plik

ołła

a K

ró

ów

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.
P

Prra

e n

alle

eżży

y n

yłła

ać

ć w

w tte

errm

miin

niie

e 4

5 d

nii o

d u

azza

niia

a s

siię

ę n

erru

u E

W ((w

w p

prrzzy

prre

erra

atto

orró

ów

w –

– o

d o

ottrrzzy

niia

a p

piis

a p

czzttą

ą))..

Zadanie 43

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

Temat tego zadania zaproponował

już bardzo dawno temu K

Krrzzy

szztto

off N

o−

kii z Bolkowa. Zwrócił on

uwagę, że opisywane powszechnie urzą−
dzenia i systemy alarmowe przeznaczone
są do ochrony mieszkań, domów, samo−
chodów.  Brak  natomiast  projektów
mniejszych i prostszych urządzeń alarmo−
wych, przeznaczonych do ochrony baga−
żu. Wiadomo, że wyjeżdżając gdzieś, za−
bieramy  ze  sobą  walizki,  torby,  plecaki,
itp. W pewnych chwilach bagaż ten mu−
simy  na  chwilę  zostawić  i stracić  z pola
widzenia.  A to  jest  znakomita  okazja  dla
złodzieja.  Aby  zmniejszyć  ryzyko  utraty
swej  własności  i zapewnić  sobie  dobre
samopoczucie podczas podróży, wypada−
łoby  zbudować  w miarę  proste  urządze−
nie elektroniczne, chroniące bagaż.

Oto oficjalny temat zadania 43:

prro

ojje

ktto

ać

ć u

urrzzą

ąd

dzze

niie

e a

alla

arr−

e d

o o

hrro

y w

alliizzk

kii,, tto

orrb

y,,

plle

a s

szzk

olln

o,, iittp

p..

Tematem zadania jest zaprojektowanie

w miarę prostego urządzenia służącego
do ochrony

jednej sztuki bagażu

. Budo−

wa  systemu  chroniącego  więcej  niż  jed−
ną  sztukę  bagażu  byłaby  nieporównanie
trudniejsza  i chyba  nie  miałaby  większe−
go  sensu,  zarówno  ze  względu  na  sto−
pień skomplikowania, jak i na koszty.

Natomiast małe, nieskomplikowane

i niedrogie urządzenie, uniemożliwiające
lub utrudniające kradzież szkolnego ple−
caka, walizki czy torby podróżnej, rzeczy−
wiście ma sens.

Zanim się zabierzecie za projektowanie

układu  elektronicznego,  zastanówcie  się
najpierw starannie, jaką funkcję ma speł−
niać  projektowane  urządzenie.  Kiedy  ma
się odezwać układ alarmowy? Jak wykry−
wać fakt kradzieży? Jak odróżnić “swoje−
go”  od  “obcego”?  Zastanówcie  się,  jak
włączać i wyłączać urządzenie − to bardzo
ważna  sprawa.  Powiedziałbym  nawet
kluczowa. Dokładnie to przemyślcie! Czy
zastosujecie  jakiś  ukryty  wyłącznik?  Ma−
gnes  i kontaktron?  Pilot  radiowy  lub
“podczerwony”?  A może  coś  bardziej
oryginalnego?

W przypadku każdego urządzenia alar−

mowego bardzo istotny jest element wy−
konawczy. Czy będzie to syrena piezo,
czy może coś innego? Jakie źródło zasila−
nia zastosujecie? Czy układ w spoczynku

i w stanie czuwania będzie pobierał prąd?
Pobór prądu w spoczynku i podczas czu−
wania też jest ważnym problemem, by
baterie (akumulatorki) starczyły na dość
długi czas.

W każdym razie układ nie powinien być

zbyt kosztowny, a jego obsługa nie może
być skomplikowana i uciążliwa.

Jestem przekonany, że wymyślicie coś

ciekawego. Czekam zarówno na działają−
ce modele, a także na prace teoretyczne,
zawierające  opis  kompletnego  urządze−
nia, bądź tylko jakiegoś bloku (układu wy−
konawczego, czujnika, obwodu sterowa−
nia). Nie obawiajcie się przysyłać projek−
tów nie opracowanych do końca − często
w takich niepełnych pracach można zna−
leźć  bardzo  ciekawe  pomysły.  Jak  zwy−
kle  informuję,  iż  najciekawsze  projekty
zrealizowane praktycznie mogą trafić do
działu  Elektronika−2000  lub  do  Forum
Czytelników.

Zachęcam też do nadsyłania propozycji

następnych zadań do Szkoły Konstrukto−
rów. Autorzy zaprezentowanych zadań
otrzymają nagrody rzeczowe. A pomysło−
dawca niniejszego zadania otrzyma w na−
grodę książki.

ołła

a K

ró

ów

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

Rozwiązanie zadania 39

Zadanie 39 było następujące:

prro

ojje

ktto

ać

ć jja

k n

ajjp

prro

stts

szzy

kłła

d o

krre

eś

ślla

ajją

ąc

y k

olle

ejjn

oś

ść

ć rro

ozzw

wiie

e−

rra

niia

a d

wó

óc

h s

stty

kó

ów

w..

Zgodnie z przewidywaniami, otrzyma−

łem  mnóstwo  rozwiązań,  w tym  liczne
modele.  Nadesłaliście  mnóstwo  cieka−
wych  propozycji.  Wieloma  z nich  po  pro−
stu mnie zaskoczyliście. Gratuluję już teraz
wszystkim,  którzy  wzięli  udział  w rozwią−
zaniu tego zadania.

Zanim jednak przejdę do szczegółów,

kilka  uwag  ogólnych.  Zadanie  wbrew  po−
zorom wcale nie było takie łatwe, co pod−
kreśliło  ponad  30%  uczestników.  I tu
szczególne  pochwały  należą  się  wszyst−
kim tym, którzy zamiast od razu brać się za
“druciki”,  najpierw  starannie  przeanalizo−
wali różne przypadki i możliwości. A takie
przemyślenie jest wręcz konieczne, ponie−
waż w zadaniu nie wszystko było do koń−
ca  sprecyzowane.  Świadomie  podałem
problem dokładnie w takiej postaci, w ja−
kiej  trafił  do  mnie,  nie  precyzując  szcze−
gółów i nie ograniczając inwencji. Teraz za−
stanówmy się nad tym wspólnie.

Generalnie przy wchodzeniu najpierw

zareaguje czujka PIR, a potem kontaktron
w drzwiach − magnetowid powinien zo−
stać włączony. Przy wychodzeniu najpierw
zadziała kontaktron, potem czujka PIR −
magnetowid nie powinien zostać urucho−
miony.

Po pierwsze, zależnie od umieszczenia

czujki podczerwieni pasywnej (PIR − Passi−
ve InfraRed) i kontaktronu, różne będą za−
leżności czasowe między sygnałami. Duża
część uczestników po prostu założyła, że
impulsy czujki i kontaktronu nie wystąpią
w tym samym czasie, czyli będą wyglądać
tak jak na rry

u 1

1 (stan wysoki oznacza,

iż  styk  jest  zwarty,  stan  niski  −  rozwarty).
Takie  założenie  jest  ryzykowne.  Przede
wszystkim  trzeba  dopuścić  możliwość,  iż

czujka PIR wprowadzi pewne opóźnienie,
i przy wchodzeniu impulsy będą się czę−
ściowo pokrywać, jak na rry

u 2

2 lub na−

wet jak na rry

u 3

Co jeszcze ważniejsze, należy odpowie−

dzieć na pytanie, czy taka koincydencja im−
pulsów może wystąpić także przy wycho−
dzeniu? Jeśli przy wychodzeniu zdarzy się
sytuacja pokazana na rry

u 4

4, to czy

układ zadziała poprawnie? Już tu wspom−
nę, iż znaczna część nadesłanych propozy−
cji  nie  uwzględniała  takich  możliwości.
Z drugiej stro−
ny  dwa  czy
trzy  projekty
oparte były na
założeniu,  że
przy  wycho−
dzeniu

za−

wsze  wystę−
puje  sytuacja
jak  na  rysun−
ku  4,  a nigdy
jak  na  rysun−
ku 1.

Po drugie

n a l e ż a ł o b y
u w z g l ę d n i ć
s z c z e g ó l n e
przypadki, na
przykład mija−
nie się dwóch
o

w drzwiach, czy zadziałania tylko jednego
styku,  na  przykład  czujki,  która  wykryła
wałęsającego  się  psa,  albo  kontaktronu
uruchomionego przez  niezdecydowanego
klienta, który po otwarciu drzwi zamknął je
i wrócił do środka. Dobrze byłoby naryso−
wać  występujące  przebiegi  i przeanalizo−
wać,  jak  opraco−
wany układ na nie
zareaguje.  Czy  ta−
kie szczególne sy−
tuacje nie spowo−
dują

błędnego

d z i a ł a n i a ,
a w szczególności
zablokowania pra−
cy całego syste−
mu? Do tej spra−
wy jeszcze wróci−
my.

Celowo wgłębiam się tu w szczegóły.

Chcę pokazać, że gdy uwzględni się wszy−
stkie okoliczności, zadanie z pozoru łatwe
w rzeczywistości  okazuje  się  trudne.
W tym akurat przypadku dzielenie zapałki
na czworo nie jest konieczne. W treści za−
dania było powiedziane, że urządzenie po−
winno  być  możliwie  najprostsze.  Dlatego
trzeba  dopuścić  możliwość,  że  czasem

układ  omyłkowo  zarejestruje  osobę  wy−
chodzącą,  lub  w szczególnej  sytuacji  wy−
jątkowo  nie  zarejestruje  osoby  wchodzą−
cej. Jeśli miałoby to być na przykład wej−
ście  do  banku  i nadzór  miałby  być  ścisły,
konieczne  byłoby  zastosowanie  znacznie
bardziej  skomplikowanego  układu  radzą−
cego  sobie  we  wszystkich  szczególnych
przypadkach.  Dodatkowo  trzeba  byłoby
zastosować inne środki, by zawsze zareje−
strować  wyraźnie  twarz  każdej  wchodzą−
cej osoby. Postawione zadanie jest prost−
sze, niemniej jednak koniecznie trzeba się
zastanowić, czy w jakichś okolicznościach
układ  nie  zostanie  trwale  zablokowany
i “zgłupieje”, na przykład gdy drzwi nie zo−
staną zamknięte.

Rozwiązania teoretyczne

Duża grupa rozwiązań opierała się na

schemacie blokowym, pokazanym na rry

y−

u 5

5. Zadziałanie styku czujki PIR po−

woduje uruchomienie przerzutnika mono−
stabilnego, wytwarzającego impuls o cza−
sie do kilkudziesięciu sekund. Jeśli w tym
czasie zadziała kontaktron w drzwiach,
czyli na wejściach bramki AND pojawią się
dwa stany wysokie, zostanie uruchomio−
ny przekaźnik wyjściowy.

Taką ideę realizowaliście w różny spo−

sób − na rry

h 6

6,, 7

7,, 8

8 ii 9

9 możecie zo−

baczyć propozycje M

arrc

ciin

a K

arrtto

wiic

czza

z Bolechowa, J

a W

wrró

ótta

a z Długiego

Rozborza, M

arriiu

szza

a K

allc

czzy

a z Olszow−

ca i M

arrc

ciin

a M

alliic

a z Wodzisławia Śl.

Trzy bardzo podobne rozwiązania zapropo−
nował także J

arro

słła

w T

arrn

a z Godzi−

szki.  Działający  na  podobnej  zasadzie
układ  z żarówkami,  kondensatorami  elek−
trolitycznymi,  diodami  i przekaźnikami  za−

proponował także J

k K

niie

czzn

y z Po−

znania. Bardzo prosty układ, godny nagro−
dy, przedstawił M

Miic

ałł K

biie

errzzy

kii z Grój−

ca. Schemat jest pokazany na rry

u 1

Wszystkie te rozwiązania będą praco−

wać dobrze tylko w przypadku sekwencji
impulsów jak na rysunkach 1...3. Gdy jed−
nak przy wychodzeniu impulsy się “zazębią”,

s.. 1

s.. 2

s.. 3

s.. 4

s.. 5

5 N

ajjb

arrd

dzziie

ejj p

ulla

arrn

a k

cjja

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

ołła

a K

ró

ów

jak pokazuje rysunek 4, układ niepotrzeb−
nie zadziała i włączy magnetowid. Nie zna−
czy  to,  że  koncepcja  jest  błędna.
Wszystko  zależy  od  tego,  gdzie  umie−
szczona  będzie  czujka  PIR.  Jeśli  sytuacja
z rysunku 4 zostanie wykluczone przez od−
dalenie czujki PIR od drzwi, układy można
uznać za dobre.

Tu trzeba nadmienić, iż kilku kolegów

założyło, że impulsy czujki i kontaktronu

szz

ą się nałożyć, przynajmniej częścio−

wo,  jak  to  pokazano  na  rysunkach  2...4.
Takie  założenie  można  przyjąć,  umie−
szczając czujkę tuż przy drzwiach. Opiera−
jąc  się  na  takim  założeniu  J

errzzy

y J

urra

szz

z Leszna zaproponował układ pokazany
na rry

u 1

1. Impulsy wyzwalające dla

magnetowidu generuje przerzutnik mo−
nostabilny z bramkami B3, B4. Sygnał

z czujki  PIR  jest  sygnałem  strobującym,
natomiast  układ  jest  wyzwalany  sygna−
łem  z rozwieranego  kontaktronu.  Sygnał
ten przechodzi przez dodatkowy przerzut−
nik (B1, B2), skracający długi impuls kon−
taktronu.  Jeśli  kontaktron  zadziała  po
wcześniejszym  zadziałaniu  czujki  PIR,
magnetowid zostanie włączony.

Prosty i ciekawy układ zaproponował

arrc

ciin

n W

Wiią

ązza

niia

a z Gacek. Schemat jest po−

kazany na rry

u 1

2. Zasada jest tu od−

wrotna niż poprzednio. Sygnałem wyzwa−
lającym  jest  rozwarcie  styku  czujki  PIR,
a sygnałem strobującym jest impuls prze−
rzutnika  monostabilnego,  wyzwalanego
stykiem  kontaktronu  w drzwiach.  Jeśli
wcześniej  zostanie  rozwarty  kontaktron,
stan niski na nóżce 2 bramki U1A uniemoż−
liwia  zadziałanie  przekaźnika  P1.  Marcin
przysłał też drugi, prostszy schemat z tran−
zystorami, gdzie rolę układu opóźniającego
pełni... mechaniczny lub hydrauliczny spo−

walniacz zamykania drzwi. Za te pomysły
Marcin otrzymuje 3 punkty oraz upominek.

Jak widać z rysunków 5, 11, 12 efekt

końcowy  jest  ten  sam,  a koncepcje  −
odmienne.  Proponuję,  żebyście  teraz  sa−
modzielnie  zastanowili  się  nad  właściwo−
ściami  tych  układów.  Czy  któryś  jest  lep−
szy, a inny gorszy, czy wszystkie są jedna−
kowo dobre? Zwróćcie uwagę, że niektóre
układy zawierają przerzutniki monostabilne
wydłużające czas impulsu, a inne tego nie
mają. Wszystko zależy od przebiegów uzy−
skiwanych ze styków czujki i kontaktronu.

Jeszcze inny układ, poprawny, ale trochę

za bardzo rozbudowany, z wzajemnym blo−
kowaniem dwóch kanałów, opracował T

o−

szz P

szzk

kiie

wiic

czz z Kórnika. Natomiast

Grrzze

orrzz K

czzm

arre

k z Opola przysłał pra−

widłowy  schemat  układu  rozróżniającego
kierunek ruchu, gdzie informacja o kierun−
ku  ruchu  pojawia  się  na  jednym  z dwóch
wyjść.  Autorowi  przydzielam  trzy  punkty,
a schematu  nie  podaję  tylko  dlatego,  że
podobnych  układów  wśród  rozwiązań  nie
było, a więc problem rozróżniania kierunku

ruchu  stanie  się  tema−
tem jednego z kolejnych
zadań.  Grzegorz  będzie
mógł maksymalnie “od−
chudzić”  układ  i przed−
stawić go jeszcze raz.

Kilku kolegów zapro−

ponowało  układy  za−
wierające  przerzutniki
RS  lub  przerzutniki  T.
Zastosowanie  przerzut−
ników  jest  ryzykowne

właśnie  ze  względu  na  możliwość  “za−
trzaśnięcia”.  Decydując  się  na  zastoso−
wanie  przerzutnika(−ów)  lub  licznika,  ko−
niecznie  trzeba  starannie  sprawdzić,  czy
jakaś  nietypowa  sytuacja  nie  unierucho−
mi układu na stałe.

Wspomnę jeszcze o kolegach, których

prace nie do końca spełniają warunki za−
dania,  jednak  ogólnie  i oni  zasługują  na
pochwałę  za  pomysły  i zaproponowane
rozwiązania.  Są  to:  A

Alle

err M

Miie

ellc

czza

a−

rre

k z Łodzi, B

słła

w K

alle

etta

a z Libiąża,

s.. 7

7 U

kłła

d J

a W

wrró

ótta

s.. 8

8 U

kłła

d M

arriiu

szza

a K

allc

czzy

s.. 9

9 U

kłła

d M

arrc

ciin

a M

alliic

s.. 1

0 U

kłła

d M

Miic

ałła

a K

biie

errzzy

kiie

s.. 6

6 U

kłła

d M

arrc

ciin

a K

arrtto

wiic

czza

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

ołła

a K

ró

ów

Słła

miirr K

siie

erra

dzzk

kii z Sokołowa Podla−

skiego i G

Grrzze

orrzz N

Niie

miirro

kii z Ryk.

Modele

otto

grra

affiia

a 1

1 pokazuje model P

Piio

ottrra

Młły

yń

ńs

kiie

o z Wieliczki. Układ połączeń

jest pokazany na rry

u 1

Układ jest rzeczywiście zadziwiająco prosty.

Będzie działał, ale tylko wtedy, gdy przy wy−
chodzeniu przebiegi będą wyglądać jak na rry

y−

u 1

b. Można to uzyskać, stosując “do−

mykacz”  drzwi,  który  będzie  pełnił  rolę  ele−
mentu  opóźniającego,  przedłużającego  czas
impulsu z kontaktronu (ściślej − czas rozwarcia
kontaktronu). Analizując załączone schematy
pamiętajcie, że jest to układ połączeń styków.
W takim  stanie  układ  jest  tylko  wtedy,

niie

e jje

stt zza

siilla

y..

Po dołączeniu zasilania,

czyli w stanie czuwania, oba przekaźniki z ry−
sunku 13a zadziałają, czyli zmieni się stan sty−
ków oznaczonych P1, P2, Q1, Q2.

otto

grra

affiia

a 2

2 przedstawia model, który

wykonał P

ełł K

o−

rre

ejjw

o z Jaworzna

według  idei  z ry−
sunku 5. Układ jest
poprawny,  ale  to
samo  można  było
zrobić  przy  użyciu
mniejszej

liczby

elementów. Nie−
mniej jednak Paweł
otrzymuje 2 punkty
i upominek.

otto

grra

affiia

a 3

3 po−

kazuje model P

Piio

o−

ttrra

Wó

ójjtto

wiic

czza

z Wólki Bodzechowskiej. Układ o sche−
macie z rry

u 1

a będzie działał tylko

wtedy, gdy przy wychodzeniu przebiegi
będą wyglądać jak na rry

u 1

W tym wypadku nie ma mowy o obecno−
ści  “domykacza”  spowalniającego  za−
mknięcie  drzwi,  bo  uniemożliwiłby  on
pracę  układu.  Piotr  za  ten  układ  również
otrzymuje 2 punkty i upominek.

Na ffo

otto

grra

affiiii 4

4 można zobaczyć dwa

modele, które nadesłał F

Fiilliip

p R

s z Za−

wiercia. F

otto

grra

affiia

a 5

5 przedstawia model

Wiitto

olld

a W

arrd

y z Łodzi. Witek przepro−

wadził prawidłową analizę, i choć układ
jest trochę za bardzo rozbudowany, za−
sługuje na upominek. F

otto

grra

affiia

a 6

6 poka−

zuje model W

ojj−

ciie

a K

uźźm

miia

a z Gdyni. Modelu nie

sprawdzałem, ponieważ dołączony sche−
mat dotyczy jakiegoś innego układu.

otto

grra

affiia

a 7

7 pokazuje trzy układy J

arro

o−

słła

a K

y z Tokarzewa. Jarek prze−

prowadził  prawidłową  analizę,  także  sy−
tuacji  nietypowych,  i świadomy  wystę−
pujących  niedoskonałości  zaproponował
trzy  różne  układy.  Otrzymuje  za  nie  4
punkty  i upominek.  F

otto

grra

affiia

a 8

8 przed−

stawia model A

ntto

niie

o B

arrw

wiio

ołłk

z Warszawy.  Układ  z dwoma  przekaźni−
kami  i kondensatorami  (do  opóźnienia
wyłączania)  może  służyć  także  jako  pro−
sty alarm samochodowy.

Podsumowanie

Przekonaliśmy się wszyscy, że nawet

proste zadanie można skutecznie rozwią−
zać wieloma sposobami. Na koniec po−
dam jeszcze jeden schemat − na rry

5 znajdziecie układ, który zaproponowa−

łem przyjacielowi, który był rzeczywistym
pomysłodawcą  tego  zadania.  Przeanali−
zujcie jego działanie samodzielnie, pamię−
tając, że pokazano na nim układ połączeń
styków,  gdy  układ  nie  jest  zasilany.
W stanie czuwania dwa przekaźniki stale
trzymają.  Jeszcze  raz  podkreślam,  że

s.. 1

1 U

kłła

d J

errzze

o J

urra

szza

s.. 1

2 U

kłła

d M

arrc

ciin

a W

Wiia

azza

nii

s.. 1

3 U

kłła

d P

Piio

ottrra

a M

Młły

yń

ńs

kiie

ott.. 1

1 M

ell P

Piio

ottrra

a M

Młły

yń

ńs

kiie

ott.. 2

2 M

ell P

włła

a K

orre

ejjw

s.. 1

4 U

kłła

d P

Piio

ottrra

a W

Wó

ójjtto

wiic

czza