docElektronika dla Wszystkich Zadanie nr 46
download 
Reklamacja Transkrypt
Elektronika dla Wszystkich Zadanie nr 46
Szkoła Konstruktorów Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania. Model i schematy montażowe nie są wymagane. Przy− słanie działającego modelu lub jego fotografii zwiększa szansę na na− grodę. Ponieważ rozwiązania nadsyłają czytelnicy o różnym stopniu zaawan− sowania, mile widziane jest podanie swego wieku. Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnych kartkach, również opatrzonych nazwi− skiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą). Zadanie nr 46 W sezonie zimowym każdy kierowca powi− nien szczególnie dbać o to, by wszystkie lam− py w jego samochodzie były sprawne. I nie chodzi tu tylko o ryzyko “zarobienia” man− datu. Mandat płaci się nie za brak takiego czy innego światła, tylko wtedy, gdy kierowca nie jest w stanie na miejscu naprawić usterki. Posiadanie kompletu zapasowych żarówek rozwiązuje problem ze strony formalnej. Jed− nak naprawdę warto dbać o światła przede wszystkim ze względu na bezpieczeństwo własne i bezpieczeństwo innych użytkowni− ków dróg. Dlatego temat kolejnego zadania w Szko− le brzmi: Wystarczy sprawdzić, czy jest przejście do masy. Można to zrobić przy wyłączonych wszystkich światłach. Układ testujący uru− chamiany byłby np. przyciskiem przed wyru− szeniem w drogę, przy wyłączonych świa− tłach. Uproszczony schemat takiego układu pokazany jest na rysunku 1. Niestety, w instalacji samochodowej ża− rówki bywają połączone parami. Przepalenie Przeanalizować możliwość wykonania układu sygnalizującego przepalenie ża− rówek samochodowych. Rys. 1 Ogólna zasada sprawdzania Temat tylko na początku wygląda na bardzo łatwy. Trzeba bowiem sprawdzać światła mi− jania, drogowe, pozycyjne tylne i przednie, światła stop, kierunkowskazy. W wersji mi− nimalnej muszą to być: kierunkowskazy, stop, mijania. W każdym przypadku trzeba zaprojektować urządzenie testujące kilka ob− wodów. W instalacji samochodowej kluczo− we żarówki sterowane są od strony plusa, a drugi koniec żarówki dołączony jest na sta− łe do masy. Jeśli w danym obwodzie pracuje jedna żarówka, żadnego problemu nie ma. Elektronika dla Wszystkich się jednej nie spowoduje przerwy w obwo− dzie. I tu zaczyna się problem − trzeba jakoś sprawdzić, czy dołączona jest jedna żarówka, czy dwie. Wszystko wskazuje, że trzeba mie− rzyć albo oporność obwodu z żarówkami, al− bo pobór prądu. Projektując układ mierzący oporność żarówek, który będzie dołączany okresowo, na przykład po naciśnięciu przyci− sku, trzeba pamiętać, że rezystancja zimnego włókna jest kilka, a nawet kilkanaście razy mniejsza niż włókna rozgrzanego. Co bardzo istotne, rezystancje żarówek o tej samej mo− cy mogą mieć zdecydowanie różną rezystan− cję w stanie zimnym. Dlatego bezpieczniej byłoby sprawdzać nie rezystancję, tylko po− bór prądu w danym obwodzie w czasie pracy żarówek pod napięciem nominalnym. Wtedy znaczących odchyłek nie będzie. Przykłado− wo każda żarówka o mocy 10W będzie po− bierać trochę mniej niż 1A prądu. Aby bezkontaktowo mierzyć prąd, można wykorzystać hallotrony, ale znacznie zwięk− szy to koszty. Raczej trzeba sprawdzać spa− dek napięcia na (niewielkiej) rezystancji sze− regowej. Idea pokazana na rysunku 2 jest bardzo prosta, jednak w praktycznej realiza− cji mogą pojawić się problemy. Instalacja sa− mochodowa musi być niezawodna. Wszyst− kie styki i połączenia muszą być wykonane bardzo solidnie. Nie ma więc mowy o “party− zanckim” ingerowaniu w obwody lamp. Do− tyczy to zwłaszcza obwodów świateł mi− jania i drogowych, gdzie płyną prądy rzę− du 10A. Można sobie wprawdzie wyobrazić przecięcie przewodu i wstawienie rezystan− cji szeregowej, ale to Rys. 2 Pomiar prądu 25 Szkoła Konstruktorów ostateczność. Trzeba raczej poszukać innych sposobów. Może podczas pomiarów prąd żarówek będzie omijał przełączniki i bezpieczniki, a będzie płynął przez tester i umieszczone tam rezystory pomiarowe, jak pokazuje ry− sunek 3. A może prościej będzie mierzyć spa− dek napięcia na bez− piecznikach, według rysunku 4? To wca− le nie żart. Spadek napięcia na bez− piecznikach jest znaczny, rzędu kil− kudziesięciu mili− woltów lub na− Rys. 3 Tester dołącza− wet więcej. Nie− ny okresowo trudno go wzmocnić i zmierzyć. A może wystarczy sprawdzać spadek napięcia na przewodach − porównaj rysunek 2. W przypadku świateł mi− jania i drogowych prąd jest rzędu 10A, więc i spadek napięcia na przewodzie o rezystancji kilku miliomów będzie znaczny. Podobnie w przypadku świateł stop i kierunkowskazów prąd wyniesie ponad 3A i niewątpliwie spadek napięcia na przewodach da się zmierzyć. Nie musi to być kilometrowy przewód, może wy− starczy kilka centymetrów. Co prawda będą to tylko miliwolty, ale przecież nie musi to być od o prądzie, nietrudno określić, czy sprawne są obie żarówki, czy jedna. A może jest jeszcze inny, prosty sposób testowania lamp? Pomyślcie! Przed zaprojektowaniem schematu układu elektronicznego mierzącego prąd lub opor− ność starannie przeanalizujcie zagadnienie ze strony praktycznej. Jeśli po analizie dojdziecie do wniosku, że nie da się wykonać i podłączyć odpowiednio niezawodnego układu, napiszcie dlaczego tak sądzicie. Rzeczywiście zadanie jest dość trudne, bo nie tylko o samą elektro− nikę tu chodzi, ale także o sposób zainstalowa− nia w aucie. Plątanina dodatkowych przewo− dów podłączanych w różnych miejscach insta− lacji może być nie do przyjęcia. Ktoś może in− dywidualnie pobawić się i zrobić coś takiego w swoim samochodzie, ale już w aucie innej marki podobny sposób połączeń może się oka− zać niemożliwy. Czy zatem jest możliwość za− projektowania układu w miarę uniwersalnego, nadającego się do różnych pojazdów? Tym razem nie spodziewam się działają− cych modeli. Jeśli ktoś takowy przyśle, nie− wątpliwie zwiększy swą szansę na nagrodę, może zostać opublikowany w dziale E−2000. Spodziewam się raczej analizy problemu i schematu na papierze − wskazuje na to też sformułowanie tematu zadania. Zachęcam przy tym gorąco do przeprowadzenia prak− tycznych prób. Sprawdźcie, jakie są spadki napięcia na przewodach przy prądach rzędu 3...10A. Sprawdźcie, jakie są spadki napięcia na bezpiecznikach o różnych nominałach i od różnych producentów. Przetestujcie bez− pieczniki samochodowe, a przy okazji może także typowe bezpieczniki rurkowe, stoso− wane w sprzęcie powszechnego użytku. Sprawdźcie rezystancję zimnego włókna ża− rówek samochodowych różnych producen− tów o takich samych mocach. Wyniki takich testów przewodów, bezpieczników i żarówek nie tylko zwiększą szansę na nagrodę, ale przede wszystkim dadzą Wam bezcenną wie− dzę i doświadczenie. Nie zlekceważcie tego zadania i nie uznaj− cie go z góry za zbyt trudne. Zachęcam też do przysyłania kolejnych propozycji zadań do Szkoły, bo nadal nie jest ich wiele. czytajcie, Kochani, swoje prace przed wydru− kowaniem, a nie zaszkodzi także przeczytać po wydrukowaniu. Jest kilku kolegów, którzy nadsyłają do Redakcji dużo tekstów pisanych pod Wordem i teksty te zawierają typowe błę− dy, świadczące o niechlujstwie i paru innych brzydkich cechach. Piszący na pewno nie przeczytali tekstu po napisaniu, więc pozosta− ją typowe błędy, których Word7 czy Word97 nie jest w stanie wykryć. Nawet Word2000 nie załatwi za was wszystkiego i nie wyszuka wszystkich usterek. Przyznaję, że także w odręcznych listach spotykam coraz mniej błędów ortograficz− nych. Ale interpunkcja, składnia i styl w więk− szości prac pozostawiają dużo do życzenia. Poza tym często opis jest niejasny i trudny do zrozumienia. Dawajcie, proszę, Wasze prace do przeczytania i recenzji kolegom. Sprawdź− cie, czy wszystko jest dla nich jasne. Jeśli czę− sto proszą o wyjaśnienie − w opisie czegoś brak, albo czegoś (mętnego) jest za dużo. Do− bry opis jest krótki i wyjaśnia problem. Nie czepiam się bez potrzeby − nadsyłacie i bę− dziecie nadsyłać prace do publikacji w EdW. Nie zmuszajcie nas do gruntownego przera− biania każdego artykułu. A teraz wracamy do meritum. Już tu chciałbym pochwalić wszystkich uczestni− ków, którzy przeprowadzili próby. Z przykro− ścią informuje, że w żaden sposób nie uda mi się omówić wszystkich prac tak, jak na to za− sługują. Takie omówienie zajęłoby, bez prze− sady, cały ten numer EdW. Z konieczności skoncentruję się więc na niektórych propozy− cjach i informacjach, które mogą się przydać innym. Ogłaszając to zadanie chciałem, żeby− ście postawiony cel zrealizowali jak najpro− ściej. Zarówno teoretycy, jak i praktycy stanę− li przed problemem, składającym się z kilku części. Już pobieżna analiza wskazuje, że urządzenie musi mieć jakieś układy czasowe do odmierzania 5 minut. Musi wystąpić jakiś element pamiętający, którego zadaniem bę− dzie poinformować, że przerwa w dopływie energii była dłuższa niż wyznaczony czas. Właśnie obecność tego elementu pamiętające− go znacznie skomplikowała zadanie. Zdecy− dowana większość osób zdecydowała się za− stosować rezerwowe zasilanie bateryjne. Obe− cność baterii rozwiązuje problem pamiętania, ale rodzi inne, między innymi zdecydowanie utrudnia obsługę. Trzeba wziąć pod uwagę specyfikę urządzenia. Moim zdaniem korzyści finansowe z jego stosowania okażą się zerowe lub bliskie zeru. Fakt, że parę żarówek, a na− wet jakiś grzejnik będą się niepotrzebnie świecić dwa czy trzy razy w roku przez sześć razu napięcie 0,7V, żeby otworzyło tranzystor. Są fir− my, które produkują specja− lizowane układy scalone, mierzące bardzo małe spad− ki napięć od strony plusa zasilania. Mając informację Rys. 4 Pomiar napięcia na bezpieczni− kach Rozwiązanie zadania nr 42 Temat zadania 42 brzmiał: Zaprojektować urządzenie informujące domowników o włączeniu napięcia sieci energetycznej po awarii tej sieci. Temat wzbudził ogromne zainteresowanie. Kilku Kolegów przysłało prace po raz pierw− szy. Niektórzy pisali, że dopiero teraz odważy− li się wziąć udział w Szkole, bo przekonali się, że są w stanie zaproponować coś sensownego. Rzeczywiście, znów okazało się, że ci nie− śmiali przedstawili ciekawe rozwiązania. Oprócz licznych listów nadesłaliście rekor− dową liczbę modeli. Nazbierało się ich aż 16. Zastosowaliście w nich najróżniejsze rozwią− zania układowe. Zdecydowana większość wy− konana jest bardzo starannie. Znaczna część opisów również zasługuje na pochwałę. Tu jednak muszę wspomnieć o powszechnym mankamencie − choć układy są ciekawe, opis czasem woła o pomstę do nieba. Używacie zdecydowanie zbyt mało przecinków i kropek, a budowa zdań bywa fatalna. Szkoda, że nig− dzie nie można kupić przecinków i kropek, wysłałbym parę paczek “z interpunkcją” wie− lu zdolnym elektronikom. Nie mogę się też pohamować od nieco złośliwej uwagi kiero− wanej do bezmyślnych użytkowników Worda: 26 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów godzin, nie zwiększy rachunku za prąd w za− uważalnym stopniu. Jak pisałem przy ogła− szaniu zadania, urządzenie może pełnić waż− ną funkcję praktyczną, ale tylko w przypadku stosowania w gospodarstwie elektrycznych kuchenek, parników czy innych urządzeń, których pozostawienie na czas dłuższy bez dozoru może się skończyć ich uszkodzeniem, a może nawet pożarem. W innych przypad− kach sygnalizator będzie jedynie interesują− cym gadgetem, mogącym stanowić powód do dumy dla jego twórcy, ciekawostką dla gości odwiedzających dom. Koniecznie trzeba pamiętać, że układ ma służyć przez lata, więc stosowanie baterii mo− że się okazać pomysłem nietrafionym. Baterie, zwłaszcza te tanie, mają niepohamowaną ten− dencję do samorozładowania. Po roku, a nawet wcześniej (to zależy od temperatury otocze− nia), baterie mogą okazać się puste. Z drugiej strony stosowanie do gadgetu o dyskusyjnej przydatności drogich baterii alkalicznych, które powinny mieć trwałość rzędu trzech lat, może wyglądać na wyrzucanie pieniędzy w błoto. Nie jestem pewny, czy wszyscy pro− ponujący zastosowanie baterii i akumulatorów NiCd i NiMH pomyśleli o kosztach. Jeśli koszt urządzenia sięgnie, przypuśćmy 40...50zł, to po ilu wyłączeniach energii się zwróci? Już to wskazuje, że urządzenie powinno być jak naj− prostsze i w miarę możliwości nie powinno za− wierać dodatkowej baterii. Użycie baterii jest natomiast potrzebne w przypadku, gdy układ ma sygnalizować nie tylko przywrócenie, ale także brak napięcia sieci. Tyle wstępu. Szczegółową analizę rozwią− zań zacznijmy od prac teoretycznych. Prace teoretyczne Było ich dużo: lepszych i gorszych, prostych i skomplikowanych. Muszę przyznać, że mniej więcej połowa uczestników nadesłała schematy nadmiernie rozbudowanych ukła− dów. Zaproponowane układy w ogromnej większości są poprawne i będą działać. Moż− na i trzeba je radykalnie uprościć. Rekordziści zaproponowali urządzenia zawierające kilka− naście układów scalonych i do tego sporo ele− mentów biernych, diod i tranzystorów. Nie− którzy proponują użycie precyzyjnych genera− torów, nawet kwarcowych, dokładnie odmie− rzających wyznaczone czasy. Oczywiście nie jest to konieczne − podane czasy 5 czy 15 mi− nut są orientacyjne i odchyłka o 50% czy na− wet więcej nic nie przeszkadza. W grupie (rozbudowanych) rozwiązań teoretycznych zdecydowanie najlepsze propozycje nadesłali Dariusz Bobrowski z Tarnowa, Piotr Jaku− bowski z Podkrajewa, Jakub Kallas z Gdyni i Mariusz Wesołowski z Radomia. Konkret− nych schematów nie podaję, ponieważ układy są zbyt skomplikowane i zawierają baterię re− zerwową. Zachęcam jednak wymienionych Kolegów, by nie rezygnowali z prób tworze− nia praktycznych i możliwie prostych ukła− Elektronika dla Wszystkich dów − nadesłane prace świadczą, że mogą oni opracować wiele ciekawych urzą− dzeń. Nagród i upominków nie przydzielam tyl− ko dlatego, że tym razem kon− kurencja jest wy− jątkowo duża. Wymienieni Ko− ledzy otrzymują natomiast po jed− nym punkcie. Jeśli chodzi o punkty, tym ra− zem ze względu na dużą konkurencję, bardzo duże zróżnicowanie poziomu rozwiązań oraz ilości pracy włożonej w eksperymenty i przy− gotowanie modelu, za pracę teoretyczną moż− na otrzymać co najwyżej dwa punkty. Tylko trzech Kolegów zaproponowało zdecydowanie prostsze rozwiązania, gdzie czasy wyznaczane byłyby za pomocą ele− mentów RC. Rozumiem obawy innych, którzy nie zdecydowali się na zastosowanie obwodów RC o stałych czasowych rzędu 5 minut. W grę wchodzą elektrolity − w przy− padku kondensatorów stałych, o pojemności do 10uF rezystancja musiałaby być znacznie większa niż 22M, a tak dużych rezystancji należy zdecydowanie unikać. Sam wielokrot− nie podkreślałem, że aluminiowe elektrolity mają kiepskie właściwości. Tym razem jed− nak właśnie aluminiowe elektrolity, a nie su− che, spiekane tantale okażą się lepsze. Jeśli będą stale pod napięciem, zaformują się i upływność będzie mała. Czas samorozłado− wania będzie znacznie większy, niż wymaga− ne 5 czy nawet 15 minut. Tak mała liczba propozycji wykorzystania obwodów RC o dużych stałych czasowych wskazuje, że jedno z kolejnych zadań w Szkole powinno dotyczyć sprawdzenia właściwości konden− satorów pod kątem przydatności w układach pamiętających i obwodach rezerwowego za− silania. W każdym razie spośród prac teore− tycznych najwyżej oceniłem schemat nadesłany przez Macieja Jurzaka z Rab− ki. Proponowany przez niego układ można zobaczyć na rysunku 5. Oto fragmenty li− stu: (...) Przyznaję od razu, że wszelkie rozważania są tylko teoretyczne i nie wy− próbowałem w praktyce wymyślonego przez siebie, dalej opisanego układu. (...) poczyniłem kilka założeń: − wykrywacz mógłby mieścić się w zasila− czu wtyczkowym, wetkniętym na stałe do gniazdka sieciowego, − powinien być zasilany tylko z sieci, bez dodatkowych baterii. − elementem pamiętającym mógłby być kondensator (...) Na schemacie można wyróżnić bloki: Rys. 5 Propozycja Macieja Jurzaka − zasilacza − TR1, G1, C3, dostarczające− go równocześnie informacji o stanie sieci energetycznej, − układu opóźniającego C1, R1, D1, G1 o stałej czasowej ok. 5 minut, odpowiedzial− nego za “znieczulenie” wykrywacza na krót− kie przebłyski napięcia sieciowego, − serca urządzenia − układu pamięciowego C2, R2, T1, R4, sygnalizującego przerwę w dostawie energii dłuższą niż 15 minut, − bramki G2 kluczowanej sygnałem z bramki G1, badającej stan układu pamięta− jącego, − układu podtrzymania napięcia w ukła− dzie pamięciowym − G3, G4, D2, R3, przy przerwie w dostawie energii krótszej niż 15 minut, − układu wykonawczego R4, T2, buzzer. Przez pierwsze 5 minut po pojawieniu się napięcia w sieci, na wyjściu bramki G1 panuje stan niski (ładuje cię C1), a na wyjściu G2− wy− soki. Alarmu nie ma, niezależnie od stanu kon− densatora C2. W ten sposób wykrywacz jest uodporniony na chwilowe załączenia energii, często spotykane podczas usuwania awarii. Po upływie tego czasu wyjście G1 zmienia stan na wysoki. Stan ten podany na wejście bramki G2 umożliwia sprawdzenie stanu układu pamię− ciowego z kondensatorem C2. Jeśli przerwa w dostawie energii była krótsza niż 5 minut, kondensator C2 nie zdą− żył się rozładować, więc w punkcie C będzie stan niski i stan wyjścia G2 się nie zmieni. Stan niski pojawia się natomiast na wyjściu G3, na wyjściu G4 − wysoki i na zasadzie sprzężenia zwrotnego kondensator C2 ładuje się przez D2 i R3. Jeśli przerwa była dłuższa niż 15 minut, kondensator C2 zdążył się rozładować. Po pięciu minutach od włączenia napięcia sta− ny wysokie na obu wejściach bramki G2 po− wodują aktywację buzzera. Sygnał alarmo− wy wyrywa śpiących domowników z łóżka, gaszą oni niepotrzebnie zapalone światła, kuchenkę elektryczną, itp., a następnie z groźnymi minami zbliżają się do tkwiące− go w gniazdku, wyjącego cały czas 27 Szkoła Konstruktorów wykrywacza. Przed zniszczeniem ratuje go tylko fakt, że wyłączenie alarmu może nastąpić w bardziej humanitarny sposób − przez naci− śnięcie przycisku RESET, co spowoduje szyb− kie naładowanie C2, aktywację układu pod− trzymywania i ponowne przejście wykrywacza w stan czuwania. Pomysł układowy bardzo mi się podoba. Je− go autor otrzyma upominek. Aby jednak kon− densatory C3 i C1 rozładowały się po zaniku sieci, równolegle do C3 trzeba dodać rezystor o wartości nie większej niż kilka kiloomów. Można też zrezygnować z transformatora i dać zasilacz beztransformatorowy z niewielkim kondensatorem szeregowym o pojemności 47nF...100nF/630V. Wymagana pojemność kondensatora szeregowego będzie zależeć od poboru prądu przez buzzer w stanie alarmu. Nieco podobne koncepcje oparte na obwo− dach RC o długich stałych czasowych zapre− zentowali także Jacek Konieczny z Poznania oraz Rafał Wojciechowski z Rybna. Ich ukła− dy zawierają jednak nieco większe niedorób− ki. W każdym razie obaj zasługują na pochwa− łę oraz punkty za analizę problemu i zastoso− waną koncepcję. W grupie rozwiązań teoretycznych pojawi− ło się kilka prostszych, nie do końca dopraco− wanych, które jednak wskazują, że ich twórcy mają zadatki na konstruktorów. Dlatego chciałbym pochwalić za wysiłek i zachęcić do dalszych prób kilku Kolegów: Marcina Kar− towicza z Bolechowa, Witolda Krzaka z Żywca, Tomasza Paszkiewicza z Kórnika i Marcina Malicha z Wodzisławia Śl. Nadeszły także inne schematy, ewidentnie błędne. Jeden z nich, autorstwa częstego ucze− stnika Szkoły, można znaleźć w tej edycji kon− kursu “Co tu nie gra”. Tyle o pracach teoretycznych. Rozwiązania praktyczne Trzykrotnie analizowałem każdą pracę nade− słaną wraz z modelem. Muszę przyznać, że zaskoczyliście mnie wieloma świetnymi po− mysłami. Doceniam trud włożony w ekspery− menty. Niektórzy Koledzy napisali, że nade− słany model jest czwartą czy piątą wersją. Wcześniejsze odpadły po testach. Kilku Kole− gów szczegółowo opisało swoje próby i kolej− ne rozwiązania układowe. Żałuję, że wszyst− kie opisy nie zmieszczą się w artykule, bo by− łaby to naprawdę ciekawa lektura, pokazująca prawdę o kuchni młodego elektronika − kon− struktora. Fot. 1. Łukasz Malec 28 Na fotografii 1 można zobaczyć model, który nade− słał Łukasz Malec z Tomaszowa Lu− belskiego. Zastoso− wany generator kwarcowy gwaran− tuje wysoką do− kładność, ale oku− pione jest to rozbu− dowaniem układu (12 układów scalo− nych). Sygnalizator pokazany na foto− grafii 2 wykonał Łukasz Skupień z Częstochowy. Nieskomplikowana przystawka, pokazana na fotografii 3, została starannie wykonana przez Łukasza Malarka z Zawiercia. Foto− grafia 4 pokazuje model nadesłany przez Mi− chała Kobierzyckiego z Grójca. Jak widać, Michał wprowadził kilka istotnych prze− róbek, by w końcu uzyskać zamierzony efekt. Fotografia 5 przedstawia starannie wyko− nany model Marcina Piotrowskiego z Białe− gostoku. Jarosław Chudoba z Gorzowa Wlkp. wykonał prosty model pokazany na fo− tografii 6. Radosław Piwko z Leśnej zapro− jektował i wykonał według nietypowej kon− cepcji przystawkę pokazaną na fotografii 7. Fotografia 8 przedstawia przystawkę au− torstwa Krzysztofa Kraski z Przemyśla. Krzysztof Nytko z Tarnowa wykonał sygna− lizator pokazany na fotografii 9. Mariusz Ciołek z Kownacisk wykonał ładny model widoczny na fotografii 10. Z braku miejsca nie mogę szczegółowo omówić rozwiązań zastosowanych w tych dzie− sięciu modelach. Zresztą nie wszystkie z nich spełniają postawione warunki, inne zawierają istotne niedoróbki, które dadzą o sobie znać Fot. 2. Łukasz Skupień Rys. 6 Rozwiązanie Pawła Korejwy podczas eksploatacji. Niemniej jednak ich auto− rzy otrzymają upominki oraz liczbę punktów zależną od wartości merytorycznej projektu, praktycznej przydatności, liczby niedoróbek i zgodności z tematem zadania, od 2 punktów (Łukasz Malarek) do 5 (Mariusz Ciołek). Na koniec zostawiłem sześć prac do bliż− szej analizy. Zwróćcie uwagę, jak różne spo− soby wykorzystali poszczególni Koledzy. Wcześniej wymienione modele spełniają te same funkcje, ale zawierają znacznie więcej elementów. Przeanalizujcie starannie podane schematy. I tak na fotografii 11 i rysunku 6 można zobaczyć układ Pawła Korejwy z Ja− worzna (na schemacie zmieniłem obwód przycisku RESET). Paweł zastosował bardzo prosty sposób: przerzutnik RS jest zerowany i umożliwia pracę licznika 4060, gdy napięcie zasilania narasta. Nastąpi to jedynie po długim czasie przerwy, gdy kondensator C2 zdąży się znacznie rozładować. Wadą prostego układu jest mała stabilność tego czasu, wyznaczanego przez pojemność C2, pobór prądu z C2 po za− niku napięcia w sieci i progi przełączania uży− tych kostek. Rys. 7 Układ Sławomira Welcera Fot. 3. Łukasz Malarek Fot. 4. Michał Kobierzycki Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów Fotografia 12 i rysunek 7 pokazują układ Sławomira Welcera z Krosna. Układ jest inte− resujący, trzeba tylko przepiąć C4 równolegle do złącza C−E tranzystora T1. Wtedy w spo− czynku elektrolity będą pod napięciem i będą stale zaformowane. Fotografia 13 i rysunek 8 przedstawiają przystawkę Pawła Niedźwiedz− kiego z Wiechlic. Wymienieni trzej koledzy otrzymują po 4...5 punktów i nagrody. A teraz trzy prace, które oceniłem najwy− żej. Jarosław Kempa z Tokarzewa przysłał dwa modele i trzy schematy. Modele można zobaczyć na fotografii 14. Wykonane modele mogłyby być prost− sze. Na przykład z pierwszego zapropono− wanego układu spokojnie można usunąć licznik, baterię zasilającą, i wtedy znacznie odchudzony schemat wyglądałby z grubsza jak na rysunku 9. zalewała, gdy dobierany rezystor czy konden− sator do układu czasowego czy generatora nie spełniał oczekiwań i wynik nie zgadzał się z wzorami. (...) Mimo to cieszę się, że wyko− nałem przynajmniej te dwa modele. Pozosta− łe z pięciu budowanych zawierały tranzysto− ry MOSFET i bramki NOT. Mam nadzieję, iż wykonane układy spełnią swe zadanie. Do spalonych MOSFET−ów za chwilę wrócimy. Dariusz Knull z Zabrza wykonał przy− stawkę pokazaną na fotografii 15. W liście napisał między innymi: Przeprowadzenie prób zajęło mi trochę czasu (4 x 1...2 dni z przerwami), ale w końcu doprowadziłem swój układ do porządku. (...) oprócz podsta− wowych funkcji sygnalizacji końca awarii dodałem obwody automatycznego przełącza− nia tryb dzienny/tryb nocny. Układ sygnalizu− je zarówno pojawienie się napięcia, jak i je− Rys. 8 Układ Pawła Niedźwiedzkiego Pracę Jarka oceniłem wysoko (7 punk− tów) nie tyle ze względu na dwa modele, tyl− ko trzeci schemat i komentarz: (...) Głównym moim marzeniem było zbudować układ, który byłby zasilany bezpośrednio z sieci, do które− go nie trzeba byłoby podłączać źródła zasila− nia. (...) nie spełnił moich oczekiwań i po wielokrotnych próbach (zniszczyłem kilka tranzystorów MOSFET, a tych niestety nie mam za wiele) z przykrością zrezygnowałem z dalszych prób. (...) Kolejne, już 42 zadanie za Szkoły Kon− struktorów było naprawdę strzałem w dzie− siątkę. Nie dość, że było interesujące i prak− tyczne, to jeszcze musiałem się nieźle napo− cić, by wyregulować urządzenia. Krew mnie Fot. 5. Marcin Piotrowski go zanik. Układ pobiera niewielki prąd z ze− wnętrznego zasilacza, posiada również zasi− lanie rezerwowe (3 x R6). (...) Jeśli nie liczyć kondensatora zasilacza, mój układ nie zawie− ra żadnego elektrolita, przez co układ nawet po latach będzie działał poprawnie. (...) Mam nadzieję, że spełniłem choć część warunków postawionych w niniejszym zada− niu Szkoły Konstruktorów, w każdym razie te− mat zadania tym bardziej zachęcił mnie do skonstruowania modelu, ponieważ jak mi się wydaje, takiego urządzenia, w gruncie rzeczy praktycznego, nie można kupić w sklepie. Schemat przystawki Darka pokazany jest na rysunku 10. Za układ spełniający też do− datkowe funkcje i za przeprowadzone próby autor otrzymuje 7 punktów. Zachęcam go też do opanowania technologii domowego Fot. 6. Jarosław Chudoba Elektronika dla Wszystkich wytwarzania płytek drukowanych, najlepiej za pomocą programu komputerowego. Jeśli chodzi o komputer, nie polecam laptopa. Laptopy są drogie, a co gorsza, trudniej je modernizować. Lepiej kupić zwykły kom− puter w typowej obudowie minitower, co umożliwi sukcesywną modernizację przez wymianę płyty głównej, procesora, dysku, czy dodawanie pamięci. A jeśli chodzi o elektrolity, to rzeczywi− ście bywają z nimi kłopoty. Jeśli jednak po− zostają stale pod napięciem ich upływność będzie minimalna. W aluminiowych elektro− litach mogą jednak wystąpić dwa inne nieko− rzystne zjawiska. Dawniej elektrolity kiep− skich firm po prostu... wysychały i bezpow− rotnie traciły pojemność. Dziś problem ten jest nieporównanie mniejszy i spokojnie można przyjąć, że przez co najmniej kilka lat współczesne elektrolity nie stracą więcej niż 50% pojemności. Dociekliwych zachęcam do przetestowania właściwości starych elektrolitów z demobilu − zaformujcie je podłączając na dobę do napięcia nominal− nego i przekonajcie się, jaką mają pojem− ność po latach. A tak na marginesie, w EdW już niedługo pojawią się dwa projekty: te− ster elektrolitów i miernik pojemności. Dru− gą niespodzianką, jaką mogą sprawić alu− miniowe elektrolity jest znaczne... zwięk− szenie pojemności. Zjawisko to może za− chodzić wtedy, gdy elektrolit o wysokim na− pięciu znamionowym, np. 50 czy 63V bę− dzie pracował przy małym napięciu, po− wiedzmy 9V czy 12V. Z czasem kondensa− tor się przeformuje i warstewka dielektryka z tlenku glinu stanie się cieńsza, co oczywi− ście zwiększy pojemność. Dlatego w obwo− dach czasowych należałoby stosować elektro− lity o napięciu nominalnym niewiele więk− szym od napięcia pracy. Rys. 9 Uproszczony układ Jarosława Kempy Fot. 7. Radosław Piwko Fot. 8 . Krzysztof Kraska 29 Szkoła Konstruktorów A teraz praca, którą oceniłem najwyżej. Na fotografii 16 jest pokazana prosta przy− stawka 18−letniego Arkadiusza Antoniaka z Krasnegostawu. Zanim przejdę do szcze− gółów, fragment listu charakterystyczny nie tylko dla tego jednego kolegi: (...) Do tej pory wziąłem udział w Szkole jedynie dwa razy (...) Biorę udział rzadko, bo często brakuje mi po− mysłowości i doświadczenia. Czasami jednak uda mi się coś wymyślić, ale wtedy sądzę, że to jest bez sensu, albo stoi na niskim poziomie. Później nierzadko okazuje się, że moje rozwa− Po interesującej analizie wstępnej napisał: Na rysunku 1 (w artykule jest to rysunek 11) podaję schemat układu realizującego (przy− najmniej w założeniu) funkcje określone w wa− runkach zadania. Stała czasowa RACA wynosi 5 minut i określa czas z warunku 1. Stała cza− sowa RBCB wynosi 15 minut − warunek 2. W stanie spoczynku (napięcie z zasilacza na Z+, Z− jest), tranzystor T1 przewodzi (...) Na rysunku 2 (w artykule jest to rysunek 12) znajduje się schemat wykonanego przeze mnie układu modelowego. (...) chciałbym na− Rys. 10 Przystawka Dariusza Knulla pisać o paru rzeczach, które mi się przytrafi− ły podczas pracy z tym układem. Buzzerki se− rii HCM... − na trzy kupione brzęczyki, dwa okazały się niesprawne. (...) Próbowałem też wykombinować coś z MOSFETAMI BS170. Nic z tego nie wyszło. Wziąłem taki tranzystor, wygiąłem mu odpowie− dnio nóżki w wlutowałem gdzie trzeba. Tranzystor w ogóle nie reagował na zmiany napięcia bramki. Po wylutowa− niu i zmierzeniu woltomierzem okazało się, że jeden jest przebity na drodze dren−źródło, a drugi na drodze dren− żania były poprawne. Tak było ostatnim ra− zem. Przeprowadziłem obliczenia, jak w arty− kule, narysowałem podobny schemat (wyko− rzystałem prosty układ logiki ze Schmittami z EdW 8/97). Ale nic nie wysłałem. Tym razem postanowiłem wziąć udział w bieżącej Szkole i wysłać model. (...) I cóż to przysłał nam ten kolega, niepewny swoich możliwości? Fot. 9. Krzysztof Nytko 30 Fot. 10. Mariusz Ciołek bramka. MOSFET−y były nowiutkie. Słysza− łem, że są delikatne, ale żeby aż tak?! Wcze− śniej też miałem z nimi kłopoty (...). Podczas opracowywania układu miałem ambicje, żeby nie wymagał on baterii. Na po− czątku sprawdziłem, czy układ będzie działał bez baterii. O dziwo, po wyłączeniu napięcia sieci, napięcie zasilania nie spadało do zera natychmiast, tylko obniżało się powoli. Na− tychmiast określiłem przyczynę − obwody za− bezpieczające bramek CMOS, o których czy− tałem w artykułach o cyfrówce. Pomyślałem: “mój układ jest mądrzejszy ode mnie − i bardzo dobrze”. Byłem z niego zado− wolony, sądząc, że zaskoczę innych nie− typowym zasilaniem. Trwałbym długo w nieświadomości, gdyby nie dalsze te− sty. Okazało się, że wyłączenie zasilacza niedługo przed sygnalizacją powoduje krótki i cichy, ale jednak istniejący − alarm. Próbowałem go zlikwidować, ale nie udało się. Kondensator C1 rozłado− wywał się, napięcie spadało. Gdy spadło o np. 1V, to napięcie dolnego progu prze− łączania bramki spadało tylko o około 0,3V. Napięcie na wejściu zdołało więc niejako dogonić ten dolny próg i układ sygnalizował to brzęczykiem (wtedy jego ujemny koniec był dołączony do masy). Ostatecznie zdecydowałem się na użycie baterii. Aby zredukować do zera spo− czynkowy pobór prądu, emiter T1 dołą− czyłem do Z− (ujemny biegun zasilacza), a nie do masy. Pomyślałem, że T1 można zastąpić diodą. Przez tę diodę “umarły” dwa scalaki − nie wiem, co im zaszkodzi− ło. Jednym słowem sądziłem, że opraco− wanie układu będzie proste, w końcu peł− niona funkcja jest banalna. A okazało się, że nigdy wcześniej nie miałem tak dużych kłopotów, jak w przypadku tego prostego urządzenia. (...) Dalej następuje analiza prądów, po− jemności baterii oraz dokładny opis działania Rys. 11 Propozycja Arkadiusza Anto− niaka Fot. 11. Paweł Korejwo Fot. 12. Sławomir Welcer Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów układu z rysunku 12. Nie zamieszczam tego opisu, przeanalizujcie układ samodzielnie. W zakończeniu listu czytamy: (...) wygląd modelu, zwłaszcza od strony druku, jest dość nędzny. Układ przeszedł wiele drastycznych zmian, polegających na przecinaniu ścieżek i wypróbowywaniu różnych wariantów. W końcu zatoczyłem niemal pełne koło i zmia− ny w stosunku do pierwszej wersji są niewiel− kie. (...) Arkadiusz w tym i poprzednim liście zasy− gnalizował również możliwość ulepszenia za− mka szyfrowego z EdW 6/99. Proponuje mię− dzy innymi zmniejszenie liczby elementów o 9 i dalsze zwiększenie pewności zabezpieczenia. Zauważył mianowicie, że jeśli potencjalny włamywacz zna zasadę działania zamka, a je− dynie nie zna kodu, może trzykrotnie próbo− wać wpisać kod, a następnie “obejść” siedem Rys. 12 Schemat przystawki Arkadiu− sza Antoniaka z małymi MOSFET−ami nie są obce star− Rys. 14 Krzywa rozładowania 10mF 10M szym elektronikom, którzy mieli podobne doświadczenia z JFET−ami BF245. W grę wchodzą tu ładunki statyczne. Dość sku− teczne zabezpieczenia stosowane w ukła− dach scalonych spowodowały, że współ− cześni młodzi elektronicy zupełnie nie do− ceniają wagi problemu. Dopiero takie przy− kre doświadczenia pokazują, że problem ist− nieje, a uziemianie grota lutownicy, montaż na metalowej, uziemionej płycie, użycie przewodzących gąbek, foliowych torebek Zaformowałem także i pozostawiłem bez antystatycznych, rozpylanie wody w pomie− szczeniu, a nawet uziemianie ciała człowieka, obciążenia kondensator 470uF/25V. Co jakiś czas mierzyłem napięcie na nim. W ciągu 6 go− wcale nie są przesadą. Jak wskazuje przegląd rozwiązań, do odmie− dzin wskutek samorozładowania spadło ono rzania czasu niekoniecznie trzeba stosować licz− z 14,53V do 11,60V, co jest bardzo dobrym niki. Zaformowane elektrolity aluminiowe mają wynikiem. Potem naładowany do 14V kon− wystarczająco niewielką upływność, by je za− densator o pojemności 4700uF stał się stosować w obwodach czasowych. Ponadto ta− źródłem zasilania dla typowego 12−woltowe− kie zaformowane elektrolity mogą z powodze− go brzęczyka piezo. Głośny dźwięk dawały niem służyć jako rezerwowe źródło zasilania. przez około 25 sekund. Już te proste próby Podczas pisania wskazują na duże możliwości ich wykorzysta− tego materiału nia. Niestety, w żadnej z prac nie znalazłem zaformowałem podobnych informacji. Jestem przekonany, że w ciągu doby wykorzystując najzwyklejsze aluminiowe k o n d e n s a t o r elektrolity, można zbudować znakomity Punktacja Szkoły Konstruktorów długich czasów opóźnienia, siedmiokrotnie na− ciskając #. Wtedy znów będzie mógł trzykrot− nie spróbować trafić na właściwy kod, a potem znów siedmiokrotnie naciśnie #. Oczywiście jest niezmiernie mało prawdopodobne, że wła− mywacz będzie znał zasadę działania zamka. Niemniej jednak propozycja Arkadiusza jest bardzo dobra i rzeczywiście godna zastosowa− nia. W swoim egzemplarzu zamka zmodyfiko− wał on obwody kostki U3, jak pokazuje rysu− nek 13 (porównaj rys 1 w EdW 6/99 str. 9). Dzięki podłączeniu wyjścia Q3 do wejścia ze− zwalającego ENA, po podaniu trzech błędnych kodów zliczanie zostaje zatrzymane i wyzna− czony długi czas zwłoki wyznaczony przez re− zystor R17 1M aż do podania właściwego ko− du. Arkadiusz otrzymuje 8 punktów nie tylko za model i eksperymenty, ale również za sche− mat z rysunku 11, jak najdokładniej realizują− cy postawione warunki oraz za pomysł ulep− szenia zamka szyfrowego. Trzej ostatnio wymienieni koledzy otrzy− mają też nagrody, a dodatkowo na zapas trochę małych MOSFET−ów. Przykre doświadczenia Fot. 13. Paweł Niedźwiedzki 10000uF/25V (10mF), naładowałem go i obcią− żyłem rezystancją 10M − rezystancją wejściową multimetru cyfrowego. Co jakiś czas mierzyłem napięcie. Wykres zmian napięcia można zoba− czyć na rysunku 14. Teoretycznie stała czaso− wa powinna wynosić 100000 sekund (1666 mi− nut), czyli 27,8 godziny. Podczas testu napięcie spadło do wartości 36,8% po około 37 godzi− nach, co świadczy iż rzeczywista pojemność była większa, a upływność znacznie mniejsza niż prąd obciążenia. Rys. 13 Modyfikacja zamka szyfrowego Fot. 14. Jarosław Kempa Elektronika dla Wszystkich Fot. 15. Dariusz Knull Dariusz Knull Zabrze 41 Marcin Wiązania Gacki 34 Paweł Korejwo Jaworzno 24 Jarosław Kempa Tokarzew 22 Krzysztof Kraska Przemyśl 19 Tomasz Sapletta Donimierz 18 Mariusz Nowak Gacki 15 Marcin Piotrowski Białystok 15 PiotrWójtowicz Wólka Bodzechowska 15 Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. 13 Jakub Mielczarek Mała Wola 10 Bartosz Niżnik Puławy 9 Arkadiusz Antoniak Krasnystaw 8 Roland Belka Złotów 8 Maciej Ciechowski Gdynia 8 Barbara Jaśkowska Gdańsk 8 Michał Kobierzycki Grójec 8 CzesławSzutowicz Włocławek 8 Rafał Wiśniewski Brodnica 8 Paweł Niedźwiedzki Wiechlice 7 Krzysztof Nytko Tarnów 7 Tomasz Gacoń i Paweł Kuchta 6 Marek Grzeszyk Stargard Szcz. 6 Grzegorz Kaczmarek Opole 6 Marcin Przybyła Siemianowice 6 Fot. 16. Arkadiusz Antoniak 31 Szkoła Konstruktorów sygnalizator bez dodatkowej ba− terii. Sygnalizowałby on nie tyl− ko powrót napięcia, ale także je− go zanik. Po zaniku napięcia do zasilania brzęczyka można użyć naładowanego kondensatora du− żej pojemności. Na razie nie będę projektował takiego układu − zachęcam nato− miast uczestników Szkoły, by w ramach zajęć dodatkowych, po przeanalizo− waniu zamieszczonych wcześniej przykładów, spróbowali zaprojektować takie urządzenie. Taki projekt z przyjemnością opublikuję w dziale Elektronika−2000. Mógłby to być mały układzik umieszczony w obudowie zasi− lacza wtyczkowego, albo małe pudełeczko współpracujące z jakimkolwiek fabrycznym zasilaczem. Urządzenie nie powinno mieć żadnych wyłączników, co najwyżej przycisk RESET. Powinno być cały czas podłączone do sieci. Nietrudno zgodzić się z opinią kilku ko− legów, że jeśli podczas wieczornej awarii do− mownicy pozostawiają nie wyłączone lampy i grzejniki, to zapomną także wetknąć do gnia− zda sygnalizator, o ile go w ogóle po ciemku znajdą gdzieś na dnie zagraconej szuflady. Na taki układ czekam do końca lutego. Do publikacji nie trafi natomiast żaden z omawia− nych właśnie projektów z niniejszego zadania, Fot. 17 Wykrywacz przewodów Krzy− sztofa Nowakowskiego 32 ponieważ albo zawierają baterię (akumulato− ry), albo wyłączniki, albo obarczone są jaki− miś istotnymi wadami konstrukcyjnymi. Uwagi końcowe O rozdziale nagród poinformowałem wcze− śniej. Zauważyliście, że najwyżej oceniłem prace tych kolegów, którzy przeprowadzili liczne eksperymenty. Nie wymieniłem imien− nie i nie przyznałem żadnych punktów kilku osobom, które nadesłały tylko schematy, do te− go obarczone, ewidentnymi szkolnymi błęda− mi. Ogólnie biorąc, bardzo cieszę się z faktu, że bardzo wielu z was traktuje Szkołę jako spo− sobność do zdobycia rzetelnego doświadcze− nia, a nie zobaczenia swego nazwiska “w naj− lepszym miesięczniku elektronicznym” czy zdobycia nagród (które póki co, wcale nie są specjalnie atrakcyjne, ale to się za jakiś czas zmieni). Nabyte doświadczenie pomoże zaro− Fot. 18. Wykrywacz przewodów Pawła Korejwy Rys. 15 Nadajnik Krzysztofa Nowa− kowskiego bić na chleb − jestem bowiem przekonany, że znaczna część uczestników Szkoły wykorzysta swe umiejętności także w pracy zawodowej. Czołówkę uczestników, którzy po tym zadaniu mają najwięcej punktów, znajdziecie w tabeli. Punktacja uwzględnia oryginalność pomysłu, możliwość i celowość praktycznej realizacji, jak również wiek i możliwości autora. Dodałem 6 punktów Krzysztofowi Nowa− kowskiemu z Bolkowa. Niestety, jego roz− wiązanie zadania 41 zjawiło się w Redakcji zbyt późno. Zaproponowany wykrywacz przewodów w ścianie jest jednak na tyle cie− kawy, że na rysunku 15 zamieszczam sche− mat ideowy układu “nadajnika”. Rezonator pochodzi z pilota wideo, dodat− kowy transformator ma rdzeń ferrytowy. Nadajnik ten można zobaczyć na fotografii 17. Odbiornikiem jest dowolny fabryczny ra− dioodbiornik z zakresem fal średnich. Cztery punkty otrzymuje również Paweł Korejwo, którego wykrywacz nie wiadomo dlaczego trafił do moich rąk dopiero z rozwiązaniami bieżącego zadania. Model Pawła można zobaczyć na fotografii 18. Pozdrawiam wszystkich uczestników i sympatyków Szkoły. Serdecznie zachęcam do próbowania sił w kolejnych zadaniach. Wasz Instruktor Piotr Górecki Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów Co tu nie gra? Rozwiązanie zadania nr 42 W EdW 8/99 zamieszczony był fragment układu poka− zany na rysunku A. Większość spośród kilkudziesięciu uczestników konkursu, zarówno młodych jak i star− szych, prawidłowo określiła, na czym polega błąd. Błąd polega na zwarciu ze sobą wyjść dwóch niezależnie pracujących bramek. Tym razem wśród nadesłanych odpowiedzi stosunkowo dużo było nietrafnych (około 40%). Niektóre przydadzą się w następnych edycjach “Co tu nie gra?”. Wśród tych nietrafnych tylko drobna część była ewidentnie błędna − zazwyczaj prawidłowo określono błąd, jednak proponowana poprawka okaza− ła się niewiele lepsza. Rys. A Opisywany przykład jasno pokazuje, że nawet w przypadku stosunkowo prostych układów w grę wchodzi wiele czynników, z których dobry konstruktor powinien sobie zdawać sprawę. Tymczasem nadesłane prace świadczą, że spora grupa osób wychwyciła tylko podstawowy, podręcznikowy błąd: zwarcie dwóch wyjść. A sprawa jest trochę bardziej złożona. Celowo nieco zmodyfikowałem układ i celowo nie podałem ani typu tranzystora, ani oporności i mocy głośnika. Przypuśćmy, że nierozważny kandydat na konstrukto− ra ma zamiar zastosować w układzie sygnalizatora nie− wielki głośniczek o mocy 0,5W i oporności 8Ω. Ze wzoru P=I2R można obliczyć maksymalny prąd tego głośnika. Nie powinien on przekraczać 0,25A, bo gło− śnik zostanie przeciążony, a nawet może się uszkodzić. Gdyby tranzystor w pełni się otworzył, na głośniku po− jawiłoby się napięcie 12V, czyli popłynąłby przezeń prąd równy (12V/8Ω)... tak, tak, aż 1,5A! Coś tu rzeczywiście nie gra! Albo trzeba zastoso− wać głośnik o mocy 20W, albo dać w szereg z głośni− kiem rezystor ograniczający prąd do wyliczonych 0,25A, albo wykorzystać głośnik o znacznie większej oporności. Moc i oporność głośnika to jedna sprawa. Teraz tranzystor. Jeśli w układzie zastosowany był− by wspomniany głośniczek 8Ω 0,5W z szeregowym re− zystorem ograniczającym, tak czy inaczej, przez tran− zystor popłynie w szczycie prąd 0,25A. Na pewno nie będzie to BC548, mający dopuszczalny prąd kolektora równy 100mA. Trzeba zastosować tranzystor większej mocy, a taki najprawdopodobniej będzie miał niezbyt duże wzmocnienie. Tak samo przy zastosowaniu gło− śnika o dużej mocy (np. 20W 8Ω). Przyjmijmy ostroż− nie, że wzmocnienie tranzystora nie będzie mniejsze niż 50. Z grubsza biorąc, prąd bazy wynosiłby wtedy odpowiednio 5mA i ponad 20mA. A teraz dwie bramki współpracujące z tranzystorem (z rysunku A). Gdyby wyjścia tych bramek nie były do niczego połączone, w każdej chwili na wyjściu jednej z nich byłby stan wysoki, a wyjściu drugiej pojawiłby się przebieg prostokątny. Ponieważ jednak wyjścia są ze sobą zwarte, w punkcie ich połączenia pojawi się... Teoretycznie powinien pojawić się przebieg z ry− sunku B, ponieważ (jednakowe) rezystancje wyjścio− we bramek utworzą dzielnik. W rzeczywistości po− ziom napięcia będzie obniżony ze względu na dodat− kowe obciążenie prądem bazy tranzystora (5mA lub 20mA, zależnie od głośnika). W każdym razie przez głośnik zupełnie niepotrzeb− nie cały czas będzie płynął prąd. Błąd polega więc nie tylko na zwarciu wyjść bramek. Trzeba zastosować ta− ki układ, w którym tranzystor na przemian byłby otwie− Elektronika dla Wszystkich Rys. B rany i zamykany, a nie stale otwarty, gdzie część prądu niepotrzebnie się marnuje. Spora grupa uczestników zaproponowała prawidło− wy układ z rysunku C. Rezystancja wyjściowa bramki (przy zasilaniu 12V rzędu 100...300 omów) zmniejszy nieco napięcie na głośniku, ale nie ma to żadnego zna− czenia. Można też dołączyć emiter tranzystora do masy, a głośnik umieścić w obwodzie kolektora. Wtedy w ob− wodzie bazy trzeba dodać rezystor ograniczający prąd. Co prawda brak takiego re− zystora nie powinien spo− wodować uszkodzenia ukła− du CMOS, jednak przy zasi− laniu 12V należy unikać pracy wyjścia w stanie Rys. C zwarcia. Inna liczna grupa osób zaproponowała oszczędniej− szy sposób z dwiema diodami według rysunku D. Rezy− stor ogranicza prąd bazy do niezbędnego mini− mum. Układ ten można jeszcze uprościć, zwiera− jąc rezystor i dając rezy− story zamiast diod − nikt nie nadesłał takiej propo− Rys. D zycji. Szczegóły w nadesłanych rozwiązaniach były róż− ne, jednak główne zasady były takie, jak na rysunkach C i D. W tej grupie uczestników na wyróżnienie zasłu− gują Krzysztof Stąpór z Lubina, Jacek Wywrót z Dłu− giego Rozborza, Stanisław Mielczarek z Białegostoku i Jarosław Markiewicz z Zielonej Góry. W ich pracach znalazłem najpełniejsze omówienie problemu. Pojawiło się też kilka innych, orygi− nalnych pomysłów. Koledzy Rafał Bara− nowski z Gliwic, Michał Stach z Ka− mionki Małej, Jacek Konieczny z Pozna− nia, Grzegorz Kaczmarek z Opola i Bogdan Karaś z Nowej Huty zapropo− nowali wykorzystanie zamiast dwóch zwykłych bramek NAND innych elemen− tów: bramek z otwartym kolektorem (dre− nem), np. 40107, kluczy analogowych 4066, tranzystorów i bramek z wyjściem trójstanowym. Szczerze gratuluję wszystkim Kole− gom wymienionym imiennie. Wśród nich rozlosowałem cztery drobne upominki. Tyle o prawidłowych rozwiązaniach. Rysunek E pokazuje sposób ewidentnie błędny − ponieważ na wyjściu jednej z bramek jest stan wysoki, tranzystor będzie stale otwarty i prąd będzie się marno− wał. W głośniku pojawi się sygnał (związane to jest z rezystancją wyjściową bramek i prądem bazy tranzy− stora), jednak jego poziom będzie o wiele mniejszy niż w układzie z rysunku A. Błędne są też wszelkie układy z rezystorami zamiast diod i tranzystorem NPN − tran− zystor NPN nie będzie się nigdy zatykał. Na pierwszy rzut oka powinien działać układ z ry− sunku F, zaproponowany przez sporą grupkę osób. Rys. E Niestety, jak wskazałem na początku, prąd bazy tranzystora musi być znaczny. Spa− dek napięcia na rezystancji wyjściowej bramek spowo− duje, że tranzystor nigdy nie będzie zatykany. Niewiele pomoże zastosowanie diod Schottky’ego. Niemniej jed− nak znów na głośniku pojawi się niewielki sygnał, nało− żony na dużą składową stałą. Układ z rysunku F można znacznie poprawić, umie− szczając głośnik nie w kolekto− rze, tylko w emiterze. Kilka dalszych osób roz− poznało problem i zapropono− wało gruntowne przeróbki ca− Rys. F łego układu, łącznie z genera− torami. Większość z tych propozycji była prawidłowa, jednak i w tym wypadku pożądana byłaby jak najmniej− sza ingerencja w wykonany układ. Nagrody za udział w rozwiązaniu tego zadania wy− losowali: Bogdan Karaś, Jarosław Markiewicz, Ra− fał Baranowski i Stanisław Mielczarek. Zadanie nr 46 Na rysunku G pokazano fragment układu nade− słanego jako rozwiązanie głównego zadania 42 ze Szkoły, przez tego samego uczestnika, który “popeł− nił” schemat omawiany powyżej. Ma to być układ sy− gnalizujący pojawienie się napięcia sieci po przerwie w dostawie energii. Oto fragment oryginalnego listu wyjaśniający zasadę działania: Kiedy przyjdzie napię− cie w sieci, zaczną się ładować kondensatory C2 i C3 przez R1 i R2. Kondensator C2 powinien mieć stałą ładowania 5 minut, natomiast C3 15 minut. (...) Po naładowaniu się C2, bramka U1A zmieni swój stan na niski, przez co wyzwolony zostanie generator U1D na czas wyznaczony przez C9 i R8. Tych elemen− tów można nie stosować, a kondensator C9 zastąpić zworą. Po upływie 15 minut zmieni się także stan bramki U1B, który podtrzyma pracę generatora. Kondensator C2 powinien się szybko rozładować przez R3 po zaniku napięcia sieci (niech będzie to np. 5 sekund). Natomiast stała rozładowania C3 przez R4 powinna wynosić ok. 3 minut. Tak by były ignorowa− ne krótkie zaniki napięcia sieci jeżeli, napięcie będzie obecne przez 15 minut. Rys. G Pytanie konkursowe brzmi: Jaki jest główny błąd w rozumowaniu autora? Tym razem odpowiedź może zawierać się w jednym, troszkę dłuższym zdaniu. Usterek w pro− ponowanym układzie jest kilka, jednak wystarczy podać jedną, którą uznacie za najważniejszą. Praw− dopodobnie zechcecie ją opisać w kilku zdaniach. Jeśli ktoś chce, może przeanalizować kilka usterek, jednak nie zwiększy to szansy na nagrodę. Termin nadsyłania odpowiedzi upływa 15 stycznia 2000. Na kartkach i kopertach piszcie proszę Nie gra 46. Ułatwi mi to znacznie segregację “szkolnych” prac. Dziękuję! 33
