URZ¥DZENIE WYBIERAJ¥CE

KANDYDATÓW NA ”MILIONERÓW”

W rozrywkowych

programach telewizyj-

nych w rodzaju quizów

i innych zgadywanek

czêsto niezbêdne jest

wybranie jednej z kilku

osób. O wyborze

decyduje urz¹dzenie

wskazuj¹ce osobê,

która najszybciej

zareagowa³a na dany

sygna³ i pierwsza

nacisnê³a przycisk.

N

a rys.1 przedstawiono sche-

mat urz¹dzenia wskazuj¹ce-

go pierwszy z czterech naci-

œniêtych przycisków, oznaczo-

nych S1

÷

S4. Po naciœniêciu przycisków

przez cztery osoby uzyskuje siê na wy-

œwietlaczu cyfrowym wynik rywalizacji –

numer przycisku, który by³ naciœniêty

pierwszy.

W urz¹dzeniu zastosowano piêæ cyfro-

wych uk³adów scalonych i dwa uk³ady

analogowe. Urz¹dzenie sk³ada siê z na-

stêpuj¹cych bloków funkcjonalnych:

q

uk³adu detekcji pierwszeñstwa – U1

(zespó³ przerzutników _ zatrzasków 7475)

i U2 (uk³ad kombinacyjny z bramek 7420),

q

kodera liczby dziesiêtnej na jej kod

BCD – U3 (koder priorytetowy 74LS147)

i U4 (zespó³ inwerterów 74LS04),

q

dekodera i uk³adu steruj¹cego do

wskaŸnika 7-segmentowego – U5

(74LS47),

q

stabilizatora napiêcia – uk³ad scalony

U7 (stabilizator napiêcia 7805),

q

generatora sygna³u dŸwiêkowego –

U6 (uk³ad czasowy 555).

Po naciœniêciu jednego z przycisków

oznaczonych S1

÷

S4, po³¹czonych z wej-

œciami danych D0 i D1 przerzutników

U1A i U1B, nastêpuje zmiana stanu jed-

nego z wyjœæ zespo³u przerzutników _ za-

trzasków Q0 lub Q1 przerzutnika U1A al-

bo U1B. Uk³ad kombinacyjny z³o¿ony

z dwóch bramek 4-wejœciowych U2A i

U2B wytwarza sygna³ blokuj¹cy dzia³a-

nie innych wejœæ zespo³u przerzutników _

zatrzasków. Naciskanie innych przyci-

sków jest zatem nieskuteczne, a naciœniê-

cie kilku przycisków w ma³ych odstêpach

czasu daje taki sam efekt jak naciœniêcie

tylko tego, który by³ naciœniêty jako pierw-

szy z nich. Wybraniu jednego z wejϾ to-

warzyszy sygna³ dŸwiêkowy generowany

przez multibibrator astabilny z ukadem

scalonym U6.

Zespó³ przerzutników U1A i U1B pozo-

staje niewra¿liwy na naciskanie przyci-

sków a¿ do czasu naciœniêcia przycisku

kasuj¹cego (Kasowanie).

Wyjœcia Q0 i Q1 przerzutników U1A oraz

U1B s¹ po³¹czone z wejœciami A0

÷

A3

kolejnego uk³adu scalonego. Wysoki stan

logiczny wystêpuje tylko na wejœciu o nu-

merze odpowiadaj¹cym numerowi naci-

œniêtego przycisku, przy czym nale¿y

uwzglêdniæ, ¿e wejœciu A0 odpowiada

przycisk S1, wejœciu A1 przycisk S2 itd.

Wytwarza siê stan, w którym na jednym

i tylko na jednym z wejϾ A0

÷

A3 uk³adu

scalonego U3 _ kodera priorytetowego

wystêpuje wysoki stan logiczny. Uk³ad

dokonuje przekszta³cenia liczby dziesiêt-

nej od 1 do 4 (okreœlaj¹cej numer aktyw-

nego przycisku z grupy S1

÷

S4) na odpo-

wiadaj¹ce jej czterobitowe s³owo binar-

ne. W dalszej kolejnoœci, po zastosowaniu

inwersji w uk³adzie scalonym U4 otrzy-

r

Z PRAKTYKI

22

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2003

Rys. 1. Schemat uk³adu detekcji pierwszeñstwa

WskaŸnik cyfrowy

23

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 12/2003

muje siê na wyjœciach inwerterów U4A, U4B, U4C i U4D stany

0001, 0010, 0011 i 0100 odpowiadaj¹ce binarnemu zapisowi

liczb 1

÷

4.

Wyjœcia zespo³u inwerterów s¹ po³¹czone z wejœciami uk³adu sca-

lone

go

U5 – 74LS47, dekodera wspó³pracuj¹cego z 7-segmen-

towym wskaŸnikiem cyfrowym ze wspóln¹ anod¹. Do sterowa-

nia wskaŸnikiem ze wspóln¹ katod¹ nale¿y zastosowaæ uk³ad sca-

lony 74LS48.

Na wskaŸniku cyfrowym uzyskuje siê zobrazowanie stanu wejœæ

uk³adu scalonego U3. Skutek jest taki, ¿e naciœniêcie przycisku

S1 powoduje wyœwietlenie ”1”, naciœniêcie przycisku S2 _ wyœwie-

tlenie ”2” itd.

Na rys. 2 przedstawiono p³ytkê drukowan¹ uk³adu, a na rys. 3 roz-

mieszczenie elementów.

(cr)

n

Rys. 2. P³ytka drukowana uk³adu detekcji pierwszeñstwa (skala 1:1)

a _ strona elementów, b _ strona druku

a)

b)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej

uk³adu detekcji pierwszeñstwa

KILKA UWAG

O ELEKTRYCZNYM NAPÊDZIE

ROWERU

Od redakcji:

Zamieszczamy g³os w dyskusji nad mo¿liwymi rozwi¹zaniami elektrycznego na-

pêdu roweru. Propozycje takich rozwi¹zañ przedstawi³ Pan Wac³aw Klein w Re-

AV nr 2/2000 i 4/2003, co nie znaczy ¿e nie mog¹ istnieæ inne rozwi¹zania, spraw-

niejsze, czy tañsze. Autor tego listu, Pan Jacek Warda, przedstawi³ kilka pro-

pozycji, które jednak wymagaj¹ sprawdzenia w praktyce. Zapraszamy do eks-

perymentowania.
Przy czytaniu artyku³ów p. Wac³awa Kleina, nasunê³y mi siê pewne w¹tpliwo-

œci, wnioski i propozycje, którymi chcê siê podzieliæ z Czytelnikami.

Zainteresowanie pojazdami ekologicznymi trwa, co wynika z niew¹tpliwych za-

let napêdu elektrycznego. Oprócz zalet s¹ jednak i istotne wady, które w wie-

lu przypadkach przekreœlaj¹ wartoœæ u¿ytkow¹ takiego pojazdu. Nie wydaje mi

siê, aby opisane w artyku³ach metody zminimalizowania tych wad by³y najlep-

szymi z mo¿liwych rozwi¹zañ.

Propozycja zastosowania pr¹dnicy pr¹du sta³ego w charakterze silnika jest te-

oretycznie prosta, w praktyce _ bardziej skomplikowana. S³uszna jest propo-

zycja dotycz¹ca przystosowania jej uzwojeñ do pracy silnikowej, ale np. pro-

ponowane zmniejszenie nacisku szczotek dla poprawienia sprawnoœci mecha-

nicznej pogorszy sprawnoœæ elektryczn¹. Zamiast tego nale¿a³oby wymieniæ

szczotki grafitowe na miedziane, o mniejszym spadku napiêcia i lepszych pa-

rametrach przy du¿ych pr¹dach. Trzeba te¿ w tym miejscu zwróciæ uwagê, ¿e

na skutek tzw. oddzia³ywania twornika miejsce w pr¹dnicy, gdzie s¹ zainsta-

lowane szczotki jest przesuniête wzglêdem tzw. strefy obojêtnej w kierunku wi-

rowania wirnika, podczas gdy w silniku jest przesuniête w kierunku przeciw-

nym. Oznacza to, ¿e przy silnikowej pracy pr¹dnicy bêdzie pod szczotkami wy-

stêpowaæ silne iskrzenie, znacznie pogarszaj¹ce parametry tak uzyskanego

silnika.

S¹ dwa sposoby usuniêcia tej wady: przesuniêcie szczotek w inne miejsce (z re-

gu³y trudne do wykonania) albo zmiana kierunku wirowania wirnika na przeciw-

ny w wyniku odwrócenia kierunku pola magnetycznego stojana.

Pozytywnie rezultaty przyniesie te¿ przystosowanie silnika do zasilania

24 V zamiast 12 V. Nie tylko z powodu poprawy sprawnoœci, bo straty w rezy-

stancji uzwojeñ s¹ proporcjonalne do kwadratu pr¹du. Zmniejsz¹ siê te¿ stra-

ty przy rozruchu, bo nieruchomy wirnik silnika przedstawia sob¹ praktycznie stan

zwarcia. ród³o zasilania powinno wiêc umo¿liwiaæ dostarczanie zarówno na-

piêcia 12 V, jak i 24 V, co mo¿na by osi¹gn¹æ stosuj¹c prze³¹cznik zmieniaj¹-

cy konfiguracjê po³¹czeñ baterii akumulatorów z równoleg³ej na szeregow¹. Ta-

ka operacja jest powszechnie stosowana przy hamowaniu pojazdów o napê-

dzie elektrycznym.

Wœród innych propozycji, ju¿ nie zwi¹zanych z czêœci¹ elektryczn¹, celowym

wydaje siê zastosowanie sprzêg³a jednokierunkowego, podobnego do stoso-

wanego w rozrusznikach samochodowych. Kiedy silnik nie dostarcza energii

do napêdu pojazdu, nie pobiera energii mechanicznej, któr¹ zu¿ywa na bez-

u¿yteczne obracanie wirnika.

W œwietle powy¿szego nasuwaj¹ siê pewne wnioski przysz³oœciowe. Hipote-

tyczn¹ konstrukcj¹, która mia³aby realne szanse realizacji w skromnych warun-

kach warsztatowych by³by wiêc pojazd wyposa¿ony w silnik bocznikowy,

którego uzwojenia magnesuj¹ce s¹ zasilane przez elektronikê steruj¹c¹. Prze-

rabianie pr¹dnicy na silnik wydaje siê ma³o sensowne, bardziej obiecuj¹ce jest

chyba przystosowanie silnika elektrycznego, np. z rozrusznika Fiata 126p,

którego napiêcie pracy (12 V) i moc maksymalna (600 W) wydaj¹ siê odpowie-

dnie do napêdu pojazdów elektrycznych z rowerami w³¹cznie. Nale¿a³oby

w nich wymieniæ uzwojenie szeregowe na bocznikowe które, zasilane w spo-

sób opisany wy¿ej, zapewni³oby parametry mechaniczne przydatne do napê-

du pojazdu. Zmiana jest konieczna, poniewa¿ fabryczne uzwojenie wzbudze-

nia jest przystosowane do znamionowej mocy silnika, która jest przynajmniej

dwukrotnie wy¿sza od wymaganej do napêdu (300 W).

Regulator opisany w ReAV 2/2000 nie zapewni du¿ej sprawnoœci silnika, ponie-

wa¿ zmniejszenie jego mocy obni¿a sprawnoœæ (przy biegu ja³owym sprawnoœæ

jest równa zeru). Zastosowanie silnika o charakterystyce mechanicznej, zbli¿o-

nej do charakterystyki silnika szeregowego, znacznie upraszcza jego regulacjê,

gdy¿ silnik taki samoczynnie dostosowuje siê do zmian obci¹¿enia podczas ja-

zdy. Mo¿na wtedy zastosowaæ regulacjê typu ”w³¹czony /wy³¹czony”, bo w³¹czo-

ny silnik i tak bêdzie pracowa³ z moc¹ zapewniaj¹c¹ jego najwiêksz¹ sprawnoœæ.

Tak wiêc, sposoby podniesienia sprawnoœci silnika le¿¹ równie¿ poza nim.

n

Jacek Warda

r

OD I DO

CZYTELNIKÓW