SSzzkkoołłaa KKoonnssttrruukkttoorróóww Każdy Czytelnik Elektroniki dla Wszystkich może nadesłać rozwiązane jednego, dwóch lub wszystkich trzech zadań Szkoły z danego numeru. Rozwiązania można nadsyłać zwykłą pocztą albo mailem. Paczki z modelami i koperty zawsze adresujcie: AVT — EdW ul. Burleska 9 01-939 Warszawa i koniecznie podawajcie na kopercie czy paczce zawartość, np. Szko134, Jak4, NieGra134, #4, itd. Osoby, które nadsyłają rozwiązanie e-mailem, powinny wysłać je na adres: szkola@elportal. com. pl (szkola, a nie szkoła). W tytule maila i w nazwach wszystkich załączników oprócz nazwy konkursu i numeru zadania umieśćcie także nazwisko (najlepiej bez typowo polskich liter), na przykład: Szko134Kowalski, Policz134Zielinski, NieGra134Malinowski, Jak4Krzyzanowski Regularnie potwierdzam otrzymanie wszystkich e-maili kierowanych na adres [email protected]. Jeśli więc w terminie kilku dni po wysłaniu maila do Szkoły nie otrzymacie mojego potwierdzenia, prześlijcie pliki jeszcze raz (do skutku). Bardzo proszę wszystkich uczestników, także osoby nadsyłające prace e-mailem, żeby podawały imię, nazwisko, adres zamieszkania oraz wiek. Jest to pomocne przy opracowywaniu rozwiązań, ocenie prac oraz wysyłce upominków i nagród. Jeśli na łamach czasopisma nie chcecie ujawniać swoich danych — napiszcie, a zachowam dyskrecję, podając tylko imię i pierwszą literę nazwiska, ewentualnie miejscowość zamieszkania. Jeśli nadsyłacie model, zawsze dołączajcie własnoręcznie podpisane i opatrzone datą oświadczenie: Ja, niżej podpisany, oświadczam, że projekt/artykuł pt.: ...... , który przesyłam do redakcji Elektroniki dla Wszystkich, jest moim osobistym opracowaniem i nie był wcześniej nigdzie publikowany. Mam też prośbę: na schematach podawajcie wartości elementów, a dodatkowo dołączcie Wykaz elementów w postaci pliku tekstowego.

Zadanie główne nr 134 Zadanie numer 134 to pomysł Piotra Ko- Niejednemu z nas przydałby się uniwersal- ma dźwiękową sygnalizację przejścia-zwarcia. smeckiego z Poznania. Napisał on, że w do- ny tester baterii i akumulatorków, pozwalający Jednak pojedynczy ton i zero-jedynkowa infor- mu przydałby się uniwersalny przyrząd do te- sprawdzać i porównywać nie tylko napięcie, macja jest/nie ma to rozwiązanie prymitywne. stowania baterii i żarówek dla gospodarstwa ale też wydajność prądową pod obciążeniem Amoże warto wykorzystać sygnalizator, poka- domowego. (…) Często zachodzi potrzeba baterii i akumulatorów różnego typu. Na- zujący także stany pośrednie? W rozwiązaniu szybkiego sprawdzenia, w jakim stanie jest prawdę warto pomyśleć o takim urządzonku. zadania Jak to działa? na stronie 12 znajdziecie bateria, nawet taka ze sklepu. Mam na myśli Oprócz testerów baterii i akumulatorów interesujący, prosty przykład części wykonaw- baterie typu „paluszek”, R14, R20, 6F22 (9V) możecie zaproponować wiele innych rozwią- czej takiego akustycznego testera z użyciem czy „płaska” 4,5V. zań. Na przykład może to być tester przejścia kostki 4046. Trzeba tylko dodać mniej lub bar- Ja jak zwykle znacznie rozszerzam temat (zwarcia), choćby taki do sprawdzania, czy dziej skomplikowaną część pomiarową. zadania. Mianowicie rozwiązaniem może być żarówka nie jest przepalona. Warto też zwrócić uwagę na problem kosz- pomysł na dowolny tester jakichkolwiek A może ktoś zechce zrealizować temat tów. Tester nie powinien być drogi. elementów, urządzeń czy wielkości. Uniwersalny tester domowy? Zastanówcie Jeśli jakieś testy związane byłyby z napię- Oto temat zadania 134: się, co oprócz baterii miałby sprawdzać? ciem sieci 230V, trzeba byłoby zapewnić ab- Zaproponuj dowolny układ testera. A może ktoś zrealizuje tester jakiegoś ro- solutne bezpieczeństwo osoby obsługującej. To kwietniowe zadanie wcale nie ma cha- dzaju elementów elektronicznych? Jeśli inspi- Jednak nie namawiam, a wręcz zniechęcam rakteru primaaprilisowego. Chodzi o zapropo- racją będzie schemat z literatury – koniecznie do układów wykorzystujących niebezpieczne nowanie jakiegoś pożytecznego układu prób- podajcie źródło. napięcia. W żadnym wypadku takich niebez- nika-testera. Prawdą jest, że wiele testów Praktyka pokazuje, że nawet dla elektroni- piecznych układów nie mogą realizować oso- można przeprowadzić, wykorzystując popu- ków obserwacja i interpretacja cyferek ukazują- by niepełnoletnie, chyba że pod opieką wy- larny multimetr. Nie każdy jednak ma multi- cych się na wyświetlaczu nie jest optymalnym kwalifikowanego nauczyciela. metr i nie każdy umiałby się nim posługiwać. rozwiązaniem. Jeśli wysoka dokładność nie jest Jestem przekonany, że zaproponujecie sze- Załóżmy, że taki tester ma być Waszym pre- wymagana, lepsza jest sygnalizacja akustyczna. reg interesujących propozycji. Jeśli skorzystacie zentem dla cioci, która zupełnie nie ma poję- Nie trzeba wtedy patrzeć na wyświetlacz i moż- z literatury, podajcie źródło. Jak zwykle szanse cia o technice. Tester powinien więc być ła- na skupić uwagę na testowanym obiekcie. na upominki i nagrody mają zarówno modele, twy w obsłudze. Zwróćcie uwagę, że każdy cyfrowy multimetr jak też interesujące propozycje teoretyczne.

Rozwiązanie zadania głównego 129 Cieszę się, że postawione, w sumie mało Propozycje teoretyczne Temat listopadowego zadania 128 brzmiał: poważne, zadanie spotkało się zdużym zain- Marcin Ogórek ze Szczecina podzielił się Zaproponuj układ elektronicznej świeczki teresowaniem, czego wyrazem jest 6 prak- przemyśleniami. Sceptycznie podszedł do lub „elektronicznego płomienia” w komin- tycznie zrealizowanych projektów. A oto sztucznych płomieni, które nie są w stanie ku. szczegóły. wytworzyć odpowiedniej atmosfery. Niemniej

32 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów zaproponował budowę elektronicznej świecz- Pomysł niewątpliwie wart jest przemyśle- by radykalnie uprościć. Pomimo niedoskona- ki z diodą LED. Schematu nie podał, ale napi- nia. A może jeden z kanałów magnetofonu łości układu młodziutki Autor otrzyma upo- sał, iż sterownikiem byłby układ 4017, na któ- udałoby się wykorzystać do nagrania i odtwo- minek za próby zmierzenia się z tematem. rego wyjściach umieszczone byłyby różne rzenia odgłosów towarzyszących spalaniu Michał Stec z Jazowska przysłał model rezystory dające efekt migania płomienia. drewna w kominku? pokazany na fotografii 1. W liście napisał: Konrad Rosłon z Nowej Wsi przedstawił Witam! Mam 15 lat. Elektroniką interesuję się tylko ogólną ideę wykorzystania mikroproce- Rozwiązania praktyczne już od dawna, ale praktycznie zajmuję się nią sora oraz trzykolorowej diody LED albo 14-letni Łukasz Mościcki z Rozłogi napisał, od ok. 1,5 roku (wcześniej zajmowałem się trzech diod: czerwonej, żółtej i białej. że próbował zrealizować elektroniczną wyłącznie „demontażem” różnych urządzeń). 15-letni Patryk Kątny z Katowic propo- świeczkę zapa- nuje wydrążyć prawdziwą świeczkę o odpo- laną zapałką wiednich rozmiarach (…) wewnątrz umieścić i gaszoną pal- baterię, układ elektroniczny i białą diodę cami, ale koń- LED. Nie podał jednak żadnych szczegółów cowy efekt go układu elektronicznego. nie zadowolił. Znany z oryginalnych i nietypowych po- Autor nie przy- mysłów Jacek Konieczny z Poznania tym ra- słał fotografii zem zaproponował… rodzaj projektora. Pro- modelu, a je- ściutki projektor, zawierający pewną liczbę dynie rozbudo- Rys. 2 diod LED, udawałby płomień ogniska lub ko- wany schemat, minka. Jacek dla uzyskania realistycznego który należało- Rys. 3 efektu proponuje wcześniej nagrać zmiany ja- sności płomienia i potem je odtwarzać. Zapis dokonany byłby na… taśmie magnetofonowej zużyciem fotorezystorów i prostego obiekty- wu – zmianom jasności płomienia odpowia- dałyby zmiany amplitudy fali nośnej według idei z rysunku 1. Później taśma z takim zapi- sem „stereo” zostałaby odtworzona i amplituda zapisanego sygnału regulowałaby jasność dwóch grup diod LED według idei z rysunku 2.

Rys. 1

Fot. 1 Model Michała Steca

Fot. 2 Układ Marty Mrozowicz

Elektronika dla Wszystkich 33 Szkoła Konstruktorów

Po raz pierwszy wysyłam swój układ do wtedy nie wiedzia- „Szkoły konstruktorów”. Ponieważ nie mam łem, że to wina złe- jeszcze zbyt wiele wiedzy i doświadczenia, za- go doboru częstotli- projektowałem prosty układ cyfrowy. Schemat wości generatorów. narysowałem w Eagle’m (wydruk to bitmapo- Wymieniłem więc wy zrzut z ekranu), a płytkę zaprojektowałem (według mnie po- w Autotraxie. Przy projektowaniu płytki sta- dejrzane) tranzy- rałem się stosować do wszelkich ogólnie przy- story na CD4066 jętych zasad, ale niestety nie umiałem zrobić i tak już zostało. netlisty i na razie mam straszny bałagan w bi- Gdy układ już dzia- bliotekach. Zasada działania układu jest do- łał, pozostał mi syć prosta. Zawiera on trzy typowe, dwubram- problem obudowy. kowe generatory na układzie CD40106, któ- Wkońcu stanęło na rych przebiegi są mieszane tak, aby uzyskać tym, że układ został przebieg losowy. Do tego mieszania użyłem umieszczony w obu- trzech kluczy analogowych (CD4066). Wyj- dowie mojego kom- ścia kluczy są zwarte i podłączone do diody putera. Wprawdzie świecącej (jak najjaśniejsza żółta lub poma- nie mam obudowy rańczowa). Na wejściach tych kluczy są rezy- z okienkiem, ale mam story, dzięki którym otwarcie jednego klucza dwie duże kratki powoduje mniej intensywne świecenie diody wentylacyjne. Przy odpowiednim ustawieniu Fot. 4 Świeczka Jakuba niż otwarcie dwóch czy trzech kluczy. Właści- diod udaje się uzyskać ciekawy efekt płonące- Borzdyńskiego wie do mieszania prze- go wnętrza. biegów można byłoby Schemat ideowy pokazany jest na rysun- Fot. 5 Model Radosława Krawczyka użyć zwykłych tranzy- ku 3. Projekt płytki (Autotrax i PDF) i wykaz storów. Taka była elementów umieszczone są w Elportalu, też pierwsza wersja w materiałach dodatkowych do tego numeru układu. Układ EdW jako Stec.zip. działał jednak tro- Marta Mrozowicz z Ostrowca Święto- chę dziwnie, a ja krzyskiego, ucząca się w drugiej klasie w Ze- spole Szkół Ekonomicznych, napisała: (…) Głównie moim hobby jest elektronika, lecz in- teresuję się również robotyką, informatyką i komputerami. Do Elektroniki dla Wszystkich piszę i przesyłam projekt po raz drugi. Do rozwiązania kolejne- go zadania zmotywowała mnie bar- dzo wysoka ocena mojego pierwsze- go projektu. Było to zadanie 125 i przy okazji dziękuję za przyznanie mi tak dużej liczby punktów i oczy- wiście za… nagrodę! A teraz prze- chodzę już do tematu kolejnego za- dania, tym razem nr 129. Fot. 3 Symulator Mateusza Ulfika

Punktacja Szkoły Konstruktorów

Radosław Krawczyk Ruda Śl...... 81 Adam Ples Jaworzno ...... 17 Leszek Szczepaniak ...... 8 Jarosław Tarnawa Godziszka ...... 70 Maciej Grzanka Pogórze ...... 16 Janusz Telega Gdańsk ...... 8 Mateusz Ulfik Przezchlebie ...... 49 Paweł Świtalski Siedlce ...... 15 Michał Waśkiewicz Białystok ...... 8 Jacek Konieczny Poznań ...... 42 Tomasz Albrecht Koluszki ...... 14 Radosław Borowicz Poznań ...... 7 Dariusz Iwanoczko Brzeg Dolny . . . . . 41 Ryszard Pichl Gdynia ...... 14 Adam Kawa Częstochowa ...... 7 Tomasz Jadasch Kęty ...... 41 Marcin Piotrowski Białystok ...... 14 Rafał Kozik Bielsko-Biała ...... 7 Witold Kardyś Warszawa ...... 38 Szymon Snarski Czeladź ...... 14 Rafał Kuchta Skrzyszów ...... 7 Tomek Chronowski Mała Wieś ...... 34 Jakub Zając Suchoraba ...... 13 Wojciech Macek ...... 7 Paweł Karcz Kraków ...... 34 Mateusz Dołgoszej Ełk ...... 12 Marcin Szatkowski Ciechanów ...... 7 Piotr Raczyński Gdynia ...... 29 Przemysław Musz Trzebnica ...... 12 Paweł Konopacki ...... 6 Marcin Kopa Kleosin ...... 27 Tomasz Olszewski Pszczółczyn ...... 12 Piotr Kuranty Sól ...... 6 Michał Gołaszewski Lubiszewice . . . . . 23 Marek Osiak Starogard Gd...... 12 Piotr Łaskarzewski Lewin Brzeski . . . . . 6 Mariusz Jaglarz Chrzanów ...... 23 Jacek Rączka Połomia ...... 12 Łukasz Oszmaniec Żory ...... 6 Przemysław Korpas Skierniewice . . . . 23 Przemysław Szpiler Oleśnica ...... 12 Teodor Woźniak Łódź ...... 6 Łukasz Kwiatkowski Kraków ...... 23 Marcin Pazdro Borowa ...... 11 Dawid Arendarski Bogunice ...... 5 Piotr Nowicki Ćmielów ...... 23 Bartosz Wesołowski Tarnowałąka . . . . . 11 Piotr Cieśliński Kraków ...... 5 Paweł Knioła Lubiewo ...... 21 Aleksander Bernaczek Magnuszowice . 10 Filip Grabarek ...... 5 Piotr Tatoń Kęty ...... 21 Marta Mrozowicz Ostrowiec Św...... 10 Damian Jasik Kończyce ...... 5 Marcin Rekowski Brusy ...... 20 Marcin Dobrogowski Gajowniki ...... 9 Bartłomiej Ogryczak Kościan ...... 5 Filip Rus Zawiercie ...... 20 Jarosław Łangowski ...... 9 Wojciech Pękul Myszadła ...... 5 Dominik Ciurej Trzemesna ...... 19 Marcin Połomski Kraków ...... 9 Kacper Rogalski Zielona Góra ...... 5 Jakub Borzdyński Glinik ...... 17 Łukasz Radomski Gdańsk ...... 9 Michał Stec Jazowsko ...... 5 Jakub Cieśliński Świętochłowice . . . . 17 Bartosz Tarnowski Katowice ...... 9 Andrzej Szulda Olsztyn ...... 5 Adam Kulpiński Sanok ...... 17 Artur Rolewski Gniezno ...... 8 Mateusz Wiśniewski Wisznice ...... 5

34 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów

Marta przysłała model Elektronicznego którego wyko- płomyka, pokazany na fotografii 2. Układ jest nawcą jest Ar- Fot. 6 Ognisko bardzo prosty, niemniej kieruję go do spraw- tur Rolewski Artura Rolewskiego dzenia i publikacji w Forum Czytelników. z Gniezna. Ar- Mateusz Ulfik z Przezchlebia napisał: Wi- tur zrealizował tam!!! Tym razem prezentuję układ „Mikropro- dwie wersje ste- cesorowego symulatora świeczki”. Początko- rownika. Dzięki wo wykonałem taki układ na zwykłych ukła- umieszczeniu dach cyfrowych (4093, 4017), ale nie chciał diod w głębi działać. Bardzo szybko doszedłem do tego, ogniska, wśród czym było to spowodowane, ale postanowiłem patyków i tra- nie zawracać sobie głowy tym układem i wyko- wy, uzyskany nałem całkiem inny układ na mikroprocku. Sy- efekt jest zadzi- muluje on idealnie prawdziwą świeczkę, a do wiająco reali- tego nie gaśnie i nie kapie z niego wosk ☺. styczny, zwłasz- Model przysłany przez Mateusza pokaza- cza biorąc pod ny jest na fotografii 3. uwagę prostotę Z kolei fotografia 4 pokazuje Świeczkę układu elektro- RGB Jakuba Borzdyńskiego z Glinika. Au- nicznego. Autor zakoń- tor pisze: Pod tajemniczym tytułem skrywa się czył list tak: Na zakończenie ma- dość proste urządzenie imitujące naturalną ła uwaga z mojej strony. Żaden układ elektro- świeczkę. „Płomień” tej świeczki może zostać niczny, nawet najbardziej rozbudowany, nie jektów (o ile zostaną pozytywnie zaopiniowa- „zapalony” za pomocą zapalniczki i zgaszony jest w stanie wytworzyć takiej atmosfery, jaką ne w Pracowni AVT) honoraria autorskie poprzez zdmuchnięcie. Świeczka może emito- daje prawdziwy płomień. Człowiek może kon- otrzymają: Marta Mrozowicz, Radosław wać światło w sześciu różnych kolorach. struować mniej lub bardziej udane symulato- Krawczyk, Mateusz Ulfik, Jakub Borzdyń- Fotografia 5 przedstawia model Radosła- ry, jednak nigdy nie dogoni natury. Czasem po ski i Artur Rolewski. wa Krawczyka z Rudy Śląskiej. Jest to noc- prostu nie obejdzie się bez rozpalenia w ko- Na koniec standardowa prośba – przypo- na lampka przypominająca świeczkę. Posiada minku prawdziwego ognia.... mnienie dla osób przysyłających materiały następujące tryby pracy: Pięciu ostatnich projektów nie omawiam w postaci elektronicznej: bardzo proszę - lampa (dająca zwyczajne światło) szczegółowo, ponieważ kieruję je do sprawdze- o przysyłanie schematów, projektów płytek - efekt płomienia (pomarańczowa dioda roz- nia i publikacji. Niektóre mają bardzo prosty i innych rysunków w popularnych forma- świetla okresowo matową bańkę żarówki) układ elektroniczny, ale jestem pewien, że zain- tach, na przykład PDF, JPG, GIF czy PNG, - niebieska poświata teresują wielu młodych Czytelników, a przy oka- i to także wtedy, gdy przysyłacie źródłowy - czerwona poświata zji udowadniają, że końcowy efekt nie zawsze plik z danego programu projektowego. - biała poświata odzwierciedla stopień skomplikowania układu. Jak zwykle pozdrawiam serdecznie - stopniowe przekształcanie barwy niebieskiej wszystkich sympatyków Szkoły i zapraszam w czerwoną, i odwrotnie. Podsumowanie do udziału w rozwiązaniu jej zadań. Wszystkie te funkcje są dostępne niezależ- Cieszę się, że znów mogę pięć projektów nie od siebie. W celu jak najłatwiejszej obsłu- skierować do sprawdzenia i publikacji. Tym gi zastosowano w niej odbiornik podczerwie- razem nagrody otrzymują: Artur Rolewski ni, przez co można nią sterować za pośrednic- i Michał Stec. Natomiast upominki dostają: twem dowolnego pilota RC5. Jacek Konieczny, Łukasz Mościcki, Marta Wasz Instruktor Na koniec jeszcze bardziej oryginalny mo- Mrozowicz, Radosław Krawczyk, Mateusz del – fotografia 6 pokazuje Domowe ognisko, Ulfik i Jakub Borzdyński. Po publikacji pro- Piotr Górecki

Druga klasa Szkoły Konstruktorów

CCoo ttuu nniiee ggrraa?? - Szkoła Konstruktorów klasa II Zadanie 134 rzy najlepszych odpowiedzi otrzymają upo- Na rysunku A pokazany jest schemat sterow- minki. nika trzykolorowej diody LED RGB, nadesła- ny przez 12-letniego uczestnika jako rozwią- Rozwiązanie zadania 129 zanie jednego z poprzednich zadań Szkoły. W EdW 11/2006 pokazany był rysunek B, Zadanie tym razem jest bardzo łatwe. schemat przełącznika dotykowego, będącego Jak zwykle pytanie brzmi: rozwiązaniem jednego z poprzednich zadań. Co tu nie gra? Oto fragmenty opisu: (…) Antena jest tutaj Bardzo proszę omożliwie krótkie odpo- źródłem sygnału zmiennego. Powinna to być wiedzi. Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopi- nieduża, cienka metalowa blaszka, dobrze wy- skiem NieGra134 i nadeślijcie w terminie 60 czyszczona i gładka. (…) Wzmocnienie tego dni od ukazania się tego numeru EdW. Auto- wzmacniacza jest ustalone przez stosunek Rys. A

Elektronika dla Wszystkich 35 Szkoła Konstruktorów rezystancji kolektorowej (R3) do wypadkowej przez jednego z Kolegów. Duża wartość rezy- większa jest ta oporność, tym większy sygnał. rezystancji emiterowej (R4||R5) i wynosi ona stora R1 może spowodować niepożądane reak- W przybliżeniu, bez dużego błędu możemy około 100. (…) Wzmocniony sygnał następnie cje na rozmaite zakłócenia. Można zmniejszyć przyjąć, że ciało człowieka dotykające do an- poprzez kondensator C2 trafia na bazę kolej- wartość R1. Jednak dopiero dodanie obwodu tenki czujnika ma charakter źródła prądowego nego tranzystora T2. Tam sygnał zmienny ule- filtrującego RC według rysunku D lub tylko o bardzo małej wydajności, rzędu nanoampe- ga obwodowi baza-emiter, który odcina dolne kondensatora według rysunku E rozwiązuje rów. przebiegi napięcia zmiennego. Następnie sy- problem ewentualnych zakłóceń i ryzyka błęd- A jeśli tak, to nasuwa się pytanie, czy za- gnał trafia na obwód RC (R6, C4), który pro- nego zliczania dodatkowych impulsów. miast wzmacniania sygnału, nie wystarczyło- stuje górne połówki dawnego napięcia zmien- To jeszcze nie by zwiększenie rezystancji wejściowej obwo- nego. Rys. C wszystko – wróćmy du czujnika? Teraz napięcie (prawie) stałe jest podane do sposobu z prze- Warto zauważyć, że w oryginalnym na wejście układu U1 typu 4017, który na co biegami indukują- układzie dla przebiegów o częstotliwości dzień jest licznikiem dziesiętnym, ale w tym cymi się w ciele 50Hz oporność obciążająca czujnik to równo- układzie jego zakres zliczający został skróco- człowieka. Są to ległe połączenie R2, R1 oraz impedancji tran- ny do 2, zwierając wejście RESET (pin 15) przebiegi o najróż- zystora, która równa jest mniej więcej iloczy- wraz z wyjściem Q2 (pin 4). (…) Tak więc niejszych częstotli- nowi wzmocnienia prądowego tranzystora odebrane w antenie napięcie zmienne zostaje wościach, w tym ra- i wypadkowej oporności „emiterowej” T1, wzmacniane, przefiltrowane w obwodzie RC diowych, wysokiej która wynosi mniej więcej 2kΩ. Zakładając pilnującym, aby układ U1 nie zareagował kil- częstotliwości, jed- minimalne wzmocnienie prądowe T1 równe kakrotnie na jeden „dotyk”, a następnie dzię- nak te zazwyczaj mają małą amplitudę. Tego 200, obliczamy oporność wejściową tranzy- ki temu układ 4017 zmienia stan wyjść, włą- rodzaju dotykowe czujniki reagują głównie na stora około 400kΩ. W połączeniu równole- czając lub wyłączając przekaźnik PK1. przydźwięk sieci energetycznej – przebieg głym z R1 (3600kΩ) i R2 (300kΩ) daje to mi- oczęstotliwości nimalną rezystancję wejściową wzmacniacza 50Hz indukowany około 164kΩ. pod wpływem pól Można się spodziewać, że zwiększenie re- magnetycznego, zystancji wejściowej do 10…22MΩ powinno azwłaszcza elek- dać podobny efekt jak stukrotne wzmocnienie trycznego, wytwa- w proponowanym układzie. Dlatego napraw- rzanych przez lo- dę warto zastanowić się, czy trzeba wzmac- kalną instalację niać sygnał z czujnika w zaproponowanym energetyczną. Dla- dwutranzystorowym układzie, czy też można tego czujnik doty- obwody czujnika znacznie uprościć? Przecież kowy tego typu rezystancja wejść układów CMOS jest ma tylko jedną ogromna, rzędu wielu gigaomów. Można Rys. B elektrodę. Zasad- więc spróbować uprościć obwody wejściowe niczo także w tym do postaci pokazanej na rysunku F. Dioda Uczestnicy słusznie stwierdzili, że głów- przypadku nie powinniśmy używać określe- D1 obcina ujemne połówki sygnału, a te do- nym błędem jest brak obwodu polaryzacji ba- nia „antena”, ponieważ antena kojarzy się datnie ładują niewielki kondensator CA przez zy tranzystora T2. Naładowany kondensator z sygnałami w.cz., a w tym kontekście okre- R2. Stała czasowa ładowania i rozładowywa- C2 nie będzie się mógł rozładować. ślenie to może rodzić błędne wyobrażenia. nia kondensatora CA powinna być większa I to jest jedyny oczywisty błąd. Układ licz- Warto wiedzieć, że energia tak indukowa- o ok. 20ms, czyli od okresu przebiegu 50Hz. nika z kostką 4017 i obwodem wykonawczym nych przebiegów jest znikoma. Okazuje się, Na pierwszy rzut oka wszystko jest w porządku, jest prawidłowy, warto byłoby jedynie dodać że ciało człowieka, będącego w tym wypadku rezystory ograniczające prąd diod LED. Przy anteną i źródłem napięciu zasilania 12V prąd ten może być przydźwięku sieci nadmiernie wielki – wartość zależy od para- 50Hz, ma bardzo metrów egzemplarza układu scalonego. I ta- dużą oporność wyj- kim krótkim stwierdzeniem można byłoby za- ściową. Nie chodzi mknąć analizę tego zadania. Warto jednak tu o mierzoną omo- przyjrzeć się układowi nieco bliżej. Dwóch mierzem rezystan- Rys. F uczestników stwierdziło bowiem, że obwody cję ciała, która jest Rys. G wejściowe można radykalnie uprościć, dołą- dużo mniejsza, tyl- czając czujnik wprost do wejścia CLK liczni- ko mówiąc niepre- ka U1. I to jest prawda. cyzyjnie, o wydaj- Rys. D Otóż ma to być przełącznik dotykowy. ność prądową sy- Przełączniki takie realizowane są na dwa Rys. E gnału indukowane- główne sposoby. Jeden to reakcja na przebie- go w ciele człowie- gi zmienne, indukujące się w ciele człowieka. ka. Co bardzo istot- Drugi to wykorzystanie rezystancji skóry pal- ne, napięcie sygna- ca. W tym drugim sposobie czujnik musi skła- łu użytecznego dać się z dwóch elektrod, ponieważ wykorzy- z czujnika bardzo stuje się tu prąd stały, płynący między nimi silnie zależy od przez rezystancję palca. Nieco ryzykowny jest oporności obwodu najprostszy układ z czujnikiem rezystancyj- obciążającego ten nym według rysunku C, zaproponowany czujnik. Czym Rys. H

36 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów jednak w tym przypadku kwestia jest znikoma H. Z uwagi na dużą podatność na uszkodzenie wydajność prądowa źródła sygnału, a tym sa- małych MOSFET-ów, zwłaszcza bez żadnych mym pojawia się problem czasu ładowania elementów zabezpieczających obwód bramki, kondensatora CA oraz sensownych wartości re- warto też wypróbować prostszą wersję, na zystorów R1 i RA. Niewiele pomoże modyfika- przykład według rysunku J. cja według rysunku G. Problem rozwiązuje za- Tym razem upominki otrzymują: Seba- stosowanie tranzystora polowego, choćby stian Powroźnik – Kolno, Tomasz Nowak – BS170, według uproszczonej idei z rysunku Rys. J Wołomin, Michał Olejniczak – Łódź.

Trzecia klasa Szkoły Konstruktorów

W ramach trzeciej klasy Szkoły Konstrukto- obliczeń. Są to zazwyczaj nieskomplikowane dzień. Przy okazji jest to też praktyczna nauka rów zajmujemy się przykładami praktycznych obliczenia, z jakimi mamy do czynienia na co korzystania z kart katalogowych.

układami CMOS 4047 według idei z rysunku Potrzebne karty katalogowe układów A. Wysyłane co sekundę paczki impulsów po- TFMS5360 oraz CMOS4047 można znaleźć Policz 134 winny być możliwie krótkie, jednak nie za pod adresem: Przeprowadzamy eksperymenty związane ze krótkie, żeby odbiornik niezawodnie na nie www.datasheetcatalog.com zdalnym sterowaniem za pomocą podczer- reagował. Rozwiązania powinny być możliwie krót- wieni. Wykorzystujemy typowe scalone ukła- W ramach zadania należy obliczyć warto- kie, ale ważne jest, by podać wyjaśnienie, dy odbiorników podczerwieni. Mamy w zapa- ści elementów RA, CA ustalających długość dotyczące przyjętych wartości elementów. sach układy TFMS5360, a także mające takie paczek impulsów (liczbę impulsów w paczce) Najlepiej, gdyby praca zawierała zwięzły opis same parametry SFH506-36kHz, które reagu- oraz RB, CB wyznaczających częstotliwość przebiegu obliczeń. ją na przebiegi o częstotliwości nośnej 36kHz. nośną, która ma wynosić 36kHz. Nagrodami będą kity AVT lub książki. Je- Chcemy zbudować nadajnik, wytwarzający Dodatkowo można przeanalizować wpływ stem przekonany, że potraktujecie tę trzecią krótkie paczki impulsów sterujących. W na- rozrzutu elementów RC oraz wahań napięcia klasę nie tyle jako okazję do zdobycia upo- dajniku będzie pracować dioda nadawcza zasilającego. minków, ale przede wszystkim sposobność do podczerwieni (IRED), sterowana dwoma W żadnym wypadku nie chodzi o ekspery- nauki i pogłębiania wiedzy. Wszystkie roz- mentalne dobranie elementów ukła- wiązania nadsyłane w terminie 60 dni od uka- A du ani o odszukanie w literaturze zania się tego numeru EdW powinny mieć do- podobnego rozwiązania, tylko o sa- pisek Policz134 (na kopercie, a w tytule maila modzielne obliczenie wartości ele- dodatkowo nazwisko, np.: Policz134Jankow- mentów. Dlatego w rozwiązaniu na- ski). Z uwagi na specyfikę zadania, bardzo leży podać: proszę o podawanie swojego wieku oraz miej- 1. schemat układu sca nauki czy pracy. 2. wartości elementów RA, CA, RB, CB, Zapraszam do rozwiązania tego zadania ale dobrze byłoby także: zarówno początkujących, jak i doświadczo- 3. zwięźle wyjaśnić, dlaczego war- nych elektroników! Można też jeszcze nadsy- tości elementów są takie, a nie łać rozwiązania zadania Policz133 z poprzed- inne. niego miesiąca.

Rozwiązanie zadania stotliwości 100kHz, co poniekąd sugeruje też widać, wzmocnienie samego wzmacniacza Policz 129 rysunek B, na którym widać dwa wzmacnia- silnie zależy od częstotliwości. Dwie linie po- W EdW 11/2004 przedstawione było zadanie cze operacyjne. Na rysunku C pokazana jest kazują, że w bardzo prostej kostce LM358 z serii Policz, które brzmiało: Eksperymentu- charakterystyka bardzo popularnego wzmac- wzmocnienie w pewnym stopniu zależy też jemy z ultradźwiękami. Między innymi chcemy niacza operacyjnego LM358. Jest to zależ- od napięcia zasilania – niższe napięcie zasila- podsłuchiwać nietoperze. (…) Chcemy zbudo- ność wzmocnienia od częstotliwości pracy nia oznacza nieco mniejsze wzmocnienie (li- wać wzmacniacz wejściowy według ogólnej przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Jak nia zielona). Owszem, wzmacniacz zapewnia idei z rysunku B. Wzmacniacz ma mieć pa- wzmocnienie rzędu 100dB, czyli 100 tysięcy smo 20kHz…100kHz i ma zapewnić wzmoc- razy, a nawet większe, ale tylko dla przebie- nienie 60dB. gów wolnozmiennych i sygnałów stałych. Jak widać z rysunku C, tylko przy częstotliwo- ściach poniżej 1kHz wzmocnienie kostki LM358 jest wyższe niż 1000. Dla częstotli- wości 100kHz wzmocnienie z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego wynosi około 10x, czy- li 20dB. Tak więc dla uzyskania wzmocnienia B 1000x potrzebne byłyby co najmniej trzy ta- Na początek oczywiście trzeba było zdać kie wzmacniacze… sobie sprawę, że wzmocnienie 60dB to Dodanie pętli ujemnego sprzężenia zwrot- wzmocnienie tysiąckrotne. Popularny poje- nego w postaci dwóch rezystorów powoduje, dynczy wzmacniacz operacyjny nie jest w sta- że wzmocnienie dla prądu stałego i małych nie wzmocnić tysiąckrotnie sygnałów o czę- C częstotliwości jest określone przez stosunek

Elektronika dla Wszystkich 37 Szkoła Konstruktorów rezystorów pętli sprzęże- nia zwrotnego. Jeśli jed- nak spróbowalibyśmy zbudować wzmacniacz J o nominalnym wzmocnie- niu równym 10x, na przy- kład według rysunku D, to przy częstotliwości 100kHz wzmocnienie z kilku powodów będzie mniejsze od 10 i to nawet przy napięciu zasilania 26…30V. Do uzyskania wcałym paśmie określonego wzmocnienia, wym sprzężeniem zwrotnym Analog Devices cze przetworniki ultradźwiękowe budowane potrzebna jest pewna „nadwyżka” wzmocnie- AD8067. Przy częstotliwości 100kHz ma on są z materiałów piezoelektrycznych – wtedy nia. Aby w realnym układzie uzyskać przy wzmocnienie prawie 70dB (2000…3000x). ich oporność wewnętrzna jest duża. Pożądane częstotliwości 100kHz wypadkowe wzmoc- Najprawdopodobniej jeden taki wzmacniacz byłoby, a na pewno nie będzie przeszkadzać, nienie równe 60dB (1000x), potrzebne byłyby mógłby wystarczyć do wzmocnienia sygna- jeśli oporność wejściowa wzmacniacza bę- co najmniej cztery takie wzmacniacze, każdy łów z pasma 20kHz…100kHz o 60dB. dzie duża. A to sugeruje użycie kostek z tran- o wzmocnieniu 15dB (5,62x), albo lepiej pięć Dla takiego wzmacniacza iloczyn wzmoc- zystorami polowymi na wejściach. W takim wzmacniaczy o wzmocnieniu 12dB (3,98x). nienia (G – Gain) i szerokości pasma (B lub razie na warsztat trzeba wziąć kostki z rodzin Taki kilkustopniowy wzmacniacz z LM358 BW – Bandwidth), oznaczany GBW lub GBP, TL08x i TL07x. albo LM324 miałby szansę zrealizować po- sięga 200MHz. Natomiast dla poczciwego Nie ulega wątpliwości, że lepsze byłyby stawione zadanie, ale tylko wtedy, gdy sygna- LM358 GBW wynosi tylko około 1MHz. kostki mniej szumiące, czyli TL07x. Ich cha- ły na wyjściu wzmacniacza nie byłyby duże. Ceny takich nowoczesnych, szybkich rakterystyka wzmocnienia z otwartą pętlą po- Wskazuje na to rysunek E, pokazujący mak- wzmacniaczy nie są porażające. Wydatek na- kazana jest na rysunku G. Jak widać, przy symalną międzyszczytową wartość sygnału wet kilkudziesięciu złotych nie stanowiłby częstotliwości 100kHz mają one wzmocnie- wyjściowego w funkcji częstotliwości. Przy większego problemu, niemniej po uwzględ- nie około 30, czyli mniej więcej 30x. Dodanie częstotliwości 100kHz maksymalna amplitu- nieniu kosztów wysyłki i czasu realizacji war- pętli sprzężenia zwrotnego ustalającego da na wyjściu nie przekroczy 1,5Vpp, a to to zastanowić się nad możliwości wykorzy- wzmocnienie równe 10 nie zapewni przy czę- z uwagi na małą szybkość stopnia wyjściowe- stania wzmacniaczy powszechnie dostępnych stotliwości 100kHz wzmocnienia dokładnie go. Choćby tylko z tego względu warto prze- i radykalnie tańszych, takich dosłownie za równego 10x. Wzmocnienie będzie troszkę analizować możliwość wykorzystania kostek złotówkę. Oczywiście „podejrzenie” pada na mniejsze niż 10, niemniej można spróbować o lepszych parametrach. kostki NE5532, LM833 oraz na rodzinę zrealizować wzmacniacz złożony z trzech ta- Dla uzyskania wymaganych właściwości TL08x i TL07x. kich stopni. Bezpieczniej byłoby wykorzystać można byłoby wykorzystać nowoczesny Tu od razu warto zwrócić uwagę na kwe- kostkę TL074 i zrealizować na niej wzmac- wzmacniacz operacyjny wysokiej jakości. stię oporności wejściowej. Otóż często odbior- niacz czterostopniowy, gdzie każdy stopień Szczerze mówiąc, tylko bardzo nieliczne po- będzie miał wzmocnienie 15dB, czyli 5,62x. jedyncze wzmacniacze operacyjne poradziły- F Kostki TL07x (i TL08x) mają dość szybki by sobie z takim zadaniem. Na rysunku F po- stopień wyjściowy — szybkość zmian napię- kazana jest charakterystyka wzmacniacza cia wyjściowego typowo wynosi 13V/us, operacyjnego z wejściami FET i napięcio- więc nie będzie kłopotu także z uzyskaniem na wyjściu przebiegu o wartości międzysz- czytowej zbliżonej do napięcia zasilania. D Poświadcza to rysunek H.

E

G

H

Jeśli projektowany wzmacniacz ma mieć dużą oporność wejściową, to jego pierwszy stopień powinien być zrealizowany w konfi- guracji nieodwracającej. Dla uproszczenia po- zostałe trzy stopnie mogą być w konfiguracji odwracającej. Układ zasilany pojedynczym napięciem mógłby więc wyglądać jak na rysunku J. Projektując płytkę drukowaną,

38 Elektronika dla Wszystkich Szkoła Konstruktorów

należałoby zwrócić uwagę na minimalizację 5,62x w pierwszym stopniu, stosunek RB/RA Kondensatory CF ograniczą pasmo od dołu. rozmaitych pasożytniczych sprzężeń (sposób powinien wynosić około 4,62x. Natomiast we Nie zaszkodzi, jeśli dolna granica pasma prze- prowadzenia masy, obwodów zasilania oraz wzmacniaczach odwracających stosunek noszenia będzie mniejsza niż podane w zada- pojemności między poszczególnymi obwoda- RD/RC powinien wynosić 5,62. Nie jest to jed- niu 20kHz, stąd proponowane wartości CF to mi), które w skrajnym przypadku mogłyby nak wzmacniacz pomiarowy, więc nie trzeba 10nF albo nawet 22nF, a nie 4,7nF. spowodować samowzbudzenie takiego stosować precyzyjnych rezystorów 1-procent- Upominki za rozwiązanie zadania Poli- wzmacniacza. Z uwagi na pasożytnicze po- owych. Nie ma sensu dodawanie kondensato- cz129 otrzymują: Paweł Fecko – Nowy Sącz, jemności montażowe, wartości rezystorów RB rów ograniczających pasmo od góry, co pro- Michał Wcisło – Zajazd, Leszek Piotrowski iRD nie powinny być wyższe niż 100kΩ, le- ponowało kilku uczestników. Pasmo zostanie – Wrocław. piej 5…20kΩ. Dla uzyskania wzmocnienia ograniczone przez wzmacniacze operacyjne. Piort Grecki

Elektronika dla Wszystkich 39