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

Maj 2002

drugi czujnik powinien reagować już na po−
jedyncze krople, które jeszcze nie spowodo−
wały  ponownego  zmoczenia  prania.  Zachę−
cam  do  eksperymentów  w tym  zakresie.
Sprawdzone 

praktycznie 

rozwiązanie

z podwójnym czujnikiem chętnie zaprezentu−
ję na łamach EdW.

Przypuszczam  jednak,  że  po  zapoznaniu

się z wynikami zadania wielu z Was zechce
raczej  wykonać  nieskomplikowane  sygnali−
zatory, umieszczane gdzieś blisko za oknem,
sygnalizujące  jedynie  pojawienie  się  de−
szczu, nie kontrolujące wstępnej wilgotności
prania.  Czy  w najprostszym  przypadku  nie
wystarczy  prościusieńki  układ  z rysunku  2,
szczelnie zamknięty wraz z bateriami w nie−
wielkiej  obudowie?  Przyrząd  nie  wymaga
wyłącznika, bo w spoczynku nie pobiera prą−
du. Wyłączenie dźwięku nastąpi po wytarciu
do  sucha  czujnika.  Kontrola  baterii  to...  do−
tknięcie  czujnika  poślinionym  palcem.  Chy−
ba jednak warto układ nieco rozbudować, by
zapewnić dźwięk przerywany, bardziej zwra−
cający uwagę.

Wielu  Kolegów  obawiało  się  elektrolizy

wody  i korozji  elektrod.  Te  zjawiska  trzeba
brać pod uwagę w czujnikach mających stały
kontakt  z wodą.  Tu,  w deszczoostrzegaczu
czujnik  z zasady  będzie  mieć  sporadyczny
kontakt z wodą, a poza tym płynące prądy bę−
dą znikome, więc naprawdę nie ma potrzeby
bać się elektrolizy. Trzeba natomiast uwzglę−
dnić „zwyczajną” korozję elektrod pod wpły−
wem tlenu i zanieczyszczeń zawartych w po−
wietrzu.  Nawet  w nieużywanym  przyrządzie
czyściutkie  miedziane  elektrody  po  kilku
miesiącach  pokryją  się  nalotem,  który
w skrajnym przypadku może wręcz uniemoż−
liwić działanie. Czy nie warto pomyśleć nad
zastosowaniem odporniejszych elektrod?

Jeden z uczestników zasugerował, że de−

szczoostrzegacz  mógłby  być  urządzeniem
stacjonarnym,  zasilanym  z sieci,  gdzie  sy−
gnalizator  dźwiękowy  byłby  włączany  na
czas  suszenia  bielizny,  natomiast  układ
przez  cały  czas  mógłby  być  elementem 
domowej  stacji  meteo.  Pomysł  jest  dysku−
syjny,  ale  na  pewno  warto  go  wziąć  pod 
uwagę.

Przyznam,  że  długo  zastanawiałem  się

nad  rozdziałem  punktów,  nagród  i upomin−
ków.  Niektórzy  koledzy,  ci  z duszą  artysty,
zaproponowali  coś  niezwykłego,  własnego,
oryginalnego.  Inni,  ci  z duszą  rzemieślnika,
wykorzystali  typowe  rozwiązania,  znane
wszystkim.  Jak  zasygnalizowałem  na  wstę−
pie, nagrody przydzieliłem przede wszystkim
„artystom”, którzy zaproponowali, może na−
wet  niedoskonałe,  ale  oryginalne  i własne
rozwiązania, oparte na samodzielnych ekspe−
rymentach.  „Rzemieślnicy”,  powielający
układy  czy  bloki  znane  z EdW,  nawet  po−
prawne, ale niekoniecznie w tym przypadku
optymalne,  mogli  liczyć  w najlepszym  wy−
padku na upominek.

Kolejny raz proszę, żebyście zawsze poda−

wali na kopercie nie tylko adres, ale też tytuł
czasopisma i dział, gdzie przesyłka ma trafić.
Nie przysyłajcie paczek na adres skrytki po−
cztowej. Przypominam prawidłowy adres:
AVT − EdW
Szkoła konstruktorów zadanie XX
ul. Burleska 9
01−939 Warszawa

Prawie  wszyscy  uczestnicy  wymienieni

z nazwiska otrzymują punkty (1...9). Aktual−
na punktacja podana jest w tabeli. Upominki
otrzymują:  Marcin  Rekowski,  Jarosław
Tarnawa, Bartek Zubrzak, Filip Rus, An−
drzej  Sadowski−Skwarczewski  i Marcin

Wiązania. Nagrody dostaną: Michał Stach,
Bartłomiej Radzik i Michał Koziak
.

Zachęcam serdecznie do udziału w bieżą−

cym i następnych zadaniach.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Rozwiązanie zadania 71

W EdW 1/2001  zamieszczony  był  schemat
wzmacniacza mikrofonowego. Czytelnik napi−
sał,  że  wzmacniacz,  pokazany  na rysunku  A
funkcjonował bez zarzutu przy napięciu zasi−
lania +5V. Dla mnie problemem jest tu praw−
domówność autora, a nie brak doświadczenia
w elektronice.  Jak  mówi  starożytne  przysło−
wie, błądzić jest rzeczą ludzką (errare huma−
num  est).  Młody  kandydat  na  konstruktora
ma  prawo  popełniać  nawet  poważne  błędy.
Zwróćcie uwagę, że w tej rubryce nie podaję
nazwisk  Autorów,  więc  naprawdę  nie  trzeba
bać się drwin otoczenia. W ramach tej rubry−
ki  wspólnie  analizujemy  różne  usterki,  żeby
ich nie powielać. Oczekuję przy tym od ucze−
stników  rzetelności.  Autentycznie  cieszę  się,

gdy piszecie o nieudanych próbach, a jeszcze
bardziej, gdy wyciągacie z nich wnioski. Czę−
sto za takie prace przydzielam nagrody i upo−
minki. Ale nie akceptuję kłamstwa. A w ana−
lizowanym  właśnie  przypadku  nie  tylko  ja,
ale praktycznie wszyscy uczestnicy konkursu

również  mają  wątpliwości  co  do  prawdo−
mówności  autora  tego  schematu.  Powodem
jest  wiele  znalezionych  usterek.  Jeden
z młodszych uczestników napisał: Chciałbym
zaapelować  do  wszystkich  czytelników  EdW.
Nie oszukujcie Redakcji EdW, żeby otrzymać

nagrodę, gdyż później robiąc próby i eks−
perymenty Redakcja wam nie uwierzy!!!

A teraz  o układzie.  Zgodnym  chórem

stwierdziliście,  że  pomysłodawca  nie  zna
podstawowych zasad, ponieważ łączy trzy
kondensatory równolegle, zamiast zastoso−
wać jeden o pojemności 150nF. Mniejsza
grupa  uczestników  przeanalizowała  sens
zastosowania  kondensatorów  C1...C4.
Warto  narysować  obwody  wejściowe
w postaci, jak na rysunku B, bo wtedy wi−

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

A

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Mariusz Chilmon 
Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Krzysztof Kraska 
Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Bartłomiej Radzik 
Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Marcin Malich 
Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Dariusz Drelicharz 
Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Dariusz Knull 
Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Jarosław Chudoba 
Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Piotr Romysz 
Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Piotr  Wójtowicz 
Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . . . . 27
Roman Biadalski 
Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Rafał Stępień 
Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Filip Rus 
Zawiercie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Jarosław Tarnawa 
Godziszka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Mariusz Ciołek 
Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Jakub Kallas 
Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Szymon Janek 
Lublin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Jacek Konieczny 
Poznań. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Michał Pasiecznik 
Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Radosław Koppel 
Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Łukasz Cyga 
Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Michał Stach 
Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Radosław Ciosk 
Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Piotr Dereszowski 
Chrzanów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Maciej Jurzak 
Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Michał Koziak 
Sosnowiec. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ryszard Milewicz 
Wrocław. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Emil Ulanowski 
Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Artur Filip 
Legionowo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Aleksander Drab 
Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Arkadiusz Zieliński 
Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Dawid Lichosyt 
Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Wojciech Macek 
Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Sebastian Mankiewicz 
Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Maciej Ciechowski 
Gdynia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Mariusz Ciszewski 
Polanica Zdr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Filip Karbowski 
Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Witold Krzak 
Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Piotr Kuśmierczuk 
Gościno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Michał Waśkiewicz 
Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Piotr Wilk 
Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

background image

dać  jaśniej,  iż  pojem−
ności C1, C234 tworzą
najprawdziwszy  dziel−
nik  pojemnościowy,
który  zmniejsza  po−
ziom  sygnału  o około
1/3.

Poza  tym  pojemno−

ści  te  obcinają  wyższe
częstotliwości. Sam mi−
krofon elektretowy jest
swego rodzaju źródłem
prądowym, więc oporność wyjściowa obwodu
z mikrofonem jest praktycznie równa rezystan−
cji R1. Wypadkowa pojemność obciążająca mi−
krofon wynosi niecałe 105nF (330nF w szereg
z 153,8nF). Jak ilustruje rysunek C, częstotli−
wości  powyżej  1500Hz  są  obcinane  w filtrze
RC,  co  chyba  nie  jest  celowym  zamierzeniem
w układzie wykrywacza burzy.

Jeśli układ rzeczywiście ma obcinać wyż−

sze  częstotliwości,  warto  zwiększyć  R1  do
np. 4,7k

, zwiększyć C1 do 1

µ

F, ewentual−

nie  470nF,  co  pozwoli  zmieniać  górną  czę−
stotliwość graniczną za pomocą C234.

Za najważniejszy błąd słusznie uznaliście

jednak  brak  obwodów  polaryzacji  wejścia
nieodwracającego.  Choć  kostka  TL081  ma
znikomy  prąd  polaryzacji,  bo  obwody  wej−
ściowe zawierają tranzystory JFET, nie moż−
na  pozostawić  wejścia  „w powietrzu”.  Po
pewnym czasie nawet ten maleńki prąd pola−
ryzacji naładuje bądź rozładuje kondensatory
(prąd  w kostce  TL081  wpływa  do  wejścia)
i uniemożliwi pracę wzmacniacza.

Nie  ulega  wąt−

pliwości,  że  układ
trzeba 

uzupełnić

o obwody polaryza−
cji  wejścia,  choćby
w postaci  dwóch
jednakowych  rezy−
storów, 

po 

np.

1M

,  jak  pokazuje

rysunek D.

I

kolejny  problem.

Można się spodziewać, że
wzmacniacz  będzie  miał
wzmocnienie co najmniej
kilkadziesiąt  razy,  żeby
wzmocnił  małe  sygnały
z mikrofonu  do  poziomu
kilku woltów, umożliwia−
jącego sterowanie bramek TTL. W takim wy−
padku rezystancja czynna potencjometru mu−
siałaby być rzędu stu omów, co najwyżej kil−
kuset  omów.  Ze  względu  na  niezbyt  dużą
wartość pojemności C5 i rezystancji P1 dolna
częstotliwość  graniczna  w układzie  według
rysunku E wynosiłaby 480Hz. Mniejsze czę−
stotliwości  nie  zostałyby  wystarczająco
wzmocnione. To też nie jest chyba przemyśla−
ne  rozwiązanie,  ponieważ  wykrywacz  burzy
powinien reagować właśnie na niskie i bardzo
niskie dźwięki odległych wyładowań.

Następną ważną sprawą jest brak rezystora

w obwodzie bazy tranzystora T1. Wygląda na
to,  że  rezystor  taki  powinien  być  włączony
między bazę a masę. Przy podanej wartości R5
jego wartość wynosiłaby 47k

...470k

, a tym

samym  pojemność  C6  może  być  radykalnie
mniejsza. Na marginesie wspomnę, że włącze−
nie  niezaformowanego  „elektrolita”  o pojem−
ności  470

µ

F  może  przez  czas  jakiś  powodo−

wać, że ewidentnie błędny układ będzie... dzia−
łał dopóki kondensator ten się nie zaformuje.

Wiele  osób  zakwestionowało  możliwość

pracy  kostki  TL081  przy  pojedynczym  na−
pięciu +5V. Trzeba dodać kondensator filtru−
jący zasilanie, bo w niesprzyjających warun−
kach układ mógłby się wzbudzić, ale z war−
tości napięcia zasilania nie robiłbym proble−
mu, choć w katalogach podaje się minimalne
napięcie  zasilania  ±4V,  czyli  w sumie  8V.
Kostki  TL08x i pokrewne  mogą  pracować
przy zasilaniu 5V, jednak zakres napięć wyj−
ściowych jest wtedy ograniczony, zwłaszcza
przy obciążeniu wyjścia. Tu wyjście nie jest
obciążone  w istotnym  stopniu.  Dodatkową
korzystną  właściwością  jest  zastosowanie
(prawdopodobnie  przez  przypadek)  bramek
z rodziny TTL LS, których próg przełączania
wynosi 1...1,5V.

Nie  uważam  braku  kółeczek  oznaczają−

cych negację bramek za błąd. To tylko drob−
na  usterka  przy  rysowaniu  schematu.  Opis
niedwuznacznie wskazuje, że chodzi o bram−
ki NAND z kostki 74LS00. Śmiem natomiast
przypuszczać, że podany typ bramek (z rodzi−
ny LS) został użyty przypadkowo. Nie jestem
przekonany, czy autor pamiętał, że w tych bi−
polarnych układach w stanie niskim z wejścia
wypływa  niewielki  prąd,  według  katalogu
maksymalna jego wartość to 0,4mA. Prąd ten
spowoduje spadek napięcia na R3, a przy du−
żej wartości R3 wręcz uniemożliwi pracę, bo
już w spoczynku na wejściu będzie stan wy−
soki.  Rzeczywisty  układ  powinien  pracować
z rezystorem o wartości 4,7k

, ale warto by−

łoby  przewidzieć  najgorszy  przypadek,  czyli
prąd  rzędu  0,4mA wypływający  z wejścia.
Oznacza  to,  że  rezystor  R3  wypadałoby
zmniejszyć, np. do 1k

, najwyżej 2k

.

A tak w ogóle, należałoby zmodyfikować

obwody sterowania bramek. Cześć uczestni−
ków słusznie proponuje użycie bramek z wej−
ściem  Schmitta  (LS132,  LS14,  HC14  lub
CMOS40106,  4093).  W przypadku  stosowa−

nia  bramek  LS00  można  uzyskać  histerezę
przez dodanie dwóch rezystorów.

Pokazane  roz−

wiązanie  nie  jest
jednak  optymalne
z kilku  względów.
Warto 

zastosować

znacznie lepszy układ
rysunku F z tran−
zystorem  włączo−
nym  od  strony  ma−
sy.  Traci  wtedy  znaczenie  problem  prądu
wejściowego  bramki,  a czułość  tak  włączo−
nego tranzystora jest znacznie większa. Osta−
tecznie  zmodyfikowany  układ  mógłby  wy−
glądać, jak na rysunku G.

W sumie uczestnicy konkursu wychwyci−

li  prawie  wszystkie  opisane  problemy. 
Nagrody otrzymują: 
Piotr Prymon – Zarzecze, 
Czesław Szutowicz – Włocławek, 
Jerzy Bergiel – Szczecin

Zadanie numer 75

Na  rysunku  H pokazany  jest  fragment  roz−
wiązania  jednego  z wcześniejszych  zadań
Szkoły. Cztery przerzutniki RS tworzą odpo−
wiednik  zespołu  zależnych  izostatów.  Naci−
śnięcie kolejnego powoduje skasowanie włą−
czonego wcześniej.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Wyjaśnienia mogą i powinny być jak naj−

krótsze, co znacznie ułatwi mi analizę nade−
słanych  odpowiedzi.  Kartki  opatrzcie  dopi−
skiem NieGra75 i nadeślijcie w terminie 45
dni  od  ukazania  się  tego  numeru  EdW.  Na−
grodami będą drobne kity AVT lub inne przy−
datne narody rzeczowe.

Piotr Górecki

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

Maj 2002

C

D

E

F

G

B

H