého hradla

dají nulu na výstupu


178

kou nulu, objeví se na výstupu (4) dru-hého hradla jednička, tato jedničkas jedničkou na vstupu (1) způsobí žena výstupu (3) prvního hradla budenula a tato nula přejde na vstup dru-hého hradla.....

8. a dál už to je obdobné. Toto tlačítko sinazveme STOP tlačítko.Nefunguje vám to na první zapoje-

ní? Zkontrolujte si, zda máte připojenénapájení k integrovanému obvodu –plus na 14 a mínus na 7. Společné bodyna schématu je třeba při zapojování spo-jit: zemní spoje a také všechny spoje při-vedené na kladný pól napájení. A ještějednou překontrolujte celé zapojení, po-dívejte se do katalogu kde jsou vývodyvstupů a výstupů. Nemusíte se to učitzpaměti. Obvodů je celá řada a stále při-bývají. Naučte se informace najít – pou-žít – nepotřebné zapomenout.

Ošetření tlačítekDalší zajímavou a důležitou vlast-

ností tohoto klopného obvodu je takzvané „ošetření zakmitávání tlačítek“.Kontakty tlačítka totiž při sepnutí neborozepnutí ještě několikrát zakmitnou.Jsou to nepatrné pohyby, s velice krát-kou dobou trvání, ale mohou vyvolatstřídavé impulzy jedniček a nul. A prá-vě tímto obvodem se zajistí, že reagujepouze na první spojení kontaktů, ob-vod se překlopí a na další impulzyvzniklé zakmitáním kontaktních per ne-zareaguje.

START nebo STOP?Záleží na tom, jestli chceme pro spuš-

tění obvodu použít logickou jedničkunebo logickou nulu. Tlačítka si označímepodle jejich účelu a ne logického stavu(viz obr. 11). Ale bývá zvykem spouštěníoznačit zeleně a vypnutí červeně – jak toznáte například u indikace zapnutí tele-vizoru – zelená: hraje, červená: vypnutodo pohotovostního (stand by) stavu. Za-řízení není úplně vypnuto. Je napájen ří-dící obvod, jako například tento náš.

V angličtině se používají slova SET pronastavení a RESET pro uvedení do vý-chozího (nulového) stavu. V některýchobvodech se resetem opravdu provádí„vynulování“ ale to nás teprve čeká.

Velikost rezistorů na vstupech (zdeR6 a R7) se volí tak, aby na vstup bylopřivedeno napětí, ale proud tekoucí přistisku tlačítka na zem byl pokud možnomalý a nezatěžoval zbytečně zdroj, po-dobně jako jsme to probírali u spouště-cího tlačítka časového spínače s obvo-

AlternativyMísto tlačítek můžeme použít jakéko-

liv jiné spínací prvky – kontakty na dve-řích, které při rozsvícení spustí alarm doté doby, než je alarm zrušen hlídačemstiskem vypínacího tlačítka, atd. Zkustesi sami vymyslet možnosti použití. Tech-nicky lze provést ledacos, záleží na fan-tazii a nápaditosti.

Trocha angličtinyOR neboAND a, i (spojka)SET nastavitRESET nastavit zpět do výchozího

stavustand by pohotovostní, klidový

stav zařízenítable tabulkalow dolní, nízká logická úro-

veň, log(0)high horní, vysoká logická

úroveň, log(1)fan ventilátor

Obr. 10 – se přenese na vstupprvního hradla a tlačítko je možno

pustit. Stav se nezmění

Obr. 11 – START-STOP tlačítkos indikací LED

Obr. 12 – Celý blikací pípací „kombajn“

dem 555. V literatuře najdete hodnoty odasi 1k do 1M, použijeme například 10k.Je třeba, aby do vstupu tekl nějaký mi-nimální proud, který bývá uveden v kon-strukčním katalogu.

Jednoduchý alarmNaše zapojení si doplníme o START –

STOP tlačítko (viz obr. 12). Jenom spojí-me naše dva obvody: opticko akustickýobvod který pípá v rytmu rozsvěcení LEDa řídící START-STOP obvod. Pípání je blo-kováno zhasnutím LED. K řízení tohotoobvodu využijeme druhý vstup negova-ného součinového hradla podobně jakou blokování pípnutí při rozsvícení LED –logickou nulou. Jestliže na tomto řídícímvstupu bude logická jednička, obvod budepípat a blikat až okamžiku, kdy stiskemtlačítka STOP blikání zastavíme.

Podobné tlačítko znají pacienti v ne-mocnici už dlouho. Jediným stiskem tla-čítka u postele pacient sepne obvod –rozsvítí se světlo v pracovně sester,zvoní zvoneček a další světlo svítí nadedveřmi pokoje až do té doby, než přijdesestra a stiskem vypínacího tlačítka při-volávání nezruší.

Součástky pro dnešní pokusy:součástky z minulých pokusů

a navíc:R3 560 (pro napájení 4,5 V)R3 3k3 (pro napájení 9 V)R4 560 ohmůR5* 10 k až 1MR6* 10 k až 1MR7,8 680 (pro napájení 4,5 V)R7,8 3k3 (pro napájení 9 V)D2 LED 2 mA (nebo i obvyklou

20 mA) zelenáD3 LED 2 mA (nebo i obvyklou

20 mA) červenáIO2 4011Tl 1,2 tlačítka spínací

Odkazy:[1] Rádio plus KTE, 6, 7, 8/2003, Malá

škola praktické elektroniky[2] Integrované obvody řady 4xxx, BEN,

Praha 1992[3] 296 integrovaných obvodů, BEN,

Praha 1992[4] Katalog GM electronic[5] a další literatura a www stránky

179


79. dílČítač, dělička

Klíčová slova: čítač, dělička, čítání, výstu-py děličky, nulování

V odborné literatuře se setkávámes pojmem dělička. Nepředstavujte sihned kalkulačku, která vám vydělí číslo365,2 : 7,26 nebo něco podobného. Nej-jednodušší dělička dělí dvěma .

Jestliže na vstup děličky přivedemepravidelné pulzy, budou na výstupu pul-zy s polovičním kmitočtem (viz obr. 1).

tegrovaných obvodů, ale i celých dílůnebo desek. Popis a zkratky se obvyklepřejímají z katalogových listů výrobců,většinou z angličtiny (viz obr. 2a, b, c).

Označování vývodůVstup obvodu, na který přivádíme pul-

zy se označuje CLOCK, nebo zkratkouCLK nebo jenom C. Výstupy obvodu seoznačují Q s dalším očíslováním Q0, Q1,Q2 atd, nebo prostě 1, 2, 3, což znamenáprvní děličku v integrovaném obvodu,druhou děličku, třetí děličku, atd.

Nulování znamená uvedení všechvýstupů do stavu logické nuly a označu-je se RESET, RES nebo jenom R,v některých katalozích ještě s bližším ur-čením například MR.

Na obr. 3 je ukázka způsobu označe-ní vývodů (viz [1]). Podívejte se sami dorůzných katalogů (např. [2]) a naučte seluštit význam značení. Doslova luštit, pro-tože v praxi se málokdy stává, že mátek dispozici kompletní dokumentaci zaří-zení, nebo výklad použitých zkratek.

V našem příkladu na obrázku 3 to jsou:Udd + napájeníUss – napájeníCP vstup pulzůMR nulovací vstupnc nezapojený vývod

První pokusNa vstup děličky přivedeme pulzy

například z našeho předchozího obvo-du blikače (viz obr. 1). Necháme ho rych-le blikat. V obvodu 4024 je několik děli-ček zapojených postupně za sebou, Q0je výstup první děličky, Q1 výstup druhéděličky atd. Nízkopříkonovou LED zapo-jíme přes rezistor 3k3 na výstup blikače,tedy na vstup děličky a necháme ji velmirychle blikat. Druhou LED zapojíme navýstup první děličky – bude blikat polo-viční frekvencí. Obvod dělí kmitočet dvě-ma. Dělí, proto mu říkáme dělička.

Pokud vám zapojení nefunguje, zkon-trolujte si, zda máte: připojené napájení– kladný pól zdroje na Udd a zápornýpól zdroje na Uss; nulovací vstup R musíbýt připojen na „zem“, tedy na zápornýpól napájení – je na něm logická nula.

Druhý pokusDruhou LED přepojíme z výstupu Q0

na výstup Q1 další děličky. Blikání budedvakrát pomalejší než v předchozím pří-padě. Pak ji přepojíme ještě na další vý-stup a frekvence blikání bude opět polo-viční než na předchozím výstupu.

Používáme nízkopříkonové LEDs proudem pro plný svit 2 mA. Pokudchcete použít běžné LED s typickýmproudem 20 mA, budou vám svítit i připroudu 2 mA, sice trochu méně než ob-vykle, ale jde nám pouze o předvedeníprincipu děličky.

Obr. 1 – Na výstupu je polovičníkmitočet

Základní zapojeníNa vstup děličky přivedeme pulzy

například z našeho předchozího obvo-du blikače. Necháme ho rychle blikat. Navýstupu děličky bude LED blikat polovič-ní rychlostí. Z rodiny CMOS logických in-tegrovaných obvodů si vybereme napří-klad obvod s číselným označením4024 – sedmistupňový binární čítač4040 – dvanáctistupňový binární čítač

Obr. 2 – LED zapojená na výstupu

4020 – čtrnáctistupňový binární čítačSchématické značky se v literatuře

kreslí podle různých norem a zvyklostí,u nás je vžité kreslení ze kterého je pa-trná funkce obvodu viz obr. 2. Obrázektéhož obvodu, ve kterém jsou pouzeočíslované vývody bez označení jejichfunkce je známkou špatné technickékultury. Ve složitých schématech je nej-vhodnější forma slučující obě normy –očíslování a popis jednotlivých vývodů.Toto kreslení se používá nejenom u in-

Obr. 2a, b, c – Různé způsobykreslení a označování obvodů

Obr. 3 – Ukázka označování vývodů IO při pohledu shora

Obr. 4 – Zvuk o oktávu nižší mápoloviční kmitočet

Třetí pokusLidské oko vnímá blikání s kmitočtem

asi do 16 Hz. Ucho vnímá kmitočty asiod 20 Hz do 20 kHz. V našem pokusubudeme omezeni kmitočtovým rozsa-hem elektroakustictického piezoelektic-kého měniče (slovo „pízák“ je sice krat-ší, ale ošklivé). Změnou velikosti

Obr. 5 – Označování vstupů


180

kondenzátoru C1 zvýšíme kmitočet os-cilátoru tak, aby piezoelement na výstu-pu reprodukoval vysoký pištivý zvuk.Tento kmitočet přivedeme na vstup dě-ličky a piezoelement zapojíme na výstupprvní děličky Q0 (viz obr. 7). Tón je sicezdánlivě stejný, ale o oktávu nižší. Nadalším výstupu opět o oktávu nižší. Totoale funguje pouze u piezoelementu, kte-rý má kmitočtový rozsah podobný slu-chátku nebo reproduktoru, většina pie-zoelementů má maximum účinnosti naurčitém pracovním kmitočtu a ostatní re-produkuje slabě, nebo vůbec. Vhodněj-ší by bylo sluchátko s pokud možno conejvyšší impedancí, zapojené přes re-zistor nebo přes kondenzátor – tyto po-kusy jsme již dělali.

Zapamatujeme si poučku – tón o ok-távu nižší má poloviční kmitočet.

Čtvrtý pokusNa co je nulovací vstup RESET? Po-

kud jste obvod zapojili správně, fungo-val vám na první zapojení. Nyní zkustevstup RESET odpojit. To je nejistý stav,který se u CMOS obvodů nepoužívá, alesimuluje vám jak obvod pracuje když za-pomenete nulovací vstup zapojit. Kdyžho připojíte na kladnou napájecí větev,tedy na „plus“, přivedete na něj logic-kou jedničku, bude na všech výstupechlogická nula, děličky nebudou dělit.

Vstup je označen slovem CLOCKnad kterým je pruh. Tento pruh znamenánegaci, jak jí známe z invertoru – to zna-mená, že vstup reaguje na logickou nulu.Protože se do vstupu přivádějí pulzy sestřídající se logickou jedničkou a nulou,reaguje vstup právě na okamžik, kdy sejednička mění na nulu, tedy na sestup-nou hranu. V některých schématech sei na tento vstup kreslí kolečko značky ne-gace, aby bylo na první pohled vidět, ževstup „čeká na nulu“ (viz obr. 5). Někdyse u vstupů nebo v pravdivostních tabul-kách v katalogových listech kreslí znač-ka náběžné, vzestupné hrany nebo se-stupné hrany (viz obr 6a,b).

Pátý pokusAbychom viděli funkci děliček lépe,

zapojíme LED na čtyři po sobě jsoucívýstupy (viz obr. 7). Blikač nastavíme tak,aby LED na jeho výstupu (vstupu dělič-ky) blikala velmi rychle. Na výstupu prv-ní děličky Q0 bude LED blikat polovičnírychlostí, na výstupu Q1 ještě pomalejia na Q3 nejpomaleji. Jestliže blikání navstupu zpomalíme asi tak dvě bliknutíza sekundu, bude LED za první dělič-kou blikat v rytmu jedné sekundy, za dru-hou po dvou sekundách, za třetí po čty-řech sekundách a za čtvrtou osm sekundsvítí, osm sekund tma.

Grafické znázorněníV literatuře nebo katalozích vídáte ta-

juplné grafy. Vysvětlíme si ho.Na vstup děličky přicházejí pravoúh-

lé pulzy. Při sestupné hraně pulzu sezmění výstup děličky l logické nuly nalogickou jedničku a drží na ní (viz obr.8a). Teprve při další sestupné hraně opětzmění svůj stav, tentokrát z logické jed-ničky na nulu (viz obr. 8b). Tak se to opa-kuje. Pokud je výstup této děličky přive-den na vstup další děličky, děje se tosamé. Vždy při sestupné hraně. Zkuste sito nakreslit sami, nejlépe na čtverečko-vaný papír. Pro vaši práci je ideální sešitformátu A4 se čtvercovou sítí 5 mm.

potřebí a také by na ně v 16 nožičkovémpouzdru nezbyly volné nožičky.

ČítačStále používám slovo dělička i když

v katalogu je tento typ obvodu označenjako čítač, counter. Ano. Tento obvod vlast-ně počítá, kolik pulzů přišlo od vynulová-ní na vstup. Jenomže je počítá po svém.V naší kultuře využíváme dobrodiní de-sítkové soustavy, říkáme jí dekadická.V logice máme dva stavy, tedy binární,kde „bi“ znamená dva. Na začátku je povynulování na všech výstupech logickánula, po prvním pulzu je na prvním vý-stupu jednička, ostatní jsou nuly. Ale přidruhém nenásleduje dvojka, ale na prv-ním výstupu je zase nula s jednička jena druhém výstupu. Při třetím pulzu ...atd.Po chvilce čítání se vám zdá, že stav navýstupech je chaotický, ale opak je prav-dou. Protože jsme škola praktické elek-troniky, necháme teorii škole a vysvětlí-me si to prakticky.

Binární znamená dvojkovýZpomalíme rychlost blikače tak, aby-

chom mohli jednotlivé stavy dobře sle-dovat a zapsat je to tabulky. Podobnějako u desítkové soustavy, kde mámejednotky, desítky, stovky, tisíce, budemenejnižší řád, tedy jakoby „jednotky“ psátdo pravého sloupečku. Střídá se námjednička a nula

0 0 0 0101010101

Sledujeme LED na výstupu druhéhoděliče. Bliká vždy až po dvou bliknutíchpředchozího děliče

0 0 0 00 11 01 10 00 11 01 10 0

1atd..

Obr. 6a, b – Označování náběžnéa sestupné hrany pulzu

Obr. 7 – Indikace výstupů čtyř děliček

Obr. 8a, b, c

PulzNa rozdíl od napětí sinusového prů-

běhu mohou mít pulzy různý tvar. Na ob-rázku 9 vidíte, že perioda pulzu trvá odnáběžné hrany, tedy čela pulzu až opětk další náběžné hraně dalšího pulzu. Pulzmá čelo, vzestupnou hranu, část periody,ve které je úroveň logické jedničky (H,High), sestupnou hranu – týl a část perio-dy, ve které je úroveň logické nuly (L, Low)

DěličkaV integrovaném obvodu je obvykle

několik děliček, řazených za sebou, tak-že dělící poměr je dán násobky dvěma(viz obr. 10). Například v obvodu 4024 jejich sedm, v obvodu 4040 je jich dvanácta v obvodu 4020 je jich dokonce čtrnáct,ale bez výstupů prvních tří – nejsou za-

Obr. 9 – Ukázka pravoúhlého pulzu

181


Podobně to bude u dalšího výstupu,tentokráte přes čtyři pulzy bude logickánula a přes čtyři jednička.Pochopili jsme a uděláme si už z hlavycelou tabulku:

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0

Tabulka by pokračovala dále opět jakood začátku

Protože jednotlivé vstupní pulzy mů-žeme spočítat, můžeme si tabulku do-

plnit i o pořadové číslo. Takže první čís-lo je ve dvojkové soustavě nula je 0 0 0 0.A například šesté je 0 1 1 0. Takhle mů-žeme dojít až k devítce, ale stav výstu-pů se ještě mění dál až do patnáctky.Se čtyřmi výstupy tedy máme šestnáctstavů.

poč. D C B A0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 013 1 1 0 114 1 1 1 015 1 1 1 1

Takže se nám čítání začíná objevovat.

Trocha angličtiny:count počítatcounter čítačreset vynulováníclock hodinypulse pulz

Součástky pro dnešní pokusy:součástky z minulých pokusů

a navíc:R2,3 560 (pro napájení 4,5 V)R2,3 3k3 (pro napájení 9 V)D1 LED 2mA (nebo i obvyklou 20 mA)D2-5 LED 2mA (nebo i obvyklou 20 mA)IO2 4024, 4040, 4020PE piezoelement (viz předchozí části)

Odkazy:[1] Jedlička, P., Přehled obvodů řady

CMOS 4000, BEN, Praha 1996[2] Katalog GM electronic[3] 269 integrovaných obvodů, HEL, Pra-

ha 1996[4] Teska, V. Ing., Integrované obvody

CMOS, Amatérské rádio B/3/1985[5] a další literatura a www stránky

80. dílVyhodnocení načítaného stavu

Klíčová slova: čítání, dekodér, BCD, sed-misegmentový displej

Jestliže by na výstupech děliček bylyLED, bylo by možno z indikovaného sta-vu přečíst načítaný počet impulzů doce-la prostě. Na místě kde LED svítí čtemelogickou jedničku a na místě kde nesvítí,logickou nulu (viz. obr. 15).

Dvojková soustavaVe škole by vás naučili přečíst hod-

notu pomocí „váhových“ hodnot. Váho-vá hodnota nejnižšího řádu je jedna,na vyšším řádu dvojnásobná, tedy dvě,na dalším čtyři, pak osm, šestnáct atd.Také by vám to odvodili podle mocninčísla dvě: na nejnižším řádu je to dvěna nultou, tedy jedna. Na dalším dvěna prvou, což jsou dvě, na dalším dvěna druhou, tedy čtyři. Pak dvě na třetí,což je osm, dvě na čtvrtou je šestnáctatd.

Sloupeček A odpovídající výstupuprvní děličky tedy bude mít váhu jedna.Sloupeček B dva, C čtyři, D osm atd.

poč. D C B A8 4 2 1

0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 013 1 1 0 114 1 1 1 015 1 1 1 1

Jestliže chceme stav výstupů děličekdvěma přečíst jako desítkové číslo, se-čteme prostě váhy na místech, kde je navýstupu logická jednička. Například u čís-la 5 vidíme, že na výstupech máme 0101.Jednička je ve sloupečcích s váhou4 a 1, sečteme 4+1 a výsledek je 5.Podobně:u čísla 0110 je součet vah 0 + 4 + 2 + 0 = 6u čísla 1101 je součet vah 8 + 4 + 0 + 1 = 13

Tento stav indikovaný LED je ve dvoj-kové soustavě. Binární.

Tento výklad má praktický význam, po-dobným způsobem se v servisním reži-mu někde nastavují nejrůznější přepína-če nebo hodnoty předvoleb (napříkladu mincovníku praček pro veřejné nebodomovní prádelny, u některých malýchpobočkových ústředen aj.)

Dekadický znamená desítkovýKdyž už jsme si zvykli na desítkovou

soustavu, chceme načítaný počet pulzůvidět jako desítkové číslo.

V katalogu najdeme v řadě CMOS ob-vod 4028 převádějící binární stav na stav„jeden z deseti“. Je aktivní pouze ten vý-stup, který odpovídá binárnímu stavu navstupech (obr. 1 a 2).

Prakticky: jestliže na vstupech je 0-1-1-0, bude jednička na výstupu odpoví-dajícímu číslu 6.

Kdybyste na výstupy tohoto převod-níku zapojili LED tak, aby svit indikovallogickou jedničku, rozsvítila by se podlestavu na vstupech odpovídající LED. Jenta jedna jediná. Na ostatních výstupechje logická nula (viz obr. 3)

Pulzy z oscilátoru jdou na vstup číta-če 4024 a načítaný počet je na jeho vý-stupech v binárním (dvojkovém) kódu.Logické stavy ze čtyř po sobě jdoucíchděliček se přivádějí na dekodér. Zde jeObr. 1

Obr. 2


182

stav těchto čtyř bitů (4 bitový vstup) pře-váděn na stav „jeden z deseti“. Obvod4028 má na výstupech logickou nulu,pouze na jediném výstupu, daným pře-vodem BCD na desítkové číslo má logic-kou jedničku.

Zmatek.? Nenechte se vyvézt z kli-du podivuhodným označování prvníhovýstupu u děličky Q0, druhého Q1,nebo u tohoto obvodu prvního vstupuA0, druhého A1, atd, když víte, kolikátév pořadí jsou. Je to odvozeno od váhydvě na nultou u nejnižšího řádus výstupem Q0 (i když je to výstup prvníděličky), dvě na prvou na výstupu Q1druhé děličky, dvě na druhou na výstu-pu Q2 na výstupu třetí děličky, atd.V některých katalozích jsou výstupyoznačovány číselně „správně“ 1, 2, 3atd, tedy ne od nuly. Prostě je třebaabyste pochopili význam označení.

Důležitá poznámka:Indikaci LED používáme pouze pro

vysvětlení funkce, protože obvod 4028není konstruován pro připojování LEDjako zátěže výstupu proti zemi. Kreslímeto tak pouze pro představu. Správnějšíby bylo na všechny výstupy zapojit tran-zistory nebo invertory, které snesou většívýstupní proud, například 4049, na kterýbychom mohli zapojit i běžné LEDs proudem 20 mA, ale ne proti kladnémupólu zdroje.

V historicky nedávné době byly nej-modernější čítače osazeny tak zvanýmiDEKATRONY [5]. Bylo to deset doutna-vek (doutnavka je slovensky tlejevka)v jedné baňce uspořádaných do kruhu.Indikované číslo se poznalo podle pořa-dí, která z nich svítila.

Modernější prvek byl DIGITRON [6,7]. Má podobný princip, ale elektrodydoutnavky jsou z drátku vytvarovanéhodo tvaru číslice, druhá elektroda je hustásíťka. Místo bleděrůžového svitu mají čer-venou nebo zelenou barvu, podle barvyskla. Opět je pro jejich buzení používánprincip „jedna z deseti“. Protože pro dout-navý výboj musí být napětí několik desí-tek voltů, je pro každou číslici zapotřebíještě tzv. „budící tranzistor“. Pokud bude-te někdy rozebírat starou elektronickoukalkulačku s těmito digitrony, bude vezdroji síťový transformátor s jedním se-kundárním napětím pro řídící logikua druhým pro napájení digitronů.

sedmisegmentový displej. Obvod 4511z rodiny CMOS má na aktivních výstu-pech úroveň logické jedničky, tedy na-pětí takřka totéž jako napájecí.

Uděláme si jednoduchou tabulku sestavy na výstupučíslo a b c d e f g0 0 0 0 0 0 0 11 0 1 1 0 0 0 02 1 1 0 1 1 0 13 1 1 1 1 0 0 14 0 1 1 0 0 1 15 1 0 1 1 0 1 16 0 0 1 1 1 1 17 1 1 1 0 0 0 08 1 1 1 1 1 1 19 1 1 1 0 0 1 1

Obr. 3

Obr. 4

Obr. 5

BCD kódV tabulce výstupů děliček DCBA jsme

si mohli udělat 16 různých stavů pro čís-la od 0 až do 15. Protože dekadická sou-stava má pouze deset číslic, jsou ostatnístavy nezobrazeny. Tomuto kódu se říká8421 nebo BCD z anglického binarycoded decimal (desítkové číslo kódova-né ve dvojkové soustavě).

7 segmentový displejLze říci, že 7 segmentový displej (viz obr. 6)

znamenal pro lidstvo podobný pokrok jakovynález žárovky. Pomocí 7 LED uspořáda-ných do tvaru číslice lze zobrazit číslice odnuly do devítky. Pro konstrukční účely se vžilooznačování segmentů písmeny a až g (vizobr. 7). Rozsvícením pouze určitých segmen-tů se zobrazí číslice (viz obr. 8)

Dekodér 4/7Dekodér (česky převodník) převádí

číslo převedené na BCD kód na kód pro

Obr. 6

Vypadá to zmateně, ale je to prosté:U číslice 8 svítí všechny segmenty, navšech výstupech je logická jednička.U číslice 0 svítí všechny (log. 1) kroměsegmentu g (log. 0)U číslice 1 svítí pouze segmenty b, c (log.1), ostatní jsou na logické nule.U číslice 7 svítí pouze segmenty a, b, c(log. 1), ostatní jsou na logické nule.

Atd.. zkuste si tuto tabulku udělat samizpaměti.

Obr. 7

Digitální zobrazeníNa obr. 9 vidíte schéma se zobraze-

ním stavu číslicí. Pulzy z oscilátoru jdouna vstup čítače 4024 a načítaný početje na jeho výstupech v binárním (dvoj-kovém) kódu. Logické stavy ze čtyř posobě jdoucích děliček se přivádějí nadekodér. Zde je stav těchto čtyř bitů(4 bitový vstup) převáděn na logickýstav na sedmi výstupech (7 bitový vý-stup) pro 7 segmentový displej. Obvod4511 má na aktivních výstupech logic-kou jedničku. Tato napětí rozsvítí přísluš-

183


né segmenty displeje. Všimněte si, žedisplej je typ se společnými KATODAMI.Napětí na výstupech může rozsvítit jed-notlivé LED v displeji zapojené proti zá-pornému pólu napájení.

DisplejDisplej je tvořen sedmi LED uspořá-

daných do tvaru číslice 8 a případněi maličkou LED pro desetinnou tečku (d.p.decimal point) vlevo (LDP) nebo vpravo(RDP). A teď důležitý rozdíl:displeje se vyrábějí uspořádané tak, žemají společné všechny katody a na ano-dy se přivádí napětí (viz obr. 13) nebo sespolečnými anodami (viz obr. 14) a takéjsou tak v katalogu označeny.CA – common anode – společné anodyCC – common cathode – společné katody

Tomu by měly odpovídat i české zkrat-ky SA a SK, ale v mnohých katalozích sepřejímají zkratky od výrobců, nebo sekomolí – napůl česky a napůl anglicky(SC – společná catóda?)

Společné katody nebo anody...Historicky starší jsou převodníky TTL

například D147, které měly na výstu-pech segmentů, které měly svítit, logic-kou nulu, proud tedy teče z kladnéhopólu napájení přes displej DO VÝSTU-PU převodníku a přes něj pak na zápor-ný pól napájení. K tomu jsou vhodnésedmisegmentové displeje se společný-mi anodami – common anode (CA) – vizobr. 12.

Převodníky CMOS, například 4511 mána výstupech segmentů, které mají svítitlogickou jedničku, jsou tedy zdrojem na-pětí pro rozsvícení LED v displeji. Proudteče z výstupu na anody LED jednotlivýchsegmentů a přes ně na společné katody

a na záporný pól napájení. Proto se pou-žívají displeje se společnými katodami -common cathode (CC) – viz obr. 11.

Probíráme to proto, že při přejímánínejrůznějších schémat bývá obvyklé na-hrazování součástek těmi, které jsouk dispozici, nebo ve schématech nebýva-jí bližší údaje napsané, nebo se prostětext článku čte až když všechny pokusyzklamaly.

Sedmisegmentové displejeMůžeme si vybírat podle parametrů

1. se společnou katodou nebo anodou2. velikost od asi 7mm až 20 mm (obsahu-

jí jenom jednu LED, u větších jsou dvě,nebo více a při svitu je na nich větší na-pětí

3. barva jako LED (červené, zelené, žlu-té) podle účelu

4. svítivost v mcdV katalogu si všimněte všech parame-

trů ještě dříve než něco neuvážlivé kou-

Obr. 8

Obr. 9

Obr. 10

Proudy, rezistoryV sedmisegmentových displejích jsou

LED s běžnými parametry, to znamená,že pro rozsvícení stačí proud asi 10 mA,a napětí svítící LED je asi 2 V. Bližší údajenajdete v dobrém katalogu (např. [2])nebo katalogových listech. Aby tentoproud nebyl překročen, vřazuje se do sé-rie s každým segmentem LED rezistor,jehož odpor lze zhruba vypočítat podleohmova zákona jako podíl rozdílu napě-tí zdroje a LED k proudu. Například pronapájení z 9 V baterie je na výstupu 4511podle katalogu napětí asi 8,5 V. Na LEDbudeme počítat 2 V a proud 10 mAR = (8,5–2)/0,01R = 7,5/0,01R = 750

Můžeme zvolit nejbližší hodnotu 680 Ω(ostatně 9V baterie se nám bude při poku-sech vybíjet a její napětí bude klesat).

Praktik nic nepočítá, prostě do série sesegmentem vřadí miliampermetr a místorezistoru trimr nebo potenciometr a na-staví takovou polohu jezdce, až je proudmenší nebo rovný proudu doporučenýmvýrobcem displeje i převodníku. Přitomvidí, jak mu segment svítí. Poté potencio-metr odpojí a změří jeho nastavený odpora nahradí rezistorem s nejbližší hodno-tou. Dojde k podobnému výsledku.

Obr. 11

Obr. 12

píte a pak třeba ani nevyužijete.

LT, BI, a další..Převodník D147 a i mladší bratříček

4511 mají kromě vstupů A, B, C a Da výstupů a, b, c, d, e, f, g také jakési dalšívstupy s divným označením.

LT – Lamp Test má nad označenímproužek označující inverzi, takže „čekána nulu“. Tento vstup je běžně připojenna kladný pól napájení, na logickou jed-ničku. Při přivedení logické nuly (zapoje-ním na záporný pól napájení) se bezohledu na vstupy rozsvítí všechny seg-menty. Je to test displeje.

BI – Blank Input – slovo blank vám při-pomene „blanket“ tedy nevyplněný, prázd-ný formulář. Podobně při přivedení logickénuly na tento vstup se všechny segmenty

Obr. 13


184

zhasnou, stav displeje se „vyprázdní“. I tom-to vstupu je normálně logická jednička – jezapojen na kladný pól napájení.

EL nebo LE znamená Latch Enable.Enable znamená povolení (disable ne-povolení, zákaz nějaké funkce). Latchznamená zachycení, podržení. Tuto funk-ci znáte. Například na displeji hodin vámnačítávaná hodnodnota sekund běžípřed očima, setiny na stopkách ani ne-stačíte sledovat. Při stopnutí se vám zob-razí hodnota načítaná právě v okamžiku„zachycení“. Pro naše první pokusy je za-pojená podle schématu. V literatuře a ka-talozích si všimnete, že bývá aktivovánaněkde logickou nulou, jinde jedničkou.

Obr. 14

Trocha angličtiny:binary binární, dvojkovýdecimal desítkovýcode kódcoded kódovanýcommon společnýCA common anodeCC common cathodeconvert konverze, převoddecode dekódovat, převéstdecoder dekodér, převodníkBCD binary coded decimalblank prázdnýlamp lampalatch zachytitenable povolit, dovolitpulse pulz

Odkazy:[1] Jedlička, P., Přehled obvodů řady

CMOS 4000, díl I. 4000…4099, BEN,Praha 1996

Obr. 15

[2] Jedlička, P., Přehled obvodů řadyCMOS 4000, díl II. 41xx, 43xx, 45xx,40xxx, BEN, Praha 1996

[3] Katalog GM electronic[4] 269 integrovaných obvodů, HEL, Pra-

ha 1996[5] http://www.electricstuff.co.uk/dekat-

ron.html[6] http://frank.pocnet.net/sheets/022/sup-

pinfo/DekatronCircuits.pdf[7] http://www.sphere.bc.ca/test/nixie.html[8] http://www.askjanfirst.com/nix.htm[9] http://members.shaw.ca/roma/one-

%20digit.html

Documents

Mala Skola Prakticke Elektroniky