plik

ołła

a k

ró

ów

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

Grrzze

orrzza

a W

arru

szze

kiie

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:

prro

ojje

ktto

ać

ć zza

siilla

y zz b

atte

erriiii p

prrzzy

yrrzzą

ąd

d p

ełł−

niią

ąc

y w

w s

szzk

olln

ejj p

prra

nii ffiizzy

kii rro

ollę

ę g

allw

o−

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

e n

alle

eżży

y n

yłła

ać

ć w

w tte

errm

miin

niie

e 4

5 d

nii o

d u

azza

niia

a s

siię

ę n

erru

u E

W ((w

w p

prrzzy

y−

u p

prre

erra

atto

orró

ów

w –

– o

d o

ottrrzzy

niia

a p

piis

a p

czzttą

ą))..

Zadanie 33

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

ołła

a k

ró

ów

atte

m zza

niia

a n

err 2

9 b

yłło

o Z

prro

ojje

ktto

o−

niie

e s

stte

u s

stte

erro

niia

a u

urrzzą

ąd

dzze

niia

mii e

e−

lle

kttrry

czzn

mii,, k

kttó

órry

y m

mó

óg

głłb

y b

yć

ć w

orrzzy

stta

a−

y p

prrzze

ezz o

bę

ę c

czzę

ęś

śc

ciio

o s

arra

alliiżżo

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.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

Na początek fragmenty listu S

sttiia

kiie

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

a−

k K

niie

czzn

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

ciie

ejj G

a−

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

nrry

k B

wiie

c z Lasko−

wej, B

n T

arra

ntta

a z Wrocławia, A

Arrk

diiu

szz

ntto

niia

k z Krasnegostawu, K

a M

czze

k z

Popowa, S

sttiia

n M

kiie

wiic

czz z Poznania i

Arrk

diiu

szz K

aś

ś z Dopiewca. Podobną pra−

widłową ideę podał R

affa

ałł K

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

diiu

szza

a K

u−

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.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

s.. 1

1 Z

a p

prra

y u

kłła

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

m C

Czze

h z

Pszowa oraz J

arro

słła

w T

arrn

a zz G

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

affa

ałł W

Wrró

ób

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

szz S

plle

etttta

a i

niie

ell P

olla

szze

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

arriiu

szza

a N

a z Gacek. Jest

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

arro

słła

a C

u−

y z Gorzowa Wlkp. Jest to prosty system

sterowania z kilkoma przyciskami. Fotografia 3
przedstawia model M

ciie

ejja

a G

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

arriiu

szz K

ullll z Za−

brza, D

arriiu

szz M

Miin

niio

orr z Podskala, M

arrc

ciin

n W

Wiią

ą−

zza

niia

a z Gacek, P

Piio

ottrr Ł

Ła

piiń

ńs

kii z Jaciążka i P

a−

ełł J

biiu

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

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

ott.. 1

1 M

ell M

arriiu

szza

a N

ott.. 2

2 U

kłła

d J

arro

słła

a C

s.. 3

3 O

wó

ód

d w

yjjś

śc

ciio

y b

ezz p

prrzze

errzzu

uttn

niik

s.. 2

2 S

Stte

erro

niie

e p

prrzze

errzzu

uttn

niik

kó

ów

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.

szz IIn

sttrru

ktto

orr

Piio

ottrr G

Gó

órre

kii

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

s.. 4

4 B

Błłę

ęd

y o

wó

ód

d w

ejjś

śc

ciio

s.. 5

5 Z

bllo

e zza

ezzp

piie

czze

niia

ott.. 3

3 M

ell M

ciie

ejja

a G

dzza

ałły

s.. 6

6 W

Włłą

ąc

czze

niie

e d

diio

y L

ott.. 4

4 S

stte

m ffiirrm

y S

Siie

s u

ożżlliiw

wiia

ajją

ąc

y p

piis

niie

e w

wzzrro

o−

kiie