Image25 (13)

Szkota Konstruktorów

tylko bardzo wąskiej grupie clcktroników-konstruktorów z niektórych dziedzin elektroniki. Jednak w elektronice mamy do czynienia z rozrzutem parametrów, ze znaczną tolerancją wartości elementów oraz wpływem rozlicznych czynników. Praktyka pokazuje, że trzeba nie tylko umieć policzyć wartości elementów, ale do tego mieć świadomość, gdzie tkwią główne źródła błędów i potencjalne pułapki. Dopiero takie połączenie elementarnej wiedzy z wnikliwością pozwoli zaoszczędzić czas. uniknąć błędów i wynikających z nich stresów.

W ramach trzeciej klasy Szkoły już trzeci raz otrzymujecie zadanie do rozwiązania, a dopiero po napłynięciu prac w miarę dokładnie omówione zostaną zarówno szczegóły problemu, jak i nadesłane rozwiązania (pierwsze lakie omówienie pojawi się w numerze lipcowym). Taka koncepcja pozwoli wziąć udział w rozwiązaniu również początkującym, którzy mogą przeprowadzić najprostsze obliczenia Otworzy się także pole do popisu dla bardziej zaawansowanych, którzy mogą szerzej omówić temat, wskazując źródła błędów, niepewności i ewentualne pułapki.

Jako trzecie zadanie przedstawiam z życia wzięty problem dotyczący budowy oszczędnego źródła napięcia wzorcowego.

Zadanie główne nr 123

Temat zadania 123 pojawił się. gdy jeden z bardzo młodych Czytelników - Tomasz Czartoryski z Wiśniówka k/Czemina - napisał do naszej redakcji obszerny list zawierający między innymi kilka pytań i próśb. Większość wątpliwości naszego młodego Czytelnika wyjaśni się sama, gdy zacznie on budować układy i przeprowadzać eksperymenty (na przykład pytanie o sposób podłączenia 16-segmentowych wyświetlaczy do Zegara Prc-datora).

W liście było też pytanie, które stało się podstawą do sformułowania kolejnego zadania naszej Szkoły.

A oto temat tego zadania:

Zaproponuj automat oświetleniowy.

Także i tym razem zadanie daje szerokie pole do popisu. Różnych możliwych automatów oświetleniowych możecie zaproponować wiele. Mogą to być nawet wyłączniki zmierzchowe. Ja podam dwa pokrewne przykłady specyficznych regulatorów.

Jeden to wyłącznik zmierzchowy, rozświetlający żarówkę/diody LED stopniowo, żeby światło rozjaśniało się i gasło powoli. Typowe, „zwykłe” przełączniki zmierzchowe mają zazwyczaj obwód histerezy, dzięki któremu lampy są załączane nagle, po przekroczeniu zadanego progu. Dużo ładniejszy efekt dałby układ płynnie rozświetlający lampy.

Pokrewny pomysł to prawdziwy automatyczny stabilizator oświetlenia. Otóż często się zdarza, że pracujemy wieczorem w pokoju, na przykład przy biurku. Zajęci pracą nie zauważamy, że nadchodzi zmierzch i męczymy się przy coraz słabszym świetle. Przydałby się automat, utrzymujący stały poziom oświetlenia czy to w pomieszczeniu, czy na biurku. Wtedy nadchodzący zmierzch powodowałby stopniowe rozjaśnianie lampy, żeby poziom oświetlenia nie spadł poniżej zadanego poziomu.

Zachęcam do zaprojektowania i ewentualnie do praktycznej realizacji takiego automatu. Weźcie wtedy pod uwagę kilka ważnych czynników. Zastanówcie się, jak i gdzie mierzyć poziom oświetlenia? Funkcja automatu musi być opcją dodatkową - lampa powinna mieć trzy tryby pracy: dwa klasyczne (wyłączona, włączona) oraz tryb automatyczny. Dla

bezpieczeństwa zarówno propozycje teoretyczne będące natchnieniem dla innych, jak i ewentualne realizacje praktyczne niech dotyczą popularnych lamp halogenowych, gdzie jesi transformator obniżający, a żarówka zasilana jest napięciem zmiennym 12V. Do regulacji przy napięciu zmiennym można wykorzystać triak czy tyrystor. Ale można też w roli elementu wykonawczego zastosować tranzystor MOSFET współpracujący z most kiera prostowniczym. Oczywiście wyprostowanego napięcia zmiennego nie trzeba filtrować kondensatorem, bo to zwiększyłoby znacząco napięcie zasilania - tranzystor powinien pracować przy wyprostowanym dwupo-łówkowo tętniącym napięciu. W każdym wypadku trzeba będzie zaprojektować układ sterujący, wykorzystujący jakąś odmianę sterowania fazowego.

Jestem przekonany że oprócz podanych przykładów zaproponujecie różne inne rodzaje automatów oświetleniowych. Także i tym razem macie ogromne pole do popisu - czekam zarówno na prace teoretyczne, jak i na praktycznie sprawdzone modele.

Rozwiązanie zadania 118

Temat zadania 118 postawiony w grudniu brzmiał. Zaprojektować układ rozpoznający barwy.

Zadanie było nie tylko nietypowe, ale i trudne - obawiałem się, czy w ogóle nadej-dąjakieś rozwiązania. Oczywiście niezawodni uczestnicy Szkoły przysłał; nie tylko rozwiązania, ale też modele i informacje o przeprowadzonych eksperymentach. Wprawdzie stworzonych przez bardzo młodych uczestników prostych modeli nie mogę zaprezentować w Forum Czytelników z uwagi na niedoskonałości konstrukcyjne, jednak bardzo się cieszę, że zajęliście się także tym zadaniem.

Okazało się, że temat wcale nie jest wzięty z sufitu. Jeden z uczestników, Aleksander Rernaezek z Magnuszowic, napisał: Autor zadania nie potrafi podać szczególnych zastosowań podanego urządzenia, a ja tak: może ono służyć niewidomym do rozpoznawania kolorów. Co więcej, podane urządzenie zostało zrobione dla Polskiego Związku Niewidomych. Nie byłem naocznym świadkiem prezentacji tego urządzenia, ale mój brai, należący do PZN (me jest niewidomy, tylko słabo widzący).

Z kolei Jacek Rączka z Połomi zaczął list tak: Temat Waszego zadańia zainteresował mnie, ponieważ jestem daltonistą i taki ukła-dzik mógłby być całkiem pożytecznym drobiazgiem. Co prawda są golowe rozwiązania, ale są to głównie programy komputerowe. (...) Kolory kolorami, ale ile ich tak naprawdę widzimy? To pytanie jest w sumie dla nas najważniejsze bo jeśli chcemy zbudować układ do ich rozpoznawania, to dobrze byłoby wiedzieć, jaka jest nam potrzebna dokładność. Poszukałem i...?

Widzimy zaledwie 160 kolorów, ale aż 600 tysięcy odcieni, co duje 3750 odcieni na kolor. Zakres fal elektromagnetycznych to od ok. 380nm (barwa fioletowa) do ok 700nm (barwa czerwona). Takie dane zadecydują

0    wyborze czujnika optycznego, a od jego dokładności będzie zależeć wynik końcowy.

Rzeczywiście, przed narysowaniem schematu należało przeprowadzić takiego rodzaju rozważania, zdecydować, jaką dokładnie rolę ma pełnić układ i jak to osiągnąć. A problem precyzyjnych pomiarów koloru jest w sumie ogromnie skomplikowany, o czym większość uczestników w ogóle nie miała wyobrażenia Z drugiej strony, nie chodź ło o bardzo precyzyjne pomiary. Cytowany list zawiera stwierdzenie, że rozróżniamy zaledwie 160 kolorów. Powszechnie wiadomo, że kobiety rozróżniają o wiele więcej kolorów i odcieni niż mężczyźni. Ja znam takich, którzy rozróżniają, a może ściślej: potrafią nazwać nie około 160, a jedynie około 8 kolorów, w tym czarny

1    biały. Oczywiście zadanie Szkoły nie wymagało żadnych precyzyjnych pomiarów' i wystarczyło zaproponować układ rozróżniający dosłownie kilka kolorów. Należało jednak wziąć pod uwagę pewne fundamentalne zagadnienia. Są one omówione w końcowej części artykułu.

Rozwiązania teoretyczne

Wspomniany juz Aleksander Bernaczek przysłał schemat prostego układu, rozróżniającego osiem kolorów', czyli mniej więcej tyle, ile potrafi nazwać przeciętny mężczyzna. Schemat pokazany jest na rysunku 1. Każdy z trzech komparatorów rozróżnia tylko dwa stany: jasno/ciemnu, a dekoder / ośmioma diodami zawsze zaświeca tylko jedną z diod. Potencjometry pozwalają ustawić progi czułości poszczególnych komparatorów. W liście

30 Maj 2006 Elektronika dla Wszystkich