background image

fotoelektrycznego do krokomierza pokazany
jest na fotografii 16.

Jeśli chodzi o zadanie 77, jak zwykle naj−

więcej punktów, upominki  i nagrody  można
było  zdobyć  za  niepowtarzalne,  własne  po−
mysły oraz za praktyczne próby, a nie za po−
wtarzanie typowych rozwiązań czy tym bar−
dziej przerysowywanie schematów.

Upominki  otrzymają:  Bartosz  Czerwiec,

Wojciech Macek, Marek Osiak, Tomasz Wi−
śniewski,  Jakub  Jagiełło,  Dariusz  Dreli−
charz, Mirosław Kopera i Marcin Wiązania
.

Nagrody otrzymują: Remigiusz Idzikowski,

Dawid Kozioł, Marcin Malich i Michał Stach.
Prawie  wszyscy  wymienieni  z nazwiska  otrzy−
mują punkty  (1...7).  Autorzy  projektów  skiero−
wanych do publikacji otrzymają honoraria.

Serdecznie  zapraszam  do  udziału  w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

34

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

Listopad 2002

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

Marcin Wiązania Gacki. . . . . . . . . . . . . . . 109
Dariusz Drelicharz 
Przemyśl  . . . . . . . . . . . 72
Mariusz Chilmon 
Augustów  . . . . . . . . . . . 71
Michał Stach 
Kamionka Mała  . . . . . . . . . . 49
Marcin Malich 
Wodzisław Śl.  . . . . . . . . . . . 44
Jarosław Chudoba 
Gorzów Wlkp.  . . . . . . . 42
Krzysztof Kraska 
Przemyśl  . . . . . . . . . . . . 37
Bartłomiej Radzik 
Ostrowiec Św.  . . . . . . . 37
Roman Biadalski 
Zielona Góra  . . . . . . . . . 33
Piotr  Wójtowicz 
Wólka Bodzechowska . . . 33
Jarosław Tarnawa 
Godziszka  . . . . . . . . . . 32
Dariusz Knull 
Zabrze  . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Filip Rus 
Zawiercie  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Piotr Romysz 
Koszalin  . . . . . . . . . . . . . . . 27
Rafał Stępień 
Rudy  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Piotr Dereszowski 
Chrzanów  . . . . . . . . . . 24
Szymon Janek 
Lublin  . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Mariusz Ciołek 
Kownaciska . . . . . . . . . . . . 20
Radosław Ciosk 
Trzebnica  . . . . . . . . . . . . 20

Jakub Kallas Gdynia  . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Jacek Konieczny 
Poznań  . . . . . . . . . . . . . 20
Michał Koziak 
Sosnowiec  . . . . . . . . . . . . . 20
Michał Pasiecznik 
Zawiszów . . . . . . . . . . . 18
Radosław Koppel 
Gliwice  . . . . . . . . . . . . . 17
Łukasz Cyga 
Chełmek  . . . . . . . . . . . . . . . 16
Jakub Jagiełło 
Gorzów Wlkp.  . . . . . . . . . . 16
Dawid Lichosyt 
Gorenice  . . . . . . . . . . . . . 16
Andrzej Sadowski 
Skarżysko Kam.  . . . . . . 16
Maciej Jurzak 
Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ryszard Milewicz 
Wrocław  . . . . . . . . . . . . 15
Emil Ulanowski 
Skierniewice . . . . . . . . . . . 15
Artur Filip 
Legionowo  . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Robert Jaworowski 
Augustów  . . . . . . . . . 14
Aleksander Drab 
Zdziechowice  . . . . . . . . . 13
Wojciech Macek 
Nowy Sącz  . . . . . . . . . . . 13
Bartek Czerwiec 
Mogilno  . . . . . . . . . . . . . 12
Zbigniew  Meus 
Dąbrowa Szlach.  . . . . . . . 12
Arkadiusz Zieliński 
Częstochowa  . . . . . . . 12

Piotr Bechcicki Sochaczew  . . . . . . . . . . . . 11
Sebastian Mankiewicz 
Poznań  . . . . . . . . . 11
Paweł Szwed 
Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . .  11
Marcin Dyoniziak 
Brwinów  . . . . . . . . . . . . 10
Tomasz Gajda 
Wrząsawa  . . . . . . . . . . . . . 10
Dawid Kozioł 
Elbląg  . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Piotr Podczarski 
Redecz  . . . . . . . . . . . . . 10
Bartek Stróżyński 
Kęty  . . . . . . . . . . . . . . . 10
Maciej Ciechowski 
Gdynia  . . . . . . . . . . . . . 9
Mariusz Ciszewski 
Polanica Zdr. . . . . . . . . . 9
Filip Karbowski 
Warszawa  . . . . . . . . . . . . . 9
Witold Krzak Ż
ywiec  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Piotr Kuśmierczuk 
Gościno . . . . . . . . . . . .  9
Kamil Urbanowicz 
Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Michał Waśkiewicz 
Białystok . . . . . . . . . . . . 9
Piotr Wilk 
Suchedniów  . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Krzysztof Żmuda 
Chrzanów  . . . . . . . . . . . . 9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Rozwiązanie zadania 77

WEdW7/2002  zamieszczony  był  schemat
nadesłany jako rozwiązanie jednego z wcze−
śniejszych zadań Szkoły. Przy bliższym zba−
daniu sprawy okazało się, że jest to rozwią−
zanie  zadania  70  –  uciszacz  szczekającego
psa,  a nie  wykrywacz  grzmotów.  Niemniej
działanie  ma  być  takie  samo:  po  wykryciu
głośnego  dźwięku  ma  się  odezwać  sygnali−
zator. Oryginalny układ pokazany jest na ry−
sunku A
.

Znów  dopatrzyliście  się  sporej  liczby

usterek.  Większość  uczestników  wykryła
trzy główne błędy:
1.  Brak  bramki  pośredniczącej  (inwertera)
między U1A, U1B. Wprezentowanym ukła−
dzie  zespół  generatorów  będzie  pracował
błędnie  (w stanie  spoczynku  generatora

U1A będzie pracował generator U1B). Układ
powinien wyglądać, jak na rysunku B.
2.  Brak  rezystora
między kolektorem
T1  a masą.  Teore−
tycznie  na  wejściu
sterującym  genera−
tora  U1A będzie
stan  nieokreślony,
w praktyce  będzie  tam  stan  wysoki,  wynikają−
cych choćby z naładowania pojemności wejścio−
wej bramki przez T1. Ilustruje to rysunek C.
3.  Nieprawidłowa  budowa  wzmacniacza  sy−
gnału,  zawierającego  mikrofon,  wzmacnia−
cze operacyjne i tranzystor T1.

Kilku uczestników stwierdziło, że mikro−

fon (zapewne elektretowy) nie ma obwodów
polaryzacji.  To  nieprawda.  Polaryzację  za−

pewnia rezystor R1. Mikrofon
będzie pracował.

Standardowo  rzeczywiście

w obwodzie  polaryzacji  mi−
krofonu  stosuje  się  dodatko−
wy rezystor i kondensator we−
dług  rysunku  D.  Ich  zada−
niem  jest  jedynie  odsprzę−
gnięcie  obwodu  mikrofonu,
by  nie  dopuścić  do  samow−
zbudzenia.  Taki  lub  jeszcze

bardziej rozbudowany obwód polaryzacji mi−
krofonu  jest  absolutnie  niezbędny,  gdy
wzmacniacz  ma  duże  wzmocnienie.  Trzeba
pamiętać,  że  pod  wpływem  zmian  sygnału
zmienia się w jakimś niewielkim stopniu na−

pięcie  zasilania.  Te
zmiany napięcia zasi−
lania  przedostają  się
przez  rezystor  R1
z powrotem do obwo−
du  mikrofonu  i dalej
na  wejście  wzmac−
niacza. Wtakiej sytuacji, gdy wzmocnienie
jest duże, łatwo o powstanie pętli dodatnie−
go sprzężenia zwrotnego i o samowzbudze−
nie.  Womawianym  układzie  zapewne  nie
będzie  potrzebne  duże  wzmocnienie,  bo
uciszacz  mocowany  będzie  na  obroży  psa,
czyli  blisko  źródła  głośnego  dźwięku.  Co
prawda,  ze  względu  na  spodziewane  nie−
zbyt duże wzmocnienie, ryzyko samowzbu−
dzenia  nie  jest  wielkie,  niemniej  zawsze
warto  pamiętać  o problemie  odsprzęgania
zasilania.  Tym  bardziej,  że  układ  ma  być
zasilany z małej baterii o znacznym oporze
wewnętrznym:  bloczka  9V lub  dwóch,
trzech baterii litowych. I tu mam zarzut do
większości uczestników: tylko jedna osoba
zwróciła uwagę na istotny błąd – brak kon−
densatora  filtrującego  napięcie  zasilania.
Przyznam  lojalnie,  że  sam  usunąłem  ten
kondensator  (elektrolit)  ze  schematu,  by
wprowadzić  jeszcze  jedną  usterkę.  Można
stwierdzić, że jej nie dostrzegliście.

Ale  wracajmy  do  układu.  Jeśli  chodzi

o punkt  3,  opinie  były  rozmaite.  Nic  dziw−
nego,  zaproponowany  układ  jest  co  naj−
mniej nietypowy, dlatego koniecznie trzeba
określić zamierzony sposób działania. Ma to

A

Fot. 16 Model Michała Koziaka

B

C

D

background image

być uciszacz szczekającego psa, więc poja−
wienie  się  głośnych  dźwięków  powinno
uruchomić  generator,  który  wytworzy  serię
dźwięków  nieprzyjemnych  dla  zwierzęcia.
Wspoczynku  na  wejściu  generatora  musi
więc  być  stan  niski  –  patrz  rysunki  B i C.
Tym samym w spoczynku tranzystor T1 po−
winien być zatkany.

Patrząc na układ

od  strony  wejścia,
obwody  mikrofonu
możemy  uznać  za
dopuszczalne.  Do−
puszczalna  jest  też
praca  wzmacniacza
LM358  na  pozio−
mie masy. Zapropo−
nowane  przez  nie−
których  układy  według  rysunku  E są  po−
prawne,  ale  można  pozostawić  oryginalną
konfigurację − kostka LM358 jest znana z te−
go,  że  może  pracować  w takich  warunkach.
Oznacza  to,  że  w spoczynku  na  wyjściu
pierwszego  wzmacniacza  napięcie  wyjścio−
we będzie równe zeru (potencjał masy z do−
kładnością  do  kilkunastu  miliwoltów).  Tym
samym w spoczynku kondensator C3 będzie
w pełni naładowany przez R4
i będzie  na  nim  występować
pełne  napięcie  zasilania.
Z kolei  napięcie  na  rezysto−
rze R4 będzie równe zeru.

Pojawienie  się  sygnału

z mikrofonu  zaowocuje  poja−
wieniem się na wyjściu pierw−
szego  wzmacniacza  napięcia
dodatniego. Dzięki diodzie spowoduje to czę−
ściowe rozładowanie C3. Właśnie rozładowa−
nie,  co  w tym  przypadku  oznacza  wzrost  na−
pięcia na R4 i na wejściu drugiego wzmacnia−
cza operacyjnego. Tym samym na wyjściu dru−
giego  wzmacniacza  w spoczynku  będzie  na−
pięcie równe zeru (potencjał masy) i pod wpły−
wem głośnych dźwięków będzie ono rosnąć.

Wzrost  napięcia  na  wyjściu  drugiego

wzmacniacza  być  może  powinien,  zdaniem
pomysłodawcy,  spowodować  reakcję  tranzy−
stora  T1  i włączenie  generatora.  Tak  jednak
nie będzie z kilku względów.

Po pierwsze, żeby wyłączyć tranzystor T1

napięcie  baza−emiter  musi  być  mniejsze  niż
0,6V. Napięcie na wyjściu wzmacniacza ope−
racyjnego  musiałoby  wzrosnąć  praktycznie
do  dodatniego  napięcia  zasilania.  Wiekowa,
skądinąd znakomita kostka LM358 na pewno
nie  jest  wzmacniaczem  typu  rail−to−rail.  Co
prawda ma obwody, zapewniające pracę wej−
ścia  i wyjścia  w pobliżu  ujemnego  napięcia
zasilania, ale na pewno ani wejście, ani wyj−
ście nie będzie poprawnie pracować w pobli−
żu dodatniego napięcia zasilania. Ilustruje to
rysunek  F,  pokazujący  stopnie  wyjściowe
pierwszego  wzmacniacza  operacyjnego
i przypuszczalne  napięcia  maksymalne  przy
dużym sygnale z mikrofonu. Rysunek ten udo−

wadnia, że tranzystor T1 na pewno zawsze bę−
dzie  przewodził,  aby  go  zatkać,  należałoby
zastosować dzielnik według rysunku G.

Ale  taki  dziel−

nik nic nie pomo−
że, 

ponieważ

z wcześniejszego
opisu  wyraźnie
wynika, iż w spo−
czynku T1, który niewątpliwie jest tranzysto−
rem PNP, będzie przewodził, a więc napięcie
na jego kolektorze będzie bliskie dodatniemu
napięciu  zasilania,  co  oznacza  stan  wysoki.
A stan  wysoki  uruchomi  generator  U1A.
Działanie musi być odwrotne!

Tu  niektórzy  uczestnicy  proponowali

zmienić  tranzystor  na  NPN,  na  przykład  we−
dług  rysunku  H.  Można,  ale  po  co?  Wydaj−
ność  wyjściowa  wzmacniacza  jest  znacznie
większa  niż  10mA,  więc  wystarczy  zastoso−
wać  C3  o niewielkiej  pojem−
ności, np. 10...22

µ

F i wzmac−

niacz  dobrze  poradzi  sobie
z jego  rozładowaniem.  Czyż
więc  nie  wystarczy  uprościć
układu  według  rysunku  J,
a drugi wzmacniacz wykorzy−
stać według rysunku K lub L?
Przecież bramka U1A ma dużą
histerezę,  wielką  oporność
wejściową  i może  być  śmiało
dołączona wprost do C3.

Przy  okazji  muszę  wspo−

mnieć,  że  nie  mają  racji  uczestnicy,  którzy
stwierdzili,  że  R3  i PR1  trzeba  zamienić
miejscami.  Można,  niemniej  obie  wersje
rysunku M są poprawne, trzeba tylko do−

brać wartość tych re−
zystancji,  by  zapew−
nić 

wymagane

wzmocnienie.

Nie  trzeba  też

usuwać kondensatora
C2.  Jego  obecność
nie  jest  konieczna,
ale jest pożądana, bo
wzmacniacz nie wzmacnia wtedy swego wej−
ściowego napięcia niezrównoważenia.

Nie należy też usuwać diody i kondensa−

tora C3, co sugerowało dwóch uczestników –
dzięki nim generator będzie pracował nie tyl−
ko w czasie szczekania psa, ale też nieco dłu−
żej – takie przedłużone działanie jest absolut−
nie konieczne.

Nagrody otrzymują: 

Piotr Podczarski Redecz Wlk., 
Marcin Węgielewski Pokory, 
Piotr Ślusarczyk Lubin.

Zadanie 81

Na  rysunku  N pokazany  jest  układ  będący
rozwiązaniem zadania 74 naszej Szkoły. Jest
to  układ  włączania  nietypowego  mikrofonu
za pomocą transoptora.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi

plus  ewentualnie  rysunek  –  poprawiony
schemat.  Kartki,  listy  i e−maile  oznaczcie
dopiskiem  NieGra81 i nadeślijcie  w termi−
nie  45  dni  od  ukazania  się  tego  numeru
EdW.  Autorzy  najlepszych  odpowiedzi
otrzymają upominki.

Piotr Górecki

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

Listopad 2002

F

G

H

E

K

L

J

M

N