docSzkoła Konstruktorów
download 
Reklamacja Transkrypt
Szkoła Konstruktorów
Szkoła Konstruktorów Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania. Model i schematy montażowe nie są wy− magane, ale przysłanie działającego modelu lub jego fotografii zwiększa szansę na nagrodę. Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane jest podanie swego wieku. Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnych kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą). Zadanie nr 61 Pomysł zadania nadesłał Radosław Szycko z Goleniowa. Oto fragment listu: Ostatnio w moim mieście pojawili się złodzieje, którzy penetrują klatki schodowe budynków mie− szkalnych i sprawdzają, czy któreś drzwi nie są otwarte. (...) jedno takie zdarzenie miało miejsce podczas obecności domownika. Z przedpokoju zginęły klucze i kurtka. Aby uchronić się przed taką sytuacją, na− leży zainstalować akustyczny sygnalizator niezamkniętych drzwi. Najpierw podaję oficjalny temat zadania 61: Zaprojektować sygnalizator zam− knięcia drzwi na klucz lub zasuwę. Teraz ważne wyjaśnienia. Jak wynika z zamieszczonego cytatu, układ ma spraw− dzać nie to, czy drzwi są uchylone czy nie. Zaprojektowane urządzenie ma kontrolować, czy są skutecznie zamknięte na zasuwę lub klucz. Oczywiście aby system mógł pełnić swą rolę, przez prawie cały czas drzwi muszą być zamknięte na klucz (na zasuwę). Będą otwierane tylko na chwilę, gdy ktoś wchodzi lub wychodzi. 28 W najprostszym przypadku działanie sy− gnalizatora wyobrażam sobie tak: każde otwarcie zamka uruchomi obwód odmierza− nia czasu, na przykład 10 sekund (lub nawet mniej). Te 10 sekund całkowicie wystarczy, by wejść/wyjść i zamknąć drzwi na klucz lub na zasuwę. Wtedy sygnalizator się nie ode− zwie. Jeśli jednak zamek będzie otwarty przez więcej niż 10 sekund, ma się odezwać sygnalizator dźwiękowy, przypominający domownikowi o konieczności skutecznego zamknięcia drzwi. Układ elektroniczny będzie w tym wy− padku prosty. Nie jest to warunek konieczny, jednak proponuję zasilać sygnalizator z bate− rii. Trzeba więc zwrócić uwagę, by w spo− czynku pobierał znikomo mały prąd (do 10 mikroamperów). Chodzi o to, by układ był zasilany z baterii 9−woltowej (alkaliczna ok. 450mAh) albo jednej czy dwóch litowych (100...150mAh) i by takie baterie wystarczy− ły na co najmniej rok pracy. Nie wszędzie bo− wiem dostępne będzie napięcie sieci. Układ czasowy do takiego prostego sy− gnalizatora to drobiazg. Znacznie więcej uwagi będzie wymagać zaprojektowanie czujnika zamknięcia zamka (zasunięcia zasu− wy). Poświęćcie tej sprawie baczną uwagę. Czujnik musi być przede wszystkim nieza− wodny, by mógł bezawaryjnie pracować przez kilka... kilkanaście lat. W przypadku futryny drewnianej sprawa jest prostsza – można wmontować jakikolwiek czujnik sty− kowy (mikrowyłącznik). Trochę trudniej bę− dzie w przypadku futryn metalowych, jednak jestem przekonany, że znajdziecie dobre roz− wiązania. Potraktujcie temat jak najbardziej poważ− nie, przyjmując, iż urządzenie będzie wyko− rzystane w Waszym domu (ale zastanówcie się, jakie uniwersalne rozwiązania stosować przy różnych zamkach i zasuwach). Zadanie generalnie uważam za łatwe i spodziewam się wielu prac. Konkurencja na pewno będzie duża, więc pomyślcie i opracujcie układy, wyróżniające się spo− śród innych. Rozważcie różne przypadki, żeby urządze− nie było jak najbardziej praktyczne. Weźcie pod uwagę różne możliwości. Jeśli układ współpracowałby z dodatkową zasuwą zamy− kaną tylko od wewnątrz, to jak się zachowa po wyjściu domowników i zamknięciu drzwi na standardowy zamek? Czy byłby sens połą− czenia takiego sygnalizatora z normalnym systemem alarmowym? Czy warto stosować kostkę ISD z zapisanym komunikatem głoso− wym? Czy warto rozbudowywać taki system, Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów by stan zamka pokazywał także za pomocą kontrolek LED, np. w sypialni? A może ktoś ma inny, oryginalny pomysł, związany z ochroną przed złodziejami? Szansę na punkty i nagrody będą miały rów− nież prace zawierające odmienne pomysły Rozwiązanie zadania nr 57 Temat zadania 57 brzmiał: Jak zmodyfiko− wać, ulepszyć bądź uprościć pipka dręczy− ciela? Oczywiście otrzymałem mnóstwo rozwią− zań. Tym razem prac teoretycznych było nie− wiele – dałyby się policzyć na palcach rąk. Zdecydowana większość to działające modele. Jak pisałem wcześniej, chodziło mi o to, byście zajęli się układami zasilanymi niskimi napięciami. I od razu chciałbym pochwalić wszystkich tych, którzy dopracowali swe układy pod tym właśnie kątem. Większość modeli rzeczywiście zasilana jest niskim na− pięciem, zwykle 3V z baterii litowej, a nie− które nawet z jednego ogniwa 1,5V. W swoich konstrukcjach zastosowaliście przede wszystkim kostki CMOS rodziny 4000, głównie 4093, ale także 4047, 4541 oraz 555 w wersji CMOS. Każdy układ zawiera jakiś fotoelement. Wykorzystaliście fotorezystory, fototranzystory i fotodiody. O ich wadach i za− letach wspomnę jeszcze na końcu artykułu. Ponieważ tym razem prac teoretycznych, nadesłanych zwykłą pocztą i w e−mailach było tylko kilka, omówię je na końcu. Przejdę od ra− zu do poszczególnych grup rozwiązań prak− tycznych. Przypominam, że na stronie interne− towej można znaleźć oryginalne schematy wielu uczestników w postaci plików gif. Jeśli w dalszym tekście pojawi się zapis typu nazwi− sko.gif, znaczy że schemat trafił do Internetu. 4093 Zdecydowanie najwięcej projektów zrealizo− waliście w oparciu o układ 4093. Rzeczywi− ście, do budowy pipka w zasadzie wystarczy− łaby jedna bramka z kostki 4093 według ry− sunku 1. R1 decyduje o czułości, czyli i koncepcje, byle dotyczyły tematu ochrony przed niepowołanymi gośćmi. Jak zwykle przypominam, że najlepsze roz− wiązania praktyczne mogą być zaprezentowane w Forum Czytelników albo w dziale Elektroni− ka−2000, a ich autorzy otrzymają honoraria. Dla− tego proponuję, żebyście od razu pisali prace w formie charakterystycznej dla działu E−2000. Zachęcam do udziału w bieżącym zada− niu. Nadal czekam na propozycje kolejnych zadań. Pomysłodawcy otrzymują nagrody w postaci kitów AVT lub dobrych książek. oświetleniu, przy którym pipek zacznie swą wredną działalność. Stała czasowa C1*R2 wyznacza okres powtarzania pisków, nato− miast iloczyn C1*R3 decyduje o czasie trwa− nia pisku. Warto jednak wykorzystać pozostałe bramki, choćby w roli bufora, według rysun− ku 2. Jest to wręcz konieczne przy niskim na− pięciu zasilania, gdy wyjście bramki ma ma− łą wydajność prądową. powinno się stosować do uprzykrzania życia bliźnim. Opracowując zadanie zbadał, że je− dynie kostka 4047 pracuje przy zasilaniu po− niżej 1,5V. Ostatecznie zdecydował się jed− nak na układ 4093 zasilany z baterii litowej. Model pokazany jest na fotografii 2. Fot. 2 Układ Krzysztofa Kraski Fot. 3 Pipek Bartka Radzika Rys. 2 Właśnie ze względu na małą wydajność prądową, aby uzyskać króciutkie piski, w skrajnym przypadku trzeba będzie R3 za− stąpić zworą, następnie dobrać C1, by uzy− skać krótki czas trwania pisku, a na koniec dobrać R2, zapewne o bardzo dużej wartości, rzędu megaomów. Witold Krzak z Żywca (Krzak.gif) zrea− lizował swój układ właśnie według koncepcji z rysunku 2. Zmierzył prąd zasilania w stanie czuwania – 15µA, przy pisku – 350µA. Mo− del można zobaczyć na fotografii 1. Fot. 1 Model Witolda Krzaka Rys. 1 Podobnie prosty układ nadesłał Krzysztof Kraska z Przemyśla. Napisał, iż w związku z wykonywaną pracą wie, co to jest nieprze− spana noc i uważa, że tego typu układów nie Elektronika dla Wszystkich Bartłomiej Radzik z Ostrowca Św. nade− słał elegancki model, pokazany na fotografii 3 (Radzik.gif). Przewidział cztery druciane „no− gi”, umożliwiające ustawienie urządzenia w różnych pozycjach. Nagrodę otrzyma jed− nak za co innego; wyjaśnię to później. Nagro− dę otrzyma także 13−letni Michał Bielecki z Konstancina. Pipek pokazany na fotografii 4 jest jego pierwszym układem z CMOS−ami. W liście opisał swe perypetie z układem oraz sposoby likwidowania napotkanych proble− mów. Schemat pokazany jest na rysunku 3. Nagrodę otrzymuje za eksperymenty, a głów− nie za wprowadzenie obwodu opóźnionego włączania pipka. Zauważył mianowicie, że po nagłym zgaszeniu lampy pipek od razu wyda− wał dźwięk. Oczywiście ogromnie ułatwia to jego znalezienie, a Michał chciał, by jego układ był trudny do wykrycia. A tak na margi− nesie – prawie nikt nie wspomniał o tej właści− wości. W rezultacie większość prezentowa− nych pipków jest łatwa do wykrycia. Wystar− czy kilka razy zapalić i zgasić światło w po− mieszczeniu, a odzywający się za każdym ra− zem pipek zdradzi miejsce swego pobytu. 29 Szkoła Konstruktorów Michał zastosował prosty sposób – dodał kondensator równolegle do fotoelementu. Jest to jak najbardziej prawidłowe rozwiąza− nie. Bardziej zaawansowani mogą się zasta− nowić, czy taki sam efekt dałoby dodanie ob− wodu RC np. za pierwszą bramką? Fot. 4 Układ Michała Bieleckiego Rys. 3 13−letni kandydat na konstruktora w trak− cie badań tylko w jednym wypadku poszedł fałszywym tropem: przyczyną reakcji na światło energooszczędnej żarówki nie była częstotliwość błysków tej żarówki wynikają− ca z pracy przetwornicy. Po prostu układ ma dużą czułość – temat czułości omówię pod koniec artykułu. Niezależnie od wyników prób gratuluję Michałowi i innym dociekli− wym eksperymentatorom! Kilku Kolegów w niemal identycznych układach zastosowało membranę piezo za− miast brzęczyka z generatorem. Ponieważ w kostce 4093 do dyspozycji są cztery bram− ki, nie powoduje to komplikacji układu, a zdecydowanie zwiększa możliwości. I takie rozwiązanie naprawdę jest godne realizacji. Maciej Jurzak z Rabki otrzyma nagrodę głównie za eksperymenty i pomiary. Schemat jego układu można zobaczyć na rysunku 4, a starannie wykonany model − na fotografii 5. Maciej zmierzył pobór prądu swego pipka. Dzięki dużej wartości R1 (co było możliwe w związku z zastosowaniem fotodiody), w ciągu dnia pobiera nie więcej niż 0,4µA. W nocy w okresach ciszy prąd zmienia się od 0,2 do 1,7µA, a podczas „pipania” wynosi 8,8...10,6µA. Przebieg prądu pokazany jest na rysunku 5. Oto fragmenty listu: Stali czytelnicy EdW znają słabość red. Z. Raabe do kostki NE555. Zadałem sobie nieco trudu i doliczyłem się aż 40 projektów tego autora zawierających układ 555. Zamieszanie, jakie pojawiło się wokół jednego z nich – pipka dręczyciela – skłoniło mnie do opracowania podobnego układziku, nie wykorzystującego kostki 555. Miała to być swego rodzaju polemika z auto− rem, którego, nawiasem mówiąc, uważam za jednego z najoryginalniejszych konstrukto− rów w Waszej załodze. (...) Badałem doświadczalnie pobór prądu kost− ki 4093 podczas zbliżania się do progu przełą− czania. Przy zasilaniu 3V wynosił około 2µA, natomiast przy zasilaniu 9V aż 180µA. (...) Ponieważ pipek wykorzystuje membranę piezo (bez generatora), można dowolnie do− brać głośność i częstotliwość pisków. Możli− wość ustawienia wysokiej częstotliwości pi− sków niejako w naturalny sposób pozwoli wyeliminować z listy potencjalnych ofiar osoby starsze, które nie powinny być obiek− tem żartów (patrz dyskusja na łamach EdW). Przekroczenie pewnego wieku zwykle wiąże się z obniżeniem górnej granicy słuchu. (...) Ja sprawę potraktowałem z przymruże− niem oka, bo w elektronice też jest miejsce na poczucie humoru, o czym dobrze zresztą wie cała redakcja EdW. Szymon Janek z Lublina, który wykorzy− stał podobny schemat (Janek.gif) napisał, że dźwięk jego pipka przypomina skrzypienie drzwi w szafie. Model pokazany jest na foto− grafii 6. Z kolei Jarosław Kempa z Toka− rzewa, który obecnie jest studentem, nadesłał trzy schematy i dwa modele, pokazane na fo− tografii 7. Jeden z nich zawiera kostkę 4093 Rys. 5 Fot. 6 Model Szymona Janka Fot. 7 Układy Jarosława Kempy Rys. 4 Fot. 5 Pipek Macieja Jurzaka 30 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów Fot. 8 Model Piotra Wójtowicza Fot. 10 Układy Arkadiusza Zielińskiego Fot. 12 Model Filipa Karbowskiego i membranę piezo. (Kempa1.gif) Jarek otrzy− muje nagrodę głównie za wykorzystanie ele− mentów SMD i staranne wykonanie maleń− kich płytek drukowanych do nich. Piotr Wójtowicz z Wólki Bodzechow− skiej wykorzystał niemal identyczny schemat (Wojtowicz1.gif). Model pokazany jest na fo− tografii 8. Również Piotr wykorzystał foto− diodę (BP34), co umożliwiło zastosowanie współpracujące− go z nią rezystora o wartości 10MΩ i zmniejszenie tym prą− du spoczynkowego. I za to rów− nież otrzymuje nagrodę. Inni koledzy wykorzystali in− ne moduły wykonawcze. Jaro− sław Chudoba z Gorzowa Wlkp. (Chudoba1.gif)zastoso− wał „gadający moduł” i mały głośniczek – patrz fotografia 9. Arkadiusz Zieliński z Często− chowy wykonał dwa układy po− kazane na fotografii 10. Jeden z nich to klasyczny układ we− dług rysunku 2, drugi zawiera tranzystorowy przerzutnik asta− bilny oraz moduł z telefonu−za− bawki, pozwalający wybrać jeden z ośmiu dźwięków. Artur Filip z Legionowa w swoim ukła− dzie, pokazanym na fotografii 11, zrealizował ciekawą ideę. Zastosował dwa niezależne gene− ratory (14Hz i 1,4Hz) i dwa obwody RC skra− cające czas impulsów. Brzęczyk piezo odzywa się tylko wtedy, gdy oba generatory mają aku− rat na wyjściach stan wysoki. Pozwala to uzy− skać dźwięki o różnej długości w pseudoprzy− padkowych odstępach czasu. Rysunek 6 poka− zuje przykładową realizacje takiej idei. Orygi− nalny schemat (Filip1.gif) jest inny i zawiera ewidentny błąd (fotorezystor zwiera do plusa zasilania wyjście bramki, poza tym układ po− biera znaczny prąd. Niemniej za oryginalny po− mysł Artur otrzymuje nagrodę. wany na układzie 4060. Układ działa, dźwię− ki są długie, więc pipka łatwo odnaleźć, war− to te dźwięki skrócić. Podobny układ, z kost− kami 4060 i 4093 nadesłał Jarosław Tarna− wa z Godziszki – patrz fotografia 13. Bartłomiej Sędek z Bud Barcząckich przysłał wzmacniacz do pipka, zrealizowany na układzie TDA820. Model pokazany jest na fotografii 14. Oprócz pipków z kostką 4093 nadesłaliście też inne. Wspomniany już Jarosław Kempa jeden z układów zrealizował z kostką 555 w wersji CMOS SMD – patrz fotografia 7. Podał też schemat pipka z układem 4047. Filip Karbowski z Warszawy przysłał model pokazany na fotografii 12, zrealizo− Fot. 9 Pipek Jarosława Chudoby Fot. 11 Model Artura Filipa Rys. 6 Fot. 13 Pipek Jarosława Tarnawy Fot. 14 Układ Bartłomieja Sędka Inne rozwiązania Fot. 15 Pipek Andrzeja Sadowskiego Elektronika dla Wszystkich 31 Szkoła Konstruktorów Andrzej Sadowski ze Skarżyska−Kam. wykonał pipka w oparciu o kostkę 4541. Schemat pokazany jest na rysunku 7, a mo− del na fotografii 15. Choć pobór prądu nie jest rewelacyjnie niski, jednak Andrzej otrzyma nagrodę za pomysł, by regulować współczynnik wypełnienia za pomocą wej− ścia programującego B kostki 4541. Rys. 7 Rys. 8 Schemat i zdjęcie prościut− kiego pipka nade− słał przez Internet 15−letni Wojciech Macek z Nowego Sącza. Model po− kazany jest na fo− tografii 16, a schemat na ry− sunku 8. Bardzo wyso− ko oceniłem pracę młodziutkiego Filipa Rusa z Zawiercia. Choć działanie układu pozostawia wiele do życzenia (piski są zbyt głośne, zbyt długie i powtarzane zbyt często), Filip otrzy− muje aż sześć punktów i nagrodę. Dlaczego? Odpowiedzią jest fotografia 17. Młody kandy− dat na konstruktora musi się jeszcze dużo nau− czyć o układach i podzespołach, niemniej po− mysł wykonania „pipającej baterii” jest znako− mity. Filip usunął jedno ogniwo, czyli ma do dyspozycji pozostałe dwa (3V) i dużo miejsca we wnętrzu obudowy do zakamuflowania układu. Jestem przekonany, że wykorzystacie ten pomysł także do innych celów. Dariusz Knull z Zabrza także świadomie zastosował kamuflaż umieszczając układ w pudełku od zapałek. Jego model pokazany jest na fotografii 18. Sercem układu jest kostka 4541. Pracuje tu zupełnie nietypowo. Nie są wykorzystane wewnętrzne liczniki, tylko oscylator. W re− zultacie układ pracuje według koncepcji podobnej jak ta na rysunku 2, z tym, że genera− tor jest inny (kla− syczny dwu− bramkowy). Do− łączony opis nie zawiera uzasa− dnienia takiej decyzji, a co gor− sza, w układzie oscylatora pra− cuje kondensator elektrolityczny (100µF). Wprawdzie przy niskim napięciu zasilania (3V) nie ulegnie on uszkodzeniu, jednak przy napięciach wyższych zastosowanie elektrolita byłoby absolutnie niedopuszczalne. Nadesła− ny drugi projekt „Komarzyca bzykawica” nie zawiera błędów rzucających się w oczy. Skie− rowałem go do Pracowni Konstrukcyjnej. Je− śli przejdzie testy, ukaże się w Forum Czytel− ników lub w dziale E−2000. Jak zwykle Da− riusz przeprowadził też szereg prób z sygnali− zatorem od budzika oraz brzęczykiem piezo 1,5V. Ostatecznie uznał jednak, że zasilanie z jednego ogniwa 1,5V jest złym pomysłem. Podał schematy dwóch testowanych układów, ale rzeczywiście wymagałyby one poprawek. Mariusz Chilmon z Augustowa, który dopiero trzeci raz bierze udział w Szkole, wykonał w pudełku od zapałek model poka− zany na fotografii 19. Wykorzystał klasycz− ny multiwibrator astabilny i dwa tranzystory. Jego układ zasilany jest z jednego mniejsze− go paluszka (AAA, R06) o znacznej pojem− ności, więc pobór prądu rzędu 0,4mA nie jest tragedią. Pomimo znacznego poboru prądu przydzielam młodemu uczestnikowi nagrodę za niskie napięcie zasilania układu. Marcin Wiązania z Gacek przysłał aż czte− ry modele, pokazane na fotografiach 20...23. Trzy z nich są zasilane napięciem 3V i wyko− rzystują kostki 4093 (wg rysunku 2), 4047 oraz 4541. Ostatni układ zawiera cztery tranzystory i może być zasilany z jednego ogniwa 1,5V. Układy są prawidłowe, jednak nie zaskakują niczym szczególnym, zwłaszcza pobór prądu do najmniejszych nie należy. Ryszard Milewicz z Wrocławia nadesłał e−mail ze schematami i opisem. Zapowiada− ny model nie dotarł jednak do chwili pisania artykułu (dotarł dopiero po złożeniu artyku− łu, dlatego jego fotografia została umie− szczona na końcu tego odcinka Szkoły). Nie− mniej układy są bardzo interesujące. Orygi− nalne schematy można zobaczyć na rysunku 9. Oto obszerne fragmenty listu: Wyszedłem z założenia, że układ powinien być zasilany Fot. 19 Pipek Mariusza Chilmona Fot. 17 Układ Filipa Rusa Fot. 20 Układ Marcina Wiązani (1) Fot. 18 Model Dariusza Knulla Fot. 16 Model Wojciecha Macka 32 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów Fot. 21 Układ Marcina Wiązani (2) Fot. 22 Układ Marcina Wiązani (3) Fot. 23 Układ Marcina Wiązani (4) Punktacja Szkoły Konstruktorów Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . 13 Artur Filip Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Ryszard Milewicz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . 12 Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . 10 Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . 9 Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . 9 Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Bartosz Niżnik Puławy . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . 9 Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Roland Belka Złotów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . . . . . . . . 8 Michał Kobierzycki Grójec . . . . . . . . . . . . . . . 8 Łukasz Malec Tomaszów Lub. . . . . . . . . . . . . 8 Jarosław Markiewicz Zielona Góra . . . . . . . . 8 Marcin Biernat Rozalin . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Dariusz Bobrowski Tarnów . . . . . . . . . . . . . . 7 Michał Grzemski Grudziądz . . . . . . . . . . . . . . 7 Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . 7 Paweł Niedźwiedzki Wiechlice . . . . . . . . . . . . 7 Adam Pałubski Piotrków Tryb. . . . . . . . . . . . . 7 Elektronika dla Wszystkich niskim napięciem i zużywać mało (kilka µA) prądu w stanie czuwania. Rys. 1 pokazuje układ zasilany napięciem 3V (2...5V), pobór prądu w czasie czuwania to ok. 1µA, przy ba− terii litowej 100mAh daje to 100000h (11 lat) czuwania. B1 − przetw. piezo, L1 zwiększa głośność. Zasadniczym założeniem było jednak zbu− dowanie układu zasilanego z jednego ogniwa 1,5V. Założenia: Uzas=0,8...1,6V, czyli złącze B−E plus jedno C−E w nasyceniu, połączone szeregowo. Zastosowano multiwibrator nie− symetryczny wg rys. 2. Układ testowy zasilo− no z częściowo zużytej baterii R6 dającej 1,2V. Zastosowano R1=5M, R2=470k, Gł.1 − głośnik 57mm 8Ω. Układ działał w zakresie R1 10k−5M przy R2=0−300k przy R1=3M. Fotorezystor blokował przy słabym oświetle− niu, pobór prądu wynosił 0,5µA przy R1=3M. Następnie zastosowano jako Gł.1 przetwornik elektromagnetyczny 12x9mm R=47Ω (nominalne napięcie pracy 5V), częstotliwość rezonans. 2400Hz. Układ działał w zakresie R1=620k...5M (przy R2=225k) i R1=142k...5M (przy R2=0). Przy wartości R2 mniejszej od 18k głośność zmniejszała się, powyżej 53k była duża. Ma− ksymalną głośność zanotowano dla R1=1,77M, R2=224k oraz R1=525k, R2=85k. Dla wartości typowych R1=1M, R2=100k głośność też była du− ża. Do włączania jednego generatora użyto drugiego (rys. 3). W czasie prób stwierdzono, że do blokowania genera− tora R3 musi być mniejszy od 6k. Powy− żej pojawiała się modulacja (wtedy układ może służyć jako syrena lub gene− rator efektów − i ton ciągły − brak bloko− wania). W generatorze kluczującym zre− zygnowano z R2 (wg rys. 2), gdyż wy− starczy to do generowania krótkich pi− sków. Okres powtarzania pisków wynosi ok. 3 min. 10 s. przy słabym oświetleniu wzrasta do 4 min. Do testowania zakresu napięć zasi− lania i poboru prądu zastosowano zasilacz regulowany wg rys. 2a zasilany z nowej bate− rii (U=1,594V). Pobór prądu przy generowa− niu dźwięku dla Uzas=1,594V wyniósł Iz=7mA; dla Uzas 0,93V − 3mA, dla 0,67V − 0,3mA. Dla napięć zasilajacych powyżej 0,80V ton był w miarę normalny, spadała tyl− ko głośność. Poniżej 0,755V zaczęła wyra− źnie wzrastać częstotliwość. Przy 0,66V układ jeszcze generował słyszalny dźwięk. Przy zmniejszonym napięciu zasila− nia wydłużał się czas pisku. W czasie spoczyn− ku układ pobierał 0,7µA (3µA przy R1=470k). Układ jest energooszczędny, zużywa 0,019mAh na godzinę pracy (piszczenie w od− stępach czasu) przy Uz=1,59V, długość pi− sków 0,5s, okres powtarzania 3’10“. Bateria alkaliczna (1500mAh) powinna wystarczyć na prawie 9 lat, nie licząc samorozładowania. W celu zmniejszenia wymiarów można użyć bate− rii zegarkowej. Czułość (oświetlenie) można regulować przez zmianę R1 (mniejsza rezy− stancja − większa wartość natężenia światła dla zablokowania układu). Do zachowania stałego okresu powtarzania należy propor− cjonalnie zwiększyć C1. Do zwiększenia czę− stotliwości pisków na− leży zmniejszyć C1. Rys. 9 Długość pisków moż− na zwiększyć dodając w szereg z C1 rezystor o wartości od kilkuset omów do kilku kiloo− mów. Zastosowano fo− torezystor o średnicy 4,4mm o rezystancji 20k w zacienionym po− koju. Układ można za− silać z wyższego na− pięcia − powinien być odporny na odwrotne włączenie zasilania (złącza B−E przebiją się powyżej 6V). Oczywiście Ry− szard otrzymuje na− grodę. Na zakończenie wymienię jeszcze Au− torów, którzy nade− słali tylko schematy. Klasyczny układ we− dług rysunku 2 zapro− ponował Czesław Szutowicz z Wło− cławka (pozdrawiam, 33 Szkoła Konstruktorów najmniej prądu. Właśnie przez brak dogłęb− nych eksperymentów znacznie mniej punk− tów otrzymują Koledzy, którzy po prostu za− projektowali przeciętnego pipka nr N+1, li− cząc na jego publikację w EdW. Bardzo się cieszę, że wielu uczestników przeprowadziło wnikliwe eksperymenty. Niewątpliwie wzbogacili swą wiedzę, która zaowocuje w przyszłości. Gratuluję też naj− młodszym uczestnikom, którzy przysłali sze− reg sensownych układów. A oto fragment listu wspomnianego już Bartka Radzika: Chcę przedstawić wyniki eksperymentów, które przeprowadziłem z ele− mentami światłoczułymi. Badania miały na celu znalezienie elementu, który pracowałby z jak najmniejszym prądem. Sprawdziłem wszystko, począwszy od fotorezystorów, skoń− czywszy na diodach LED (!). Okazało się, że przy polaryzacji prądem rzędu 90nA najle− piej pracują fotodiody. Wobec tego właśnie fotodioda pełni rolę „oka” pipka. Bartek zastosował też kondensator opóźniający włączenie pipka po zgaszeniu światła. Zwróćcie uwagę, że większość układów zawiera fotorezystory i fototranzystory. Ro− zumiem, że nie wszyscy mają pod ręką pełny zestaw podzespołów. Niektórzy uczestnicy skarżyli się na przykład, że nie mogli kupić potrzebnych elementów SMD. Wygląda jed− nak na to, że często bez zastanowienia stoso− wano dzielnik z fotoelementem, który akurat był pod ręką, częstokroć nie bacząc na wy− miary czujnika. Tylko w kilku układach za− stosowano fotodiody. Tymczasem to jest istotna sprawa! Wielu Kolegów chciało zmniejszyć prąd spoczynkowy, więc po pro− stu zwiększali oporność rezystora współpra− cującego z fotoelementem. Tylko czy spraw− dzili w praktyce, przy jakim minimalnym oświetleniu układ przestaje „pipać”? Niestety, zwiększanie tej współpracującej rezystancji powoduje, że układ zaczyna pra− cować dopiero w głębokiej ciemności, mam nadzieję, że ręka jest już sprawna). Pro− sty układ z jedną bramką proponuje Sławo− mir Orkisz z Kuślina. Fabian Niemiec z Krzepic podał schemat układu z kostką 4093. Do skracania impulsów generatora za− stosował nie diodę, tylko tranzystor. Choć oryginalny schemat nie jest godny polecenia, a obwód z tranzystorem zawiera istotną usterkę, warto odnotować sam pomysł wyko− rzystania tranzystora. Ideę pokazuje rysunek 10. Tranzystor pozwoli ominąć problem, na który natknęło się kilku eksperymentatorów przy niskich napięciach zasilania, gdy okaza− ło się, że sposób skracania impulsu z diodą jest nieskuteczny. Rys. 10 Uwagi końcowe Ponieważ prace były do siebie podobne, aby otrzymać nagrodę, trzeba było wyróżnić się spośród konkurencji. Premiowałem przede wszystkim doniesienia o eksperymentach i wnioskach z nich płynących. Atutem był młody wiek oraz pomysłowość. Nie miałem wątpliwości, jak przydzielić punkty i nagro− dy, gdy podobne prace nadesłali 22−letni stu− dent i 14−letni gimnazjalista. Tym razem nie miałem też problemu z przydziałem punk− tów. Przecież stawiając to zadanie wyraźnie napisałem, że chodzi mi nie tyle o pipka, tyl− ko o to, żebyście zajęli się układami zasilany− mi niskimi napięciami, pobierającymi jak R E 34 K L A M A · R E K L A M A · R E K L A M A · R Fot. 24 Model do zadania 55 Filipa Rusa Fot. 25 Model do zadania 55 Piotra Wójtowicza Fot. 26 Model do zadania 56 Piotra Wójtowicza E K L A M A · R E K L A M A Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów nieosiągalnej w typowych warunkach miej− skich, gdy przez okno wpada światło ulicznej latarni. Aby uzyskać sensowną czułość przy małych prądach, należało zastosować foto− diodę albo ograniczyć dostęp światła do in− nego fotoelementu. Zwróćcie też uwagę, że w niektórych układach o schematach zamieszczonych na stronie internetowej, cały czas pracują gene− ratory, wobec czego układy pobierają znacz− ny prąd. Fotoelement tylko blokuje pracę pi− szczyka. Czy nie lepiej blokować też genera− tor, co w przypadku układów CMOS jest dziecinnie łatwe? Prawie nikt (jest tylko jeden chlubny wy− jątek) nie zainteresował się popularną kostką 74HC132, która choć wywodzi się z rodziny TTL, jest układem CMOS, mogącym według katalogu pracować przy napięciach zasilania 2...6V. Co ważne, kostka ta ma wydajność prądową znacznie większą niż układ 4093. Niektórzy zupełnie niepotrzebnie się mar− twili, że dźwięk ich pipka jest za cichy. W nocy naprawdę wystarczy cichutki, krótki dźwięk. Wiem to z dobrego źródła − od mojej żony, która była ofiarą Nocnych Dręczycieli, zbudo− wanych na potrzeby Oślej łączki. Ja opracowu− jąc przed kilkoma miesiącami projekt do Oślej łączki (patrz EdW 2/2001 strona 37) musiałem zastosować najprostsze rozwiązanie z najpopu− larniejszymi, najtańszymi tranzystorami i foto− tranzystorami, bowiem fotodiody będą używa− ne dopiero podczas trzeciej wyprawy. Jeśli chodzi o prace z zadania 57, zdecy− dowanie najwyżej oceniłem propozycje Bar− tłomieja Radzika, Macieja Jurzaka i Ry− szarda Milewicza. Nagrody otrzymają tak− że: Michał Bielecki, Jarosław Kempa, Piotr Wójtowicz, Artur Filip, Andrzej Sa− dowski, Filip Rus i Mariusz Chilmon. Drobne upominki otrzymają: Witold Krzak, Szymon Janek, Arkadiusz Zieliński, Jaro− sław Chudoba, Krzysztof Kraska, Wojtek Macek, Filip Karbowski, Jarosław Tarna− wa, Marcin Wiązania i Dariusz Knull. Na sam koniec jeszcze remanenty. Filip Rus oprócz interesującego modelu „baterii” przysłał zdjęcia i opis modelu do zadania 55. Jak pisze, padł ofiarą poczty, która kilkakrot− nie zwracała mu paczkę adresowaną na skrytkę pocztową AVT. Udowodnił, że wy− konał model (fotografia 24) w terminie, dla− tego do jego konta dodaję dodatkowe trzy punkty. Nie mogę natomiast przyznać punk− tów Piotrowi Wójtowiczowi, jednemu z naj− bardziej obiecujących uczestników naszej Szkoły. Wraz z rozwiązaniem bieżącego za− dania nadesłał modele i opisy do dwóch po− przednich zadań. Modele można zobaczyć na fotografiach 25 i 26. Czekam natomiast nie tylko na rozwiązania zadań do Szkoły, ale i na kolejne projekty do publikacji. Fot. Pipek Ryszarda Milewicza Jak zwykle pozdrawiam wszystkich ucze− stników i sympatyków Szkoły. Piotr Górecki Co tu nie gra? − Szkoła Konstruktorów klasa II Rozwiązanie zadania 57 Na rysunku A moż− A na zobaczyć schemat zaprezentowany w EdW 11/2000. Miał to być fragment „Uniwersalnego od− straszacza”. Pomy− słodawca tego sche− matu powinien sta− rannie przeanalizo− wać dalsze rozważa− nia, by w swych na− stępnych pracach ro− bić mniej błędów. Zachęcam go też do prób praktycznych – wtedy takie błędy wychodzą na jaw. W tym prostym układzie, nadesłanym przez początkującego adepta elektroniki, wy− kryliście wiele błędów. Nadeszły dziesiątki odpowiedzi, prawie wszystkie trafne. Tylko kilku zupełnie początkujących nie rozpozna− ło żadnej z rzeczywistych usterek. Przede wszystkim zwracaliście uwagę, że wyjście bramki CMOS w żadnym wypadku nie dostarczy do głośników odpowiedniej mo− cy. Rzeczywiście, oporność wyjściowa bram− ki jest rzędu 100Ω, więc na oporności głośni− ków (4Ω lub 8Ω) napięcie będzie mniejsze niż Elektronika dla Wszystkich 1Vmiędzyszczytowo, co oznacza moc rzędu co najwyżej kilkunastu miliwatów. Niektórzy proponowali połączenie równo− ległe kilku inwerterów lub buforów mocy (4049, 4050). Najczęściej proponowaliście jednak dodanie tranzystorowego stopnia mocy według rysunku B. Istotnie zwiększy to moc i głośność. Moc maksymalna przy zasilaniu 12V i obciążeniu 4Ω wyniesie wtedy 4...6W. Niewiele osób zwróciło uwagę na możliwość wykorzystania układu mostkowego według rysunku C, co jeszcze zwiększyłoby moc. Kilka osób zaleca usunięcie głośników i zastąpienie ich membraną B piezo. Kolejną poważną i ła− twą do wy− krycia uster− ką, sygnalizo− waną przez liczną grupę uczestników, jest zbyt mała pojemność kondensatora sprzęga− jącego wzmacniacz z głośnikiem. Kondensa− tor o pojemności 47µF tworzy z rezystancją głośnika 4Ω filtr górnoprzepustowy i obcina sygnały o częstotliwościach mniejszych niż 845Hz. Dla 8Ω częstotliwość graniczna wy− nosi ponad 400Hz. Całkowicie przekreśla to sens stosowania trzech głośników. Zapewne pomysłodawcy R E K L A M A · R E K L A M C 35 Szkoła Konstruktorów chodziło o takie głośniki, jak w typowym zestawie głośnikowym, stąd dodatkowo elementy zwrotnicy. Zastosowanie trzech gło− śników ogromnie i zupełnie niepotrzebnie zwiększyłoby koszty. Wielu uczestników pod− kreślało, że w odstraszaczu trzeba zastosować możliwie tani głośnik, bo przecież, będąc na− rażony na wilgoć i inne niebezpieczeństwa, ła− two może się zepsuć. Kolejną istotną usterką jest próba lineary− zacji bramki za pomocą rezystorów 330Ω. Ta sprawa też wywołała mnóstwo komenta− rzy. Przede wszystkim zwracaliście uwagę, że nie ma potrzeby linearyzować bramek, bo przebieg prostokątny da ostrzejszy, bardziej przeraźliwy dźwięk. Nie uszedł uwadze fakt, że tak małe wartości rezystorów były stoso− wane do współpracy ze starymi bramkami TTL, a nie z CMOS−ami, które mają znaczną rezystancję wyjściową i nieporównanie większą wejściową. Duża grupa uczestników przytomnie stwierdziła, że pomysł linearyzacji bramki „ze szmitem” jest, delikatnie mówiąc, nie− trafny. Oczywiście, w uzasadnionych, bar− dzo rzadkich przypadkach, można linearyzo− wać bramki, i to nie tylko prościutkie niebu− forowane inwertery z kostki 4069, ale wszel− R E K L A M A · R E K L A M A stotliwości, więc nie można tu mówić o ko− lejnej usterce. Najwięcej błędów odnalazł i skomento− wał Piotr Dmuchowski z Jednorożca, za co otrzymuje nagrodę. Nagrody otrzymają tak− że Michał Łęcki z Międzywodzia i Rafał Burzyński z Gdańska. kie bramki z negacją. Jednak pomysł linea− ryzacji bramki Schmitta, która z założenia ma dawać na wyjściu przebieg o ostrych zboczach, jest ewidentnym nieporozumie− niem. W tym miejscu zwracam się do bar− dziej zaawansowanych uczestników Szkoły: jak sądzicie, czy bramkę „ze szmitem” w ogóle da się zlinearyzować? Jaki wpływ ma tu stosunek wartości rezystorów, czyli głębokość ujemnego sprzężenia zwrotnego? Czy przy głębokim sprzężeniu uda się bram− kę zlinearyzować, czy raczej wzbudzi się ona na wysokiej częstotliwości? A może bę− dzie jeszcze inaczej? Kto chce, może to sprawdzić za pomocą oscyloskopu w ukła− dzie z rysunku D. F D Grzegorz Talarek z Międzyrzecza zau− ważył, że na wejście wcale nie trzeba poda− wać przebiegu prostokątnego. Po zwarciu wejścia do masy (i odwróceniu elektrolita) układ stanie się generatorem – patrz rysunek E. Obecność dodatko− wego rezystora w sze− · R E K L A M reg z kondensatorem nie przeszkadza. To prawda, ale układ ma być sterowany przebie− giem o zmiennej czę− Zadanie nr 61 Na rysunku F pokazany jest układ sygnali− zatora świateł samochodowych. Poszczegól− ne punkty mają być podłączone: A − do żarówek świateł mijania, B − do stacyjki, C − do wyłącznika drzwiowego. Pytanie jak zwykle brzmi: Co tu nie gra? Możecie krótko odpowiedzieć na pytania: Czy ogólna koncepcja jest prawidłowa? Czy układ jest z gruntu błędny? Czy może zawie− ra jedynie drobne niedoróbki, mogące w pewnych warunkach powodować niepra− widłową pracę? Odpowiedzi na kartkach oznaczonych NieGra57 nadsyłajcie w ciągu 45 dni od uka− zania się tego wydania EdW. Piotr Górecki E R E K L A M A 36 · R E K L A M A · R E K L A M Elektronika dla Wszystkich
