30

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Sierpień 2002

Jeden z Czytelników przysłał e−mailem proś−
bę o pomoc w skonstruowaniu układu, który
pokazywałby na wyświetlaczu LED, na którym
biegu aktualnie znajduje się samochód. Chce,
żeby

wyświetlacz

pokazywał

znaki:

1,2,3,4,5,6,R, lub 0. Układ może być zorgani−
zowany na jednym lub ośmiu wyświetlaczach
LED, najlepiej obie wersje, wielkość LED nie
ma tutaj większego znaczenia. Całą część me−
chaniczną mam już gotową (...) brakuje mi tyl−
ko sterownika (...). A co do konkursu, to wyda−
je mi się, że jest to chyba za proste zadanie na
konkurs, bo można zrobić taki układ na jed−
nym scalaku, tylko nie wiem na jakim i jak. (...)

Zamiast rysować Czytelnikowi schemat

prościutkiej matrycy diodowej, postanowi−
łem postawić problem na szerszym forum.

Oto temat kolejnego zadania Szkoły:

Zaprojektować układ elektroniczny

do samochodu pokazujący, który bieg
jest aktualnie włączony albo inny układ
pełniący rolę użyteczną lub ozdobną.

Czytelnik zdecydował się na czujnik me−

chaniczny z kilkoma kontaktronami, gdzie

każdy kontaktron odpowiedzialny byłby za
wyświetlanie jednej cyfry lub znaku. W tej
wersji zadanie zaprojektowania sterownika
do wyświetlania znaków 1,2,3,4,5,6,R,0 al−
bo L rzeczywiście jest beznadziejnie proste.
A może, jeśli ma to być jedynie przyciągają−
cy uwagę „bajer”, zamiast wyświetlacza
7−segmentowego wykorzystać mniej popu−
larny wskaźnik 16−segmentowy albo wy−
świetlacz matrycowy 7x5, pokazane na foto−
grafii 1? Czy
można

zespół

czujników kon−
t a k t r o n o w y c h
zastąpić czymś
innym? Jeśli ktoś
ma pomysł tylko
na dobry czujnik
włączonego bie−
gu, też ma szansę
na nagrodę. Proponuję, byście rozważyli
różne możliwości budowy zarówno czujnika
włączonego biegu, jak i wskaźnika. W spra−
wie czujnika zasięgnijcie opinii znajomych
mechaników.

Nieprzypadkowo też rozszerzam ramy za−

dania z myślą o tych, którym nie do końca

odpowiada realizacja wskaźnika aktualnego
biegu lub uważają taki dodatek za zupełnie
niepotrzebny. Choć na przykład ja w swoim
samochodzie takiego bajeru instalował nie
będę, niemniej uważam, że miałby rację bytu
bardziej rozbudowany układ tego typu, peł−
niący rolę użytkową. Mianowicie sprzężenie
wskaźnika aktualnego biegu z prędkościo−
mierzem lub obrotomierzem może pełnić po−
żyteczną rolę wskaźnika optymalnych obro−
tów lub optymalnego biegu. Często się zda−
rza, że kierowca jedzie dłuższy czas na nie−
potrzebnie niskim biegu, zwiększając zuży−
cie paliwa. Jeśli wskaźnik po dwudziestu,
trzydziestu sekundach takiej jazdy zaczynał−
by migać, byłby to sygnał dla kierowcy. Czas
opóźnienia jest potrzebny, by wskaźnik nie
reagował przy wyprzedzaniu i przy pokony−
waniu mniejszych wzniesień.

Oczywiście zamiast tego rodzaju wska−

źnika, w ramach niniejszego zadania można
zaprojektować dowolny inny interesujący
układ elektroniczny do samochodu. Macie
szerokie pole do popisu.

Czekam też na propozycje kolejnych za−

dań. Pomysłodawcy wykorzystanych zadań
otrzymują nagrody rzeczowe.

Temat zadania 74 brzmiał: Zaprojektować
układ automatycznego wyłącznika reagują−
cego na przechylenie o kąt około 90 stopni.

Celowo tak sformułowałem temat, by

opracowane przez Was wyłączniki przechyl−
ne mogły być użyte do dowolnych celów.
Przypominam jednak, że głównie chodziło
o ulepszenie układu automatycznego włącza−

nia mikrofonu w tor audio: mikrofon powi−
nien zostać włączony po przechyleniu tycz−
ki z pozycji pionowej, w jakiej jest w stanie
spoczynku, do pozycji w przybliżeniu po−
ziomej, w jakiej znajdzie się w czasie wypo−
wiedzi.

Układ elektroniczny może być umie−

szczony w rączce wykonanej z rurki alumi−
niowej o średnicy wewnętrznej 31mm i dłu−
gości około 200mm. Wewnątrz jest więc du−
żo miejsca na ewentualną elektronikę. Układ

elektroniczny zasilany jest przez trzyżyłowy
kabel wprost z systemu nagłośnieniowego
(przez przerobione wejścia liniowe). Jedna
z żył kabla zapewnia napięcie zasilające
9...12VDC, druga to przewód sygnałowy,
trzecia to masa (ekran kabla). W systemie na−
głośnieniowym pracuje kilka takich mikrofo−
nów i co ważne, są one podłączone do jedne−
go wejścia, w pewnym sensie równolegle.
Każdy z mikrofonów ma wewnętrzny
wzmacniacz i wyłącznik. W pierwszej wersji

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły opis działania.

Model i schematy montażowe nie są wymagane, ale przysłanie działającego modelu lub jego

fotografii zwiększa szansę na nagrodę.

Ponieważ rozwiązania nadsyłają Czytelnicy o różnym stopniu zaawansowania, mile widziane

jest podanie swego wieku.

Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnych

kartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie

45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).

S

S

S

S

zz

zz

k

k

k

k

o

o

o

o

łł

łł

a

a

a

a

K

K

K

K

o

o

o

o

n

n

n

n

ss

ss

tt

tt

rr

rr

u

u

u

u

k

k

k

k

tt

tt

o

o

o

o

rr

rr

ó

ó

ó

ó

w

w

w

w

Zadanie nr 78

Rozwiązanie zadania nr 74

Fot. 1 Wyświetlacze

31

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

Sierpień 2002

był to zwykły przycisk, zadaniem uczestni−
ków zadania było zastąpić go wyłącznikiem
automatycznym.

Nadesłane listy świadczą, że zadanie po−

traktowaliście jak najbardziej poważnie. Oto
opinia jednego z uczestników:

Od marca br. postanowiłem, że będę brał

czynny udział we wszelkich konkursach i za−
daniach w EdW na ile tylko dam radę. Jako że
EdW kupuję już od 3 lat i jest ona dla mnie
najlepszą gazetą, w marcu zamówiłem też
dwuletnią prenumeratę, biorąc też pod uwagę
wszystkie te wspaniałe przywileje. Po otrzy−
maniu pierwszego (kwietniowego) numeru,
po pierwsze (no może po drugie, bo po pierw−
sze zabrałem się od razu do budowy genera−
tora wysokiego napięcia – działa i robi furo−
rę, chociaż spaliłem już trzy MOSFET−y !!!
P.S. Przyślę Wam parę zdjęć), spojrzałem na
zadanie w Szkole Konstruktorów i na począt−
ku wydało mi się ono trochę trudniejsze do
zrealizowania z powodu braku odpowiednie−
go czujnika, ale po chwili strzelił mi do głowy
pomysł, aby jako przełącznik wykorzystać...

A oto fragment listu innego uczestnika:
(...) musiałem wziąć w niej udział, bo pro−

szę sobie wyobrazić: na wcześniejszą szkołę
„coś dla turysty” planowałem zaproponowa−
nie urządzenia, które poinformuje turystę
o przewróceniu się w plecaku termosu czy
słoika (...) wylanie się czegokolwiek jest stra−
szne. Sam wiele podróżuję i takie nieszczę−
ście czasem się zdarza.

Już na początek muszę wyraźnie podkre−

ślić, iż tym razem prac teoretycznych było
znacznie mniej niż zazwyczaj. Choć zadanie
było trudne, bardzo się cieszę, że w sumie
nadesłaliście ponad dziesięć modeli i ich fo−
tografii, z czego większość wprost albo po
drobnych przeróbkach nadawałaby się do
praktycznego wykorzystania.

Gratuluję wszystkim wymienionym z na−

zwiska uczestnikom, zwłaszcza tym, którzy
podali oryginalne, naprawdę interesujące
sposoby rozwiązania postawionego zadania.
Szczególne uznanie należy się tym, którzy
przeprowadzili próby i niektóre sposoby
odrzucili po poznaniu ich wad.

A oto główne grupy rozwiązań:

− czujnik wodny
− czujnik rtęciowy
− czujnik stykowy (mechaniczny)
− czujnik potencjometryczny
− czujniki fotoelektryczne
i jedna propozycja wykorzystania układu ty−
pu VOX.

Czujniki wodne

Dwaj młodzi uczestnicy, Piotr Bechcicki
z Sochaczewa i Dawid Lichosyt z Gorenic,
zaproponowali wykorzystanie fiolki po aro−
macie do ciasta. Fiolka miałaby być częścio−
wo napełniona wodą, a w korku umieszczone
byłyby dwie elektrody. Według pomysłu Pio−
tra elementem wykonawczym byłby przeka−

źnik, według Dawida – układ tranzystorowy.
Model z podobnym czujnikiem i dodatkowy−
mi przyciskami załącz/wyłącz przysłał 17−
letni Jan Stanisławski z Sanoka. Model po−
kazany jest na fotografii 2, a schemat można
znaleźć na stronie internetowej EdW jako
Stanislawski.gif. Oto fragment pracy: (...)
Miałem trochę kłopotów z odpowiednim „do−
strojeniem” czujnika, w którym chyba ze
względu na charakter powierzchni ścianek
woda przelewała się jak olej, potem zmieni−
łem fiolkę na obecną i problem udało mi się
rozwiązać. Jednak aby zagwarantować pew−
ne i szybkie włączanie, należałoby, jak zresztą
każdy czujnik, skalibrować po umieszczeniu
w rurce tyczki tak, aby był przechylony wzglę−
dem niej o jakieś 5 – 10

o

. Dlatego właśnie my−

śląc o tym przykleiłem czujnik już trochę pod
kątem. Potem wszystko należało jeszcze
uszczelnić i usztywnić, przy czym mój klej tro−
chę eksplodował, ale nic się nie stało. Po włą−
czeniu układ wymaga jeszcze ewentualnie
drobnej regulacji czasu bezwładności i poło−
żenia czujnika w miejscu pracy. O kłopotach
z wykonaniem tego typu czujnika świadczy
nie tylko cytowany fragment, ale i fakt, że do
czasu ostatecznej oceny prac prawie cała wo−
da z czujnika zdążyła się ulotnić przez maleń−
kie nieszczelności. Niemniej Autor otrzymuje
trzy punkty i upominek.

O doświadczeniach z czujnikiem wodnym

napisał też stały uczestnik Szkoły, Dariusz
Drelicharz z Przemyśla: (...) Wykonałem mo−
del takiego styku. (...) Styki zrobiłem ze złoco−
nego złącza JUMPER (...) pojemnik na wodę
wykonałem z plastikowej fiolki po lekar−
stwach o wymiarach 40x10. (...) Już od po−
czątku pojawiły się kłopoty. Okazało się, że
napięcie powierzchniowe wody jest na tyle
silne, że po przechyleniu fiolki do poziomu
woda nie rozlewa się w niej. Dopiero potrzą−
śnięcie fiolką doprowadza do zwarcia styków.
Po „zmiękczeniu” wody przez rozpuszczenie
w niej niewielkiej ilości mydła sytuacja się
zmieniła. Woda rozlewała się swobodnie po
fiolce, ale przywierała do jej brzegów. Nieza−
leżnie od położenia fiolki styki były zwarte
przez cały czas.

Innym problemem jest elektroliza. Prąd

płynący przez styki powinien mieć małą war−
tość. Powinno to być napięcie zmienne, co
oczywiście skomplikowałoby układ. Nie
wiem, co się będzie działo przy długotrwałym
działaniu elektrolizy. Czy pojemnik nie zosta−
nie zniszczony (rozhermetyzowany)? Czy po−
wstały tlen i wodór znów się zwiążą, tworząc

wodę? Na te pytania sam sobie nie odpo−
wiem. (...)

Fotografia 3

pokazuje przebadany

(i odrzucony jako nieprzydatny) model opi−
sywanego czujnika wodnego. Po tych pró−
bach Dariusz zdecydował się na inny czujnik,
który będzie opisany dalej.

Włącznik rtęciowy

Jedna z kilku propozycja Jacka Koniecznego
z Poznania to również wyłącznik rtęciowy.
Oprócz tego Jacek przedstawił szereg innych
teoretycznych wariantów, w tym pomysły
czujników stykowych fotoelektrycznych i po−
jemnościowych. Idee są słuszne, ja jednak ser−
decznie zachęcam Jacka, by choć raz spróbo−
wał zrealizować jakiś swój pomysł w prakty−
ce. Wtedy zrozumie, że ogromna większość
rozbudowanych rozwiązań teoretycznych zu−
pełnie nie nadaje się do wykorzystania w ży−
ciu i trzeba poszukiwać rozwiązań skutecz−
nych, niezawodnych i jak najprostszych.

Jeden młodziutki uczestnik Szkoły zary−

zykował zdrowie i wykonał model ze szkla−
nym czujnikiem rtęciowym, pochodzącym
prawdopodobnie ze starej centrali telefo−
nicznej. Fotografia 4 pokazuje model Ja−
kuba Jagiełły z Gorzowa Wlkp. W pokaza−
nym modelu dodatkowe elementy pełnią
rolę sygnalizacyjną. Podstawowa idea jest
oczywista – rtęć zwiera styki i przepuszcza
sygnał z mikrofonu na wejście wzmacnia−
cza. Pomysł na pierwszy rzut oka jest zna−
komity, bo jeden jedyny element rozwiązu−
je postawione zadanie. W praktyce sprawa
nie jest taka prosta. Po pierwsze, do użytku
w żadnym wypadku nie można dopuścić
czujnika szklanego. Rtęć jest silnie
toksyczna, a o stłuczenie szklanej rurki
nietrudno.

Fot. 2 Model Jana Stanisławskiego

Fot. 4 Model Jakuba Jagiełły

Fot. 3 Prototyp Dariusza Drelicharza

32

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

Sierpień 2002

Ewentualny wyłącznik rtęciowy musi

mieć inną, trwałą obudowę. Ale obudowa nie
rozwiązuje wszystkich problemów. Pomysło−
dawca niniejszego zadania już dawno wy−
próbował układ, gdzie przycisk został zastą−
piony najpierw przełącznikiem przechylnym
z oferty firmy ELFA z pozłacaną kulką, po−
tem z wyłącznikiem rtęciowym. Kilka wy−
łączników rtęciowych i moduł przedwzmac−
niacza z takim wyłącznikiem pokazane są na
fotografii 5. Przełączniki z kulką nie prze−
szły nawet wstępnych prób, bo nie zapewnia−
ły pewnego styku dla małych sygnałów aku−
stycznych. Zwyłącznikami rtęciowymi było
tylko trochę lepiej. Niektóre egzemplarze
pracowały przez dłuższy czas prawidłowo.
Niestety, liczne egzemplarze nie zapewniały
niezawodnego styku. Okazało się, że rtęć nie
zwilża dobrze styków. Nie znaczy to, że te−
stowano elementy niepełnowartościowe. Po
prostu nie są one przeznaczone do pracy
w takich warunkach – nie nadają się do prze−
łączania maleńkich napięć, rzędu miliwol−
tów. Choć w katalogu ELFA i Conrad nie
znalazłem pełnych parametrów styków z kul−
ką i rtęciowego, udało mi się znaleźć ważną
informację w katalogu firmy RS. W opisie
jednego z oferowanych rtęciowych wyłączni−
ków przechylnych (Tilt Switches) podano
oprócz parametrów maksymalnych także mi−
nimalne napięcie pracy:

Max. switching current: 0,5A
Max. carry current: 2A
Max. switching voltage: 240Vrms
Min. switching voltage: 100Vrms
Max. switching power: 20W
Max. contact resistance: 50m

Ω

Dla innego wyłącznika rtęciowego w ka−

talogu podano minimalne napięcie pracy
styku równe 10V. Przy wyższym napięciu
pole elektryczne występujące na granicy styk
stały−rtęć zapewni niezawodne przejście,
przy maleńkich napięciach nie jest to pewne.
Osobiście przeprowadzałem próby w egzem−
plarzami pokazanymi na fotografii 5 i okaza−
ło się, że najgorszy egzemplarz mierzony
omomierzem przy powolnym przechylaniu
zamiast zwarcia wykazywał rezystancję rzę−
du 1M

Ω

. Oczywiście po potrząśnięciu rezy−

stancja spadała poniżej 0,1

Ω

. Rozpisuję się

o tym szeroko, bo takich informacji niewiele

jest w dostępnej literaturze, a przecież bardzo
łatwo jest przeoczyć czy zlekceważyć na po−
zór nieważny i nie zawsze dostępny para−
metr. Polecam też przypomnienie informacji
z artykułu: Zwykłe i niezwykłe elementy sty−
kowe z EdW 08/2001 str. 23.

Wyłącznik przechylny rtęciowy czy inny

można więc byłoby wykorzystać, ale pod
warunkiem, że byłaby to wersja z minimal−
nym napięciem pracy nie większym niż
10V w układzie według rysunku 1 lub
podobnym. Zamiast bramki analogowej z ko−
stki 4066 można wykorzystać tranzystor
JFET z kanałem P według rysunku 2a,
a przy sygnałach o amplitudach mniejszych
od 0,5V – popularnego MOSFET−a z kana−
łem N według rysunku 2b.

Styki mechaniczne

Wspomniany wcześniej wyłącznik przechyl−
ny ze złoconą kulką jest przykładem należą−
cym do omawianej grupy styków mechanicz−
nych. O podobnym rozwiązaniu z kulką od
łożyska wspomniał też Filip Rus z Zawier−
cia. Mariusz Chilmon z Augustowa pamię−
tając o możliwości obracania tyczki mikrofo−
nu wokół własnej osi proponuje przede
wszystkim wyłącznik sprężynowy: (...) meta−

lowa kulka zacze−
piona na kawałku
kabla (sprężynki),
który umieszczo−
no w środku tycz−
ki. Do kulki jest
podłączony jeden
z biegunów zasi−
lania. Kulka mo−
że swobodnie wi−
sieć, nie dotyka−
jąc ścian lub po−

ruszać się i dotykać paska metalowej fo−
lii (którą wyłożono wnętrze tyczki), podłączo−
nego do wejścia układu, który załącza mikro−
fon. To właśnie zmiana położenia o 90

o

po−

woduje taką sytuację i uruchomienie mikro−
fonu. To rozwiązanie ma ważną zaletę − tycz−
ka z mikrofonem nie musi poruszać się w jed−
nej płaszczyźnie. Możemy ją obracać wzdłuż
osi i nic się nie stanie. (...) Kolejna idea to
czujnik wodny. (...) Po prostu w plastikowym
cylindrze z wodą znajdują się dwa paski folii
przyklejone wewnątrz, na całym obwodzie.
Przy przechyleniu, ciecz powoduje ich zwar−
cie. Proste, chyba skuteczne, a na dodatek
ma zaletę taką, jak pierwsze rozwiązanie
(tyczką możemy kręcić wokół osi). (...) Czuj−
nik optyczny. Ot, po prostu: LED + fotoement

+ przesłona. Nie udało mi
się pozbyć wady, jaką jest
konieczność pracy w jednej
płaszczyźnie, więc nie
wgłębiałem się w to roz−
wiązanie.

Mariusz jako jeden

z nielicznych zwrócił uwa−
gę na problem obracania
tyczki wokół własnej osi.

Ładny model z metalo−

wą kulką, pokazany na fo−
tografii 6, wykonał na
płytce uniwersalnej Piotr
Dereszowski z Chrzanowa.
Układ Piotra włączający
mikrofon ma być wykorzy−
stywany do studia telewi−
zyjnego. Szansa na popraw−
ne działanie przez dłuższy
czas jest tu większa, niż
w przypadku włączenia
styku w tor sygnałowy, bo
na otwartym styku wystę−
puje pełne napięcie zasila−

nia wynoszące około 10V. Jak pokazuje ry−
sunek 3, mamy tu nie jeden, ale dwa styki,
które przełączają stan przerzutnika RS. Oto
fragment opisu: Metalowa kulka porusza się
po szynie podłączonej do plusa zasilania.
Z obu stron swojego toru ruchu znajdują się
blaszki−czujniki. Początkowo kulka styka się
z czujnikiem podłączonym do wejścia R (re−
set) US1 (nóżka 4). Jeżeli obracamy układ,
kulka toczy się i dotyka czujnika połączonego
z wejściem S (set) US1 (nóżka 6). Wtedy na

Fot. 5 Moduł z wyłącznikiem rtęciowym

Fot. 6 Czujnik mechaniczny

Piotra Dereszowskiego

Rys. 1

Rys. 2

33

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

Sierpień 2002

wyjściu

Ο

pojawia się stan H załącza−

jąc przekaźnik.

Takie rozwiązanie może okazać się sku−

teczne, ponieważ do trwałej zmiany stanu
przerzutnika wystarczy chwilowe zwarcie
podczas uderzenia kulki. W prostym układzie
z jednym stykiem wymagane byłoby ciągłe
(roz)zwarcie podczas pracy. Ten pomysł nie−
wątpliwie zasługuje na wyróżnienie, pomimo
wątpliwości dotyczących trwałości. Praktyka
pokaże, na ile upływ czasu, korozja i zanie−
czyszczenia zmniejszą niezawodność takiego
przełącznika.

Do tej grupy zaliczyłem też propozycję

Marcina Wiązani z Buska Zdroju, który wy−
konał prosty model wyłącznika dotykowego,
pokazany na fotografii 7 (Wiazania.gif).
Choć w zasadzie taki układ nie jest rozwiąza−
niem postawionego zadania, można je wziąć
pod uwagę. Poważnym problemem może się
tu okazać zabrudzenie styku. Trzeba się li−
czyć z tym, że osoba obsługująca może mieć
lekko wilgotny palec. Resztki potu, kurz
i wilgoć mogą na stałe włączyć układ, gdzie
do przełączenia potrzebna jest rezystancja
palca nieco poniżej 10M

Ω

. Marcin zapropo−

nował też trudniejszy do wykonania czujnik
z magnesem i kontaktronem. Rysunek 4 po−
kazuje oryginalne szkice Autora. Przy staran−
nym wykonaniu mechanicznym rozwiązanie
z kontaktronem i magnesem zapewni niepo−
równanie większą niezawodność. Swego

czasu sam przeprowadziłem eksperymenty
z tego typu czujnikiem, gdzie magnes umie−
szczony był w płaskim okrągłym pojemniku
z płynem o dobranej gęstości, pełniącym ro−
lę hydraulicznego tłumika drgań.

Czujnik
z potencjometrem

Wspomniany już Piotr Dereszowski wykonał
też model czujnika z potencjometrem. Choć
zapewne model pokazany na fotografii 8 do
miniaturowych i lekkich nie należy, jednak
idea na pewno jest godna odnotowania. Sche−
mat, pokazany na rysunku 5, jest wyjątkowo
prosty. Oto fragment opisu: jeżeli układ jest
umieszczony poziomo, wtedy potencjometr
obrotowy, na którym jest sztywno zamontowa−
ny ciężarek, ma rezystancję ok. 300k

Ω

. Rezy−

stancja ta, wraz z cząstkową rezystancją R2,
R3 równą 14,7k

Ω

, jest zbyt duża, aby załączyć

T1, więc jest on zatkany. Gdy
obrócimy potencjometr P1 o 90

o

,

jego rezystancja maleje prak−
tycznie do zera, co powoduje za−
łączenie przekaźnika PK1. Ktoś,
kogo zainteresuje powyższe roz−
wiązanie, może użyć kilkustop−
niowej skali sygnalizacyjnej, np.
5 LED−ów, każda sygnalizująca
obrót o np. 30 stopni.

Tego rodzaju czujnik z od−

powiednio dobranym (mniej−
szym, hermetycznym) poten−
cjometrem i innego kształtu
ciężarkiem naprawdę może
znaleźć szereg interesujących
zastosowań.

Czujniki fotoelektryczne

W tej grupie znalazło się najwięcej propozy−
cji. Kilka osób zaproponowało proste, nie−
mniej warte uwagi propozycje. Na przykład
Zbigniew Meus z Dąbrowy Szlacheckiej
chce umieścić dwa fotoelementy na dwóch
końcach otwartej rurki. Według pomysłu,
gdy rurka byłaby umieszczona poziomo, oba
fotoelementy zostałyby oświetlone jednako−
wo. Ustawienie pionowe gwarantowałoby
różnice – górny czujnik byłby oświetlony
przez lampy sufitowe, dolny „patrzyłby”
w podłogę. Jeszcze prostszy sposób z jednym
fotoelementem zaproponował wspomniany
Filip Rus z Zawiercia. Prościutki model jest
pokazany na fotografii 9. Przy ustawieniu
pionowym tyczki mikrofonu fotoelement
byłby oświetlony, natomiast przy ustawieniu
poziomym słabsze oświetlenie powodowało−
by włączenie klucza 4066. Idea jest godna
rozważenia, a nawet sprawdzenia. Trzeba
jednak wziąć pod uwagę, czy w pomieszcze−
niu będą okna i czy przez nie może wpadać
światło słoneczne, które może zakłócić pracę
czujnika.

Autor propozycji zadania zastanawiał się

nad pokrewnym rozwiązaniem „palcowym”.
W rączce wywiercony byłby otwór o średnicy
kilku milimetrów. Wpadające przezeń światło
wyłączałoby mikrofon. Włączenie następo−
wałoby po zasłonięciu otworu palcem.

Cztery nadesłane modele zawierają barie−

rę świetlną. Na fotografii 10 pokazany jest
model 15−letniego Bernarda Rajfura
z Trzebnicy. Na uwagę zasługuje transoptor
własnej roboty, wykonany z fragmentów my−
szki komputerowej. Choć układ elektroniczny
należałoby jeszcze dopracować, zachęcam
Bernarda do udziału w kolejnych zadaniach

Rys. 3

Fot. 7 Prototyp Marcina Wiązani

Fot. 8 Czujnik z potencjometrem

Piotra Dereszowskiego

Fot. 9 Model Filipa Rusa

Rys. 4

Rys. 5

34

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

Sierpień 2002

Szkoły, co dobrze przysłuży się doskonaleniu
praktycznych umiejętności.

Fotografia 11 przedstawia drugi model

Dariusza Drelicharza z Przemyśla. Schemat
ideowy pokazany jest na rysunku 6.

Na fotografii 12 widać model Michała

Stacha z Kamionki Małej. Michał zupełnie
nietypowo zrealizował wyłączanie. Zamiast
klucza czy przełącznika... wyłącza zasilanie
wzmacniacza operacyjnego. Aby uniknąć stu−
ków w głośniku, zastosował obwód, dzięki
któremu proces ten przebiega stosunkowo po−
woli. Schemat ideowy pokazany jest na ry−
sunku 7. Przy szybkim włączaniu/wyłączaniu
takie rozwiązanie powodowałoby silne stuki,
jednak w tym przypadku można dopuścić po−

wolne włączanie. Przecież opuszczenie tyczki
z mikrofonem będzie trwać około sekundy,
więc zaproponowany sposób jest prawidłowy,
choć rzeczywiście zupełnie nietypowy.

Fotografia

13

przedstawia eleganc−
ki model Romana
Biadalskiego z Z ie−
lonej Góry. Czujnik
położenia to bariera
świetlna z kulką, za−
mkniętą w pojemni−
ku o kształcie stożka.
Warto zauważyć, że
taki kształt gwarantu−

je niezawodne działanie także przy odwróceniu
układu „do góry nogami”, ogólnie – uniezależ−
nia od obrotu tyczki mikrofonu wokół własnej
osi. Schemat ideowy podany jest na rysunku 8.
Właśnie ten układ oceniłem najwyżej.

Układ VOX

Na koniec zostawiłem rozwiązanie, które for−
malnie nie spełnia warunków zadania, bo nie
jest wyłącznikiem reagującym na przechylenie
o kąt około 90 stopni. Ponieważ jednak niewąt−
pliwie stanowi ulepszenie opisanego nietypo−
wego mikrofonu, warto je rozważyć. Znany
z interesujących pomysłów (i niezbyt estetycz−
nej ich realizacji) Jarosław Chudoba z Gorzo−
wa Wlkp. proponuje układ reagujący na dźwięk.
Silniejsze dźwięki będą powodować otwieranie
bramki analogowej z kostki 4066. Schemat ide−
owy układu pokazany jest na rysunku 9, a mo−
del – na fotografii 14. Niewątpliwie warto było−
by wypróbować tego typu układ, by sprawdzić,
czy zda egzamin w praktyce. Ja osobiście nie
wyłączałbym mikrofonu całkowicie – w stanie
spoczynku mikrofon miałby obniżoną czułość.

Fot. 10 Układ Bernarda Rajfura

Fot. 11 Model Dariusza Drelicharza

Fot. 14 Układ Jarosława Chudoby

Rys. 7

Rys. 6

Fot. 12 Propozycja Michała Stacha

Rys. 8

Fot. 13 Model

Romana

Biadalskiego

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

Sierpień 2002

Podsumowanie

Jak widać z przedstawionego przeglądu, wiele
prac zawiera naprawdę interesujące, oryginal−
ne rozwiązania. W międzyczasie pomysłodaw−
ca zadania wypróbował już system z transopto−
rem szczelinowym i małą kulką od łożyska.
Model pokazany jest na fotografii 15.

Kulka utrzymuje się w szczelinie transop−

tora dzięki kawałkowi drutu w kształcie lite−
ry U, wtopionemu w plastik. Problem obrotu
tyczki wokół własnej osi rozwiązał stosunko−
wo prosto, stosując na końcu tyczki kątowy
wtyk XLR (popularnie zwany Canon) poka−
zany na fotografii 16. Dołączony takim wty−
kiem kabel będzie niejako wymuszał okre−
śloną pozycję tyczki.

W podsumowaniu chciałbym zwrócić

uwagę na kilka dalszych szczegółów.

Projektując czujnik i współpracujący

układ, warto zwrócić uwagę na histerezę, że−
by uniezależnić się od ewentualnych drgań

ręki, trzymającej dość długą tyczkę. Oprócz
histerezy pomocą może tu być niesymetrycz−
ny obwód opóźniający z krótszym czasem
włączania i dłuższym wyłączania mikrofonu.

Sprawa opóźnienia jest o tyle godna uwa−

gi, że opóźnienie przy włączaniu pozwoli po−
zbyć się stuków powstałych wskutek przy−
padkowego uderzenia mikrofonu i zadziała−
nia elektromechanicznego czujnika pod
wpływem krótkiego, silnego wstrząsu.

Kolejna sprawa to niedo−

puszczenie do stuków przy
włączaniu. Stuków nie bę−
dzie, jeśli spoczynkowe na−
pięcie stałe z obu stron klu−
cza (styku) będzie jednako−
we. W układach z rysunku
2 zapewniają to rezystory
dołączone do masy i kon−

densatory separujące. Nie musi to być poten−
cjał masy, ale napięcie stałe z dwóch stron
klucza musi być jednakowe z dokładnością
do pojedynczych miliwoltów. Należy to za−
pewnić w układach wzorowanych na rysunku
1 – tam zapewne będzie to połowa napięcia
zasilania.

Jak przekonało się kilku uczestników, na

pozór prosty wyłącznik wodny sprawia sporo
kłopotów. Tylko na papierze wszystko jest
proste i oczywiste; w rzeczywistości trzeba
uwzględnić takie zjawiska, jak napięcie po−
wierzchniowe oraz parowanie i skraplanie.

Naprawdę bardzo się cieszę, że duża

część uczestników naszej Szkoły nie poprze−
staje na teorii, tylko próbuje zrealizować mo−
dele do końca. Wśród uczestników nadal da−
je się zauważyć grupa osób ze skłonnościami
do teoretyzowania – na szczęście coraz czę−
ściej tacy uczestnicy dają się namówić do
przeprowadzenia eksperymentów. Wśród
praktyków daje się zauważyć osoby, które
chcą tylko korzystać z „gotowców” znanych
z literatury – starają się oni rozwiązać pro−
blem z wykorzystaniem typowych rozwiązań
znanych choćby z EdW. Samo w sobie nie
jest to złe, zwłaszcza jeśli daje potrzebny
efekt. Jednak w EdW, a zwłaszcza w Szkole
Konstruktorów zawsze wyżej ceniłem i nadal
będę cenił rozwiązania i projekty zawierają−

ce samodzielną, oryginalną myśl i choćby
maleńką „iskierkę geniuszu”. Tu nasuwa się
fundamentalne pytanie, czy można kogoś
wykształcić na wynalazcę, czy wynalazca
musi mieć od urodzenia ten nieuchwytny
„błysk geniuszu”? Poniekąd problem ten zo−
stał poruszony przez Jacka Koniecznego
z Poznania, który bierze też udział w rozwią−
zywaniu zadań w odpowiedniku naszej Szko−
ły, prowadzonej na łamach Młodego Techni−
ka. W pierwszym z dwóch listów Jacek za−
prezentował „skrzynkę morfologiczną Zwi−
chy’ego”. Proponuje też, żebyśmy wykorzy−
stywali w naszej Szkole swego rodzaju algo−
rytmy do rozwiązywania problemów.

Kto chce, może oczywiście skorzystać

z publikowanego w Młodym Techniku Vade−
mecum Młodego Wynalazcy, jednak ja prowa−
dząc Szkolę Konstruktorów w EdW, mam
zdecydowanie inne wyobrażenie o kształceniu
konstruktorów. Najważniejsze są działania
praktyczne, a nie akademickie, teoretyczne

Marcin Wiązania Busko Zdrój . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . .37
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . .35
Michał Stach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Jarosław Tarnawa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . .27
Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Filip Rus Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Szymon Janek Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Piotr Dereszowski Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Jacek Konieczny Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Andrzej Sadowski Skarżysko−Kam. . . . . . . . . . . . . . .16
Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .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
Robert Jaworowski Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . .12
Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Paweł Szwed Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Marcin Dyoniziak Brwinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Bartek Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Piotr Bechcicki Sochaczew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Maciej Ciechowski Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Zbigniew Meus Dąbrowa Szlach. . . . . . . . . . . . . . . . .9
Kamil Urbanowicz Ełk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Fot. 15 Moduł z transoptorem

szczelinowym

Fot. 16 Kątowy wtyk XLR

Rys. 9

dzielenie włosa na czworo. Naprawdę cieszy
mnie każdy, nawet nieporadnie zaprojekto−
wany i nieudolnie wykonany model kilkuna−
stolatka, a znacznie mniej „skrzynka morfo−
logiczna”, zawierająca szereg idei, których
nikt nie podejmie się zrealizować w praktyce
choćby ze względu na koszty i stopień skom−
plikowania. Naprawdę szczerze gratuluję do−
ciekliwym eksperymentatorom i żałuję, że
nie mogę odpowiednio nagrodzić wszystkich
tych, którzy przysyłają modele. Cieszę się
przy tym, że nie traktujecie Szkoły Konstruk−
torów jedynie jako okazji do zdobycia pre−
zentów za modele czy „kasy” za opublikowa−
ne projekty. Widzę ogromny postęp, jaki
uczyniło wielu uczestników. Przy okazji
podzielę się refleksją: obecnie oblicze elek−
troniki zmienia się bardzo szybko i na pewno
nie wszyscy uczestnicy naszej Szkoły zosta−
ną zawodowymi konstruktorami czy w ogóle
zawodowymi elektronikami. Gwałtowny
rozwój techniki przynosi też ogromne zmia−
ny w strukturze zatrudnienia. Trzeba się do
tego dostosować, niejednokrotnie zmienić
zawód. Sam jestem tego przykładem. Nigdy
bym nie pomyślał, że będę jadł chleb zarabia−

ny pisaniem artykułów. Zgorącej młodzień−
czej fascynacji morzem, wielkimi żaglowca−
mi zostało niewiele – patent żeglarza i spora−
dyczne weekendowe wypady na Mazury, by
wypożyczoną Omegą popływać z rodziną
i znajomymi.

Zwielkiej miłości do fotografii też zostało

niewiele – owszem, fotografuję dla przyjem−
ności, ale przecież miałem być zawodowym
fotografem, rozpocząłem nawet najpraw−
dziwszą praktykę. I kto by pomyślał, że w sta−
nie wojennym zdobędę dyplom zegarmistrza.

Teraz coraz bardziej staję się pisarzem,

mniej elektronikiem. Aby sprostać wymaga−
niom obecnego zajęcia, musiałem poznać
proces przygotowania publikacji do druku,
w tym obróbkę zdjęć, skład komputerowy,
problemy z czcionkami, rozmaitymi formata−
mi grafiki i tekstu.

Niewątpliwie wielu z Was, dziś uczniów

i studentów elektroniki, okoliczności skłonią
do zmiany zawodu. Nie mam jednak wątpli−
wości, że zajęcia naszej Szkoły Konstrukto−
rów okażą się przydatne, niezależnie od prze−
biegu kariery zawodowej. Dla wielu z Was
elektronika pozostanie pięknym hobby. Jed−

nak pomysłowość, inicjatywa, staranność
wykonania modelu i dokumentacji, dokoń−
czenie, „dopieszczenie” szczegółów prac ze
Szkoły Konstruktorów niewątpliwie przyda
się w dowolnym zawodzie.

Dlatego też serdecznie zachęcam do

udziału w pracach Szkoły. Nadsyłajcie roz−
wiązania zadań, nadsyłajcie też propozycje
zadań.

Zgodnie z zapowiedzią, część puli nagród

przeznaczyłem dla osób, które nadesłały naj−
ciekawsze, nadające się do realizacji pomy−
sły i idee. Zuwagi na specyficzny zakres za−
stosowań nie kieruję żadnego z modeli do
publikacji. Nagrody otrzymują: Roman Bia−
dalski, Michał Stach, Dariusz Drelicharz
i Piotr Dereszowski. Upominki dostaną:
Mariusz Chilmon, Bernard Rajfur i Jan
Stanisławski. Wszyscy wymienieni z nazwi−
ska otrzymują punkty (1...7).

Serdecznie zapraszam do udziału w roz−

wiązywaniu kolejnych zadań

Wasz Instruktor

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

Sierpień 2002

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

Rozwiązanie zadania 74

W EdW 4/2002 zamieszczony był fragment
schematu sterownika pompy z zadania 65.
Można go zobaczyć na rysunku A. Układ
otrzymuje sygnały załącz−wyłącz ze współ−
pracującego modułu przez punkty oznaczone
ON, OFF. Dodatkowo przyciski S1, S2 mają
zapewnić sterowanie ręczne.

Zdecydowana większość uczestników pra−

widłowo określiła powód, dla którego układ
trafił do rubryki Co tu nie gra? Chodzi oczy−
wiście o wartości rezystorów R1, R4, R5.
Rysunek B pokazuje problem, gdy naciśnię−
ty jest przycisk S1. Na wejściu S w spoczyn−
ku występuje stan niski, a stanem aktywnym
okazuje się połowa napięcia zasilania.

Jak słusznie podkreśliliście, z niektórymi

egzemplarzami kostki 4013 o małym napię−
ciu progowym układ będzie nawet działał.
Jeśli jednak kostka będzie miała napięcie
progowe rzędu połowy napięcia zasilania lub
więcej, obwody sterowania ręcznego będą
bezużyteczne.

Aby wyeliminować tę wadę, wystarczy

zmniejszyć wartość R1 do
100k

Ω

lub mniej. Można

też usunąć R1, zastępując
go zworą.

I tego rodzaju odpowie−

dzi były wystarczające do
wzięcia udziału w losowa−
niu nagród.

Kilku bardziej dociekli−

wych Kolegów zwróciło
uwagę na asymetrię obwo−
dów związanych z wejścia−
mi R, S. Sygnał logiczny
z poprzedniego modułu po−

dawany jest na wejście S przez kondensator
C2. Nie wiadomo natomiast, jak jest w przy−
padku wejścia R. Kondensator C1 niewątpli−
wie ma za zadanie wyzerować przerzutnik po
włączeniu zasilania. Pomysł jest jak najbar−
dziej prawidłowy, jednak takie potrójne wy−
korzystanie wejścia R wymaga starannego
przeanalizowania działania nie tylko oma−

wianego bloku,
ale też obwodów
p o p r z e d n i e g o
modułu, podają−
cego sygnał wyłą−
czenia

przez

punkt OFF.

Podając zada−

nie, celowo nie
sprecyzowałem
tego szczegółu,
stwierdzając tyl−
ko, że przerzutnik
jest sterowany przez sygnały logiczne przy−
chodzące z innego modułu przez punkty
oznaczone ON, OFF.

Jeśli ten sygnał logiczny kierowany na

wejście R pochodziłby bezpośrednio z bram−
ki CMOS, obwód ręcznego wyłączania
w ogóle nie miałby szans działać, jak poka−
zuje rysunek C.

Jeżeli byłby podawany przez kondensator

Cx, jak na wejście S, to należałoby zastano−
wić się nad współdziałaniem kondensatorów
C1, Cx, które przecież stworzą dzielnik po−
jemnościowy. Problem ilustruje rysunek D.
Jeśli pojemność C1 byłaby znacznie większa
niż Cx, to na pewno nie byłoby problemu
z zerowaniem, nawet w sytuacji, gdyby dru−
gi koniec Cx był dołączony do masy, jak

A

B