35

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

wania powinien być umieszczony jak najda-
lej od łóżka, by w celu wyłączenia dźwięku
delikwent musiał wstać, przespacerować się,
np. do łazienki czy do kuchni. W przypadku
zatwardziałych śpiochów wykazujących nie-
przepartą chęć powrotu do łóżka konieczne
byłoby obligatoryjne np. trzykrotne co dwie
minuty powtarzanie sygnału budzenia, które
za każdym razem wymagałoby interwencji
budzonego. Tu stopniowanie głośności czy
wstępna cichsza sygnalizacja byłyby jak naj-
bardziej pożądane. Całkowite wyłączenie za
jednym razem byłoby niemożliwe – system
wymagałby trzykrotnego naciśnięcia przyci-
sku w odstępach kilkuminutowych. Jeśli
więc budzony delikwent wróci jednak do łóż-
ka, będzie musiał jeszcze dwa razy wstawać,

co powinno go wybudzić. Jeśli będzie już się
ubierał i brał prysznic w łazience lub przygo-
towywał sobie jedzenie w kuchni, bez kłopo-
tu wyłączy sygnał umieszczonym właśnie
tam przyciskiem. Taki system wymagałby
wprawdzie znacznego nakładu pracy, w tym
przeciągnięcia kabla z łazienki (kuchni) do
sypialni, niemniej chyba tylko w ten sposób
można zapewnić skuteczny powrót do dzien-
nej aktywności.

Jeśli ktoś nie tylko stworzy, ale też wy-

próbuje taki system, mógłby opisać układ i
spostrzeżenia dotyczące eksploatacji – chęt-
nie przedstawimy je na łamach EdW. Nie je-
stem natomiast entuzjastą niesprawdzonych
koncepcji, dlatego nie zachęcam do nadsyła-

nia modeli niesprawdzonych przez dłuższy
okres w praktyce.

Serdecznie gratuluję udziału w zadaniu 82,

które jak się okazało, wcale nie było takie łatwe.

Nagrodę otrzymuje tym razem tylko Mi-

chal Stach. Upominki otrzymują: Bartłomiej
Warzecha, Tomasz Jadasch, Michał Koziak,
Marcin Wiązania i Dariusz Drelicharz.

Aktualna punktacja zawarta jest w tabeli.

Dodatkowo dwa punkty dopisuję Szymonowi
Jankowi z Lublina, który rozwiązanie zadania
81 umieścił w kopercie z napisem Zadanie 82.

Serdecznie zapraszam do udziału w roz-

wiązywaniu kolejnych zadań i do nadsyłania
prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

C

C

o

o

t

t

u

u

n

n

i

i

e

e

g

g

r

r

a

a

?

?

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

Rozwiązanie zadania 82

W EdW 12/2002 na stronie 37 zamieszczony
był schemat prostego automatu akwariowe-
go, nadesłany jako rozwiązanie zadania 77.

Schemat pokazany jest na rysunku A

Bardzo się cieszę, że napłynęło wyjątko-

wo dużo odpowiedzi, w ogromnej większo-
ści trafnych, choć nie opisujących wszyst-
kich usterek. Gratuluję więc uczestnikom
konkursu i przykro mi, że nie mogę nagro-
dzić wszystkich wnikliwych Czytelników,
którzy nadesłali naprawdę dobre rozwiąza-
nia. Z satysfakcją odnotowuję fakt, że napisał
także młodziutki Autor oryginalnego układu,
który starał się poprawić własny układ – to
bardzo dobrze, że wszyscy traktujemy drugą
klasę Szkoły Konstruktorów nie jako okazję
do wytknięcia błędów, tylko do rzetelnej na-
uki i ćwiczenia wnikliwości.

A oto zgłoszone przez Was usterki i błędy.

1. Najdrobniejszą usterką było na schemacie
odwrócenie symbolu diody w mostku pro-
stowniczym – to błąd rysunkowy, niewarty
uwagi.

2. Słusznie zwróciliście uwagę, że przy obe-
cnych cenach elementów, zastosowanie zasi-
lacza niestabilizowanego nie ma uzasadnie-
nia. Z kilku względów należałoby dodać sta-
bilizator, np. 7812. Zwiększy on odporność

na zewnętrzne zakłócenia i
zapewni powtarzalność
progów przełączania.
3. W układzie wykonaw-
czym sterowania oświetle-
nia pomysłodawca zapo-
mniał dodać diodę prostow-
niczą równolegle do cewki
przekaźnika PK. Dioda ta li-
kwiduje przepięcia na cewce
przekaźnika i jest niezbęd-
na do ochrony tranzystora.
4. Połączenie obwodów
wykonawczych przekaźni-
ka PK jest nieprawidłowe.
Być może chodzi o przy-

padkowy błąd rysunkowy, może o brak sta-
ranności (niedbalstwo), a może młodziutki
Autor nie zna dobrze budowy klasycznego
przekaźnika. Zazwyczaj przekaźnik w stanie
spoczynku rysujemy na schematach jak na
rysunku B – dobrze odzwierciedla to rzeczy-
wistość. W spoczynku, gdy przez cewkę nie
płynie prąd, kotwica jest w położeniu spo-
czynkowym i zwarte są tak zwane styki bier-
ne. Gdy przez cewkę popłynie prąd, zadziała
ona jak elektro-
magnes, przy-
ciągnie kotwicę,
a ta rozewrze
styk bierny i ze-
wrze styk czyn-
ny. Narysowanie
przekaźnika jak
na rysunku B nie

pozostawia wątpliwości, że działający prze-
kaźnik przyciąga kotwicę. Natomiast sche-
mat według rysunku A nie tylko nie jest
zgodny z normami i przyjętą konwencją, ale
też może wprowadzić w błąd, sugerujac, że
działajacy przekaźnik odpycha kotwicę.
5. Warto dodać rezystor ograniczający, np.
4,7k

Ω, w szereg z potencjometrem POT

(470k

Ω), by nie narażać na zniszczenie foto-

rezystora LDR w razie oświetlenia go silnym
światłem przy przypadkowym skręceniu po-
tencjometru POT na zero. Kilka osób zapro-
ponowało dodanie obwodu opóźniającego,
w najprostszym przypadku kondensatora rów-
noległego do potencjometru POT. Chodzi o za-
pobieżenie zbyt częstym załączeniom PK
w przypadku chwilowych, przypadkowych
zmian oświetlenia. Rzeczywiście propozycja
jest dobra. Zamiast jednego kondensatora le-
piej jednak dodać obwód RC według rysun-
ku C.

Można też śmiało zwiększyć wartość rezy-

stora R5 z 1,2k

Ω do 4,7kΩ (2,2...6,8kΩ), bo

tranzystor T1 będzie miał wzmocnienie powy-
żej 100, a prąd cewki przekaźnika PK nie po-
winien przekroczyć 50mA (RM81...83/12V).
6. Autor niepotrzebnie zastosował bramkę C
oraz negator z elementami T2, R2, R3. Bram-
ka NAND plus te elementy to po prostu dwa
negatory połączone w szereg – w sumie daje

A

C

B

to zwykły bufor. Można śmiało wyrzucić te
elementy i wyjście bramki B podłączyć bez-
pośrednio do wejścia bramki D (generatora).
Praktycznie wszyscy uczestnicy dostrzegli tę
niedoróbkę, jednak nie wszyscy przeanalizo-
wali działanie obwodu sygnalizacji tempera-
tury. Wedle opinii Autora układ załącza świa-
tło wieczorem i sprawdza, czy temperatura
wody nie jest zbyt niska. (...) Termistor NTC
ma w temperaturze ok. 20

o

C opór około

10k

Ω. Gdy temperatura wody spadnie poniżej

zadanej potencjometrem POT2, wtedy na
wyjściu bramki B pojawi się stan wysoki. Spo-
woduje to otwarcie tranzystora T2, a potem
podanie potencjału masy na wejścia bramki
C pracującej jako inwerter. Na jej wyjściu po-
jawi się stan 1 i zacznie pracować generator
zbudowany na bramce D. W rytm pracy gene-
ratora zacznie pikać brzęczyk piezo, który jest
sterowany przez tranzystor T3. Brzęczyk wy-
łączy się, gdy (...) podgrzejemy wodę.
7. Rzeczywiście po obniżeniu temperatury
zacznie pracować generator z bramką D.
Błąd polega na tym, że w stanie spoczynku,
gdy temperatura jest prawidłowa, na wyjściu
bramki D utrzymuje się stan wysoki, który na
stałe włączy tranzystor T3 i brzęczyk. Nie-
wątpliwie błąd ten trzeba usunąć. W najprost-
szym przypadku można zmienić tranzystor
na PNP i usunąć niepotrzebny wtedy rezystor
R6 według rysunku D. Można też spróbo-
wać usunąć tranzystor i dołączyć brzęczyk
wprost do wyjścia bramki D.

8. Ale układ według rysunku C okaże się nie-
przydatny w praktyce. Szczególne gratulacje
należą się tym uczestnikom, którzy zwrócili
na to uwagę. Po pierwsze po obniżeniu tem-
peratury wody układ włączy piszczyk na dłu-
go – będzie on „pikał” nawet przez kilka go-
dzin, aż grzałka podgrzeje kilkadziesiąt do
kilkuset litrów wody. Może też zacząć dzia-
łać w nocy, budząc domowników lub pod-
czas ich nieobecności, denerwując sąsiadów.
Część uczestników zaproponowała usunięcie
generatora i zastosowanie przekaźnika w

miejsce brzęczyka. Ich zdaniem rozwiąże to
problemy i zapewni pełną automatykę. Nie-
stety, zaproponowane przez niektórych upro-
szczone rozwiązanie według rysunku E jest
absolutnie nie do przyjęcia. Dochodzimy bo-
wiem do ważnej sprawy – histerezy wejścio-
wej bramki B.
9. Zarówno w przypadku sygnalizatora aku-
stycznego, jak i regulatora według rysunku
E, trzeba wziąć pod uwagę sprawę napięć
progowych bramki Schmitta. Jak wiadomo,
poszczególne egzemplarze układów scalo-
nych różnią się znacznie wartościami napięć
progowych. Zwłaszcza w przypadku zasila-
nia napięciem niestabilizowanym będzie to
wiązać się z dodatkowymi błędami. W ukła-
dzie regulato-
ra z rysunku E
problem jest
poważniejszy
– szerokość
pętli histerezy
egzemplarzy
pochodzących
od różnych
producentów
będzie się róż-
nić nawet kil-
k a k r o t n i e .
Tym samym
u ż y t k o w n i k
zdany jest na
p r z y p a d e k
i nie ma wpły-
wu na szero-
kość pętli hi-
sterezy, a więc
temperatury progowe załączania i wyłącza-
nia grzałki. Nawet gdyby ktoś dobrał egzem-
plarz układu scalonego 4093 do czułości ter-
mistora, by uzyskać prawidłową histerezę re-
gulatora rzędu jednego...dwóch stopni Cel-
sjusza, taki układ jest zły. Po pewnym czasie
kostka 4093 lub termistor mogą się uszko-
dzić. Wymiana ich na inne egzemplarze mo-
że spowodować radykalną, wręcz niedopu-
szczalną zmianę właściwości układu (histe-
rezy). Taki uproszczony układ można dopu-
ścić w przypadku sterownika światła z rysun-
ku C – tu zmiany progu zadziałania i histere-
zy nawet o kilkadziesiąt procent nie mają
żadnego znaczenia. Po prostu oświetlenie bę-
dzie włączane nieco wcześniej lub później.
W przypadku regulacji temperatury wyma-
gana jest zdecydowanie większa precyzja
i powtarzalność parametrów. Wspomniało
o tym tylko dwóch uczestników: Łukasz
Witkowski i Paweł Konopacki z Gliwic.
Oto fragment listu Pawła: Kolejną wadą
przedstawionego schematu jest sposób wy-
krywania temperatury - bramki CMOS ze
Schmittem na wejściu nie są najstabilniejsze
- być może wystarczą do rozróżniania ja-
sne/ciemno w obwodzie fotorezystora, ale są
za mało dokładne, aby wykryć zmiany tempe-

ratury. Jeśli wymagana byłaby lepsza do-
kładność i inna histereza niż taka, jaką może
zapewnić nam bramka, warto byłoby zasto-
sować komparator analogowy na jakimś
wzmacniaczu operacyjnym. Wtedy można by
albo zastosować dyskryminator okienkowy i
uruchamiać alarm, gdy temperatura będzie
za niska lub za wysoka, albo zrobić typowy
termostat (z histerezą!!) i sterować nim
grzałką (za pośrednictwem przekaźnika ma
się rozumieć).

Nagrody-upominki za najlepsze odpowie-

dzi otrzymują: Paweł Konopacki Gliwice,
Jerzy Samoraj Waplewo, Łukasz Witkow-
ski.

Zadanie 86

Na rysunku F pokazany jest układ nadesła-
ny jako rozwiązanie jednego z poprzednich
zadań Szkoły. Ma to być układ mikroproce-
sorowej, dwukanałowej laserowej bariery
świetlnej do naprowadzania samochodu pod-
czas wjazdu do garażu i automatyczny ste-
rownik oświetlenia garażu. Kontaktron w
drzwiach garaży zapewnia włączenie układu
i włączenie na stałe modułów laserowych po
otwarciu drzwi. Dwa moduły laserowe
oświetlają potem światłem ciągłym współ-
pracujące fotorezystory. Jeśli samochód
przetnie jeden z torów świetlnych, włączy się
brzęczyk i zaświeci dioda LED podświetlają-
ca strzałkę, sugerującą zmianę kierunku
jazdy.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę o możliwie krótkie odpowiedzi.

Czy idea jest błędna, czy tylko chodzi o drob-
ną usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie
dopiskiem NieGra86 i nadeślijcie w terminie
45 dni od ukazania się tego numeru EdW.
Autorzy najlepszych odpowiedzi otrzymają
upominki.

Piotr Górecki

36

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

D

F

E