2000.02_Szkoła konstruktorów klasa II.pdf

Szkoła Konstruktorów

Co tu nie gra?

Rozwiązanie zadania nr 43

wać na pozostałe, a w rezultacie czasy obli−

czone z prostych zależności (T=RC) nie bę−

dą zgadzać się z rzeczywistością. Aby zmi−

nimalizować ten wpływ, należy w pierw−

szym ogniwie stosować możliwie małe war−

tości rezystorów (i duże pojemności kon−

densatorów), a w kolejnych ogniwach rezy−

stancje powinny być coraz większe (pojem−

ności mniejsze). Wtedy kolejne ogniwo bę−

dzie niewiele obciążać poprzednie.

Wątpliwości niektórych Kolegów wzbu−

dziła natomiast obecność pierwszej bramki,

której wejścia dołączone są do przycisku.

Koledzy ci doszli do wniosku, że nawet po

zwarciu diody układ w ogóle nie będzie

działał, ponieważ na wejściach drugiej

bramki nigdy nie pojawią się stany wyso−

kie. Aż tak źle nie jest. Według

założeń pomysłodawcy krótki

impuls dodatni powinien poja−

wić się na wyjściu trzeciej

bramki po krótkim naciśnięciu

i zwolnieniu przycisku. Dłu−

gość „szpilki” wytwarzanej

przez R3C1 ma wynosić około

1 sekundy. Jeśli przycisk zosta−

nie rozwarty wcześniej, na wej−

ściach drugiej bramki na chwilę

pojawią się dwa stany wysokie:

jeden wprost z rozwartego

przycisku, odwrócony przez

pierwszą bramkę, i drugi z obwodu

opóźniającego R4C3.

Kilka osób, w tym nagrodzona Kole−

żanka, inaczej wyobraziło sobie funkcje

układu, stąd opinie o błędnym działaniu

i propozycje jego poprawy. Niemniej jed−

nak ewidentnie będnych odpowiedzi tym

razem nie było. Były natomiast odpowie−

dzi pobudzające do jeszcze wnikliwszej

analizy. Na przykład jeden z uczestników

proponuje „dołączyć R3 nie do minusa

C1, tylko do plusa”. Można się zastano−

wić nad przebiegami w układzie, zakłada−

jąc, że kondensatory na początku były pu−

ste i pamiętając o obecności diod w ob−

wodach ochronnych bramek CMOS. Co

prawda taka głębsza analiza wykaże, iż

C1 ani nie naładuje się w pełni, ani nie

rozładuje. Jednak dołączenie dodatkowe−

go rezystora między masę a plus C1 rze−

czywiście rozwiązałoby problem. Oczy−

wiście łatwiej zewrzeć diodę, zamiast do−

dawać rezystor umożliwiający rozłado−

wanie C1.

Nagrody tym razem wylosowali: Da−

mian Zwoliński z Sosnowca, Leszek Koło−

dziej z Cieszyna i Anna Michalska−Przy−

bysz ze Szczecina.

W EdW 10/99 zamieszczony był frag−

ment układu nadesłany na konkurs

„Podwójny przycisk”. W układzie tym, po−

kazanym na rysunku A , podstawowym błę−

dem jest obecność diody. Najprościej

mówiąc, dioda ta pozwoli jednorazowo na−

ładować kondensator C1, ale niestety kon−

densator ten nie będzie się mógł potem roz−

ładować. Pomijam prąd upływu, który w do−

brze zaformowanym elektrolicie jest zniko−

my, a w diodzie jeszcze mniejszy.

I to jest ewidentny błąd. Diodę należy po

prostu usunąć (zewrzeć). Jeden z Kolegów

słusznie napisał, że jest to układ jednorazo−

wego użytku.

Zadanie nr 47

Na rysunku B pokazano fragment układu

nadesłanego jako rozwiązanie zadania 44

Szkoły. Tranzystor MOSFET z kanałem P ma

włączyć akumulator, gdy dynamo nie pracuje.

Pytanie konkursowe brzmi:

Rys. A

Przytłaczająca większość nadesłanych

odpowiedzi była poprawna − niemal jed−

nogłośnie stwierdziliście, że podstawo−

wym błędem jest obecność diody. Moje

gratulacje!

Kilka osób dokładniej przeanalizowało

układ i wskazało na jeszcze inne manka−

menty. Przeanalizujmy to wspólnie.

W przedstawionym układzie Autor

chciał jednocześnie wykorzystać obwód cał−

kujący i różniczkujący. Różniczkujący ob−

wód C1R3 wytworzy długą „szpilkę”, która

zostanie trochę opóźniona przez obwód

R4C3. W zasadzie coś takiego nie jest błę−

dem, zwłaszcza przy podanych na schema−

cie wartościach elementów. Można tylko do−

dać, że przy łańcuchowym połączeniu kilku

ogniw RC, poszczególne ogniwa będą wpły−

Rys. B

Jaki podstawowy błąd zawiera ten

schemat?

Odpowiedź można zawrzeć w jednym

krótkim zdaniu. Kto chce, może dodatkowo

zaproponować zmiany, by układ pracował

poprawnie i był jak najprostszy.

Odpowiedzi należy nadsyłać w terminie

45 dni od ukazania się tego numeru EdW. Ze

względu na dużą ilość przesyłek do szkoły,

rozróżnijcie drugie zadanie od głównego,

a więc na kartkach i kopertach dopiszcie

proszę Nie gra 48 . Ułatwi to mi znacznie se−

gregację „szkolnych“ prac.

jest poprawna, a opis świadczy o tym, że

przemyślał całe zagadnienie.

Przykład ten niech zachęci wszystkich do

porządnego rysowania schematów. Analiza

jest nieporównanie łatwiejsza, gdy szyna do−

datniego napięcia zasilającego jest narysowa−

na wyżej niż masa czy szyna ujemna. Wtedy

na schemacie prąd stały „płynie” z góry na

dół. Natomiast przebieg sygnału od źródła do

elementów wykonawczych powinien być ry−

sowany od strony lewej do prawej. Wtedy

poszczególne elementy są rysowane zawsze

w jednakowej pozycji. Ilustruje to rysunek

10 . Wyjątkiem są obwody zasilaczy i stabili−

zatorów w większych układach − często rysu−

je się je z prawej strony schematu.

w EdW 11/97 str. 18. W układzie tym, pokaza−

nym na rysunku 11 , dynamo bezpośrednio za−

sila żarówkę − nie ma diody, mostka czy prze−

kaźnika − całe napięcie i dysponowana moc są

podawane na żarówkę przedniej lampy.

W tylnej lampie zamiast żarówki zastoso−

wane są superjasne diody LED o wąskim ką−

cie świecenia (mogą być o szerszym kącie,

niewiele to zmieni). W każdym razie, aby

uzyskać znakomitą widoczność z tyłu, wy−

Po przeanalizowaniu wszystkich nadesła−

nych prac nadal proponuję prosty układ, który

kiedyś opisałem w EP 9/93 i przypomniałem

Elektronika dla Wszystkich

Szkoła Konstruktorów

starczy kilka (4 lub 6) czerwonych diod LED

zamiast standardowej żarówki 6V 0,6W. Dla

zapewnienia dobrej jasności lampy tylnej wy−

starczy prąd rzędu 50mA, czyli połowa tego,

co zużywa żarówka. Dzięki temu LED−y lam−

py tylnej mogą być zasilane z dynama przez

jedną diodę. Zastosowanie prostownika jed−

nopołówkowego oznacza, że nie trzeba nicze−

go izolować od masy.

Dodatkowo cztery superjasne żółte lub

zielono−żółte diody LED są wmontowane

w lampę przednią.

Gdy dynamo pracuje, świeci żarówką

w lampie przedniej i jasno świecą czerwone

diody LED z tyłu. Świecą także żółte diody

z przodu, ale ich światło jest praktycznie nie−

widoczne, bo żarówka jest zdecydowanie ja−

śniejsza. W każdym razie pełnowartościowy

system oświetlenia jest zasilany z dynama,

bez dodatkowej ba−

terii. Dodanie ja−

kiejkolwiek baterii

o napięciu

4,5...4,8V lub lepiej

6V pozwala zasilać

z niej diody LED.

W czasie jazdy dio−

dy są zasilane

głównie z dynama,

a przy małych pręd−

kościach i podczas

postoju, gdy żarów−

ka przednia gaśnie,

ale diody z przodu

i z tyłu nadal świe−

cą i gwarantują, że

rowerzysta jest do−

brze widoczny.

Dioda prostowni−

cza powinna być

umieszczona

w lampie przedniej

− wtedy okablowa−

nie jest najprostsze.

Mały pobór prądu

(poniżej 100mA)

umożliwia wykorzy−

stanie baterii jednora−

zowych zamiast kło−

potliwych w obsłudze

akumulatorków. Czte−

ry alkaliczne paluszki

na pewno wystarczą

na ponad dziesięć go−

dzin pracy. Zajmują

przy tym mało miejsca

i są zawsze gotowe do

pracy. Takie proste

rozwiązanie zostało

wielokrotnie sprawdzo−

ne w praktyce przez mo−

ich znajomych.

Kto chciałby do takiej

oszczędnej instalacji do−

dać dodatkową silną lam−

pę przednią, powinien za−

miast baterii obowiązko−

wo zastosować akumula−

torki, bo tylko akumula−

torki mają dostateczną

wydajność prądową. Je−

szcze lepiej wykorzystać

gotową latarkę na cztery

ogniwa, wyposażyć ją

w gniazdko i montować w uchwycie w rowe−

rze tylko na czas jazdy. Gniazdko pozwoli

zasilać z tej latarki LED−y w rowerze. Rów−

nież to rozwiązanie zostało przed kilku laty

zrealizowane i do dziś znakomicie zdaje eg−

zamin. Wykorzystano tanią latarkę Delfin

z czterema akumulatorami R20, a oryginalną

żarówkę 4,8V 0,3A zastąpiono halogenem

4,8V 0,85A. Jedynym słabym punktem oka−

zały się gniazda i wtyki minijack 3,5mm,

które trzeba było w ciągu tych kilku lat raz

czy dwa razy wymieniać. System taki był

wyczerpująco przedstawiony w EP 9/93 na

stronie 27.

Uwagi końcowe

Gratuluję wszystkim, którzy zmierzyli się

z zadaniem 44. Mam nadzieję, że podane

rozwiązania zastosujecie w praktyce i że

zwiększą one bezpieczeństwo użytkowników

jednośladów. Nagrody i upominki otrzyma−

ją: Rafał Wiśniewski z Brodnicy, Grzegorz

Kaczmarek z Opola, Marcin Wiązania

z Gacek, Paweł Korejwo z Jaworzna, Łu−

kasz Cyga z Chełmka, Filip Karbowski

z Warszawy, Piotr Dereszowski z Chrzano−

wa, Dariusz Knull z Zabrza, Mariusz We−

sołowski z Radomia, Radosław Koppel

z Gliwic, Barbara Jaśkowska z Gdańska

i Daniel Bajdak z Brzeźnicy Bychawskiej.

Tyle na dziś. Jak zwykle serdecznie pozdra−

wiam wszystkich uczestników i sympatyków

Szkoły. Zachęcam do spróbowania sił w ko−

lejnych zadaniach.

Rys. 9

Wasz Instruktor

Piotr Górecki

Rys. 10

Punktacja

Szkoły Konstruktorów

Dariusz Knull Zabrze 53

Marcin Wiązania Gacki 41

Paweł Korejwo Jaworzno 28

Jarosław Kempa Tokarzew 22

Krzysztof Kraska Przemyśl 19

Marcin Piotrowski Białystok 18

Tomasz Sapletta Donimierz 18

Rafał Wiśniewski Brodnica 18

Mariusz Nowak Gacki 15

Piotr Wójtowicz Wólka Bodzechowska 15

Jarosław Chudoba Gorzów Wlkp. 13

Krzysztof Nytko Tarnów 12

Bartłomiej Stróżyński Kęty 12

Barbara Jaśkowska Gdańsk 10

Grzegorz Kaczmarek Opole 10

Jakub Mielczarek Mała Wola 10

Radosław Koppel Gliwice 9

Bartosz Niżnik Puławy 9

Arkadiusz Antoniak Krasnystaw 8

Roland Belka Złotów 8

Maciej Ciechowski Gdynia 8

Michał Kobierzycki Grójec 8

Czesław Szutowicz Włocławek 8

Filip Karbowski Warszawa 7

Sebastian Mankiewicz Poznań 7

Rys. 11

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: