Automatyczny włącznik oświetlenia
czonego w drzwiach. Tak więc rodzaj
Do czego to służy?
pomieszczeń, w których włącznik może
Odpowiedz
jest prosta: proponowane
znalez
ć zastosowanie jest ściśle okreś-
urządzenie służy jednej z najpiękniej-
lony: są to pomieszczenia, do których
szych cech człowieka - lenistwu. No,
drzwi są stale zamknięte, w których mo-
może nie najpiękniejszej, ale z pewnoś-
że przebywać w danym momencie tylko
cią cechy najbardziej pobudzającej czło-
jedna osoba, zamykająca drzwi za sobą.
wieka do twórczego działania. Zasta-
W każdym mieszkaniu czy domu zna-
nówmy się - przecież historia większości
jdziemy przynajmniej dwa takie po-
ważnych dla rozwoju cywilizacji odkryć
mieszczenia: łazienkę i toaletę.
rozpoczynała się od tego, ze komuś się
czegoś nie chciało robić. Komuś nie
Jak to działa?
chciało się nosić na plecach ciężarów i...
Schemat elektryczny włącznika poka-
wynalazł koło. Jeszcze bardziej leniwi
zany został na rysunku 1. Układ jest
ludzie doprowadzili do wynalezienia ko-
bardzo prosty i zrozumienie jego dzia-
lei żelaznych, samochodów, kompute-
łania nie sprawi nikomu większych trud-
rów i innych  dobrodziejstw jakimi ob-
ności.
sypuje nas cywilizacja końca XX wieku.
Na schemacie układu od razu można
Ostatnio, w dobie wszechwładnie panu-
wyodrębnić dwa podstawowe bloki funk-
jących komputerów, lenistwo przejawia
cjonalne: pracujący jako dwójka licząca
się w nieco innej postaci niż dawniej: za-
przerzutnik J-K czyli połówkę układu U1
miast  Co tu zrobić aby nic nie robić?
i rozbudowany układ wejściowy zreali-
przyjęliśmy nową dewizę:  Co tu wymyś-
zowany na bramkach NAND z histere-
leć, aby nie myśleć?
zą. Pozostałe fragmenty układu: zasilacz
Wracajmy jednak do naszego urzą-
i układ wykonawczy z przekaz
nikiem
dzenia, które - jak powiedziano - jest ob-
PK1 są trywialnie skonstruowane i wy-
jawem krańcowego wręcz lenistwa
starczy wspomnieć o ich istnieniu, bez
i przeznaczone jest dla osób, którym
wdawania się w szczegółowy opis.
nie chce się nawet zapalić światła w ła-
Najważniejszą częścią układu jest
zience czy toalecie. Podstawową, choć
bez wątpienia przerzutnik J-K - U1A. Jak
nie jedyną funkcją proponowanego ukła-
wiadomo, podstawową funkcją tego ele-
du jest automatyczne zapalanie i ga-
mentu jest przenoszenie stanów logicz-
2031
szenie światła w pomieszczeniu. Zasa-
nych z jego wejść J i K na wyjścia Q
da działania urządzenia jest następują-
i Q\ w momencie przejścia dodatniego
ca: pierwszy impuls odebrany przez
zbocza impulsu zegarowego, podanego
układ włącza dowolne urządzenie elekt-
na wejście CLK. Stan przerzutnika może
ryczne, drugi je wyłącza. Impulsy steru-
się zmienić tylko w momencie przejścia
jące pracą włącznika mogą pochodzić
zbocza impulsu zegarowego, a więc
np. z czujnika kontaktronowego umiesz-
w bardzo krótkim okresie. Przez pozo-
stały czas przerzutnik jest całkowicie
niewrażliwy na zmiany stanu na jego we-
jściach, w tym na ewentualne zakłóce-
nia czy błędne sygnały.
My jednak wykorzystamy jego inną,
ciekawa właściwość. Jeżeli bowiem na
obydwu wejściach przerzutnika J-K usta-
wimy na stałe stan wysoki, to każde ko-
lejne zbocze impulsów zegarowych bę-
dzie zmieniać jego stan na przeciwny.
Połączone z dowolnym z wyjść prze-
rzutnika urządzenie wykonawcze będzie
cyklicznie włączać i wyłączać sterowa-
ne urządzenie po każdym impulsie ze-
garowym. W tym momencie dalsze pro-
jektowanie układu mogłoby wydawać się
bardzo proste: po prostu należy podłą-
czyć do wejścia zegarowego przerzutni-
ka jakiś styk, na przykład kontaktron
umocowany w futrynie drzwi i gotowe!
Niestety, nie jest to takie proste. Kiedy
włączamy przełącznikiem mechanicz-
Rys. 1. Schemat ideowy włącznika oświetlenia
nym jakieś urządzenie elektryczne, to
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96 41
wydaje się nam, że zostało ono włączo-
WYKAZ ELEMENTÓW
ne natychmiast, w jednym momencie.
Tymczasem w większości przypadków
Rezystory
nie jest to prawda. Prawie każde styki
R1: 22k
mechaniczne w czasie ich włączania
R2, R4, R5: 100k
wykonują szereg drgań, włączając
R3: 1M
i rozłączając sterowany obwód elekt-
Kondensatory
ryczny. W przypadku instalacji elektro-
C1: 220�F/16V
technicznych zjawisko to powoduje
przedwczesne zużywanie się styków C2, C4: 100nF
i generacje zakłóceń radioelektrycz-
C3: 470�F/16V
nych. Natomiast w przypadku układu
C5: 1�F/16V
cyfrowego może ono spowodować cał-
Półprzewodniki
kowicie błędne działanie układu. Tak
BR1: Mostek prostowniczy małej
więc próba użycia w naszym układzie
mocy (np. 50V, 1A)
kontaktronu lub innego styku mecha-
D1: 1N4148 lub odpowiednik
nicznego z cała pewnością zakończyła-
T1: BC548 lub odpowiednik
by się niepowodzeniem. Zamiast jedne-
U1: CMOS 4027
go impulsu na wejście przerzutnika do-
cierałoby ich kilka, kilkanaście czy nawet U2: CMOS 4093
kilkaset. Jak poradzić sobie z tym prob-
U3: 7809
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów
lemem? Jednym z możliwych rozwią-
Różne
na płytce drukowanej.
zań jest układ najprostszego przerzutni-
Z1, Z2, Z4: ARK2
ka typu R-S, zrealizowany na bramkach
Z3: ARK3
NAND U2B i U2C. Obydwa wejścia lenia, to najbardziej odpowiednim typem
PK1: przekaz
nik typu RM82-P 12V
przerzutnika znajdują się stale w stanie czujnika wydaje się być kontaktron za-
Obudowa typu KM-31
wysokim, wymuszonym przez dołączone mocowany w futrynie drzwi i uaktywnia-
do plusa zasilania rezystory R4 i R5. ny magnesem znajdującym się
Załóżmy, że na wyjściu U2B panuje stan w drzwiach. Zasadę konstrukcji takie- my, że układ nasz ma jeszcze jedną cie-
niski. Podanie impulsu ujemnego na we- go czujnika przedstawie rysunek 2. kawą właściwość: wejście przeznaczone
jście B układu spowoduje natychmias- Zdobycie kontaktronu ze stykami do współpracy z przełącznikiem trójsty-
tową zmianę stanu przerzutnika i na przełączanymi może być trudne, mimo kowym jest aktywne tylko w sytuacji
wyjściu U2B pojawi się trwały stan wyso- że takie kontaktrony są produkowane. kiedy drugie wejście jest zwarte do masy
ki. Dalsze podawanie impulsów ujem- Nie martwmy się jednak, pozostała nam i bramka U2D jest otwarta przez trwałe
nych na wejście B niczego już nie zmie- przecież jeszcze jedna wolna bramka podanie stanu wysokiego z wyjścia
nia, ewentualne drgania styków są przez i z niej zbudujemy drugi układ wejścio- bramki U2A. Z kolei wejście zrealizowa-
układ ignorowane. Jeżeli teraz stan niski wy do naszego urządzenia, zwiększając ne na tej bramce jest aktywne tylko wte-
pojawi się na wejściu C układu, to na- jego uniwersalność. Wejście A układu dy, kiedy na wyjściu U2B ustawimy trwa-
stąpi kolejna zmiana stanu przerzutnika jest przystosowane do współpracy ły stan wysoki, najlepiej zwierając we-
R-S a impuls z jego wyjścia zostanie z dowolnym przełącznikiem: kontaktro- jście C do masy. Te właściwości może-
za pośrednictwem bramki U2D przeka- nem, matą naciskową czy też wyjściem my wykorzystać do ewentualnej rozbu-
zany na wejście zegarowe przerzutnika czujnika alarmowego. Załóżmy, że sta- dowy sterowania urządzeniem, np. in-
U1A, który zmieni swój stan na przeciw- nem spoczynkowym dla tego wejścia stalując dodatkowy obwód zezwalający
ny. Zastosowanie opisanego rozwiąza- jest stan wysoki. Jeżeli teraz zewrzemy na pracę układu.
nia całkowicie niweluje skutki odbijania to wejście z masą, to kondensator C5 Urządzenie zostało wyposażone we
styków i jest absolutnie pewne w dzia- zacznie się rozładowywać poprzez re- własny prostownik (BR1) i stabilizator
łaniu. Jak jednak każde rozwiązanie ma zystor R2. Kiedy wartość napięcia na napięcia zrealizowany na układzie U3 -
ono swoją wadę, którą jest konieczność kondensatorze osiągnie nieco mniej niż 7809. Do wejścia Z4 musimy dołączyć
zastosowania przełącznika trójstykowe- połowę wartości napięcia zasilania na- napięcie zmienne o wartości ok. 8V lub
go. Jeżeli nasz układ będziemy stoso- stąpi przełączenie bramki U2A. Ponie- stałe ok. 12V.
wać jako automatyczny włącznik oświet- waż bramka ta zawiera w sobie prze-
Montaż i uruchomienie
rzutnik Schmitta, jakiekolwiek drgania
styków nie mogą mieć wpływu na pracę Rozmieszczenie elementów na płytce
układu. Po rozłączeniu wejścia A z masą drukowanej pokazano na rysunku 3.
kondensator C5 zacznie się ładować po- Montaż wykonujemy w sposób trady-
przez rezystor R3 i po osiągnięciu na- cyjny, rozpoczynając od rezystorów
pięcia większego niż połowa napięcia i diody a kończąc na elementach
zasilania na wyjściu bramki U2A pojawi o największych gabarytach. Pod układy
się stan niski. Impulsy z wyjścia U2A są scalone zaleca się zastosować podstaw-
przekazywane za pośrednictwem bramki ki. Po zmontowaniu układ nie wymaga
U2D na wejście zegarowe przerzutnika uruchamiania ani regulacji.
U1.
Zbigniew Raabe
Tak więc wykorzystując zaledwie jed-
ną kostkę, zawierającą cztery bramki lo-
Komplet podzespołów z płytką
giczne, zaprojektowaliśmy układ w peł-
jest dostępny w sieci handlowej
Rys. 2. Konstrukcja czujnika
ni uniwersalny, mogący współpracować
AVT jako "kit szkolny" AVT-2031.
kontaktronowego
z dowolnym typem czujnika. Zauważ-
42 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96