2003.03_Szkoła konstruktorów klasa II.pdf

Szkoła Konstruktorów

Co tu nie gra? - Szkoła Konstruktorów klasa II

Rozwiązanie zadania 81

W EdW 11/2002 na stronie 35 zamieszczony

był schemat wyłącznika przechylnego do

nietypowego mikrofonu, nadesłany jako roz-

wiązanie zadania 74 naszej Szkoły. Czujni-

kiem przechyłu ma być przesłona współpra-

cująca z transoptorem szczelinowym. Sche-

mat pokazany jest na rysunku A (dodałem

literowe oznaczenia bramek). W spoczynku

„kółeczko z wycięciem” blokuje szczelinę

transoptora i na rezystorze R4 napięcie jest

równe zeru. Po pochyleniu mikrofonu do po-

łożenia roboczego wycięcie przepuszcza

światło diody transoptora do fototranzystora.

Na wejściu bramki A pojawiają się impulsy

prostokątne. Obwód R3C2 ma za zadanie je

odfiltrować, by na wyjsciu bramki C pojawił

się czysty stan wysoki, który otworzy dwa

klucze analogowe – jeden przepuści sygnał

z mikrofonu, drugi włączy diodę LED, która

będzie migać w takt generatora z bramką D.

Intencją Autora było zmniejszenie poboru

prądu przez zastosowanie pracy impulsowej

i wprowadzenie dwóch generatorów.

Taką oszczędność uczestnicy konkursu

uznali jednak za nadmierną. Niektórzy po pro-

stu stwierdzili, że jeśli pobór prądu ma być zni-

komy, należy po prostu usunąć kontrolkę LED,

która nie jest konieczna i pełni rolę zgoła trze-

ciorzędną. Dwie osoby napisały, że pomysło-

dawca „przedobrzył” układ i że nie widzą po-

trzeby takiej rozbudowy, tylko wprost prze-

ciwnie, proponują radykalnie uprościć układ.

Do układu z rysunku A uczestnicy kon-

kursu mieli następujące zastrzeżenia: Uznali,

że wartość R4 jest zbyt duża (15MΩ). Rze-

czywiście, gdy prąd upływu fototranzystora

w transoptorze będzie większy niż 0,5µA,

napięcie na rezystorze R4 będzie traktowane

jako stan wysoki. Oznacza to, że konstrukcja

transoptora musiałaby być bardzo staranna,

żeby wykluczyć jakiekolwiek przenikanie

światła. Aby zmniejszyć czułość na obce

światło, należy po prostu zmniejszyć wartość

R4 do kilku...kilkunastu kiloomów (zależnie

od przekładni transoptora).

Następną najczęściej wskazywaną

usterką jest błędny obwód C2R3. Rze-

czywiście, w takim połączeniu rezy-

stor R3 jest zbędny i nie pełni żadnej

roli, a czasy opóźnienia są wyznaczone

przez pojemność oraz rezystancję (wy-

dajność prądową) wyjścia bramki B,

jak pokazuje w uproszczeniu rysunek

B . Przy wyższych napięciach zasila-

nia, gdy wartość Rwy będzie rzędu

50Ω, stała czasowa Rwy*C2 wyniesie

co najwyżej 500µs. Tymczasem czas

impulsu generatora z bramką A, przy

podanych wartościach R6, C3, będzie porów-

nywalny lub większy od tego czasu opóźnie-

nia. Na przykład przy wartościach R6=10kΩ,

C3=4,7µF okres prze-

biegu generatora

A ędzie wynosił

mniej więcej 47ms,

czyli czas impulsu

i przerwy będą wielo-

krotnie większe, niż

czas opóźnienia wno-

szony przez C2 i Rwy.

Będzie to oznaczać,

że na wyjściu bramki

C pojawi się przebieg

prostokątny. Ten prze-

bieg prostokątny nie

otworzy trwale kluczy

analogowych,

adźwięk w torze mikrofonowym będzie klu-

czowany przebiegiem o częstotliwości wy-

znaczonej przez generator z bramką A. Za-

pewne mamy tu do czynienia z błędem Auto-

ra, który chciał zastosować obwód filtrujący

RC – w takim przypadku obwód powinien

wyglądać jak na rysunku C .

Kilka osób zwróciło uwagę na brak

znaczka histerezy w symbolach bramek. Nie

jest to błąd, bo bramki zostały wyraźnie opi-

sane jako 4093, które jak wiadomo są dwu-

wejściowymi bramkami NAND z histerezą.

Zwracaliście uwagę, że w urządzeniu,

gdzie zasilanie nie pochodzi z baterii, tylko

doprowadzane jest przez kabel, nie ma po-

trzeby walki o minimalny prąd zasilania .

Dlatego wśród propozycji pojawiał się skraj-

nie uproszczony układ jak na rysunku D .

Można i warto wypróbować takie proste roz-

wiązanie. Ja w jednym z opracowanych mo-

deli jeszcze bardziej uprościłem układ, stosu-

jąc zamiast klucza analogowego z bramki

4066 pojedynczy tranzystor MOSFET

BS170, który może pracować z sygnałami

o amplitudach do 0,5V ze względu na obe-

cność pasożytniczej diody między źródłem

a drenem. Kilka osób obawiając się o stany

przejściowe, zaproponowało dodanie obwo-

du filtrująco-opóźniającego i bramki Schmit-

ta według rysunku E . Aby nie dodawać ko-

lejnej kostki (4093 lub 40106), można też

wykorzystać wolne klucze analogowe na

przykład według rysunku F .

Cieszę się ze wszystkich nadesłanych prac

i gratuluję wszystkim uczestnikom, którzy

wykryli wspomniane usterki. Pozdrawiam

też pomysłodawcę układu, który miał słu-

szny pomysł, ale nie ustrzegł się błędu i za-

chęcam go do dalszych prób praktycznych.

Nagrody-upominki za najlepsze odpowie-

dzi otrzymują: Krzysztof Wysocki - Kozie-

nice, Rafał Mostowicz - Kunkowa, Paweł

Konopacki - Gliwice.

Elektronika dla Wszystkich

Szkoła Konstruktorów

Zadanie 85

Na rysunku G pokazany jest układ bardzo

interesującego termostatu-termometru do

akwarium, fragment rozwiązania zadania 77

naszej Szkoły. Układ z bramką U1A co pe-

wien (długi) czas (wyznaczony przez C1,

R1) generuje dodatni impuls pojawiający się

w punkcie A. Czas tego impulsu wyznacza

C1 i R2. W punkcie B pojawi się wtedy do-

datni impuls o czasie trwania wyznaczonym

przez pojemność C2 i rezystancję termistora

Th1. Oznacza to, że generator na bramce

U1B zostanie uruchomiony na czas zależny

od rezystancji termistora, czyli od temperatu-

ry. Elementy C2, C3, R3, P1 mają być tak do-

brane, żeby w tym czasie zliczyć potrzebną

liczbę impulsów. Przycisk SW1 umożliwia

ręczny pomiar.

Jak zwykle pytanie brzmi:

Co tu nie gra?

Proszę omożliwie krótkie odpowiedzi. Czy

idea jest błędna, czy tylko chodzi o drobną

usterkę? Kartki, listy i e-maile oznaczcie dopi-

skiem NieGra85 i nadeślijcie w terminie 45

dni od ukazania się tego numeru EdW. Autorzy

najlepszych odpowiedzi otrzymają upominki.

Piotr Górecki

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: