20_01.pdf

Bomba zegarowa

Do czego to służy?

Dla Świata nadeszły czarne chwile, po−

nieważ chyba nikomu z Czytelników EdW

nie trzeba tłumaczyć, do czego służą

bomby zegarowe. Ludzkość wstrzyma

oddech z przerażenia, kiedy armia mści−

cieli spod znaku Czarnego Mikroproceso−

ra ruszy w świat siejąc śmierć i zniszcze−

nie! Aby nie patrzeć na tą straszną rzeź,

Słońce przestanie wschodzić, a rzeki nie

nadążą odprowadzać do oceanów przela−

nej krwi. Będziemy negocjować z rząda−

mi wielkich mocarstw, szantażować ban−

kierów i walczyć z wywiadami wszyst−

kich krajów świata. I wszystko to uczyni−

my nie dla pieniędzy, nie dla zysku, ale

w myśl wielkiej idei. Wymusimy na tych

krwiopijcach przywrócenie masowej pro−

dukcji płyt analogowych, lamp elektrono−

wych i germanowych tranzystorów TG−2!

Bez sensu? Pewnie że bez sensu, ale

przecież działanie każdego terrorysty jest

kompletnie irracjonalne!

No dobrze, dosyć na dzisiaj tych ponu−

rych żartów. Bombę zegarową, a właści−

wie coś w rodzaju symulatora zapalnika

do niej rzeczywiście skonstruujemy, ale

będzie on służył całkowicie pokojowym

celom: robieniu nieszkodliwych i wcale

nie głupich dowcipów. Proponowany

układ jest jedynie zabawką, które umożli−

wia przetestowanie inteligencji i wiedzy

elektronicznej u wybranej ofiary.

Zanim jeszcze przejdziemy do opisu

proponowanego układu, autor musi zło−

żyć pewne oświadczenie. Mianowicie

pomysł na wykonanie takiej właśnie za−

bawki nie jest całkowicie jego własny.

Coś takiego chodziło autorowi od daw−

na po głowie, ale ostateczną inspiracją

do skonstruowania „śmiercionośnej”

bomby była list od jednego z Czytelni−

ków EdW. Nadesłał On do redakcji list,

w którym opisywał (bez podawania

schematu) właśnie taki „rozrywkową”

zabawkę.

Posługiwanie się urządzeniem jest

bardzo proste:

1. Wybieramy najpierw ofiarę. Musi to

być osoba znająca się na elektronice

cyfrowej i posiadająca prawdziwe po−

czucie humoru. Pamiętajmy tylko o jed−

nym: prawdziwe poczucie humoru nie

polega na tym, aby śmiać się z dowci−

pów o blondynkach, ale żeby śmiać się

z nich samemu będąc blondynką!

2. Wkładamy po ciemku naszą bombę do

paczki i dostarczamy ofierze pocztą lub

przez umyślnego.

3. Po otwarciu przez ofiarę paczki zapalają

się wyświetlacze, rozpoczynając zlicza−

2144

nie sekund, od ustalonej liczby do zera.

Jednocześnie nieszczęśnik widzi kart−

kę papieru, na której napisane jest, że

jest to tylko żart i że „bomba wybuch−

nie” w momencie osiągnięcia przez

wyświetlacze stanu zerowego i jedy−

nym ratunkiem jest ustawienie ośmiu

umocowanych na płycie czołowej urzą−

dzenia jumperów w odpowiedniej po−

zycji. Na kartce znajduje się także sche−

mat cyfrowego układu logicznego. Ale

co to za schemat! Koszmar senny,

dziesiątki bramek połączonych ze sobą

w najbardziej skomplikowany sposób.

Oczywiście układ, którego schemat ma

przeanalizować ofiara, do niczego nie

służy. Jest to tylko test logiczny, np. po

ustawieniu właściwych stanów na

„wiszących w powietrzu” wejściach

bramek, na wybranym wyjściu musi

powstać stan wysoki.

4. Jeżeli ofierze uda się odpowiednio szy−

bko przeanalizować schemat i ustawić

jumpery, to odliczanie zostanie wstrzy−

mane. Jeżeli nie to oczywiście nic nie

wybuchnie. Zapali się czerwona dioda

LED, odezwie się odpowiedni sygnał

akustyczny lub też stanie się jeszcze

coś innego, co Czytelnicy sami będą

musieli wymyśleć.

Schemat elektryczny pierwszej częś−

ci układu został pokazany na rysunku 1.

Na pierwszy rzut oka może on wydawać

się dość skomplikowany, ale jeżeli przy−

jrzymy się rysunkowi bliżej, to z pew−

nością zauważymy, że główna część

schematu składa się z trzech powtarza−

jących się bloków: wyświetlacz, deko−

der i licznik.

Analizę schematu rozpoczniemy od

stanu spoczynkowego, kiedy to układ po

dołączeniu zasilania znajduje się w ciem−

ności, czekając na ofiarę, która wystawi

go na działanie światła, którego pierwszy

promyk spowoduje przewodzenie foto−

tranzystora T3. Tranzystor ten za pośred−

nictwem rezystora R11 polaryzuje bazę

tranzystoraT2, a w konsekwencji także

tranzystora T1, który doprowadzi napię−

cie zasilające do układu. Opornik R9, któ−

ry także polaryzuje bazę tranzystora T2,

uniezależnia dalsze zasilenie układu od

oświetlenia zapalnika. Od tego momentu

nie ma już żadnej możliwości wyłączenia

układu i pozostaje tylko jedno: wytężyć

inteligencję i wyobraźnię i unieszkodliwić

zapalnik.

Ważną rolę w układzie pełni kondensa−

tor C1. Bezpośrednio po włączeniu zasila−

nia jest on rozładowany, co wymusza po−

wstanie stanu niskiego na wejściach ze−

zwolenia na wpis do pamięci układów

IC1, IC3 i IC5. W tym momencie do pa−

mięci liczników zostają wpisane liczby,

których reprezentacja binarna została

ustawiona na wejściach programujących

J1 J4 każdego z liczników. Dla dwóch

młodszych cyfr trzycyfrowej liczby od

której nasz układ ma rozpocząć zliczanie

będzie to zawsze 0. Mamy jedynie

wpływ na wartość pierwszej cyfry i mo−

Jak to działa?

Nasza zabawka składa się z trzech blo−

ków funkcjonalnych: bloku liczników,

układu umożliwiającego zatrzymanie wy−

świetlania, czyli rozbrojenia bomby i ukła−

du wykonawczego. Szczególnie interesu−

jący jest trzeci fragment urządzenia. Dla−

czego? Ponieważ jeszcze nie istnieje!

Ale po kolei, omówmy najpierw to, co już

zostało zrobione.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Rys. 1. Schemat ideowy bloku liczników

wia się na chwilę stan niski i w konsek−

wencji na wyjściu bramki IC7A stan wyso−

ki. Wyjście OUT przeznaczone jest do pod−

łączenia czegoś, co Czytelnicy sami zechcą

wymyśleć. Może to być dioda LED symbo−

lizująca eksplozję, może sygnalizator akus−

tyczny. Może warto dodać jeden tranzystor

wysterowywany z tego wyjścia i zastoso−

wać żarówkę na 2,5V, która powinna dość

silnie błysnąć w momencie przepalenia?

Czekamy na ciekawe pomysły!

Na rysunku 2 przedstawiono drugą

część schematu bomby. Jeżeli jeszcze raz

spojrzymy na rysunek 1, to zauważymy że

podanie na obydwa wejścia bramki IC7B

stanów wysokich spowoduje zablokowa−

nie generatora zegarowego i tym samym

wstrzymanie odliczania. Na wejściu

3 wzmacniacza operacyjnego IC8A panuje

napięcie równe połowie napięcia zasilają−

cego, natomiast wejście 2 zostało za po−

średnictwem rezystora R20 „podwies−

zone” do plusa zasilania. Tak więc napię−

cie na wyjściu tego wzmacniacza jest blis−

kie zeru i bramka IC7B może to traktować

jako stan niski. Do wejścia 2 wzmacniacza

dołączone są także cztery rezystory o war−

tości 36k. Łatwo zauważyć, że „stan wy−

soki” pojawi się na wyjściu wzmacniacza

IC8A tylko w przypadku dołączenia wszys−

tkich tych rezystorów do masy. Układ

z wzmacniaczem operacyjnym IC8B jest

jakby „lustrzanym odbiciem” układu

z IC8A. Aby uzyskać napięcie bliskie napię−

ciu zasilania na wyjściu tego wzmacniacza

należy wszystkie rezystory 36k tym razem

dołączyć do plusa zasilania.

Po prawidłowym dołączeniu do zasila−

nia wszystkich rezystorów na wyjściu

bramki IC7B powstanie stan niski, co

spowoduje natychmiastowe wyłączenie

generatora impulsów zegarowych, czyli

unieszkodliwienie zapalnika.

Złącze JP2 służy do kodowania zapalni−

ka i za jego pomocą możemy podłączyć

rezystory do dowolnych pól w złączu JP3.

żemy ją ustawić za pomocą czterech jum−

perów JP1. Na rysunku 3 pokazano, w ja−

ki sposób należy ustawić jumpery, aby do

pamięci licznika została wpisana odpo−

wiednia cyfra. Im większa cyfra zostanie

wpisana, tym większe szanse na urato−

wanie może nie życia, ale honoru elektro−

nika będzie miała ofiara. Możemy dać jej

099, 199, 299, 399, 499, 599, 699, 799,

899 i 999 sekund czasu.

Po załadowaniu cyfr do pamięci liczni−

ków układ rozpoczyna odliczanie od usta−

wionej liczby w dół. Sygnał zegarowy

o częstotliwości ok. 1Hz tworzony jest

przez generator zbudowany z bramek IC7

C i D. Odliczanie czasu pozostałego do

straszliwej eksplozji sygnalizowane jest

przenikliwymi piskami generowanymi

przez przetwornik piezo z wbudowanym

generatorem Q1, co znakomicie koi ner−

wy ofiary. Wszystko tak, jak na filmie

z MacGyverem, prawda?

Po osiągnięciu przez liczniki stanu 000

na wyjściu przeniesienia licznika IC1 poja−

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 4 pokazana została mozaika

ścieżek płytki obwodu drukowanego wy−

konanej na laminacie dwu−

stronnym oraz rozmieszcze−

nie na niej elementów i ma−

ła płytka z szeregami jumpe−

rów. Montaż wykonujemy

w sposób typowy, rozpoczy−

nając od wlutowania rezys−

torów, a kończąc na wy−

świetlaczach. Wyświetlacze

należy wlutować jak najdalej

od powierzchni płytki, co

spowoduje że będą one le−

piej widoczne. Układy scalo−

ne zaleca się umieścić

w podstawkach. Wyprowa−

dzenia tranzystora T2 należy

Rys. 2. Schemat ideowy układu szyfrującego

Rys. 3.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

PostScript Picture

AVT2144

osiem goldpinów i lutując

przewody od strony druku łą−

czymy ją z wtyczkami. Przed

zmontowaniem małej płytki

możemy ją jeszcze wyko−

rzystać jako matrycę do wy−

konania otworów w obudo−

wie, co opisano w dalszej

części artykułu.

Po zmontowaniu i optycz−

nym sprawdzeniu popra−

wności montażu należy

sprawdzić działanie naszego

zapalnika. Nie dołączamy na

razie rezystorów kodera do

żadnych napięć i po ciemku

dołączamy do układu zasila−

nie – baterię 9V, najlepiej al−

kaliczną. Po wystawieniu

układu na działanie światła

wyświetlacze powinny na−

tychmiast się zapalić i roz−

pocznie się odliczanie od

uprzednio ustawionej liczby.

Jeżeli wszystko przebiegło

pomyślnie, to możemy uznać

nasze urządzenie za sprawne

i przystąpić do realizacji na−

szych szatańskich planów.

Płytka została zwymiarowana pod

obudowę typu KM−33c i taka obudowa

będzie dostarczana w kicie. W obudo−

wie należy wywiercić otwór o średnicy

5mm, przez który wystawał będzie foto−

tranzystor. Głośniczek piezo z generato−

rem należy przykleić do obudowy obok

pojemnika na baterie, oczywiście po

wywierceniu w obudowie otworu

o średnicy ok. 10 mm. Pod płytą czoło−

wą należy jeszcze umocować płytkę

z trzema szeregami goldpinów, tak aby

wystawały one na zewnątrz. Najprościej

będzie wykonać tą czynność w nastę−

pujący sposób:

1. Najpierw wiercimy w obudowie dwa

otwory o średnicy 3 mm i płytkę prowi−

zorycznie przykręcamy do obudowy.

Wykaz ellementów

Rezystory

R1: 220k

R2: 1M

R3, R4, R5, R6, R7: 10k

R9, R10, R19: 10k

R20, R21, R22, R23, R24: 10k

R8: 1k

R11: 510

R12, R13, R14, R15: 36k

R16, R17, R18, R25: 36k

Kondensatory

C4, C1: 100nF

C2: 1µF stały

C3: 100µF/16V

Półłprzewodniikii

DP1, DP2, DP3 wyświetlacz

siedmiosegmentowy (Anoda)

D1, D2, D3 1N4001 lub odpowiednik

IC1, IC3, IC5: 40192

IC2, IC4, IC6: 4543

IC7: 4011

IC8: TL082 lub odpowiednik

T3: fototranzystor

T1: BD136 lub odpowiednik

T2: BC548 lub odpowiednik

Pozostałłe

JP1 goldpin 2x4 + cztery jumpery

JP2 złącze szufladkowe + osiem goldpinów

JP3 goldpin 3x8 + osiem jumperów

Q1 przetwornik piezo z generatorem

Obudowa typu KM – KM33C

Złącze do baterii 9V

Rys. 4. Schemat montażowy

Rys. 5.

2. Wiercimy w płycie czołowej 24 otwory

o średnicy ok. 0,8 mm posługując się płyt−

ką obwodu drukowanego jako matrycą.

3. Rozłączamy obudowę z płytką i lutujemy

szeregi goldpinów i przewody zakończo−

ne wtyczkami wykonanymi z goldpinów.

Na płycie czołowej warto jeszcze

umieścić nalepkę przedstawioną na ry−

sunku 5.

Ostatnimi czynnościami jakie nam jesz−

cze pozostały do wykonania jest wymyśle−

nie odpowiednio zagmatwanego schema−

tu logicznego i odpowiednie zakodowanie

zapalnika. Autor nie podaje, licząc na wy−

obraźnię Czytelników żadnego wzoru ta−

kiego schematu. Natomiast ogłaszamy

mały konkurs na najbardziej pokrętny i za−

gmatwany schemat, który do niczego nie

służy z wyjątkiem sprawdzenia wiedzy

elektronicznej i wyobraźni potencjalnych

ofiar. Na schemacie muszą zostać wyod−

rębnione punkty, które aby uzyskać popra−

wne działanie układu, muszą zostać dołą−

czone do plusa (cztery punkty) lub do ma−

sy ( także cztery) zasilania. Wybrane punk−

ty muszą być oznaczone literami od A do

H. Trywialnie prosty przykład takiego sche−

matu pokazany został na rysunku 6.

Ten z Czytelników, którego schemat

przyprawi całą redakcję EdW o ciężki ból

głowy, otrzyma nagrodę – kit AVT−2236!

Zbiigniiew Raabe

przed zamontowaniem zgiąć pod kątem

prostym i tranzystor wlutować tak, aby

„leżał” nad grupą rezystorów. Fototran−

zystor montujemy tak, aby po włożeniu

płytki do obudowy wystawał nieco ponad

powierzchnię płyty czołowej.

Jeden z szeregów ośmiu goldpinów

musimy podzielić na pojedyncze piny

i wykonać z nich małe wtyczki, które

umożliwią zakodowanie zapalnika. Do

małej płytki wlutowujemy trzy szeregi po

Rys. 6. Przykład schematu do „rozszyfrowania

Kompllet podzespołłów z płłytką jjest

dostępny w siiecii handllowejj AVT jjako

„kiit szkollny” AVT−2144.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Superoszczędna miniaturowa

centralka alarmowa

Do czego to służy?

Czytelnicy EdW wciąż dopominają się

o układy alarmowe i sygnalizacyjne.

Przedstawiona dalej prosta jednolinio−

wa centralka okaże się pożyteczna do

ochrony piwnic, garaży, a nawet mieszkań.

Ważną zaletą jest fakt, że w stanie

spoczynku układ, choć „stoi pod napię−

ciem”, wcale nie pobiera prądu. W stanie

czuwania pobór prądu wynosi kilkanaście

do kilkudziesięciu mikroamperów, czyli

jest znacznie mniejszy, niż straty wynika−

jące z samorozładowania akumulatora lub

baterii.

Wszystkie kondensatory elektrolitycz−

ne zarówno w stanie spoczynku, jak

i w stanie czuwania są pod napięciem,

czyli są zaformowane. Gwarantuje to nie−

zawodność działania przez wiele lat.

2154

Jak to działa?

Schemat ideowy minicentralki pokaza−

ny jest na rysunku 1.

Centralka powinna być cały czas zasi−

lana napięciem 6...12V, dołączonym do

punktów P, O. Dioda D1 zabezpiecza

układ przy przypadkowym odwrotnym

dołączeniu źródła zasilania.

Przerzutnik z bramkami U1A i U1B słu−

ży do sterowania pracą centralki.

Określa to jednoznacznie sposób stero−

wania. Przycisk ZAŁ(ącz) może być umiesz−

czony w dowolnym, widocznym miejscu,

najlepiej przy drzwiach wejściowych na ze−

wnątrz chronionego pomieszczenia.

Rys. 1. Schemat ideowy

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

Pętla dozorowa będzie obejmować

styki chroniące drzwi i okna pomieszcze−

nia. Przykładowy sposób wykonania pętli

pokazano na rysunku 2.

Przy projektowaniu tej centralki zre−

zygnowano z możliwości dołączenia czuj−

nika podczerwieni aktywnej, ponieważ

taki czujnik pobiera ciągle prąd rzędu kil−

ku miliamperów, a system z założenia

miał pobierać jak najmniej prądu. Z tego

samego względu zrezygnowano także

z diod LED, sygnalizujących włączenie

i wyłączenie centrali.

Przerwanie pętli dozorowej na czas

dłuższy niż kilka milisekund spowoduje

podanie stanu wysokiego na nóżki

8 i 9 bramki U1C. Na jej wyjściu (nóżka

10) pojawi się stan niski. Kondensator C4

zacznie się ładować w obwodzie: plus za−

silania, złącza emiter−baza tranzystorów

T3 i T1, kondensator C4, rezystor R7, wy−

jście bramki U1C, masa. Otworzy to tran−

zystory T1 i T3 na czas określony głównie

wartościami C4 i R7. W tym czasie tran−

zystory T1 i T2 rozładują kondensator C5.

Tym samym na nóżce 12 kostki U1D po−

jawi się stan logiczny wysoki. Spowoduje

on uruchomienie alarmu. Kondensator

C5 zacznie się potem ładować przez re−

zystor R9. Podane wartości elementów

R9C5 zapewniają czas trwania alarmu

rzędu 3...5 minut. W razie potrzeby uzys−

kania innego czasu alarmu można dowol−

nie zmieniać pojemność C4 w zakresie

22...2200µF i rezystancję R9 w zakresie

47k

Wykaz ellementów

Rezystory

R1,R2,R3,R4,R6,R11,R12: 100k

(47...220k

...1M

R7,R9: 220k

Ω

R10: 470k

Ω

Kondensatory

C1,C2,C3: 100nF

C4: 470nF

C5: 1000µF\16V

C6: 10µF\16V

C7: 100µF\16V

Półłprzewodniikii

D1,D2: 1N4148

Q1: BUZ10 lub podobny

T1,T2,T3: dowolny PNP np. BC558

U1: CMOS 4093

Rys. 2. Przykładowa pętla dozorowa

Naciśnięcie go powoduje włączenie

centralki ze stanu spoczynku do stanu

czuwania.

Przycisk−klucz WYŁ(ącz) musi być dob−

rze ukryty w miejscu znanym tylko właści−

cielowi. Nie musi to być przycisk. Może to

być kontaktron uruchamiany magnesem

lub jakikolwiek inny ukryty styk. Od dobre−

go ukrycia tego styku zależy skuteczność

ochrony obiektu. Jeśli złodziej odnajdzie

ten styk, bez trudu unieruchomi centralkę.

Elementy R1...R4, C1 i C2 tworzą filt−

ry chroniące przed zakłóceniami, które

mogłyby się indukować w przewodach

prowadzących do obu przycisków i które

mogłyby w sposób przypadkowy włączać

i wyłączać centralkę.

Pojawienie się stanu wysokiego na

wyjściu kostki U1B (nóżka 4) spowoduje

przejście centralki w stan czuwania. Po−

bór prądu w stanie czuwania jest równy

prądowi płynącemu przez rezystor R5.

W superoszczędnych zastosowaniach,

przy zasilaniu z baterii o małej pojemnoś−

ci wartość rezystora R5 może być zwięk−

szona nawet do 1M

Rys. 4. Schemat montażowy

W układzie przedstawionym na rysun−

ku 1, jeśli linia dozorowa zostanie na trwa−

łe przerwana, syrena włączy się na okreś−

lony czas, wyznaczony przez R9 i C5,

a potem syrena zostanie wyłączona. Moż−

na w prosty sposób zmodyfikować jej

działanie, zwierając kondensator C4.

Wtedy po trwałym przerwaniu linii

dozorowej syrena również zostanie

włączona na nieograniczony czas (aż

do rozładowania baterii zasilającej).

Kondensator C5 zarówno w sta−

nie spoczynku, jak i w stanie czuwa−

nia jest naładowany i występuje na

nim pełne napięcie zasilające.

W układzie wprowadzono dodat−

kową diodę D2. Ma ona dwa zada−

nia: szybkie naładowanie kondensa−

tora C5 przy pierwszym dołączeniu

napięcia zasilania – bez tej diody po

pierwszym włączeniu napięcia kon−

densator ładowałby się powoli

przez rezystor R9. Drugim zada−

niem diody D2 jest przerwanie alar−

mu po naciśnięciu przycisku WYŁ

przez uprawnionego użytkownika.

Dla zmniejszenia poboru prądu

w stanie alarmu wprowadzono ge−

nerator przebiegu prostokątnego,

zrealizowany z bramką U1D i ele−

...2,2M

mentami R10C6. Dzięki temu syrena do−

łączona do punktu F jest włączana w ryt−

mie: dwie sekundy pracy – dwie sekundy

przerwy. Rytm pracy syreny można zmie−

nić, modyfikując wartości R10 i C6, po−

dobnie, jak R9 i C5.

Na rysunku 3 pokazano dwa przykłady

dołączenia syreny. W pierwszym (rys. 3a)

można zastosować sygnalizator z głośni−

kiem dynamicznym. Syreny takie pobie−

rają około 1A prądu.

Elementem wykonawczym centralki

jest tranzystor mocy BUZ10. Może on

przewodzić prądy nawet ponad 20A.

W praktyce prąd pracy nigdy nie będzie

aż tak duży i w wielu przypadkach w roli

Q1 wystarczy wlutować tranzystor

BS170, na przykład przy współpracy syg−

nalizatorem piezoelektrycznym – do wy−

tworzenia dźwięku o poziomie około

110dB potrzebuje on tylko około

100...150mA prądu przy napięciu 12V.

Syrena taka zostanie przedstawiona

w jednym z najbliższych numerów EdW.

Drugie rozwiązanie pokazane na rysun−

ku 3b wykorzystuje fabryczną syrenkę

z głośnikiem dynamicznym i wbudowa−

nym własnym akumulatorem. Jeśli syrena

ma własny akumulatorek, to nie należy sto−

sować sposobu z rysunku 3a, tylko sposób

z rysunku 3b, ponieważ akumulator syreny

nie byłby podładowywany w stanie spo−

czynku z głównego źródła zasilania.

c.d. na str. 60

Obwód filtrujący R6C3 jest konieczny,

by centralka nie reagowała na zakłócenia

indukujące się w pętli dozorowej.

Rys. 3. Wykorzystanie różnych elementów

wykonawczych

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97

R5: 220k

)

R8: 2,2M

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: