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

w 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

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

Ω

, 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

Ω

, 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

Ω

...470k

Ω

, 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

Ω

, 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

Ω

, najwyżej 2k

Ω

.

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
z 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