S

Sz

zk

ko

ołła

a k

ko

on

ns

st

tr

ru

uk

kt

to

or

ró

ów

w

Temat następnego zadania zaczerpnąłem
z e−maila, nadesłanego podczas wakacji przez
G

Grrzze

eg

go

orrzza

a W

Wa

arru

us

szze

ew

ws

sk

kiie

eg

go

o. Oto treść listu:

Niestety zbliża się nieuchronnie początek no−
wego roku szkolnego. Robiąc porządki w pra−
cowni (uczę fizyki) napotkałem na prosty przy−
rządzik wykonany przeze mnie dawno temu i
doszedłem do wniosku, że mógłby być tema−
tem Szkoły Konstruktorów. Niezależnie od cen−
nych nagród fundowanych przez Redakcję
można też przy okazji poprawić swoje notowa−
nia u nauczyciela fizyki, co jest rzeczą wartą za−
chodu, zwłaszcza że czasochłonne hobby, ja−
kim jest elektronika, powoduje pewne zakłóce−
nia w normalnym toku nauki. Wiem to z włas−
nego doświadczenia.
Ale do rzeczy. W wielu pokazach wykorzystuje
się miernik, najczęściej galwanometr uniwer−
salny, który ma zero pośrodku skali. Prakty−
cznie wskazuje on jedynie kierunek przepływu
prądu w obwodzie, zatem można go zastąpić
wskaźnikiem zawierającym w najprostszym
przypadku dwie diody świecące spełniające tę
samą rolę. Nic bardziej banalnego na pierwszy
rzut oka. Niezupełnie.
Na początek przedstawię, do jakich celów
będzie wykorzystywany ten wskaźnik:
1. Demonstracja ładowania i rozładowania kon−
densatora − przy ładowaniu prąd płynie w je−
dnym kierunku, przy rozładowaniu w przeciw−
nym.

2. Wskazywanie kierunku SEM powstającej w
zwojnicy względem której porusza się magnes.
3. Określanie stanu równowagi układu mostko−
wego.
4. Szereg elektrochemiczny metali − ustalanie
jaki metal jest dodatni, a jaki ujemny w najpro−
stszym ogniwie.
Wiążą się z tym pewne wymagania odnośnie
wskaźnika. Przede wszystkim jego czułość po−
winna wynosić co najmniej kilka miliwoltów
przy dosyć dużym oporze wejściowym − rzędu
100 kiloomów. Jednocześnie układ ten będzie
użytkowany przez uczniów. Mój kolega pesy−
mista twierdzi, że aby urządzenie miało szansę
przetrwać eksploatację w szkole, to powinno
wytrzymywać trafienie pociskiem przeciwpan−
cernym z dziesięciu metrów.
(...) Następną kwestią jest zasilanie. Nie może−
my wykluczyć sytuacji, że urządzenie pozosta−
nie przez wakacje wrzucone do szuflady z bate−
riami wewnątrz i w stanie włączonym. Dlacze−
go sugeruję zasilanie z baterii? Po prostu w za−
stosowaniach dydaktycznych należy unikać
wszelkich przewodów nie należących do bada−
nego obwodu, bo powodują dodatkowy bała−
gan i utrudniają zrozumienie istoty zjawiska. Po
takich wakacjach baterie na pewno będą rozła−
dowane, a zapewne też wyleje się z nich elek−
trolit. Nie można do tego dopuścić. Dlatego ja
zwykle stosuję do zasilania baterie 9 V, które
nie mają tendencji do pozbywania się elektroli−
tu z byle powodu, oraz nie stosuję wyłącznika

zasilania. Zasilanie włączone jest mikro−
przełącznikiem na określony czas (15 minut
wystarczy praktycznie zawsze, a zresztą moż−
na nacisnąć przełącznik powtórnie), po tym
czasie zasilanie odłącza się automatyczne. Do−
kładniej układ przechodzi do stanu, w którym
pobór prądu jest mniejszy niż prąd samorozła−
dowania baterii, ale wiadomo o co chodzi.
Jest to oczywiście prościutkie zadanie, ale o−
gólnie dziedzina elektronizacji pomocy nauko−
wych, których jakość i poziom techniczny woła
o pomstę do nieba wydaje mi się godna pole−
cenia dla członków Szkoły Konstruktorów.
Mam jeszcze parę pomysłów na ten temat, je−
żeli Pan będzie zainteresowany, to chętnie je
przedstawię.

Z poważaniem

Grzegorz Waruszewski

Oczywiście stale czekam na propozycje intere−
sujących zadań do Szkoły Konstruktorów.
A oto oficjalny temat zadania 33:

Z

Za

ap

prro

ojje

ek

ktto

ow

wa

ać

ć zza

as

siilla

an

ny

y zz b

ba

atte

erriiii p

prrzzy

yrrzzą

ąd

d p

pe

ełł−

n

niią

ąc

cy

y w

w s

szzk

ko

olln

ne

ejj p

prra

ac

co

ow

wn

nii ffiizzy

yk

kii rro

ollę

ę g

ga

allw

wa

an

no

o−

m

me

ettrru

u..

Szczegółowe wskazówki podane są w cytowa−
nym liście. Ja ze swej strony chciałbym dodać,
że choć prawdziwy galwanometr w zasadzie
pełni jednocześnie i rolę woltomierza i ampero−
mierza, o tyle proponowany przyrząd z powo−
dzeniem może mieć rezystancję wejściową

ozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny
i zwięzły opis działania. Model i schematy montażowe nie są wy−
magane. Przysłanie działającego modelu lub jego fotografii zwięk−
sza szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają czytelnicy o różnym stopniu zaawansowa−
nia, 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.
P

Prra

ac

ce

e n

na

alle

eżży

y n

na

ad

ds

sy

yłła

ać

ć w

w tte

errm

miin

niie

e 4

45

5 d

dn

nii o

od

d u

uk

ka

azza

an

niia

a s

siię

ę n

nu

um

me

erru

u E

Ed

dW

W ((w

w p

prrzzy

y−

p

pa

ad

dk

ku

u p

prre

en

nu

um

me

erra

atto

orró

ów

w –

– o

od

d o

ottrrzzy

ym

ma

an

niia

a p

piis

sm

ma

a p

po

oc

czzttą

ą))..

R

Zadanie 33

21

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

S

Sz

zk

ko

ołła

a k

ko

on

ns

st

tr

ru

uk

kt

to

or

ró

ów

w

T

Te

em

ma

atte

em

m zza

ad

da

an

niia

a n

nu

um

me

err 2

29

9 b

by

yłło

o Z

Za

ap

prro

ojje

ek

ktto

o−

w

wa

an

niie

e s

sy

ys

stte

em

mu

u s

stte

erro

ow

wa

an

niia

a u

urrzzą

ąd

dzze

en

niia

am

mii e

e−

lle

ek

kttrry

yc

czzn

ny

ym

mii,, k

kttó

órry

y m

mó

óg

głłb

by

y b

by

yć

ć w

wy

yk

ko

orrzzy

ys

stta

a−

n

ny

y p

prrzze

ezz o

os

so

ob

bę

ę c

czzę

ęś

śc

ciio

ow

wo

o s

sp

pa

arra

alliiżżo

ow

wa

an

ną

ą..

Założeniem było, że osoba sparaliżowana
może poruszać tylko głową i w bardzo nie−
wielkim stopniu palcami rąk. System ma poz−
walać na możliwie proste sterowanie różny−
mi urządzeniami: zasłonami lub roletami w
oknach, radiem (załącz/wyłącz), ustawić po−
zycję łóżka (chodzi o sterowane elektrycznie
łóżko dla ciężko chorych), itp.
Zadanie na pewno było trudniejsze niż za−
zwyczaj. Nie oczekiwałem działających mo−
deli, tymczasem nadesłaliście aż cztery mo−
dele i oczywiście kilkadziesiąt prac teorety−
cznych. Przyznam się wam szczerze, iż po
ogłoszeniu zadania trochę się obawiałem,
czy aby nie okaże się ono zbyt trudne. Mile
mnie zaskoczyliście, nadsyłając dużą ilość
wartościowych rozwiązań. I co ciekawe, zde−
cydowana większość prac zawierała propo−
zycje możliwe do zrealizowania w praktyce i
użyteczne. Oczywiście poziom prac był różny
− nie można wymagać od najmłodszego u−
czestnika (11 lat) podobnych wyników jak od
30−letniego zaawansowanego hobbysty. W
każdym razie uznałem, że aż dwunastu ucze−
stników powinno otrzymać nagrody i upo−
minki.
Na początek kilka refleksji ogólnych.
Większość uczestników niewątpliwie staran−
nie przeanalizowała zadanie i przedstawioną
sytuację. Niektórzy zresztą przedstawili koń−
cowe wnioski w swoich listach. Niestety,
znaczna liczba uczestników od razu przy−
stąpiła do projektowania konkretnego u−
rządzenia elektronicznego, nie zastanawiając
się, o co tak naprawdę chodzi w tym zada−
niu. W efekcie „cała para poszła w gwiz−
dek“. Co mam na myśli?
Takie na przykład łóżko dla obłożnie chorego
ma jakieś silniki i sterowanie będzie polegało
na wciśnięciu i przytrzymaniu przez odpowie−

dni czas przycisku „Góra“ lub „Dół“. Tym sa−
mym w najprostszym przypadku, żeby nie
wyważać otwartych drzwi, można jedynie za−
stosować jakiekolwiek dwa przyciski czy
przełączniki uruchamiane przez chorego.
Jeśli tak, to na czym miało polegać zadanie
w Szkole Konstruktorów?
Rzeczywiście, problem został zasygnalizowa−
ny tylko w zarysie. Kluczowym zadaniem
(choćby na przykładzie łóżka) okaże się więc
nie tyle przekazanie informacji (drogą bez−
przewodową), tylko zaprojektowanie u−
rządzenia, które przyjmowałoby te rozkazy
od osoby, która przypominam może poruszać
tylko głową i w bardzo niewielkim stopniu
palcami rąk.
Jeśli ktoś nie zwrócił uwagi ta ten szczegół i
zaproponował klawiaturę taką, jak w pilocie
od telewizora, to po prostu nie trafił w sedno
zagadnienia. Osoba o bardzo ograniczonych
ruchach po prostu nie ma szans trafić na
właściwy przycisk pilota. Zauważcie, że na−
wet osoby sprawne, tylko starsze wiekiem,
często mają kłopoty z obsługą pilota, bo albo
nie mogą dojrzeć na klawiaturze odpowie−
dniego znaczka czy cyferki, albo gdy go
znajdą mają kłopoty z trafieniem nań palcem.
A co dopiero osoba niepełnosprawna, prawie
nie panująca nad ruchami rąk i palców.
Jak widać, głównym problemem do rozwią−
zania było skonstruowanie urządzenia, które
byłoby obsługiwane przez osobę o bardzo o−
graniczonej precyzji ruchów.
Natomiast jeśli chodzi o sprawę przesyłania
informacji do urządzeń wykonawczych, był
to problem marginalny. Z przyjemnością od−
notowuję, że kilku kolegów napisało mniej
więcej tak: jeśli sytuacja dotyczy chorego
leżącego w łóżku, we własnym domu, to nie
ma potrzeby bawić się w skomplikowane sy−
stemy sterowania z wykorzystaniem pod−
czerwieni czy radia − wystarczy zastosować
sterowanie przewodowe.

Spostrzeżenie jakże proste, a tak ważne! W
samej rzeczy − po co komplikować układ, jeś−
li można zastosować rozwiązanie najpro−
stsze, a przy tym skuteczne i niezawodne. Tu
jeszcze raz muszę przypomnieć „maść na
szczury“, znakomicie tępiącą szczury, ale do−
piero... po ich złapaniu.
W tym miejscu wszyscy, którzy zastanawiali
się nad tym zadaniem powinni sobie odpo−
wiedzieć na pytanie: czy naprawdę konie−
czne jest zastosowanie sterowania bezprze−
wodowego? A może przewodowe wystar−
czy?
Trzeba jednak przyznać, że nie zawsze stero−
wanie bezprzewodowe nie ma racji bytu. Kil−
ku kolegów proponuje wykorzystać tor radio−
wy do przesłania sygnału alarmu (nagłego
wezwania pomocy) do sąsiedniego budynku,
na przykład do sąsiadów. Tu jak najbardziej
prosty tor radiowy może się okazać rozwiąza−
niem lepszym niż długi kabel.
Niektórzy koledzy rozważali także sytuację,
gdy osoba niepełnosprawna porusza się na
wózku. Ale i w tym przypadku zastosowanie
podczerwieni stoi pod znakiem zapytania ze
względu na kierunkowość nadajnika i odbior−
nika.
Na przynajmniej odrobinę uwagi zasługują
natomiast propozycje sterowania głosem.
Kilku kolegów rozważyło także i tę możli−
wość. Wszyscy stwierdzili, że zadanie jest
trudne, bo z mieszanki dźwięków trzeba wy−
łowić rozkazy i je niezawodnie zdekodować.
Jednak trop jest dobry. Może sterowanie po−
przez wypowiadanie odpowiednich haseł
jest zbyt trudne do realizacji w domowych
warunkach (zwłaszcza, że osoba niepełno−
sprawna może mieć trudności z mówie−
niem). Jednak pomysł wykorzystania w ob−
rębie mieszkania łącza dźwiękowego zamiast
podczerwieni czy fal radiowych ma sens, o−
czywiście o ile konieczne byłoby łącze bez−
przewodowe.
A teraz przedstawię ciekawsze propozycje.

Rozwiązanie zadania 29

większą niż 100k

Ω

, więc należy przyjąć, że ma

to być miliwoltomierz prądu stałego o czułości
1...5mV. Jednocześnie wejście musi być od−
porne na większe napięcia − nie tylko napięcia
12 czy 24V, ale również na napięcie sieci 220V.
Z tym pociskiem przeciwpancernym to wcale
nie jest wielka przesada. Stawiam więc dodat−
kowy warunek − wejście musi wytrzymać pod−
łączenie do napięcia sieci przez minimum 1 mi−
nutę. Mam nadzieję, że nawet przy rezystancji
wejściowej 100k

Ω

nietrudno będzie wam za−

pewnić odporność na napięcie sieci 220V, bo
zastosujecie na wejściu odpowiedni rezystor i
diody zabezpieczające.
Przypuszczam, że zastosujecie jakieś wzmac−
niacze operacyjne i od razu zwracam uwagę na
ich wejściowe napięcie niezrównoważenia,
które może być większe niż 5mV. Czy wasz
przyrząd będzie miał próg przełączania diody
zielonej i czerwonej (w najprostszym przypad−
ku) na poziomie 0mV? Czy ten próg będzie sta−
bilny, czy też będzie się „rozjeżdżał“ przy zmia−
nach temperatury i napięcia baterii zasilającej?
Czy potrzebny będzie dodatkowy potencjo−
metr służący do kalibracji zera przed każdym

pomiarem? A może trzeba zastosować układ o
dwóch progach? Wtedy działanie byłoby na−
stępujące:
− napięcia dodatnie powyżej np. +2mV, świeci
dioda zielona
− napięcia z zakresu +2mV...−2mV, nie świeci
żadna dioda
− napięcia ujemne poniżej −2mV, świeci dioda
czerwona.
Jak przyrząd będzie reagował na indukowanie
się w przewodach przebiegów zmiennych o
częstotliwości sieci 50Hz? Czy nie trzeba odfil−
trować takich śmieci, by układ reagował tylko
na napięcia stałe?
W podstawowej wersji przyrząd będzie tylko
wskaźnikiem wyposażonym w dwie diody
LED. A może ktoś się pokusi o zbudowanie
wskaźnika zawierającego linijkę świetlną (właś−
ciwie dwie takie linijki dla napięć dodatnich i u−
jemnych). Ale uwaga, jaki ma być zakres po−
miaru? Nie spieszcie się ze stosowaniem linij−
ki, bo sprawa wcale nie jest najprostsza − linij−
ka powinna mieć charakterystykę logaryt−
miczną obejmującą przynajmniej dwie... trzy
dekady.

Ponieważ uzyskanie takiej skali nie jest proste,
zastanówcie się nad jeszcze inną możliwością
− może uzależnić jasność świecenia wspomnia−
nych wcześniej dwóch diod od wartości napię−
cia mierzonego? Ale i tu napotkacie trudności,
bo trzeba będzie budować układ sterowania
jasnością.
Dobrze przemyślcie postawione warunki i
wskazówki. Nie spieszcie się z komplikowa−
niem układu. Nie ukrywam, że tym razem spo−
dziewam się sporej liczby modeli. Zawsze
wszystkie modele zwracamy Autorom − tym ra−
zem będziecie je mogli wykorzystać do polep−
szenia swej opinii w oczach nauczyciela fizyki.
Ale z wykonaniem modeli też się za bardzo nie
spieszcie − duże szanse na nagrody mają też
projekty na papierze, zdaję sobie bowiem
sprawę, że zwłaszcza w mniejszych miejsco−
wościach nie zdołacie kupić odpowiedniego
wzmacniacza operacyjnego. Dobrze przemyśla−
ny schemat na kartce, a do tego analiza ewen−
tualnych błędów będą ocenione wyżej niż byle
jaki, mało stabilny model. Istnieje spora szansa,
że najlepszy projekt (z modelem albo bez) mo−
że trafić do działu Elektronika−2000.

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

22

Na początek fragmenty listu S

Se

eb

ba

as

sttiia

an

na

a

M

Ma

an

nk

kiie

ew

wiic

czza

a z Poznania:

Szanowna Redakcjo!
Mam 21 lat i jestem osobą od urodzenia poru−
szającą się na wózku. W tym roku ukończyłem
3−letnie technikum elektroniczne na podbudo−
wie zasadniczej szkoły zawodowej. Między in−
nymi z tych powodów zaciekawił mnie temat
zadania 29 ze Szkoły Konstruktorów, tym bar−
dziej, że spotkałem osoby poszkodowane tak
jak ta z zadania 29 (ja na szczęście mam zdro−
we ręce i głowę). Będąc na jednym z turnu−
sów rehabilitacyjnych widziałem niepełnospra−
wnego chłopaka ze Szwecji, który poruszał je−
dynie głową i nie mógł mówić, a mimo to kie−
rował swym elektrycznym wózkiem za po−
mocą joysticka, który poruszał brodą (na mar−
ginesie − wyglądało to jakby brodą zmieniał bie−
gi). Oprócz tego posiadał on specjalną opaskę
na głowę z przymocowaną czujką na czole,
którą pokazywał wyrazy na specjalnej tablicy i
w ten sposób porozumiewał się z otoczeniem.
W chwili czytania tematu zadania 29 to właś−
nie ten obraz chłopaka nasunął mi główne po−
mysły na budowę urządzenia.
Najpierw należy wybrać rodzaj sterowania.
Można to zrealizować na wiele sposobów.
− Głosem. Niestety układ musiałby być rozbu−
dowany i wytłumiać niepożądane hałasy oto−
czenia. Wadą jest też fakt, że głos może się
zmieniać np. wskutek choroby. Układ byłby
bezużyteczny w przypadku niemowy.
− Przy pomocy fotoelementów. Przez przysło−
nięcie ręką lub palcem odpowiedniego fotoe−
lementu uruchamiałoby się odpowiednie u−
rządzenie. Niestety, może zostać uruchomione
przypadkowo.
− Przy pomocy kontaktronów i magnesu przy−
mocowanego do jednego z palców ręki chore−
go (coś w rodzaju sygnetu).
Ostatnie dwa sposoby odpadają w przypadku
niesprawnych rąk. Jest jeszcze jeden sposób,
który wydaje mi się najlepszym rozwiązaniem,
a mianowicie wykorzystanie klawiszy od kom−
putera, bo są niezawodne, a do uruchomienia
wystarcza niewielka siła. Taki duży, „lekki“ kla−
wisz może być naciskany palcem lub nawet
czołem niepełnosprawnego. Na tym rozwiąza−
niu oparłem swój projekt. (...)
Rzeczywiście, zastosowanie dużych klawi−
szy o małej sile nacisku wydaje się dobrym,
a może nawet najlepszym rozwiązaniem. In−
ny problem, to liczba tych klawiszy. Oczywiś−
cie nie może to być cała klawiatura. Nawet

gdyby klawisze były duże, trzeba się liczyć z
małą lub bardzo małą precyzją ruchów osoby
obsługującej, i z tego względu liczba klawi−
szy większa od trzech raczej nie wchodzi w
grę.
Spora grupa osób proponuje wykorzystanie
prostego joysticka w roli elementu przeka−
zującego sygnały. Odpowiednio długie ramię
takiego (gotowego lub specjalnie wykonane−
go) joysticka z neutralnym położeniem środ−
kowym mogłoby być poruszane niekonie−
cznie ręką, ale na przykład głową (czołem).
Także i tu liczba sygnałów (przycisków) jest
ograniczona: co najwyżej do czterech (góra,
dół, prawo, lewo) albo nawet tylko dwóch
(np. prawo lewo). Pomysłodawcy słusznie
podkreślali, że ma to być prosty joystick cyf−
rowy z przyciskami, a nie nowocześniejszy a−
nalogowy.
Duże klawisze (np. po jednym pod każdą
ręką) i joystick to dwa główne sposoby ste−
rowania, które proponowała duża część u−
czestników.
Inny interesujący sposób zaproponował J

Ja

a−

c

ce

ek

k K

Ko

on

niie

ec

czzn

ny

y z Poznania, który w dwóch

obszernych listach przedstawił koncepcję
„obrotowej poduszki“. Ze strony mechani−
cznej byłoby to jednak mocno skomplikowa−
ne, bo ruchy głowy w prawo i w lewo miały−
by powodować obrót potencjometru. Kon−
cepcja Jacka jest bardzo ciekawa, ale zaró−
wno ze strony mechanicznej, jak elektroni−
cznej, system jest skomplikowany. Znacznie
prościej byłoby zastosować jakieś styki uru−
chamiane odchyleniem głowy w prawo lub
w lewo. I znów występuje tu ograniczenie li−
czby przycisków do dwóch.
Inny sposób zaproponował jeden z młod−
szych stałych uczestników Szkoły M

Ma

ac

ciie

ejj G

Ga

a−

d

dzza

ałła

a z Targowisk. Jego układ sterowania z

wykorzystaniem joysticka nie jest żadną re−
welacją, jednak dodatkowo wykonał on czuj−
nik położenia głowy. Jest to zamknięty kawa−
łek rurki z dwoma elektrodami. Przy przechy−
leniu głowy woda wypełniająca część rurki
zewrze jedną z elektrod do elektrody wspól−
nej. Gdy głowa jest w pozycji neutralnej, ża−
dna z elektrod nie jest zwarta. Właśnie głó−
wnie za ten pomysł czujnika przechyłu Ma−
ciej otrzyma najcenniejszą nagrodę w posta−
ci zestawu podzespołów oraz cennej książki
(częściowo jest to także nagroda za wytrwa−
ły udział w Szkole).

Dalszych sześciu kolegów, którzy zapropono−
wali własne wersje systemu sterowania za
pomocą dwóch przycisków (lub joysticka) o−
trzyma nagrody w postaci dobrych książek.
Oto ci koledzy: H

He

en

nrry

yk

k B

Bu

uk

ko

ow

wiie

ec

c z Lasko−

wej, B

Bo

og

gd

da

an

n T

Ta

arra

an

ntta

a z Wrocławia, A

Arrk

ka

ad

diiu

us

szz

A

An

ntto

on

niia

ak

k z Krasnegostawu, K

Ko

os

sm

ma

a M

Mo

oc

czze

ek

k z

Popowa, S

Se

eb

ba

as

sttiia

an

n M

Ma

an

nk

kiie

ew

wiic

czz z Poznania i

A

Arrk

ka

ad

diiu

us

szz K

Ku

ub

ba

aś

ś z Dopiewca. Podobną pra−

widłową ideę podał R

Ra

affa

ałł K

Ku

uc

ch

htta

a ze Skrzy−

szowa, jednak pogubił się trochę przy ryso−
waniu schematu i nie mogę mu przyznać na−
grody.
Zanim omówię proponowaną przez nich i−
deę, zacytuję fragment listu A

Arrk

ka

ad

diiu

us

szza

a K

Ku

u−

b

ba

as

siia

a: Mam 18 lat. Elektroniką pasjonuję się

od około 3 lat. Szczególnie pociąga mnie te−
chnika cyfrowa, choć „analogówką“ też
wcale nie gardzę
Do Szkoły Konstruktorów piszę po raz pier−
wszy, choć nie pierwszy raz podjąłem się tru−
du rozwiązania postawionego zadania. Nie
pisałem wcześniej, gdyż sądziłem, że moje
projekty są nie ma poziomie. Jednak po po−
równaniu moich rozwiązań z pomysłami in−
nych czytelników doszedłem do wniosku, że
warto zaryzykować. Tak oto powstało u−
rządzenie dla osoby sparaliżowanej, przybitej
do łóżka, mogącej w niewielkim stopniu po−
ruszać dłonią. (...)
Cieszę się, że ten pierwszy nadesłany pro−
jekt Arka zasłużył na nagrodę. Jestem prze−
konany, że wśród dziesiątków tysięcy Czytel−
ników naszego pisma takich nieśmiałych
konstruktorów jest nadal bardzo dużo. Niniej−
szym chciałem jeszcze raz zachęcić wszy−
stkich nieśmiałych, by wzięli udział w Szkole.
To naprawdę niczym nie grozi, nawet gdyby
okazało się, że pomysły kolegów były lepsze.
A teraz wracajmy do naszych układów. Sześ−
ciu wymienionych kolegów przedstawiło
projekty pracujące na tej samej, bardzo pro−
stej i słusznej zasadzie. Każdy zastosował
rozwiązanie różniące się szczegółami i nie
mam wątpliwości, że wszyscy powinni otrzy−
mać nagrody. Generalnie potrzebne są dwa
przyciski: jeden do wybrania danego urządze−
nia spośród innych, drugi do zmiany stanu te−
go wybranego urządzenia. Ogólny schemat
blokowy urządzenia pracującego na tej zasa−
dzie jest pokazany na rysunku 1. Przycisk A
pozwala zwiększać stan licznika U1 i niejako
adresować kolejno urządzenia. Jest to licznik
z dekoderem, choćby 4017 albo połączenie
„zwykłego“ licznika (np. 4518) i dekodera
(np. 4028, 4051). W każdym razie w danej
chwili wybrany czyli zaadresowany jest tylko
jeden przerzutnik (typu T) i jedno urządzenie
− dioda LED informuje, które. Każde naciśnię−
cie przycisku B zmienia stan tego wybranego
przerzutnika (załącz/wyłącz). Drugi zespół
diod LED może pokazywać na bieżąco stan
danego urządzenia. Jedno z urządzeń może
być sygnalizatorem alarmowym (np. pod ad−
resem nr 9).
Nie będę podawał szczegółowych rozwiązań
i schematów, bowiem wszyscy wymienieni
koledzy niepotrzebnie zastosowali bramki
między licznikiem a przerzutnikami. Błędu te−
go nie popełnił tylko inny kolega (ale o tym za
chwilę) − tymczasem wystarczyło zastoso−
wać licznik 4017 i przerzutniki JK 4027, jak
pokazuje rysunek 2.

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

23

R

Ry

ys

s.. 1

1 Z

Za

as

sa

ad

da

a p

prra

ac

cy

y u

uk

kłła

ad

du

u

W każdym razie układy pracujące na zasadzie
z rysunku 1 wydają mi się bardzo trafnym
rozwiązaniem zadania 29. Do sterowania wy−
starczą tylko dwa przyciski (lub inne senso−
ry). Lampki mogą podświetlać nazwę u−
rządzenia, które jest aktualnie wybrane Stan
poszczególnych urządzeń może być sygnali−
zowany przez dodatkowe diody LED, choć w
większości przypadków nie jest to potrzeb−
ne, bo przecież słychać, czy radio gra, czy nie
i czy zasłony są odsłonięte.
Ty należy nadmienić, że część urządzeń nie
wymaga przerzutników, tylko bramek. Na
przykład do podnoszenia i opuszczania łóżka
nie będzie wykorzystany układ typu
załącz/wyłącz, tylko prostszy układ dający na
wyjściu sygnał tylko podczas naciskania
przycisku B − modyfikację taką można zoba−
czyć na rysunku 3. Wyjście tego typu będzie
potrzebne nie tylko do sterowania łóżka, ale
także do ewentualnej zmiany głośności radia,
telewizora, czy płynnego sterowania zasłona−
mi w oknach.
W proponowanych układach zabrakło mi jed−
nak obwodów zabezpieczenia przed przypad−
kowym naciśnięciem przycisków, na przy−
kład podczas snu. Ale nie tylko o to chodzi.
Nie można też wykluczyć, że ruchy osoby
niepełnosprawnej będą nieskoordynowane i
czasem przyciski będą uruchamiane w spo−
sób niezgodny z wolą obsługującego. Czy w
związku z tym obwody przeciwzakłóceniowe
powinny ignorowac przypadkowe, krótsze
naciśnięcia przycisków, a przepuszczać tylko
impulsy o czasie trwania większym niż po−
wiedzmy półtorej sekundy?
Może też warto pomyśleć o jakimś kodzie, a
właściwie sekwencji wstępnej, która powo−
dowałaby odblokowanie dalszej części ukła−
du. Na przykład jedno długie i dwa krótkie na−
ciśnięcia przycisku A, oddzielone przerwami
o określonej długości, nie byłyby zliczane
przez licznik, tylko byłyby swego rodzaju klu−

czem do systemu.
Nie trzeba chyba
się obawiać, że o−
soba obsługująca
nie poradzi sobie z
takim kluczem ko−
dowym − przecież
chodzi o osobę
niesprawną fizy−
cznie, ale sprawną
umysłowo. Oczy−
wiście klucz byłby
potrzebny

tylko

wtedy, gdyby mi−
mowolne przypad−
kowe naciśnięcie
przycisku mogło
stanowić zagroże−
nie dla osoby nie−
p e ł n o s p r a w n e j
(np. otwarcie okna na całą zimową noc).
W tym miejscu chciałbym poinformować, że
upominki otrzymają także A

Ad

da

am

m C

Czze

ec

ch

h z

Pszowa oraz J

Ja

arro

os

słła

aw

w T

Ta

arrn

na

aw

wa

a zz G

Go

od

dzziis

szzk

ki.

Jarek za interesującą analizę problemu oraz
propozycję sterowania głosem, a Adam za o−
ryginalny, choć niezbyt praktyczny sposób
sterowania sekwencyjnego ze stale pracuj−
ącym generatorem. Znacznie lepszy system
ze stale pracującym generatorem, obsługiwa−
ny tylko jednym przyciskiem zaproponował
R

Ra

affa

ałł W

Wrró

ób

be

ell ze Sławna. Pracuje on podobnie

jak układ z rysunku 1, z tym, że nie ma przy−
cisku A, natomiast zmiany stanu licznika U1
następują co minutę, pod wpływem dodatko−
wego generatora. W ten sposób każde z dzie−
sięciu urządzeń jest dostępne w najgorszym
przypadku co dziesięć minut (czas ten można
skrócić zwiększając częstotliwość generato−
ra). Obsługa polega na naciskaniu tylko jedne−
go przycisku, który włącza/wyłącza dane u−
rządzenie lub powoduje podnoszenie/opu−
szczanie łóżka. Bardzo dobrym pomysłem Ra−
fała jest blokowane generatora taktującego
na pewien czas po naciśnięciu przycisku. Da−
je to dłuższy czas na obsługę danego u−
rządzenia, na przykład na powolne podniesie−
nie lub opuszczenie łóżka. Właśnie ze wzglę−
du na te szczegóły zdecydowałem się przy−
znać Rafałowi nagrodę.
Tyle o najlepszych projektach.
Jak wynika z tych rozważań, pewne szczegó−
ły będą zależne od stanu osoby niepełnospra−
wnej. Wszystkiego nie da się przewidzieć z
góry. W każdym razie budowa układu według
rysunku 1, dostosowanego do takich konkret−
nych potrzeb, nie powinna stanowić większe−
go problemu.
A teraz pora na omówienie nad−
esłanych modeli. Spośród otrzy−
manych czterech jeden trafi al−
bo do działu Elektronika−2000 al−
bo do Forum Czytelników. Dla−
tego go nie prezentuję. Jego
Autorami są T

To

om

ma

as

szz S

Sa

ap

plle

etttta

a i

D

Da

an

niie

ell P

Po

olla

as

szze

ek

k z Donimierza.

Układ zbudowany jest na zasa−
dzie pokazanej na rysunku 1,
przy czym jest to jedyny układ,
w którym zastosowano o−
szczędny sposób sterowania
przerzutników według rysunku
2. Duże brawa dla jego autora i
wykonawcy!

Pozostałe trzy modele pokazane są na foto−
grafiach. Fotografia 1 przedstawia model nad−
esłany przez M

Ma

arriiu

us

szza

a N

No

ow

wa

ak

ka

a z Gacek. Jest

to odbiornik promieniowania podczerwonego
z wyjściami przekaźnikowymi.
Fotografia 2 pokazuje model J

Ja

arro

os

słła

aw

wa

a C

Ch

hu

u−

d

do

ob

by

y z Gorzowa Wlkp. Jest to prosty system

sterowania z kilkoma przyciskami. Fotografia 3
przedstawia model M

Ma

ac

ciie

ejja

a G

Ga

ad

dzza

ałły

y. Jak

wspomniałem wcześniej, Maciek otrzymuje
nagrodę za pomysł czujnika położenia. Autorzy
dwóch pozostałych modeli też otrzymają na−
grody, bardziej jednak za wkład pracy niż za po−
mysł. Układ Mariusza, choć nie do końca speł−
nia warunki zadania, jest jednak interesujący i
z pewnością znajdzie wiele zastosowań.
Chciałbym jeszcze wymienić nazwiska kole−
gów, którzy rozminęli się trochę z głównym
tematem, ale w ich pracach znalazłem intere−
sujące rozwiązania. Niech to będzie drobna
forma wyróżnienia. Są to: D

Da

arriiu

us

szz K

Kn

nu

ullll z Za−

brza, D

Da

arriiu

us

szz M

Miin

niio

orr z Podskala, M

Ma

arrc

ciin

n W

Wiią

ą−

zza

an

niia

a z Gacek, P

Piio

ottrr Ł

Ła

ap

piiń

ńs

sk

kii z Jaciążka i P

Pa

a−

w

we

ełł J

Ja

ak

ku

ub

biiu

uk

k z Łukowa.

Błędy

Rysunki 4 i 5 przedstawiają przykłady błędów,
znalezionych w nadesłanych pracach. W ob−
wodzie wejściowym z rysunku 4 (sterowanie
dotykowe) po pierwsze brakuje rezystora mię−
dzy masą a wejściem CL. Ale to nie rozwiąże
problemu, bo nadal brak bramki Schmitta, któ−
ra wyostrzy zbocza impulsu. Brak też obwo−
dów, które odfiltrują „śmieci“ w postaci zakłó−
ceń − przebiegów zmiennych, zwłaszcza o
częstotliwości sieci 50Hz, indukowanych w
ciele człowieka i podawanych na układ przy

24

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

F

Fo

ott.. 1

1 M

Mo

od

de

ell M

Ma

arriiu

us

szza

a N

No

ow

wa

ak

ka

a

F

Fo

ott.. 2

2 U

Uk

kłła

ad

d J

Ja

arro

os

słła

aw

wa

a C

Ch

hu

ud

do

ob

by

y

R

Ry

ys

s.. 3

3 O

Ob

bw

wó

ód

d w

wy

yjjś

śc

ciio

ow

wy

y b

be

ezz p

prrzze

errzzu

uttn

niik

ka

a

R

Ry

ys

s.. 2

2 S

Stte

erro

ow

wa

an

niie

e p

prrzze

errzzu

uttn

niik

kó

ów

w

dotknięciu tylko „gorącej“ połówki czujnika
dotykowego. Jest to ewidentny błąd − wielo−
krotnie już przypominałem, że na wszelkie
wejścia zegarowe muszą być podawane
„czyste“ impulsy o stromych zboczach.
Rysunek 5 pokazuje znacznie drobniejszą
wpadkę. Jak wiadomo, diody włącza się ró−
wnolegle do cewki przekaźnika, by stłumić
impuls indukujący się w chwili zatykania tran−
zystora (rozłączania styku). Impuls ten można
stłumić również przez dołączenie „elektrolita“
równolegle do cewki. Naprawdę nie ma po−
wodu, by na raz stosować oba te sposoby.
Warto też pamiętać, że włączenie dużego
„elektrolita“ zmieni czasy przyciągania i zwal−
niania przekaźnika, co w pewnych zastosowa−
niach nie jest pożądane.
Rysunek 6 pokazuje sposób włączenia diody
LED, który przez wielu zostanie potraktowany
jako błąd. W istocie, diody LED włącza się w
obwód w towarzystwie szeregowych rezysto−
rów ograniczających. Ale są dwa wyjątki:
− istnieją diody, które maja wbudowany rezy−
stor ograniczający
− diody migające mają wbudowany układ ste−
rujący.
Jeśli dioda z rysunku 6 będzie diodą mi−
gającą, układ jest prawidłowy, należałoby tyl−
ko sprawdzić, jaki jest prąd pracy tej diody
przy danym napięciu, i czy to nie obciąży
nadmiernie wyjścia bramki.

Uwagi końcowe

Ogólnie biorąc, jestem zadowo−
lony z poziomu prac. Choć
część uczestników nie trafiła w
sedno sprawy, większość nade−
słanych rozwiązań zawierała u−
kłady poprawne pod względem
elektronicznym. Oczywiście w
niektórych były niedoróbki wi−
doczne już na pierwszy rzut
oka. W innych drobne błędy u−
jawniłyby się po wykonaniu
pierwszego modelu. Nie należy
się tym jednak specjalnie prze−
jmować. Nie myli się tylko ten,

kto nic nie robi. Tak samo, tylko ten, kto ograni−
cza się do rysowania schematów, niczego nie
popsuje. Błędów, wpadek i zepsutych podze−
społów nie trzeba się wcale wstydzić. Życie po−
kazuje, że proces konstruowania urządzenia e−
lektronicznego naprawdę przydatnego w prak−
tyce jest kilkustopniowy. Pierwszy wykonany
model „w praniu“ wykazuje zazwyczaj sporo u−
sterek i trzeba je usunąć, co zwykle wiąże się z
przeróbką płytki i budową nowego modelu. Do
sukcesu dochodzi się metodą kolejnych przy−
bliżeń. Tak jest, i dlatego nie trzeba się zrażać,
tylko eksperymentować do skutku. Doświad−
czenie czyni mistrza.
A swoją drogą, temat naprawdę był bardzo po−
ważny i trudny. W jednym z czasopism (New
World July/98) znalazłem bardzo interesujący
artykuł opisujący inteligentny domek przezna−
czony dla osoby niepełnosprawnej. Zaawanso−
wana elektronika ułatwia tam życie w wielu
dziedzinach. Spośród wszystkich wspomnia−
nych tam sposobów ułatwienia życia osobie
niepełnosprawnej, wybrałem jeden. W na−
szym zadaniu zastanawialiśmy się, jak u−
rządzeniami domowymi może sterować osoba
częściowo sparaliżowana. Fotografia pokazuje
rozwiązanie nieporównanie trudniejszego za−
dania: jak może skontaktować się ze światem
osoba całkowicie sparaliżowana (np. zaawan−
sowane stadium straszliwej choroby znanej ja−
ko stwardnienia rozsiane − sclerosis multiplex),
która nie może świadomie poruszyć niczym,
jedynie gałkami oczu. Fotografia 4 pokazuje
system opracowany przez firmę Siemens, któ−
ry zawiera małą kamerę obserwującą właśnie
oko chorego. Kamera współpracuje z kompu−
terem. Na ekranie wyświetlony jest w postaci
swego rodzaju klawiatury cały alfabet i nie−
zbędne znaki specjalne. Jak ciężko
chory „naciska“ te klawisze? Prze−
cież nie może nic zrobić, jedynie po−
patrzyć na te litery. Czyżby patrzył na
ekran tak „ciężkim wzrokiem“, że
„naciśnie“ ekranowe klawisze?
Wyobraźcie sobie, że tak!
Wspomniana kamera precyzyjnie o−
kreśla położenie gałki ocznej i pro−
gram na podstawie obrazu kamery
oblicza, na którą literę patrzy pi−
szący! Pisanie tekstu polega na tym,
że chory przez dłuższą chwilę wpa−
truje się w daną literę na ekranie. Po
chwili ta litera zostaje wstawiona do
pisanego tekstu. Wtedy piszący kie−
ruje wzrok na następną literę − po
chwili i ona zostaje dopisana do
powstającego tekstu. Nie trzeba do−
dawać, że napisanie nawet krótkie−
go zdania jest czasochłonnym i

męczącym zajęciem. Ale przecież jest to już je−
dyna możliwość wyrażenia swoich myśli przez
tak ciężko chorego.
Wyobraźcie sobie, jakie zadanie musi wyko−
nać program, by na podstawie obrazu kame−
ry ustalić, na którą literkę patrzy chory.
Przykład ten pokazuje, jak skomplikowane i
precyzyjne muszą być niektóre urządzenia
wspomagające niepełnosprawnych i chorych.
Niech stanowi też zachętę dla tych wszy−
stkich naszych Czytelników, którzy chcieliby
pomóc swym cierpiącym bliskim, konstruując
jakieś przydatne im urządzenia elektroniczne.
Niewątpliwie zagadnienie jest bardzo szerokie
i nie sposób przewidzieć wszystkiego, co by−
łoby przydatne. Urządzenia tego typu zwykle
powstają na indywidualne zamówienie i tylko
w jednym egzemplarzu. Jeśliby nasi Czytelni−
cy chcieli zająć się tym tematem, powinni wy−
mieniać doświadczenia z innymi, którzy także
się tym interesują. Redakcja Elektroniki dla
Wszystkich chętnie przyczyni się do skontak−
towania się wszystkich zainteresowanych −
jeśli ktoś chce nawiązać kontakt z elektronika−
mi o podobnych zainteresowaniach, prosimy
przysyłać zgłoszenie, podając swój adres (nu−
mer telefonu). Na listach umieśćcie dopisek
„NIEPEŁNO−SPRAWNI“. Jeśli będzie więcej
takich zgłoszeń, w jednym z następnych nu−
merów EdW zamieścimy listę osób chętnych
do wymiany doświadczeń w zakresie potrzeb
oraz konstruowania sprzętu dla niepełnospra−
wnych. Jeśli zgłoszeń będzie niewiele, listo−
wnie przekażemy każdemu namiary na pozo−
stałych chętnych.
Tyle odnośnie zadania 29. Jak zwykle pozdra−
wiam wszystkich uczestników i sympatyków
Szkoły. Zachęcam do udziału w kolejnych za−
daniach oraz przysyłania propozycji zadań.

W

Wa

as

szz IIn

ns

sttrru

uk

ktto

orr

P

Piio

ottrr G

Gó

órre

ec

ck

kii

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

25

R

Ry

ys

s.. 4

4 B

Błłę

ęd

dn

ny

y o

ob

bw

wó

ód

d w

we

ejjś

śc

ciio

ow

wy

y

R

Ry

ys

s.. 5

5 Z

Zd

du

ub

bllo

ow

wa

an

ne

e zza

ab

be

ezzp

piie

ec

czze

en

niia

a

F

Fo

ott.. 3

3 M

Mo

od

de

ell M

Ma

ac

ciie

ejja

a G

Ga

ad

dzza

ałły

y

R

Ry

ys

s.. 6

6 W

Włłą

ąc

czze

en

niie

e d

diio

od

dy

y L

LE

ED

D

F

Fo

ott.. 4

4 S

Sy

ys

stte

em

m ffiirrm

my

y S

Siie

em

me

en

ns

s u

um

mo

ożżlliiw

wiia

ajją

ąc

cy

y p

piis

sa

an

niie

e w

wzzrro

o−

k

kiie

em

m