35

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

gdy listonosz przyniesie list polecony lub eme−
ryturę i trzeba pokwitować odbiór. Wtedy drzwi
i zasuwa pozostaną otwarte minutę, może nawet
więcej. Niektórzy na tę okoliczność dodali
przycisk wyłączający sygnalizator na kilkana−
ście, kilkadziesiąt sekund. Można po prostu za−
prosić listonosza za próg i zamknąć drzwi, moż−
na też ustawić czas opóźnienia na dwie czy trzy
minuty. Nawet w takich przypadkach nie widzę
uzasadnionej potrzeby stosowania drugiego
czujnika, kontrolującego uchylenie drzwi.

Jeden z Kolegów słusznie zwrócił uwagę, że

prosty układ opóźniający przy okazji przypomi−
na też o konieczności zamknięcia zasuwy za−
mka przy wychodzeniu z domu, ale pod warun−
kiem, że czas zwłoki jest krótki (sprawdził, że
w ciągu kilku sekund pokonuje schodami kilka
pięter w dół i raczej nie usłyszy sygnalizatora).

Warto też wspomnieć o istotnym problemie

praktycznym: czy monitorowana zasuwa, jako
część zamka, jest zamknięta, gdy nikogo z do−
mowników nie ma w domu? Jeśli byłaby to od−
dzielna zasuwa, zamykana tylko od środka, pro−
ściutki sygnalizator będzie pracował przez cały
czas nieobecności domowników. Stałby się więc
sygnalizatorem nieobecności domowników, co
niewątpliwie byłoby niedopuszczalnie poważną

wadą. W takim wypadku należałoby zmodyfiko−
wał układ, by sygnalizator działał tylko przez
ograniczony czas, na przykład 20...30 sekund.

Wśród nadesłanych rozwiązań z dodatko−

wym czujnikiem uchylenia drzwi zabrakło mi
takiego, który odzywałby się króciutko w chwi−
li zamykania drzwi i ciągle po czasie 10s, jeśli
krótki sygnał nie zmobilizuje domownika do za−
mknięcia drzwi. Co bardzo ważne, ten króciutki
sygnał byłby wskaźnikiem sprawności baterii.
Tylko jeden z uczestników wspomniał o tej waż−
nej sprawie, jaką jest kontrola stanu baterii.

Uwagi końcowe

Bardzo się cieszę, że zadanie 61 zmobilizowało
przynajmniej czterech uczestników do działań
praktycznych, w tym do zaprojektowania i wy−
konania płytek drukowanych po raz pierwszy
w życiu. Ze względu na prostotę zadania, ma−
ksymalna liczba punktów wynosi 5, a nagród
jest mniej niż zwykle. Więcej jest natomiast
drobnych upominków dla najmłodszych uczest−
ników. Nagrody i upominki otrzymują: Bartło−
miej Radzik, Krzysztof Kraska, Mariusz
Chilmon, Maciej Grzybek, Łukasz Referda,
Paweł Broda, Bartek Czerwiec, Michał Kazi−
but, Marek Osiak, Paweł Kowalski i Adam

Robaczewski. Gratuluję wszystkim uczestni−
kom wymienionym w artykule z nazwiska i za−
chęcam do udziału w kolejnych zadaniach.

Wasz Instruktor Piotr Górecki

C

C

C

C

o

o

o

o

tt

tt

u

u

u

u

n

n

n

n

ii

ii

e

e

e

e

g

g

g

g

rr

rr

a

a

a

a

?

?

?

?

− S

Szzkkoołłaa K

Koonnssttrruukkttoorróów

w kkllaassaa IIII

Rozwiązanie zadania 61

W EdW 3/2001 pokazany był schemat sygnali−
zatora świateł, nadesłany jako rozwiązanie jed−
nego z poprzednich zadań Szkoły. Schemat ten
można zobaczyć na rysunku A.

Zadanie w zasadzie nie było trudne, ale

nadeszło wiele odpowiedzi nietrafnych. Przy−
czyną była nieznajomość instalacji samochodo−
wej i błędne założenia co do roli układu.

Przede wszystkim warto przypomnieć, że

nie należy szeregowo łączyć diody migającej
i brzęczyka. Przy szeregowym połączeniu nie−
których egzemplarzy uzyskiwany sygnał dźwię−
kowy będzie cichy i może nie wystarczyć do

wywołania reakcji kierowcy. Inne egzemplarze
dadzą głośny, ciągły dźwięk, a dioda migająca
nie będzie pracować, tylko zaświeci ciągłym
światłem. Wielu uczestników słusznie zwróciło
na to uwagę. Ale to nie wszystko. Usterki doty−
czą sposobu włączenia tranzystorów.

Aby przeanalizować schemat, warto doryso−

wać kilka współpracujących elementów. Pełniej−
szy układ pracy pokazany jest na rysunku B.
W punkcie A dodatnie napięcie z akumulatora po−
jawia się po włączeniu świateł. W punkcie B na−
pięcie takie pojawia się po przekręceniu kluczyka
w stacyjce. W spoczynku w punktach tych wystę−
puje potencjał masy. Inaczej jest z punktem C.
Lampka w kabinie samochodu jest jednym koń−
cem na stałe dołączona do plusa zasilania. Za−
świeca się, gdy otwarte drzwi spowodują zwarcie
jednego z wyłączników drzwiowych i dołączenie
drugiego wyprowadzenia żarówki do masy.

Oznacza to, że w stanie spoczynkowym

w punkcie C występuje pełne napięcie akumula−
tora; zmniejsza się ono do zera po otwarciu drzwi.

Tranzystor T2 podczas pracy silnika skutecz−

nie zewrze bazę tranzystora T1 do masy i unie−
możliwi włączenie brzęczyka – nie może to być
więc układ przypominający o potrzebie zaświe−
cenia świateł na czas jazdy. Jeśli punkt A rzeczy−
wiście ma być dołączony do obwodu świateł mi−
jania, a punkt B do stacyjki, układ może jedynie
przypominać o wyłączeniu świateł po skończo−
nej jeździe. Brak napięcia w punkcie B (wyłą−
czenie stacyjki) przy zaświeconych światłach
powinien uruchomić sygnalizator.

Jeśli tak, to jaką rolę ma pełnić w układzie

tranzystor T3?

Prawdopodobnie pomysłodawca sądził, że

lampka oświetlająca wnętrze jest włączona tak
samo, jak żarówki świateł mijania (sterowana
„od strony plusa”), i że sygnalizator odezwie się
dopiero po spełnieniu trzech warunków:
− włączone światła
− wyłączona stacyjka
− otwarte drzwi

Zapewne przypuszczał, że przy zamkniętych

drzwiach w punkcie B występuje potencjał ma−
sy, dzięki czemu przewodzący tranzystor T3
uniemożliwi otwarcie tranzystora T1 i zadziała−
nie brzęczyka.

Błąd wynika z nieznajomości instalacji sa−

mochodowej. Aby układ działał po spełnieniu
wszystkich strzech warunków wystarczy, by
tranzystor T3 był typu NPN – patrz rysunek C.

A

B

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . 23
Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ryszard Milewicz Wrocław. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Artur Filip Legionowo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Jacek Konieczny Poznań. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Michał Pasiecznik Świdnica Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Filip Rus Zawiercie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . 12
Radosław Koppel Gliwice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . 10
Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

36

Szkoła Konstruktorów

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Jak sugerowali niektórzy uczestnicy, układ
można znacznie uprościć i włączyć brzęczyk
bezpośrednio między punkty A, C według
rysunku D. Owszem, ale wtedy warto zadbać,
by sygnalizator włączał się nie przy otwarciu
którychkolwiek drzwi, tylko po otwarciu drzwi
kierowcy. Aby to zrealizować, wystarczy dodać
diodę w obwodzie czujnika drzwi kierowcy we−
dług rysunku E. Układ według rysunku D jest
gorszy, bo zdarza się, że pasażerowie wsiadają
i wysiadają przy pracującym silniku, gdy samo−
chód jest gotowy do drogi i światła są już włą−
czone. Bardzo rzadkie są natomiast przypadki,
że kierowca otwiera swoje drzwi przy włączo−
nym silniku.

Jak wspomniałem, zmiana tranzystora T3

z PNP na NPN likwiduje problem.

Nie mogę tu jednak pominąć innej ważnej

kwestii. A gdyby lampka oświetlenia wnętrza
była sterowana „od strony plusa”? Czy wtedy
rozwiązanie według rysunku A z tranzystorem
PNP okazałoby się skuteczne?

Oto dwa ważne pytania:

− Czy obecność napięcia rzędu 14,4V w punkcie
C nie spowoduje przepływu prądu przez spola−
ryzowane wstecznie złącze baza−emiter tranzy−
stora T3?
− Czy zwarcie punktu C do masy skutecznie za−
tka tranzystor T1?

W katalogach podaje się dopuszczalne napię−

cie wsteczne między bazą a emiterem równe 5V.
Jak wiadomo, złącze baza−emiter tranzystora
krzemowego w kierunku wstecznym zachowuje
się jak dioda Zenera o napięciu około 6,2V. Czy
w układzie z rysunku A po podaniu na punkt
C napięcia rzędu 12...15V nie popłynie prąd
w obwodzie: punkt C – rezystor 10k

Ω

− złącze

baza−emiter T3 i dalej do bazy T1 albo przez
tranzystor T2 do masy?

Kto nie jest pewny, niech sprawdzi to do−

świadczalnie.

Podobnie moż−

na doświadczalnie
sprawdzić,

czy

brzęczyk

będzie

milczał w układzie
według rysunku F.
Tu sprawa jest deli−
katniejszej natury.
Czy rzeczywiście
zwarcie punktu C do masy zatka tranzystor T1?
Napięcia baza−emiter tranzystorów T1, T3 są
w przybliżeniu równe, więc na pierwszy rzut
oka trudno powiedzieć, czy uda się zatkać T1,
czy będzie on częściowo otwarty.

Zazwyczaj przyjmujemy, że napięcie baza

emiter wynosi około 0,6V. Ale co to znaczy „oko−
ło 0,6V”? Przecież przy napięciu U

BE

równym

0,5V też płynie jakiś maleńki prąd bazy i niewie−
le większy prąd kolektora. Zależność napięcie
baza−emiter od prądu bazy jest logarytmiczna.
Jak wiadomo, bardzo małe zmiany napięcia na
bazie tranzystora (T1) powodują bardzo duże
zmiany prądu kolektora. Napięcie U

BE

zależy

między innymi od wymiarów geometrycznych
złącza i innych czynników. Ponadto temperatu−
ra silnie wpływa na parametry tranzystorów,
w tym na napięcie U

BE

. W związku z tym układ

z rysunku F jest wręcz nieprzewidywalny – je−
go właściwości będą zależeć od typów użytych
tranzystorów, od ich temperatur oraz rozrzutu
parametrów wykorzystanych egzemplarzy.
Z tych względów nigdy nie stosujemy rozwią−
zania według rysunków A, F, ani podobnych
rozwiązań, gdzie działanie zależy od drobnych
różnic napięcia przewodzenia, bo działanie
układu będzie zależeć od rozrzutu parametrów
egzemplarzy tranzystorów i ich temperatury.

Nawet gdyby ktoś się upierał, że sprawdził

układ według rysunku F, zapewnił jednakową
temperaturę tranzystorów i uwzględnił nawet
geometrię złącz, dzięki czemu zwarcie punktu
C do masy wyłącza brzęczyk, mimo wszystko
rozwiązanie z rysunku F nie nadaje się do samo−
chodu ze względu na spadki napięć w obwo−
dach masy. Przecież obwód masy (rama i karo−
seria samochodu) też mają jakąś rezystancję.
Ilustruje to rysunek G, gdzie zaznaczyłem
przykładowe rezystancje masy. Przez rezystan−
cje masy, z różnych innych obwodów samocho−
du płyną prądy, często o dużej wartości, i nie
sposób przewidzieć, jakie będą spadki napięć
pomiędzy różnymi punktami obwodu masy
(U1...U3). Tymczasem wystarczy kilkanaście

czy kilkadziesiąt miliwoltów różnicy napięć
między punktami D, E, by otworzyć lub zatkać
tranzystor T1 w układzie z rysunku G.

W

literaturze

można

znaleźć

podobne rozwiąza−
nia, gdzie w obwo−
dzie emitera włą−
czona jest dodat−
kowo dioda, zwy−
kła lub LED –
patrz rysunek H. Dioda ta powoduje, że tranzy−
stor T1 zacznie się otwierać przy napięciu na ba−
zie znacznie większym niż 0,6V powyżej masy.

Tyle dogłębnej analizy tego prostego sche−

maciku.

Wśród nadesłanych prac znalazłem opinie,

że układ jest prawidłowy, natomiast błędny jest
tylko opis, i że punkty A, B, C powinny być do−
łączone inaczej. Różnych propozycji podłącze−
nia było przynajmniej trzy (wszystkie błędne).

Trafiały się też opinie zgoła egzotyczne, na

przykład taka: wątpliwości budzi zastosowanie
tranzystorów małej mocy. Wg mnie powinny
tam być zastosowane tranzystory dużej mocy
(...). Niektórzy proponowali poprawki wymaga−
jące dodania kolejnych czujników, kabli i wy−
łączników, co jest raczej pozbawione sensu.
Trzeba wykonać układ możliwie najprostszy,
pełniący przepisaną rolę.

Nagrody za prawidłowe odpowiedzi wylo−

sowali:
Jarosław Salich Janów
Piotr Dmuchowski Jednorożec
Wojciech Przemyski Warszawa.

Zadanie numer 65

Na rysunku J pokazany jest w uproszczeniu
stopień wyjściowy przenośnego generatora
m.cz. zasilanego z baterii 9V. Schemat nadesła−
ny został już dość dawno temu przez jednego
z Czytelników. Do tej pory nie zrealizowaliśmy
prośby o publikację w EdW.

Aby maksymalnie uprościć układ, pomysło−

dawca zdecydował się polaryzować bazę tran−
zystora wyjściowego za pomocą dodatkowej
baterii litowej albo dwóch „paluszków”,.
Stwierdził, że prąd bazy „darlingtona” T1,T2
jest bardzo mały, więc bateria pomocnicza wy−
starczy na długi czas.
Ja zwykle odpowiedzcie na pytanie:
Co tu nie gra?

Czy Waszym zdaniem koncepcja jest błędna

w założeniu? A może idea jest prawidłowa, tyl−
ko jakieś należałoby zmienić szczegóły? Co są−
dzicie o tym niecodziennym rozwiązaniu?

Krótkie odpowiedzi z dopiskiem NieGra65

nadsyłajcie w terminie 45 dni od ukazania się
tego numeru. Nagrodami będą kity AVT.

Piotr Górecki

C

D

E

F

G

J

H