Rozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny i zwięzły
opis działania. Model i schematy montażowe nie są wymagane. 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).

31

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

Szkoła
Konstruktorów

Zadanie nr 52

Pomysłodawcą zadania jest Krzysztof
Piotrowski z Rajska. Oto obszerne fragmen−
ty listu: (...) Pomysł tego zadania zrodził się
(...) podczas pracy w radiowęźle szkolnym.
Czasem zdarza się, że w takiej amatorskiej
minirozgłośni zostaje jedna osoba, która jed−
nocześnie musi być prowadzącym i realiza−
torem dźwięku. Zmiana płyt, włączanie odt−
warzaczy, czytanie wiadomości, ściszanie i
pogłaśnianie muzyki i mikrofonów − to czyn−
ności wymagające co najmniej czterech rąk.
(...) Wyobraźmy sobie, że mamy mikser sześ−
ciokanałowy. Do pierwszych dwóch torów
przyłączone są mikrofony dynamiczne, do
torów 3 i 4 − magnetofony, do torów 5, 6 −
odtwarzacze CD. Należy zaprojektować
układ, który wyciszałby muzykę (kanały 3 −
6), jeśli używany jest któryś z mikrofonów.
Taki układ pozwoli wyeliminować ręczną ob−
sługę miksera i skupić się na programie. (...)
Układ powinien być wyposażony w potencjo−
metr(−y) regulacji głośności muzyki w tle
(podczas używania mikrofonów).
Tyle pomysłodawca. A oto oficjalny temat
zadania 52:

Zaprojektować układ automatycznie ści−
szający muzykę w mikserze podczas uży−
wania mikrofonów.

Zadanie wygląda tym razem na trudniej−

sze. Nie ulega jednak wątpliwości, że jest jak

najbardziej praktyczne i warte realizacji.
W każdym przypadku będzie to urządzenie
przypominające VOX, czyli układ stosowany
w radiotelefonach do automatycznego prze−
łączania odbiór/nadawanie w momencie
mówienia do mikrofonu.

Osobiście widzę dwie główne koncepcje

rozwiązania tak postawionego zadania.

Pierwsza to ingerencja w wewnętrzne ob−

wody miksera i dodanie odpowiedniego
układu, który wykrywszy obecność sygna−
łów w torach mikrofonów ściszy pozostałe.
Takie rozwiązanie jest trudniejsze do realiza−
cji, a nawet trochę ryzykowne ze względu na
różnorodność rozwiązań układowych w po−
szczególnych typach mikserów.

Dlatego należałoby rozważyć drugą

koncepcję: budowę niewielkiej przystawki
z dwoma lub trzema wejściami. Na jedno
wejście podawana byłaby muzyka z mikse−
ra, a na pozostałe jedno lub dwa wyjścia
podawany byłby sygnał z mikrofonów. Po−
jawienie się odpowiednio dużego sygnału
z mikrofonu powodowałoby częściowe wy−
ciszenie muzyki. Przystawka musiałaby
mieć obwody regulacji progu zadziałania,
umożliwiające ustawienie, przy jak dużym
sygnale mikrofonowym muzyka ulegałaby
ściszeniu. Obwód tłumika również musiał−
by mieć regulator, pozwalający ustawić sto−
pień redukcji głośności, by muzyka jednak
była słyszalna w tle.

Rysunek 1 pokazuje dwie możliwości dołą−

czenia takiej przystawki. Jeśli mikser posiada
wyjście SUB albo AUX POST, sygnały mikro−
fonowe można skierować na takie wyjście
(a nie na wyjście główne) i dalej do przystawki
według rysunku 1a. Sygnały przechodziłyby
bezpośrednio do przystawki, a nie na główne
wyjście miksera. Na główne wyjście trafiałyby
tylko sygnały z odtwarzaczy muzyki.

Jeśli natomiast mikser jest bardzo prosty

i nie ma możliwości wyprowadzenia oddziel−
nie sygnału mikrofonów, trzeba wyposażyć
przystawkę we wzmacniacz(−e) mikrofono−
wy i podłączać mikrofony bezpośrednio do
przystawki, jak pokazuje rysunek 1b.

A może ktoś zaproponuje jeszcze inny po−

mysł, który spełnia warunki postawione
przez pomysłodawcę?

Rys. 1

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

Rozwiązanie zadania nr 48

Przy wyborze układów przystawki zwróć−

cie uwagę na blok wyciszania muzyki − ten
blok ma pracować z sygnałami muzyki do−
chodzącymi do 1Vsk i nie powinien wprowa−
dzać nadmiernych zniekształceń podczas wy−
ciszania. Czy wyciszanie musi być płynne,

czy może wystarczy prosty obwód skokowe−
go wyciszania, choćby z kostką 4066 lub
4051...53?
Pomimo że zadanie wydaje się trudniejsze, nie
przestraszcie się go. W rzeczywistości jest na−
wet łatwe, zwłaszcza w przypadku skokowego

wyciszania. Oczywiście lepsze byłoby wycisza−
nie płynne. Czekam również na rozwiązania
częściowe, zawierające opis tylko niektórych
bloków. Nadal czekam także na propozycje ko−
lejnych zadań. Pomysłodawcy otrzymują nagro−
dy w postaci kitów AVT lub dobrych książek.

Temat zadania 48 był następujący:

Zaprojektować detektor gołoledzi lub
układ sygnalizujący obniżenie temperatury
powietrza poniżej 0

o

C.

Zgodnie z oczekiwaniami otrzymałem wiele
rozwiązań, w tym kilkanaście modeli. Temat
wzbudził zainteresowanie, a kilka osób napisa−
ło, że stosują w swoich samochodach czujniki
własnej konstrukcji realizujące taką funkcję.

Nie mogę też pominąć różnych cieka−

wych idei. Najmniej praktyczna jest propo−
zycja zastosowania gumowego kółka sprzę−
gniętego z silniczkiem, pełniącym rolę prą−
dnicy. To gumowe kółko miałoby być umie−
szczone gdzieś pod samochodem i cały czas
stykać się z jezdnią. Wykrywanie gołoledzi
miałoby polegać na pomiarze napięcia z sil−
niczka. Według pomysłodawcy na lodzie
kółko przestałoby się obracać wskutek pośli−
zgu. Zanik napięcia miałby świadczyć o go−
łoledzi. Oczywiście młody Autor pomysłu
nie pomyślał, że sam pomiar napięcia z sil−
niczka nie daje miarodajnej informacji − za−
trzymanie samochodu byłoby sygnalizowa−
ne jako wystąpienie gołoledzi. Aby informa−
cja była miarodajna, trzeba byłoby porówny−
wać prędkość dodatkowego kółka z... no
właśnie, czy z prędkością obrotową kół
(które też mogą się ślizgać), czy może pręd−
kością względem ziemi (ale jak ją mierzyć).
Poza tym pomysł nie ma racji bytu ze wzglę−
dów czysto mechanicznych. Jaka amatorska
konstrukcja wytrzyma jazdę z prędkością
100km/h po słynnych polskich drogach,
usianych niezliczoną ilością większych
i mniejszych dziur?

Trochę bardziej sensowne wydają się idee

Jacka Koniecznego z Poznania, który pro−
ponuje sprawdzać obniżenie temperatury
przez badanie stanu skupienia kontrolnej
próbki wody. Stan skupienia, a tym samym
temperaturę chciałby sprawdzać mierząc sta−
łą dielektryczną albo prędkość dźwięku,
które to wielkości są inne dla wody, a inne
dla lodu. Oczywiście komara nie trzeba zabi−
jać strzelając z armaty − istnieją niepomiernie
mniej skomplikowane sposoby sprawdzenia,
czy temperatura spadła poniżej zera i czy
tworzy się lód. W tym wypadku uciekanie się
do wspomnianych wyrafinowanych metod
byłoby grubą przesadą, niemniej jednak w in−
nych przypadkach właśnie pomiar takich
wielkości jak stała dielektryczna czy pręd−
kość dźwięku w ośrodku może dostarczać

bezcennych informacji.

Wśród nietypowych idei najbliższą rze−

czywistości przedstawił Piotr Wójtowicz
z Wólki Bodzechowskiej. Proponuje miano−
wicie badanie stopnia odbicia światła. Pisze,
iż przeprowadził wstępne eksperymenty
z modulowaną wiązką i stwierdził, że obe−
cność lodu zwiększa ilość światła odbitego od
jezdni. Oczywiście i tu występuje poważny
problem rozróżniania jest lód/nie ma lodu,
ponieważ różne rodzaje nawierzchni mają
różne kolory i różne wartości współczynnika
odbicia. Drugim poważnym problemem jest
nawet nie ryzyko, tylko pewność, że czujnik
świetlny umieszczony pod pojazdem będzie
ulegał szybkiemu zabrudzeniu błotem.

Występujące tu poważne trudności jedno−

znacznie wskazują, że w warunkach amator−
skich jedyną sensowną alternatywą jest bu−
dowa wskaźnika temperatury. Nie daje on
oczywiście informacji o gołoledzi, tylko
wskazuje na ryzyko jej wystąpienia. I wła−
śnie budowa takiego układu ma sens, zwła−
szcza gdy konstrukcja będzie prosta i tania.

Grupy rozwiązań

Największa grupa rozwiązań zawiera opi−

sy wskaźników 3−stanowych. W temperatu−
rach poniżej −2...−3

o

C czerwona dioda LED

świeci ciągle. W temperaturach 0...−2

o

C dio−

da czerwona miga, a w temperaturach wy−
ższych jest wygaszona (ewentualnie świeci
druga dioda, zielona).

Znaczna liczba uczestników proponuje

prostsze wskaźniki 2−stanowe. W temperatu−
rach poniżej zera dioda świeci, przy wy−
ższych jest wygaszona.

Nikt nie zaproponował budowy komplet−

nego termometru z kostką ICL7106/7107.
I słusznie! W tym wypadku chodziło o możli−
wie prosty i tani ostrzegacz, a nie termometr.

Kilka osób wspomniało jedynie, że taki

termometr można kupić za niewielkie pienią−
dze. Dwóch uczestników zaproponowało
wykorzystanie linijki diodowej z kostką
LM3914. Pojawiły się też inne oryginalne
pomysły. Przed omówieniem najlepszych
prac kilka uwag ogólnych.

Temperatura, napięcie

i czas

Bardzo się cieszę, że coraz więcej prac za−
wiera przynajmniej kilka zdań na temat ana−
lizy założeń, celów i warunków. W przypad−
ku omawianego zadania, dotyczącego po−
miaru temperatury, było to szczególnie waż−

ne. Problem w tym, że urządzenie ma mie−
rzyć temperaturę z dużą dokładnością. Nie
wystarczy dokładność ± 2

o

C, należy zapew−

nić powtarzalność wskazań z dokładnością
± 0,5

o

C. Niewątpliwie potrzebny jest obwód

pozwalający skalibrować wskaźnik, na przy−
kład dla temperatury 0

o

C w mieszaninie wo−

dy z lodem. Ale kalibracja to nie wszystko −
wskazania nie powinny zależeć ani od napię−
cia zasilającego (11...15V), ani od temperatu−
ry silnika czy wnętrza kabiny.

Jeśli układ elektroniczny umieszczony

byłby z dala od czujnika, właśnie pod maską
albo w kabinie, należy liczyć się ze znaczny−
mi zmianami temperatury tego układu. Nie−
którzy sprawdzali, czy wskazanie „jeździ“
przy ogrzewaniu części elektronicznej, gdy
czujnik miał stałą temperaturę. Wyniki były
różne. Nic dziwnego! Zaraz wyjaśnię, dla−
czego jedne układy okazały się zdecydowa−
nie stabilniejsze od innych.

Jak wiadomo, parametry elementów elek−

tronicznych zależą od temperatury, czasem
bardzo silnie. Przykładowo tanie węglowe
rezystory o dużych nominałach mogą mieć
współczynnik cieplny aż −1000ppm/

o

C, czyli

−0,1%/

o

C. Nawet gdyby wynosił on tylko

500ppm/

o

C (0,02%/

o

C), zmiana temperatury

o 20

o

C spowoduje zmianę rezystancji o co

najmniej 1%. Jeśli taki rezystor pracowałby
w jakimś kluczowym obwodzie, wynik po−
miaru będzie zależał nie tylko od temperatu−
ry czujnika, ale także od temperatury tego re−
zystora, który również okazuje się być...
czujnikiem temperatury.

W obwodach odpowiedzialnych za do−

kładność i powtarzalność wskazań, a narażo−
nych na wpływ temperatury, należy stosować
elementy precyzyjne, przykładowo rezystory
metalizowane o tolerancji 1% lub 0,5%,
które mają także dobrą stabilność cieplną,
rzędu 100ppm/

o

C lub nawet 50ppm/

o

C. To

samo dotyczy źródeł napięcia wzorcowego.
Wbrew pozorom, zwykłe diody Zenera,
zwłaszcza zasilane z niestabilizowanych
źródeł, mogą zmieniać swe napięcie i to za−
równo pod wpływem zmian temperatury, jak
i zmian napięcia zasilającego.

Pewniejsze od diod Zenera okażą się po−

pularne stabilizatory 78XX, 78LXX czy
LM317(L), których napięcie wyjściowe przy
stałym prądzie obciążenia nie powinno zmie−
nić się więcej niż o 1% w zakresie tempera−
tur 0...+150

o

C.

Podane uwagi dotyczą prac tych uczestni−

ków, którzy chcą umieścić układ elektronicz−

ny z dala od czujnika temperatury. Ale czy
nie prościej umieścić czujnik i układ elektro−
niczny razem, by miały jednakową tempera−
turę? Ktoś powie, że przecież nadal będą „się
rozjeżdżać z temperaturą“.

I tak, i nie! Co prawda parametry czujnika

i układu istotnie będą się zmieniać, ale nieja−
ko współbieżnie. Liniowe zmiany będą się
wprost albo dodawać, albo odejmować i ich
wpływ zostanie całkowicie usunięty podczas
kalibracji. Nawet nieliniowe zmiany parame−
trów w prostym układzie czujnika progowe−
go nic nie zaszkodzą, bo zachodzą zawsze
w taki sam sposób. Jedynie na przykład
w układzie termometru cyfrowego nielinio−
we zmiany parametrów mogłyby pogorszyć
liniowość wskazań, ale to zupełnie inny pro−
blem (w rezultacie po dwupunktowej kalibra−
cji w temperaturach 0 i +100

o

C, wskazania

dla temperatury np. +50

o

C wyniosłyby 52

czy 46

o

C).

W każdym razie umieszczenie układu

elektronicznego w tej samej temperaturze co
czujnik pozwala ominąć dość poważny pro−
blem powtarzalności, a układ raz skalibrowa−
ny w temperaturze 0

o

C będzie godny zaufa−

nia przez długi okres. Dokładności i powta−
rzalności wskazań mogą wtedy zaszkodzić
jedynie dwa inne czynniki: upływ czasu
i wartość napięcia zasilania.

Jak wiadomo, z upływem czasu parametry

elementów mogą się zmieniać. Dotyczy to
przede wszystkim kondensatorów elektroli−
tycznych. Inne elementy są pod tym wzglę−
dem nieporównanie lepsze. Niemniej jednak
w układach, które w surowych warunkach
mają zachować swe parametry przez długi
czas, należałoby stosować w miarę możliwo−
ści elementy wyższej jakości, stabilne w dłu−
gim okresie.

Zmiany napięcia zasilania mogą mieć

mniejszy lub większy wpływ − wszystko za−
leży od wykorzystanej konfiguracji układo−
wej. Nie bez powodu w wielu zastosowa−
niach ciągle popularny jest klasyczny układ
mostkowy z czujnikiem rezystancyjnym (ter−
mistor, element typu KTY). Przykład poka−
zany jest na rysunku 2. Zadaniem układu po−
równującego (komparatora, wzmacniacza
operacyjnego) nie jest pomiar wartości na−
pięcia między punktami A, B, tylko badanie
biegunowości tego napięcia. Dzięki takiej
zasadzie pracy, wartość napięcia zasilającego
mostek nie jest istot−
na, bo komparator
zmienia stan swego
wyjścia, gdy (maleń−
kie) napięcie na prze−
kątnej mostka zmie−
nia znak. Tym samym
działanie układu prak−
tycznie nie zależy od
napięcia zasilającego.

Znacznie bardziej zależny od wartości na−

pięcia zasilania jest układ pomiarowy z na−

pięciowym czujnikiem temperatury (dioda,
LM35, LM335). Przykłady pokazane są na
rysunku 3. Napięcie na czujniku diodowym
z rysunku 3a zależy nie tylko od temperatury,
ale i od prądu I

D

. A prąd zależy od napięcia

zasilającego Vcc. Ale co najgorsze, napięcie
odniesienia w punkcie B jest wprost propor−
cjonalne do napięcia zasilania Vcc. Nawet
w znacznie lepszym układzie z rysunku 3b na
dokładność będą mieć wpływ zmiany para−
metrów źródła napięcia odniesienia − diody
Zenera (a wynikają one ze zmian temperatu−
ry diody i prądu polaryzującego I

R

).

Nie znaczy to, że układy z rysunku 3 są

bezwartościowe. Skądże! Układ mostkowy
z rysunku 2 okazuje się lepszy tylko w pro−
stym dwupunktowym wskaźniku. Natomiast
w termometrach układy z czujnikami napię−
ciowymi (dioda, LM335, LM35) są stosowa−
ne nieporównanie częściej niż układ mostko−
wy. Aby jednak ich wskazania były powta−
rzalne, należy zastosować precyzyjne, stabil−
ne rezystory i porządne źródło napięcia od−
niesienia, a także dobrze stabilizować napię−
cie zasilania.

Nie bez powodu poruszam tę sprawę −

w wielu nadsyłanych projektach, zarówno
tych zrealizowanych na papierze, jak i wyko−
nanych praktycznie, nie zwrócono żadnej
uwagi na stabilność parametrów. Owszem,
nadesłany układ działa i nawet jest skalibro−
wany w jakichś warun−
kach. Jednak zmiany
temperatury i napięcia
zasilania będą poważnie
zmieniać progi działa−
nia. Moi Drodzy, nie
sposób

wytłumaczyć

wszystkiego w

kilku

zdaniach (współczynni−
ki cieplne rezystorów,
diod Zenera, scalonych
stabilizatorów, wzmac−
niaczy operacyjnych, rezystancje dynamiczne
diod Zenera i stabilizatorów). W każdym ra−
zie zwracajcie uwagę na ten poważny pro−
blem, gdy budujecie precyzyjne urządzenia.
Wzorujcie się na kolegach, którzy już poczu−
li problem i choć nie mają pełnej wiedzy ana−
lizują, w jakich granicach będzie zmieniać się
napięcie zasilające i temperatura; zastanawia−
ją się, które obwody i elementy mają najwięk−
szy wpływ na dokładność i powtarzalność.
Jeśli nie jesteście w stanie przeanalizować te−

go na kartce, przeprowadźcie praktyczne
próby. Przejrzyjcie też jeszcze raz swoje pro−
pozycje dotyczące zadania 48, zastanówcie
się, a najlepiej sprawdźcie, na ile zmiany na−
pięcia akumulatora będą wpływać na próg
przełączania.

I jeszcze jedna ważna sprawa − histereza.
Jak wiadomo, temperatura otoczenia za−

zwyczaj zmienia się bardzo wolno. Tak samo
wolno zmienia się potem napięcie na czujni−
ku (ewentualnie prąd). Układ elektroniczny
musi być bardzo czuły, by wykrył niewielkie
zmiany napięcia i zasygnalizował, że tempe−
ratura spadła poniżej zera. Jeśli czujnikiem
temperatury będzie dioda krzemowa, to obni−
żenie temperatury o jeden stopień Celsjusza
wywoła zmianę (wzrost) napięcia o około
2mV. Tylko dwa miliwolty! Nastąpi to
w dłuższym czasie, na przykład kilku minut.
Wypadałoby jednak, by układ elektroniczny
niezawodnie i jednoznacznie wykrył obniże−
nie się temperatury poniżej zera już o ułamek
stopnia. W zasadzie jest to bardzo proste −
wystarczy zastosować wzmacniacz o bardzo
dużym wzmocnieniu, w praktyce dowolny
wzmacniacz operacyjny. Jeśli wzmacniacz
ma wzmocnienie, powiedzmy 100 000, to już
zmiana napięcia na czujniku o 0,1mV spowo−
duje zmianę napięcia na wyjściu wzmacnia−
cza o 10V. Te 0,1mV odpowiada zmianie
temperatury o 1/20 stopnia. Na papierze
wszystko działa idealnie.

Przebieg zmian napięcia na czujniku i na

wyjściu wzmacniacza, przykładowo z ry−
sunku 3a, nie będzie jednak wyglądał jak na
rysunku 4a. Ze względu na wszechobecne
szumy i indukowanie się w przewodach za−
kłóceń i przydźwięku, przebiegi będą wy−
glądać raczej jak na rysunku 4b, a może na−
wet jak na rysunku 4c.

Wynika z tego, że na wyjściu komparato−

ra (wzmacniacza operacyjnego) pojawią się
przypadkowe drgania. Nie jest to wydumana
teoria − tak naprawdę jest w prostych ukła−
dach. Co prawda w przypadku, gdy elemen−
tem wykonawczym byłaby dioda LED, nic
złego się nie stanie. Po prostu w zakresie
przełączania dioda będzie migać albo świecić
nierówno − wszystko zależy od wielkości
i częstotliwości zakłóceń oraz szybkości
zmian temperatury.

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

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

WEJŚCIE

WYJŚCIE

W praktyce okaże się jednak, że dioda iry−

tująco miga w nerwowym, nieregularnym
rytmie przez dłuższy czas. Gdyby, jak propo−
nuje kilku uczestników, zastosować dodatko−
wo brzęczyk, takie przypadkowe drgania by−
łyby niedopuszczalne. Koniecznie trzeba za−
stosować środki eliminujące „śmieci“.

Po pierwsze należałoby skutecznie filtrować

„zaśmiecony“ sygnał z czujnika za pomocą
dolnoprzepustowego filtru RC. Ale to nie roz−
wiąże problemu, ponieważ każdy element ukła−
du jest źródłem niewielkich szumów. Dlatego
po drugie trzeba wprowadzić obwód dodatnie−
go sprzężenia zwrotnego, zapewniający histere−
zę. Histereza nie może być duża (0,1...0,5

o

C),

ale powinna być większa od szumów.

Dwa, spośród wielu możliwych, przykła−

dy realizacji pokazane są na rysunku 5. Ob−
wód R

A

, C

A

jest filtrem zakłóceń, rezystory

R

C

, R

B

wyznaczają wielkość histerezy.

Zamiast stałej histerezy można wprowadzić

obwód dodatniego sprzężenia zawierający po−
jemność. Wtedy w obecności szumów układ
stanie się generatorem o częstotliwości wyzna−
czonej przez tę pojemność i współpracujące re−
zystancje. Idea przedstawiona jest na rysunku 6.
W zakresie przejściowym, w obecności szu−
mów, dioda będzie pulsować z niewielką czę−
stotliwością (wyznaczoną przez wartości C

B

,

R

B

, R

C

), co okaże się dodatkową zaletą − ze

wskaźnika dwupunktowego w bardzo prosty
sposób powstaje trzypunktowy. Można też za−
stosować połączenie wspomnianych sposo−
bów, na przykład według rysunku 7.

Oczywiście należy wtedy starannie do−

brać wartości elementów, by uzyskać założo−
ny efekt.

W każdym razie obecność obwodów do−

datniego sprzężenia zwrotnego jest bardzo
pożądana, a często wręcz konieczna. Wielki
plus mogą sobie postawić wszyscy ci, którzy
o nich nie zapomnieli. A spora grupa uczest−
ników, w których pracach zabrakło takich

obwodów, powinna
jeszcze raz przemy−
śleć swe propozycje.
Dobrze byłoby także
przeprowadzić próby
w warunkach zbliżo−
nych do naturalnych.
Problem

zakłóceń,

szumów

sygnałów

pomiarowych oraz likwidowania ich wpły−
wu za pomocą filtrów i obwodów dodatnie−
go sprzężenia zwrotnego ujawnia się bardzo
często. I niestety bardzo często jest przyczy−
ną, dla której układy budowane przez niedo−
świadczonych teoretyków nie sprawdzają się
w praktyce. Jeszcze raz powtarzam, że
w przypadku sygnalizatora z diodą LED nie−
stabilna praca w zakresie przełączania nie
grozi katastrofą, jednak już w układzie regu−
latora temperatury z przekaźnikiem czy tra−
kiem da o sobie znać w nad wyraz przykry
sposób.

Nie zapominajcie więc nigdy o tym pro−

blemie.

Tyle uwag ogólnych − przechodzimy do

omówienia najlepszych prac.

Sygnalizatory

dwustanowe

Rafał Baranowski z Gliwic przysłał sche−
mat zawierający czujnik LM35, dwie diody
Zenera (2,4V, 2,7V), wzmacniacz operacyj−
ny LM358 pracujący w roli komparatora,
kostkę 555 i dwie diody LED − czerwoną
i zieloną. Zielona świeci, gdy temperatura

jest dodatnia, czerwona pulsuje, gdy jest
ujemna. Układ będzie działać, jednak moż−
na go znacznie „odchudzić“, stosując za−
miast drogiego czujnika LM35 współpracu−
jącego z diodą Zenera 2,4V inny czujnik,
np. termistor czy zwykłą diodę, a zamiast
kostki 555 i czerwonego LED−a − diodę mi−
gającą.

Bardziej podoba mi się schemat Daniela

Bajdaka z Brzeźnicy Bychawskiej, poka−
zany na rysunku 8. Należałoby jednak do−
dać omawiane wcześniej obwody dodatnie−
go sprzężenia zwrotnego i kondensator
(10

µ

F) na wejściu stabilizatora. Także po−

tencjometr regulacji progu zadziałania nie
jest włączony najszczęśliwiej − osobiście
proponowałbym zmodyfikować układ wzo−
rując się na rysunkach 5...7.

Fotografia 1 pokazuje model Marcina

Biernata z Rozalina. Schemat jest bardzo
podobny do tego z rysunku 8, jednak w roli
czujnika pracuje pięć diod krzemowych połą−
czonych w szereg. Marcin Wiązania z Ga−
cek wykonał model pokazany na fotografii 2.
Układ jest podobny, czujnikiem jest termistor.

Układ z fotografii 3, autorstwa Radosła−

wa Kozala z Rybnika też ma podobny sche−
mat. Czujnikiem jest termistor, a temperaturę
pokazuje dwukolorowa dioda LED.

Sygnalizatory

3−stanowe

Zaproponowaliście różne sygnalizatory trzy−
stanowe. Sporo układów ma pracować na tej
samej zasadzie: dwa komparatory wykrywa−
ją temperatury progowe (np. 0

o

C i −3

o

C).

Wyjścia tych komparatorów sterują pracą
diody lub diod LED i generatora.

Typowy przykład schematu z tej grupy

pokazany jest na rysunku 9. Jest to propo−
zycja Marcina Markowskiego z Radomia.
Podobne schematy z innymi czujnikami

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

Rys. 6

Rys. 5

Rys. 8 Rys. 8 Schemat

Daniela Bajdaka

Rys. 7

Fot. 4

Fot. 2

Fot. 1

Fot. 3

i generatorami przysłali także Dariusz Bo−
browski z Tarnowa i Radosław Szycko
z Goleniowa.

Fotografia 4 pokazuje model 16−letniego

Łukasza Cygi z Chełmka. Czujnikiem jest ter−
mistor, elementami wykonawczymi dwukoloro−
wa dioda i brzęczyk. Co prawda układ jest tro−
chę za bardzo rozbudowany (3 układy scalone),
jednak Łukasz nie zapomniał o histerezie i sta−
bilizacji napięcia zasilania a także przeprowa−
dził próby. Niewątpliwie zasługuje na nagrodę.

Podobny układ z czujnikiem LM35 (foto−

grafia 5) wykonał Artur Filip z Legionowa.
I również on otrzyma nagrodę.

Do omawianej grupy zaliczyłem też jedy−

ny sygnalizator czterostanowy, pokazany na
fotografii 6, autorstwa Krzysztofa Nytko
z Tarnowa. Choć układ jest zbyt rozbudowa−
ny (TL074, 40106 i 4053), Krzysztofowi
udało się uzyskać cztery stany: świeci zielo−
na, miga zielona, miga czerwona, świeci
czerwona. Poza tym jest to pierwszy jego
układ ze wzmacniaczami operacyjnymi. Dru−
gi nadesłany schemat z jednym komparato−
rem LM393 też jest poprawny. Krzysztof nie−
wątpliwie zasługuje na nagrodę, bo nie zapo−
mniał o histerezie i stabilizatorze 9V. Odpo−
wiadając na pytanie z listu, czy błędem jest
wykorzystanie histerezy bramek 40106
umieszczonych za komparatorami, zwracam
uwagę na rysunek 4. Jak widać, aby wyko−
rzystać histerezę tych bramek, należałoby fil−
trować sygnał z czujnika i obniżyć wzmoc−
nienie komparatorów, by amplituda „śmieci“
na wejściach bramek była niewielka.

Inne rozwiązania

Na fotografii 7 można zobaczyć sygnali−

zator Barbary Jaśkowskiej z Gdańska.
Układ zalany jest lakierem i umieszczony
w szczelnej obudowie. Sam układ elektro−
niczny jest oparty na kostce CMOS4001.

Pomysł bardzo mi się podoba,
bo jest wyjątkowo prosty. Nie
mogę podać schematu, bo nie
ma go w liście, a modelu nie de−
molowałem. Jednak wszystko
wskazuje, że zastosowanie ter−
mistora i bramki powinno cał−
kowicie wystarczyć, a gdyby
zmiany napięcia na czujniku były za małe,
można je wzmocnić za pomocą zlinearyzo−
wanej bramki. Zmiany napięcia progowego

bramki z temperaturą nie mają
znaczenia, bo układ jest umie−
szczony wraz z czujnikiem
w tej samej temperaturze. Za
ten prościutki projekt i prawi−
dłową analizę Basia otrzymuje
nagrodę i sześć punktów.

Interesujący układ zapropo−

nował także Dariusz Knull
z Zabrza. Schemat pokazany

jest na rysunku 10, a model na fotografii 8.
Układ jest godny uwagi ze względu na po−
mysł i wykonanie. Jedynie obecność pro−
ściutkiego czujnika wilgotności (dwie umie−
szczone obok siebie maleńkie elektrody)
współpracującego z tranzystorami T2, T3 bu−
dzi poważne wątpliwości.

Budowa dobrego czujnika wilgotności jest

bardzo, bardzo trudnym zadaniem. Prosty
czujnik z dwiema umieszczonymi obok elek−
trodami na pewno nie spełni swego zadania,
zwłaszcza w dłuższym okresie, gdy elektrody
ulegną zabrudzeniu. Pomimo tego manka−
mentu Dariusz otrzyma nagrodę i punkty.

Oryginalny i godny uwagi układ zapropo−

nował także Mariusz Wesołowski z Rado−
mia. Schemat pokazany jest na rysunku 11,
a model na fotografii 9. I on otrzymuje na−
grodę i punkty.

Wysoko oceniłem też pracę Piotra Wójto−

wicza z Wólki Bodzechowskiej. Schemat ide−

owy pokazany jest na rysunku 12, a model na
fotografii 10. Niebieska dioda LED zaczyna
migać w temperaturze 0

o

C. Przy dalszym ob−

niżaniu temperatury współczynnik wypełnie−
nia rośnie, a przy dużym mrozie dioda świeci
ciągle. Układ pracuje dobrze, jednak ze
względu na brak stabilizatora progi działania
mogą się trochę „rozjeżdżać“. Warto taki sta−
bilizator dodać. Układ jest niewątpliwie god−
ny zainteresowania. Rezystor R3 wyznacza
zakres temperatur, w którym dioda miga, po−
tencjometr P1 przesuwa zakres w górę i w dół.

A oto kolejne roz−

wiązania. Dwaj kole−
dzy: Marcin Wiązania
i 14−letni Adam Pałub−
ski z Piotrkowa Trybu−
nalskiego proponują za−
stosowanie linijki z ko−
stką LM3914. Adam
nawet wykonał model,
który można zobaczyć
na fotografii 11. Choć

zastosowana przez niego metoda kalibracji za
pomocą prób i błędów nie jest godna polecenia,
młodziutki kandydat na konstruktora otrzymu−
je drobną nagrodę na zachętę oraz cztery punk−
ty za samodzielną pracę i eksperymenty.

Nie mogę natomiast przyznać punktów

i nagród kilku kolegom, którzy nadesłali jed−

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

Rys. 9 Propozycja

Marcina Markowskiego

Rys. 10 Sygnalizator Dariusza Knulla

Rys. 11 Propozycja

Mariusza Wesołowskiego

Rys. 12 Układ Piotra Wójtowicza

Fot. 8

Fot. 6

Fot. 5

Fot. 7

nakowe schematy i modele wzięte z jakiejś
książki czy czasopisma z lat 80.

Przy okazji wyszło na jaw, że projekt

ostrzegacza o gołoledzi z EdW 4/2000 str. 78
też jest wzorowany na tym źródle.

Pojawiły się także pojedynczo inne intere−

sujące schematy. Niektóre dotyczą wykorzy−
stania popularnego stabilizatora uA723, który
zawiera porządne źródło napięcia odniesienia,
komparator i tranzystory wykonawcze. Układy
są godne uwagi i zasługiwałyby na nagrody,
jednak na podstawie opisów zawartych w li−
stach, mogę przypuszczać, iż nie są to orygi−
nalne opracowania tych, którzy je nadesłali.
Nie mam co do tego absolutnej pewności,
z jednej strony nie chciałbym skrzywdzić niko−
go niesłusznym podejrzeniem, a z drugiej nie
mogę dopuścić, by Szkoła Konstruktorów
przekształcała się w Szkołę
Kopistów. Cenię natomiast
wszelkie

samodzielne

próby i przydzielam nagro−
dy nawet wtedy, gdy końco−
wy efekt jest słaby. Oto dwa
fragmenty listów.

Kamil Więcek z Łowi−

cza napisał: Mam 14 lat
(...). Elektroniką interesuję
się od około 2 lat. Zaczęło
się tak, że któregoś dnia
wracając od lekarza posta−
nowiłem kupić wasze pismo
(5/97), lecz na samym po−
czątku nie byłem zachwyco−
ny, ponieważ nic nie rozu−
miałem. A jak osiągnąłem
dzisiejszy poziom wiedzy?

To proste! Przez niemal

3 lata nie kupowałem EdW,
ale gdy się nudziłem, nie−
mal za każdym razem się−
gałem po jedyny w mojej
kolekcji numer EdW 5/97.
I tak oglądając po raz mi−
lionowy to samo, coś tam
pojąłem. Zapewne moja
wiedza z dziedziny elektro−
niki nie jest zbyt duża, jed−
nak chcę się zająć elektro−
niką na dobre. Teraz kupuję EdW regularnie
i w miarę swoich możliwości będę się starał
brać udział w Szkole i nie tylko. (...)

Wprawdzie propozycja Kamila nie jest re−

welacyjna, niemniej zachęcam do zdobywania
wiedzy i dalszych prób. W ciągu ponad czterech
lat istnienia naszej Szkoły miałem okazję obser−
wować, jak rośnie poziom prac niektórych jej
młodziutkich uczestników. Już nie raz dotarły
też do mnie opinie dużo starszych osób, pełnych
podziwu dla pomysłowości i wiedzy najmłod−
szych uczestników naszej Szkoły.

Oto następny list. Wspomniany już Artur Filip

pisze: (...) uczęszczam do pierwszej klasy (...) LO im.
Ruy Barbosa w Warszawie. Elektroniką interesuję
się od półtora roku, choć ta dziedzina fascynowała

mnie od małego. Nie mam prawa nazywać siebie
choćby początkującym amatorem, choć niewątpli−
wie w ostatnim czasie wiele się nauczyłem. A to
wszystko dzięki WAM, za co najgoręcej dziękuję. Tak
trzymać jak najdłużej!!!

Do EdW piszę po raz pierwszy. Wielokrot−

nie już rozwiązywałem drobne konkursy, krzy−
żówki, ale nie byłem zdecydowany do wysła−
nia. Z początkiem nowego roku postanowiłem
wziąć udział w Szkole Konstruktorów. Skusiły
mnie szczególnie listy uczestników i komenta−
rze na temat tych, którzy czynią wyraźne postę−
py dzięki Szkole. (...)

Czytałem już prawie wszystkie Szkoły Kon−

struktorów (nabyłem stare numery) i zauważy−
łem kilka uwag, które powtarzają się niemal
od początku i postanowiłem ich kategorycznie
przestrzegać. W końcu po coś to wszystko pi−

szecie, a mnie zawsze po−
wtarzali, że dobre przyzwy−

czajenia, których nabiera
się na początku, zawsze
później procentują. Dlatego
po pierwsze staranność
pracy, prawidłowo naryso−
wany schemat i jasny opis −
z tym było zawsze najgorzej
i wiem że będzie miał Pan
wiele uwag, ale postaram

się, by następne prace były

lepsze. Po drugie analiza.
Z tym już było bardzo trud−
no (...) podjąłem istotne po−
stanowienie − układ ma być
prosty jeden układ scalony.
(...). Projektowanie układu
było etapowe: wstępne pro−
jekty, trzy wykonane płytki
(każda następna mniejsza
i prostsza) (...).

Główną ideą zadania

była stabilność termiczna
(...) na dokładność mają
wpływ tylko rezystory. Wy−
starczy zastosować metali−
zowane o tolerancji 1%
lub mniej (...)

Cieszę się, że wciąż no−

wi Czytelnicy odkrywają

dla siebie piękny świat elektroniki. Propozycja
Artura jest jak najbardziej poprawna − wspo−
mniałem o niej wcześniej. Oczywiście zachę−
cam do udziału w następnych zadaniach.

Uwagi
końcowe

Gratuluję wszystkim, którzy zmierzyli się
z zadaniem 48. Nagrody i upominki otrzyma−
ją: Barbara Jaśkowska, Dariusz Knull,
Mariusz Wesołowski, Piotr Wójtowicz,
Łukasz Cyga, Artur Filip, Krzysztof Nytko
i Adam Pałubski. Punkty otrzymują wszyscy
wymienieni uczestnicy.

Gratulacje i punkty (1...7) należą się po−

nadto wszystkim uczestnikom wspomnia−

nym imiennie. Dodatkowo chciałbym je−
szcze wymienić Marcina Żuchowskiego ze
Zgierza, Piotra Krawczyka z miejscowości
Starcza, Dariusza Tomczyka z Radomia,
Roberta Gawrona z Rabki i Marcina Mal−
ca z Babic, w których pracach też znalazłem
coś godnego pochwały.

Znów muszę powrócić do poprzednich za−

dań. Z różnych powodów niektóre prace docie−
rają do mnie po terminie. I tak trafiły do mnie
dwa rozwiązania poprzedniego zadania. Mar−
cin Biernat z Rozalina zaproponował budowę
kilku prościutkich wskaźników, z których część
prezentowana była w EdW. Natomiast Mariusz
Wesołowski z Radomia proponuje prostownik
aktywny z automatycznym przełącznikiem za−
kresów. Pojawił się także jeden rozbudowany
wskaźnik przepalonej żarówki Pawła Korejwy
z Jaworzna. Paweł zaproponował stworzenie
sieci do szeregowego przesyłania informacji
o przepalonych żarówkach. Pomysł ciekawy,
ale za bardzo rozbudowany. Jednak idea może
być wykorzystana do realizacji innych zadań.
Ponieważ wymienieni Koledzy często biorą
udział w Szkole, dodaję im punkty.

Tyle na dziś. Jak zwykle serdecznie po−

zdrawiam wszystkich uczestników i sympa−
tyków Szkoły. Zachęcam do spróbowania sił
w kolejnych zadaniach.

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

PS. W najostatniejszej chwili, już po od−

daniu materiałów do Redakcji, dotarły do
mnie (teoretyczne) prace kilku kolegów. Ra−
fał Wojciechowski z Rybna zaproponował
dwupunktowy sygnalizator z trzema tranzy−
storami. Sławomir Lewiński z Oświęcimia
przysłał schemat sygnalizatora tranzystoro−
wego, który zapewnia miganie diody i jej cią−
głe świecenie przy obniżaniu temperatury.
Filip Rus z Zawiercia przysłał schemat z ko−
stkami LM358, 385, 335 i trzema LED−ami.
Natomiast Zbigniew Meus z Dąbrowy Szla−
checkiej proponuje układ z czujnikiem
LM335, wzmacniaczem 741 i drabinką
czterech diod. Wymienieni Koledzy otrzy−
mują punkty (2...3).

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

Punktacja
Szkoły Konstruktorów

Dariusz Knull Zabrze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Paweł Korejwo Jaworzno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Marcin Piotrowski Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Tomasz Sapletta Donimierz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Rafał Wiśniewski Brodnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Jarosław Kempa Tokarzew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Barbara Jaśkowska Gdańsk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Bartłomiej Stróżyński Kęty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Krzysztof Nytko Tarnów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Jakub Mielczarek Mała Wola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Mariusz Nowak Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Mariusz Wesołowski Radom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Fot. 11

Fot. 9

Fot. 10