background image

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

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

background image

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

− 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