31

Elektronika dla Wszystkich

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 oddziel-
nych 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

z

z

k

k

o

o

ł

ł

a

a

K

K

o

o

n

n

s

s

t

t

r

r

u

u

k

k

t

t

o

o

r

r

ó

ó

w

w

Pomysł zadania 84 związany jest z rubryką
Co tu nie gra? Nadesłane rozwiązania zada-
nia 80 przekonały mnie, że warto postawić
jako kolejny temat zadania propozycję, którą
już dawno temu nadesłał dobrze znany ucze-
stnik Szkoły Krzysztof Kraska z Przemyśla.
Krzysztof chciałby rozwiązać problem oglą-
dania telewizji bez przeszkadzania innym.
Chodzi tylko o fonię. Oczywiście zastosowa-
nie słuchawek z długim kablem skutecznie
rozwiązuje problem. Jednak jest to rozwiąza-
nie mało eleganckie i na pewno mało nowo-
czesne. Krzysztof, który uważał, że niektóre
zadania w Szkole są mało ambitne, proponu-
je, by uczestnicy zmierzyli się z interesują-
cym i trudniejszym tematem.

Oto oficjalny temat zadania:

Zaprojektować system bezprzewo-
dowej transmisji fonii.

Zasięg systemu powinien wynosić mini-

mum 5 metrów. Można zastosować różne
sposoby transmisji. Oczywiście w pierw-
szym rzędzie trzeba wziąć pod uwagę łącze
podczerwieni. Osoby choć trochę zajmujące
się techniką w.cz. mogą rozważyć użycie
mininadajnika o mocy poniżej 20mW, co by-
łoby zgodne z obowiązującymi przepisami.
Kolejna naprawdę godna uwagi możliwość,
to wykorzystanie tzw. pętli indukcyjnej.

Wyobrażam sobie, że nadajnik będzie nie-

wielkim pudełkiem, że będzie zasilany z zasi-
lacza wtyczkowego, a sygnał audio będzie
podany z wyjścia słuchawkowego telewizora.

Odbiornik nie musi być bardzo maleńki. Po-
nieważ głównym celem jest to, żeby nie
przeszkadzać innym, można dopuścić, żeby
odbiornik miał nieco większe rozmiary.
Oczywiście pobór prądu nie może być duży
i baterie lub akumulatorki powinny starczać
co najmniej na kilkadziesiąt godzin pracy.

Oczywiście tor nie musi być stereofonicz-

ny, a jakość dźwięku też nie musi być rewe-
lacyjna. Pasmo przenoszenia 50Hz...8kHz
należy uznać za wystarczające.

Nie uważajcie tego zadania za zbyt trud-

ne. Wcale nie wymaga ono głębokiej wiedzy
na temat systemów radiowych czy podczer-
wonych. Na przykład pomysłodawca tego
zadania zastosował mały fabryczny odbior-
nik radiowy FM ze słuchawkami, a do tego
nadajnik podłączony do gniazdka słuchaw-
kowego telewizora. Jeśli podobnie skorzysta-
cie z gotowych urządzeń lub „żywcem” sko-
piujecie jakiś układ, nie będzie to błędem, ale
napiszcie o tym. Tym razem korzystanie
z częściowych rozwiązań z literatury jest jak
najbardziej na miejscu, bo celem jest stwo-
rzenie systemu: prostego systemu transmisji
fonii.

Jeśli chodzi o wykorzystanie podczerwie-

ni: zastosowanie odbiorników TFMS czy
SFH tym razem nie wchodzi w grę, bo nie są
one przeznaczone do torów z sygnałem ana-
logowym. Może ktoś chciałby zbudować po-
rządny tor podczerwony z wykorzystaniem
w nadajniku i odbiorniku popularnych kostek
CMOS 4046 w roli modulatora FM (VCO)
i demodulatora (detektor fazy)? Zwróćcie
uwagę na rozwiązanie zadania 80 w rubryce
Co tu nie gra?

Jeśli chodzi o pętlę indukcyjną, to trzeba

opasać np. pokój pętlą z drutu. Najlepiej, gdy-
by pętla zawierała kilka zwojów drutu. Chodzi
o dużą cewkę o jednym lub kilku zwojach. Ta-
ką cewkę trzeba podłączyć wprost do wyjścia
typowego wzmacniacza audio, dodając szere-
gowy rezystor, żeby nie przeciążyć wzmacnia-
cza. Cewka jest po prostu podłączona zamiast
głośnika i prądy m.cz. przepływające przez
nią wytwarzają pole magnetyczne, które jest
odbierane przez inną, małą cewkę.

Pętlę można umieścić i ukryć pod listwą

przypodłogową. Do jej wykonania można
wykorzystać zwykły drut, np. nawojowy al-
bo też wielożyłowy przewód telefoniczny,
byle nieekranowany. Cewka odbiorcza, nie-
mal dowolna, też nieekranowana, można
wykorzystać cewkę na rdzeniu ferrytowym
lub nawet cewkę bez rdzenia.

Choć dziś pętla prądowa jest niemal zapo-

mniana, przez lata była z powodzeniem wy-
korzystywana i to nawet do celów profesjo-
nalnych. Do dziś aparaty słuchowe są przy-
stosowane do korzystania z takiej pętli.

Jak wiadomo, tylko na papierze układy dzia-

łają bez zarzutu. W praktyce bywa gorzej. Nie-
mniej zachęcam do wszelkich eksperymentów.
Bardzo proszę też o sprawozdania z nieudanych
prób. Także za opisy takich zupełnie nieuda-
nych prób można otrzymać nagrody i punkty,
dlatego wbrew pozorom zadanie wcale nie jest
zbyt trudne. Jak zwykle, dobre idee i pomysły
teoretyczne też mają duże szanse na nagrody.

Serdecznie więc zachęcam do udziału

i w tym zadaniu. Czekam też na propozycje
kolejnych tematów. Pomysłodawcy wykorzy-
stanych zadań otrzymują nagrody rzeczowe.

Zadanie nr 84

32

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Temat zadania 80 brzmiał: zaproponować
nietypowy sposób wykorzystania licznika ro-
werowego. Stawiając to zadanie, napisałem:
mam nadzieję, że nadeślecie jakieś modele.

Mile mnie zaskoczyliście, nadsyłając aż 9

modeli. Serdecznie gratuluję wszystkim,
którzy podjęli się udziału w tym jakże trud-
nym zadaniu!

Jeśli chodzi o prace teoretyczne, tym razem

było ich mniej niż zwykle i obejmowały pro-
pozycje ogólne lub niedopracowane schematy.
Znaczna część z nich zawierała skądinąd cie-
kawą ideę: żeby licznik rowerowy, który wy-
korzystywany jest stosunkowo rzadko, na co
dzień pełnił rolę domowego termometru. Po-
mysł znakomity, niemniej nadesłane propozy-
cje do praktycznej realizacji się nie nadają.
Szczegóły podane są pod koniec artykułu.

Zaproponowaliście też, żeby licznik rowe-

rowy wykorzystywać jako uniwersalny wska-
źnik, zarówno do zliczania impulsów, jak
i częstotliwości, oraz do różnych innych ce-
lów. Michał Koziak z Sosnowca rozważał
różne możliwości, zaczął już nawet realizo-
wać układ sterujący w technice SMD, ale brak
takowych elementów w najbliższych sklepach
uniemożliwił sfinalizowanie planów. Michał
rozważał dodanie przetwornika U/F, wykorzy-
stanie licznika w roli licznika czasu, prędko-
ściomierza modelarskiego, a także jako uni-
wersalnego wyświetlacza dla mikroprocesora.
Rzeczywiście umiejętne dołączenie do mikro-
procesora mogłoby przekształcić licznik ro-
werowy w nietypowy wyświetlacz. Paweł
Szwed z Grodźca Śl. przysłał dwa schematy.
Jeden to zupełnie nietypowy wskaźnik włą-
czonego biegu w samochodzie. Licznik rowe-
rowy współpracowałby z generatorem VCO
i przełączanym dzielnikiem napięcia z kontak-
tronami. Poszczególne kontaktrony zmienia-
łyby napięcie na wejściu generatora sterowa-
nego napięciem (VCO), a licznik wskazywał-
by liczbę – numer włączonego biegu. Pomysł
oryginalny, a układ można byłoby uprościć,
stosując zamiast VCO zwykły generator, do
którego kontaktrony dołączałyby rezystory
o różnej wartości. Druga propozycja Pawła to
Miernik obciążenia procesora. Byłby to wła-
ściwie termometr, mierzący temperaturę pro-
cesora. Tu w roli generatora VCO miałaby
pracować kostka 4046. Oto fragment opisu:
Zasada pracy tego układu jest prosta: wraz ze
wzrostem temperatury, wzrasta napięcie na
wejściu układu scalonego. Powoduje to zwięk-
szenia częstotliwości generatora i w rezultacie
pokazanie większej wartości na liczniku rowe-
rowym. Kalibracji układu dokonujemy za po-
mocą potencjometru. Układ może okazać się
przydatny przy overclockingu.

Licznik pokazywałby albo wprost tempe-

raturę, albo raczej umowne jednostki związa-
ne z obciążeniem procesora.

Rozwiązania praktyczne

Na fotografii 1 pokazany jest prościutki ter-
mometr, a właściwie przetwornik temperatu-
ra-częstotliwość na bazie układu 4046. Wy-
konał go Andrzej Szymczak ze Środy Wlkp.
Model pokazany na fotografii 2 to również
termometr, autorstwa Michała Stacha z Ka-
mionki Małej. W przypadku pracy licznika
rowerowego w roli termometru występuje
problem z temperaturami ujemnymi. Jedynie
Michał Stach podjął próbę rozwiązania tej
kwestii. Jako jeden z niewielu podkreślił też
niezaprzeczalne zalety licznika rowerowego
w roli termometru, a mianowicie pamięć
wartości maksymalnej i obliczanie wartości
średniej. Choć może układ nie jest dopraco-
wany do końca, rozwiązanie jest na tyle god-
ne uwagi jako przykład i źródło inspiracji, że
kieruję je do Pracowni Konstrukcyjnej
i ewentualnej publikacji. Dzięki zastosowa-
nemu nietypowemu prostownikowi, układ
zapamiętuje najwyższe temperatury dodat-
nie, a także najniższe temperatury ujemne, co
jest dodatkową zaletą.

Fotografia 3 pokazuje model wykonany

przez Jakuba Sobańskiego z Rudki. Oto
fragment listu: (...) natchnieniem do tej kon-
strukcji był mój kolega. W połowie wakacji
w jego komputerku siadła bateria i trzeba ją
było zmienić na nową i przez to skasować
wszystkie dane. Kolega chciał „nabić” stan
licznika kilometrów sprzed zmiany baterii,
więc postanowiłem specjalnie dla niego
skonstruować ten gadżet. Nie chciałbym się
chwalić, ale ja w tym roku przejechałem
1900km, oczywiście bez pomocy „nabijarki
kilometrów”.

Prezentowana „nabijarka kilometrów” to

po prostu generator na kostce 555, gdzie ele-
mentem wykonawczym jest przekaźnik kon-
taktronowy własnej roboty.

Fotografia 4 pokazuje luksomierz – przy-

stawkę do pomiaru natężenia światła, którą wy-
konał Jakub Świegot ze Środy Wlkp. Dzielnik
złożony z fotorezystora dołączony jest do wej-
ścia VCOin kostki 4046, a impulsy wyjściowe
podane są na licznik rowerowy przez transoptor.

Niewątpliwie godna uwagi jest przystaw-

ka, którą nadesłał Mariusz Chilmon z Augu-
stowa. Model pokazany jest na fotografii 5,
a schemat na rysunku 1. Wydawałoby się,
że stosowanie takiego wynalazku jest zupeł-
nie niepotrzebne, bo zliczane impulsy można
podać wprost na wejście licznika rowerowe-
go. Tymczasem Mariusz zwrócił uwagę na
istotną zależność praktyczną: licznik rowero-
wy pokazuje przebytą drogę z dokładnością

Rys. 1

Fot. 1 Model Andrzeja Szymczaka

Fot. 2 Prototyp Michała Stacha

Fot. 3 Układ Jakuba Sobańskiego

Fot. 4 Luksomierz Jakuba Świegota

Fot. 5 Model Mariusza Chilmona

Rozwiązanie zadania nr 80

33

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

do kilometra albo do stu metrów. Tymczasem
obwód koła ma około 2m. Oznacza to, że do
zmiany wskazania licznika kilometrów o je-
den potrzebnych jest wiele impulsów. Tym-
czasem w różnych nietypowych zastosowa-
niach potrzeba byłoby, żeby każdy impuls
wejściowy zwiększał stan licznika o jeden.
I proponowany schemat pokazuje sposób re-
alizacji takiego zadania. Każdy impuls wej-
ściowy zeruje licznik 4060 i rozpoczyna no-
wy cykl pracy. Licznik zliczy wiele impul-
sów własnego oscylatora aż do chwili, gdy
stan wysoki podany przez diodę D1 zabloku-
je oscylator. Gratuluję Mariuszowi pomysłu
i przydzielam 7 punktów i nagrodę!

Interesującą pracę z opisem eksperymen-

tów i osiągnięć nadesłał też Dariusz Dreli-
charz z Przemyśla. Fotografia 6 pokazuje
licznik zamontowany na płytce, na której
znajdują się też elementy prościutkiego inter-
fejsu wejściowego z jednym tranzystorem.
Dariusz jako jeden z nielicznych sprawdził, że
w przypadku wielu liczników trzeba uwzglę-
dniać biegunowość ich obwodów wejścio-
wych. Ostatecznie zaproponował dwa sposo-
by wykorzystania licznika: w roli częstościo-
mierza oraz wiatromierza. Jak sam sprawdził,
częstościomierz nie jest rewelacją ze względu
na małą dokładność i ograniczony zakres
wskazań, nawet z dodatkowymi dzielnikami
wstępnymi. Natomiast wiatromierz bardzo mi
się podobał. Fotografia 7 pokazuje przetwor-
nik prędkość wiatru-częstotliwość. Niewątpli-
we właśnie licznik rowerowy znakomicie
nadaje się do systemu pomiaru prędkości wia-
tru, zarówno stacjonarnego domowego, jak
i przenośnego. Dodatkową zaletą jest pamięć
wartości maksymalnej i średniej. Projekt zain-
teresuje wielu z Was, dlatego kieruję go
wprost do publikacji w dziale Forum Czytelni-
ków, a Autorowi przydzielam nagrodę i 7
punktów.

Fotografia 8 pokazuje model woltomie-

rza-przystawki, autorstwa Jarosława Tarna-
wy z Godziszki. Przetwornikiem napięcie-
częstotliwość jest tu generator VCO z kostki
4046. Jarek podał kilka schematów, w tym
schemat amperomierza (Tarnawa.gif).

Fotografia 9 pokazuje model, a rysunek 2

- schemat ideowy amperomierza autorstwa
stałego uczestnika Szkoły, Marcina Wiązani
z Buska Zdroju. Marcin jako jedyny zmierzył

się też z problemem pomiaru pojemności
akumulatorów. Wykonał przystawkę – mier-
nik władowanych amperogodzin i pojemno-
ści akumulatorów. Schemat układu pokazany
jest na rysunku 3, a model z licznikiem na
fotografii 10. Niewiele brakowało, a skiero-
wałbym układ do Pracowni i do publikacji.
Okazuje się jednak, że jest to w istocie mier-

nik czasu wyskalowany tak, żeby pokazywał
pojemność. Warunkiem poprawnej pracy jest
więc utrzymanie określonej, stałej wartości
prądu rozładowania, co w proponowanym
układzie jest spełnione dzięki wykorzystaniu
rozwiązania z Miernika pojemności akumula-
torów z EdW 12/97. Warunek stałości prądu
nie jest natomiast spełniony w wielu ładowar-
kach NiCd i NiMH i wtedy prezentowany
układ nie spełni swej roli. Na pewno nie nada-
je się on też do kontroli ładowania akumula-
torów kwasowych gdzie z reguły prąd zmie-
nia się w szerokich granicach. Niemniej taka
prosta idea może zaciekawić Czytelników.
Osoby zainteresowane dalszymi szczegółami
mogą zwrócić się do Marcina bezpośrednio
([e-mail] [e-mail]).

Jak wspomniałem przed czterema miesią-

cami, w brytyjskim czasopiśmie Electronic
World w numerze 9/2000 (str. 734), w dziale
Circuit Ideas przedstawiono nadesłany przez
Czytelnika z Grecji pomysł wykorzystania

Fot. 6 Interfejs Dariusza Drelicharza

Rys. 2

Rys. 3

Fot. 9 Amperomierz Marcina Wiązani

Fot. 7 Wiatromierz Dariusza Drelicharza

Fot. 8 Woltomierz Jarosława Tarnawy

34

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

licznika rowerowego w roli miernika prądu
(amperów) i miernika pojemności akumula-
torów - licznika amperogodzin. Pomiar prądu
polega na pomiarze spadku napięcia na rezy-
stancji, wzmocnieniu tego napięcia, przetwo-
rzeniu go na częstotliwość w przetworniku
U/f (VCO), zliczeniu i zobrazowaniu właśnie
na typowym liczniku rowerowym. Oryginal-
ny schemat z nietypowym przetwornikiem
prąd-częstotliwość pokazany jest na rysunku 4.
W liczniku funkcja prędkościomierza umoż-
liwia kontrolę prądu, a funkcja licznika kilo-
metrów wykorzystana jest do pomiaru liczby
władowanych amperogodzin. Tylko w takim
układzie, gdzie występuje przetwornik prąd-
częstotliwość, możliwe jest dokładne zmie-
rzenie doprowadzonego ładunku, niezależnie
od zmian prądu ładowania w czasie. Intere-
sujące byłoby tu wykorzystanie pomysłu
nietypowego „prostownika” Michała Stacha,
żeby wykorzystać ten sam układ zarówno
podczas ładowania, jak i kontrolnego rozła-
dowania.

Podsumowanie

Jestem bardzo zadowolony z nadesłanych
rozwiązań tego dość trudnego i nietypowego
zadania. Prac w sumie było wprawdzie
mniej, ale kilka rozwiązań naprawdę god-
nych jest szczególnej uwagi. Widzę dalszy
postęp w pracach uczestników Szkoły. Wzra-
sta estetyka i staranność nadsyłanych modeli.
Nie tylko młodzi uczestnicy Szkoły mogą
brać wzór ze swoich starszych Kolegów. Na
fotografiach 11 i 12 można zobaczyć frag-
menty płytek drukowanych wykonanych
w warunkach domowych przez Michała Sta-

cha i Marcina Wiązanię. Zwróćcie uwagę na
wygląd ścieżek i połączeń.

Chciałbym też zwrócić uwagę na kilka in-

nych zagadnień. Otóż na przykład większość
propozycji pomiaru temperatury zawierała
termistor NTC włączony według rysunku 5a.
Dwie osoby chciały włączyć termistor PTC
według rysunku 5b, argumentując, że PTC
ma większą czułość. Rzeczywiście, zmiany
rezystancji są większe, ale oba typy NTC
i PTC to elementy silnie nieliniowe, zwła-
szcza PTC. Takie rozwiązanie jest do przyję-
cia w przypadku regulatora temperatury,
gdzie istotny jest próg przełączania. Nato-
miast przy wykorzystaniu takiego rozwiąza-
nia do pomiaru trzeba wziąć pod uwagę nieli-
niowość czujnika. Tylko gdyby pracował on
w wąskim zakresie temperatur, można uznać,
że napięcie będzie liniową funkcją temperatu-
ry. W takich termometrach o szerokim zakre-

sie pomiarowym miałby pracować zwykły, li-
niowy przetwornik VCO, więc wskazanie
licznika rowerowego nie będzie odpowiadać
temperaturze. Z powodu silnej nieliniowości
nie można takiego miernika wykalibrować.

To samo dotyczy pomiaru innych wielkości

fizycznych za pomocą nieliniowych czujników
o szerokim zakresie przetwarzania. Zwykle
wtedy dzielnik (według rysunku 5) po prostu
nie nadaje się, a czujnik powinien pracować
w trybie prądowym. Należy zastosować raczej
przetwornik prąd-częstotliwość, który może
pracować w szerokim zakresie prądów.

Następna sprawa to pomiar małych prą-

dów przez pomiar spadku napięcia na małym
rezystorze szeregowym. W niektórych nade-
słanych propozycjach wartość rezystora wy-
nosi 0,1

Ω, mierzony prąd jest znacznie

mniejszy od 1 ampera, a więc spadek napię-

Fot. 11 Fragment płytki

Michała Stacha

Fot. 12 Fragment płytki

Marcina Wiązani

Fot. 10 Miernik Marcina Wiązani

Rys. 4

M

Maarrcciinn W

Wiiąązzaanniiaa Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110022

M

Maarriiuusszz CChhiillm

moonn Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6699

DDaarriiuusszz DDrreelliicchhaarrzz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6600

M

Miicchhaałł SSttaacchh Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4433

JJaarroossłłaaww CChhuuddoobbaa Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4400

M

Maarrcciinn M

Maalliicchh Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3399

KKrrzzyysszzttooff KKrraasskkaa Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3377

BBaarrttłłoom

miieejj RRaaddzziikk Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3377

RRoom

maann BBiiaaddaallsskkii Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3333

PPiioottrr W

Wóójjttoowwiicczz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . . . .3333

DDaarriiuusszz KKnnuullll Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2299

JJaarroossłłaaww TTaarrnnaawwaa Godziszka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2299

PPiioottrr RRoom

myysszz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2277

RRaaffaałł SSttęęppiieeńń Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2266

FFiilliipp RRuuss Zawiercie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2255

PPiioottrr DDeerreesszzoowwsskkii Chrzanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2244

SSzzyym

moonn JJaanneekk Lublin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2222

M

Maarriiuusszz CCiioołłeekk Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

RRaaddoossłłaaww CCiioosskk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

JJaakkuubb KKaallllaass Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

JJaacceekk KKoonniieecczznnyy Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

M

Miicchhaałł KKoozziiaakk Sosnowiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

M

Miicchhaałł PPaassiieecczznniikk Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1188

RRaaddoossłłaaww KKooppppeell Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1177

ŁŁuukkaasszz CCyyggaa Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1166

AAnnddrrzzeejj SSaaddoowwsskkii Skarżysko-Kam. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1166

M

Maacciieejj JJuurrzzaakk Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155

RRyysszzaarrdd M

Miilleewwiicczz Wrocław . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155

EEm

miill UUllaannoowwsskkii Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1155

AArrttuurr FFiilliipp Legionowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1144

RRoobbeerrtt JJaawwoorroowwsskkii Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1144

AAlleekkssaannddeerr DDrraabb Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133

JJaakkuubb JJaaggiieełłłłoo Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133

DDaawwiidd LLiicchhoossyytt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133

ZZbbiiggnniieeww M

Meeuuss Dąbrowa Szlach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1122

AArrkkaaddiiuusszz ZZiieelliińńsskkii Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1122

W

Woojjcciieecchh M

Maacceekk Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1111

SSeebbaassttiiaann M

Maannkkiieewwiicczz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1111

PPaawweełł SSzzwweedd Grodziec Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1111

PPiioottrr BBeecchhcciicckkii Sochaczew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1100

M

Maarrcciinn DDyyoonniizziiaakk Brwinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1100

TToom

maasszz GGaajjddaa Wrząsawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1100

BBaarrtteekk SSttrróóżżyyńńsskkii Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1100

Punktacja
Szkoły Konstruktorów

Rys. 5

35

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

cia jest rzędu kilkudziesięciu miliwoltów lub
mniej. I takie maleńkie napięcia mają być
wzmocnione za pomocą popularnego wzmac-
niacza LM358 w układzie z rysunku 6. Niby
wszystko jest dobrze, bo układ LM358 może
pracować przy napięciach wejściowych bli-
skich ujemnemu napięciu zasilania, jednak
trzeba wziąć pod uwagę napięcie niezrówno-
ważenia tego wzmacniacza operacyjnego. Je-

śli prądy są małe,
a tym samym mierzo-
ne napięcia są porów-
nywalne z napięciem
niezrównoważenia,
trzeba liczyć się ze
znacznymi błędami.

Na koniec szcze-

rze gratuluję udziału

w tym niełatwym zadaniu. Nagrody otrzymu-
ją: Mariusz Chilmon, Dariusz Drelicharz,
Marcin Wiązania i Michał Stach. Upominki
otrzymują: Jarosław Tarnawa i Jakub So-
bański. Serdecznie zapraszam do udziału
w rozwiązywaniu kolejnych zadań i do nadsy-
łania prac w terminie.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Rozwiązanie zadania 80

W EdW 10/2002 na stronie 36 zamieszczony
był schemat laserowego toru transmisji
dźwięku. Jest on pokazany na rysunku A.
Według pomysłodawcy sygnał z mikrofonu,
wzmocniony we wzmacniaczu U1, ma mo-
dulować światło diod laserowych D1, D2.
Wykorzystanie w odbiorniku dwóch fotoele-
mentów miałoby poprawić właściwości tego
odbiornika, a mostkowy wzmacniacz pozwa-
lałby uzyskać większe wzmocnienie.

Do układu tego zgłosiliście wiele zastrze-

żeń. Muszę jednak od razu stwierdzić, że nie
wszyscy uczestnicy zauważyli podstawowy
błąd. Wielu uczestników słusznie zwróciło
uwagę na usterki mniej ważne, ale pominęło
błąd, który zupełnie przekreśla przydatność
zaproponowanego schematu.

Zacznijmy jednak od końca, od głośnika.

Oto fragment jednego z listów: (...) Dużym
błędem jest podłączenie głośnika pomiędzy
wyjścia wzmacniaczy - głośniki wysokoomo-
we to dziś rzadkość. Wartości stałych kon-
densatorów C1 i C2 także będą za małe (ma-
ksimum 1

µF), a pojedyncze elektrolity nie bę-

dą mogły znaleźć tu zastosowania, gdyż
zmienia się polaryzacja sygnału.

Rzeczywiście, ze względu na małą wydaj-

ność wyjść wzmacniaczy operacyjnych nie
może to być głośnik, a co najwyżej słuchaw-
ki. We wzmacniaczu mostkowym, gdzie na
obu wyjściach napięcie stałe powinno być
jednakowe, kondensatory nie są potrzebne.
A jeśli już, to przecież wystarczyłby jeden.
Słusznie jednak zauważyliście, że napięcia
stałe na wyjściach wzmacniaczy U3, U4 nie
będą równe. Wejście nieodwracające U3 jest

dołączone do masy, a w punkcie połączenia
fotorezystorów napięcie będzie zbliżone do
połowy dodatniego napięcia zasilania. Nieza-
leżnie o tego, czy U3, U4 miałyby być zasi-
lane napięciem symetrycznym, czy nie, takie
połączenie jest ewidentnie błędne, bo wyj-
ście wzmacniacza U3 byłoby w spoczynku
nasycone. Poza tym wzmacniacz mostkowy
nie jest niezbędny – większość uczestników
jak najbardziej słusznie chce uprościć
wzmacniacz w odbiorniku.

Słusznie zakwestionowaliście też połącze-

nie w szereg dwóch fotoelementów. Jeśli bę-
dą one odbierać ten sam sygnał świetlny i by-
łyby identyczne, zmienny sygnał wyjściowy
będzie równy zeru! Przecież wtedy oba foto-
rezystory zmieniałyby rezystancję w tej samej
proporcji i stosunek rezystancji FR1/FR2 był-
by zawsze równy 1. Dwa fotorezystory mia-
łyby rację bytu, jeśli każdy odbierałby sygnał
tylko z jednej diody laserowej, a światło obu
diod niosłoby informacje, będące w pewnym
sensie „w przeciwnej fazie”. Taka koncepcja
pozwoliłaby nieco zmniejszyć wpływ zewnę-
trznych zakłóceń, bo odbiornik reagowałby
na użyteczny sygnał różnicowy, a nie na za-
kłócające sygnały wspólne. I chyba taka była
słuszna intencja pomysłodawcy. Ale przy
dłuższym łączu skuteczne rozdzielenie
dwóch torów laserowych byłoby dość trudne
do zrealizowania. Ponadto kilka osób zwróci-
ło uwagę, że przy silnym oświetleniu zewnę-
trznym (a tego nie można wykluczyć), przez
oba fotorezystory popłynie duży prąd, który
może nawet je uszkodzić: dwa połączone sze-
regowo fotorezystory mocno obciążą zasila-
nie lub nawet doprowadzą do zwarcia np.

podczas dnia czy też przy oświetleniu ich
mocną latarką. Słusznie!

Wielu uczestników stwierdziło, że fotore-

zystory w roli odbiorników są za wolne. I ge-
neralnie mają rację. W takim systemie nale-
żałoby wykorzystać fotodiody albo ostatecz-
nie fototranzystory.

Więcej zgłoszonych zastrzeżeń dotyczy-

ło nadajnika. Słusznie prawie wszyscy
stwierdzili, że układ polaryzacji mikrofonu
jest poprawny. Podobnie poprawny jest
wzmacniacz z kostką U1. Gorzej z układem
U2. Tu nie wszyscy byli zgodni, jak ma dzia-
łać wzmacniacz operacyjny U2 i tranzystory
T1,T2. Niektórzy przypuszczali, że pracują
one w trybie liniowym i amplituda sygnału au-
dio płynnie moduluje jasność obu diod. I taka
koncepcja od biedy miałaby rację bytu. Nie-
mniej ze schematu wynika niedwuznacznie, iż
U2 pracuje jako komparator. Ma ogromne
wzmocnienie, więc zamienia sygnał audio na
sygnał prostokątny, przy czym próg przełącza-
nia komparatora jest wyznaczony przez poten-
cjometr P. Przytomnie zauważyliście, że przy
takim sposobie pracy (...) nie ma żadnego sta-
nu przejściowego. Taki sygnał będzie albo za-
łączał diodę D1, albo D2 (w oryginale zawsze
któraś świeci z pełną jasnością!). (...) nie wi-
dzę sensu stosowania aż dwóch diod lasero-
wych. W zupełności wystarczy jedna.

Tu ujawnia się podstawowy błąd – rzeczy-

wiście w takim układzie pracy diody włącza-
ne są na przemian i jedna z diod zawsze świe-
ci pełną jasnością. Jeśli jasność diod jest jed-
nakowa, otrzymujemy... stały strumień świa-
tła, nie niosący absolutnie żadnej informacji.

Na marginesie przypominam, że dołącza-

nie bazy tranzystora wprost do wyjścia
wzmacniacza operacyjnego jest co najmniej
ryzykowne ze względu na wyjściowe napię-
cia nasycenia tego wzmacniacza. Przecież
tylko we wzmacniaczach typu rail-to-rail na-
pięcie wyjściowe może być bardzo bliskie na-
pięciom zasilania. W innych wzmacniaczach
napięcie nasycenia może wynosić 1V, a nawet
więcej, a wtedy w układzie z rysunku B tran-
zystory nigdy nie zostaną zatkane – oba będą
stale przewodzić, niezależnie od napięcia na

C

C

o

o

t

t

u

u

n

n

i

i

e

e

g

g

r

r

a

a

?

?

- Szkoła KKonstruktorów klasa III

Rys. 6

A

36

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

wyjściu wzmacniacza. Należałoby wtedy do-
dać np. dzielniki według rysunku C. Ale
oczywiście takie dzielniki nie poprawią ukła-
du z rysunku A, gdzie mimo wszystko świe-
cące na przemian (jednakowe) diody dadzą
wypadkowy stały strumień światła.

Wielu uczestników dostrzegło ten ewi-

dentny błąd i chciało go poprawić, proponu-
jąc płynną modulację prądu diod. Idea przy-
najmniej teoretycznie jest słuszna, jednak
w takim przypadku trzeba koniecznie wyrzu-
cić komparator i zmodyfikować obwody ste-
rowania diod, czy diody, żeby pracowały
w trybie liniowym. Niestety, część uczestni-
ków zupełnie zapomniała, że diody laserowe
to nie zwykłe diody LED. Przy małych prą-
dach dioda laserowa zachowuje się jak zwy-
kła, kiepska dioda LED, a dopiero przy prą-
dach większych od prądu progowego dioda

zachowuje się jak laser
i wytwarza silną wiązkę
spójnego światła. Krót-
ko mówiąc, dioda lase-
rowa nie może pracować
przy małych prądach
i nie można modulować
jej jasności od zera do
wartości maksymalnej,
tylko od wspomnianej
wartości progowej do
wartości maksymalnej.

Dlatego propozy-
cje z rysunków
D, E są ewident-
nie błędne.
W układzie z ry-
sunku D układ

przypomina pracę w klasie C, gdzie przy nie-
wielkich napięciach wejściowych żadna
z diod nie świeci. Nawet w układzie z rysun-
ku E, zawierającym dodatkowe diody LED
D3, D4, przypominającym wzmacniacz
w klasie B, przy sygnale wejściowym rów-

nym zeru żadna z diod laserowych D1,
D2 nie świeci albo świeci bardzo słabo.
Tu też diody laserowe nie będą po-
prawnie pracować. Nieco lepsze wła-
ściwości miałyby układy z rysunku F,
gdzie w spoczynku diody świeciłyby
z dużą jasnością, a punkt pracy usta-
wiony byłby w połowie liniowego za-

kresu, pomiędzy prądem progowym a prądem
maksymalnym.

Duże plusy może sobie postawić tych kil-

ku Kolegów, którzy o tym pomyśleli!

Ale szczerze mówiąc, sposób z analogo-

wą, liniową modulacją jasności diody lub
diod na pewno nie da dobrych rezultatów.
Przecież odbiornik oprócz sygnału użytecz-
nego odbierze też najróżniejsze „śmieci”, szu-
my niesione przez światło otoczenia. Przecież
w torze pracowałyby moduły laserowe, świe-
cąc na czerwono, a w odbiorniku musiałyby
pracować elementy reagujące na światło o róż-
nych długościach fali. Nawet zastosowanie
czerwonego filtru niewiele tu pomoże. Dlatego
należałoby poszukać lepszego sposobu.

Ja proponuję powrócić do oryginalnego

układu z komparatorem. Na jedno wejście po-
dawany byłby wzmocniony sygnał audio.
Wystarczy na drugie wejście komparatora po-
dać przebieg trójkątny lub piłokształtny
o znacznej częstotliwości, by uzyskać układ
pracujący jak wzmacniacz klasy D. Pokazuje
to rysunek G. Warunkiem prawidłowego
działania jest duża częstotliwość modulująca
z generatora „trójkąta”, która musi być co naj-
mniej dwa razy większa od najwyższej czę-
stotliwości toru audio. W praktyce powinna
być nie dwa, tylko co najmniej pięć razy
większa. Dioda laserowa bez problemu po-
winna pracować przy częstotliwościach rzędu
100kHz czy nawet 500kHz, chyba że zastoso-
wany wskaźnik laserowy ma obwody zmniej-
szające szybkość reakcji diody. W systemie
z rysunku G dioda laserowa jest na przemian
wyłączana i świeci pełną mocą, co jest jak
najbardziej korzystne. W odbiorniku nie jest

potrzebny żaden
dekoder czy de-
modulator – wy-
starczy zastoso-
wać prosty filtr
u ś r e d n i a j ą c y,
wzmocnić sygnał

i podać na głośnik. Taki impulsowy system,
choć też podatny na zewnętrzne zakłócenia,
powinien zapewnić znacznie lepsze parame-
try niż analogowy tor według rysunku F.

Jeszcze lepsze parametry mógłby mieć

układ impulsowy z innym rodzajem modula-
cji. Jeden z uczestników napisał: sygnał z U1
podałbym na jakiś modulator FM o nośnej
minimum 50kHz i wykorzystałbym tylko je-
den promień lasera. Odbiornik jest całkowi-
cie błędny. Zgodnie z moją propozycją zmia-
ny nadajnika, w odbiorniku zastosowałbym
demodulator FM. I niewątpliwie taki układ
rozwiązałby problem szumów i zakłóceń
oraz zwiększyłby zasięg, bo po pierwsze, la-
ser pracowałby dwustanowo: albo byłby wy-
gaszony, albo świeciłby pełną jasnością. Po
drugie, ewentualne szumy powodowałyby
zmiany amplitudy, a nie częstotliwości,
a przecież przy modulacji FM informację nie-
sie nie amplituda, tylko częstotliwość fali no-
śnej. Oczywiście w systemie FM należy wpro-
wadzić preemfazę (w nadajniku) i deemfazę
(w odbiorniku). W roli modulatora FM można
z powodzeniem zastosować generator VCO
z popularnej kostki 4046 i ta sama kostka mo-
głaby pracować jako dekoder – wystarczy wy-
korzystać jeden z detektorów fazy w klasycz-
nym układzie pracy pętli fazowej. Wstępna
propozycja pokazana jest na rysunku H.

Nagrody-upominki za najlepsze odpowie-

dzi otrzymują: Marcin Jaworski - Między-
lesie, Grzegorz Zawada - Gorzów Wlkp.,
Łukasz Salich - Kraków.

Zadanie 84

Na rysunku J pokazany jest układ wskaźni-
ka włączonego biegu. Schemat nadesłany zo-
stał jako rozwiązanie jednego z poprzednich
zadań Szkoły.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Jak zwykle proszę o krótkie odpowiedzi.

Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopiskiem
NieGra84 i nadeślijcie w terminie 45 dni od

ukazania się tego nume-
ru EdW. Autorzy naj-
lepszych odpowiedzi
otrzymają upominki.

Piotr Górecki

B

C

D

E

F

G

H

J