38

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

Rozwiązanie zadania nr 46

W EdW 12/99 zamieszczony był schemat nade−
słany jako rozwiązanie głównego zadania nr 42 –
rysunek A. Oczywiście podstawowym błędem
jest próba uzyskania w przedstawionym układzie
różnych czasów ładowania i rozładowania kon−
densatorów C2, C3. Gdyby ten schemat nadesłał
15−latek, nie zdziwiłbym się wcale. Jednak moż−
na się spodziewać, że student, kandydat na kon−
struktora rozumie zasady pracy obwodów RC. Ja
rozumiem, że jakieś tam twierdzenia Thevenina
czy Nortona wydają się zupełnie niepotrzebne do
szczęścia. Rozumiem niechęć do wkuwania for−
mułek. Ale praktyk musi uchwycić ich sens.
I właśnie tu mamy przykład istotnej wpadki, wy−
nikającej z niezrozumienia jednego z podstawo−
wych praw elektrotechniki i elektroniki.

Rysunek B pokazuje baterię o napięciu U współ−
pracującą z dzielnikiem R1, R3. Zgodnie z twier−
dzeniem... (poszukajcie w podręcznikach) układ
taki zachowuje się identycznie jak bateria
o (mniejszym) napięciu U1 z dołączonym rezy−
storem. Napięcie “zastępczej” baterii (U1) jest ta−
kie jak napięcie między punktami A, B nieobcią−
żonego dzielnika, a rezystancja Ra jest równa
równoległemu połączeniu R1, R3. Przykład ten
pokazuje, że książkowa wiedza nie jest wcale
bezwartościowa. Trzeba ją tylko zrozumieć.

Dla tych, którzy jeszcze nie wiedzą w czym pro−
blem, przygotowałem rysunek C. Mamy tu frag−
ment układu z rysunku A, nieco inaczej narysowa−
ny. Teraz każdy widzi, że rezystory R1, R3 tworzą
dzielnik. Napięcie na wejściach bramki będzie na
pewno mniejsze niż napięcie zasilające. Z opisu
wynika, że wartość R1C2 musi być dużo większa
niż R3C2, czyli R1>>R3. Jeśli tak, to napięcie na
kondensatorze i wej−
ściach bramki będzie
bardzo małe (ułamek
wolta) i bramka nig−
dy się nie przełączy,
tym bardziej, że jest
to bramka z wejścia−
mi Schmitta.

Praktycznie wszystkie nadesłane odpowiedzi były
poprawne. Kilku kolegów wypatrzyło jeszcze inne
błędy. Wskazywano na ryzykowne włączenie brzę−
czyka wprost do wyjścia generatora. Istotnie, każ−
de obciążenie wyjścia zmniejsza zakres zmian na−
pięcia wyjściowego. Przy zbyt silnym obciążeniu
generator po prostu przestanie pracować – trzeba
dodać bufor, choćby tranzystor. Niektórzy zastana−
wiali się nad sensem stosowania dwóch podobnych
obwodów o różnych czasach działania. Jeśli jeden
z nich włączy się wcześniej, to po co drugi?
W ogóle kwestionowano przydatność układu
twierdząc, że nie spełnia on warunków zadania.
Kilka osób oprócz odpowiedzi na pytanie zapropo−
nowało poprawki i rekonstrukcję układu. W więk−
szości do uzyskania różnych czasów ładowania i roz−
ładowania proponowano rozwiązanie według rysun−
ku D. Rzeczywiście, jest to klasyczny sposób, często

stosowany w praktyce.
Nie może on jednak być
bezpośrednio zastosowany
w układzie z rysunku A.

Dlaczego?
Na rysunku E narysowałem fragment zmodyfi−
kowanego schematu, zakładając, że bateria rezer−
wowa ma napięcie 9,6V. Zwróćcie uwagę, co sta−
nie się z napięciem
na

kondensatorze

C2 po zaniku napię−
cia sieci. Naładowa−
ny

do

niemal

12V kondensator C2
rozładuje się przez
diodę D4 lub we−
wnętrzne obwody
z a b e z p i e c z a j ą c e
bramki ... tylko do
napięcia 9,6V. A i to
pod warunkiem, że
po zaniku “sieci”
napięcie na C8 spa−
dnie do 9V.
Czy jednak C2 w ogóle się rozładuje? Ponieważ
w stanie spoczynku układ nie pobiera prądu, po za−
niku “sieci” napięcie na C8 nie spadnie. Jeśli “zener−
ka” D3 przestanie przewodzić, to i napięcie na C6
nie spadnie. Kondensatory C6, C8 i C2 nie będą się
miały jak rozładować. Będą przez długi czas pozo−
stawać pod napięciem, rozładowując się jedynie
własnymi maleńkimi prądami upływu. (Ściślej bio−
rąc, trzeba byłoby uwzględnić charakterystykę “ze−

nerki” i jej rezystancję dynamiczną, przez co bar−
dziej rozładują się C6 i C2.) Aby zapobiec opisanej
sytuacji, wystarczy dodać jeden rezystor Rr według
rysunku F. Wtedy po zaniku “sieci” kondensator
C6 rozładuje się szybko, a C2 wolniej przez R3.
Chętni mogą się też zastanowić, czy można wyko−
rzystać jeszcze prostszy układ z rysunku G.

Nagrody za prawidłowe odpowiedzi otrzymują:
Fryderyk Meisler − Wrocław,
Czesław Szutowicz − Włocławek,
Rafał Wojciechowski − Rybno.

Zadanie nr 50

Na rysunku H przedstawiono dwa rysunki:

schemat układu “sygnalizatora przepalenia ża−
rówek” i sposób jego podłączenia w samocho−
dzie. Niestety, układ nie będzie działał. Zadanie
tym razem polega na podaniu przyczyny bądź
przyczyn takiego stanu rzeczy. Odpowiedzcie
więc na pytanie:

Co tu nie gra?

Przypuszczam, że znajdziecie więcej niż
jedną usterkę. Spodziewam się, jak zwykle,
wielu odpowiedzi, dlatego serdecznie pro−
szę, żeby były one możliwie krótkie. Kto
chce, może zaproponować modyfikację
schematu, by usunąć zauważone usterki. To
zadanie dodatkowe, tylko dla ochotników.
Odpowiedzi nadsyłajcie w terminie 45 dni od
ukazania się pisma. Nie zapomnijcie dopisać
na kopercie lub kartce “Nie gra 50”. Bardzo
mi to ułatwi segregację szkolnych prac.

C

Co

o t

tu

u n

niie

e g

gr

ra

a?

?

Rys. A

Rys. B

Rys. E

Rys. F

Rys. G

Rys. D

Rys. C