Zaloguj się
Wszystkie
28 lipca 2025
41
Omówienie układu
Bohaterem dzisiejszego spotkania jest zestaw do samodzielnego złożenia o nazwie TermoEmotek i kodzie handlowym AVTEDU630. Jak już zdradziłem we wstępie, jest to całkiem intrygujący termometr. Został on zaprojektowany z wykorzystaniem popularnych i łatwo dostępnych elementów: mikrokontrolera ATTiny2313, termometru cyfrowego DS18B20, dziesięciu diod LED w różnych kolorach oraz pewnej niewielkiej liczby elementów dyskretnych.
Po włożeniu do koszyczka trzech baterii AA (standardowe „paluszki”) na skali pojawią się animacje zależne od temperatury otoczenia. Do wyboru jest kilka animacji i wybiera się je za pomocą zworek J1 i J2 i więcej opowiem Ci o tym już za kilka chwil.
Omówienie schematu
TermoEmotek jest kolejnym, w ramach cyklu EdW Junior, układem opartym na mikrokontrolerze. Podobnie jak w układzie UFOled-ka (AVTEDU632) z EdW 10/2024 wykorzystano tu mikrokontroler ATtiny2313 o dwudziestu wyprowadzeniach. Choć mikrokontroler zastosowany w TermoEmotku jest identyczny jak ten w UFOled-ku, oba zostały zaprogramowane zupełnie innym oprogramowaniem układowym (ang. firmware), z związku z czym nie mogą być używane zamiennie.
Podobnie jak w kilku wcześniej zbudowanych w ramach cyklu EdW Junior układach opartych na mikrokontrolerach, ten również będzie sterował diodami LED. Tym razem jednak sterowane będą one na podstawie temperatury otoczenia odczytywanej z cyfrowego czujnika temperatury.
Schemat TermoEmotka przedstawia rysunek 1 natomiast na rysunku 2 znajduje się schemat montażowy, który ułatwi lokalizowanie elementów na płytce, ale przede wszystkim może pomóc w weryfikacji poprawności połączeń, gdyby pojawiła się wątpliwość, czy jakieś położone blisko siebie pady lub ścieżki powinny być ze sobą połączone, czy tez nie.
Zaraz za złączem zasilania, prąd z baterii trafia w pierwszej kolejności na diodę D1. To świadomy zabieg konstrukcyjny – dioda została tu umieszczona szeregowo, by pełnić funkcję zabezpieczającą.
Zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją
Podstawową cechą diod prostowniczych – takich jak ta użyta w naszym układzie – jest to, że pozwalają na przepływ prądu głównie w jednym kierunku. Jeśli przypadkowo podłączysz baterię odwrotnie, dioda nie dopuści do przepływu prądu w złym kierunku i tym samym ochroni układ przed uszkodzeniem. Bez niej taki błąd mógłby doprowadzić do zniszczenia wrażliwych elementów elektronicznych – na przykład kosztownego mikrokontrolera.
Błędna polaryzacja może doprowadzić także do uszkodzenia kondensatora elektrolitycznego C1 – i to w dość widowiskowy sposób. W najlepszym razie rozszczelni się, a w najgorszym… po prostu wybuchnie. To jeden z powodów, dla których podczas uruchamiania układów elektronicznych należy bezwzględnie zakładać gogle ochronne. Błędy montażowe zdarzają się nawet najbardziej doświadczonym konstruktorom – więc tym bardziej mogą przytrafić się osobom początkującym czy średniozaawansowanym. I nie ma w tym nic dziwnego!
W tym projekcie jako zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem zasilania zastosowano diodę Schottky’ego – popularny model 1N5819, który często spotyka się w zestawach do nauki elektroniki. Diody tego typu nie mają klasycznego złącza p–n. Zamiast tego wykorzystują specjalne złącze metal–półprzewodnik. Dzięki temu działają wyjątkowo szybko i charakteryzują się niższym spadkiem napięcia podczas przewodzenia. To oznacza mniejsze straty energii, co jest szczególnie ważne w układach zasilanych z baterii.
Co oznacza „spadek napięcia na diodzie”? Kiedy prąd przepływa przez diodę w kierunku przewodzenia (czyli „we właściwą stronę”), część napięcia zostaje „zużyta” na samej diodzie. To napięcie już nie trafia dalej do układu, tylko zostaje stracone – jakby dioda pobierała „opłatę” za wpuszczenie prądu.
Dlaczego czasem zależy nam, by spadek napięcia był niższy niż w klasycznej diodzie prostowniczej?
Dla klasycznej diody prostowniczej (np. 1N4007) spadek napięcia wynosi około 0,6…0,7 V. Dla diody Schottky’ego (np. 1N5819) jest to tylko około 0,3…0,4 V.
W naszym przypadku układ zasilany jest z trzech baterii AA, co daje sumaryczne napięcie około 4,5 V (3×1,5 V). Jeśli zastosujesz klasyczną diodę krzemową, to do reszty układu dotrze już tylko około 3,8 V...3,9 V. Natomiast z diodą Schottky’ego będzie to około 4,1...4,2 V. Ta różnica może wydłużyć czas działania układu na bateriach i poprawić jego niezawodność, zwłaszcza przy elementach wrażliwych na zbyt niskie napięcie (na przykład mikrokontroler).
Podsumowując: dioda D1 to niewielki, ale bardzo ważny element, który chroni układ przed błędnym podłączeniem zasilania a zastosowanie diody Schottky’ego pozwala uzyskać nieco wyższe napięcie za diodą niż w przypadku użycia klasycznej diody prostowniczej.
Filtracja zasilania
Kondensatory C1 i C2 służą tu do filtracji napięcia zasilającego, co pozwala zapewnić stabilną pracę mikrokontrolera. Kondensator ceramiczny C1 o małej pojemności (100 nF) tłumi zakłócenia o wysokich częstotliwościach – zarówno te pochodzące ze środowiska zewnętrznego, jak i generowane wewnątrz układu. Z kolei kondensator elektrolityczny C2 o większej pojemności (100 μF) przeciwdziała wolniejszym zmianom napięcia, stabilizując zasilanie w przypadku chwilowych spadków napięcia lub wahań poboru prądu. Warto pamiętać, że zakłócenia mogą pochodzić nie tylko z zewnątrz – źródłem impulsów zakłócających bywa także sam mikrokontroler, zwłaszcza podczas szybkiego przełączania stanów logicznych.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
