docElektronika dla Wszystkich Rozwiązanie zadania nr 51 Zadanie nr 55
download 
Reklamacja Transkrypt
Elektronika dla Wszystkich Rozwiązanie zadania nr 51 Zadanie nr 55
Szkoła Konstruktorów Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania. Model i schematy montażowe nie są wymagane, ale przysłanie działającego modelu lub jego fotografii zwiększa szansę na nagrodę. Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane jest podanie swego wieku. Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone 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 nr 55 Pomysłodawca niniejszego zadania napisał: Często wychodzę do pracy na noc. Wycho− dząc z domu zamykam drzwi na klucz, żeby rano nie budzić żony, by nie musiała wycho− dzić i otwierać mi drzwi. Gdy wychodzę jest ciemno i nie mogę trafić kluczem do zamka. Przydałby się inteligentny układ elektronicz− ny pełniący następujące funkcje: 1. Gdy naciskam przycisk jeden raz (krótko) lampa zapala się na ok. 2 min, a potem gaśnie. 2. Gdy naciskam przycisk dłużej (lub naci− skam dwa razy w krótkim odstępie czasu) lampa zapala się na stałe. Mogę ją później zgasić, naciskając przycisk jeszcze raz. 3. Dobrze byłoby, gdyby to gaszenie nie następowało od razu, tylko lampa świeciłaby jeszcze ze dwie minuty. Pomysłodawca otrzymuje nagrodę. Nazwi− ska nie podaję, bo nie ma potrzeby informo− wać kogokolwiek o jego sytuacji domowej. A oto oficjalny temat zadania 55: Zaprojektować inteligentny sterownik lampy oświetlającej drzwi wejściowe. Temat nie jest trudny. Przypuszczam, że w większości przypadków zaproponujecie urządzenie zawierające co najmniej trzy blo− ki. Niewątpliwie potrzebny będzie jakiś układ czasowy (2 minuty). Zapewne niezbędny bę− dzie też przerzutnik oraz układ rozróżniający jedno lub dwa naciśnięcia przycisku (krótkie i długie naciśnięcie przycisku). Elementem wykonawczym będzie albo przekaźnik, albo triak. Układ można zasilić z niewielkiego zasilacza albo wprost z sieci za pomocą zasilacza beztransformatorowego. W każdym razie sterownik powinien być możliwie prosty i tani. Dokładnie przeanalizujcie temat zadania. Czy informacje i warunki podane na wstępie wystarczą? A może trzeba przewidzieć dodat− kowe trudności? Czy na przykład nie trzeba podświetlić przycisku wyłącznika, choćby za pomocą neonówki albo diody LED? Jeśli po jednokrotnym (albo krótkim) naciśnięciu przy− cisku lampa się zaświeci, to czy nie trzeba ja− kiegoś dodatkowego sygnalizatora ciągłego włączenia, na przykład w postaci migania wspomnianej diody LED podświetlającej przy− cisk, by zasygnalizować włączenie na stałe? A może zastosować najprostsze rozwiąza− nie – najzwyklejszy wyłącznik z dołączonym równolegle układem czasowym albo powol− nym ściemniaczem? Możliwości jest wiele. Przeanalizujcie je i wybierzcie optymalną. Zwróćcie baczną uwagę na bezpieczeń− stwo. Urządzenie musi zapewniać absolutne bezpieczeństwo użytkowania. Pozostaje też problem prób i testów. Osoby niepełnoletnie i niewykwalifikowane nie powinny przepro− wadzać żadnych prób z urządzeniami dołą− czanymi wprost do sieci energetycznej. Właśnie ze względów bezpieczeństwa, tym razem brak modelu nie zmniejszy szans na nagrodę. Całkowicie wystarczy schemat ideowy i ewentualne uwagi dotyczące obudo− wy, montażu, itp. Skoncentrujcie się nad czę− ścią sterującą – jak najlepiej można zrealizo− wać postawione zadanie. Znaczna część z nich to odstraszacze uni− wersalne, pozwalające zmieniać częstotli− wość (zakres częstotliwości) generowanych dźwięków, czas impulsu, czas przerwy a na− wet rodzaj przetwornika (głośnik dynamicz− ny, przetwornik piezo). Znów kilka osób przysłało swe prace po raz pierwszy i z przy− jemnością stwierdzam, że zaproponowali sensowne układy. Oczywiście były też i próby bardzo nieporadne, a część z nich zo− stanie zaprezentowana w drugiej klasie Szkoły, czyli w dziale “Co tu nie gra?” Rozwiązanie zadania nr 51 Temat zadania 51 brzmiał: Zaprojektować uniwersalny odstraszacz akustyczny. Jak zwykle w Redakcji pojawiło się wiele prac teoretycznych i praktycznych, będących rozwiązaniem postawionego zadania. Elektronika dla Wszystkich 31 Szkoła Konstruktorów (oczywiście bez podania nazwisk autorów). Taka prezentacja błędów okazuje się bardzo pożyteczna dla wszystkich, nie tylko dla naj− młodszych. Świadczą o tym nadsyłane listy. Szczególnie mnie cieszy, jeśli w zadaniu “Co tu nie gra?” biorą udział Koledzy, których wcześniej nadesłane układy właśnie są tam prezentowane jako błędne. A tak w ogóle, to gratuluję wszystkim uczestnikom Szkoły, także tym, których prac nie omawiam. Nie mogę bowiem szczegółowo omawiać wszy− stkich schematów nadsyłanych przez 13− czy 14−latków. Oczywiście w tak młodym wieku nie można dopracować wszystkich szcze− gółów i zazwyczaj w układzie można znaleźć poważne błędy. Jednak sam fakt, że tak mło− dy człowiek próbuje zmierzyć się z trudnym zadaniem zasługuje na gorące słowa uznania i zachęty do dalszych prób. A oto podsumowanie ciekawszych prac te− oretycznych. Grzegorz Kaczmarek z Opola zapropo− nował kilka generatorów ze wzmacniaczami operacyjnymi. Jeden ze schematów jest po− kazany na rysunku 1. 15−letni Szymon Ja− nek z Lublina zaproponował prosty i sen− sowny układ, którego schemat pokazany jest na rysunku 2. Za ten projekt (podobno sprawdzony w praktyce) otrzymuje upomi− nek i trzy punkty. Tak samo oceniłem pracę 12−letniego Dawida Lichosyta z Gorenic. Rys. 1 W roli generatora tonu zastosował on kostkę 4047, a do jej bramkowania służą dwa proste generatory z bramkami 4093. Również jego układ może napędzać przetwornik piezo (za pomocą dwóch bramek) albo głośnik (za po− mocą kostki LM386 i dwóch dodatkowych tranzystorów). Modele Fotografia 1 pokazuje model Wojciecha Kuźmiaka z Gdyni. Sercem układu jest podwójny timer NE556. W modelu wykorzy− stany jest mały brzęczyk piezo z generatorem, dlatego głośność jest niewystarczająca i układ należałoby rozbudować o stopnie sterujące głośnym przetwornikiem piezo np. PCA−100. Na fotografii 2 można zobaczyć model 14− letniego Piotra Dereszowskiego z Chrzano− wa. Układ zawiera jedną kostkę UL1111, czy− li pięć tranzystorów. Aleksander Drab ze Zdziechowic przysłał model pokazany na fo− tografii 3. Olek wykorzystał połowę kostki 4093 i podwójny wzmacniacz operacyjny. Łukasz Majchrzak z Włoszczowej wykonał model pokazany na fotografii 4. Zawiera on układ 555, a głównym generatorem jest VCO z kostki 4046. Wymienieni czterej Koledzy otrzymują upominki i 2...3 punkty. Rys. 2 Fot. 1 Model Wojciecha Kuźmiaka 32 Fot. 2 Projekt Piotra Dereszowskiego Rys. 3 Interesujący układ nadesłał Łukasz Cy− ga z Chełmka. Schemat można zobaczyć na rysunku 3, a model na fotografii 5. W tym uniwersalnym odstraszaczu główną rolę odgrywa kostka 4046, której generator VCO pracuje w zakresie częstotliwości wyznaczonym przez elementy C1, P1, Tm (górna częstotliwość) oraz C1 R1 (dolna częstotliwość). Chwilowa wartość często− tliwości zależy od napięcia na nóżce 9 (VCO IN). Łukasz zastosował termistor, by zmieniać częstotliwość, ponieważ stwier− dził, że na przykład komary przyzwyczaja− ją się do dźwięku o tej samej częstotliwo− ści (około 25kHz). Podobny, bardzo ciekawy odstraszacz z dwoma generatorami VCO z kostek 4046 przedstawił Jarosław Chudoba z Gorzowa Wlkp. Model pokazany jest na fotografii 6, natomiast uproszczony schemat na rysunku 4. U3 to główny generator tonu, kluczowany stanem logicznym na wejściu INHIBIT (n. 5). Rytm pracy wyznacza generator z bramką U1A – sygnał jest włączany okresowo na czas wyznaczony przez C1, PR2, a czas przerwy zależy od C1, PR1. Częstotliwość tonu w gło− śniku jest zależna od napięcia na wejściu VCO IN (n. 9) i w czasie danego cyklu pracy stopniowo rośnie z szybkością wyznaczoną przez C2, PR3. Dodatkowy generator U2 (4046) umożliwia uzyskanie dźwięku przery− wanego. Przełącznik P1 pozwala uzyskać al− bo dźwięk ciągły, albo przerywany. Układ można zmodyfikować i na przykład podłączyć nóżkę 9 U3 wprost do kondensato− ra C1. Można też zamiast kostki U2 wykorzy− stać wolne bramki układu U1 – niewiele to zmieni działanie układu. Fot. 3 Propozycja Aleksandra Draba Fot. 4 Rozwiązanie Łukasza Majchrzaka Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów Dwa oryginalne rozwiązania przedstawił Tomasz Sapletta z Donimierza. Przeprowa− dził też rzeczową analizę problemu. Modele można zobaczyć na fotografii 7. Rysunek 5 przedstawia jeden ze schematów – na uwagę zasługuje tu nietypowa metoda zmiany czę− stotliwości przebiegu, polegająca na sprzęże− niu potencjometrów PR1, PR2 przez rezystor R3. Autor pisze: Ten sposób połączenia umożliwia najprostszą i najtańszą realizację syreny policyjnej na bramkach CMOS. Rzeczywiście warto spróbować, jak brzmi ta− ki układ z różnymi wartościami elementów RC. Rys. 4 Rys. 5 Jeszcze bardziej oryginalny jest układ od− straszacza, wykorzystujący w roli wzmacniacza mocy... stabilizator LM317. Schemat pokazany jest na rysunku 6. Oto fragment listu: Kilka miesięcy temu zastanawiałem się nad realizacją prostego generatora przestrajanego napięciem (o małych wymogach). Pomyślałem i ...zamiast rezystora nastawnego użyłem dwóch elektrod tranzystora (emitera i kolektora, a baza pozo− stała elektrodą sterującą). Tak wykonany gene− rator na bramce Schmitta jest wystarczający w prostych zastosowaniach, eliminuje koniecz− ność stosowania układu C4046, co pozwala na zmniejszenie kosztów i wymiarów urządzenia. Fot. 5 Układ Łukasza Cygi Jest co najmniej dziwne, że nie spotkałem takie− go rozwiązania w literaturze, przecież jest to najprostsza i najtańsza (chyba?) realizacja ge− neratora przestrajanego napięciem. Generator taki warto przetestować, jednak charakterystyka przestrajania pozostawia wiele do życzenia, więc ostatecznie układ 4046 okazu− je się nieporównanie lepszy (i niewiele droższy). Autor zaproponował także wykorzystanie generatora z pamięcią EPROM, co ma umoż− liwić generowanie dowolnych sekwencji dźwiękowych. Pomysł ciekawy, ale mało real− ny. Tomek nadesłał też dwa modele do dwóch wcześniejszych zadań Szkoły – w drodze wy− jątku dopisuję za to pięć punktów ekstra, bo modele niewątpliwie powstały dawno. Mo− dele te pokazane są na fotografii 8. Analizę przepro− wadził też Dariusz Knull z Zabrza. Ostatecznie zbudo− wał układ pokazany na fotografii 9 i ry− sunku 7. Oto frag− menty listu: Odstra− szacz składa się z uniwersalnego timera U1 oraz generatora przestra− janego napięciem U2. Zo− stały one szczegółowo opi− sane w EdW 10 – 11/97. Układ U1 pracuje jako ge− nerator astabilny. Tranzy− stor T1 i generator U2 są cyklicznie włączane przez U1 co około 5 minut. Po około 30 – 40 sekundach wyłączają się. Uru− chomienie U2 powoduje wytwarzanie prze− biegu prostokątnego na jego wyjściu 4. Dolną i górną często− tliwość graniczną ustalają ele− menty R6 i R7. Płynną regulację częstotliwości zapewnia poten− cjometr P1. Kondensator C3 również znacząco wpływa na częstotli− wość generowanego dźwięku. Jego wartość, jak w wykazie ele− mentów, zapewnia przestrajanie w zakresie od setek Hz do kilku− dziesięciu kHz. Przebieg prosto− Fot. 6 Praca Jarosława Chudoby Elektronika dla Wszystkich kątny na wyjściu U2 pozwala na zastosowa− nie zwykłego MOSFET−a mocy w roli wzmac− niacza i dołączenie głośnika lub głośnej membrany piezo w obudowie. Przetwornik piezo powinien współpracować z indukcyjno− ścią (12...20mH), co zapewni głośny dźwięk. O przetwornikach i sposobach ich włączenia napisano wiele w EdW 9/97. W przypadku zasilania z sieci, do wyjścia T2 dołączamy kilku...kilkudziesięciowatowy głośnik. Gdy układ ma pracować np. w głębi ogrodu (niemożliwe lub znacznie utrudnione zasilanie z sieci), zasilanie powinien stano− wić akumulator żelowy. Przykładową łado− warkę opisano w EdW 10/98 i 9/99, typy akumulatorów zamieszczono w tabeli na str. 29 w EdW 7/99. Prawdopodobnie odstraszacz będzie pra− cował na częstotliwościach pozaakustycz− nych. W przeciwnym wypadku będzie to od− straszacz sąsiadów. Głośne dźwięki słyszalne mogą uprzykrzać życie sąsiadów (nawet te przerywane). Mogą się wtedy zainteresować nim osoby niepowołane, co spowoduje utratę urządzenia. Ciekawy układ zaprezentował też Mar− cin Wiązania z Gacek. Schemat pokazany jest na rysunku 8, a model na fotografii 10. Rytm pracy wyznacza generator−licznik U1. Częstotliwość włączania tonu alarmowego ustala się za pomocą zworek; zależy ona tak− że od oświetlenia. Układ zawiera dwa podobne bloki generatorów z kostkami 4046. Generator U4 ma współpracować z przetwornikami ultradźwiękowymi. Gene− rator U2 może sterować głośnikiem przy po− mocy bufora T2, T3. Marcin doszedł do wniosku, że przetwornik piezo powinien Rys. 6 Fot. 7 Odstraszacze Tomasza Sapletty Fot. 8 Wcześniejsze modele Tomasza Sapletty 33 Szkoła Konstruktorów pracować przy stałej częstotliwo− ści (rezonansowej), dlatego dodał trzeci generator z bramką U3A (w zasadzie to samo odnosi się do przetwornika ultradźwięko− wego, który również jest prze− twornikiem piezo o silnie zazna− czonym rezonansie). W przypadku użycia przetwornika piezo Q2 przestrajany generator U2 wyko− Fot. 9 Układ Dariusza Fot. 10 Projekt Fot. 11 Model rzystywany byłby jedynie jako ge− Knulla Marcina Wiązani Piotra Wójtowicza nerator taktujący. Tyle na temat nadesłanych prac. Chciał− schematów. Muszę jednak skomentować Układ z rysunku 8 ma rzeczywiście sze− rokie możliwości. Warto wypróbować bym jeszcze wymienić nazwiska Kolegów, nadesłane propozycje. podobne rozwiązania w praktyce. Można też w których pracach znalazłem coś godnego Gratuluje wszystkim, którzy przeprowa− układ znacznie uprościć, stosując jeden ge− uwagi i pochwały: Witek Wojciechowski dzili analizę i dopiero wtedy zdecydowali się nerator 4046, gdzie pojemność ustalająca z Nowego Dworu Maz., Robert Gawron na konkretne rozwiązanie. częstotliwość pracy (między nóżkami 6, 7) z Rabki, Krzysztof Budnik z Gdyni, Krzy− Jednym z poważniejszych problemów by− byłaby zmieniana skokowo za pomocą zwo− sztof Miecznikowski z Goworowa, Marcin ła kwestia zasilania. Jeśli urządzenie miałoby rek. Taki generator mógłby współpracować Piasecki z Poznania, Grzegorz Wąsacz na przykład płoszyć ptaki z sadu, musi być z trzema stopniami wykonawczymi: z tran− z Warszawy, Radek Dąbrowski z Wrocławia zasilane z akumulatora. Nie sądzę, że ktoś bę− zystorami T2, T3 i głośnikiem, tranzystorem i Łukasz Wojtaś z Grzegorzewa. dzie kupował akumulator specjalnie do od− T1 i odpowiednią cewką (by częstotliwość straszacza ptaków. Jestem przekonany, że rezonansu elektrycznego była zgodna z czę− Rys. 7 w ogromnej większości przypadków zostanie stotliwością rezonansu mechanicznego prze− wtedy wykorzystany stary akumula− twornika piezo) oraz z generatorem tor samochodowy, nie radzący sobie U3A i buforami U3B...U3D. Niewątpliwie z rozrusznikiem samochodu, ale ma− podobny generator pozwoli uzyskać zaska− jący jeszcze znaczną pojemność, co kujące efekty. najmniej 10Ah. I takie obliczenia Wymienionych pięciu Kolegów otrzymuje trzeba zacząć niejako od końca − nagrody i punkty (4...5). wspomniany akumulator powinien Najbardziej dopracowany odstraszacz wystarczyć na co najmniej trzy dni nadesłał Piotr Wójtowicz z Wólki Bodze− pracy odstraszacza, czyli w ciągu chowskiej. Model można zobaczyć na foto− dnia może zużyć co najwyżej 3,3Ah. grafii 11. Oprócz generatorów zawiera czuj− Jeśli urządzenie będzie pracować nik oświetlenia, dzięki czemu działa tylko w ciągu długiego, letniego dnia w ciągu dnia, oraz obwody alarmowe z czuj− przez 16 godzin, średni pobór prądu nikiem wstrząsowym, włączające syrenę nie może być większy niż 0,2A. Je− w przypadku próby kradzieży. Układ ten trafi śli elementem wykonawczym byłby do Pracowni Konstrukcyjnej, a potem zostanie 4−omowy głośnik sterowany przez typowy samochodowy wzmacniacz mostkowy, to opisany w dziale E−2000 lub w Forum Czytel− przy napięciu akumulatora 12V pobór prądu ników. Piotr otrzymuje 7 punktów i nagrodę. Podsumowanie Ogólnie biorąc, poziom prac był dobry. Jak podczas pracy wyniesie około 2,25...2,4A. zwykle, nie mogę zaprezentować wszystkich Zakładając, że dźwięk będzie dodatkowo Rys. 8 34 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów przerywany ze współczynnikiem 1:1, średni pobór prądu w czasie generowania sygnału alarmowego wyniesie około 1,2A. Jeśli cał− kowity pobór prądu ma wynieść średnio co najwyżej 0,2A, czas przerwy między sygnała− mi musi być co najmniej pięciokrotnie dłuż− szy od czasu włączenia, czyli na przykład włączanie na minutę co pięć minut. W prakty− ce wystarczy włączać przerywany dźwięk na pół minuty co pięć minut, a tym samym wspomniany zużyty akumulator powinien wystarczyć na sześć dni lub więcej. Oczywi− ście pod warunkiem, że w spoczynku pobór prądu będzie mały, powiedzmy mniejszy niż 1mA. Nie jest to problemem dzięki układom CMOS oraz wzmacniaczom samochodowym (TDA1516, TDA1554, itp.), które z zasady mają wejście sterujące, pozwalające wyłą− czyć wzmacniacz do stanu STANDBY, gdy pobiera on prąd rzędu 1 mikroampera. Jeśli odstraszacz ma być rzeczywiście głośny, trzeba zastosować wzmacniacz mo− stkowy i głośnik o mocy minimum 20...25W. Właśnie taką moc dostarczy do głośnika 4−omowego wzmacniacz mostko− wy zasilany z 12−woltowego akumulatora. Zamiast dużego i dość kosztownego głośnika o mocy 20...25W, można wyko− Rys. 9 rzystać tani głośnik tubowy, stosowany po− wszechnie w syrenkach alarmowych. Takie głośniki mają zwykle moc do 10W, ale dzięki lepszej sprawności gło− śność najprawdopodobniej będzie większa, niż w przy− padku klasycznego głośnika umieszczonego w przypadko− wej obudowie (choć głośniki tubowe słabo przenoszą niskie częstotliwości). W takim przypadku wystarczy zastoso− wać wzmacniacz pojedynczy, niekoniecz− nie scalony. Wielu uczestników propono− wało prosty układ pokazany na rysunku 9. Ma on rację bytu, ale trzeba wziąć pod uwagę ograniczenia (zupełnie niepotrzeb− ny jest też rezystor). Jak pokazuje rysunek 10a, przez tranzystory mogą płynąć prądy o wartości szczytowej ponad 2A – na pew− no nie nadają się tu małe BC548/558. Lecz tranzystory mocy mają mniejsze wzmoc− nienie, nawet rzędu 50. Stopień sterujący musi więc dostarczyć znacznego prądu ba− zy, niekiedy ponad 40mA. Tym stopniem absolutnie nie może być jedna bramka CMOS, jak proponowali niektórzy. Od biedy mogłoby to być połączenie kilku bramek, ale nie zwykłych, tylko większej wydaj− ności, z kostek CMOS 4049 albo 4050 według rysunku 10b. Można też zastosować darlingto− ny, najlepiej modyfikowane, według rysunku 10c. W każdym z tych przypadków trzeba pa− miętać, że moc będzie mniejsza od maksymalnej możliwej ze względu na spadki napięć na tranzy− storach oraz stopniu sterującym. Żeby wykorzy− stać, pełną dostępną moc, można zastanowić się nad układem z rysunku 10d lub podobnym, gdzie tranzystory nasycają się całkowicie. Rys. 12 W przypadku wykorzystania w charakterze elementu wykonawczego przetwornika piezo, konieczne jest użycie membranki z tubą, na przykład PCA−100 lub PCA−105. Zupełnie nie nadają się tu popularne brzęczyki z generato− rem, co zaproponowało kilku uczestników. Do uzyskania głośnego dźwięku membrany ko− nieczne jest jak największe napięcie, rzędu na− wet kilkudziesięciu woltów. Napięcie takie można uzyskać w prostym układzie z cewką według rysunku 11a lub 11b. Cewka powin− na mieć taką indukcyjność (kilkanaście... kil− kadziesiąt milihenrów), by z pojemnością membrany tworzyć obwód rezonansowy o częstotliwości równej częstotliwości rezo− nansu przetwornika (około 3,5kHz). Ponieważ prawie wszyscy elektronicy nie lubią cewek, zastosują raczej nieco mniej skuteczne roz− wiązanie pokazane na rysunku 11c. W każdym przypadku prąd nie przekroczy 100...150mA, a głośność będzie duża. Wadą przetwornika piezo jest to, że daje on głośny dźwięk tylko w pobliżu swej częstotliwości rezo− nansowej. Znacznie szer− sze pasmo da wspomniany głośnik tubowy, a jeszcze większe klasyczny głośnik szerokopasmowy (np. sa− mochodowy). Głośniki wy− magają jednak dużej mocy, co wyklucza wykorzysta− nie ich w odstraszaczach przenośnych. Rys. 13 Rys. 10 Rys. 11 Elektronika dla Wszystkich 35 Szkoła Konstruktorów W przypadku wykorzystania przetworni− ka piezo, generator tonu nie musi być prze− strajany (lub będzie przestrajany w niewiel− kim zakresie) – wystarczy, że dźwięk będzie przerywany, na przykład z częstotliwością 1...2Hz. Taki przebieg wytworzy klasyczny układ według rysunku 12. Nie proponuję tu najprostszego układu z bramką Schmitta w roli generatora tonu, ponieważ układ taki jest mało stabilny temperaturowo i napięcio− wo. Można go natomiast wykorzystać w roli generatorów taktujących. Gdy przetwornikiem ma być głośnik, warto zastosować generator przestrajany w szerokim zakresie. Idealnie nadaje się do tego generator przestrajany napięciem (VCO), będący częścią układu CMOS 4046. Jego częstotliwość można zmieniać w bardzo szerokim zakresie za pomocą na− pięcia na nóżce 9, natomiast aby wyłączyć kostkę, wystarczy podać stan wysoki na nóżkę 5. Rysunek 13 pokazuje dwa przy− kłady realizacji generatora przestrajanego. Oczywiście można wykorzystać jeszcze in− ne przebiegi sterujące – zależy to tylko od pomysłowości projektanta. Niektórzy uczestnicy słusznie wspo− mnieli o możliwości kradzieży odstraszacza – może rzeczywiście warto pomyśleć o do− datkowym obwodzie alarmowym, ale to nie jest łatwe zadanie, bo złodziej zapewne naj− pierw odłączy zasilanie. Gratulacje dla wszystkich, którzy pomy− śleli o obudowie. W wielu przypadkach od− straszacz będzie pracował na wolnym powie− trzu, i wtedy trzeba skutecznie zabezpieczyć przed wilgocią i deszczem nie tylko układ elektroniczny, ale też akumulator i głośnik (tu znaczną przewagę mają tuby od alarmów samochodowych, umieszczone w plastiko− wych obudowach). Na koniec gratuluję wszystkim, którzy zmierzyli się z zadaniem numer 51 i zachęcam do brania udziału w kolejnych zadaniach. Wasz instruktor Piotr Górecki Co tu nie gra? Rozwiązanie zadania 51 W EdW 5/2000 na stronie 36 znajduje się schemat “sygnalizatora suchego kwiatka”. Schemat ten można zobaczyć na rysunku A. Zadanie jak zwykle polegało na znalezieniu usterek. Tym razem otrzymałem mniej odpo− wiedzi, czemu się nie dziwię, bo zadanie wcale nie było łatwe. Pomijam kosmetyczną usterkę polegającą na braku kropki łączącej nóżki 8, 9 z nóżkami 3, 12. Według pomysłodawcy układ pracuje w sposób następujący. Bramka pierwsza z le− wej wraz z kondensatorem (1µF) i rezystan− cją gleby tworzy generator. Częstotliwość przebiegu zależy od wilgotności gleby – wy− sychanie ziemi spowoduje zmniejszanie się częstotliwości generatora. Pozostałe trzy bramki tworzą detektor częstotliwości. Zmniejszenie wilgotności gleby spowoduje zaświecenie się lampki LED. Ogólna idea jest jak najbardziej prawidłowa. Zaletą jest fakt, że przebieg na elektrodach ma składo− wą stałą równą zeru. Ten interesujący układ ma szansę działać, jednak warto wziąć go pod lupę i nieco zmodyfikować. Rys. A 36 Przy okazji sprostuję poglądy niektórych uczestników, którzy sądzili, że generator prze− stanie pracować i ten fakt jest wykrywany. Owszem, gdy gleba całkowicie wyschnie, ge− nerator przestanie pełnić swą funkcję, jednak do takiej sytuacji nie można dopuścić – roślin− ki należy podlać wcześniej, gdy gleba będzie mieć jeszcze stosunkowo niewielką rezystan− cję, rzędu kilkudziesięciu kiloomów. Dlatego potrzebny jest układ wykrywający obniżenie się częstotliwości, a nie zanik przebiegu. Oto zasada pracy pokazanego detektora częstotliwości. Dwie “dolne” bramki tworzą znany powszechnie przerzutnik monostabil− ny, jednak jego działanie jest nietypowe, po− nieważ “górna” bramka przez diodę wymu− sza okresowo stan wysoki na nóżkach 5, 6 bramki NAND. W czasie, gdy na nóżce 3 generatora wy− stępuje stan niski, na nóżkach 10, 11, a także 5 i 6 występuje stan wysoki. Na nóżkach 4, 13 utrzymuje się stan niski. Pojawienie się stanu wysokiego na nóżce 3 (oraz nóżkach 8, 9, 12) rozpoczyna proces ładowania konden− satora 1µF przez potencjometr 10kΩ. Na nóżkach 4, 13 nadal utrzymuje się stan niski, a na nóżce 11 – wysoki. Napięcie na poten− cjometrze, mierzone względem masy, stop− niowo spada. Jeśli częstotli− wość będzie duża, napięcie to nie zdąży opaść poniżej progu przełączania wejść 5, 6 zanim na nóżce 10 pojawi się stan wy− soki, który rozładuje kondensa− tor i wymusi stan wysoki na po− tencjometrze. Jeśli jednak czę− stotliwość będzie mała, napię− cie na potencjometrze zdąży się zmniejszyć poniżej progu prze− łączania wejść 5, 6 i na nóżce 4, rezystorze i diodzie pojawi się stan wysoki – sygnalizator zadziała. Jak widać z tego skrótowego opisu, kon− densator między nóżkami 11 a 5, 6 jest włą− czony nieprawidłowo. I to jest główna uster− ka. Oprócz tego zwróciliście uwagę na sze− reg większych i mniejszych niedoróbek: 1. Obecność rezystora o nominale 100kΩ − jest całkowicie zbędny. 2. Obecność diody włączonej między poten− cjometr a dodatnią szynę zasilania (VCC) – ta druga dioda też jest zbędna. Dwie diody i kon− densator w takim połączeniu spotyka się tylko w pojemnościowych podwajaczach napięcia. 3. Zastosowanie najprostszego generatora z bramką Schmitta nie jest najlepszym po− mysłem, ponieważ jego częstotliwość będzie silnie zależeć od napięcia zasilającego (oraz temperatury, ale to w tym konkretnym zasto− sowaniu nie jest istotne), co spowoduje zmiany czułości sygnalizatora. 4. W roli sygnalizatora zamiast diody LED warto zastosować brzęczyk piezo z ge− neratorem, który jest nie tylko skuteczniej− szy, ale także pobiera podczas pracy zdecy− dowanie mniej prądu. 5. Ze względu na obecność diod i bramek z wejściem Schmitta układ musi być zasilany stosunkowo wysokim napięciem, co naj− mniej 6V (praktycznie z baterii 9V), co ozna− cza znaczny pobór prądu w stanie spoczynku i konieczność częstej wymiany baterii. Zwróciliście też uwagę na brak rezystora o dużym nominale (np. 1MΩ) między nóżka− mi 2, 3. Bez niego przy całkowitym wysch− nięciu gleby generator przestanie pracować, a pobór prądu może się zwiększyć. W tym konkretnym układzie rezystor taki nie jest konieczny. Rezystor taki okazałby się po− trzebny tylko przy całkowitym wyschnięciu Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów gleby, do czego jednak nie wolno dopuścić – przecież znacznie wcześniej włączy się sy− gnalizator i... wyczerpie baterię. Można też wspomnieć o innych cechach układu, jak brak sygnalizacji wyczerpywania baterii, możliwość włączenia w nocy, jednak taka analiza wykracza poza ramy konkursu “Co tu nie gra?”. Na rysunku B można zobaczyć schemat układu o analogicznym działaniu, którego funkcje można rozszyfrować nieporówna− nie łatwiej, niż układu z rysunku A. Oczy− wiście układ nadal jest niedoskonały i nie bardzo nadaje się do praktycznego zastoso− wania, jednak nie o to chodzi w zadaniu “Co tu nie gra?”. Tym razem upominki za prawidłowe od− powiedzi otrzymują: Czesław Szutowicz z Włocławka, Zbigniew Meus z Dąbrowy Szlacheckiej, Aleksander Drab ze Zdziechowic. Zadanie numer 55 Na rysunku C przedstawiony jest upro− szczony schemat układu, nadesłanego jako rozwiązanie głównego zadania 50 w Szkole. Według opisu przed− stawiony układ jest ty− powym przełączni− kiem reagującym na dźwięk. Proponowany przełącznik jednak trochę różni się od in− nych, ponieważ posia− Rys. B Rys. C da funkcję polegającą na wyborze ilości potrzebnych dźwięków do przełączenia układu wyjściowego, którym jest przeka− źnik. Chodzi o to, że można sobie wybrać, czy układ będzie reagował na jedno kla− śniecie, czy dwa, itd. Pytanie jak zwykle brzmi: Co tu nie gra? Odpowiedź zasadniczo można zawrzeć w jednym zdaniu, ale lepiej opisać istotę problemu w kilku zdaniach. Bardzo proszę, byście odpowiedzi oznaczyli NieGra55 i nadesłali w ciągu 45 dni od ukazania się te− go numeru EdW. Nagrodami będą drobne kity AVT. Punktacja Szkoły Konstruktorów W kolejnych wydaniach Szkoły podawana jest punktacja obejmująca jedynie najbardziej aktywnych uczestników. Cała lista zawiera około 150 nazwisk. Już niebawem najbardziej aktywni uczestnicy otrzymają cenne nagrody. Odbędzie się to w związku z piątą rocznicą powstania czasopisma, a może nawet wcześniej. Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . 80 Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . 64 Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska 46 Paweł Korejwo Jaworzno . . . . . . . . . 36 Tomasz Sapletta Donimierz . . . . . . . . 33 Bartłomiej Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . 24 Marcin Piotrowski Białystok . . . . . . . . . 23 Rafał Wiśniewski Brodnica . . . . . . . . . 23 Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . 22 Jarosław Kempa Tokarzew . . . . . . . . . 22 Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . 22 Krzysztof Nytko Tarnów. . . . . . . . . . . 22 Barbara Jaśkowska Gdańsk. . . . . . . . . . . 19 Mariusz Wesołowski Radom . . . . . . . . . . . 19 Grzegorz Kaczmarek Opole. . . . . . . . . . . . 16 Jakub Mielczarek Mała Wola . . . . . . . . 16 Mariusz Nowak Gacki . . . . . . . . . . . . 15 Arkadiusz Antoniak Krasnystaw . . . . . . . 13 Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św.. . . . . . 12 Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . 12 Czesław Szutowicz Włocławek . . . . . . . . 10 Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . 9 Łukasz Cyga Chełmek. . . . . . . . . . 9 Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . 9 Bartosz Niżnik Puławy. . . . . . . . . . . 9 Roland Belka Złotów . . . . . . . . . . . 8 Marek Grzeszyk Stargard Szcz. . . . . . 8 Michał Kobierzycki Grójec . . . . . . . . . . . 8 Łukasz Malec Tomaszów Lub.. . . . . 8 Marcin Przybyła Siemianowice . . . . . . 8 Marcin Biernat Rozalin. . . . . . . . . . . 7 Filip Karbowski Warszawa. . . . . . . . . 7 Jacek Konieczny Poznań. . . . . . . . . . . 7 Sebastian Mankiewicz Poznań. . . . . . . . . . . 7 Paweł Niedźwiedzki Wiechlice . . . . . . . . . 7 Adam Pałubski Piotrków Tryb. . . . . . 7 Sławomir Welcer Krosno . . . . . . . . . . . 7 Zbigniew Cipielewski Suwałki . . . . . . . . . . 6 Piotr Figiel Giebułtów . . . . . . . . 6 Tomasz Gacoń i Paweł Kuchta . . . . . . . . . . 6 Michał Grzemski Grudziądz . . . . . . . . 6 Eryk Kaczmarczyk Chełmek. . . . . . . . . . 6 Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . 6 Jarosław Markiewicz Zielona Góra . . . . . . 6 Krzysztof Nowakowski Bolkowo. . . . . . . . . . 6 Bartosz Rodziewicz Białystok . . . . . . . . . 6 Paweł Bajurko Warszawa. . . . . . . . . 5 Marcin Barański Koszalin. . . . . . . . . . 5 Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . 5 Piotr Dereszowski Chrzanów. . . . . . . . . 5 Bogusław Kaleta Libiąż. . . . . . . . . . . . 5 Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . 5 Piotr Michalski Zgierz . . . . . . . . . . . 5 Mateusz Misiorny Suchy Las. . . . . . . . . 5 Olek Szymczak Barlinek . . . . . . . . . . 5 Grzegorz Talarek Międzyrzecz . . . . . . . 5 Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . 5 Klaudiusz Woźniak Wrocław. . . . . . . . . . 5 Dariusz Bobrowski Tarnów. . . . . . . . . . . 4 Michał Gołębiewski Brodnica . . . . . . . . . 4 Radosław Kozal Rybnik . . . . . . . . . . . 4 Maciej Łaszcz Gdynia . . . . . . . . . . . 4 Piotr Młyński Wieliczka . . . . . . . . . 4 Jarosław Tarnawa Godziszka. . . . . . . . . 4 Robert Ulaski Grójec . . . . . . . . . . . 4 Kamil Wieczorek Polichno . . . . . . . . . 4 Rafał Wojciechowski Rybno. . . . . . . . . . . . 4 Rafał Baranowski Gliwice . . . . . . . . . . 3 Sylwester Chołuj Radom . . . . . . . . . . . 3 Zbigniew Duda Miłkowice . . . . . . . . 3 Artur Filip Legionowo . . . . . . . . 3 Maciej Gadzała Targowiska. . . . . . . . 3 Elektronika dla Wszystkich Tomasz Góra Bytom . . . . . . . . . . . 3 Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . 3 Norbert Jaroszewicz Białystok . . . . . . . . . 3 Marcin Kaczorowski Legnica . . . . . . . . . . 3 Jarosław Kolat Wrocław. . . . . . . . . . 3 Mirosław Kopera Dębica . . . . . . . . . . . 3 Tomasz Kutyła Stalowa Wola . . . . . . 3 Jonatan Kwidziński Białogard . . . . . . . . . 3 Sławomir Lewiński Oświęcim . . . . . . . . . 3 Łukasz Malarek Zawiercie . . . . . . . . . 3 Zbigniew Meus Dąbrowa Szlach. . . . 3 Radosław Piwko Leśna . . . . . . . . . . . . 3 Piotr Rak Lublin . . . . . . . . . . . 3 Adam Sieńko Suwałki . . . . . . . . . . 3 Jarosław Skotnicki Opole. . . . . . . . . . . . 3 Łukasz Skupień Częstochowa . . . . . . 3 Bogusław Stojak ................3 Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . 3 Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . 3 Daniel Bajdak Brzeźnica B.. . . . . . . 2 Zdzisław Bogucki Poznań. . . . . . . . . . . 2 Łukasz Brzyszkiewicz Kielce . . . . . . . . . . . 2 Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . 2 Przemysław Gąsior Gorlice. . . . . . . . . . . 2 Michał Gołębiewski Bydgoszcz . . . . . . . . 2 Adam Gowin Żywiec . . . . . . . . . . . 2 Jacek Grabiec Łódź. . . . . . . . . . . . . 2 Piotr Jakubowski Podkrajewo . . . . . . . 2 Tomasz Jędryka Poręba Syp. . . . . . . . 2 Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . 2 Mateusz Kawałkiewicz Tuliszków . . . . . . . . . 2 Edward Krach Ostrowiec Św.. . . . . . 2 Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . 2 Łukasz Majchrzak Włoszczowa . . . . . . . 2 Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . 2 Fryderyk Meisler Wrocław. . . . . . . . . . 2 Marcin Mieczkowski Lębork . . . . . . . . . . . 2 Dariusz Minior Kosma Moczek Anna Przybysz Mariusz Ratyna Marcin Rogusz Maciej Sochaczewski Mateusz Szczygieł Czesław Szutowicz Bogdan Taranta Maciej Tyczyński Andrzej Wrzecionko Krzysztof Zuber Marcin Adamczyk Radosław Dylik Jan Gołąb Artur Gołębiewski Jakub Jagiełło Tomasz Jeż Jakub Klimkiewicz Michał Kośka Sebastian Krzywosz Wojciech Kuźmiak Rafał Lalik Daniel Łukiewicz Sebastian Maleńczuk Marcin Markowski Kamil Matczyński Piotr Oracz Leszek Pietrukaniec Ireneusz Redek Piotr Rozenfeld Adam Sarzyński Robert Skoracki Radosław Szycko Tomasz Walczak Marcin Żelazowski ................2 Popowo . . . . . . . . . . 2 Szczecin . . . . . . . . . . 2 Lublina . . . . . . . . . . 2 Orzechowice . . . . . . 2 Chełmce. . . . . . . . . . 2 Kraków . . . . . . . . . . 2 Włocławek . . . . . . . . 2 Wrocław. . . . . . . . . . 2 Łódź. . . . . . . . . . . . . 2 Wisła . . . . . . . . . . . . 2 Urzędów . . . . . . . . . 2 Warszawa. . . . . . . . . 1 Włocławek . . . . . . . . 1 Skrzyszów. . . . . . . . . 1 ................1 Gorzów Wlkp. . . . . . 1 Libiąż. . . . . . . . . . . . 1 Lublin . . . . . . . . . . . 1 Czestochowa . . . . . . 1 Świętochłowice. . . . . 1 Gdynia . . . . . . . . . . . 1 Cikowice . . . . . . . . . 1 Suchań . . . . . . . . . . . 1 Biała Podlaska. . . . . 1 Radom . . . . . . . . . . . 1 Poznań. . . . . . . . . . . 1 Jastrzębie Zdrój . . . . 1 Gdynia . . . . . . . . . . . 1 Bełchów . . . . . . . . . . 1 Złotów . . . . . . . . . . . 1 Jankowo. . . . . . . . . . 1 Baranowo . . . . . . . . 1 Goleniów . . . . . . . . . 1 ................1 Warszawa. . . . . . . . . 1 37
