32

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

Robert Szymaszek z Bielska−Białej

próbuje od jakiegoś czasu zbudować “wska−
źnik do wszystkiego”. Fabryczne urządzenie
tego rodzaju, zawierając kilka tranzystorów,
diod, rezystorów, wskaźnik wychyłowy

− sygnalizuje zwarcie dźwiękiem,
− mierzy napięcia stałe i zmienne (wbudo−

wany miernik wskazówkowy),

− wykrywa polaryzację napięcia stałego za

pomocą 2 diod LED,

− umożliwia lokalizację przewodu fazo−

wego,

− zasilany jest z baterii 9V,
− nie posiada żadnego wyłącznika (nawet

zasilania),

− pracuje przy napięciach 24V...400V.
A oto oficjalny temat zadania 47:

Zaprojektować “wskaźnik do wszy−

stkiego”.

Celem jest stworzenie prościutkiego

“kombajnu pomiarowego”, przydatnego każ−
demu elektronikowi i elektrykowi, zwłaszcza
w warunkach polowych. “Kombajn” powi−
nien mieć jak najszersze możliwości i ma być
wygodny w użyciu.

Teraz kilka szczegółowych wskazówek.

Przede wszystkim, jeśli układ ma być używa−
ny do napięć powyżej 60V, należy zwrócić
szczególną uwagę na problem bezpieczeń−
stwa (obudowa, odstępy, izolacja przewodów,
sond, itd.). Układ musi być umieszczony
w jakiejś niedużej obudowie z tworzywa.

Jeśli w urządzeniu będzie zastosowany

jakiś miernik (np. wskaźnik wychyłowy od
starszego magnetofonu czy linijka świetlna),
nie musi mieć dużej dokładności. Dokład−
ność ±20% jest absolutnie wystarczająca. To
ma być wskaźnik, a nie precyzyjny miernik.

Nie uważajcie zadania za zbyt trudne. Mo−

że zrealizujecie tylko część podanych funk−
cji? Przykładem może być prościutki układ
opisany w EP 8/99 str. 41 (2 bramki CMOS,
dwie diody 1N4148, trzy rezystory i dioda
LED). Wolałbym jednak, żeby układ nie był
aż tak prosty i żeby spełniał więcej funkcji.

Urządzenie powinno zawierać wskaźnik

biegunowości napięcia, na przykład w posta−
ci dwóch diod LED. Dopuszczalna jest też
wersja bez diod, gdzie wskazówka miernika
wychylałaby się w drugą stronę. Taki układ
jest chyba jednak trudniejszy do zrealizowa−
nia. A może nie? W każdym razie wskaźnik
musi reagować także na napięcia przemienne
bez żadnego przełączania.

Projektując urządzenie, trzeba wziąć pod

uwagę, że ma ono pracować w szerokim za−
kresie napięć wejściowych. Dlatego opor−
ność wejściowa musi być odpowiednio duża.
Znakomitym rozwiązaniem byłoby zastoso−
wanie wskaźnika o charakterystyce logaryt−
micznej, zrealizowanej w najprostszym przy−
padku za pomocą zwykłych diod. Zalecane
jest, by wskaźnik wytrzymał napięcie mię−
dzyfazowe (400V), choć niekoniecznie musi
rozróżnić napięcie fazowe (230V) od mię−
dzyfazowego (400V). Myślę, że przy odrobi−

nie zastanowienia można zbudować układ,
którego dolny zakres wskazań będzie znacz−
nie niższy od proponowanych 24V. Nieko−
niecznie dolna granica musi sięgać 1,5V, bo
uzyskanie zakresu wskazań 1,5V...400V przy
dużej rezystancji wejściowej będzie trudne
do osiągnięcia, jednak warto spróbować ob−
niżyć ją, ile się da.

Wygląda na to, że zastosowanie wskaźni−

ka wychyłowego, zachowując szerokie moż−
liwości, pozwoli znacznie uprościć układ
elektroniczny. Dlatego zachęcam do wyko−
rzystywania małych mierników wskazówko−
wych, choćby właśnie od magnetofonu. Jeśli
natomiast ktoś zdecyduje się na zastosowanie
linijki świetlnej (logarytmicznej, np.
LM3915 lub liniowej z diodowym układem
logarytmującym), musi rozbudować układ.

Autor pomysłu proponuje, by urządzenie

nie zawierało żadnego wyłącznika czy przy−
cisku. Jest to możliwe do zrealizowania,
zwłaszcza przy zastosowaniu miernika wska−
zówkowego i tranzystorów − w spoczynku
pobór prądu z baterii będzie praktycznie rów−
ny zeru. Możliwe jest także w wersji z bar−
dziej rozbudowaną elektroniką. Przykładowo
pojawienie się jakiegokolwiek napięcia na
wejściu włączałoby zasilanie na czas okre−
ślony przez jakiś prosty układ czasowy. Przy
braku napięcia na wejściu urządzenie wyłą−
czyłoby się samo po kilku sekundach. Trzeba
tylko sprawdzić, czy jakieś indukowane za−
kłócenia nie będą samoczynnie włączać
przyrządu.

Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły
opis działania. Model i schematy montażowe nie są wymagane. Przy−
słanie działającego modelu lub jego fotografii zwiększa szansę na na−
grodę.
Ponieważ rozwiązania nadsyłają czytelnicy o różnym stopniu zaawan−
sowania, mile widziane jest podanie swego wieku.
Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być
umieszczone na oddzielnych kartkach, również opatrzonych nazwi−
skiem 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 47

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

Ja osobiście złagodziłbym ten surowy waru−
nek − dopuszczam obecność jednego przyci−
sku − przycisku START (nie przełącznika).
Urządzenie włączane byłoby przyciskiem
i wyłączałoby się automatycznie po upływie
określonego czasu, w tym wypadku kilkuna−
stu sekund. Nie dopuszczam przełącznika, bo
wtedy chwila nieuwagi wystarczy, by zosta−
wić przyrząd włączony i wyładować baterie.

W zasadzie obecność baterii nie jest ko−

nieczna. Istnieją proste wskaźniki wykorzy−

stujące wyświetlacze LCD. Taka wersja była−
by znakomita, jednak wymaga sporej wiedzy
nie tylko z zakresu sterowania wskaźników
LCD. Jeśli ktoś przeprowadzi próby z takim
wskaźnikiem, bardzo proszę o informacje,
nawet gdyby próby zakończyły się fiaskiem.

Zachęcam też do rozszerzenia funkcji “kom−

bajnu” o dalsze, które uznacie za przydatne.

Na koniec BARDZO WAŻNA UWAGA:

osoby niepełnoletnie i niedoświadczone nie
powinny przeprowadzać żadnych prób przy

napięciach sieci energetycznej. Chwila nieu−
wagi i drobny błąd może skończyć się poraże−
niem i utratą życia. Nawet doświadczeni elek−
tronicy nigdy nie powinni przeprowadzać
żadnych prób z napięciami sieciowymi bez
towarzystwa drugiej osoby, która mogłaby
wyłączyć napięcie w przypadku nieszczęścia.

Jak zwykle zachęcam też do nadsyłania

propozycji następnych zadań do Szkoły
Konstruktorów. Autorzy zaprezentowanych
zadań otrzymają nagrody.

Rozwiązanie zadania nr 43

Zadanie 43 było następujące:

Zaprojektować urządzenie alar−

mowe do ochrony walizki, torby,
plecaka szkolnego, itp.

Przypominam, że należało zaprojektować

możliwie proste urządzenie służące do
ochrony jednej sztuki bagażu. Zadanie wcale
nie było łatwe i bardzo się ucieszyłem, otrzy−
mawszy, oprócz prac teoretycznych, aż dzie−
więć modeli.

Prace teoretyczne

Objętość i poziom prac teoretycznych by−

ły bardzo zróżnicowane. Godne wzmianki są
listy Tomasza Jędryki z Poręby Spytkow−
skiej i Filipa Rusa z Zawiercia, który też
przysłał prościutki model, nie spełniający
jednak do końca warunków zadania. Filip
proponuje między innymi zastosowanie złą−
cza jack w roli wyłącznika alarmu. Wykorzy−
stuje wtyki bierne, dzięki czemu podanie za−
silania na układ następuje... po wyjęciu
wtyczki z gniazda.

Kilka oryginalnych pomysłów podał 11−

letni Jakub Kallas z Gdyni. Oprócz propo−
zycji wykorzystania wysokiego napięcia (pa−
ralizator), podał pomysł mechanizmu, który
za pomocą elektromagnesu lub miniaturowe−
go ładunku wybuchowego zwalniałby zapad−
kę, powodującą... oderwanie się rączki waliz−
ki. Pomysł świetny − można sobie wyobrazić
minę złodzieja, któremu w ręku zostaje jedy−
nie uchwyt walizki. Jakub zaproponował tak−
że układ z uniwibratorami 74123 i czujni−
kiem z metalową kulką.

Jacek Konieczny z Poznania chciałby za−

stosować cztery przyciski rozwierne, wmon−
towane w nóżki walizki. Uniesienie walizki
powodowałoby włączenie syreny. Układ za−
wierałby jedynie przyciski, baterię i syrenę.

Z kolei Marcin Rogusz z Orzechowic,

zamiast czterech przycisków, proponuje je−
den, wmontowany w jedną z nóżek. Zapro−
ponował też układ sterujący z dwoma kostka−
mi i przekaźnikiem.

Pomysł z przyciskami wmontowanymi

w nóżki jest interesujący, jednak moją obawę
budzi jego trwałość. Musiałby on być sku−
tecznie odizolowany od otoczenia, żeby kurz,
błoto, śmieci nie zablokowały go.

Jonatan Kwidziński z Białogardu przed−

stawił kilka propozycji i sensowny układ
z dwiema kostkami CMOS i głośnym prze−
twornikiem piezo PCA−100.

Mariusz Wesołowski z Radomia zapro−

ponował dwa układy, z których jeden wypo−
sażony jest w swego rodzaju zamek szyfro−
wy. Schemat, choć ciekawy, jest rozbudowa−
ny (5 układów scalonych i sporo elementów
dyskretnych). W drugim, prostym, zastoso−
wał tyrystor w roli elementu pamiętającego.
W obu czujnikiem jest jakiś bliżej nieokre−
ślony czujnik wstrząsowy.

Interesującymi przemyśleniami podzielił

się również Bartłomiej Stróżyński z Kęt.
Kolejno przeanalizował poszczególne skła−
dniki systemu. Ostatecznie podał dwa sche−
maty. Jeden zawiera membranę piezo z cię−
żarkiem w roli czujnika wstrząsowego oraz
rezystor (współpracujący z komparatorem)
jako klucz. W układzie elektronicznym głów−
ną rolę odgrywa rejestr przesuwny, który nie−
jako zlicza uderzenia czy ruchy bagażu. Dru−
gi układ zawiera tylko jeden układ scalony
(CMOS 40106), przetwornik piezo oraz czuj−
nik zwierający styki po wyrwaniu zawleczki.

Dwie propozycje przedstawił również Mar−

cin Piotrowski z Białegostoku. Jedna opiera
się na modułach radiowych oraz kostkach
MC14502X. Dopóki odbiornik otrzymuje wy−
syłane okresowo sygnały z nadajnika, sygnali−

zator milczy. Alarm powstaje, gdy odbiornik
nie odbierze kilku kolejnych impulsów z nadaj−
nika. Układ jest interesujący, jednak ma dwie
wady. Pierwsza to fakt, że alarm włącza się po
wyjściu odbiornika z zasięgu nadajnika. Przy
zastosowaniu, jak chce autor, ulepszonych mo−
dułów HX/RX1000 z oferty firmy Gamma, za−
sięg ten może wynieść ponad 100m, co w tym
wypadku jest wadą, a nie zaletą. Drugą wadą
jest pobór prądu przez odbiornik także w stanie
czuwania. Tym niemniej układ jest poprawny
ze strony elektronicznej i może być użyty
w nietypowych zastosowaniach. Znacznie bar−
dziej zaciekawił mnie drugi zaproponowany
prosty układ, który zapobiegałby kradzieży nie
całego bagażu, tylko co cenniejszych
przedmiotów. Sygnalizator piezo włączałby się
pod wpływem światła po otwarciu walizki lub
plecaka. Pomysł bardzo dobry, realizacja pro−
sta. Zmodyfikowany układ pokazuje rysunek 1
(dodałem potencjometr regulacji czułości, kon−
densator do przedłużenia alarmu i zastąpiłem
zwykły tranzystor MOSFET−em, żeby w stanie
czuwania prąd był równy zeru).

Wymienionym Kolegom przyznałem punk−

ty, a drobne upominki otrzymają, młodziutki
Jakub Kallas za swe ciekawe pomysły oraz
Marcin Piotrowski za alarm fotoelektryczny.

Rys. 1

Fot. 1

Fot. 2

Fot. 3

Fot. 4

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

Modele

Otrzymałem w sumie od dziewięciu ucze−

stników dziesięć modeli. Dwa z nich zapre−
zentowane będą w dziale Elektronika − 2000.

Fotografia 1 przedstawia model Filipa

Karbowskiego z Warszawy. Filip również
zastosował fotoelement. Po oświetleniu go
zostaje przełączony przekaźnik bistabilny,
który uruchamia brzęczyk alarmowy. Stan
układu sygnalizuje opcjonalna dwukolorowa
dioda LED.

Na fotografii 2 można zobaczyć prosty

model Witolda Krzaka z Żywca. Gdy waliz−
ka zostanie otwarta, generator na dwóch
bramkach CMOS włącza okresowo brzęczyk
piezo. Ukryty wyłącznik pozwala wyłączyć
zasilanie układu.

Interesujące rozwiązanie czujnika przed−

stawił Rafał Wiśniewski z Brodnicy. Czujni−
kiem jest pojemnik z przewodzącą cieczą
(wodą) i dwiema elektrodami. W modelu jest
to pudełko po filmie fotograficznym. Nor−
malnie, gdy walizka stoi, elektrody czujnika
są rozwarte. Poruszenie walizki spowoduje
ruch wody i przerzutnik alarmu zostanie
ustawiony. Równie ciekawy jest wyłącznik
alarmu. W tej roli pracuje drugi przerzutnik
z kostki 4027, który sterowany jest za pomo−
cą czujnika dotykowego. Fotografia 3 poka−
zuje płytkę drukowaną. Osobiście zmniej−
szyłbym rozmiary czujnika wodnego, by
w razie awarii nie zamoczyć nadmiernie ba−
gażu. Choć zastosowanie takiego czujnika
nie dopuszcza np. położenia walizki na boku,
ogólna idea jest dobra.

Fotografia 4 pokazuje starannie wykona−

ny model Bartosza Rodziewicza z Białego−
stoku. Bartek zastosował przerzutnik RS i dwa
przyciski. Jeden służy do zerowania układu,
drugi to czujnik umieszczony na spodzie wa−
lizki (torby), zwierany po podniesieniu baga−
żu. Układ elektroniczny można jeszcze upro−
ścić, bowiem w przypadku przerzutników RS
nie trzeba odkłócać sygnałów ze styków.

Dwa modele nadesłał Marcin Wiązania

z Gacek. Można je zobaczyć na fotografii 5.
Jeden z nich zawiera aż cztery układy scalo−
ne − jest to wręcz centralka alarmowa, która
mogłaby być wykorzystana do poważniej−
szych celów. Schemat jest pokazany na ry−
sunku 2. Układ jest poprawny pod wzglę−
dem elektronicznym (na przykład elektrolity
w spoczynku są pod napięciem), spełnia do−
datkowe funkcje (sygnalizuje krótkim dźwię−
kiem włączenie i wyłączenie czuwania), mo−
że się automatycznie uzbrajać po postawie−
niu bagażu (JP1 zwarty), jednak można
go radykalnie uprościć, nie tracąc podsta−
wowych funkcji. Drugi, prostszy układ
zawiera charakterystyczne błędy i został
skierowany do rubryki “Co tu nie gra?”.

Fotografia 6 pokazuje płytki nadajni−

ka i odbiornika systemu opracowanego
przez Krzysztofa Nytko z Tarnowa.
Krzysztof wykorzystał moduły radiowe,

zdobyte w jednym z wcze−
śniejszych wydań naszej
Szkoły.

Nieco uproszczony sche−

mat jest pokazany na rysun−
ku 3.

Fotografia 7 pokazuje

model wykonany przez Se−
bastiana

Mankiewicza

z Poznania. Układ będzie
opisany w dziale Elektroni−
ka−2000 za miesiąc. Tamże
opisany będzie układ z foto−
grafii 8, autorstwa Dariusza
Knulla z Zabrza. Prace tych
dwóch Kolegów oceniłem
najwyżej.

Zadecydowały

o tym: prostota układu,
funkcjonalność, łatwość ob−
sługi, zamknięcie całości
w obudowie.

Koledzy, którzy nadesłali

modele pokazane na fotogra−
fiach, otrzymują punkty (od 3
do 7) oraz nagrody.

Tyle szczegółów. A teraz

jeszcze parę linijek rozwa−
żań ogólnych.

W

przeprowadzonych

rozważaniach liczni Koledzy
słusznie zwrócili uwagę, że
układ musi być bardzo tani,
łatwy w obsłudze i mało
skomplikowany. Niektórzy
rozważali dwie główne sytu−
acje: kradzież całego bagażu
oraz kradzież jedynie co cen−
niejszych

przedmiotów

(z plecaka szkolnego). Inna
sytuacja jest na dworcu,
gdzie złodziej raczej nie bę−
dzie wiedział o wyposażeniu
bagażu w system alarmowy,
a inna w szkole, gdzie “kole−
dzy” o wątpliwych zasadach
moralnych mogą dowie−
dzieć się o istnieniu takowe−
go alarmu.

W każdym przypadku

urządzenie musi być odporne
na próby zniszczenia, odłą−
czenia baterii czy wyrwania
kabli. Czy wszyscy pomyśle−
li o tym, że wiele głośnych
syrenek piezo można bardzo
prosto wyciszyć zatykając

Rys. 2

Fot. 5

palcem otwory, przez które wydobywa się
dźwięk? Gdzie wobec tego umieścić przetwor−
nik? A może wystarczy zastosować dwa lub
trzy taniutkie, popularne brzęczyki z generato−
rem??

Wielu Kolegów po macoszemu potrakto−

wało problem czujnika. W rzeczywistości
jest to kluczowy element. Jak więc wykryć

fakt kradzieży? Czujnik w dnie (nóżce) to
dobry pomysł. Także czujnik fotoelektryczny
zda egzamin w wielu sytuacjach.

Problem wyłącznika załącz/wyłącz naj−

częściej proponowaliście rozwiązać za po−
mocą ukrytego wyłącznika bądź kontaktronu
i magnesu.

Wielu Kolegów proponowało wykorzy−

stanie przetwornika piezo o dużej głośności,
np. PCA−100. Ale inni wykazali, że wystar−
czy jeden lub dwa małe, fabryczne brzęczyki
z generatorem. Dźwięk nie będzie przeraźli−
wy, ale na pewno zdeprymuje złodzieja i po−
wiadomi otoczenie.

Jeśli chodzi o układ elektroniczny, zapro−

ponowaliście różnorodne rozwiązania − od
bardzo prostych, do skomplikowanych, za−
wierających do 6 układów scalonych. Prze−
gląd rozwiązań wykazał, że nie ma potrzeby

nadmiernie komplikować układu, jeśli te sa−
me funkcje można zrealizować prościej.

Zaprezentowane przykłady wykazują, że

niekoniecznie trzeba było stosować jeden lub
dwa przerzutniki RS. A jeśli już, to niekoniecz−
nie z kostki 4013 czy 4027, tylko zbudowane−
go z dwóch bramek NOR lub NAND.

W układzie zawierającym układy CMOS

można było minimalizować pobór prą−
du, stosując rezystory o wysokich nomi−
nałach (1...10M

Ω

), wtedy pobór prądu

w stanie czuwania czy spoczynku byłby
pomijalnie mały, rzędu 1...10

µ

A.

Dwóch Kolegów zastosowało w tej roli
przekaźnik bistabilny − rozwiazanie do−
bre, choć można to zrealizować jeszcze
prościej.

Znów nie wszyscy pamiętali o mini−

malizacji poboru prądu. Tymczasem bez
większego problemu można zbudować
prosty układ, który w stanie czuwania
nie będzie wcale pobierał prądu albo
wystarczy mu mniej niż 10uA prądu.
Większy pobór prądu można dopuścić
jedynie w przypadku bardziej złożonych
układów chroniących wyjątkowo cenny
bagaż.

Można się także zastanawiać, czy po−

trzebne są przerzutniki RS. Czy układ
musi być cały czas pod napięciem? Czy
nie wystarczy wyłącznik zasilania? Czy
jest sens stosować automatyczne włą−
czanie czuwania po postawieniu bagażu
na podłożu?

Wielu uczestników rozważyło takie

pytania i uprościło układ, zachowując

wszystkie niezbędne funkcje.

Zacytuję jeszcze dwa fragmenty listów.

Oto jeden z nich: Na wstępie napiszę parę
słów o sobie. Mam 31 lat, średnie wykształce−
nie i pracuję w niewielkiej firmie. Dawno,
dawno temu rodzice kupili mi w Składnicy
Harcerskiej pudełko z napisem “Młody Elek−
tronik, zestaw 1”. I tak się zaczęło. Potem by−
ły kolejne układanki z tej serii, a po niewiel−
kiej przerwie (MON) sprawiłem sobie kom−
plet książek p. Gardynika z komputerkiem
CA80 włącznie − służy mi do dzisiaj. Z racji
wielu lat mam pewien niesmak, że biorę
udział w Szkole Konstruktorów, ale pomyśla−
łem sobie, że chyba nie jestem jeszcze za sta−
ry na odrobinę przyjemności, jaką jest nie−
wątpliwie udział w Szkole. (...)

Ja też tak myślę i zapraszam do udziału

w kolejnych zadaniach!

A oto inna wypowiedź: Na początku mego

listu chcę bardzo podziękować za nagrodę za
zadanie sprzed ponad roku (...) Bardziej niż za
nagrodę, pragnę podziękować za dodanie mi
otuchy, gdy było mi ciężko na pierwszym roku
studiów, wy uhonorowaliście mnie dyplomem
i nagrodą, i to właśnie wtedy, gdy zastanawia−
łem się, czy aby na pewno dobrze wybrałem
zawód i kierunek studiów. Jeśli nie pamiętacie
moich danych (...), to przypominam, że mam
22 lata i jestem niepełnosprawny (poruszam
się na wózku inwalidzkim). Skończyłem trzy−
letnie technikum elektroniczne, a wcześniej
szkołę zawodową (także profil elektroniczny).
Aktualnie jestem na drugim roku studiów na
Politechnice Poznańskiej. (...)

Podsumowanie

Chciałbym serdecznie pochwalić wszyst−

kich tych, którzy zamiast od razu rysować
układ elektroniczny, najpierw gruntownie
przeanalizowali problem, zastanawiając się
nad wadami i zaletami możliwych rozwiązań.
Bardzo się cieszę, że w tej grupie znalazły się
także młode osoby w wieku do 16...17 lat. Nie−
stety, takiej analizy zabrakło w pracach nie−
których znacznie starszych uczestników. Stąd
taki a nie inny przydział punktów, uwzględnia−
jący, oprócz wartości merytorycznej projektu,
w dużym stopniu także wiek i możliwości
uczestnika. Przy okazji bardzo proszę, żebyście
w każdej pracy podawali swój wiek.

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

Punktacja
Szkoły Konstruktorów

Dariusz Knull Zabrze 47
Marcin Wiązania Gacki 37
Paweł Korejwo Jaworzno 24
Jarosław Kempa Tokarzew 22
Krzysztof Kraska Przemyśl 19
Marcin Piotrowski Białystok 18
Tomasz Sapletta Donimierz 18
Mariusz Nowak Gacki 15
Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska 15
Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. 13
Krzysztof Nytko Tarnów 12
Rafał Wiśniewski Brodnica 12
Jakub Mielczarek Mała Wola 10
Bartosz Niżnik Puławy 9
Bartłomiej Stróżyński Kęty 12
Arkadiusz Antoniak Krasnystaw 8
Roland Belka Złotów 8
Maciej Ciechowski Gdynia 8
Barbara Jaśkowska Gdańsk 8
Michał Kobierzycki Grójec 8

Rys. 3

Fot. 6

Fot. 8

Fot. 7

Fot. 9

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

Znów muszę wspomnieć o zaszłościach.

Jedna z prac z zadania 42 trafiła w moje ręce
po terminie, a data wysłania wskazuje, że by−
ła wysłana na czas. Fotografia 9 pokazuje
estetyczny model sygnalizatora pojawienia
się napięcia sieciowego autorstwa Bogusła−

wa Kalety z Libiąża. Autorowi dopisuję
cztery punkty i przydzielam upominek.

Trzy punkty dopisuję również Bartkowi

Stróżyńskiemu z Kąt, którego praca także
dotarła za późno.

Jak zawsze, zapraszam do udziału w bie−

żącym i następnych zadaniach, oraz do przy−
syłania propozycji zadań.

Piotr Górecki

Rozwiązanie zadania nr 43

W EdW 9/99 zamieszczony był układ od−

cinający zasilanie, pokazany na rysunku A.
Według pomysłodawcy, gdy napięcie jest
odpowiednio wysokie, tranzystor MOSFET
przewodzi. Gdy to napięcie nadmiernie się
obniży, tranzystor zostanie zatkany do czasu,
gdy napięcie powróci do wymaganej warto−
ści.

Prawie wszyscy uczestnicy podali prawi−

dłową odpowiedź. Tylko kilku kolegów myl−
nie oceniło problem. Trzech przypuszczało, że
coś nie tak jest z diodą Zenera. Jeden uczest−
nik zaproponował inne włączenie “zenerki”.
Ktoś dziwił się dołączeniu bazy tranzystora
PNP bezpośrednio do suwaka potencjometru.
Kilku młodych elektroników uznało, że klu−
czowym błędem jest umieszczenie na sche−
macie kondensatora o wartości 140

µ

F. Rze−

czywiście, kondensatorów o takiej pojemno−
ści nominalnej nie ma. W układzie należy za−
stosować kondensator o pojemności 100

µ

F

lub 220

µ

F. Jednak ta drobna usterka miała tyl−

ko odwrócić uwagę od głównego problemu.

Kluczowe znaczenie przy szukaniu błędu

ma stwierdzenie, że gdy napięcie powróci
do wymaganej wartości, układ podejmie
pracę. Nie jest to prawdą. Układ wyłączy się
na stałe, czyli się zatrzaśnie.

I takiej odpowiedzi należało udzielić.
Nie znaczy to, że układ z rysunku A jest

z gruntu błędny. Wprost przeciwnie! Obecność
kondensatora o pojemności 470nF gwarantuje,
że po pierwszym włączeniu zasilania MO−
SFET zostanie otwarty. Pozostanie otwarty do
chwili, gdy napięcie spadnie poniżej wartości
ustawionej za pomocą potencjometru. Wtedy

zatka się na trwałe. Nie otworzy się przy wzro−
ście napięcia o kilka woltów. Taki tryb pracy
może być jak najbardziej odpowiedni w ukła−
dach bateryjnych, nie dopuszczając do całko−
witego rozładowania baterii (akumulatorów).
Co bardzo istotne, oryginalny układ po wyłą−
czeniu zupełnie nie będzie pobierał prądu.

Mogłoby się wydawać, że chwilowe odłą−

czenie i włączenie napięcia wejściowego
otworzy tranzystor. Jest to jednak bardzo wąt−
pliwe. Do ponownego włączenia układu nie−
zbędny jest przepływ prądu przez kondensa−
tor 470nF, a to nastąpi wtedy, gdy kondensa−
tor ten zdąży się w międzyczasie rozładować.
Tymczasem odłączenie napięcia wejściowe−
go nie stwarza dobrych warunków do rozła−
dowania. Kondensator ten nie może rozłado−
wać się przez tranzystor PNP, bo tranzystor
ten będzie zatkany. Prąd nie płynie też w ob−
wodzie izolowanej bramki MOSFET−a. Tym
samym kondensator ten musi się rozładować
przez rezystor 1M

Ω

, a dalej przez diodę Ze−

nera, rezystor 47k

Ω

i potencjometr. Mówiąc

najprościej, napięcie na kondensatorze spa−
dnie nie do zera, tylko do takiego napięcia,
przy którym dioda Zenera przestanie przepu−
szczać prąd. Taki częściowo rozładowany
kondensator może nie zapewnić odpowie−
dniego napięcia na rezystorze 1M

Ω

i bramce

MOSFET−a. W rzeczywistości kondensator
po dłuższym czasie rozładuje się dzięki ma−
leńkim prądom upływu tranzystora i diody
Zenera. Aby radykalnie przyspieszyć rozła−
dowanie kondensatora po odłaczeniu napię−
cia wejściowego, należałoby albo zewrzeć
zaciski wejściowe, albo na stałe włączyć re−
zystor (np. 1M

Ω

) między zaciski wejściowe.

Jeśli więc działanie układu ma być zgod−

ne z cytowanym wcześniej opisem, diodę
Zenera należy dołączyć nie do drenu tranzy−
stora, tylko do źródła, jak pokazuje rysunek
B. Wtedy po wzroście napięcia powyżej za−
danego progu, MOSFET zacznie przewo−
dzić. Należy wziąć pod uwagę, że tak zmo−
dyfikowany układ także po wyłączeniu tran−
zystora będzie pobierał jakiś niewielki prąd
(tym mniejszy, im wyższe napięcie diody
Zenera i większa rezystancja szeregowo
włączonego rezystora i potencjometru). Na
marginesie należałoby wspomnieć, że przy
bardzo małych prądach, napięcie stabilizacji
diody Zenera może być zaskakująco niskie
w porównaniu z jej napięciem nominalnym.

Prosta modyfikacja pokazana na rysunku

B, zaproponowana przez przeważającą część

uczestników, zapewnia wprawdzie zgodność
z opisem, jednak ma istotną wadę. Niestety,
nikt nie zwrócił na to uwagi. Chodzi o to, że
napięcie zasilające może zmieniać się bardzo
wolno. Wtedy powoli i stopniowo będzie za−
tykał się MOSFET, i napięcie za stabilizato−
rem będzie pomału maleć. Spowoduje to
błędną pracę dalszej części układu. Na domiar
złego, taka błędna praca nie będzie niczym sy−
gnalizowana. W oryginalnym układzie, gdzie
występuje silne dodatnie sprzężenie zwrotne,
napięcie wyjściowe zaniknie gwałtownie.
Niewątpliwie jest to nieporównanie lepsze,
niż powolne obniżanie napięcia wyjściowego.
Układ albo pracuje poprawnie, albo nie pracu−
je wcale. “Poprawiony” układ z rysunku B nie
zapewnia takiego bezpieczeństwa. I to jest
wada, którą należy usunąć, w przeciwnym
wypadku nie ma sensu stosowanie go. Przy−
spieszenie wyłączania nastąpi po wprowadze−
niu niezbyt silnego, dodatniego sprzężenia
zwrotnego. Można je wprowadzić dodając je−
den rezystor (R1) według rysunku C. Pojawi

C

Co

o t

tu

u n

niie

e g

gr

ra

a?

?

Rys. A

Rys. B

Rys. C

37

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

się histereza: układ
wyłączy się przy ja−
kimś dolnym napię−
ciu

zasilającym

Umin, a włączy do−
piero wtedy, gdy na−
pięcie wzrośnie do
nieco wyższego, gór−
nego napięcia progo−
wego (Umin + UH).
Wartość napięcia hi−
sterezy (UH) zależy
właśnie od wartości
dodanego rezystora
R1. W praktyce może
się okazać, że dla
uzyskania niedużej
histerezy,

rzędu

0,2V...0,5V, warto−
śćR1 musiałaby być
niepraktycznie duża.
Wtedy można wyko−
rzystać

schemat

z rysunku D, gdzie
kolejny rezystor R2
o niewielkiej warto−
ści pozwoli uzyskać
dowolną histerezę.

Na

rysunku

E można zobaczyć
układ zapropono−
wany przez Micha−

ła Stacha z Kamionki Małej. MOSFET jest wyłączany zarówno przy
nadmiernym obniżeniu się, jak i nadmiernym wzroście napięcia zasi−
lającego. Oczywiście układ powinien zostać wzbogacony o obwód
zapewniający histerezę według rysunku C lub D.

Nagrody otrzymują: Michał Stach z Kamionki Małej, Klau−

diusz Woźniak z Wrocławia i Czesław Szutowicz z Włocławka.

Zadanie numer 47

Na rysunku F można zobaczyć kolejny układ czołowego uczest−

nika Szkoły, który dostarczył już wielu schematów do tej rubryki.
Jest to fragment schematu nadesłanego jako rozwiązanie zadania 41.

Pytanie jest ogólne:

Co tu nie gra?

Wyjaśnienie można zawrzeć w jednym zdaniu, najwyżej dwóch.
Odpowiedzi należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania się cza−

sopisma. Wśród osób, które nadeślą prawidłowe odpowiedzi zostaną
rozlosowane nagrody. Kartki i listy oznaczcie dopiskiem “Nie gra 47”.

Rys. D

Rys. F

Rys. E