Zadanie 40

Szkoła Konstruktorów
R
ozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis
działania. Model i schematy montażowe nie są wymagane. Przysłanie
działającego modelu lub jego fotografii zwiększa szansę na nagrodę.
Ponieważ rozwiązania nadsyłają czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mi−
le widziane jest podanie swego wieku.
Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczo−
ne na oddzielnych kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem.
Prace należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku
prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).
Zadanie 40
Problem jest następujący: słuchamy radia,
i okazuje się, że poziom głośności muzyki jest
zdecydowanie wyższy niż głośność fragmen−
tów słownych. Gdy chcemy dobrze słyszeć
fragmenty mówione, zwiększamy głośność,
i za chwilę okazuje się, że muzyka jest za gło−
śna, aż denerwująca. Ściszamy muzykę i nada−
wane za chwilę wiadomości czy zapowiedzi są
zbyt ciche. Zwiększamy głośność... i tak w kół−
ko.
Rozwiązaniem problemu byłby układ rozróż−
niający niwelujący takie różnice.
A oto oficjalny temat zadania 40:
Zaproponować układ rozróżniający treść
przekazu muzyka/mowa, albo też w inny spo−
sób wyrównujący głośność mowy i muzyki
w przekazie radiowym.
Temat jest niewątpliwie bardzo interesujący,
ale wygląda na dość trudny. Nie jest aż tak źle
− łatwo się zorientować, że do wyboru są dwie
drogi.
Jedna to zastosowanie jakiegoś układu
utrzymującego jednakowy poziom głośności.
Byłby to układ automatycznej regulacji wzmoc−
nienia, utrzymujący stały poziom wyjściowy.
Należy tylko wziąć pod uwagę pewną istotną
właściwość takiego układu − nie może on rea−
gować na wartości szczytowe sygnału. Na tym
właśnie polega cały problem: w oryginalnej au−
dycji najwyższe (szczytowe) poziomy mowy
i muzyki mogą być jednakowe! Mimo tych jed−
nakowych wartości szczytowych odczuwana
głośność mowy będzie zdecydowanie mniej−
sza ze względu na to, że sygnał mowy uzysku−
je te najwyższe wartości szczytowe stosunko−
wo rzadko, a średnia wartość w dłuższym
okresie czasu jest stosunkowo mała. W przy−
padku muzyki często średnie wartości sygnału
są zbliżone do wartości maksymalnej, stąd su−
biektywna głośność jest zdecydowanie więk−
sza. Układ automatyki na pewno nie powinien
więc reagować na wartości szczytowe.
Druga droga to budowa układu, który na
podstawie treści sygnału potrafiłby odróżnić,
czy jest to muzyka, czy mowa. Taki układ ste−
rowałby jakimkolwiek elektronicznym regula−
torem głośności. Pojawienie się muzyki powo−
dowałoby powolne (na przykład w ciągu 2 se−
kund) zmniejszenie głośności. Wbrew pozo−
rom, nie jest to wcale takie trudne, i wcale nie
trzeba do tego wykorzystywać zaawansowa−
nych systemów komputerowej analizy dźwię−
ku. Wszystko wskazuje na to, że wystarczy
sprawdzać zawartość najwyższych i najniż−
szych częstotliwości − nie będzie ich w sygna−
le mowy, a będą w utworach muzycznych. Na−
leży też wziąć pod uwagę fakt, że podstawo−
wym celem nie jest samo rozróżnianie mo−
wa/muzyka ze 100−procentową niezawodno−
ścią. Głównym celem jest wyciszanie w przy−
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99
padku pojawienia się denerwującej, zbyt gło−
śnej muzyki.
Pomyślcie nad takim układem, który potrafił−
by odróżnić mowę od ostrej muzyki na podsta−
wie zawartości najwyższych i najniższych skła−
dowych. Możecie przyjąć, że sygnał mowy za−
wiera
składowe
o
częstotliwościach
100Hz...8kHz. Najwięcej punktów będzie moż−
na zdobyć właśnie za taki układ.
Ponieważ w każdym przypadku urządzenie
musi zawierać blok elektronicznej regulacji
głośności, warto też pomyśleć, czy nie pójść
tymi dwiema drogami, stosując zarówno układ
sprawdzający zawartość najwyższych i najniż−
szych tonów, jak i obwód automatycznej regu−
lacji poziomu wyjściowego.
Przeanalizujcie dokładnie problem i zapropo−
nujcie rozwiązania na papierze. Tym razem nie
oczekuję działających modeli. Oczywiście,
gdyby komuś z Was udało się zbudować układ
spełniający skutecznie postawione zadanie, to
gotów jestem zaprezentować go nie tylko
w Szkole, tylko jako projekt E−2000.
I nie przestraszcie się tematu − wbrew pozo−
rom, wcale nie jest tak trudny, jak mogłoby się
wydawać. Na łamach EdW przedstawiliśmy
wiele informacji, które pozwolą Wam skutecz−
nie rozwiązać postawione zadanie.
Standardowo proszę o nadsyłanie propozycji
tematów następnych zadań. Ostatnio otrzy−
muję mało listów na ten temat.
27
Szkoła Konstruktorów
Rozwiązanie zadania 36
W ramach zadania 36 należało zapropono −
wać sposób wykorzystania gotowych radio−
wych modułów nadawczych i odbiorczych.
Otrzymałem kilkadziesiąt rozwiązań, z czego
około trzydziestu zawierało propozycje na−
prawdę godne uwagi. I znów kilku kolegów po
raz pierwszy odważyło się wziąć udział
w Szkole, i znów okazało się, że nadesłali cie−
kawe pomysły. Zgodnie z oczekiwaniami,
ogólne założenia niemal wszystkich układów
były podobne. Prawie wszyscy zaproponowali
wykorzystanie scalonych koderów i dekode−
rów, gwarantujących bezbłędną transmisję.
Można do tego wykorzystać zarówno kostki
Motoroli rodziny MC14502X, układy UM3750
i UM3758 jak i HT12. Zastosowanie w syste−
mie tych układów jest wręcz konieczne. Nie
powinienem tu szczegółowo omawiać działa−
nia takich układów scalonych, bo po kilku pu−
blikacjach w EdW kostki te nie powinny być
osłonięte tajemnicą. Okazało się jednak, że
niektórzy koledzy nie do końca rozumieją ich
działanie. Przypominam w skrócie ogólną ideę.
Na rysunku 1 pokazany jest system transmi−
syjny zawierający nadajnik, odbiornik, koder
i dekoder (dla ścisłości nie musi to być łacze
radiowe − można zastosować też nadajnik
i odbiornik podczerwieni lub ultradźwięków).
Sygnał na wyjściu dekodera pojawia się tylko
wtedy, gdy liczby−kody podane na wejścia ad−
resowe kodera i dekodera są jednakowe.
Użytkownik może ustawić dowolny adres.
Tym sposobem układ odbiorczy zareaguje tyl−
ko na sygnały "swojego" pilota (i podobnych pi−
lotów, mających ten sam adres). Wejścia adre−
sowe zwykle rozróżniają nie dwa, tylko trzy
stany: niski, wysoki i niepodłaczony, co zdecy−
dowanie zwiększa ilość kombinacji, a tym sa−
mym zwiększa odporność na "złamanie" kodu.
Rys. 2 System z transmisją danych
wi się liczba dwójkowa podana na wejścia
danych w pilocie. Wejścia i wyjścia danych
rozróżniają i transmitują tylko dwa stany: wy−
soki i niski. Najczęściej wyjścia danych deko−
dera wyposażone są w zatrzaski (latch), za−
pamiętujące ostatnio odebrane dane aż do
czasu następnej ważnej transmisji. Zazwy−
czaj układ scalony dekodera wyposażony jest
także w dodatkowe wyjście oznaczone VT
(Valid Transmission) − po odebraniu każdego
prawidłowego rozkazu pojawia się na nim
krótki impuls.
Wypadałoby także przypomnieć, że każdy
z wymienionych układów kodujących
(MC14502X, UM375X, HT12) wysyła
i sprawdza każdy sygnał dwu− albo trzykrot−
nie. Dopiero odebranie dwóch (lub trzech)
kolejnych jednakowych kodów spowoduje
reakcję dekodera. Zapobiega to błędom wy−
nikającym z odebrania przypadkowych se−
kwencji impulsów.
Niestety, niektórzy o tym wszystkim zapo−
mnieli i zaproponowali systemy bez żadnego
Rys. 1 System "jednobitowy"
System z rysunku 1 przekazuje tylko jeden
bit informacji − wyjście sygnalizuje naciśnię−
cie przycisku nadawania w pilocie. Niektóre
kostki kodera i dekodera mają możliwość
przesłania kilku bitów, zwykle od 4 do 8
w bardzo prosty sposób. Taki system poka−
zany jest na rysunku 2 . Również tutaj ko−
nieczne jest ustawienie w nadajniku i odbior−
niku tego samego adresu. Wejścia adresowe
zwykle rozróżniają trzy stany (wysoki, niski,
niepodłaczony). Po naciśnięciu przycisku pi−
lota, na wyjściach danych w dekoderze poja−
26
kodowania. W takim przypadku odbiornik bę−
dzie reagował na sygnały wszystkich radio−
wych pilotów samochodowych, które pracu−
ją właśnie w tym paśmie. W rezultacie sy−
stem będzie bardzo podatny na zakłócenia,
a w skrajnym przypadku, zupełnie nie spełni
swej roli.
Ale nawet zastosowanie wspomnianych
układów kodujących i dekodujących nie gwa−
rantuje, że układ odbiorczy nie zareaguje na
"obce" sygnały. Ze względu na stosunkowo
niewielką długość słowa kodowego (8...12
bitów) może się zdarzyć, że sygnały cudzego
pilota spowodują reakcję układu odbiorcze−
go. Z taką ewentualnością niestety należy
się liczyć.
Pomysły
W każdym razie, w systemie oprócz modu−
łów radiowych trzeba było zastosować koder
(w nadajniku) i dekoder (w odbiorniku). Jak
wspomniałem, większość kolegów pamięta−
ła o tym. Ci którzy zapomnieli, nie uzyskają
założonych rezultatów. Dotyczy to zwłaszcza
osób, które chciały wykorzystać łącze radio−
we do transmisji sygnałów cyfrowych mię−
dzy komputerami, albo między komputerem,
a jakimś urządzeniem peryferyjnym. Problem
między innymi w tym, że takie łącze musiało−
by pracować przez dłuższy czas (przy przesy−
łaniu większej ilości danych). Po pierwsze
prościutki odbiornik nie jest przystosowany
do pracy ciągłej, a po drugie należałoby za−
stosować kanał zwrotny, który umożliwiłby
powtórzenie transmisji w przypadku wystą−
pienia błędu. Co prawda dwóch czy trzech
kolegów zaproponowało "dwukierunkowe
bezprzewodowe łącze RS−232", jednak z kil−
ku względów pomysły takie będą bardzo
trudne lub niemożliwe do realizacji z użyciem
modułów, o których mówimy.
Duża liczba uczestników chce wykorzystać
moduły do realizacji wielokanałowego zdal−
nego sterowania. Rzeczywiście, ma to sens
i jest jak najbardziej realne. Jednak nie za−
wsze budowa takiego systemu zakończy się
pełnym sukcesem. Znów chodzi o to, że łą−
cze radiowe nie może pracować ciągle,
a przy sterowaniu szybko poruszających się
modeli kolejne rozkazy muszą być przesyła−
ne jeden za drugim. W pewnych sytuacjach
odbiornik może "gubić" rozkazy, co prawdo−
podobnie doprowadzi do kraksy. Warto prze−
analizować, czym grozi "zgubienie" rozkazów
oraz wyjście modelu z zasięgu nadajnika, by
w miarę możliwości zastosować środki zapo−
biegające katastrofie.
Zdalne sterowanie z pomocą komputera
może mieć sens jedynie w przypadku, gdy
wysyłane będą jedynie krótkie rozkazy i to
niezbyt często.
Właśnie zasięg łącza będzie najważniejszą
sprawą w licznych zastosowaniach. Prak−
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99
Szkoła konstruktorów
tyczne doświadczenia dotyczące modułów
radiowych, zebrane w AVT pokazują, że nie−
które pary nadajnik−odbiornik mają zdecydo−
wanie większy zasięg niż inne, przy czym
w najgorszych przypadkach zdarza się, iż za−
sięg wynosi tylko kilka metrów. Nie można
więc zakładać, że zasięg będzie wynosił za−
wsze 100 metrów lub więcej. Raczej należa−
łoby założyć realistyczne zasięg w granicach
10...20m. Taki lub jeszcze mniejszy zasięg
mają fabryczne samochodowe piloty radio−
we.
Spośród najczęściej powtarzanych propo−
zycji wymienię jeszcze bezprzewodowy
dzwonek. Pomysł prosty, dobry, w wielu wy−
padkach warto go zrealizować, dbając tylko
o zabezpieczenie przed warunkami atmosfe−
rycznymi. Zastanawiam się tylko, czy nadaj−
nik będzie poprawnie pracował w zakresie
temperatur −20...+40°C. Czy zachowa właści−
wą częstotliwość? − To właśnie jest najpo−
ważniejsza wątpliwość.
Analizując nadesłane propozycje brałem
pod uwagę oryginalność pomysłu. Zastana−
wiałem się też, czy w ogóle da się je zreali−
zować, i czy komukolwiek się przydadzą.
Muszę przyznać, że pozytywnie mnie zasko−
czyliście.
Najwyżej oceniłem pomysł Krzysztofa Nyt −
ko z Tarnowa. Krzysztof proponuje budowę
systemu do zdalnego sterowania tablicą
świetlną, pokazującą wyniki meczu w hali
sportowej. Nie tylko ogólna idea jest cieka−
wa, ale także pomysł spożytkowania 4−bito−
wego rozkazu przesyłanego z nadajnika. Ko−
dy 0...9 odpowiadają liczbom, natomiast ko−
dy 10...15 są wykorzystane do adresowania
poszczególnych segmentów wyświetlacza.
Schemat układu zaproponowanego przez
Krzysztofa pokazany jest na rysunku 3 . Co
prawda układ może nie działać według opisu,
jednak po dodaniu prostego obwodu
opóźniającego lub strobującego powinien do−
brze pełnić swą funkcję. Moje obawy wyni−
kają z pytania, czy zawsze nowe stany na li−
niach ABCD pojawią się idealnie w tym sa−
mym momencie, z dokładnością do kilkuna−
stu nanosekund. Jeśli tak, to wszystko w po−
rządku, ale jeśli nie, zarówno komparatory
4585 jak i dekodery 4543 zareagują na fałszy−
we stany i układ może "zgłupieć". Osobiście
proponowałbym uproszczenie układu i wyko−
Rys. 3 Układ Krzysztofa Nytko
rzystanie jednego dekodera
4028 w miejsce kilku kompara−
torów 4585, jak pokazuje rysu −
nek 4 . Ten układ również będzie
pracował tylko wtedy, gdy zmia−
ny stanów na liniach ABCD bę−
dą następować jednocześnie.
Aby
pracował
poprawnie
w przypadku występowania
opóźnień na tych liniach, należa−
łoby na wszystkich wyjściach
dekodera adresów zastosować
układy opóźniające (z dwoma in−
werterami Schmitta i obwodem
RC).
Można także spróbować prze−
konstruować układ i wykorzy−
stać do strobowania impuls
z końcówki dekodera oznacza−
nej zwykle VT (Valid Transmis−
sion).
Zarówno Krzysztof, jak i kilku Rys. 4 Układ uproszczony
innych kolegów włożyło sporo
trudu, by z pomocą czterech bitów przesłać baterii nie należy do przyjemnych. Może war−
jak najwięcej informacji. Gdyby okazało się, to przewidzieć jakiś przełącznik lub kontak−
że sprawia to duże kłopoty, warto uprościć tron i rozbrajać magnesem. (...)
układ i zastosować na przykład kostki
Nic dodać, nic ująć. Zrobić, podrzucić i...
UM3758−108. Końcówka oznaczenia 108 dręczyć.
wskazuje, że słowo adresowe ma 10 bitów,
Inny interesujący pomysł wykorzystania
a dodatkowo przesyłane jest 8 bitów danych. modułów radiowych podał Jarosław Kolat
Bardzo wysoko oceniłem też pomysł Miro − z Wrocławia. Przekonująco uzasadnił, że głę−
sława Kopery z Dębicy. Co prawda nie je− boki sens ma budowa radiowego sygnaliza−
stem pewien, czy była to praca do Szkoły tora brań dla wędkarzy. Układ okaże się po−
Konstruktorów, czy może był to kolejny list mocny zwłaszcza w czasie zimnych nocy,
do Redakcji i wystąpiła przypadkowa zbież− gdy zziębnięty wędkarz siedzi w samocho−
ność, niemniej jednak pomysł "Pilocik−despo− dzie, albo podczas połowów grupowych, gdy
cik" uważam za bardzo oryginalny. Oto frag− poszczególne wędki są rozstawione
ment listu: ...odbiornik ma zmieścić się do w znacznych odległościach.
kasety VHS. Odbiornik będzie połączony z ja−
Ciekawe rozwiązanie systemu transmisji
kimś urządzeniem wykonawczym: sygnaliza− odpornego na "złamanie" nadesłał Grzegorz
torem tudzież innym zmyślnym dokuczają− Kaczmarek z Opola. Przesyła on kolejno trzy
cym i dręczącym elementem np. ISD. (...) cyfry (każdą z nich dwukrotnie). Prawdopo−
80% ludzi ma telewizor i odtwarzacz wideo. dobieństwo "złamania" takiego kodu jest rze−
Podczas wizyty u kogoś znajomego wystar− czywiście mniejsze, jednak skuteczność nie
czy wymienić po cichu naszą, spreparowaną jest rewelacyjna − system da się oszukać,
kasetę na jedną kasetę ofiary i czekać. Swo− gdy sygnał pilota zostanie zeskanowany,
im pilotem moglibyśmy potem sterować a potem odtworzony. W każdym razie idea
urządzeniem w tejże kasecie. (...) Ważne, jest interesująca i być może stanie się pod−
abyśmy mieli pełną kontrolę nad sygnałem stawą jednego z następnych zadań w Szkole.
wydobywającym się z kasety. (...) Warto
Kilku kolegów, wśród nich Marcin Żela −
przeliczyć pobór prądu odbiornika, bo sam zowski z Warszawy i Dariusz Bobrowski
operacja rozbrajania kasety w celu wymiany z Tarnowa nadesłało schematy systemu
ochrony garażu. Pomysł bardzo dobry, prak−
tyczny. Wystarczy wykorzystać system poka−
zany w zarysie na rysunku 1. O sukcesie lub
porażce zadecyduje tylko zasięg nadajnika
i odległość dom−garaż. Można spróbować za−
stosować dodatkowe niewielkie anteny.
Roland Belka i Piotr Rozenfeld ze Złotowa
chcą zastąpić łączami radiowymi linie łączące
czujniki z centralką. Pomysł niezły, stosowa−
ny w praktyce, ale chyba nie z najprostszymi
modułami i bez dodatkowych obwodów za−
bezpieczenia. Ze względu na specyfikę te−
matu i wymaganą niezawodność, nie pole−
cam nikomu takich prób. W tym wypadku le−
piej pozostać przy tradycyjnych, sprawdzo−
nych drutach.
Andrzej Wrzecionko z Wisły chce zastoso−
wać łącze radiowe do sterowania zasłonami
lub żaluzjami. Też dobry pomysł. Przy okazji
zacytuje fragment listu Andrzeja: (...) Zanim
przejdę do opisu mojej propozycji wykorzy−
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99
29
Szkoła konstruktorów
stania modułów, chciałbym przekazać Wam
kilka refleksji na temat mojego uczestnictwa
w Szkole Konstruktorów. (...) miałem i mam
dwie przeszkody, które przekreślają mój
udział w Szkole. Powód pierwszy to brak do−
stępu do komputera, a drugi to znaczna odle−
głość od mego miejsca zamieszkania do
sklepu z częściami (około 50km). Bo kiedy
patrzę na niektóre modele nadsyłane do Re−
dakcji EdW, to widzę estetycznie wykonane
układy z opisem elementów na płytce (na−
klejka − wydruk z komputera), a to jest dla
mnie bardzo ważne. Ja na przykład nigdy nie
wysłałbym do Was układu zmontowanego
na kawałku laminatu wyłamanego z telewizo−
ra z "koślawo" wlutowanymi elementami.
Według mnie to wstyd dla elektronika. Prze−
cież mój model świadczy o mnie! (...)
Nic dodać, nic ująć! To bardzo cenne, że
duża część naszych Czytelników dba także
o wygląd swoich układów. Przy okazji zachę−
cam zatwardziałych bałaganiarzy, by zwrócili
większą uwagę na estetykę. Zwykle niewie−
le potrzeba, tylko trochę staranności.
Z drugiej strony, brak dostępu do kompu−
tera nie przekreśla niczyich szans. Znam wie−
lu elektroników wykonujących całą doku−
mentację oraz płytki "na piechotę". Niektóre
z nich trafiają do publikacji w EdW (np. pro−
jekty Adama Sieńki w trzech kolejnych wyda−
niach EdW) Liczy się przede wszystkim do−
bry pomysł. Tym samym zachęcam również
bezkomputerowców do brania aktywnego
udziału w Szkole oraz nadsyłania projektów
do
Forum
Czytelników
i
działu
E−2000. Gdy układ będzie interesujący i nie
będzie zawierał błędów i niedoróbek, bez
problemu bezpłatnie zaprojektujemy i wyko−
namy też eleganckie płytki próbne. Niektórzy
koledzy już skorzystali z takiej możliwości.
Zapraszam!
A oto kolejne propozycje wykorzystania
modułów: Adam Gowin z Żywca chce z po−
mocą łącza radiowego odtwarzać komunika−
ty dźwiękowe. To nie pomyłka − komunikat
nie jest transmitowany − zapisany jest
w układzie ISD w urządzeniu odbiorczym.
Tomasz Góra z Bytomia chce przesyłać da−
ne do inteligentnego wyświetlacza alfanu−
merycznego. Pomysł ryzykowny i chyba ma−
ło praktyczny, niemniej ciekawy. Podobnie
Robert Skoracki z Baranowa wśród kilku pro−
pozycji wymienił między innymi pagery: pro−
sty i rozbudowany. Z kolei Zbigniew Duda
z Miłkowic chce wykorzystać łącze radiowe
w systemie pomiaru czasu biegu na zawo−
dach sportowych. Idea niezwykle interesują−
ca, ale ryzykowna ze względu na nieuniknio−
ne opóźnienia, które być może będą się
zmieniać. W rezultacie uzyskanie dokładno−
ści do 0,1 sekundy może się okazać wręcz
niemożliwe. Trzeba to sprawdzić, może się
uda.
Podobnie nieuniknione opóźnienia stawia−
ją pod dużym znakiem zapytania sens wyko−
rzystania łącza radiowego do połączenia
komputera z joystickiem. Zaproponował to
Jarosław Chudoba z Gorzowa Wlkp. Joystick
cyfrowy być może pełniłby jakoś swą rolę,
jednak ze względu na specyficzne przebiegi
na porcie komputera, budowa zdalnego joy−
sticka analogowego na tej drodze nie wydaje
się celowa.
30
Kilku kolegów, w tym Piotr Wójtowicz
z Wólki Bodzechowskiej i Tomasz Sapletta
z Donimierza chcą wykorzystać łącze między
innymi do budowy zdalnego termometru.
Pomysł również godny zainteresowania.
Po kilka propozycji podali Mariusz Nowak
i Marcin Wiązania , obaj z Gacek. Pomysł
nadajnika i odbiornika kodu Morse'a zapropo−
nowany przez Marcina nie wydaje mi się
praktyczny ze względu na zasięg i koniecz−
ność ciągłej pracy. Maciej Ciechowski z Gdy−
ni przedstawił szczegółowe propozycje 12−
kanałowego zdalnego sterowania. Jak wspo−
mniałem, inni koledzy też widzą taką możli−
wość.
Kilka wartościowych propozycji podał tak−
że Maciej Sochaczewski z Chełmc. Oprócz
sterownika bramy wjazdowej proponuje zau−
tomatyzowanie "stołu elektronika". Choć po−
mysł wydaje się ciekawy, radzę Maciejowi,
żeby zbytnio nie udziwniał i nie automatyzo−
wał swego "stołu elektronika". W przypadku
stanowiska pracy, podstawowych narzędzi
i wyposażenia, proponuję pozostać przy
sprawdzonych, klasycznych rozwiązaniach.
Chodzi tu między innymi o bezpieczeństwo.
Zautomatyzowane we własnym zakresie sta−
nowisko pracy może nie spełniać warunków
BHP i może zdarzyć się wypadek (np. poraże−
nie prądem). Druga istotna sprawa to nieza−
wodność. Prototypowe "samoróbki" nie są
zwykle dopracowane i po pewnym czasie się
psują, sprawiając dużo kłopotów. Dlatego za−
lecam pozostanie przy klasycznych, solid−
nych rozwiązaniach. A pomysłowość warto
wykorzystać do tworzenia potem najróżniej−
szych układów, zarówno przydatnych w prak−
tyce, jak i "rozrywkowych".
Rafał Wiśniewski z Brodnicy zaproponował
wykonanie "osobistego pilota", który pozwa−
lałby automatycznie włączać na przykład
światło w pokoju. Nadajnik w pewnych od−
stępach czasu nadawałby sygnał. Po wejściu
do pokoju, odbiornik automatycznie włączał−
by oświetlenie. Pomysł ciekawy, choć z wie−
lu względów wręcz nierealny.
Marcin Barański z Koszalina przysłał po−
mysł połączenia dwóch komputerów za po−
mocą "plotkofonu". Napisał też prosty pro−
gram komunikacyjny umożliwiający wymianę
komunikatów tekstowych. Choć sam pomysł
ze względów podanych wcześniej nie spraw−
dzi się w praktyce, niemniej jednak jest god−
ny odnotowania jako ciekawostka.
Spośród innych uczestników chciałbym je−
szcze wymienić nazwiska osób, w których
pracach znalazłem jakieś interesujące ele−
menty. Są to: Adam Cetera z Białegostoku,
Jarosław Kempa z Tokarzewa, Jan Gołąb ze
Skrzyszowa, Jakub Klimkiewicz z Lublina,
Kamil Grochowski z Buska Zdroju, Ryszard
Olszewski z Małej Nieszawki, Michał Zie −
mecki z Dolnych Wymiarów, Marcin Pasier −
bik z Krzczonowa, B a r b a r a J a ś k o w s k a
z Gdańska i Tomasz Jeż z Libiąża.
Ponieważ proponowane rozwiązania były
podobne do siebie i zawierały typowe sche−
maty
aplikacyjne
znanych
kostek
MC14502X, UM375X i HT12 oraz układy opi−
sane w EdW, nie podaję szczegółowych
schematów. Chętnie natomiast zaprezentuję
w Forum Czytelników lub dziale E−2000 zrea−
lizowane i sprawdzone układy, które wykona−
Punktacja
Szkoły Konstruktorów
Marcin Wiązania Gacki − 24
Tomasz Sapletta Donimierz − 16
Mariusz Nowak Gacki − 14
Dariusz Knull Zabrze − 12
Roland Belka Złotów − 8
Paweł Korejwo Jaworzno − 8
Marcin Piotrowski Białystok − 8
Rafał Wiśniewski Brodnica − 7
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. − 6
Tomasz Gacoń i Paweł Kuchta − 6
Marek Grzeszyk Stargard Szcz. − 6
Bartosz Niżnik Puławy − 6
Marcin Przybyła Siemianowice − 6
Bartłomiej Stróżyński Kęty − 6
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska − 6
Paweł Bajurko Warszawa − 5
Marcin Barański Koszalin − 5
Maciej Ciechowski Gdynia − 5
Radosław Koppel Gliwice − 5
Mateusz Misiorny Suchy Las − 5
Piotr Wilk Suchedniów − 5
Michał Gołębiewski Brodnica − 4
Barbara Jaśkowska Gdańsk − 4
Jarosław Kempa Tokarzew − 4
Krzysztof Kraska Przemyśl − 4
Adam Pałubski Piotrków Tryb. − 4
Czesław Szutowicz Włocławek − 4
Kamil Wieczorek Polichno − 4
cie na podstawie omówionych dziś pomy−
słów. Zapraszam do publikacji!
Podsumowanie
Ogólnie mówiąc jestem zadowolony
z nadesłanych prac. Komplety modułów ra−
diowych (nadajnik i odbiornik) otrzymują:
Krzysztof Nytko z Tarnowa, Jarosław Kolat
z Wrocławia, Mariusz Nowak z Gacek, Grze −
gorz Kaczmarek z Opola, Dariusz Bobrowski
z Tarnowa, Tomasz Sapletta z Donimierza
i Mirosław Kopera z Dębicy. Zwycięzcy na
pewno dobrze zagospodarują otrzymane mo−
duły. Bardzo proszę o wszelkie informacje
o zrealizowanych konstrukcjach oraz napo−
tkanych problemach. Napiszcie także o nieu−
danych eksperymentach.
Upominki otrzymają także: Andrzej Wrze −
cionko z Wisły, Piotr Wójtowicz z Wólki Bo−
dzechowskiej, Zbigniew Duda z Miłkowic,
Adam Gowin z Żywca, Maciej Sochaczewski
z Chełmc, Marcin Barański z Koszalina i Ra −
fał Wiśniewski z Brodnicy. Aktualną punkta−
cję znajdziecie w tabeli. Tym razem ze wzglę−
du na zdecydowanie mniejszy stopień trud−
ności przyznałem mniejsze ilości punktów
(maksymalnie 3). Punktacja uwzględnia nie
tylko oryginalność pomysłu, możliwość i ce−
lowość praktycznej realizacji, ale również
wiek i możliwości autora.
Pozdrawiam wszystkich uczestników
i sympatyków Szkoły. Zachęcam do spróbo−
wania sił w kolejnych zadaniach.
Wasz Instruktor
Piotr Górecki
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99
Szkoła konstruktorów
Co tu nie gra?
Rozwiązanie zadania 36
Napłynęło mnóstwo rozwiązań, z czego zdecy−
dowana większość poprawnych. Błąd na sche−
macie przerzutnika RS polegał na braku rezysto−
rów łączących wejścia z masą.
To proste zadanie pokazało, że niektórzy nadal
mają błędne wyobrażenia na temat bramek
i przerzutników, a niektóre problemy umknęły ich
uwagi. Mniej więcej pięć procent rozwiązań było
ewidentnie błędnych. Z kolei około 10 procent
uczestników słusznie zwróciło uwagę na dodat−
kowe problemy.
Z ewidentnych błędów mogę wspomnieć
o opiniach, że po naciśnięciu przycisków na wej−
ścia powinien być podawany stan niski − masa,
a nie plus zasilania. Oczywiście to nie jest praw−
da − w zadaniu było wyraźnie powiedziane, że
chodzi o bramki NOR i takie bramki były naryso−
wane na schemacie. Dla przerzutnika z bramek
NOR stanem aktywnym jest stan wysoki,
a w spoczynku oba wejścia powinny być w sta−
nie niskim. I o to głównie chodziło w zadaniu −
przecież oba wejścia przerzutnika pokazanego
w EdW 2/99 w stanie spoczynku "wiszą w po−
wietrzu".
Niczego tu nie zmienia fakt, że nie podano, ja−
kie konkretnie to są bramki. Gdyby to były bram−
ki bipolarne z rodziny TTL, układ nie będzie dzia−
łał, ponieważ "wiszące w powietrzu" wejścia ta−
kich bramek zawsze mają stan wysoki. Można
się jednak domyślić, że układ immobilizera jest
zasilany napięciem z akumulatora samochodo−
wego (nominalnie 12V, faktycznie do 15V), co
wskazywałoby iż chodzi o bramki CMOS 4001.
W przypadku jakichkolwiek bramek CMOS zu−
pełnie nie wiadomo, jakie napięcie ustali się na
tych "wiszących w powietrzu" wejściach.
W związku z upływnościami płytki drukowanej
oraz struktur układu scalonego, to spoczynkowe
napięcie na wejściu może być na przykład równe
potencjałowi masy, może być równe napięciu za−
silania, ale może też mieć jakąś wartość pośre−
dnią. To jedna sprawa.
Po naciśnięciu przycisku kondensator naładuje
się do pełnego napięcia zasilającego i... pozosta−
Rys. A
Rys. C
Rys. B
Rys. D
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99
nie naładowany na bardzo długi okres czasu. Po
naciśnięciu drugiego przycisku drugi kondensa−
tor również naładuje się do napięcia zasilania
i pozostanie w tym stanie. Tym sposobem oba
wejścia mogą bardzo długo pozostawać jedno−
cześnie w stanie wysokim. Aby to zmienić, ko−
nieczne są rezystory włączone między te wejścia
a masę.
Połowa uczestników uprościła układ wyrzuca−
jąc kondensatory i proponując układ wg rysunku
A. W zasadzie taki układ jest poprawny, ale...
w zadaniu powiedziano, że układ będzie częścią
immobilizera, czyli będzie pracował w trudnych
warunkach, między innymi w obecności za−
kłóceń. Należy się spodziewać, że przyciski będą
połączone z resztą układu za pomocą krótszych
lub dłuższych przewodów, i w tych przewodach
będą się indukować zakłócenia. Jak wiadomo,
najczęściej są to króciutkie szpilki, niemniej na−
wet te krótkie szpilki o długości kilkunastu czy kil−
kudziesięciu nanosekund mogą spowodować
zmianę stanu przerzutnika. Z tego względu zale−
cane jest zastosowanie obwodów filtrujących,
których zadaniem będzie niedopuszczenie na
wejścia bramek takich krótkich szpilek. Zadanie
to spełniają obwody całkujące RC. Jak z tego wi−
dać, usunięcie kondensatorów nie jest dobrym
pomysłem. Choć układ z rysunku A w zasadzie
jest poprawny, ze względu na zakłócenia obwo−
dy wejściowe powinny wyglądać jak na rysunku
B lub C. Który z tych dwóch układów jest lepszy?
Ja osobiście zastosowałbym raczej układ według
rysunku B. Różnica jest jednak niewielka, wręcz
żadna.
A jeśli chodzi o błędne odpowiedzi, muszę je−
szcze wyjaśnić kilka spraw. Kilku kolegów uwa−
żało, że błąd polega na zastosowaniu na wejściu
obwodów całkujących. Ich zdaniem, należało za−
stosować obwody różniczkujące, według rysun −
ku D. Powoływali się na książkową zasadę, że
podawanie stanu wysokiego (aktywnego) na oba
wejścia przerzutnika RS jest stanem niedozwolo−
nym, i trzeba stosować na wejściach obwody
różniczkujące wg rysunku D, by sterować prze−
rzutnik krótkimi szpilkami i by tym samym oba
wejścia nigdy nie były w stanie wysokim. Rozu−
mowanie to jest błędne. Po pierwsze wspomnia−
ne wcześniej zakłócenia będą bez trudu przecho−
dzić przez takie obwody różniczkujące. Po dru−
gie argument dotyczący "stanu niedozwolone−
go" świadczy o niezrozumieniu zasady działa−
nia przerzutnika. Pisałem już o tym, że podanie
stanu wysokiego na oba wejścia przerzutnika
nie grozi niczym strasznym. Stan ten jest "nie−
dozwolony" jedynie z punktu widzenia "czystej
logiki" − chodzi o to, że na obu wyjściach wystą−
pi wtedy taki sam stan logiczny (niski), podczas
gdy na wyjściach "prawdziwego" przerzutnika
stany powinny zawsze być przeciwne. Tym sa−
mym argument o "stanie niedozwolonym" upa−
da.
Dwóch czy trzech kolegów zaprezento−
wało jeszcze inny pogląd. Stwierdzili oni, że
zastosowanie na wejściach obwodów cał−
kujących (opóźniających) o stosunkowo du−
żej stałej czasowej 10ms (100kΩ x 100nF)
jest niedopuszczalne, ponieważ na wejścia
zostaną podane zbyt łagodne zbocza. Po−
wołując się na podręczniki (i informacje
z EdW) stwierdzili, że owszem, takie obwo−
dy miałyby rację bytu, ale tylko wtedy, gdy
czas trwania zbocza byłby krótszy niż 1 mi−
krosekunda. Istotnie, sygnały podawane na
wejścia układów logicznych, zwłaszcza sygnały
zegarowe, powinny mieć strome zbocza, a czasy
narastania i opadanie powinny być krótsze niż
1µs. Zasada ta... nie dotyczy jednak przerzutni−
ków RS! W przerzutniku RS występuje bowiem
bardzo silne dodatnie sprzężenie zwrotne i poda−
nie na wejścia nawet bardzo łagodnych zboczy
nie grozi powstaniem oscylacji na wyjściu. Skra−
canie stałej czasowej obwodów filtrujących nie
jest więc potrzebne. Wprost przeciwnie − stałą
czasową można nawet zwiększyć powyżej
10ms, by układ był odporny także na dłuższe za−
kłócenia.
Jak wspomniałem, zdecydowana większość
odpowiedzi była poprawna, a niektórzy dodatko−
wo zwrócili uwagę nie tylko na kwestię zakłóceń,
ale także na problem stanu, jaki ustali się na wej−
ściach po włączeniu zasilania. Co prawda nie jest
to kluczowa sprawa w układzie immobilizera,
który z założenia jest cały czas pod napięciem,
jednak chciałbym publicznie pogratulować wszy−
stkim, którzy o tym wspomnieli. Żeby po włącze−
niu zasilania stan wyjść był zawsze taki sam, ko−
ledzy ci słusznie proponują dołączenie jednego
kondensatora do masy, a drugiego − do plusa za−
silania − układ jest pokazany na rysunku E.
Ostatecznie więc
nagrody (drobne ki−
ty AVT) zostały roz−
losowane miedzy
osoby, które zapro−
ponowały układy
według rysunków
B, C lub E. Są to:
Bogusław Kaleta
z Libiąża, Bogdan
Wolański z Koło−
Rys. E
brzegu, Marcin Że−
lazowski z Warszawy, Daniel Frużyński z Łężan
i Robert Skoracki z Baranowa.
Zadanie 40
Jeden z Czytelników jako rozwiązanie zada−
nia 36 (fragment immobilizera samochodowe−
go) zaproponował układ przerzutnika z obwo−
dami wykonawczymi według rysunku F.
Co byś tu zmienił?
Zadanie
to będzie
testem,
czy uważ−
nie czyta−
cie EdW.
Tym razem
rozwiąza−
nie ma za−
wierać tyl−
ko popra−
w i o n y
Rys. F
schemat,
a opis nie jest po−
trzebny. Aby zadanie 40 nie było zbyt łatwe,
należy tak zmodyfikować układ, by niepo−
trzebnie nie zwiększać liczby elementów.
Przekaźnik i diodę LED trzeba pozostawić. Za−
łożone funkcje należy zrealizować przy użyciu
możliwie małej liczby elementów.
Rozwiązania tego zadania nadsyłajcie do
połowy lipca 1999 z dopiskiem Szko40. Na −
grodami będą drobne kity AVT.
31