szkoła konstruktorów

Szkoła Konstruktorów

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 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).

Szkoła

Konstruktorów

Długo wahałem się, czy w ogóle wykorzy−

stać propozycję zadania nadesłaną przez

Jerzego Smolenia z Szymanowa. Jednak

ostatnio, przeglądając propozycje do rubryki

Genialne schematy, natknąłem się na ten sam

temat. Znalazłem wśród „genialnych sche−

matów” opis nieskomplikowanego urządze−

nia pt. „Układ... uciszający szczekającego

psa”, nadesłany przez innego Kolegę jednego

z czołowych uczestników Szkoły. Ten list

i opis przekonał mnie do tematu i oto przed

Wami kolejne zadanie. (A kolegę, który przy−

słał opis uciszacza serdecznie zachęcam do

wzięcia udziału w tym zadaniu i proszę, by

nie przysyłał schematu w WinDrafcie, tylko

w jakimś bardziej „strawnym” formacie).

A teraz fragmenty listu Jerzego Smole−

nia: Temat nasunął mi się po przejrzeniu kil−

ku zagranicznych czasopism, gdzie przedsta−

wiono propozycje urządzeń, do tresowania

bądź uspokajania zwierząt. Przykładowo mo−

że chodzić o psa, który z błahego powodu

szczeka w nieodpowiednim momencie, na

przykład w nocy, albo na spacerze i właści−

ciel musi go uciszać. (...) Wiem, że temat mo−

że wzbudzić kontrowersje, jednak chciałbym

zbudować coś takiego dla mojego nowego,

młodego psa, który sprawia takie kłopoty.

Cóż, obawiam się, że pies Jerzego nie jest

już młody i być może za późno na tresurę.

Przypuszczam jednak, że temat wzbudzi za−

interesowanie, bo problem rzeczywiście jest

dość istotny.

Oto temat zadania:

Zaprojektować układ uciszający

szczekającego psa.

Wyobrażam sobie, że urządzenie będzie

reagować dźwiękiem lub ultradźwiękiem na

szczekanie psa. A może zaproponujecie inne

sposoby? Oczywiście nie polecam generato−

rów wysokiego napięcia ani innych drastycz−

nych sposobów.

A może zaproponujecie inne, podobne

„przedrzeźniacze” lub „dyscyplinatory”, prze−

znaczone dla innych zwierząt, np. kotów. W za−

granicznej prasie widziałem kiedyś projekt

„dyscyplinatora kota”. Był to system z czujni−

kiem podczerwieni pasywnej, który uruchamiał

generator ultradźwięków, gdy kot zaczynał

w nocy buszować po pokoju. Mam wątpliwo−

ści, czy jest to humanitarny pomysł, niemniej

takie projekty spotyka się czasem w literaturze.

W ramach tego zadania czekam też na

Wasze opinie o tego typu urządzeniach i sy−

stemach. Jeśli jesteście zdecydowanymi

przeciwnikami takich metod – napiszcie (za−

znaczcie wtedy, czy macie w domu psa czy

kota). Czekam też na osąd posiadaczy zwie−

rząt – jak oceniacie tego typu urządzenia?

Zachęcam do udziału w zadaniu, niemniej

bardzo proszę, żebyście nie dręczyli swoich

zwierzaków w ramach prób. Tym razem

równe szanse na nagrody będą mieć urządze−

nia „papierowe”, nie przetestowane w prak−

tyce. Najciekawsze listy z opiniami również

mają szansę na upominki.

Czekam na propozycje kolejnych cieka−

wych zadań do Szkoły. Pomysłodawcy otrzy−

mują nagrody rzeczowe.

Temat sierpniowego zadania brzmiał: Zapro−

jektować wykrywacz burzy.

Temat był trudny. Cieszę się więc, że

nadeszło kilkadziesiąt listów w różnymi opi−

niami, pomysłami, schematami oraz aż 13

mniej i bardziej udanych modeli.

Grupy rozwiązań

Spora grupa uczestników ograniczyła się do

ogólnych uwag na temat sposobów wykry−

wania burzy. Część stwierdziła słusznie, że

skonstruowanie niezawodnego wykrywacza

burzy jest zadaniem trudnym, a nawet bardzo

trudnym. Niemniej zaproponowaliście cztery

główne sposoby:

− wykrywanie deszczu – zwiastuna burzy

− wykrywanie grzmotów

− wykrywanie błyskawic

− wykrywanie zakłóceń elektromagnetycznych.

Każdy ze sposobów ma swoje wady i za−

lety i żaden nie jest idealny.

Wykrywanie opadu deszczu nie jest zbyt

dobrą metodą, ponieważ większość opadów

deszczu nie wiąże się z burzą i wyładowania−

mi atmosferycznymi. A, jak pisaliście, dość

często zdarzają się też wyładowania atmosfe−

ryczne bez deszczu. Ogólnie biorąc, burze

i deszcze występują głównie w okresie

późnej wiosny i wczesnego lata, choć ostat−

nio zdarzają się groźne burze zimą i wczesną

wiosną. Natomiast „zwykłe” deszcze domi−

nują w sezonie jesiennym.

Na pewno czujnik wilgoci nie jest dobrym

rozwiązaniem, jeśli wykrywacz ma wcześniej

sygnalizować odległą, pomału zbliżającą się

Rozwiązanie zadania nr 66

Zadanie nr 70

Page 2

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

burzę. Może być, co najwyżej, czujnikiem

pomocniczym i to tylko wtedy, jeśli chodzi

o stwierdzenie, czy burza już nadeszła.

Wykrywanie grzmotów jest dość dobrym

pomysłem. Trzeba tylko rozważyć, czy inne

przypadkowe hałasy nie spowodują reakcji

urządzenia. Czy układ będzie reagował na

trzaśnięcie drzwi w domu czy w samocho−

dzie stojącym pod oknem, a także na głośną

muzykę czy krzyk dzieci? Ja na przykład

mieszkam w sporej odległości od poligonu

wojskowego, ale zdarza się, że odgłosy ćwi−

czeń wojska jako żywo przypominają odgło−

sy dalekich wyładowań atmosferycznych.

Czy nie byłoby dobrym pomysłem wyposa−

żenie detektora w filtr, przepuszczający tylko

niskie częstotliwości, na granicy pasma aku−

stycznego?

Wykrywanie błyskawic też jest jak najbar−

dziej sensowną metodą. Aby wykluczyć fał−

szywe alarmy, należy dodać obwody, reagu−

jące tylko na bardzo krótkie błyski. Odpo−

wiednie zaprojektowanie stopni wejścio−

wych pozwoli uniezależnić się od światła

słonecznego, latarni ulicznych czy świateł sa−

mochodu. Dodatkowo można wykorzystać

filtry światła. Wiadomo, że błyskawica ma

światło aż niebieskie, co wskazuje na dużą

zawartość w widmie składowych niebieskiej

i fioletowej oraz na obecność promieniowa−

nia ultrafioletowego.

Wykrywanie zakłóceń elektromagnetycz−

nych też jest bardzo dobrym sposobem de−

tekcji burzy. Każde wyładowanie powoduje

wytworzenie impulsu promieniowania elek−

tromagnetycznego. Impuls taki zawiera skła−

dowe w szerokim zakresie częstotliwości,

począwszy od fal bardzo długich (VLF). Do

wykrywania można więc wykorzystać albo

klasyczny, fabryczny odbiornik radiowy,

albo prosty odbiornik własnej konstrukcji.

Ten sposób detekcji jest naprawdę godny

uwagi, bo pozwala wykryć nadchodzącą bu−

rzę ze znacznej odległości. Ma też istotne

wady – wykrywa również impulsy elektro−

magnetyczne innego pochodzenia. Niewąt−

pliwie układ będzie reagował na włączenie

do sieci różnych obciążeń, zwłaszcza silni−

ków i transformatorów.

Rozwiązania teoretyczne

Spośród nadesłanych rozważań i propozycji

teoretycznych na wzmiankę zasługuje przy−

najmniej dziesięć.

Michał Panufnik z Wołomina podzielił

się ogólnymi przemyśleniami na temat wy−

krywacza i poszczególnych metod detekcji.

Zastanawiał się też nad możliwością detekcji

nagłych podmuchów wiatru, często towarzy−

szących burzy oraz nagłego ściemnienia w re−

zultacie nadejścia ciemnej chmury burzowej.

Piotr Podczarski z Redecza Wielkiego

zaproponował schemat automatycznego

odłącznika pracującego w czasie nieobecno−

ści domowników, reagującego na grzmoty

(Podczarski.gif). Przewiduje użycie niewy−

korzystanej bramki w obwodzie detektora

deszczu. Podobną propozycję przedstawił

Aleksander Drab ze Zdziechowic. Schemat

trafi do rubryki Co tu nie gra?, niemniej nie−

zaprzeczalną zaletą propozycji jest wykorzy−

stanie dwóch czujników i reakcja dopiero po

wykryciu zarówno grzmotu jak i deszczu.

Wysoko oceniłem propozycje 14−letniego

Łukasza Szczęsnego z Wybcza. Zapropono−

wał on kilka wersji urządzenia. W jednej

z nich chce zastosować czujnik ciśnienia Mo−

toroli z rodziny MPX. W innej, jako bodaj je−

dyny, zwrócił uwagę na infradźwięki, czyli

drgania o częstotliwościach mniejszych od

16Hz, wytwarzane podczas wyładowań.

Wspomniał o wykorzystaniu elektroskopu.

Zaproponował też układ optyczno−akustycz−

ny, który po wykryciu bły−

skawicy nasłuchiwałby

grzmotu przez pewien

czas. Wspomniał o ko−

nieczności wyposażenia

urządzenia w obwody sy−

gnalizacji działające na−

tychmiast po wykryciu bu−

rzy oraz obwody opóźnio−

nego wyłączania ewentu−

alnych urządzeń. Mło−

dziutki kandydat na konstruktora podał

wprawdzie tylko jeden schemat, i to obarczo−

ny błędami, niemniej zdecydowanie należy

mu się nagroda za pomysły i dodatkowe

szczegóły.

Drobny upominek otrzyma Mariusz

Chilmon z Augustowa. Wprawdzie jego

układ (Chilmon.gif) niezbyt dobrze spełnia

warunki zadania, niemniej docenić trzeba

przeprowadzone, (nieudane) próby oraz nie

zrealizowany pomysł wykrywacza reagują−

cego na dźwięk i światło, który mógłby na−

wet określać odległość na podstawie różnicy

czasu między błyskiem a grzmotem.

Prosty układ z fotorezystorem i przerzut−

nikiem z bramek NAND zaproponował Pa−

weł Szwed z Grodźca Śląskiego (Szwed.gif).

Szymon Janek z Lublina chciałby wykorzy−

stać fotorezystor i osiem dwuwejściowych

bramek NAND. Marcin Rekowski z Bru−

sów króciutko wspomniał o możliwości wy−

korzystania fal radiowych i błysków wytwa−

rzanych podczas wyładowania. Młodziutki

Kamil Urbanowicz z Ełku również chce wy−

korzystać impuls elektromagnetyczny

i odbierać go z pomocą radia AM. Wpraw−

dzie pisze, że już pierwszy sygnał ma przełą−

czyć przekaźnik, ale potem wspomniał, że

układ należałoby dopracować, by nie reago−

wał np. na wyciągnięcie wtyczki z gniazdka,

które też powoduje stuk w radiu. Stanowczo

odradzam pomysł „wykorzystania pioruno−

chronu jako rezystora pomiarowego i bada−

nie spadku napięcia na nim podczas uderze−

nia pioruna”. ŻADNYCH EKSPERYMEN−

TÓW Z PIORUNOCHRONEM. To napraw−

dę nie są żarty – niejeden, który próbował

sztuczek z piorunochronem już nie żyje!

Ogromne napięcie występujące podczas wy−

ładowania potrafi w zupełnie nieoczekiwany

sposób „przeskoczyć” nawet przez z pozoru

solidny izolator i wyrządzić nieobliczalne

szkody.

Pokrewny sposób detekcji proponuje Łu−

kasz Stępień z Częstochowy. Napisał: gdy

powstanie wyładowanie, nastąpi zaburzenie

pola elektrycznego i powstanie napięcia

w sondzie. Napięcie to po wzmocnieniu zo−

stanie uśrednione i podane na układy logicz−

ne. Oryginalny schemat Łukasza pokazany

jest na rysunku 1. Generator z kostką 555

służy do okresowego zerowania czujnika.

Układ należałoby dopracować, ale po−

mysł jest godny odnotowania.

Modele

Dziesięciu Kolegów nadesłało w sumie 13

modeli. Piotr Dereszowski z Chrzanowa

zbudował automat wykorzystujący czujnik

deszczu. Układ zawierający kostki 4093

i 40106 (Dereszowski.gif) pokazany jest na

fotografii 1.

Marek Drozd ze Stoczka wykonał poka−

zany na fotografii 2 model z czujnikiem de−

szczu i grzmotu. Jak pisze (...) rozwiązanie

jest niedopracowane. Nie jestem pewien po−

prawności działania. Nie można się temu

dziwić po przeanalizowaniu schematu, który

zresztą zostaje skierowany do rubryki Co tu

nie gra?

Układ odłączający z czujnikiem deszczu

wykonał też Robert Jaworowski z Augusto−

wa. Model pokazany na fotografii 3 obok

czujnika zawiera, jak się łatwo zorientować,

Rys. 1

Fot. 1 Model Piotra Dereszowskiego

Page 3

tranzystorowy przerzutnik Schmitta i przeka−

źnik. Robert wykonał też model pokazany na

fotografii 4, będący prostym czujnikiem

światła z fotorezystorem i uniwibratorem

tranzystorowym. Schematy można znaleźć

na stronie internetowej jako Jaworowski.gif.

Fotografia 5 pokazuje niecodzienny model

14−letniego Bartka Czerwca z Mogilna. Jest to

układ dwutorowy – reaguje na grzmot i błysk.

Choć całość należałoby dopracować, układ

Bartka na pewno zasługuje na wyróżnienie.

Na uwagę zasługuje też koncepcja Dariu−

sza Drelicharza z Przemyśla. Zrealizował

on swój system za pomocą dwóch urządzeń.

Jednym jest czujnik błysku umieszczony

w szczelnej obudowie za oknem, drugim

układ wykonawczy odłączający z przekaźni−

kiem. Modele pokazane są na fotografii 6.

Schemat można zobaczyć na rysunku 2.

Układ dzięki fotodiodzie D1 i fotorezystorowi

R1 reaguje na błysk tylko w nocy, co jest po−

mysłem nieco egzotycznym. Komunikacja

między zewnętrznym układem a odbiornikiem

następuje w podczerwieni z wykorzystaniem

typowego scalonego odbiornika reagującego

na nośną o częstotliwości 36...38kHz.

Inaczej podszedł do problemu Rafał Stę−

pień z Rud. Model pokazany na fotografii 7

to radiowy czujnik wyładowań zrealizowany

z wykorzystaniem wzmacniaczy operacyj−

nych kostki LM358. Choć zaproponowany

układ ma wiele niedoróbek i schemat naj−

prawdopodobniej trafi do rubryki Co tu nie

gra?, wysoko oceniam całą pracę, także ze

względu na przeprowadzone próby. Rafał

sprawdzał czułość swego układu z anteną

w postaci kawałka przewodu i w postaci

cewki. Z cewką sygnalizator nie pracował.

Autor próbował też na przykład symulować

wyładowania za pomocą układu pokazanego

na rysunku 3. Rafał podał też schemat dwu−

torowego wykrywacza grzmotu i błysku, po−

kazany na rysunku 4. Układ należałoby do−

pracować, jednak jako jeden z nielicznych

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Fot. 2 Model Marka Drozda

Fot. 3 Model1 Roberta Jaworowskiego

Fot. 4 Model 2 Roberta Jaworowskiego

Fot. 5 Wykrywacz Bartka Czerwca

Fot. 6 Układ Dariusza Drelicharza

Rys. 2

Page 4

ma on obwód uzależnienia czasowego. Mia−

nowicie po wykryciu błysku zostaje szybko

naładowany kondensator C1, który potem

rozładowuje się powoli przez R1, umożliwia−

jąc reakcję bramki B4 przez około 9 sekund.

Przekaźnik zadziała tylko wtedy, jeśli w tym

czasie pojawi się grzmot. Choć zapropono−

wane rozwiązania są obarczone wadami, Ra−

fał otrzyma nagrodę i aż pięć punktów.

Nagrodę i punkty otrzyma też Michał Stach

z Kamionki Małej. Również on zbudował układ

dwutorowy, wykrywający impulsy radiowe

i błyski. Model pokazany jest na fotografii 8.

Reakcja w postaci zmiany stanu przekaźnika

następuje tylko przy dużej korelacji czasowej

obu zdarzeń. Tu rzeczywiście sytuacja jest ko−

rzystniejsza, bo błysk i sygnał radiowy docho−

dzą do detektora w tym samym czasie, więc

prawdopodobieństwo fałszywego alarmu jest

mniejsze. Spośród wszystkich nadesłanych

układ Michała oceniłem zdecydowanie najwy−

żej. Nie podaję jednak schematu. Kieruję model

do Pracowni Konstrukcyjnej i mam nadzieję, że

po sprawdzeniu zostanie zakwalifikowany do

druku w Forum Czytelników lub w E−2000.

15−letni Piotr Romysz z Koszalina wyko−

nał model pokazany na fotografii 9. W liście

napisał: Kiedyś słuchając radia (fale długie)

usłyszałem w głośnikach trzaski. Były one co−

raz głośniejsze, a za chwilę przyszła burza. Na

początku nie powiązałem ze sobą tych dwóch

rzeczy, ale później przy następnej burzy było

tak samo. W ten sposób dowiedziałem się, że

radio AM jest wykrywaczem burzy. Kiedy prze−

czytałem temat zadania 66 miałem łatwe zada−

nie − do radia wystarczy dodać układ, który wy−

kryje impuls napięcia podczas wyładowania.

Radio AM znalazłem w EdW 8/2000 w „Elek−

torze“. Zmontowałem prototyp radia (zmienia−

jąc podłączenie C1 − odbiór był wtedy lepszy,

ale nie wiem dlaczego) i dzień po tym miałem

szczęście trafić na burzę. Na wyjściu radia, na

kolektorze T1, podczas normalnej pracy jest

napięcie ok. 1,1V, a podczas wyładowania ro−

śnie na ułamek sekundy do napięcia zasilania

radia (1,5V). Taką zmianę wystarczy czymś

wykryć. Rozważałem różne sposoby aż zdecy−

dowałem się na zastosowanie „Pamięci analo−

gowej do multimetru“ z EP. Na wyjściu tej pa−

mięci normalnie jest napięcie takie jak na wyj−

ściu radia. Po uderzeniu pioruna wzrasta do

1,5V i jest zapamiętywane. Potencjometr P1

należy ustawić tak, aby tranzystor T2 był za−

mknięty, gdy nie ma burzy. Na bazie powinno

być wtedy ok. 0,4V, ponieważ czasem napięcie

może wzrosnąć o ok.

0,1V, w czasie normal−

nej pracy. Przekaźnik

dołączony do układu

musi mieć styki normal−

nie zwarte, co pozosta−

wi urządzenia włączone

jeśli zasilanie wykrywa−

cza będzie wyłączone.

Jedynym proble−

mem jest dla mnie

wzrost napięcia na

wyjściu pamięci do

1,5V po włączeniu za−

silania. Nie wiem co go powoduje, ale może

to przeszkadzać w pracy urządzenia, ponie−

waż przekaźnik zostanie wtedy rozłączony.

Można temu zaradzić przytrzymując przycisk

S1 przy włączaniu urządzenia, jednak nie jest

to najlepsze wyjście.

P.S. Moja cewka wygląda nie najlepiej,

ale jest to moja pierwsza cewka. Najważniej−

sze jednak, że działa.

Schemat układu Piotra pokazany jest na

rysunku 5. Choć układ należałoby uprościć

i zmodyfikować, młodziutkiemu pomysło−

dawcy niewątpliwie należy się nagroda.

Nagrodę otrzyma też młody Michał Wal−

czyk z Radomia. Oryginalny schemat „Gro−

modetektora”, również wykorzystującego im−

pulsy elektromagnetyczne, pokazany jest na

rysunku 6, a model na fotografii 10. Wielką

zaletą konstrukcji Michała jest fakt, że układ

zareaguje nie po jednym impulsie, tylko po zli−

czeniu pewnej ich liczby przez licznik IC1.

Dopiero wtedy przekaźnik zostanie włączony

na dłuższy czas wyznaczony przez układy IC3,

IC4. Układ można i należałoby zmodyfikować

i uprościć. Przykładowo zamiast układów IC3

i IC4 można zastosować kostkę 4541, a sygnał

zerujący kostkę IC1 powinien pojawiać się cy−

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Fot. 7 Projekt Rafała Stępnia

Rys. 3

Rys. 4

Fot. 8 Propozycja Michała Stacha

Fot. 9 Wykrywacz Piotra Romysza

Fot. 10 Gromodetektor

Michała Walczyka

Rys. 5

Page 5

klicznie, niezależnie czy licznik IC liczy impul−

sy, czy nie. Chodzi o to, by licznik IC1 zliczał

impulsy w czasie wyznaczonym przez okres

generatora IC2 i by nie nastąpiła kumulacja

przypadkowych sygnałów w ciągu długiego

czasu. W każdym razie chciałbym pochwalić

Michała nie tylko za przedstawiony układ, ale

i za wielki postęp, który widzę w porównaniu

z wcześniej nadsyłanymi pracami.

Fotografie 11...13 pokazują modele,

które wykonał niezawodny uczestnik Szkoły,

Marcin Wiązania. Pierwszy model to wy−

krywacz deszczu, drugi to wykrywacz

grzmotów, trzeci jest detektorem impulsów

elektromagnetycznych. Schemat trzeciego

wykrywacza jest pokazany na rysunku 7.

Pozostałe schematy można znaleźć na stronie

internetowej (Wiazania.zip).

Podsumowanie

Zgodnie z zapowiedzią przydzielam nagrody

za dobre pomysły (Łukasz Szczęsny) i za pu−

szczenie wodzów fantazji (Bartek Czerwiec).

Znów z przyjemnością odnotowuję duży po−

stęp u młodych uczestników Szkoły. Jedno−

cześnie muszę stwierdzić, że część biorących

udział chyba nie do końca zrozumiała ideę

zadania – wykrywanie burzy nie jest sztuką

dla sztuki i ostatecznie ma służyć praktycz−

nemu celowi, choćby przypominaniu do−

mownikom o konieczności zamknięcia drzwi

i okien lub na przykład ochronie delikatnych

urządzeń przed wpływem wyładowań atmo−

sferycznych. Dlatego ogłaszając zadanie

nadmieniłem, że sensowną opcją byłby układ

automatycznego wyłączania z sieci energe−

tycznej takich wrażliwych urządzeń. Nato−

miast wykrywacz bez takiej automatyki ma

jedynie ostrzec domowników, najlepiej

z pewnym wyprzedzeniem.

Już tu widać, że rysują się dwa główne cele:

1. wykrywanie i sygnalizowanie domow−

nikom pierwszych zwiastunów odległej burzy

2. automatyczne odłączanie urządzeń, gdy

nikogo nie ma w domu.

Który z tych celów warto zrealizować?

Wszyscy, którzy analizowali i próbowali roz−

wiązać postawione zadanie powinni jeszcze

raz przemyśleć, jaką rolę ma pełnić ich

układ. Trzeba jasno określić najpierw cel sto−

sowania wykrywacza, a potem stosownie do

tego określić dokładnie jego działanie i wy−

magane parametry.

Niektóre wykrywacze będą reagować na

wszelkie głośniejsze dźwięki i wszelkie błyski

światła. Aby wykrywały tylko pioruny trzeba

będzie obniżyć ich czułość, by nie reagowały

na inne dźwięki i światła. Czy jednak jest sens

informować domowników dźwiękiem brzę−

czyka czy mruganiem lampki o wystąpieniu

głośnych grzmotów, które (pomijając głu−

chych) słyszą wszyscy w promieniu kilkuna−

stu kilometrów? Albo czy trzeba dźwiękiem

brzęczyka informować o błyskawicach, które

doskonale widać nawet w biały dzień? Czy

aby nie byłaby to przysłowiowa maść na

szczury, którą smarujemy szczura, żeby

zdechł, tyle że... po wyciągnięciu go z dziury?

Sprawa nie jest oczywista, bo zapewne

ma sens sygnalizator, wykrywający obecność

odległych grzmotów i błyskawic, budzący

w nocy domowników, by pozamykali staran−

nie okna i na wszelki wypadek wyłączyli

z sieci co tylko się da. Tylko wtedy trzeba się

postarać, by sygnalizator nie reagował na in−

ne odgłosy i światła, na przykład przejeżdża−

jących samochodów. Jeśli ma to być zwia−

stun odległej burzy, trzeba minimalizować

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 6

Rys. 7

Fot. 11 Model 1 Marcina Wiązani

Fot. 12 Model 2 Marcina Wiązani

Fot. 13 Model 3 Marcina Wiązani

Page 6

ryzyko fałszywych alarmów. Prosty sygnali−

zator dźwiękowy czy świetlny na pewno nie

rozwiąże problemu. Trzeba wykrywać jedno−

cześnie dwa lub trzy symptomy i to występu−

jące nie jeden raz, tylko kilka razy w krótkim

okresie czasu. Jeszcze raz gratuluję uczestni−

kom, którzy o tym pomyśleli!

A teraz wróćmy do kwestii automatyczne−

go odłączania zasilania sieciowego. Jeśli ma

to być układ odłączający automatycznie ja−

kieś urządzenia w czasie nieobecności do−

mowników lub w ciągu nocy, zadanie jest tro−

chę łatwiejsze. Nie trzeba szukać niewyra−

źnych zwiastunów odległej burzy – wystarczy

wykryć ewidentne dowody: bliskie grzmoty

i błyskawice. Ale i tu trzeba zastosować środ−

ki wykluczające pomyłkę. Też trzeba spraw−

dzać przynajmniej dwa zjawiska. Na przykład

czasowo uzależnić reakcję układu: by poja−

wienie się błysku uruchomiło uniwibrator,

a układ odłączył zasilanie, jeśli w czasie dzia−

łania uniwibratora zostanie wykryty grzmot.

Albo jeszcze lepiej wykorzystać czujnik ra−

diowy i czujnik błyskawicy. W każdym przy−

padku reakcja powinna nastąpić dopiero po

wykryciu kilku wyładowań.

Nagrody i upominki za rozwiązanie zada−

nia 66 otrzymują: Michał Stach, Łukasz

Szczęsny, Bartek Czerwiec, Rafał Stępień,

Piotr Romysz, Michał Walczyk, Mariusz

Chilmon i Marcin Wiązania.

Większość Kolegów wymienionych w ar−

tykule z nazwiska otrzymuje też punkty. Peł−

ną i aktualną tabelę z punktacją Szkoły moż−

na znaleźć w ramce.

Na koniec jeszcze istotna informacja na−

tury ogólnej.

Liczba uczestników Szkoły gwałtownie

rośnie. Liczba tych, którzy kiedykolwiek

nadesłali lepsze lub gorsze rozwiązanie zada−

nia Szkoły przekroczyła 400. Wprawdzie za

najsłabsze prace nie przydzielam punktów,

ale i tak tabela z punktacją osiągnęła mon−

strualne rozmiary. Spośród tych czterystu

osób nie wszyscy biorą choćby sporadyczny

udział w zajęciach – niektórzy w ciągu pra−

wie sześciu lat istnienia Szkoły nadesłali rap−

tem jedną pracę. Ze względu na ogromną

liczbę uczestników, rozmiary tabeli oraz

trudności z opracowywaniem tak wielkiej

ilości danych (czego próbkę mieliśmy w nu−

merze październikowym), zmuszony byłem

usunąć z listy osoby, które w ciągu ostatnich

dwóch lat ani razu nie nadesłały jakiejkol−

wiek pracy. Nawet po tej operacji liczba

uczestników nadal wynosi prawie 200.

Gratuluję wszystkim uczestnikom Szkoły

i licznej rzeszy tych, którzy rozwiązują zada−

nia, ale nie nadsyłają rozwiązań.

Zachęcam do udziału w bieżącym zadaniu

i pozdrawiam

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich

Co tu nie gra?− Szkoła Konstruktorów klasa II

Rozwiązanie zadania 66

W EdW 8/2001 na stronie 36 zamieszczony

był schemat „uniwersalnej kostki do gry”,

nadesłanej jako rozwiązanie zadania 59 Szko−

ły. Schemat można zobaczyć na rysunku A.

Jak zwykle otrzymałem wiele odpowiedzi na

postawione pytanie. Prawie wszyscy uczestnicy

znaleźli więcej niż jedną usterkę. Niektórzy

wręcz pastwili się nad schematem, wytykając

wiele iście „partyzanckich” rozwiązań. Co cieka−

we, układ pracuje i w zasadzie pełni rolę kostki.

Nasza Szkoła ma pobudzać pomysłowość,

jednak jednocześnie ma kształcić prawdziwych

konstruktorów, dlatego nie popieram i nie będę

popierał rozwiązań „partyzanckich” − pomy−

słowych wprawdzie, ale niedopracowanych

i co najgroźniejsze, ryzykownych. Tak, tak, ry−

zykownych, bo niektóre sprawdzą się w jakimś

konkretnym układzie, ale zaowocują wielkimi

problemami w innym, podobnym. Prezentowa−

na kostka jest tego przykładem. Innym ostrze−

gawczym przykładem „partyzantki” jest inna

działająca błędnie kostka do gry, zaprezentowa−

na w ramach konkursu Kostka w tym samym

numerze EdW (8/2001) na stronie 27.

Cóż więc za usterki wytropiliście na

schemacie?

Przede wszystkim uznaliście za niedopu−

szczalny sposób zasilania. Tu pojawiło się

trochę nieporozumień, dlatego wyjaśniam in−

tencje Autora. W spoczynku kondensator C1

jest rozładowany i tranzystory T1, T2 są za−

tkane. Układ praktycznie nie pobiera prądu.

Marcin Wiązania Gacki 52

Krzysztof Kraska Przemyśl 37

Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św.

Mariusz Chilmon Augustów 28

Dariusz Drelicharz Przemyśl 27

Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp.

Mariusz Ciołek Kownaciska 20

Jakub Kallas Gdynia 20

Filip Rus Zawiercie 20

Michał Pasiecznik Zawiszów 18

Dariusz Knull Zabrze 17

Radosław Koppel Gliwice 17

Rafał Stępień Rudy 17

Łukasz Cyga Chełmek 16

Jacek Konieczny Poznań 16

Radosław Ciosk Trzebnica 15

Maciej Jurzak Rabka 15

Marcin Malich Wodzisław Śl. 15

Ryszard Milewicz Wrocław 15

Piotr Romysz Koszalin 15

Emil Ulanowski Skierniewice 15

Artur Filip Legionowo 14

Jarosław Tarnawa Godziszka 13

Arkadiusz Zieliński Częstochowa

Piotr Dereszowski Chrzanów 11

Aleksander Drab Zdziechowice 11

Szymon Janek Lublin 11

Wojciech Macek Nowy Sącz 11

Sebastian Mankiewicz Poznań 11

Maciej Ciechowski Gdynia 9

Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. 9

Filip Karbowski Warszawa 9

Witold Krzak Żywiec 9

Michał Waśkiewicz Białystok 9

Piotr Wilk Suchedniów 9

Piotr Wójtowicz Wólka 9

Krzysztof Budnik Gdynia 8

Adam Czech Pszów 8

Jakub Jagiełło Gorzów Wlkp. 8

Przemysław Korpas Skierniewice

Łukasz Malec Tomaszów Lub. 8

Jarosław Markiewicz Zielona Góra

Zbigniew Meus Dąbrowa Szlach.

Sławomir Orkisz Kuślin 8

Roman Biadalski Zielona Góra 7

Michał Bielecki Konstancin 7

Marcin Biernat Rozalin 7

Dariusz Bobrowski Tarnów 7

Michał Grzemski Grudziądz 7

Rafał Kędzierski Toruń 7

Paweł Kowalski Kraków 7

Adam Pałubski Piotrków Tryb. 7

Łukasz Skupień Częstochowa 7

Michał Stach Kamionka Mała 7

Marcin Barański Koszalin 6

Zbigniew Cipielewski Suwałki 6

Piotr Figiel Giebułtów 6

Krzysztof Gedroyć Stanisławowo

Eryk Kaczmarczyk Chełmek 6

Piotr Kuśmierczuk Gościno 6

Przemysław Młodecki Krosno 6

Mariusz Nowak Gacki 6

Krzysztof Nowakowski Bolkowo 6

Piotr Podczarski Redecz 6

Bartosz Rodziewicz Białystok 6

Tomasz Sapletta Donimierz 6

Damian Zwoliński Sosnowiec 6

Arkadiusz Antoniak Krasnystaw 5

Robert Chrustek Mszana Dolna 5

Piotr Czarkowski Rumia 5

Przemysław Gąsior Gorlice 5

Grzegorz Kaczmarek Opole 5

Bogusław Kaleta Libiąż 5

Bartłomiej Kozioł Tarnów 5

Wojciech Kuźmiak Gdynia 5

Maciej Łaszcz Gdynia 5

Piotr Michalski Zgierz 5

Kosma Moczek Popowo 5

Fabian Niemiec Krzepice 5

Grzegorz Niemirowski Ryki 5

Krzysztof Rudnicki Legnica 5

Bartłomiej Sędek Budy Barcząckie

Adam Sieńko Suwałki 5

Łukasz Szczęsny Wybcz 5

Bartłomiej Śliwiński Łódź 5

Grzegorz Talarek Międzyrzecz 5

Robert Ulaski Grójec 5

Kamil Urbanowicz Ełk 5

Michał Walczyk Radom 5

Klaudiusz Woźniak Wrocław 5

Piotr Auguścik Głogów 4

Daniel Bajdak Brzeźnica Bych. 4

Rafał Baranowski Gliwice 4

Paweł Broda Rzeszów 4

Wiesław Buczyński Gdynia 4

Łukasz Cepowski Gorzyce 4

Tomasz Gajda Wrząsawa 4

Michał Gołębiewski Brodnica 4

Michał Gołębiewski Bydgoszcz 4

Krzysztof Karlikowski Staszów 4

Jarosław Kempa Tokarzew 4

Radosław Kozal Rybnik 4

Michał Koziak Sosnowiec 4

Piotr Oracz Jastrzębie Zdrój 4

Marcin Piotrowski Białystok 4

Tomasz Potent Radom 4

Andrzej Sadowski Skarżysko Kam.

Adam Sarzyński Jankowo 4

Rafał Wojciechowski Rybno 4

Krzysztof Zuber Urzędów 4

Piotr Bechcicki Sochaczew 3

Sylwester Chołuj Radom 3

Bartek Czerwiec Mogilno 3

Łukasz Fortuna Wołowa 3

Michał Gawron Mielec 3

Marcin Grzegorzek Rybnik 3

Artur Jackowski Międzyrzec Podl

Barbara Jaśkowska Gdańsk 3

Piotr Kmon Korczyna 3

Rafał Kobylecki Czarnowo 3

Jonatan Kwidziński Białogard 3

Rafał Lalik Cikowice 3

Sławomir Lewiński Oświęcim 3

Dawid Lichosyt Gorenice 3

Leszek Łabuda Jelcz 3

Łukasz Malarek Zawiercie 3

Karol Nowak Malawa 3

Łukasz Nowak Krosinko (Mosina)

Marek Osiak Żabno 3

Łukasz Referda Zamość 3

Bartosz Reichel Sopot 3

Adam Robaczewski Wejherowo 3

Radosław Rybaniec Puławy 3

Marcin Saj Nowa Sarzyna 3

Karol Sikora Koszalin 3

Czesław Szutowicz Włocławek 3

Dominik Tomiczek Cięcina 3

Piotr Wcisło Piasek 3

Piotr Widera Lubliniec 3

Krzysztof Żmuda Chrzanów 3

Damian Antoniak Przysucha 2

Tomasz Badura Kędzierzyn 2

Piotr Cieśliński Kraków 2

Adam Czech Pszów 2

Marek Drozd Stoczek 2

Maciej Gębala Wilkowice 2

Roman Gębuś Bzianka 2

Marcin Gogulski Poznań 2

Sławomir Górny Paczkowo 2

Mariusz Gruszka Boguszów−Gorce

Robert Jaworowski Augustów 2

Marcin Jegier Częstochowa 2

Tomasz Jędryka Poręba Syp. 2

Michał Kazibut Żabno 2

Jerzy Klaczak Katowice 2

Daniel Kraszewski Szczecin 2

Michał Kulczycki Pisanowice 2

Karol Kwiatek Lubartów 2

Łukasz Kwiatkowski Kraków 2

Łukasz Madzia Pogórze 2

Łukasz Majchrzak Włoszczowa 2

Fryderyk Meisler Wrocław 2

Marcin Mieczkowski Lębork 2

Anna Przybysz Szczecin 2

Marcin Rogusz Orzechowice 2

Jakub Sobański Rudka 2

Damian Sosnowski Grzybiny 2

Łukasz Stępień Częstochowa 2

Bartek Stróżyński Kęty 2

Krystian Szczepański Warszawa

Paweł Szwarc Poznań 2

Maciej Tyczyński Łódź 2

Tomasz Dudek Łańcut 1

Radosław Dylik Włocławek 1

Marcin Dyoniziak Brwinów 1

Roman Gębuś Bzianka 1

Mirosław Gołaszewski Warszawa

Karol Grenda Tykadłów 1

Maciej Grzybek Częstochowa 1

Mariusz Hejto Łowiczówek 1

Michał Jankowski Gorzów Wlkp. 1

Tomasz Knefel Skorocice 1

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Page 7

Po naciśnięciu przycisku odzywa się brzę−

czyk piezo Q1, ładuje się kondensator C1 i zo−

staje włączony „darlington” T1, T2. Liczniki

IC2, IC3 są gotowe do pracy. Zaczynają pracę

generatory z bramkami NAND z kostki IC1

i liczniki IC2, IC3 zliczają impulsy. Po zwol−

nieniu przycisku S1 naładowany kondensator

C1 (100μF) będzie się powoli rozładowywał

przez rezystor R1 (39kΩ) i bazy tranzystorów

oraz przez R2 i brzęczyk piezo. Przez pewien

czas tranzystory będą otwarte, co między in−

nymi umożliwi świecenie jednej lub dwóch

diod (zależnie od stanu zworki JP1).

Autor włączył w szereg z dodatnią szyną

zasilania kostki IC1 dwójnik zawierający re−

zystor 22kΩ i kondensator 22µF. Część ucze−

stników uznała to za błąd rysunkowy na sche−

macie i przypuszczała, że elementy te w rze−

czywistości są włączone między kolektory

tranzystorów a masę. Nie, w ten sposób Autor

zrealizował wcześniejsze wyłączenie genera−

torów z kostki IC1. Mianowicie, po naciśnię−

ciu przycisku kondensator 22μF jest rozłado−

wany, czyli stanowi zwarcie. Tym samym po−

daje pełne napięcie z kolektorów tranzysto−

rów na kostkę IC1. Podczas ładowania tego

kondensatora napięcie zasilające kostkę

zmniejsza się. Tymczasem napięcie na kolek−

torach tranzystorów jest jeszcze wysokie, nie−

wiele mniejsze od napięcia baterii. Oznacza

to, że kostki IC2, IC3 przestaną zliczać po ja−

kimś stosunkowo krótkim czasie wyznaczo−

nym przez kondensator C2 (22µF), natomiast

ostatnie wskazanie będzie wyświetlane je−

szcze przez czas określony przez C1 (100µF).

Takie skracanie czasu pracy generatorów

przez kondensator C2 jest naprawdę pomysło−

we, niemniej nie zawsze się sprawdzi w prak−

tyce, dlatego można je uznać za niedoróbkę.

Wątpliwości niektórych uczestników

wzbudziła też budowa obwodów czasowych

związanych z kondensatorem C1. Włączenie

rezystora między kondensator, a bazę T2 bez

dodatkowego rezystora między bazą, a do−

datnią szyną zasilania powoduje, że czas

otwarcia tranzystorów T1, T2 zależy od

wzmocnienia tych tranzystorów, a ponadto

wyłączanie będzie powolne, co jednak w tym

przypadku nie jest istotnym błędem. Nie−

mniej jest to rozwiązanie typowo „partyzanc−

kie”, bo czas działania jest niewiadomy i mu−

si być sprawdzany metodą prób i błędów. Le−

piej wykorzystać układ dający pełniejszą

kontrolę nad czasem działania i zawsze war−

to stosować dodatkowy rezystor bocznikują−

cy złącze(−a) B−E tranzystora(−ów).

Mniej więcej taką propozycję poprawy

nadesłał Sławomir Fobke z Gdyni. Jego pro−

pozycja pokazana jest na rysunku B, przy

czym ja dodałem jeszcze rezystor Rx. Dioda

D dodatkowo uniezależnia czas rozładowa−

nia C1 od brzęczyka piezo.

Kilkanaście osób zwróciło uwagę na pe−

wien drobiazg: mianowicie obwód masy

oznaczony jest VCC.

Aby uniknąć wątpliwości, obwód masy

oznaczamy GND, natomiast VCC z reguły

oznacza dodatnie napięcie zasilające. Choć

takie oznaczenie jest niezgodne z przyzwy−

czajeniami, nie jest to błąd.

Nie jest także błędem, jak przypuszczało

kilka osób, obecność rezystorów R8, R9 mię−

dzy masą a wejściami RST kostek IC2, IC3.

Wprost przeciwnie, są one niezbędne. Gdy

licznik ma liczyć do 10, nie będzie połącze−

nia z żadnym wyjściem i wtedy rezystory R8,

R9 zagwarantują poprawną pracę.

Układ zapewnia losowe działanie, bo przy

dużej częstotliwości generatorów stany licz−

ników na pewno będą zależne od czasu naci−

skania przycisku.

I wreszcie specyficzna cecha układu, na

którą zwróciły uwagę jedynie dwie osoby: Łu−

kasz Zalewski z Krakowa i Marcin Stasiak

z Lasocina. Prezentowany układ to nie dwie

niezależne kostki, tylko jedna. Powinna to być

kostka uniwersalna, czyli umożliwiająca wy−

bór dowolnej liczby „ścian”. Na pierwszy rzut

oka układ spełnia ten warunek. Czy jednak

przez wykonanie odpowiednich zwór z pomo−

cą JP2 i JP3 można dowolnie ograniczyć gór−

ny zakres losowanych liczb? Niestety nie!

Mogą to być liczby 2...10, 20, 30, 40, 50,

60, 70, 80, 90, 100. W zasadzie realizuje to

postulat z listu pomysłodawcy zadania 59

(EdW 1/2001 str. 29), jednak uniemożliwia na

przykład realizację kostki 12−, 15−, czy 24−

ściennej. Ustawienie jumperków odpowiada−

jące ograniczeniu cyklu do „20” i „4” spowo−

duje, że licznik „jednostek” będzie liczył tyl−

ko 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1..., a więc wylosowa−

nie np. liczby 6 czy 18 będzie niemożliwe.

Przyczyną jest oczywiście wykorzystanie

dwóch niezależnych liczników i generato−

rów. Układ zasługiwałby na miano kostki

uniwersalnej, gdyby obie kostki 4017 były

połączone w klasyczny sposób by tworzyły

licznik o maksymalnej pojemności 99 (co ra−

zem z zerem daje 100 stanów), sterowany

jednym generatorem. Wymaga to minimalnej

przeróbki i wykorzystania dwuwejściowej

bramki AND, dekodującej stan maksymalny.

Bramkę można zbudować z dwóch diod i re−

zystora albo z dwóch zbywających bramek

NAND. Zastanówcie się samodzielnie, jak

wykonać taki licznik. Czy sygnał z wyjścia

Q9 (n. 11) licznika jednostek podacie na wej−

ście INH (n. 13), czy może wykorzystacie

wyjście CO (n. 12) licznika jednostek?

Nagrody otrzymują: Sławomir Fobke

z Gdyni, Łukasz Zalewski z Krakowa

i Marcin Stasiak z Lasocina.

Zadanie 70

Na rysunku C pokazany jest schemat pew−

nego układu. Pełniona przezeń funkcja jest

prosta: po zwarciu styków kontaktronu K zo−

staje uruchomiony brzęczyk piezo z genera−

torem Y1. Nie następuje to od razu, tylko po

czasie opóźnienia, wyznaczonym przez R4,

C1. Jak zwykle odpowiedzcie na pytanie

Co tu nie gra?

Piszcie krótko, co najwyżej w kilku zda−

niach. Czy układ jest błędny, czy może tylko

za bardzo rozbudowany? A może wszystko

jest w porządku, tylko należy skorygować

wartości rezystorów?

Odpowiedzi, oznaczone dopiskiem Nie−

Gra70, nadsyłajcie w terminie 45 dni od

daty ukazania się tego numeru.

Piotr Górecki

Szkoła Konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich