30 E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i chMaj 2002

Są osoby, które do późna siedzą przed telewi−zorem i zasypiają przed końcem programu.A telewizor gra sobie przez całą noc. Kiedyś,gdy odbiorniki były o wiele mniej doskonałe,pozostawienie telewizora włączonego na nocprzy braku sygnału miało, według niektórychopinii, zły wpływ na jego trwałość. Oszczęd−ność energii na pewno miała znaczeniew prehistorycznych czasach, gdy cud ra−dzieckiej techniki, lampowy Rubin, pobierałz sieci kilkaset watów mocy.

Dziś względy ekonomiczne straciły zna−czenie, niemniej są Czytelnicy, którzy chcie−liby, żeby telewizor wyłączał się automatycz−nie, gdy skończy się program telewizyjny.Choć wiele współczesnych odbiorników wy−posażonych jest w takie obwody, problemjest nadal godny uwagi. Paweł Szwedz Grodźca Śl. zaproponował budowę układu,wyłączającego telewizor po zakończeniuprogramu. Cel zadania wydaje się oczywisty– wyłączenie odbiornika.

Ja jednak proponuję chwilę zastanowie−nia...

Czy ważniejszym celem nie byłoby obu−dzenie miłośnika telewizji, który prawdopo−dobnie zasnął w jakiejś niewygodnej pozycjina kanapie? Wszystko zależy od tego, czychodzi o telewizor w sypialni, czy w pokojugościnnym. Ze względu na te dwie różne sy−tuacje rozszerzam temat zadania:

Zaprojektować układ wyłączający telewizor po zakończeniu programu

lub (i) budzący domownika, który zasnął przez odbiornikiem.

Kiedyś proponowano w takim przypadkusprawdzanie poziomu sygnału ARW, któryrzeczywiście daje informację o braku sygna−łu nośnego, zwłaszcza w przypadku silniej−szych stacji. W przypadku urządzenia nagwarancji taki sposób absolutnie nie wchodziw grę. Poza tym większość stacji nie wyłączanadajnika tuż po zakończeniu programui przynajmniej przez jakiś czas nadawany jestobraz testowy. To oznacza, że trzeba zastano−wić się nad innymi sposobami wykrywaniazakończenia programu.

Nie zachęcam do ingerencji we wnętrzeodbiornika! Każda ingerencja w fabrycznyukład telewizora niesie pewne ryzyko, dlate−go wypadałoby przynajmniej przeanalizowaćnieinwazyjne sposoby. Wyobrażam sobie, żeurządzenie będzie raczej miało formę pudeł−ka – przystawki z przekaźnikiem odłączają−cym zasilanie (być może z przekaźnikiem bi−stabilnym). To stawia pewne dodatkowe za−dania do rozwiązania. Na jakie objawy mareagować urządzenie? Czy na szum z głośni−ka, obecny w starszych odbiornikach przybraku sygnału? A może na brak sygnałuz głośnika w odbiornikach wyposażonychw obwód blokady szumów? Jak układ zarea−guje na planszę testową i towarzyszący temuciągły dźwięk, nadawany przez liczne stacje

jakiś czas po zakończeniu programu? Jakodróżnić taki ciągły ton od dźwięku towarzy−szącemu normalnemu programowi?

A może sprawdzać zmiany zawartości sy−gnału wideo? Czy można do tego wykorzy−stać złącze EURO (Scart) i dostępne tam sy−gnały?

Starannie przemyślcie działanie urządze−nia. Nie powinno ono utrudnić normalnegokorzystania z odbiornika. Przykładowo jeślibyłaby to przystawka wyłączająca zasilanie,trzeba zagwarantować, że po zaniku i powro−cie napięcia sieci przekaźnik zostanie załą−czony. Także po automatycznym wyłączeniuna noc, włączenie rankiem odbiornika nie po−winno być skomplikowane.

Choć wiem, że wielu z Was nie ma przed−stawionego problemu z zasypianiem, albo teżposiadacie odbiornik wyposażony w odpo−wiednią funkcję, nie zlekceważcie zadania.Bez względu na stopień przydatności takiegourządzenia w Waszym domu, spróbujciezmierzyć się z interesującym problememtechnicznym. Ze względu na specyfikę zada−nia tym razem część puli nagród z góry rezer−wuję dla najlepszych prac teoretycznych.Czekam więc na pomysły i schematy, a jeśliktoś zdecyduje się wykonać model, tym bar−dziej mnie to ucieszy, a wykonawca ma szan−sę na publikację projektu w dziale E−2000lub w Forum. Czekam też na propozycje ko−lejnych zadań. Pomysłodawcy wykorzysta−nych zadań otrzymują nagrody rzeczowe.

Temat zadania 71 brzmiał: Zaprojektować „deszczoostrzegacz”

dla gospodyni.

Cieszę się, że otrzymałem mnóstwo roz−wiązań, w tym kilkanaście modeli. Zadaniebyło w zasadzie łatwe, ale jak podkreślaliliczni uczestnicy, na pozór drobne szczegółyokazały się ważne, wręcz najważniejsze. Po

pierwszej, wstępnej analizie wszystkich praczdecydowałem, jakie będą kryteria rozdziałunagród i punktów. Prace można bowiempodzielić na dwie nierówne grupy. Do jednejnależą wszystkie rozwiązania, które można

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 widzianejest podanie swego wieku.Ewentualne listy do redakcji czy spostrzeżenia do erraty powinny być umieszczone na oddzielnychkartkach, również opatrzonych nazwiskiem i pełnym adresem. Prace należy nadsyłać w terminie45 dni od ukazania się numeru EdW (w przypadku prenumeratorów – od otrzymania pisma pocztą).

SSSSzzzzkkkkoooołłłłaaaaKKKKoooonnnnsssstttt rrrruuuukkkkttttoooorrrróóóówwww

Zadanie nr 75

Rozwiązanie zadania nr 71

31

Szkoła Konstruktorów

E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i ch Maj 2002

nazwać klasycznymi: układ sprawdza rezy−stancję między elektrodami czujnika i po wy−kryciu kropel wody na czujniku włącza sy−gnalizator bezpośrednio lub drogą radiową.Druga grupa to rozwiązania niestandardowe,gdzie Autorzy zaproponowali jakieś orygi−nalne pomysły i modyfikacje.

Przy rozdziale nagród i punktów brałempod uwagę właśnie oryginalność rozwiązańi ewentualne praktyczne próby, a w przypad−ku układów z pierwszej grupy – praktycznąprzydatność i łatwość obsługi.

Prace teoretycznePrawie wszystkie zaproponowane układy za−wierają czujnik rezystancyjny. Większośćuczestników proponuje, by miał on postaćdwóch „grzebieni”. W takim przypadku trze−ba zadecydować, czy po wykryciu deszczusygnalizator ma wyć stale, czy ma włączyćsię na pewien czas, na przykład na minutęczy pięć minut. W pierwszym przypadkudźwięk może być wyłączany przez wytarcieczujnika do sucha, w drugim czujnik nie mu−si być od razu wysuszony, natomiast wartopomyśleć o możliwości wyłączenia dźwięku.Trzeba to nie tylko starannie przemyśleć, aleteż wypróbować w praktyce, bo podczasużytkowania zapewne dadzą o sobie znać do−datkowe cechy lub potrzeby.

Dwa proste, godne uwagi schematy tegotypu, pokazane na rysunku 1, zaproponowałJarosław Chudoba z Gorzowa Wlkp. W obuprzypadkach sygnał dźwiękowy trwa tylkoprzez określony czas, a układ nie zawierawyłącznika, ani obwodu skracania czasutrwania dźwięku.

Najprostszy z najprostszych sygnalizatormożna zbudować według rysunku 2 – powykryciu deszczu dwa tranzystory w ukła−dzie Darlingtona włączą brzęczyk piezo z ge−neratorem. Przy zasilaniu z baterii 9V zwy−

kły 12−woltowy brzęczyk piezo da wystar−czająco głośny dźwięk. Jeśli dźwięk miałbybyć przerywany, trzeba zastosować dodatko−wy generator, na przykład z kostką CMOSlub sprytnie wykorzystać diodę migającą.

Prosty układ z jedną kostką 4093 zapro−ponował Dawid Lichosyt z Gorenic. W tymgodnym uwagi układzie (Lichosyt.gif) możnadodatkowo usunąć tranzystory. Piotr Pod−czarski z Redecza Wlk. zaproponował układz dwoma klasycznymi generatorami na kost−ce 4001 lub 4011 i z przetwornikiem PCA−100. Andrzej Szymczak ze Środy Wlkp.chce wykorzystać układy CMOS, a jako ele−ment wykonawczy – głośnik sterowany przez„darlingtona”. Jakub Świegot, również ze Środy Wlkp., chce wykorzystać bramkiNAND i kostkę 4017. Krzystof Budnikz Gdyni przysłał schemat z kostką CMOSi tranzystorami. Kamil Urbanowicz z Ełkuzaproponował trzy schematy: z nadajnikiemradiowym, z torem podczerwieni i lokalnyz sygnalizatorem w urządzeniu.

Paweł Szwed z Grodźca Śl. rozważał wy−korzystanie w roli czujnika membrany piezoPCA−100, gdzie taki mikrofon reagowałby nakrople deszczu i uruchamiałby sygnalizator.Ostatecznie zdecydował się jednak na dośćrozbudowany układ z czujnikiem rezystancyj−nym i nadajnikiem radiowym (Szwed.gif)

Marcin Malich z Wodzisławia Śl. zapro−ponował w eleganckiej pracy kilka schema−tów (Malich.zip), w tym prosty z jedną kost−ką 4093, bardziej złożony z czujnikiem świa−tła oraz rozbudowany z kodowanym toremradiowym. Zachęcam Marcina do przepro−wadzania praktycznych prób −schematy trzeba zmodyfikować,bo membrany PCA−100 nie nale−ży sterować za pomocą jednegotranzystora.

Szymon Janek z Lublinaprzysłał schemat z kostką 4093(Janek.gif). Szczególnym pomy−słem jest wykorzystanie do wyłą−czania sygnalizatora... przełącz−nika wstrząsowego. Krótkomówiąc, gospodyni ma potrzą−snąć wyjącym sygnalizatorem,żeby wyłączyć dźwięk. ChoćSzymon nie podał szczegółów,idea jest co najmniej godna uwa−gi. Taki wstrząsowy wyłącznikmożna zrobić z wykorzystaniemsprężynki lub styków przekaźni−ka, na którego kotwicy zamoco−wany jest ciężarek.

Marcin Rekowski z Brusówwykonał tego typu sygnalizator jużponad rok temu. Choć układ elek−troniczny można radykalnie upro−ścić i zmodyfikować, przydzielamMarcinowi upominek za kilkapraktycznych szczegółów (Rekow−ski.gif). Na przykład elementem

wykonawczymjest przekaźniki radio, którego je−go „mama słuchanon−stop i gdy onomilknie jest toznak, że padadeszcz”. Marcinjako jeden z nie−licznych wspo−mniał o sytuacji,gdy pada deszcz, ale dopiero co wywieszonepranie jest jeszcze mokre – ma przełącznik,którym może wyłączyć urządzenie.

Jarosław Tarnawa z Godziszki oprócz„klasycznego” schematu z kostką 4093 przy−słał projekt układu z czujnikiem rezystancyj−nym włączonym w obwodzie generatoraz bramką Schmitta. Deszcz spowoduje obni−żenie częstotliwości generatora, a to zostaniewykryte przez prosty detektor częstotliwościz kostką 4017. Schemat Jarka pokazany jestna rysunku 3. Choć można mieć wątpliwo−ści co do poboru prądu, pomysł podoba misię, a rozwijając go można byłoby wypróbo−wać prostszy układ, gdzie membrana piezobyłaby dołączona do wyjścia generatoraprzez filtr dolnoprzepustowy według idei po−kazanej na rysunku 4. Filtr dolnoprzepusto−wy musiałby na tyle zmniejszyć stuki, wy−twarzane przy pracy generatora z małą czę−stotliwością, żeby nie przeszkadzały w stanieczuwania. Po wykryciu deszczu częstotli−wość musiałaby wzrastać do częstotliwościrezonansowej przetwornika PCA−100, czylido około 3,5kHz i byłaby dobrze słyszalna.

Rys. 1

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 2

32

Szkoła Konstruktorów

E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i chMaj 2002

Rozwiązania praktyczneNa fotografii 1 można zobaczyć model 12−let−niego Łukasza Kwiatkowskiego z Krakowa.Aleksander Drab ze Zdziechowic wykonałmodel pokazany na fotografii 2, z kostką 555.

Wojciech Kuźmiak z Gdyni przysłał modelpokazany na fotografii 3, zawierający kostkę4093 i brzęczyk. Fotografia 4 pokazuje„Deszczochron” Roberta Jaworowskiegoz Augustowa. Układ (Jaworowski.gif) zawie−ra dwa fotorezystory (!), przy czym zasłonię−cie jednego z nich może być wykorzystanedo blokowania sygnału dźwiękowego.

Natomiast Mariusz Chilmon z Augustowawykonał prototyp, pokazany na fotografii 5.Schemat jego „Deszczowca” można zoba−czyć na rysunku 5. Warto go porównaćz podobnym układem z rysunku 1b. FilipRus z Zawiercia, po przerwie w uczestnic−twie w Szkole „ponownie zmobilizował siędo pracy” i z użyciem bramek kostki 4093wykonał prosty, ale użyteczny model pokaza−ny na fotografii 6. Jeśli czujnik jest suchyi czysty, układ nie pobiera prądu. Aby za−gwarantować, że podczas przechowywaniapobór prądu równa się zeru, Filip zastosowałna wszelki wypadek dodatkowy wyłącznikzasilania w postaci styków na końcach spina−cza mocującego. Na czas przechowywanianależy między szczęki spinacza włożyć ka−wałek materiału izolacyjnego.

Na zupełnie inny pomysł wpadł JakubSobański z Rudki, którego model pokazujefotografia 7. Chce zasilać swój deszczo−ostrzegacz z sieci, a tylko czujnik deszczuwystawić za okno. O takim pomyśle wspo−mniało kilku innych uczestników. Idea jestsłuszna, ale w tym wypadku ABSOLUTNIENIE WOLNO ZASILAĆ UKŁADUWPROST Z SIECI, przez zasilacz beztrans−formatorowy. Koniecznie trzeba zastosowaćklasyczny zasilacz fabryczny gwarantującybezpieczeństwo. Przy zasilaczu beztransfor−matorowym, zależnie od sposobu włożeniawtyczki do gniazdka, pełne napięcie siecimoże pojawić się na elektrodzie czujnikai nieszczęście murowane!

Bateryjne zasilanie ma układ z fotografii 8,wykonany i sprawdzony przez Bartka Zu−brzaka z Sieradza. Jeden z haków jest rucho−my i w stanie spoczynku sprężyna wyłączazasilanie prostego układu (Zubrzak.gif). Gdyna sznurze zostanie powieszone pranie zasi−lanie zostaje włączone i układ przechodzi dostanu czuwania, ewentualnie sygnalizuje

Fot. 1 Model Łukasza Kwiatkowskiego

Fot. 2 Układ Aleksandra Draba

Fot. 3 Model Wojciecha Kuźmiaka

Fot. 4 DeszczochronRoberta Jaworowskiego

Fot. 6 Model Filipa Rusa

Fot. 7 Układ Jakuba Sobańskiego

Fot. 8 Projekt Bartka Zubrzaka

Rys. 5

Fot. 5 Deszczowiec Mariusza Chilmona

33

Szkoła Konstruktorów

E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i ch Maj 2002

deszcz. Dzięki takiej budowie nie trzeba sięmartwić o pobór prądu w stanie spoczynku,nawet gdy czujnik jest mokry.

Marcin Wiązania z Gacek zaproponowałukład z modułami radiowymi 443MHz i kost−kami MC14502x (Wiazania1.gif) i zrealizo−wał prostszy układ (Wiazania2.gif) z kostka−mi 4093 i 4049, pokazany na fotografii 9.

Andrzej Sadowski−Skwarczewski zeSkarżyska−Kamiennej wykonał układ z dwo−ma sygnalizatorami piezo (Sadowski.gif). Je−den ma służyć do kontroli zasilania, drugi dosygnalizacji deszczu. Cechą szczególną jestobecność małego magnesu, umocowanegona sznurku. W spoczynku magnes ten przy−ciągnięty jest do metalowego wkrętu i przyokazji zwiera styki kontaktronu. Gdy sygna−lizator zostanie powieszony na sznurku wrazz praniem, styki kontaktronu się rozewrąi układ przejdzie w stan czuwania. Każderozwarcie styków kontaktronu powoduje teżpowstanie krótkiego sygnału dźwiękowego,potwierdzającego dobrą kondycję baterii. Fo−tografia 10 pokazuje ten interesujący model.

Dwóch Kolegów wykonało modele z łą−czem radiowym. Michał Koziak z Sosnowcaprzeprowadził szereg prób. Wypróbował pro−sty sygnalizator piezo zasilany z baterii 3V.W liście napisał: Moduły nadawczo−odbior−cze są drogie. Sygnalizacja może się też odby−wać za pomocą fal radiowych zakresu UKF.Sprawdziłem bramkowany układ generatoraz bramek NAND 74HC132 (...). Niestety,układ musiał być zasilany napięciem mini−mum 3V. Pomyślałem, że można wykorzystaćbaterię 1,5V i podbijacz napięcia na LM3909,lecz nie dało to oczekiwanych rezultatów. Na−stępnie zbudowałem standardowy nadajnik

w.cz. na jednym tranzystorze (...) do modula−cji (...) wykorzystałem elektronikę z budzika.(...) Jeżeli napięcie zasilania spadnie poniżej1,15V, przestaje działać układ z budzika i ge−nerator wysyła jedynie falę nośną, co jest jed−nocześnie wskaźnikiem stanu baterii.

Choć do takiego rozwiązania można miećliczne zastrzeżenia, wiem, że wielu Kolegówjest żywo zainteresowanych podobnymi ukła−dami „radiowymi”, dlatego na rysunku 6 po−daję schemat. Cewka L ma 3 zwoje nawiniętena wiertle 4mm. Na fotografii 11 pokazanyjest mały model umieszczony w obudowiezlutowanej z kawałków płytki drukowanej.Pokrywka jest uszczelniona za pomocą rozto−pionego wosku (stearyny ze świeczki).

Przy okazji chciałem poinformować Micha−ła, dlaczego jego praca z zadania 65 nie zostałasklasyfikowana. Niedawno okazało się, że przysegregacji poczty przesyłka została błędnie za−kwalifikowana i trafiła do innego działu. Doli−czam Michałowi punkty, a nadesłany wtedymodel można zobaczyć na fotografii 12.

I po raz kolejny bardzo proszę, żebywszyscy uczestnicy Szkoły dodawali na li−stach i paczkach dopisek „Szkoła Konstruk−torów zadanie XX”, co pozwoli uniknąćpodobnych błędów.

Tor radiowy wykorzystał też BartłomiejRadzik z Ostrowca Św. Nadajnik i odbiornikpokazane są na fotografiach 13 i 14. Na ry−sunku 7 można zobaczyć oryginalny schemat.Choć Autor sam przyznaje, że układ nie jestdopracowany, schemat zasługuje na uwagęz kilku względów. Bartek pisze, że po prze−rwie w aktywnej współpracy ze Szkołą Kon−struktorów powracam ze zdwojoną energiąi zapałem do pracy (...) układ wykorzystujeczujnik pojemnościowy, którego wykonaniesprawi kłopot niewspółmiernie mały wobec je−go trwałości i niezawodności. Na układ skła−dają się dwa elementy: właściwy detektor de−szczu wyposażony w koder i nadajnik radiowyoraz odbiornik−dekoder umieszczony w po−ręcznej obudowie zasilacza wtyczkowego.

Oto krótki opis deszczoostrzegacza. Częśćnadawcza: generator powolnych impulsówprostokątnych (T= ok. 1min.) zbudowany jestna bazie U1A. Zezwolenie na jego pracę da−je sygnał z fotodiody D1. Praca generatorazatrzymywana jest w nocy (w nocy raczej niktnie suszy prania), lub po umieszczeniu urzą−dzenia w ciemnej szafie. Impulsy prostokątneulegają zróżniczkowaniu w obwodzie czujni−ka Cx i R3. Cały sekret działania czujnika Cxpolega na fakcie wzrostu pojemności międzyścieżkami polakierowanego laminatu, kiedyna jego powierzchnię upadnie kropla wody.C3,R4,PR1 tworzą obwód gaszący powstałepodczas różniczkowania szpilki, umożliwia−jąc kompensację czujnika w stanie suchym.

Fot. 10 Układ AndrzejaSadowskiego−Skwarczewskiego

Rys. 6

Fot. 11 Nadajnik Michała Koziaka

Fot. 12 Układ Michała Koziaka z zadania 65

Fot. 9 Model Marcina Wiązani

Fot. 13 Nadajnik Bartłomieja Radzika

Fot. 14 Odbiornik Bartłomieja Radzika

34

Szkoła Konstruktorów

E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i chMaj 2002

U1B separuje tę część układu, dopasowującjednocześnie sygnały do poziomów logicz−nych. W eter wysyłany jest sygnał o częstotli−wości 433MHz, który modulowany (właści−wie kluczowany) jest częstotliwością genera−tora na U1C − ok. 2,2kHz. Ten prosty sposóbkodowania okazał się całkowicie wystarcza−jący. Ponieważ czas trwania pojedynczejszpilki jest wielokrotnie krótszy od okresuprzebiegu 2,2kHz, niemożliwe byłoby bram−kowanie nią pracy generatora U1C. Dlategoelementy R5, D2, R6, C4 wydłużają impulssterujący pracą generatora. W efekcie (przywłaściwie wykalibrowanym układzie), gdyczujnik jest suchy, układ „milczy”, natomiastkiedy pada deszcz – wysyła krótkie sygnałyradiowe. Układ umieszczony jest w opakowa−niu leku Acenocumarol, z okienkiem wycię−tym dla fotodiody. Całość uszczelniona kle−jem silikonowym.

Część odbiorcza: hybrydowy odbiorniksuperreakcyjny RR3 odbiera sygnały radio−we o częstotliwości 433MHz (a także znacznąilość zakłóceń). Antenę stanowi ścieżka naobrzeżu płytki drukowanej. R8, R9 stanowiądzielnik zmniejszający sygnał z odbiornikado poziomu ok. 160mVpp. C8 zmniejsza nie−co zawartość harmonicznych w przebiegu,a C9 odcina składową stałą. Tak spreparo−wany sygnał trafia od dekodera tonowegoU2, dostrojonego do częstotliwości kodującejnadajnika, tj. 2,2kHz. Jeżeli odebrany sygnałbędzie miał taką częstotliwość, buzzer Q1 za−cznie pikać przez ok. 7s. Elementy współpra−cujące z U3B pozwalają uniknąć wysłuchi−wania kilkusekundowego alarmu po włącze−niu odbiornika do sieci. Część odbiorcza za−silana przez zasilacz beztransformatorowydostarczający napięcia ok. 5V i wydajnościprądowej odpowiedniej do zapewnienia po−prawnej pracy z dość prądożerną kostkąNE567. Układ umieszczony jest w typowejobudowie zasilacza wtyczkowego.

Ponieważ urządzenie wykonałem główniedla wypróbowania idei czujnika pojemno−ściowego, przyszła pora na podanie sposobu

jego wykonania. Otóż czujnikiem jest płytkaz laminatu, której ścieżki układają się w for−mie dwóch grzebieni zazębiających się, lecznie stykających. Powierzchnia płytki jest po−kryta dwiema (lub trzema) warstwami lakie−ru uretanowego w sprayu. Inne rodzaje lakie−ru mają gorsze własności izolacyjne i nienadają się do naszych celów. System tensprawdził się w działaniu, gdybym jednakdysponował nadmiarem czasu, wprowadził−bym następujące poprawki.:

D5 wymienić na „zenerkę” 12V/1W, a zanią wstawić LM78L05 (występują tętnieniazasilania niekorzystnie wpływające na pracęodbiornika RR3),

Fragment układu nadajnika z U1C zastą−pić oddzielną kostką CD4047 (słaba stabil−ność częstotliwości w dziedzinie temperaturyi napięcia zasilającego)

Wpadłem też na pomysł wykorzystaniaw roli odbiornika zwykłego radia, najlepiejze „starym UKF−em”. Natomiast czujnik po−jemnościowy połączony byłby z tranzystoro−wym nadajnikiem FM, tzw. Pikaczem.

Na koniec zostawiłem projekt MichałaStacha z Kamionki Małej. Model pokazanyjest na fotografii 15. Schematu nie podaję,bo układ trafi do Pracowni KonstrukcyjnejAVT, i jeśli przynajmniej częściowo potwier−dzi swą przydatność, zostanie opublikowanyw dziale E−2000 lub w Forum Czytelników.W każdym razie Michał jako jedyny zapro−

ponował układ, który kontroluje wstępnąwilgotność powieszonego prania i sygnalizu−je pojawienie się deszczu dopiero po przynaj−mniej częściowym wyschnięciu bielizny.Choć mam wątpliwości, czy ten układ z jed−nym czujnikiem sprawdzi się w praktyce, zapomysł i eksperymenty przydzielam Micha−łowi aż 9 punktów, co zdarza mi się rzadko.Michał jest niekwestionowanym zwycięzcązadania 71 i oprócz przyszłego honorarium,otrzyma nagrodę za to zadanie Szkoły.

PodsumowanieOgólnie biorąc, wśród nadesłanych rozwią−zań, każda gospodyni znalazłaby coś odpo−wiedniego dla siebie. Nawet najprostszeukłady zdadzą egzamin, jeśli pranie wieszanejest na balkonie czy tarasie.

Kilku Kolegów przekonało mnie, żeumieszczenie układu w mieszkaniu i dołą−czenie zewnętrznego czujnika nawet długimprzewodem ma sens. Zgadzam się też z opi−nią, że w praktyce nawet kilkudziesięciome−trowy przewód rozciągnięty między domema umieszczonymi w ogrodzie sznurami z bie−lizną sprawdzi się lepiej, niż tor radiowy.

Tylko czy w ogóle ten długi przewód lubtor radiowy jest potrzebny?

Czy aby nie jest to znów przysłowiowamaść na szczury?

Czy ktoś mógłby mi wytłumaczyć, po cota cała transmisja? Dlaczego czujnik niemiałby być umieszczony gdziekolwiek, tużza oknem? Deszcz pada na dużym obszarze,więc czy koniecznie trzeba sprawdzać jegoobecność w miejscu, gdzie wisi pranie?

Stawiając to zadanie po cichu liczyłem, żewięcej osób przeprowadzi praktyczne próbyi zaproponuje nie tylko sprawdzone prosterozwiązania, ale i bardziej rozbudowaneukłady, uwzględniające dodatkowe czynniki.Tymczasem napłynęło sporo układów zbytrozbudowanych, pełniących jedynie najpro−stszą funkcję. Nie mam nic przeciwko rozbu−dowie, ale jeśli już rozbudowywać układ, tow konkretnym celu, żeby ulepszyć jego dzia−łanie. Systemy z przewodową czy radiowątransmisją z ogrodu do mieszkania alboz bardzo głośnym sygnalizatorem mają jaknajbardziej sens, ale tylko w przypadku, gdyoprócz obecności deszczu będą kontrolowaćwilgotność powieszonego na podwórku pra−nia. Gdy wywieszone właśnie ubrania będąjeszcze zupełnie mokre, deszcz im nie za−szkodzi i deszczostrzegacz nie musi alarmo−wać gospodyni. System powinien zadziałać,gdy ubrania przynajmniej częściowo prze−schły i szkoda, by deszcz je zmoczył.Wspomniany Michał Stach próbował zreali−zować to zadanie przy wykorzystaniu jedne−go czujnika, wykorzystującego spinacze dobielizny. Dużo łatwiej i skuteczniej byłoby jezrealizować z dwoma czujnikami: jednymsprawdzającym wilgotność powieszonegoprania i drugim – czujnikiem deszczu. Ten

Rys. 7

Rys. 15 Układ Michała Stacha

35

Szkoła Konstruktorów

E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i ch Maj 2002

drugi czujnik powinien reagować już na po−jedyncze krople, które jeszcze nie spowodo−wały ponownego zmoczenia prania. Zachę−cam do eksperymentów w tym zakresie.Sprawdzone praktycznie rozwiązaniez podwójnym czujnikiem chętnie zaprezentu−ję na łamach EdW.

Przypuszczam jednak, że po zapoznaniusię z wynikami zadania wielu z Was zechceraczej wykonać nieskomplikowane sygnali−zatory, umieszczane gdzieś blisko za oknem,sygnalizujące jedynie pojawienie się de−szczu, nie kontrolujące wstępnej wilgotnościprania. Czy w najprostszym przypadku niewystarczy prościusieńki układ z rysunku 2,szczelnie zamknięty wraz z bateriami w nie−wielkiej obudowie? Przyrząd nie wymagawyłącznika, bo w spoczynku nie pobiera prą−du. Wyłączenie dźwięku nastąpi po wytarciudo sucha czujnika. Kontrola baterii to... do−tknięcie czujnika poślinionym palcem. Chy−ba jednak warto układ nieco rozbudować, byzapewnić dźwięk przerywany, bardziej zwra−cający uwagę.

Wielu Kolegów obawiało się elektrolizywody i korozji elektrod. Te zjawiska trzebabrać pod uwagę w czujnikach mających stałykontakt z wodą. Tu, w deszczoostrzegaczuczujnik z zasady będzie mieć sporadycznykontakt z wodą, a poza tym płynące prądy bę−dą znikome, więc naprawdę nie ma potrzebybać się elektrolizy. Trzeba natomiast uwzglę−dnić „zwyczajną” korozję elektrod pod wpły−wem tlenu i zanieczyszczeń zawartych w po−wietrzu. Nawet w nieużywanym przyrządzieczyściutkie miedziane elektrody po kilkumiesiącach pokryją się nalotem, któryw skrajnym przypadku może wręcz uniemoż−liwić działanie. Czy nie warto pomyśleć nadzastosowaniem odporniejszych elektrod?

Jeden z uczestników zasugerował, że de−szczoostrzegacz mógłby być urządzeniemstacjonarnym, zasilanym z sieci, gdzie sy−gnalizator dźwiękowy byłby włączany naczas suszenia bielizny, natomiast układprzez cały czas mógłby być elementem domowej stacji meteo. Pomysł jest dysku−syjny, ale na pewno warto go wziąć pod uwagę.

Przyznam, że długo zastanawiałem sięnad rozdziałem punktów, nagród i upomin−ków. Niektórzy koledzy, ci z duszą artysty,zaproponowali coś niezwykłego, własnego,oryginalnego. Inni, ci z duszą rzemieślnika,wykorzystali typowe rozwiązania, znanewszystkim. Jak zasygnalizowałem na wstę−pie, nagrody przydzieliłem przede wszystkim„artystom”, którzy zaproponowali, może na−wet niedoskonałe, ale oryginalne i własnerozwiązania, oparte na samodzielnych ekspe−rymentach. „Rzemieślnicy”, powielającyukłady czy bloki znane z EdW, nawet po−prawne, ale niekoniecznie w tym przypadkuoptymalne, mogli liczyć w najlepszym wy−padku na upominek.

Kolejny raz proszę, żebyście zawsze poda−wali na kopercie nie tylko adres, ale też tytułczasopisma i dział, gdzie przesyłka ma trafić.Nie przysyłajcie paczek na adres skrytki po−cztowej. Przypominam prawidłowy adres:AVT − EdWSzkoła konstruktorów zadanie XXul. Burleska 901−939 Warszawa

Prawie wszyscy uczestnicy wymienieniz nazwiska otrzymują punkty (1...9). Aktual−na punktacja podana jest w tabeli. Upominkiotrzymują: Marcin Rekowski, JarosławTarnawa, Bartek Zubrzak, Filip Rus, An−drzej Sadowski−Skwarczewski i Marcin

Wiązania. Nagrody dostaną: Michał Stach,Bartłomiej Radzik i Michał Koziak.

Zachęcam serdecznie do udziału w bieżą−cym i następnych zadaniach.

Wasz InstruktorPiotr Górecki

Rozwiązanie zadania 71W EdW 1/2001 zamieszczony był schematwzmacniacza mikrofonowego. Czytelnik napi−sał, że wzmacniacz, pokazany na rysunku Afunkcjonował bez zarzutu przy napięciu zasi−lania +5V. Dla mnie problemem jest tu praw−domówność autora, a nie brak doświadczeniaw elektronice. Jak mówi starożytne przysło−wie, błądzić jest rzeczą ludzką (errare huma−num est). Młody kandydat na konstruktorama prawo popełniać nawet poważne błędy.Zwróćcie uwagę, że w tej rubryce nie podajęnazwisk Autorów, więc naprawdę nie trzebabać się drwin otoczenia. W ramach tej rubry−ki wspólnie analizujemy różne usterki, żebyich nie powielać. Oczekuję przy tym od ucze−stników rzetelności. Autentycznie cieszę się,

gdy piszecie o nieudanych próbach, a jeszczebardziej, gdy wyciągacie z nich wnioski. Czę−sto za takie prace przydzielam nagrody i upo−minki. Ale nie akceptuję kłamstwa. A w ana−lizowanym właśnie przypadku nie tylko ja,ale praktycznie wszyscy uczestnicy konkursu

również mają wątpliwości co do prawdo−mówności autora tego schematu. Powodemjest wiele znalezionych usterek. Jedenz młodszych uczestników napisał: Chciałbymzaapelować do wszystkich czytelników EdW.Nie oszukujcie Redakcji EdW, żeby otrzymać

nagrodę, gdyż później robiąc próby i eks−perymenty Redakcja wam nie uwierzy!!!

A teraz o układzie. Zgodnym chóremstwierdziliście, że pomysłodawca nie znapodstawowych zasad, ponieważ łączy trzykondensatory równolegle, zamiast zastoso−wać jeden o pojemności 150nF. Mniejszagrupa uczestników przeanalizowała senszastosowania kondensatorów C1...C4.Warto narysować obwody wejściowew postaci, jak na rysunku B, bo wtedy wi−

CCCCoooo ttttuuuu nnnniiiieeee ggggrrrraaaa????− SSzzkkoołłaa KKoonnssttrruukkttoorróóww kkllaassaa IIII

A

Marcin Wiązania Gacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Mariusz Chilmon Augustów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Krzysztof Kraska Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Bartłomiej Radzik Ostrowiec Św. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Marcin Malich Wodzisław Śl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Dariusz Drelicharz Przemyśl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Dariusz Knull Zabrze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Piotr Romysz Koszalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska . . . . . . . . . . . . . . . 27Roman Biadalski Zielona Góra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Rafał Stępień Rudy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Filip Rus Zawiercie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Jarosław Tarnawa Godziszka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Mariusz Ciołek Kownaciska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Jakub Kallas Gdynia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Szymon Janek Lublin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Jacek Konieczny Poznań. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Michał Pasiecznik Zawiszów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Radosław Koppel Gliwice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Łukasz Cyga Chełmek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Michał Stach Kamionka Mała . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Radosław Ciosk Trzebnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Piotr Dereszowski Chrzanów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Maciej Jurzak Rabka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Michał Koziak Sosnowiec. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Ryszard Milewicz Wrocław. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Emil Ulanowski Skierniewice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Artur Filip Legionowo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Aleksander Drab Zdziechowice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Arkadiusz Zieliński Częstochowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Dawid Lichosyt Gorenice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Wojciech Macek Nowy Sącz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Sebastian Mankiewicz Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Maciej Ciechowski Gdynia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Mariusz Ciszewski Polanica Zdr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Filip Karbowski Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Witold Krzak Żywiec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Piotr Kuśmierczuk Gościno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Michał Waśkiewicz Białystok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Piotr Wilk Suchedniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Punktacja Szkoły Konstruktorów

dać jaśniej, iż pojem−ności C1, C234 tworząnajprawdziwszy dziel−nik pojemnościowy,który zmniejsza po−ziom sygnału o około1/3.

Poza tym pojemno−ści te obcinają wyższeczęstotliwości. Sam mi−krofon elektretowy jestswego rodzaju źródłemprądowym, więc oporność wyjściowa obwoduz mikrofonem jest praktycznie równa rezystan−cji R1. Wypadkowa pojemność obciążająca mi−krofon wynosi niecałe 105nF (330nF w szeregz 153,8nF). Jak ilustruje rysunek C, częstotli−wości powyżej 1500Hz są obcinane w filtrzeRC, co chyba nie jest celowym zamierzeniemw układzie wykrywacza burzy.

Jeśli układ rzeczywiście ma obcinać wyż−sze częstotliwości, warto zwiększyć R1 donp. 4,7kΩ, zwiększyć C1 do 1µF, ewentual−nie 470nF, co pozwoli zmieniać górną czę−stotliwość graniczną za pomocą C234.

Za najważniejszy błąd słusznie uznaliściejednak brak obwodów polaryzacji wejścianieodwracającego. Choć kostka TL081 maznikomy prąd polaryzacji, bo obwody wej−ściowe zawierają tranzystory JFET, nie moż−na pozostawić wejścia „w powietrzu”. Popewnym czasie nawet ten maleńki prąd pola−ryzacji naładuje bądź rozładuje kondensatory(prąd w kostce TL081 wpływa do wejścia)i uniemożliwi pracę wzmacniacza.

Nie ulega wąt−pliwości, że układtrzeba uzupełnićo obwody polaryza−cji wejścia, choćbyw postaci dwóchjednakowych rezy−storów, po np.1MΩ, jak pokazujerysunek D.

I kolejny problem.Można się spodziewać, żewzmacniacz będzie miałwzmocnienie co najmniejkilkadziesiąt razy, żebywzmocnił małe sygnałyz mikrofonu do poziomukilku woltów, umożliwia−jącego sterowanie bramek TTL. W takim wy−padku rezystancja czynna potencjometru mu−siałaby być rzędu stu omów, co najwyżej kil−kuset omów. Ze względu na niezbyt dużąwartość pojemności C5 i rezystancji P1 dolnaczęstotliwość graniczna w układzie wedługrysunku E wynosiłaby 480Hz. Mniejsze czę−stotliwości nie zostałyby wystarczającowzmocnione. To też nie jest chyba przemyśla−ne rozwiązanie, ponieważ wykrywacz burzypowinien reagować właśnie na niskie i bardzoniskie dźwięki odległych wyładowań.

Następną ważną sprawą jest brak rezystoraw obwodzie bazy tranzystora T1. Wygląda nato, że rezystor taki powinien być włączonymiędzy bazę a masę. Przy podanej wartości R5jego wartość wynosiłaby 47kΩ...470kΩ, a tymsamym pojemność C6 może być radykalniemniejsza. Na marginesie wspomnę, że włącze−nie niezaformowanego „elektrolita” o pojem−ności 470µF może przez czas jakiś powodo−wać, że ewidentnie błędny układ będzie... dzia−łał dopóki kondensator ten się nie zaformuje.

Wiele osób zakwestionowało możliwośćpracy kostki TL081 przy pojedynczym na−pięciu +5V. Trzeba dodać kondensator filtru−jący zasilanie, bo w niesprzyjających warun−kach układ mógłby się wzbudzić, ale z war−tości napięcia zasilania nie robiłbym proble−mu, choć w katalogach podaje się minimalnenapięcie zasilania ±4V, czyli w sumie 8V.Kostki TL08x i pokrewne mogą pracowaćprzy zasilaniu 5V, jednak zakres napięć wyj−ściowych jest wtedy ograniczony, zwłaszczaprzy obciążeniu wyjścia. Tu wyjście nie jestobciążone w istotnym stopniu. Dodatkowąkorzystną właściwością jest zastosowanie(prawdopodobnie przez przypadek) bramekz rodziny TTL LS, których próg przełączaniawynosi 1...1,5V.

Nie uważam braku kółeczek oznaczają−cych negację bramek za błąd. To tylko drob−na usterka przy rysowaniu schematu. Opisniedwuznacznie wskazuje, że chodzi o bram−ki NAND z kostki 74LS00. Śmiem natomiastprzypuszczać, że podany typ bramek (z rodzi−ny LS) został użyty przypadkowo. Nie jestemprzekonany, czy autor pamiętał, że w tych bi−polarnych układach w stanie niskim z wejściawypływa niewielki prąd, według katalogumaksymalna jego wartość to 0,4mA. Prąd tenspowoduje spadek napięcia na R3, a przy du−żej wartości R3 wręcz uniemożliwi pracę, bojuż w spoczynku na wejściu będzie stan wy−soki. Rzeczywisty układ powinien pracowaćz rezystorem o wartości 4,7kΩ, ale warto by−łoby przewidzieć najgorszy przypadek, czyliprąd rzędu 0,4mA wypływający z wejścia.Oznacza to, że rezystor R3 wypadałobyzmniejszyć, np. do 1kΩ, najwyżej 2kΩ.

A tak w ogóle, należałoby zmodyfikowaćobwody sterowania bramek. Cześć uczestni−ków słusznie proponuje użycie bramek z wej−ściem Schmitta (LS132, LS14, HC14 lubCMOS40106, 4093). W przypadku stosowa−

nia bramek LS00 można uzyskać histerezęprzez dodanie dwóch rezystorów.

Pokazane roz−wiązanie nie jestjednak optymalnez kilku względów.Warto zastosowaćznacznie lepszy układz rysunku F z tran−zystorem włączo−nym od strony ma−sy. Traci wtedy znaczenie problem prąduwejściowego bramki, a czułość tak włączo−nego tranzystora jest znacznie większa. Osta−tecznie zmodyfikowany układ mógłby wy−glądać, jak na rysunku G.

W sumie uczestnicy konkursu wychwyci−li prawie wszystkie opisane problemy. Nagrody otrzymują: Piotr Prymon – Zarzecze, Czesław Szutowicz – Włocławek, Jerzy Bergiel – Szczecin

Zadanie numer 75Na rysunku H pokazany jest fragment roz−wiązania jednego z wcześniejszych zadańSzkoły. Cztery przerzutniki RS tworzą odpo−wiednik zespołu zależnych izostatów. Naci−śnięcie kolejnego powoduje skasowanie włą−czonego wcześniej.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?Wyjaśnienia mogą i powinny być jak naj−

krótsze, co znacznie ułatwi mi analizę nade−słanych odpowiedzi. Kartki opatrzcie dopi−skiem NieGra75 i nadeślijcie w terminie 45dni od ukazania się tego numeru EdW. Na−grodami będą drobne kity AVT lub inne przy−datne narody rzeczowe.

Piotr Górecki

36

Szkoła Konstruktorów

E l ek t r on i ka d l a Wszys t k i chMaj 2002

C

D

E

F

G

B

H