• Dolní propust pro subwoofer k PC
• Tester UTP kabelů
• Regulátor otáček ventilátorů do PC
• Elektronická pojistka (koncept)
• Vybíječ akumulátorů
• Úprava digitálního teploměru WS-7034
• IR repeater (prodlužovák dálkového IR ovládání)
• Elektronická zátěž
• Kapacitní spínač
• Generátor bílého šumu
• Regulovatelný stabilizovaný symetrický zdroj
• Nabíječka Pb akumulátorů
• Jednoduchý softstart
• PWM regulátor s indikací střídy
• Časovač pro osvitovou jednotku
• Časovač pro dlouhé intervaly
• Izolační DC-DC měnič

Toto zapojení se hodí třeba pro připojení basového reproduktoru k počítači.

V podstatě se jedná jen o dolní propust 2. řádu. S uvedenými hodnotami součástek nastává pokles frekvenční charakteristiky o 3 dB asi u 100 Hz a dále klesá se strmostí asi 40 dB na dekádu. Sloučení levého a pravého kanálu stačí provést pomocí dvou odporů, ale signál je vhodné odebírat z místa s nízkou impedancí (třeba z aktivního výstupu zvukové karty) kvůli potlačení ovlivnění kanálů. Na výstup už stačí zapojit jen koncový zesilovač podle požadovaného výkonu (já jsem použil stavebnici od firmy EZK KMD1514). A samozřejmě odpovídající reproduktor. Návrh ozvučnice už nechám na každém zájemci o stavbu.

Závěrem už bych jen dodal, že takový subwoofer dokáže hodně napomoci atmosféře her. Já ho mám umístěný v rohu místnosti pod stolem, což ještě umocňuje jeho výkon.

Na HW serveru jsem objevil zapojení testeru UTP kabelů. Protože jsem se chtěl naučit programovat mikrokontroléry a taky se mi takový tester hodil, tak jsem se rozhodl ho postavit.

Původní schéma jsem trochu předělal, hlavně jsem zjednodušil ovládání. Místo dvou přepínačů jsem udělal ovládání tlačítkem. Také krystalový oscilátor se mi zdál zbytečný, tak jsem tam dal jen RC člen, který kmitá na kmitočtu asi 250 kHz. Jako mikrokontrolér jsem zvolil PIC 16F84A. Napájení mám vyřešeno 9 V baterií hlavně kvůli krabičce, která má pro ni oddělené místo. S použitým stabilizátorem 7805 bude tester fungovat i se slabší baterií o napětí tak 7 V. Dá se také použít nějaký low-drop stabilizátor, nebo to napájet ze tří monočlánků napětím 4,5 V. Program jsem napsal kompletně svůj, je hodně okomentovaný, takže by neměl být problém to pochopit.

1. mód je postupné rozsvěcování LEDek od jedničky po osmičku a zas od začátku. Hodí se pro kontrolu zapojení kabelu (křížený, nekřížený).
2. mód jsou rozsvícené všechny LEDky, hodí se třeba pro kontrolu zlomené žíly.
3. mód je postupné rozsvěcování LEDek od jedničky po osmičku s tím, že každá LEDka blikne tolikrát, kolikátá je v pořadí.

Tlačítko "mode" je třeba držet stisknuté asi 0,5s, protože program neprovádí test stisknutí tlačítka během čekacích smyček. Je lepší použít mikrospínač kvůli zákmitům. Konstrukci testeru je vhodné udělat jako vysílač a přijímač, zvlášť kvůli možnosti testování přes zásuvky (serverovna - kancelář). Program by šel napsat určitě úsporněji, ale takto je pochopitelnější. Nic nebrání úpravě, nebo přidání dalších funkcí.

Update 5.4.2010

Tady mám jedno z nejjednodušších zapojení. Umožňuje regulovat napětí v rozmezí asi od 5 V do 11,5 V. Ventilátory potřebují pro rozběh větší napětí, než pro udržení v chodu. Proto je v zapojení kondenzátor, který po připojení napájecího napětí zajistí jeho rozběh. Výkonnová ztráta na tranzistoru závisí na příkonu ventilátoru a nastaveném napětí. Pro 3-wattový ventilátor a napětí 5 V jsou to skoro 2 W. To už je vhodné tranzistor opatřit malým chladičem. Regulátor se dá použít i pro ventilátory s čidlem otáček.

Zařízení jsem vymyslel, když jsem oživoval svůj první Teslův transformátor. Potřeboval jsem v podstatě velmi rychlou nadproudovou pojistku, která by zabránila zničení drahých MOSFETů a ostatních součástek v případě nadměrného proudu primárním okruhem.

Funkce pojistky je následující: operační zesilovač zapojený jako komparátor, hlídá úbytek napětí na rezistoru R7 způsobený procházejícím proudem. V případě, že toto napětí překročí hodnotu nastavenou pomocí děliče R9 a R8, na výstupu OZ se objeví kladné napětí, které sepne tyristor Ty1. Tento tyristor přivede na řídící elektrodu výkonnového tranzistoru T2 záporné napětí, které tranzistor uzavře. Tranzistor zůstane uzavřen až do stlačení tlačítka, které obnoví funkci obvodu. Dioda D4 slouží jen k indikaci zapnutí obvodu a dioda D3 indikuje zareagování pojistky. Rychlost rozepnutí obvodu bude při čistě odporové zátěži teoreticky kolem 3 µs. Tato hodnota vychází z katalogových údajů jednotlivých součástek. Prakticky jsem neměl možnost to změřit.

Při testování pojistka plnila svou funkci, ale v případě Teslova transformátoru se projevil jeden nedostatek. OZ v uvedeném zapojení má teoreticky nekonečné zesílení a nekonečný vstupní odpor. To způsobuje silnou citlivost na rušení, které je právě v případě Teslova transformátoru extrémní. Při vyšších výkonech pojistka reagovala i při daleko nižším proudu než nastaveném. Nedokázal jsem přijít na způsob snížení citlivosti na rušení, který by zároveň nesnížil rychlost reakce pojistky.

Toto je schéma jednoduchého vybíječe akumulátorů. Je navržen pro vybíjení jednoho článku o napětí 1,2 V, ale dá se jednoduše upravit pro libovolný akumulátor. Akumulátory typu NiCd a NiMH je vhodné před nabíjením vybíjet, aby se zamezilo paměťovému efektu. Kdyby se nabíjely aniž by byly předem vybity, vedlo by to ke snižování jejich kapacity.

K postavení tohoto vybíječe mě vedla také skutečnost, že v mém digitálním fotoaparátu, kde používám čtyři stejné akumulátory typu NiMH, při signalizaci vybitých akumulátorů jsou některé ještě trochu nabité. I když je samozřejmě nabíjím společně. Toto zřejmě nastává kvůli rozptylu jejich parametrů, proto je občas před nabíjením srovnám na stejnou úroveň.

Zapojení je jednoduché, IO1 pracuje jako komparátor, který porovnává napětí na akumulátoru s napětím nastaveným trimrem R2. Toto napětí by nemělo být nižší než 0,9 V. Hlubší vybíjení je pro akumulátory škodlivé. Trimrem R6 se nastavuje vybíjecí proud. Jako zátěž slouží přímo tranzistor T1, který pracuje jako napětím řiditelný rezistor. Pro malé vybíjecí proudy se nemusí ani chladit, ale alespoň malý chladič neuškodí, sníží se tím také jeho závislost odporu na teplotě. Červená nízkopříkonnová LED svítí když není připojen akumulátor a slouží k indikaci zapnutí, nebo se rozsvítí při vybití akumulátoru na nastavenou mez.

Nedávno jsem si koupil tento teploměr. Umí zobrazovat aktuální čas a měřit vnitřní a vnější teplotu. Čidlo pro měření vnější teploty komunikuje s teploměrem pomocí rádiového signálu o kmitočtu 433 MHz.

Zjistil jsem, že vnitřní čidlo měří s odchylkou -1 °C. Není to sice velká odchylka, ale nedalo mi to a teploměr jsem rozdělal, abych se podíval jestli tam není nějaký nastavovací prvek. Samozřejmě tam nic nebylo, výrobci šetří na každém šroubku. Proto jsem musel sáhnout k improvizaci. Použitý termistor je typu NTC, to znamená, že s rostoucí teplotou klesá jeho odpor. V mém případě jsem potřeboval jeho odpor trochu snížit, aby ukazoval větší teplotu. To lze provést paralelním připojením jiného rezistoru. Protože jsem musel odpor snížit jen lehce, připojil jsem paralelně k termistoru trimr o hodnotě 1 MΩ a zkoušel jaká hodnota bude ideální. Vyšlo mi zhruba 360 kΩ. Trimr jsem pak nahradil běžným miniaturním rezistorem. Kdyby bylo potřeba naopak odpor zvýšit (teploměr by ukazoval více), připojí se trimr do série s termistorem. Velikost trimru v sérii postačí tak 100 Ω. Paralelním připojením rezistoru se sice lehce zhorší linearita, ale v rozsahu používaných teplot to není znatelné.

Popsané zařízení slouží k přenosu infračerveného signálu od běžného dálkového ovladače do jiné místnosti bez nutnosti přímé viditelnosti. Vyvinul jsem jej pro jednoho svého zákazníka, který potřeboval ovládat satelitní receiver z několika míst, přičemž receiver samotný byl v oddělené místnosti.

Zařízení se skládá z přijímače (přijímačů), signálu dálkového ovladače a jednoho vysílače, do kterého jdou signály ze všech přijímačů.

Základem přijímače je integrovaný obvod SFH5110-36, který značně zjednodušuje konstrukci. Sdružuje v sobě filtrační obvody, pásmovou propust a demodulátor. Díky němu má přijímač vysokou citlivost a velkou odolnost na rušení okolním světlem. Zelená LEDka slouží k indikaci napájecího napětí a červená k indikaci příjmu IR signálu. Výstupy přijímačů se zapojí na vstupy vysílače.

Na vstupu je čtyřvstupové NAND hradlo tvořené polovinou int. obvodu 74LS20. Druhá polovina obvodu je nevyužita, ale v případě potřeby se dá využít k zdvojnásobení počtu vstupů. Demodulovaný signál z přijímačů spouští AKO tvořený známým časovačem 555. Ten je nastaven na kmitočet 36 kHz. Většina dálkových ovladačů pracuje s nosným kmitočtem právě 36 kHz. V případě potřeby se dá kmitočet AKO doladit trimrem, nebo změnou hodnoty rezistoru R1. Zároveň se musí také použít jiný IO v přijímači, dělají se ještě na 38 kHz a 40 kHz. Časovací kondenzátor C1 je potřeba vybrat kvalitní svitkový kvůli stabilitě kmitočtu. I když jsem testoval použitý SFH5110-36 a reagoval na kmitočty v pásmu 30-39 kHz. IR LEDku jsem použil L-TSAL6100; 950 nm; 100 mA; 10° z GM. Pro jiný typ může být potřeba upravit hodnotu předřadného rezistoru R5. Indikační LEDky slouží ke stejnému účelu jako v přijímači.

Mám vyzkoušenou vzdálenost mezi přijímačem a vysílačem přes 20 m klasické telefonní čtyřlinky a funguje spolehlivě. Nevyužité vstupy by se měly přes rezistor připojit k + 5 V, ale není to nutné.

Občas se hodí mít regulovatelnou zátěž pro testování zdrojů, měničů, nabíječek atd. Stará verze mi už moc nevyhovovala, tak jsem se rozhodl postavit novou, modernější a s více funkcemi než jen regulovatelný odpor.

Prošel jsem si pár zapojení z internetu, knih a časopisů a nakonec jsem se nechal inspirovat konstrukcemi uveřejněnými v časopisech Stavebnice a konstrukce A Radio 3/1999 a Konstrukční elektronika A Radio 1/2002.

Výsledek je zde:

Jako hlavní součástku zátěže - tranzistor T1 jsem použil IRFP150 (měl jsem pár kusů v šuplíku vymontovaných z nějaké staré UPSky), jeho hlavní parametry jsou:

Je tedy docela předimenzovaný na moje účely, ale alespoň to bude "blbuvzdorné". Chladím ho starým chladičem pro Intel P4 sc. 478. Zatím jsem zkoušel trvalý ztrátový výkon 120 W, při něm byla teplota T1 62 °C. Myslím, že má ještě rezervu, při 100 °C má povolený I_D až 29 A.

Funkce celé zátěže je následující: 1. polovina OZ1 pracuje jako komparátor, který porovnává úbytek napětí vzniklý průchodem proudu na výkonovém rezistoru R1 s napětím nastaveným pomocí P1 a děliče R4, R5.
Zátež má dva pracovní režimy volitelné přepínačem - konstantní proud a konstantní odpor.

V režimu konstantního proudu se referenční napětí pro komparátor odvozuje od stabilizovaného napájecího napětí. Nezávisle na velikosti vstupního napětí se zátěž bude snažit dodržet nastavený proud snižováním, nebo zvyšováním svého odporu.
V režimu konstantního odporu se referenční napětí odvozuje od napětí na zátěži. Zvyšující se napětí na zátěži zároveň zvyšuje referenční napětí a tím i proud zátěží.

Druhá polovina OZ1 pracuje jako oscilátor s frekvencí danou R8,P2 a C4 (20 Hz-220 Hz). Zátěž se dá přepínat na trvalý, nebo pulsní provoz. Při pulsním se výstup oscilátoru připojí přes diodu na invertující vstup OZ1. Každá kladná polovina pulsu způsobí uzavření T1 a tím v podstatě odpojení zátěže. Pulsní provoz se velmi hodí například pro testování chování nadproudové ochrany zdrojů. Některé se chovají dost nekorektně, kdy po uvolnění zkratu vyletí na chvíli napětí na maximální hodnotu, nezávisle na nastavení. S pomocí osciloskopu a této funkce se toto chování dá lehce otestovat.

Na oscilogramech je průběh napětí a proudu měřeného zdroje. Jedná se o standardní zapojení s IO MAA723. Kanál 1 ukazuje průběh proudu zátěží a kanál 2 pak napětí zdroje při reakci proudového omezení. Je vidět, že obvod proudového omezení se chová jak má, zareaguje do 100 µs a po uvolnění zkratu napětí plynule naběhne na původně nastavenou velikost.

Celý OZ2 funguje jako tepelná ochrana, používá společný NTC termistor R21. Přesný typ neznám, jedná se o šuplíkové zásoby, jeho odpor je 1,2 kΩ @ 25 °C a 100 Ω @ 100 °C. Ochrana funguje tak, že nejdřív zapne ventilátor na chladiči a pak, když už nebude stíhat, odpojí zátěž úplně. Princip odpojení je stejný jako u pulsního režimu. Obě teploty se dají nastavit, já to mám zatím na 38 °C a 90 °C.

Pro měření proudu zátěží používám panelový volmetr s rozsahem 200 mV. Jako bočník je využitý R1. Protože napětí na R1 může být podle proudu až 2V, musel jsem k němu dodělat ješte nastavitelný dělič složený z R26-R28. Trimrem R28 jde údaj zobrazený na měřidle zkalibrovat pomocí sériově zapojeného přesnějšího ampérmetru.
Maximální trvalý proud, který může zátěží téct je 14 A, je to dáno hlavně maximálním povoleným ztrátovým výkonem R1, který je 20 W. V pulsním režimu je to maximálně 20 A (střída pulsů je 50 %).

Pro jednu aplikaci jsem potřeboval odolné spínače, které budou schované pod plexisklovou deskou. Ovládání mělo probíhat dotykem na vyznačené místo na plexisklu. Ideálním řešením je kapacitní spínač. Reaguje už na přiblížení ruky ke snímací plošce, ale citlivost jde nastavit i na dotyk.
Firma Freescale vyrábí obvod MPR084, který je určený k vytvoření až osmi kapacitních senzorů. Původně jsem o něm uvažoval, ale obvod komunikuje jen přes I²C sběrnici a mě se do aplikace hodilo něco více "analogového".
Samozřejmě jsem nejdřív hledal nějakou inspiraci abych to nemusel vymýšlet celé od začátku. Nakonec mě zaujala konstrukce uveřejněná v časopisu Amatérské radio 11/2006, kde se mě líbil hlavně elegantní způsob detekce kapacitního proudu. Oproti jiným konstrukcím byla celkem jednoduchá a pro moje účely dostačující. Nakonec jsem z ní použil jen stejný způsob detekce a zbytek jsem si upravil podle svých potřeb.

Funkce obvodu je následující: 1. polovina OZ pracuje jako oscilátor na frekvenci asi 17 kHz. Signál z oscilátoru jde na emitor T1 a přes rezistor R7 také na bázi T1. Na bázi T1 je přes rezistor R8 připojena snímací elektroda tvořená třeba kouskem plíšku. Přiblížením ruky k elektrodě vytvoříme vlastně kondenzátor přes který začne protékat proud. Jeho kapacita je závislá na ploše elektrod, jejich vzdálenosti a materiálu (permitivitě ɛ_r) dielektrika. Já jsem potřeboval z konstrukčních důvodů plochu asi 20x20 mm.
S takto malou plochou spínač reaguje na přiblížení ruky jen když je mezi plíškem a rukou nějaké lepší dielektrikum než vzduch. Třeba sklo má zhruba 7,6x větší permitivitu než vzduch, takže kapacita "kondenzátoru" bude 7,6x větší. Tím se samozřejmě zvýší i protékající proud a tím citlivost spínače.

Hodnota rezistoru R7 je velmi závislá na napájecím napětí, ploše elektrody, kmitočtu oscilátoru, proudovém zesilovacím činiteli T1 a požadované citlivosti. Jeho velikost se musí vyzkoušet v konkrétní aplikaci, v mém případě vyhověla velikost 220 kΩ

Napětí na rezistoru R9, usměrněné D1 a vyfiltrované C4 je přímo závislé na proudu "kondenzátorem". Jeho velikost se porovnává komparátorem z druhé poloviny OZ, proti referenčnímu napětí nastavenému trimrem R13. Tím se reguluje požadovaná citlivost spínače. Výstup komparátoru jde na indikační LEDku a optron, který funguje jako konečný výstup spínače.

Bílý šum je náhodný signál, který obsahuje všechny frekvence a který má stejný výkon v každém, stejně širokém, pásmu frekvencí. V praxi je takový zdroj signálu nereálný, proto se uvažuje vždy v reálném využitelném kmitočtovém pásmu. Bílý šum se hodí na testování zesilovačů, ladění pásmových propustí, generování náhody atd.

Jako zdroj bílého šumu se dá použít závěrně polarizovaný PN přechod, například zenerova dioda, nebo E-B přechod tranzistoru. Při nedestruktivním průrazu přechodu (je nutné hlídat proud, ať nedojde ke zničení) produkuje polovodič šumové napětí, které se blíží spektru bílého šumu. Toto napětí stačí jen zesílit a generátor je hotový.
Různé typy polovodičů produkují různě silné šumové napětí, některé typy šumí míň, jiné víc. Chce to vyzkoušet pár typů a kusy s největším šumem vybrat.
Všechny tranzistory, které jsem zkoušel, měly šumové napětí nesymetrické, kladná složka výrazně převládala nad zápornou. Jak to vyřešit jsem okoukal ze zapojení šumového generátoru publikovaného v časopise Konstrukční elektronika A Radio 2/2002. Finta je v tom, že se sloučí dvě opačně pólovaná šumová napětí ze dvou zdrojů do jednoho.

Generátor obsahuje dva proudové zdroje tvořené tranzistory T1, T2 a T3, T4. Jimi se dá nastavit proud od 6 do 60 µA. Tento proud je naprosto bezpečný a nemůže u něj nastat destrukce PN přechodu. Jako zdroje šumu se mi nejvíc osvědčily tranzistory BC337, ale dá se použít skoro jakýkoliv typ. Proudy oběma tranzistory T5 a T6 nastavíme na co největší úroveň šumového napětí měřeného na emitoru T5 a kolektoru T6 proti zemi. Trimrem R4 pak nastavíme výstupní napětí symetrické. Tranzistor T7 slouží jako výstupní zesilovač. Úroveň šumového napětí na výstupu je asi 400 mVpp. Popsaný generátor produkuje šum s kmitočty do asi 2,5 MHz, pak už úroveň šumu klesá. Níže na obrázku je spektrální analýza pomocí FFT. Napájecí napětí může být v rozsahu 12-20 V, odběr generátoru je 33 mA při 15 V.

Rozhodl jsem se, že si postavím malý regulovatelný stabilizovaný symetrický zdroj. Primárně určený na testování zapojení s OZ. Mám sice "velký" dvojitý zdroj, který jde na tento účel také použít, ale není to ideální. Taky mě zajímalo, jestli ho zvládnu navrhnout kompletně sám. Po dlouhém testování a měření mě výsledek celkem mile překvapil.

Parametry zdroje jsou: ±0-14,5 V/0,5 A. Regulace kladné větve je jednoduchá, zajišťuje ji IO1. Jako referenční napětí slouží IO4. Je to přesný, teplotně kompenzovaný, referenční zdroj. O mnoho stabilnější, než třeba zenerova dioda. K regulaci kladné větve dále není třeba nic dodávat, funkce je jasná na první pohled. Zajímavější je záporná větev, použil jsem zapojení, známé jako vlečný regulátor. Neinvertující vstup IO2 je připojen k zemi, tím je na něm stále nulové napětí. Invertující vstup je zapojen do místa, ve kterém je v ideálním případě když je výstupní napětí přesně symetrické, také nulové napětí. Obvod se tedy snaží, za všech okolností mít na invertujícím vstupu nulové napětí a toho dosáhne jen tak, že velikost výstupního záporného napětí, bude přesně obrácená hodnota kladného.

Proudové omezení jsem vzhledem k jednoduchosti udělal napevno nastavené na asi 500 mA. Funguje tak, že na rezistorech R11 a R12 hlídá úbytek napětí. V každé větvi zvlášť, i v obou zároveň. To když by proud tekl z kladného pólu do záporného, mimo zem. Jakmile se úbytkem napětí začnou otevírat tranzistory T5, nebo T6, začne IO3, zapojený jako invertující diferenční zesilovač, stahovat referenční napětí dolů. Tím poklesne výstupní napětí zdroje na takovou hodnotu, aby obvodem tekl maximální proud asi 500 mA. Funkce proudového omezení je indikována pomocí LED1 a LED2.

Napájecí napětí použitých OZ je maximálně ±18 V. Výstupní napětí zdroje může proto být maximálně asi ± 15 V, jemně doladit jde pomocí R7. Přesná symetrie se nastavuje pomocí R8. Napájecí napětí zdroje by mělo být ±18-26 V.

Protože se mi vyskytla potřeba nabíjet autobaterie a půjčená "nabíječka" odněkud z hyper-super zrovna nesplňovala moje nároky, rozhodl jsem se, že si jednu solidní udělám. Mezi mými požadavky bylo, že musí umět nabíjet i gelové akumulátory, které občas používám v dílně. Nabíjecí proud musí být regulovatelný a maximální hodnota mi stačí 5 A. Také by měla být spolehlivá a mít ochrany proti zkratu na výstupu, přepólování akumulátoru a výpadku napájení během dobíjení. Jako ideální základ nabíječky se mi zdál osvědčený integrovaný stabilizátor LM723.

Zapojení je v podstatě stabilizovaný zdroj napětí s plynule regulovatelným proudovým omezením. Výstupní napětí se dá přepínat mezi dvěma hodnotami.
Pro nabíjení gelových akumulátorů (12 V), je ideální napětí 13,7-13,8 V a pro typy se standardním tekutým elektrolytem je toto napětí 14,4-14,5 V. Při tomto napětí nemůže dojít k přebíjení akumulátoru a nemusí se hlídat teplota, ani čas. Nevýhoda tohoto způsobu je delší doba nabíjení na plnou kapacitu. Do asi 80-ti % kapacity se akumulátor nabije poměrně rychle, pak ale jak nabíjecí proud postupně klesá, v závislosti na stoupajícím napětí na akumulátoru, se doba nabíjení prodlužuje. Nabíjení je u konce, jakmile nabíjecí proud klesne téměř k nule a u standardních akumulátorů dojde k plynování. Gelové akumulátory lze nechat na nabíječce libovolně dlouho, standardní typy by se neměly nechávat zbytečně plynovat déle jak 48 hodin.

Schéma vychází z doporučeného katalogového zapojení, takže ho proberu jen v krátkosti. Trimry R11 a R12 se nastavují napětí pro oba typy akumulátorů. Hodnoty jdou samozřejmě upravit i pro jiná požadovaná napětí. Trimrem R10 se nastaví maximální možný proud, dle požadavků a použitých součástek. Samotná regulace nabíjecího proudu se provádí pomocí POT1. Minimální nabíjecí proud je asi 500 mA. Co se týká samotného nabíjecího proudu, tak já se držím osvědčené hodnoty 0,1 C, nebo dle doporučení výrobce akumulátoru.
Diody D2-D5 slouží k ochraně nabíječky při výpadku napájecího napětí, kvůli tomuto případu je v zapojení indikace zapnutí zenerova dioda D1. LED1 bude svítit jen tehdy, když bude přítomno napájecí napětí, ne když bude pouze připojen akumulátor. Relé slouží jako ochrana proti přepólování, bude ovšem fungovat jen tehdy, pokud bude mít nabíjený akumulátor sílu alespoň na jeho sepnutí. V opačném případě nabíječku ochrání nadproudová ochrana, akumulátor už ale ne. Spodní část schématu slouží jen jako teplotní spínač ventilátoru.

Nabíječku už mám vyzkoušenou a funguje k mé plné spokojenosti. Závěrem bych jen dodal, že doplnění nabíječky o alespoň indikační měřáky napětí a proudu velice zvýší její užitnou hodnotu, protože můžu přesně sledovat co se s nabíjeným akumulátorem děje.

Před časem jsem si pořídil regulační autotransformátor. Po připojení k síti, vlivem jeho magnetizačního proudu, mi občas shodil jistič. Popsaný softstart tento problém vyřešil. Funguje tak, že po zapnutí je transformátor připojen na chvíli přes omezovací rezistor. Tím se sníží proudový náraz a jistič nevypadne. Po asi 1,5 s se omezovací rezistor přemostí triakem. Softstart se dá použít třeba i pro motor, který pro roztočení také vyžaduje velký proud. Nebo i s výkonnou žárovkou, kterou ušetří proudového rázu při studeném vláknu.

Místo triaku lze samozřejmě použít i relé, ale já jsem měl v zásobě několik nevyužitých kusů T2512NK, tak jsem použil jeden z nich. Výhoda triaku je také to, že nepotřebuje tak velký proud pro sepnutí. Proto si pro napájení elektroniky vystačím i bez pomocného transformátoru. S výhodou lze využít kapacitní reaktance kondenzátoru, na které nevznikají téměř žádné ztráty. Kondenzátor C1 slouží tedy k omezení maximálního proudu. Pro uvedenou kapacitu 220 nF, je to asi 16 mA, které bohatě stačí k napájení celé elektroniky. Ideální typ C1 je odrušovací X2, který je určen pro trvalý provoz při síťovém napětí. Případně běžný svitkový na alespoň 630 V.

Zenerova dioda D1 omezuje napětí pomocného zdroje na 15 V. Použil jsem raději výkonější typ než je třeba, protože na ní závisí "zdraví" ostatních součástek. Časovací obvod jsem udělal klasicky, přes rezistor R3 se nabíjí kondenzátor C3. Jakmile napětí na C3 vzroste na asi 0,6 V, začne se otevírat tranzistor T1, přes který se sepne optotriak. Ten už spíná výkonnový triak. Zapojení je ještě doplněno o kladnou zpětnou vazbu tvořenou tranzistorem T2. Bez ní by se T1 otevíral postupně, s ní se otevře skokem. Optotriaku by to nevadilo, ale takto lze lépe definovat okamžik sepnutí. Drobná nevýhoda tohoto řešení je to, že při potřebě zapnutí ihned po vypnutí, se musí počkat asi 10 s na vybití C3.

Po zapnutí vznikne na omezovacím rezistoru R11 krátkodobě značná ztráta, ale na 1,5 s to nevadí. Při poruše řídící elektroniky, ale tato ztráta může zapříčinit vznícení hořlavých materiálů v okolí. Proto je potřeba, aby v těsném kontaktu s ním byla tepelná pojistka, která rozpojí v případě poruchy napájení. Nějaké ztráty jsou na něm i během provozu, protože triak, narozdíl od relé, není sepnut neustále. Spínání triaku se řídí podle průběhu proudu optotriakem, ten je ve fázi se vstupním napětím. Pokud proud triakem není ve fázi s napětím, rušení bude větší. Závisí to také na velikosti přídržného proudu triaku. Ve výsledku je rušení větší při menších odebíraných proudech, jak se proud triakem zvětšuje, rušení se zmenšuje a tím i ztráta na R11.

Celý softstart i se zátěží je vhodné zapojit přes síťový filtr, který omezí průnik rušení do sítě. Případný konstruktér by měl být obeznámen s problematikou spínání triakem a celou konstrukci brát spíš jako inspiraci pro vlastní řešení, než jako doslovný návod. I vzhledem k faktu, že je vše galvanicky spojeno se sítí.

PWM regulátor jsem udělal jako doplněk k mému laboratornímu zdroji. Občas je potřeba řídit výkon na nějakém spotřebiči a lineární řízení pomocí změny napětí není zrovna ideální. Hodí se k řízení výkonu třeba modelářských vrtaček, používaných na vrtání DPS, různých topných tělísek, nebo žárovek. Střída výstupního napětí jde regulovat v rozmezí 0-100 %.

Základem regulátoru je generátor trojúhelníkového průběhu tvořený IO1b a IO1c. Je to obecně známé zapojení, dá se najít třeba i v datasheetu právě LM324N. Kmitočet generátoru je asi 1,7 kHz. IO1a funguje jako virtuální zem pro generátor. Není tam nutný, stačil by i jen dělič z R1 a R2, ale jeden operační zesilovač by zbyl nevyužitý, tak se použije takto. Navíc je virtuální zem takto stabilnější a "tvrdší".
Výstup trojúhelníkového signálu jde na poslední operační zesilovač IO1d, zapojený jako komparátor. Ten už jen porovnává nastavené napětí na svém neinvertujícím vstupu s trojúhelníkovým průběhem na invertujícím vstupu. Na výstupu je pak pravoúhlý signál s proměnnou střídou. Tím se, přes budič tvořený T1 a T2, řídí výkonnový MOSFET T3.
Napětí na neinvertujícím vstupu IO1d se ještě využívá pro indikátor střídy tvořený IO2 s bargrafem. Trimrem R16 se nastavuje rozsvícení první LEDky při střídě 10 %. Trimrem R14 zase poslední LEDky při 100 %.

Napájecí napětí celého regulátoru je 12 V, mělo by být oddělené od napětí na zátěži. Ale pro možnost použití se společným napájecím napětím, třeba z akumulátoru, je v obvodu filtr tvořený C1, C2 a Tl1. Tlumivka by měla mít stejnosměrný odpor co nejnižší, aby na ní nebyl příliš velký úbytek napětí. Odběr regulátoru je maximálně asi 200 mA, tvoří ho hlavně počet rozsvícených LEDek bargrafu.
Při řízení indukční zátěže na ní, v okamžicích rozepnutí T3, vznikají napěťové špičky. Tyto mohou dosahovat i přes 100 V a mohou být nebezpečné hlavně pro spínací tranzistor T3 a napájecí zdroj zátěže. K jejich omezení slouží hlavně R11 a D1. R10 a C5 tvoří doplňkovou ochranu tranzistoru T3. V případě potřeby se může zvolit výkonnější dioda D1 a R11 se může i vynechat.

Rozhodl jsem se, že si budu vyrábět desky plošných spojů sám. Ne, že bych byl se svým dodavatelem nespokojený, ale sám to budu mít výrazně rychleji. K osvitové jednotce se hodí časovač, který přesně odměří potřebný čas osvitu desky. Maximální délka osvitu je 99:59, což bohatě postačí.

Zapojení jsem navrhl s mikrokontrolérem PIC 16F84A a inteligentním LCD displayem. Spínání UV zářivek je realizováno triakem, který se pro takto malou zátěž ani nemusí chladit. Výkonnová část je oddělená optotriakem. K ovládání časovače slouží tři tlačítka. Prvním tlačítkem se spouští, nebo zastavuje osvit. Stiskem delším než 2 sekundy, se přejde do režimu nastavení času. V tomto režimu se krátkými stisky prvního tlačítka nastavuje pozice kurzoru na desítky, nebo jednotky minut a desítky, nebo jednotky sekund. Druhým a třetím tlačítkem se přičte, nebo odečte, jednička na právě nastavené pozici. Stiskem delším než 2 sekundy, se z tohoto režimu vyskočí. Nastavený čas se zapíše do vnitřní EEPROM a při každém zapnutí časovače se z ní zase načte. Toto se hodí hlavně ze začátku, když budu testovat ideální délku osvitu, abych si nastavený čas nemusel pamatovat. Konec osvitu je doprovázen krátkým akustickým signálem. V každém kroku je na displayi zobrazen stav, ve kterém se časovač zrovna nachází.

Na desku jsem umístil i programovací konektor, protože to při vývoji a testování bylo velice pohodlné. Můj programátor umožňuje zařízení i napájet, takže jsem po nahrání programu mohl hned ověřit funkčnost. Jumpery 1 a 2 slouží pro odpojení programovacích vstupů od periferních obvodů.

Update 15.4.2010

Tento časovač slouží ke spínání libovolné zátěže v rozmezí od 30-ti minut do 6-ti hodin. Původní určení bylo pro topení v koupelně. Návrh a konstrukce vychází z požadavků, které jsem měl pevně dané. Měl jsem k dispozici jedno tlačítko, jeden potenciometr 220 kΩ a dvě indikační LEDky.

Nad řešením typu "časovač s 555" nemělo cenu uvažovat. Použít by se snad dal obvod HCF4541B, jenže pro ten bych musel, pro uvažované časy, použít relativně stabilní oscilátor 3-36 Hz. Nakonec jsem se rozhodl pro mikrokontrolér PIC 12F675. Polohu potenciometru snímám interním AD převodníkem a jako zdroj taktovacího kmitočtu slouží hodinový krystal 32,768 kHz. Pro dané účely je to víc než dostatečná přesnost, navíc s minimem součástek. Rozlišení AD převodníku jsem snížil na 8 bitů, celá dráha potenciometru je rozdělena na 255 kroků po 80-ti sekundách. Minimální časový interval je 30 minut, který se zařadí vždy před čas vypočtený z polohy potenciometru. Maximální čas je tedy 30 minut + 255 x 80 sekund = 6 hodin a cca 10 minut. Jednoduchou změnou pár konstant v programu můžu dosáhnout v podstatě libovolných časových intervalů.

Ovládání časovače je jednoduché, potenciometrem nastavím požadovaný čas a stisknu tlačítko. Po stisku tlačítka se provede AD převod a začne odpočet celkového času. Případným druhým stiskem tlačítka se odpočet zastaví a časovač se resetuje.

Měnič jsem navrhnul pro napájení panelového digitálního LCD voltmetru, který vyžaduje, aby napájecí napětí bylo galvanicky oddělené od měřeného. Toto bývá problém třeba u konstrukcí s bateriovým napájením.

Měnič pracuje jako jednočinný blokující samokmitající měnič. Je to v podstatě nejjednodušší verze izolačního měniče vůbec. Funkce měniče je jednoduchá, po přivedení napájecího napětí se přes první primární vinutí a rezistor R1 otevře tranzistor T1. Po jeho otevření začne téct proud druhým primárním vinutím, který ovšem způsobí změnu polarity napětí na prvním vinutí a tím se tranzistor T1 zase uzavře. Energie naakumulovaná v jádře se "přelije" do sekundárního vinutí a přes rychlou diodu D1 do kondenzátorů C3 a C4. Poté se celý děj zase opakuje.
Transformátor jsem namotal na hrníčkové jádro s vnějším průměrem 14 mm. Materiál jádra je H12, Al=100. Na přesném počtu závitů příliš nezáleží. Rezistorem R1 lze v jistých mezích regulovat výkon měniče. Použil jsem tak vysokou hodnotu, při které měnič ještě dával dostatečný výkon k napájení panelového voltmetru a výstupní napětí mělo minimální zvlnění. Při menší hodnotě odporu R1 se zvyšuje odběr měniče a zbytečně mnoho energie se protopí na zenerově diodě D2. Ideální velikost R1 je nejlépe vyzkoušet pro konkrétní aplikaci.

Pro uvedené hodnoty součástek je pracovní frekvence měniče asi 312 kHz, odběr proudu při napájecím napětí 5 V je 55 mA. Výstupní výkon je asi 14 mW a zvlnění napětí je pod 1 mV. Účinnost měniče je sice velmi nízká, ale pro uvažované použití to až tak nevadí.
Na oscilogramu je průběh napětí na druhém primárním vinutí (kanál 1) a na sekundárním vinutí (kanál 2). Jsou tam hezky vidět pracovní fáze měniče.