Szkoła konstruktorów
S
z
k
o
ł
a
k
o
n
s
t
r
u
k
t
o
r
ó
w
ozwiązanie zadania powinno zawierać schemat elektryczny
i zwięzły opis działania. Model i schematy montażowe nie są wy-
magane. Przysłanie działającego modelu lub jego fotografii zwięk-
R
sza szansę na nagrodę.
Ponieważ rozwiązania nadsyłają czytelnicy o różnym stopniu zaawansowa-
nia, 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.
Czas nadsyłania prac wynosi 30 dni od ukazania się numeru (w przypadku
prenumeratorów  od otrzymania pisma pocztą).
wyć aż do wyczerpania baterii). Czym włączać
i wyłączać system? Jak zapewnić pomijalnie
mały pobór prądu w stanie czuwania? Jaką za-
Zadanie 25
stosować obudowę, jakie z
ródło zasilania?
Pomyślcie nad tym, być może wasze roz-
wiązanie będzie się nadawać także do innego
W naszym czasopiśmie i samej Szkole po- wiście, namiot i zawarte w nim przedmioty są celu, a nie tylko do ochrony namiotu.
święciliśmy dużo uwagi urządzeniom alarmo- łatwym łupem złodzieja. Nie ukrywam, że w ramach rozwiązania za-
wym. Z wiadomych względów temat ten jest Temat zadania brzmi: dania spodziewam się działających modeli.
Z
a
p
r
o
j
e
k
t
o
w
a
ć
n
i
e
d
r
o
g
i
i
f
u
n
k
c
j
o
n
a
l
n
y
s
y
s
coraz bardziej aktualny, dlatego nadal będzie Zaprojektować niedrogi i funkcjonalny sys- Już teraz zastrzegam sobie prawo do ewen-
t
e
m
a
l
a
r
m
o
w
y
d
l
a
o
c
h
r
o
n
y
n
a
m
i
o
t
u
się on pojawiał na naszych łamach. tem alarmowy dla ochrony namiotu. tualnego wykorzystania najlepszego rozwiąza-
Ponieważ ostatnio przedstawiliśmy w EdW Zdaję sobie sprawę z wątpliwej skutecznoś- nia nie w Szkole, tylko wśród projektów Elekt-
szereg kolejnych informacji przydatnych do ci takiego zabezpieczenia, ale lepsze jakiekol- ronika-2000, oczywiście jeśli rzeczywiście któ-
konstruowania różnorodnych układów alarmo- wiek, niż żadne. Poza tym, jak to zwykle ryś z projektów okaże się godny szczegółowe-
wych, zdecydowałem się zaproponować w Szkole, rzecz w tym, by się czegoś nauczyć, go zaprezentowania.
wam, byście zastanowili się nad problemem, rozwiązując kompleksowo postawiony prob- Przy okazji przypominam o planach, aby zde-
G
r
z
e
g
o
r
z
K
a
c
z
który już dawno zaproponował Grzegorz Kacz- lem. Na co będę zwracał uwagę? cydowana większość tematów zadań stawia-
marek z Opola. Urządzenie na pewno musi być tanie. nych w Szkole Konstruktorów pochodziła od
m
a
r
e
k
z
O
p
o
l
a
Zwrócił on uwagę na problem kradzieży na Zapewne największym problemem będzie Was, Czytelników EdW. Zachęcam do nadsy-
polach namiotowych i kempingach. Rzeczy- kwestia czujników  co ma wywoływać alarm? łania propozycji. Pomysłodawcy opublikowa-
Jak długo ma trwać alarm (nie może przecież nych tematów otrzymają nagrody rzeczowe.
Rozwiązanie zadania 21
Temat zadania 21 brzmiał:  Zaprojektować ogólnej koncepcji i schematów ideowych. Koncepcje
układ lub system, pozwalający monitorować Wręcz odradzałem eksperymenty z układami Rozwiązania mogę podzielić na dwie grupy.
w
s
k
a
z

n
i
k
i
m
o
c
y
zużycie energii elektrycznej w gospodarstwie dołączonymi bezpośrednio do sieci energe- Jedna to wskaz
niki mocy aktualnie pobieranej,
p
o
m
i
a
r
u
e
n
e
r
g
i
i
domowym . tycznej. druga to układy do pomiaru energii zużytej
Zgodnie z moimi oczekiwaniami i opinią Ze względu na stopień trudności zadania, w pewnym odcinku czasu.
wyrażoną przy ogłaszaniu zadania, problem tym razem otrzymałem kilka rozwiązań, W każdym przypadku działanie zarówno
okazał się rzeczywiście trudny. Zupełnie nie w tym, co mnie bardzo zaskoczyło, jedną foto- mierników mocy jak i liczników energii opiera
spodziewałem się modeli urządzeń, a jedynie grafię sensownego modelu! się na pomiarze prądu pobieranego z sieci.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98 17
Szkoła konstruktorów
S
z
k
o
ł
a
k
o
n
s
t
r
u
k
t
o
r
ó
w
Większość kolegów chciałaby monitorować i działania wzmacniaczy operacyjnych, dlatego i proponuje mierzyć spadek napięcia na... bez-
ten prąd, mierząc spadek napięcia na szerego- nie wymagam doskonałości układu, jednak pro- pieczniku, który na pewno występuje w insta-
wym rezystorze o niewielkiej wartości. ponowany układ klasycznego prostownika ak- lacji. Pomysł rzeczywiście oryginalny, ale po
Niektórym mniej uważnym Czytelnikom tro- tywnego nie będzie działał zgodnie z intencjami pierwsze ze względów bezpieczeństwa sta-
chę się poplątały dwie idee. Dlatego przypomi- swego twórcy, nawet w przypadku zastosowa- nowczo sprzeciwiam się włączaniu czegokol-
m
i
e
r
n
i
k
p
o
b
o
r
u
m
o
c
y
nam: miernik poboru mocy mierzyłby chwilo- nia kostki LM358 lub LM324, która może pra- wiek równolegle do głównego bezpiecznika,
wy pobór mocy (na przykład całkowity pobór cować przy napięciach wejściowych, zbliżo- chroniącego obwody całego mieszkania, a po
mocy przez urządzenia włączone w mieszka- nych do ujemnego napięcia zasilającego, drugie takie rozwiązanie ogranicza zakres za-
niu). We wskaz
nikach mocy wystarczy w tym przypadku  masy. Trzeba przecież pa- stosowań wskaz
nika, bo musi być umieszczo-
wzmocnić i wyprostować napięcie ze wspo- miętać, że wyjście żadnego wzmacniacza ope- ne blisko skrzynki bezpiecznikowej.
mnianego rezystora, a następnie podać na racyjnego nie może dostarczyć napięć wykra- Nie ma chyba też sensu wykorzystywania bez-
miernik napięcia stałego (wskazówkowy, linij- czających poza napięcia zasilające, w tym przy- piecznika w roli rezystora szeregowego w urzą-
kę LED, lub cyfrowy). Przykładowo, jeśli na wi- padku  napięć ujemnych w stosunku do masy dzeniu, które byłoby wyposażone we wtyczkę
docznym wskaz
niku (linijce LEDów) zapaliłyby (co byłoby niezbędne do pracy klasycznego i gniazdo, a służyłoby do pomiaru mocy pobiera-
się diody żółte lub czerwone, mogłoby to za- prostownika aktywnego). Nie jest to jednak nej przez pojedyncze odbiorniki. Urządzenie takie
chęcić domowników na przykład do wyłącze- wielka wpadka, bo układ Piotra w sposób zu- na pewno przydałoby się nie tylko ze względu na
nia niepotrzebnie zapalonych lamp. Taki cent- pełnie przez niego nieprzewidziany być może oszczędność prądu, ale przede wszystkim było-
ralny wskaz
nik mocy miałby swoim wskaza- będzie nawet spełniał swoje funkcje. by świetną pomocą przy uruchamianiu urządzeń
niem mobilizować do wyłączania niepotrzeb- Należy bowiem zauważyć, że jeśli wzmacniacz w pracowni każdego elektronika-konstruktora.
r
y
nych odbiorników prądu, zwłaszcza lamp. operacyjny będzie pracował w układzie wg ry- Niewykluczone, że takie urządzenie zostanie
s
u
n
k
u
1
a
Jeszcze raz podkreślam, że miałby to być sunku 1a, gdy na wejściach napięcie będzie mieć zaprezentowane wśród projektów EdW jesz-
miernik mocy, a nie licznik energii. potencjał masy (minusa zasilania), to w zasadzie cze w tym roku.
m
i
e
r
n
i
k
m
o
c
y
n
i
e
l
i
c
z
n
i
k
e
n
e
r
g
i
i
Innym zastosowaniem miernika poboru mo- nie są potrzebne żadne diody  układ będzie Zamiast bezpiecznika (który przecież też jest
cy byłoby monitorowanie pracy konkretnego prostownikiem jednopołówkowym, reagującym swego rodzaju rezystorem), można wykorzys-
urządzenia, na przykład jakiegoś układu, uru- na ujemne połówki sygnału wejściowego, dający tać spadek napięcia na... krótkim odcinku
chamianego w pracowni konstruktora. Ktoś na wyjściu dodatnie połówki sinusoidy. zwykłego miedzianego przewodu, który będzie
zechce sprawdzić, jak często włącza się silnik
sprężarki lodówki. Przecież nie pracuje on sta-
le i moc podana w instrukcji jest mocą pobie-
raną tylko w czasie pracy silnika.
Tu przechodzimy do drugiej grupy rozwiązań
l
i
c
z
n
i
k
ó
w
e
n
e
r
g
i
i
 liczników energii. Sprawdzanie rzeczywiste-
go poboru energii przez lodówkę, na przykład
w ciągu doby, za pomocą miernika mocy było-
by na pewno kłopotliwe, bo trzeba byłoby za-
pisywać przez ile czasu silnik pracuje, a kiedy
lodówka nie pobiera mocy. Ten problem zosta-
je wyeliminowany po zastosowaniu licznika
energii. W układach licznika zużytej energii ko-
nieczne jest całkowanie mocy (lub prądu)
w czasie, czyli automatyczne zwiększanie licz-
nika w stopniu zależnym od chwilowego pobo-
ru mocy. Najprościej wykonać to w sposób
Rys. 1. Układy zasilane napięciem pojedynczym, pełniące rolę prostowników
R
y
s
.
1
.
U
k
ł
a
d
y
z
a
s
i
l
a
n
e
n
a
p
i
ę
c
i
e
m
p
o
j
e
d
y
n
c
z
y
m
,
p
e
ł
n
i
ą
c
e
r
o
l
ę
p
r
o
s
t
o
w
n
i
k
ó
w
cyfrowy, i w takim wypadku układ musi zawie-
rać przetwornik napięcie/częstotliwość oraz
licznik impulsów z cyfrowym wyświetlaczem. Podobnie prostownikiem jednopołówko- miał rezystancję rzędu kilku czy kilkunastu mi-
Wiem z doświadczenia, że często wśród do- wym (tym razem reagującym na dodatnie po- liomów. Maleńkie napięcie z takiego  rezysto-
mowników zdarzają się spory, co zużywa wię- łówki sygnału) powinien być układ bez jakich- ra pomiarowego można przecież wzmocnić.
r
y
s
u
n
k
u
1
b
cej energii: telewizor, czy lodówka, pralka czy kolwiek diod, pokazany na rysunku 1b. Takiego sposobu nie zaproponował nikt,
żelazko. Problem ten występuje zwłaszcza Oczywiście w układach z rysunku 1 nie mo- a jest on co najmniej godny rozważenia.
wtedy, gdy dwie lub więcej rodzin rozlicza się gą pracować dowolne wzmacniacze operacyj- W przeciwnym wypadku można dojść do
za energię według wskazań wspólnego liczni- ne, a jedynie te, których producent przewidział absurdu  na przykład jeden z kolegów propo-
ka. Zastosowanie nawet niezbyt precyzyjnego możliwość pracy z napięciami wejściowymi nuje włączyć rezystor 0,1&! i mierzyć prądy do
licznika energii pozwoli w bardzo prosty spo- równymi ujemnemu napięciu zasilającemu 16A. Jak słusznie zauważył, rezystor musi
l
i
c
z
n
i
k
a
e
n
e
r
g
i
i
sób porównać, czy na przykład więcej kosztu- (właśnie LM358 lub LM324). mieć obciążalność, bagatela, 26 watów!
je jeden cykl prania w pralce automatycznej, Rozwiązanie bliskie pokazanemu na rysun- Tak duża moc wydzielana przekreśla całko-
czy dziesięć godzin pracy telewizora. ku 1a, ale jednak z diodą, zaproponował Zbi- wicie słuszną ideę pomiaru. A przecież wystar-
gniew Wojciechowski. czyłoby zmniejszyć rezystancję i, no właśnie,
Wskaz
niki mocy pobieranej Jego układ również zawiera kostki LM3914 wykorzystać niewielki spadek napięcia na re-
P
i
o
t
r
a
Dwa rozwiązania z tej grupy, kolegów Piotra i LM358, i jest zasilany bezpośrednio z sieci zystancji zwykłego przewodu.
Jurczyka z Wąchocka oraz Zbigniewa Wojcie- przez kondensator 470nF/630V. Mankamen- Naprawdę nie trzeba stosować rezystora po-
J
u
r
c
z
y
k
a
Z
b
i
g
n
i
e
w
a
W
o
j
c
i
e
chowskiego z Lubaczowa, zawierały opis pros- tem obu wspomnianych rozwiązań jest zasto- miarowego o rewelacyjnej stabilności  nie-
c
h
o
w
s
k
i
e
g
o
tego miernika prądu ze wskaz
nikiem LM3914. sowanie  liniowej kostki LM3914. Przy dzie- wielkie zmiany rezystancji miedzi pod wpły-
Piotr chciałby mierzyć spadek napięcia na sze- sięciu diodach, praktyczna przydatność wskaz
- wem temperatury można pominąć, zważywszy
regowym rezystorze 0,1&! 10W, włączonym nika będzie problematyczna, a może nawet na orientacyjny charakter naszego wskaz
nika.
w obwód sieci. Proponuje wykorzystać pros- żadna. Jeśli na przykład zakres pomiaru będzie Z problemem spadku napięcia na rezystorze
townik liniowy ze wzmacniaczem operacyj- wynosił 10A (2,2kW), to pierwsza dioda będzie pomiarowym wiąże się sprawa zabezpieczenia
nym LM358 (LM324). Układ miałby być zasila- się zapalać dopiero przy poborze równym 1A współpracujących układów. Większość zapro-
ny z sieci przez transformator TS2/15. (220W). Znacznie lepsze byłoby użycie  loga- ponowała użycie prostowników aktywnych,
Idea przedstawiona przez Piotra jest jak naj- rytmicznej kostki LM3915, w której pierwsza które przy okazji mogą wzmacniać sygnał.
bardziej słuszna i można go za to słusznie po- dioda zapalałaby się już przy około 70W. I właśnie tu mam duże pretensje do niektó-
chwalić, ale do proponowanego układu można Zbyszek słusznie zrezygnował z pomiaru rych uczestników!
też mieć kilka zastrzeżeń. Autor, mający 17 lat, spadku napięcia na dodatkowym rezystorze, Sygnał z rezystora pomiarowego podawany
nie musi znać wszystkich szczegółów budowy włączanym w układ. Błysnął pomysłowością jest na delikatny wzmacniacz operacyjny. Nie-
18 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98
Szkoła konstruktorów
S
z
k
o
ł
a
k
o
n
s
t
r
u
k
t
o
r
ó
w
którzy obliczyli, że na wejście wzmacniacza po- chwilowego zużycia mocy opisanych przed na częstotliwość. Zastosowanie wzmacniaczy
dawane będą niewielkie sygnały do 1...2V, i to chwilą, zasilanych beztransformatorowo i przerzutnika Schmitta nie tworzy takiego prze-
nawet przy prądach 10...16A. Nie zastosowali wprost z sieci, zawierających miernik wska- twornika i nie rozwiązuje problemu. Pomimo
skutecznych obwodów zabezpieczenia. A co zówkowy, linijkę LEDów, bądz
nawet wy- tych wpadek zaproponowany układ zasługuje
się stanie z napięciem na oporniku, gdy ktoś świetlacz cyfrowy LCD (sterowany przez ener- na pochwałę, ponieważ część cyfrowa zrealizo-
zrobi przypadkiem zwarcie w instalacji? Wcześ- gooszczędną kostkę ICL7106). wana jest w ciekawy sposób. Do zliczania im-
niej czy póz
niej takie zwarcie się zdarzy, choćby Jesteśmy jednak w Szkole, która kształci przy- pulsów (nieobecnego) przetwornika U/f wyko-
spowodowane przez przepalającą się żarówkę. szłych zawodowych konstruktorów. W ramach rzystywane są trzy liczniki dziesiętne (4017). Ich
W chwili zwarcia prąd będzie ograniczony tylko szkoły przymierzacie się do rozwiązania cieka- cykl pracy jest tak skrócony, by odpowiadał jed-
rezystancjami przewodów, bezpieczników wych, nierzadko niełatwych problemów, jakie nej kilowatogodzinie. Każdy cykl pracy powodu-
i wspomnianego rezystora pomiarowego. Na będziecie napotykać w przyszłości. Wiem z do- je uruchomienie drugiego licznika, który jak łat-
tym rezystorze wystąpi napięcie sięgające... świadczenia, że sprawa zarówno pomiaru mocy, wo się domyślić zlicza tyle impulsów dodatko-
właśnie, nawet ponad 100V. Czy współpracują- jak i zliczania energii powróci jeszcze niejedno- wego generatora, ile wynosi cena jednej kilo-
cy układ scalony wytrzyma takie napięcie? krotnie w waszej praktyce. Dlatego z prawdziwą watogodziny wyrażona w groszach. Kolejny ze-
Z przyjemnością stwierdzam, że kilku kole- przyjemnością zapoznałem się z interesującymi spół liczników dziesiętnych (4026) zlicza te im-
gów nie zapomniało o takiej ewentualności rozwiązaniami liczników energii. Powiem więcej pulsy i wynik pokazuje na wyświetlaczu.
i zastosowało zabezpieczenia, wytrzymujące  zaproponowane rozwiązania mają racje bytu, Oba wymienione układy pracują w podobny
nawet pełne napięcie 220V. bo koszt ich części składowych zamknąłby się sposób, inna jest jednak realizacja. Interesują-
Następnym problemem jest sam prostownik sumą około 20...30 złotych. ce jest wskazanie wyświetlacza  nie zmienia
aktywny zrealizowany na wzmacniaczu opera- Na początek propozycje, które przedstawił się ono w sposób ciągły, tylko po  zaliczeniu
R
a
d
o
s
ł
a
w
K
o
p
p
e
l
cyjnym. Ponieważ proponowane przez was 14-letni Radosław Koppel z Gliwic. Radek pełnej kilowatogodziny, wskazanie licznika
układy zasilane są w większości napięciem po- przeprowadził prawidłową analizę problemu wzrasta o cenę tej kilowatogodziny (w tempie
jedynczym, nie można bezkrytycznie kopiować i przedstawił prawidłowy schemat blokowy. wyznaczonym przez częstotliwość dodatko-
z literatury schematu takiego prostownika. Potknął się jednak na szczegółach. wego generatora).
Trzeba przemyśleć działanie układu i odpowied- Wprawdzie układ na pewno nie będzie pra- Takie rozwiązanie i sposób pracy opierają się
nio go dostosować do warunków i potrzeb. cował poprawnie, jednak idea rozwiązania jest na generowaniu jednego impulsu, odpowiada-
Temat doboru stałoprądowych punktów pra- bardzo dobra, wręcz zadziwiająco dobra, jak na jącego jednej kilowatogodzinie. Inny układ wy-
cy wzmacniaczy operacyjnych w różnych zasto- konstruktora w wieku 14 lat. twarza pewną ilość impulsów, odpowiadającą
R
y
s
u
n
e
k
2
sowaniach jest rzeczywiście niełatwy i absolut- Rysunek 2 przedstawia schemat blokowy, cenie tej kilowatogodziny. Takie rozwiązanie
nie nie mam pretensji do młodych Czytelników, zaproponowany przez Radka. Na wyjściu prze- można nazwać  dosłownym, bo mamy tu 1 ki-
który  poślizgnęli się na tym problemie. Jak twornika napięcia na częstotliwość (U/f), za- lowatogodzinę i cenę tej ilości energii. Czy jed-
zwykle najlepszą formą nauki jest praktyka  wierającego kostkę 4046 i wielostopniowy nak koniecznie trzeba trzymać się niewolniczo
wszystkie błędy wyjdą bezlitośnie na jaw przy dzielnik, jeden impuls odpowiada 1 kilowato- podanej zasady i zliczać pełne kilowatogodziny?
pierwszym włączeniu układu. Ale w przypadku godzinie zużytej energii. Ten jeden impuls wy- Czy nie można jakoś pozbyć się dwóch liczni-
nietypowego zastosowania wzmacniaczy ope- zwala układ generujący pewną liczbę impul- ków i zrezygnować z pełnych kilowatogodzin?
racyjnych ujawnić się mogą ich właściwości, sów do zliczenia przez licznik. Jak się łatwo do- Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie! Trze-
skrzętnie przemilczane w katalogach oraz myślić na podstawie rysunku 2, liczba tych im- ba tylko ruszyć głową i dobrze się zastanowić.
w ogromnej większości książek. Elektronik pulsów jest równa cenie 1kWh energii, wyra- Jak się łatwo domyślić, problem będzie po-
praktyk, napotkawszy wręcz niewytłumaczalne żonej w groszach. Zastosowanie licznika dzie- legał jedynie na dobraniu stopnia podziału
zjawisko może nie być w stanie samodzielnie siętnego pozwala uzyskać na wyświetlaczu dzielnika częstotliwości. Dlaczego dzielnika?
znalez
ć przyczyny problemu i odpowiedniego cenę należną za zużytą energię. Teoretycznie wystarczyłoby zastosować taki
rozwiązania. A coś takiego może się zdarzyć
w nietypowych układach prostowników aktyw-
nych. Chodzi mianowicie o to, że liczne wzmac-
niacze operacyjne zachowują się w sposób bar-
dzo dziwny, gdy napięcie na ich wejściu (we-
jściach) przekroczy przewidziany i podany w ka-
talogu zakres napięć wejściowych. W takich
wypadkach często wejście odwracające
wzmacniacza... staje się jakby wejściem nieod-
wracającym! Nie ma tu reguł, bo wszystko za-
leży od budowy wewnętrznej układu scalone-
go. W każdym razie na takie dziwne zjawisko
mogli natknąć się wszyscy ci koledzy, w któ-
rych układach możliwe było pojawienie się na
wejściach napięć znacznie wykraczających poza
napięcia zasilające (więcej niż o 0,5V).
Rys. 2. Schemat blokowy układu Radosława Koppla
R
y
s
.
2
.
S
c
h
e
m
a
t
b
l
o
k
o
w
y
u
k
ł
a
d
u
R
a
d
o
s
ł
a
w
a
K
o
p
p
l
a
Właśnie ze względu na wspomniane zjawis-
ko inwersji występujące w niektórych kost-
A
r
k
a
d
i
u
s
z
F
r
o
ń
kach, układ z rysunku 1b może nie nadawać Podobną ideę zaproponował Arkadiusz Froń przetwornik prądu (w praktyce napięcia pro-
się do prostowania napięć o amplitudzie więk- z Sosnowca. Arek proponuje użycie hallotronu porcjonalnego do tego prądu) na częstotli-
szej niż 0,5V. jako miernika mocy czynnej. Niestety, schemat wość, który dawałby impuls po zużyciu ilości
Dość o prostowniku aktywnym i wzmacnia- zawiera poważne błędy. Istotnie, hallotron dos- energii odpowiadającej na przykład jednemu
czach operacyjnych. konale nadaje się do dokładnego pomiaru mocy groszowi. Potem wystarczy liczyć te impulsy
czynnej, ponieważ można za jego pomocą mie- w liczniku dziesiętnym i podać na wyświet-
Elektroniczne liczniki energii rzyć nie tylko prąd, ale też uwzględnić napięcie. lacz. Ale jednemu groszowi odpowiada zuży-
Zbudowanie funkcjonalnego i precyzyjnego W tym celu trzeba jednak umieścić hallotron cie mniej więcej 0,05 kilowatogodziny czyli 50
elektronicznego licznika energii nie jest zada- w polu magnetycznym wytwarzanym przez watogodzin. Jeśli odbiornik pobiera z sieci, po-
niem ani łatwym, ani tanim. Pod dużym zna- mierzony prąd. Potrzebna jest do tego jakaś wiedzmy 100 watów mocy, to ilość energi-
kiem zapytania stoi celowość wykorzystania cewka z rdzeniem, i w szczelinie tego rdzenia i kosztująca 1 grosz zostanie zużyta w ciągu
w celu ograniczenia zużycia energii w gospo- należy umieścić hallotron. W rozwiązaniu Arka pół godziny. Czyli nasz przetwornik powinien
darstwie domowym rozbudowanych i kosz- nie ma o tym ani słowa, hallotron włączony jest przy takim poborze dawać na swym wyjściu
townych urządzeń. Tu w zasadzie jestem zwo- jedynie w obwód napięcia (przez rezystor). Dru- jeden impuls na pół godziny (1800 sekund), co
lennikiem możliwie prostych wskaz
ników gą wpadka dotyczy braku przetwornika napięcia odpowiada częstotliwości około 0,00055Hz.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98 19
Szkoła konstruktorów
S
z
k
o
ł
a
k
o
n
s
t
r
u
k
t
o
r
ó
w
Jak jednogłośnie twierdzą wszyscy uczestnicy lemu. Nie mam wątpli-
konkursu, jest to częstotliwość zbyt mała, by wości, że właśnie Ma-
mógł ją generować prosty przetwornik prądu riusz powinien otrzymać
(lub napięcia) na częstotliwość. Racja! Należy główną część puli na-
zastosować przetwornik U/f dający znacznie gród.
wyższą częstotliwość i wprowadzić dzielnik. Drugą część puli na-
Taką drogą poszedł znany z poprzednich nu- gród otrzyma stały
M
a
r
i
u
s
z
C
i
o
ł
e
k
z
K
o
w
n
a
c
i
s
k
M
a
merów Mariusz Ciołek z Kownacisk. Zastoso- uczestnik konkursu, Ma-
r
i
a
n
J
a
r
e
k
z
O
ł
p
i
n
wał on licznik programowany (4541 plus rian Jarek z Ołpin. Jak
2 x 4029), by z jego pomocą móc nastawiać zwykle przeprowadził
stopień podziału odpowiadający aktualnej ce- ciekawą analizę i podał
nie energii. Wcale nie jest to takie skompliko- szereg ciekawych uwag.
wane, wystarczy jeden prosty wzór określają- Przede wszystkim
cy stopień podziału, zależnie od ceny i napraw- zwrócił uwagę na trud-
dę nie trzeba trzymać się pełnej kilowatogodzi- ności z praktycznym
ny. Nie sposób podać tego wzoru, bo wystę-
puje w nim współczynnik przetwarzania prądu
na częstotliwość, charakterystyczny dla zasto-
sowanego przetwornika. Sposób rozumowa-
nia, podany przez Mariusza jest następujący:
Jeśli współczynnik przetwarzania prądu na
częstotliwość użytego układu U/f (właściwie I/f)
wynosi, na przykład 1000Hz/A, to przy prądzie
4,54A (odpowiadającym poborowi 1 kilowata),
na wyjściu przetwornika uzyska się częstotli-
wość 4540Hz, co w ciągu godziny (3600 se-
kund) da 16344000 impulsów. Ponieważ za
przetwornikiem umieszczony jest licznik o sta-
łym stopniu podziału przez 8192 (kostka CMOS
4541), częstotliwość na wyjściu tego dzielnika
wyniesie 0,5542 Hz, co w ciągu godziny da
1995 impulsów. Te 1995 impulsów odpowiada
jednej kilowatogodzinie, więc należy zastoso-
wać kolejny dzielnik, programowany, który da
na swym wyjściu liczbę impulsów odpowiada-
jącą cenie tej kilowatogodziny wyrażonej w gro-
szach. Ponieważ 1kWh kosztuje (w zaokrągle-
niu) 21gr, z tych 1995 impulsów trzeba zrobić
21 impulsów, czyli zastosować dzielnik o współ-
Rys. 3. Propozycje Mariana Jarka
R
y
s
.
3
.
P
r
o
p
o
z
y
c
j
e
M
a
r
i
a
n
a
J
a
r
k
a
czynniku podziału wynoszącym: 1995/21 = 95
Co prawda tak uzyskany licznik nie będzie
r
y
s
u
n
k
u
3
a
b
bardzo dokładny, ale niewielki błąd, rzę- zdobyciem rezystora szeregowego o małej na zobaczyć na rysunku 3a i b. Jak widać, Ma-
du 1 procenta nie jest tu wadą. wartości, rzędu miliomów, lub nawet mniej. rian nie kombinował z pojedynczym napięciem
Mariusz napisał w liście: (...) Przedstawiony Dlatego proponuje: zasilającym i zastosował klasyczny prostownik
projekt został zmontowany i uruchomiony, (...) Włączyć w obwód przekładnik prądowy, aktywny. Osobiście proponowałbym zwięk-
czego dowodem jest załączone zdjęcie (patrz w którym prąd przepływający przez uzwojenie szenie wartości rezystancji R4 (rysunek 3a) do
fotografia 1). pierwotne (nawinięte grubym drutem, mało 100k&!, ponieważ proponowany rezystor
f
o
t
o
g
r
a
f
i
a
1
zwojów) do odbiornika, powoduje powstanie o wartości 22k&! powinien mieć obciążalność
na uzwojeniu wtórnym napięcia proporcjonal- 2W (ze względu na przewidziany najgorszy
nego do obciążenia. Mierząc to napięcie, moż- przypadek przepalenia się rezystorów pomia-
na określić pobór mocy z sieci. Główną zaletą rowych), natomiast przy wartości 100k&! wy-
jest separacja od sieci, a nie mniejszą fakt, że magana obciążalność wynosi tylko 0,5W. Re-
przekładnik możemy wykonać sami. zystor R5 śmiało może mieć wartość rzędu po-
A co to jest ten przekładnik prądowy  to nic jedynczych megaomów, wtedy układ będzie
innego niż transformator, tylko trochę inny niż miał wzmocnienie równe kilkadziesiąt.
normalny. Mianowicie uzwojenie pierwotne to Ale zdecydowanie bardziej polecam układ z ry-
kilka zwojów (trzeba dobrać eksperymental- sunku 3b. Sam przeprowadzałem eksperymenty
nie) grubego drutu o średnicy zależnej od prze- z podobnymi przekładnikami. Godne polecenia
widywanego prądu. Uzwojenie wtórne to duża jest wykorzystanie uszkodzonych transformato-
Fot. 1. Model Mariusza Ciołka
F
o
t
.
1
.
M
o
d
e
l
M
a
r
i
u
s
z
a
C
i
o
ł
k
a
ilość zwojów cienkiego drutu. rów 2-watowych lub większych. Co prawda naj-
Ja przeprowadziłem próby z przekładnikiem częściej uszkadza się w takich transformatorkach
Nie przesyłam modelu, ponieważ nie działa tak własnej konstrukcji, to znaczy na rdzeniu uzwojenie pierwotne, sieciowe, ale nawet syg-
jak powinien. Dużo problemów przysporzyło mi o przekroju 16 x 9 mm z uszkodzonego trans- nał z uzwojenia wtórnego można wzmocnić
uruchomienie prostownika liniowego, którego formatora nawinąłem 10 zwojów drutu DNE i z powodzeniem wykorzystać. Uszkodzone
schemat zaczerpnąłem z literatury (...), który się o średnicy 2,2mm. Uzwojenie wtórne miało uzwojenie trzeba wyciąć, a w zamian nawinąć
wzbudzał i nijak nie chciał prawidłowo pracować. około 2000 zwojów DNE 0,1mm. kilka(naście) zwojów jak najgrubszym drutem.
Wykorzystałem inny prostownik, ale nie ma on Przypuszczam, że czym więcej zwojów Zachęcam do przeprowadzenia ekspery-
dobrej liniowości przy małych prądach. Drugim w uzwojeniu wtórnym, tym lepiej. Pomysł za- mentów w tym zakresie, ale nie włączajcie ta-
problemem był przetwornik U/f (który też nie czerpnąłem z EP 6/96. kiego przekładnika wprost do sieci  przecież
miał zbyt dobrej liniowości przetwarzania). (...) (...) na uzwojeniu wtórnym tego przekładni- eksperymenty jeszcze lepiej jest przeprowa-
Nie podaję szczegółowego schematu ukła- ka przy podłączeniu odbiornika o mocy 1000W dzić po wtórnej stronie jakiegoś transformato-
du, ale naprawdę jestem pełen podziwu dla uzyskałem napięcie 68,7V. ra obniżającego, np. transformatora bezpie-
Mariusza (druga klasa Technikum Elektronicz- Dwa układy pomiarowe (z rezystorem i prze- czeństwa 220V/24V lub jakiegokolwiek innego
nego) za jego próby pokonania trudnego prob- kładnikiem) proponowane przez Mariana moż- o większej mocy.
20 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98
Szkoła konstruktorów
S
z
k
o
ł
a
k
o
n
s
t
r
u
k
t
o
r
ó
w
Ja oprócz uszkodzonych transformatorów sie- (kilkunastoma) zwojami uzwojenia pomiarowe-
ciowych wypróbowałem także przydatność ma- go  nie trzeba tam mierzyć żadnych charakte-
łych cewek z rdzeni RM8, na które było nawinię- rystyk, tylko odpowiednio wzmocnić lub osłabić
te kilka zwojów grubego drutu. Oryginalny rdzeń napięcie z wyjścia takiego przekładnika.
był oczywiście usunięty, a jako rdzeń zastępczy A teraz wracamy do propozycji Mariana Jar-
służyło kilka odpowiednio wygiętych blaszek ka. W roli wskaz
ników proponuje on wykorzys-
kształtki I z rdzenia EI od typowego dwuwatowe- tanie bądz
kostki LM3914 i linijki diodowej (i
go transformatorka sieciowego. Co prawda, cha- przełącznika zakresów 200W / 2000W), bądz

rakterystyka częstotliwościowa takiego prymi- woltomierza ICL7107 z wyświetlaczem LED,
tywnego przekładnika była słaba. Zdecydowanie bądz
licznika impulsów zliczającego ilość zuży-
dało się zauważyć znacznie lepsze przenoszenie tej energii (po wprowadzeniu generatora stero-
przebiegów o częstotliwościach większych niż wanego napięciem CMOS 4046 i dzielnika
50Hz, co przekreśla wykorzystanie takiego prze- 4020, w sposób opisany wcześniej). Osobiście
Fot. 2. Model Bartka Stróżyńskiego
F
o
t
.
2
.
M
o
d
e
l
B
a
r
t
k
a
S
t
r
ó
ż
y
ń
s
k
i
e
g
o
kładnika w obwodach zawierających sterowane widziałbym tu raczej kostkę LM3915 i układ
fazowo tyrystory (triaki), generujące liczne har- ICL7106. Do zasilania można użyć taniego zasi- Na koniec jeszcze fragmenty listu nadesła-
I
g
o
r
a
J
a
b
ł
o
ń
s
k
i
e
g
o
B
a
r
t
o
s
z
a
L
e
moniczne częstotliwości sieci. Jednak nawet tak lacza beztransformatorowego z kondensatorem nego przez Igora Jabłońskiego i Bartosza Le-
w
i
c
k
i
e
g
o
prymitywne przekładniki dobrze spełniały swoją szeregowym. W przypadku kostki ICL7106 wickiego:
rolę w układzie zabezpieczenia silnika trójfazowe- prąd potrzebny dla tego układu oraz prostowni- (...) List ten kierujemy do Pana w związku z za-
go przed zanikiem fazy. Wtedy w takim pseudo- ka i wzmacniacza nie przekroczy 2...3mA! daniem nr 21 Szkoły Konstruktorów, dotyczą-
przekładniku daje się zauważyć dość ostry rezo- W liście Mariana znalazłem jeszcze jedna cym monitorowania zużycia energii w gospodar-
nans na częstotliwości wyznaczonej przez induk- ciekawą propozycję: stwie domowym. Tak interesująca rubryka za-
cyjność uzwojenia i pojemność własną tego Przyszłość to komputery i skomputeryzowa- mieszcza tak niedorzeczne zadanie! Toż to skan-
uzwojenia. Czasem warto dołączyć to wyjścia ny dom, więc może by tak pomiar zużycia prą- dal i granda. Nawet sam Adam Słodowy nie
dodatkowy kondensator, znacznie zmniejszający du powierzyć komputerowi, a przetworzenie miałby pewnie zadowalającego rozwiązania. (...)
częstotliwość tego rezonansu. prądu na postać cyfrową powierzyć układowi Naszym zdaniem budowa jakichkolwiek tego
Podczas ewentualnych eksperymentów AD0831, opisanemu w EP 8/96. (...) Aby kom- typu urządzeń mija się z celem. (...) Otóż naj-
zwróćcie uwagę, jak zmienia się charakterystyka puter mógł współpracować z tym układem, prostszym sposobem jest odczytanie informa-
częstotliwościowa przekładnika w zależności od np. przez złącze Centronics, potrzebne jest op- cji na tabliczce znamionowej urządzenia. Tam
rezystancji obciążenia. Może lepiej wykorzysty- rogramowanie, i wtedy komputer na bieżąco powinno być jasno i wyraz
nie oznaczona moc.
wać nie napięcie indukowane w uzwojeniu wy- mógłby nas informować o ilości zużytego prą- To jest nasz pomysł, który nie wymaga kosz-
jściowym, tylko prąd. Najłatwiej to uzyskać du, jego cenie, przewidywanym zużyciu do townych, ani nawet tanich części, w szczegól-
przez zastosowanie rezystora obciążenia o małej końca miesiąca, oraz kontrolował, czy któreś ności nie wymaga wtyczek i gniazdek. (...)
rezystancji lub przez wykorzystanie wzmacnia- z gniazdek nie jest przeciążane. Oczywiście za- Cenę jaką zapłacimy za użytkowanie urzą-
cza operacyjnego w roli przetwornika prąd/na- miast komputera można wykorzystać sterow- dzenia, łatwo możemy obliczyć za pomocą kal-
pięcie  dwie wersje układu powodujące, że wy- nik mikroprocesorowy, choćby z serii  51. kulatora. Czyż nie prościej? (...)
jście przekładnika pracuje w stanie zwarcia po- Nie miałem wątpliwości, że Marian za swo- Czy zresztą nie przyszło Panu do głowy, że
r
y
s
u
n
k
u
4
kazane są na rysunku 4. Na rysunku 4 nie zazna- je uwagi, a zwłaszcza przeprowadzone próby, nad podobnym problemem trudzili się fachow-
czono elementów zabezpieczających  mogą to powinien otrzymać część puli nagród. cy, wynajmowani przez wielkie koncerny? Nie
dla elektronika-amatora tego typu zadania.
Jeśli chodzi o proponowany przez Pana
 centralny miernik poboru mocy , to jego bu-
dowa nie jest konieczna, chyba że ktoś nie ma
zaufania do fabrycznych liczników prądu, insta-
lowanych w każdym mieszkaniu. Cóż za sens
w umieszczaniu licznika za licznikiem?
Przedstawiamy nasz pogląd na zadanie, mu-
simy jednak stwierdzić, że doceniamy jego
wartość dydaktyczną. (...) Jednocześnie
ogromnie ciekawi jesteśmy nadesłanych przez
innych czytelników rozwiązań. (...)
Cóż, z Autorami listu nie będę dyskutował,
na część pytań mogą znalez
ć odpowiedz

w prezentowanych rozwiązaniach. Za rozwią-
Rys. 4. Układy do wpółpracy z przekładnikiem pracującym w stanie zwarcia wyjścia
R
y
s
.
4
.
U
k
ł
a
d
y
d
o
w
p
ó
ł
p
r
a
c
y
z
p
r
z
e
k
ł
a
d
n
i
k
i
e
m
p
r
a
c
u
j
ą
c
y
m
w
s
t
a
n
i
e
z
w
a
r
c
i
a
w
y
j
ś
c
i
a
Z
b
i
zania tego zadania, upominki otrzymają Zbi-
gniew Wojciechowski z Lubaczowa, Radosław
g
n
i
e
w
W
o
j
c
i
e
c
h
o
w
s
k
i
R
a
d
o
s
ł
a
w
K
o
p
p
e
l
A
r
k
a
d
i
u
s
z
F
r
o
ń
być na przykład dwie równoległe, włączone Podsumowanie Koppel z Gliwic oraz Arkadiusz Froń z Sosnow-
przeciwsobnie najzwyklejsze diody prostowni- Oprócz opisanych rozwiązań otrzymałem ca. Natomiast główną pulę nagród, transfor-
cze np. 1N4001...7. Wartość szczytowa prądu jeszcze kilka listów. Otrzymałem też model, któ- matory ufundowane przez producenta, firmę
I
N
D
E
L
M
a
r
i
u
s
z
C
i
o
ł
e
k
w uzwojeniu wyjściowym przy nominalnym ob- ry jak podejrzewam, nadesłany został jako roz- INDEL, podzielą między siebie Mariusz Ciołek
M
a
r
i
a
n
J
a
r
e
k
ciążeniu nie może być większa od wydajności wiązanie tego zadania. Model ten został nade- z Kownacisk i Marian Jarek z Ołpin.
B
a
r
t
k
a
S
t
r
ó
ż
y
ń
s
k
i
e
g
o
prądowej wyjścia wzmacniacza operacyjnego słany przez Bartka Stróżyńskiego z Kęt, może- Jak zwykle pozdrawiam wszystkich uczest-
f
o
t
o
g
r
a
f
i
i
2
(20...50mA). Wartość rezystora sprzężenia cie go zobaczyć na fotografii 2, niech to będzie ników i sympatyków Szkoły. Zachęcam do
zwrotnego trzeba dobrać stosownie do wartoś- forma uhonorowania Autora za wkład pracy. udziału w kolejnych zadaniach.
W
a
s
z
I
n
s
t
r
u
k
t
o
r
ci prądu i potrzebnego napięcia wyjściowego Podejrzewam tylko, że jest to monitor prą- Wasz Instruktor
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
Powyższe uwagi mogą sugerować, że samo- du, bo nie mogłem odczytać dyskietki z listem. Piotr Górecki
dzielne wykonanie przekładnika jest bardzo trud- Dyskietka była w formacie Amigi. Przy okazji
w
ż
a
d
n
y
m
w
y
p
a
d
k
u
n
i
e
ne. Istotnie, wykonanie  prawdziwego prze- stanowcza prośba  w żadnym wypadku nie
n
a
d
s
y
ł
a
j
c
i
e
d
y
s
k
i
e
t
e
k
z
a
p
i
s
a
n
y
c
h
w
f
o
r
m
a
c
i
e
kładnika wymagałoby najpierw obszernych wyli- nadsyłajcie dyskietek zapisanych w formacie
A
m
i
g
i
!
czeń a potem nawinięcia od początku obliczo- Amigi! Jeśli już dyskietka, to jedynie taka, by
nych uzwojeń. Niemniej jednak w wielu pros- się dała niezawodnie odczytać na PC-cie! Po-
tych zastosowaniach naprawdę wystarczy pros- nieważ czasem nawet PC-towe dyskietki (pod-
ty, niedoskonały przekładnik własnej konstrukcji, łej jakości, niemarkowe) nie chcą się odczytać,
wykorzystujący uszkodzony transformatorek bezpieczniej jest mimo wszystko przysłać list
sieciowy z nawiniętymi grubym drutem kilkoma na papierze.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98 21