Главная › Интернет › Кто быстрее? Первое устройство на микроконтроллере AVR (Кто быстрее нажал кнопку)

Кто быстрее? Первое устройство на микроконтроллере AVR (Кто быстрее нажал кнопку)

3.6 "Кто быстрее?"

У кого реакция лучше? Это можно определить с помощью автомата, схема которого изображена на рис. 26. Играют четверо. Каждый держит в руках небольшой пульт с кнопкой. У ведущего находится в руках выносной пульт управления, с которого подается

сигнал старта. А пока такого сигнала нет, на лицевой панели периодически вспыхивают две лампы. Но вот ведущий незаметно от играющих нажал кнопку на пульте управления. Сразу же вспыхивает лампа сигнала старта. Теперь все зависит от реакции играющих: кто быстрее нажмет "свою" кнопку, тот и выиграет этот старт.

Рассмотрим работу игрового автомата. При нажатии на кнопку SB2 "Старт" загорается лампа HL3. Увидев ее сигнал, все игроки нажимают кнопки своих пультов (SB3-SB6). Предположим, что первой оказалась нажатой кнопка SB5. Тогда положительное напряжение выпрямителя VD2-VD5 через замыкающие контакты кнопки SB2, диод VD1, резистор R1, диод VD10 и контакты кнопки SB5 поступит на управляющий электрод тринистора VS3, он откроется и загорится лампа HL6, определяющая лидера. Одновременно откроется диод VD8, что приведет к уменьшению на нижнем по схеме выводе резистора R1 напряжения до 0.5...1 В. Поэтому при нажатии кнопок остальными игроками соответствующие тринисторы не смогут открыться. В том же случае, если кто-либо из игроков нажмет свою кнопку до подачи полезного сигнала, одновременно с открыванием соответствующего тринистора и загоранием лампы этого игрока сработает реле К1 и своими

контактами К 1.1 включит звонок НА1 - сигнал нарушения правил игры. Диод VD1 предотвратит в этом случае загорание лампы HL3. Кнопкой SB1 "Сброс" ведущий устанавливает устройство в исходное состояние.

Лампы HL1 и HL2, мигая, выполняют функцию отвлекающих сигналов; они переключаются простейшим генератором, собранным на реле К2, КЗ и конденсаторе С1.

Тринисторы, используемые в этом игровом автомате, могут быть серии КУ101 с любыми буквами. Диоды VD6-VD9 - любые из серий Д9 (кроме Д9Б), Д311 (эти диоды имеют малое прямое падение напряжения, что требуется для надежного шунтирования управляющих переходов тринисторов); VD10 - любой из серий КД509, КД510, КД521, КД522. Реле К1 - РЭС-10 (паспорт РС4.524.317), К2, КЗ -РЭС-9 (паспорт РС4.524.202). Трансформатор Т1 - мощностью 5...10 Вт, понижающий напряжение сети до 16... 18 В при токе нагрузки не менее 300 мА. Подойдут, например, трансформаторы типов ТВК-110Л-1, ТВК-110Л-2. Кнопки SB1, SB3 - SB6 - КМ1-1, SB2 -тумблер МТ1-1, ТВ2-1; можно также использовать переключатели П2К. В качестве разъемов использованы магнитофонные разъемы типа СГ-5.

Устройство, собранное без ошибок, в налаживании не нуждается. Игровой автомат "Кто быстрее?" можно выполнить также и на интегральных микросхемах.

Работает такой прибор аналогично описанному выше варианту на тринисторах. Его принципиальная схема приведена на рис. 27.

На логических элементах микросхем DD2, DD4 выполнены RS-григгеры. После подачи питания необходимо нажать кнопку SB6 "Сброс", расположенную на пульте ведущего. При этом все RS-триггеры установятся в нулевое состояние (на их верхних по схеме выходах - напряжение низкого уровня). На выходах логических элементов микросхем DD1 и DD3 - напряжение высокого уровня, поскольку через нормально замкнутые контакты кнопок SB1-SB4 на один из входов каждого из этих логических элементов подано напряжение низкого уровня. Лампы HL1-HL4 не светятся. Работает генератор отвлекающих сигналов, собранный на логических элементах DD6.1, DD6.2 и транзисторе VT5. (Этот транзистор повышает входное сопротивление логического элемента DD6.1, что позволяет использовать резистор R10 сопротивлением в несколько десятков килоом и конденсатор С1 относительно небольшой емкости. Аналогичный генератор встречается и в других конструкциях данной книги). "Перемигиваются" лампы HL5 и HL7 отвлекающего сигнала с частотой около 2 Гц.

После перевода ведущим контактов переключателя SB5 "Старт" в противоположное указанному на схеме положение лампы отвлекающего сигнала отключаются и загорается лампа HL6 полезного сигнала "Старт". Игроки нажимают свои кнопки SB1-SB4. Допустим, обладатель кнопки SB1 среагировал первым. При этом на выходе логического элемента DD 1.1 появится напряжение низкого уровня, и триггер DD2.1DD2.2 переключится в противоположное состояние, которому соответствует напряжение высокого уровня на выходе элемента DD2.1. На другом выходе триггера (выход элемента DD2.2) при этом будет напряжение низкого уровня, которое поступит на входы логических элементов DD1.2, DD3.1 и DD3.2 (выводы 13,2 и 12 соответственно), поэтому остальные RS-триггеры уже не смогут изменить своего состояния. Одновременно откроется транзистор VT1 и загорится лампа HL1, фиксирующая лидера.

А если первый игрок среагировал преждевременно, т.е. нажал кнопку SB1 до включения лампы "Старт"? В этом случае устройство будет работать так же, как и ранее, однако одновременно с загоранием лампы HL1 в этом случае зазвучит сигнал фальстарта. Этот звуковой сигнал формируется генератором на логических элементах DD6.3 и DD6.4, а работа генератора будет разрешена подачей напряжения высокого уровня, поданного с выхода DD5.1 на вход DD6.3. В случае своевременного старта генератор не заработает, поскольку на выводе 9 логического элемента DD6.3 будет напряжение низкого уровня, поданное через замыкающие контакты переключателя SB5.

В устройстве можно применить микросхемы серий К133, К134, К158, КР531, К555. Транзисторы КТ3117А можно заменить КТ603, КТ608, КТ801, КТ815 с любыми буквами, КТ315Б - любым из серий КТ201, КТ315, КТ503. Конденсатор С1 - оксидный К50-6, К50-16, К50-35; С2 - КМ-6, К10-17, К73-17. Кнопки, переключатели и разъемы - тех же типов, что и в предыдущем варианте игрового автомата.

Для питания устройства потребуется источник, обеспечивающий постоянное напряжение 5 В при токе не менее 300 мА. Он может быть собран, например, по схеме блока питания логического прибора "Версия", описание которого будет приведено ниже.

В игровой автомат "Кто быстрее?" при желании можно внести некоторые усовершенствования. Например, вместо ламп накаливания, определяющих лидера, можно применить цифровые индикаторы (газоразрядные, светодиодные или люминесцентные). При этом каждому игроку будет соответствовать свой цифровой индикатор, и высвечиваемая им цифра позволит определить, каким по счету он среагировал на полезный сигнал. Можно также ввести и электронный

секундомер - это позволит определять не только относительную, но и абсолютную реакцию игрока.

Этот игровой автомат используется не только в Клубной игротеке, но и при проведении в школах города различных мероприятий, скажем, фестивалей технического творчества, научно-познавательных игр типа телевизионной "Кто хочет стать миллионером?", когда необходимо определить первого из группы претендентов, готового ответить на заданный ведущим вопрос.

В основу прибора положена схема с взаимным отключением цепей управления автоматикой других игроков. Существует несколько вариантов решения задачи, в частности, с использованием тринисторов. Однако Павел Гуреев и Кирилл Шурыгин решили предложить вариант на электромагнитных реле, которые в больших количествах удается демонтировать из списанной аппаратуры.

Прибор состоит из основного блока (рис. 3), в котором расположены электромагнитные реле К1-К5, а также разъемы Х1-Х4 для подключения пультов играющих с кнопками SB1-SB4 и разъем Х5 пульта ведущего.

На передней панели блока размещены сигнальные лампы играющих HL1-HL4, лампа HL5 "Фальстарт" (рис. 4), лампа HL6 "Победа", лампа HL9 (рис. 5) стартового сигнала и лампы HL7, HL8 отвлекающих сигналов (при желании можно обойтись без них). Для питания основного блока использован источник постоянного тока, цепи сигнальных ламп можно питать как постоянным током, так и переменным, напряжение которых зависит от используемых ламп накаливания.

Как только ведущий нажимает кнопку SB5 "Пуск", срабатывает реле К5 и встает на самоблокировку через контакты К5.1, контактами К5.2 оно подключает к одному из проводников источника питания сигнальную лампу HL6, а контактами К5.3 зажигает стартовую лампу HL9.

Задача каждого играющего теперь - быстрее нажать кнопку своего пульта. Если это успел сделать, например, играющий под номером 3, срабатывает реле К3, которое контактами К1.1 самоблокируется, контактами К3.2 размыкает цепь питания реле остальных играющих, а контактами К3.3 включает лампы HL3 и HL6. На панели основного блока вспыхивает подсветка табло с номером игрока и надпись "Победа".

Если же кто-то из участников случайно нажмет кнопку пульта раньше команды ведущего, вспыхнут табло этого игрока и лампа HL5, подсвечивающая надпись "Фальстарт".

Лампы HL7, HL8 отвлекающих сигналов, усложняющих выполнение задания, управляются мультивибратором (рис. 6), реле Кб которого поочередно включает контактами К6.1 поочередно то одну лампу, то другую.

Реле - любые с напряжением срабатывания не более 12 В. Так, в одном из экземпляров прибора были использованы реле РЭС22, паспорт РФ4.500.131П2. Для их питания был намотан трансформатор на магнитопроводе Ш16х18. Сетевая обмотка содержала 2800 витков провода ПЭВ-1 0,18, понижающая - 140 витков ПЭВ-1 0,25 (к ней подключался мостовой выпрямитель). Если реле окажутся с большим напряжением, придется, естественно, пересчитать данные трансформатора.

Для размещения деталей прибора был использован корпус (рис. 7) от старой электронно-клавишной счетной машинки "Электроника-155".

Если при проверке и налаживании прибора будет наблюдаться во время срабатывания реле дребезг контактов, следует зашунтировать обмотки реле оксидными конденсаторами емкостью 10-15 мкФ.

Которой приведе-на на рисунке. Для постройки игры понадобится три интегральные микросхемы, столько светодиодов и несколько других радиодеталей.

Принципиальная схема игры «кто быстрее»

Познакомимся с работой игры. Как только выключа-телем S4 на нее будет подано питания, кон-денсатор С2 начнет заряжаться через резистор RJ и вскоре (примерно через 7 с) можно начать игру. В это время составной V1 V2 открыт и на выводах 1, 13 микросхемы D1 низкий - логический 0. Такой же уровень и на выводах 5, 9 этой микросхемы, поэтому светодиод V3 , на выводы 3 микросхем D2, D3 подан логический 0, а на выводы 13 - логиче-ская 1.

Судья нажимает кнопку S1, и конденсатор С2 раз-ряжается через резистор R2. Триггеры D1.1 и D1.2 пере-ходят в другое состояние, когда на выводах 5 и 9 - -гическая 1, а на выводе 6 (а значит, и на выводах 13 элементов D2.1 и D3.1) - логический 0. На выводах 8 микросхем D2 и D3 - логическая 1, и светодиоды У4, V5 не горят. Поскольку на выводы 3 этих микросхем поступила логическая 1, на выводах 5 появляется логический О - он поступает на входы D элементов D2.1 и D3, L

Как только конденсатор С2 вновь зарядится, вспых-нет светодиод V3 - в этот играющие (их двое) должны возможно быстрее нажать свою кнопку - S2 S3, Предположим, что раньше оказалась нажатой кнопка S2. Мгновенно на выводе 6 элемента D2.2 появ-ляется логическая 1 и вспыхивает светодиод V4. Одно-временно появляется логический 0 на выводе 5 - он поступает на D3.1 и запрещает его в дру-гое состояние, даже если после этого будет нажата кноп- S3.

А что произойдет, если один из играющих нажмет свою кнопку раньше времени, т. е. раньше зажигания светодиода ? В этом случае независимо от , кто из играющих повинен в фальстарте, на триггеры D2.1 и D3.1 поступит сигнал запрета и после зажигания стар-тового светодиода V3 не вспыхнет ни светодиод играющих. Это не изменится даже при после-дующих отжатиях и нажатиях кнопок S2 и S3. Вновь возобновить игру можно лишь после очередного нажатия кнопки S1 судьей.

Продолжительность зарядки конденсатора С2 зави-сит от его емкости и сопротивления резистора R2 и ее можно изменять время игры. Для этого судье доста-точно нажать на кнопку S1 кратковременно, чтобы не полностью разряжать конденсатор.

Детали игры монтируют на плате из изоляцион-ного материала, которую затем укрепляют внутри корпу-са подходящих габаритов ( может быть и на-весной печатной).

На лицевой стенке корпуса размещают кнопки, вы-ключатель и светодиоды. Кнопку S1 можно сделать вы-носной, чтобы играющие не видели действий судьи.

ББК 32.884.19 В80

Приведены описания конструкций, принципиальные схемы и методика расчета их некоторых узлов Учтены интересы начинаю-щих и квалифицированных радиолюбителей.

Существуют самые разнообразные профессии, требующие от человека быстрой реакции. К примеру, шофер, завидев препятствие или оказавшись в опасной ситуации, должен возможно быстрее затормозить автомобиль. Почти мгновенной реакцией должен обладать пилот авиалайнера, командир космического корабля.

А какая реакция у вас? Проверить это поможет автомат, состоящий из пульта управления, которым пользуется судья, двух пультов играющих и блока сигнализации. Каждый играющий (их, естественно, двое) берет свой пульт и следит за трабло сигнализации. Как только вспыхнет надпись «Старт» или раздастся звуковой сигнал (о том, на какой сигнал нужно реагировать, судья предупреждает заранее), каждый играющий должен возможно быстрее нажать кнопку на своем пульте. Если это сделал раньше первый играющий, на табло вспыхнет лампа с надписью «1», а если второй - лампа с надписью «2».

Проведя игру с несколькими участниками, нетрудно выявить победителя - того, кто обладает лучшей реакцией.

Принципиальная схема игрового автомата приведена на рис. 66. В пульте судьи размещены кнопочные выключатели SB1-SB3, в пульте первого играющего - выключатель SB4, в пульте второго - выключатель SB5. Все пульты соединены через разъем ХТ1 с блоком сигнализации - в нем находятся лампа

HL1 светового табло «Старт», звуковой сигнализатор и индикатор нажатия кнопок играющими.

Звуковой сигнализатор, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и динамической головке ВА1, представляет собой генератор колебаний звуковой частоты. Питание на генератор подается через кнопочный выключатель SB1 на пульт* еудьи.

Лампы HL2 и HL3 индикации нажатия кнопок играющими подключены к тринисторам VS1 и VS2. Управляющие электроды тринисторов соединены через резисторы R2 и R3 с кнопочными выключателями пультов играющих. Предположим, что первый играющий успел нажать кнопку SB4 своего пульта раньше, чем второй - кнопку SB5. Тогда резистор R2 окажется подключвнным к плюсовому выводу источника питания, и через управляющий электрод трини-стора VS1 потечет ток. Трннистор откроется, и лампа HL2 зажжется. Если даже теперь второй играющий нажмет кнопку SB5 на своем пульте, тринистор VS2 на откроется, поскольку его управляющий электрод окажется нодключен-ным через диод VD1 и открытый тринистор VS1 к катоду. Лампа HL3 не зажжется.

Аналогично будет работать автомат, если первым нажмет кнопку на своей пульте второй играющий - вспыхнет лампа HL3, a HL2 светитьея не будет.

Поскольку указанные на схема тринисторы допускают ток в открытом состоянии не более 75 иА, лампы HL2 и HL3 следует использовать на напряжение 2,5 В при токе 0,068 А (МН 2,5-0,068). Лампа HL1-на напряжение3,5 В при токе 0,26 А (МН 3,5-0,26). Тринисторы могут быть любые другие из серии КУ101. Диоды - любые из серий Д226, Д7. Резисторы - МЛТ-0,25, конденсатор-МБМ. Вместо транзистора МП38 можно применить любой транзистор серий МП39-МП42. Динамическая головка - ОДГД-6 или другая, мощностью

0,1... 0,5 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 6-10 Ом. Источник питания- батарея 3336, но более продолжительно будет работать источник, составленный из трех последовательно соединенных элементов 373. Кнопочные выключатели КМ1-1, разъем -любой конструкции.

Детали блока сигнализации устанавливают в корпусе а наклонной передней панелью -на ней крепят динамическую головку, лампы HL2, HL3 н проз

рачную пластину-табло, подсвечиваемую снизу лампой HL1. Остальные детали монтируют на плате из изоляционного материала. На задней стенке корпуса устанавливают гнездовую часть разъема ХТ1. Штырьковую же часть соединяют проводниками длиной 1 ... 1,5 м с пультами. Конечно, не обязательно использовать общий разъем, можно каждый пульт подключить к блоку сигнализации через отдельный малогабаритный разъем.

При проверке и налаживании устройства подбором (если это понадобится) резисторов R2 и R3 добиваются надежного открывания тринисторов при замыкании контактов кнопочных выключателей SB4 и SB5 соответственно. Тональность звукового сигнала можно изменить подбором резистора R1 или конденсатора С1.

В целях повышения экономичности подобный автомат может быть выполнен на транзисторах, интегральных микросхемах и светодиодах (рис. 67). В нем также есть кнопка судьи и кнопки играющих, но отсутствует звуковая сигнализация.

Как только выключателем SA1 на автомат подается напряжение, начинает заряжаться через резистор R1 конденсатор С2. Примерно через 7 с можно начинать игру. В это время составной транзистор VT1VT2 открыт и на выводах

1, 13 микросхемы логический 0. Такой же уровень и на выводах 5, 9 этой микросхемы, поэтому светодиод HL1 горит. На выводах 3 микросхем DD2 и DD3 - логический 0, а на выводах 13 - логическая 1.

Когда судья нажимает кнопку SB1, конденсатор С2 разряжается через резистор R2. Триггеры DD1.1 и DD1.2 переходят в другое состояние, когда на выводах 5 и 9 - логическая 1, а на выводе 8 (а значит, и на выводах 1 триггеров DD2.1 и DD3.1)-логический 0. На выводах 8 триггеров DD2.1, DD3.1 - логическая 1, поэтому светодиоды HL2 и HL3 не горят. Поскольку на выводы 11 триггеров DD2.2, DD3.2 поступила логическая 1, на выводах 9 появляется логический 0 - он подается на входы D триггеров DD2.1 и DD3.1.

Стоит конденсатору С2 вновь зарядиться, вспыхнет светодиод HL3 - в этот момент играющие (их двое) должны возможно быстрее нажать «свою» кнопку - SB2 или SB3. Предположим, что раньше оказалась нажатой кнопка SB2. Мгновенно на выводе 8 триггера DD2.2 появляется логическая 1 и вспыхивает светодиод HL2. Одновременно появляется логический 0 на выводе 9 -

он поступает на триггер DD3.1 и запрещает переход его в другое состояние, даже если после этого будет нажата кнопка SB3.

Что произойдет, если один из играющих нажмет свою кнопку раньше времени, т. е. раньше зажигания светодиода HL1? В этом случае независимо от того, кто из играющих повинен в фальстарте, «а триггеры DD2.1 и DD3.1 поступит сигнал запрета, и после зажигания стартового светодиода не вспыхнет ни один из оставшихся светодиодов. Это состояние не изменится даже при последующих отжатиях и нажатиях кнопок SB2 и SB3. Вновь возобновить игру можно лишь после очередного нажатия кнопки SB 1 судьей.

Продолжительность зарядки конденсатора С2 зависит от его емкости и сопротивления резистора R1, и ее можно изменять во время игры - для этого судье достаточно нажать на кнопку SB1 кратковременно, чтобы не полностью разрядить конденсатор.

Для игры взяты резисторы МЛТ-0,125, но подойдут, конечно, и МЛ Т-0,25. Конденсатор С1-любой малогабаритный, С2 - К53-1. Вместо указанных на схеме подойдут другие транзисторы серии КТ315, а вместо светодиодов АЛ307А-АЛ102Б, АЛ 102В. Яркость свечения их устанавливают подбором резисторов R3 и R4. Кнопочные выключатели, а также выключатель питания - любой конструкции. Источник GB1 - батарея 3336.

Детали игры, кроме выключателей, светодиодов и источника питания, монтируют на плате (рис. 68) из фольгированного стеклотекстолита. Монтаж может быть и навесной на плате из любого изоляционного материала. Плату укрепляют внутри корпуса подходящих габаритов, на лицевой стенке которого"

размещают остальные детали. Батарею питания укрепляют, например, на дне или нижней крышке корпуса.

Чтобы играющие не видели действий судьи, кнопку SB1 можно вынести за пределы пульта и соединить с ним двухпроводным шнуром достаточной длины.

А вот еще один вариант автомата (рис. 69), в котором использована только одна микросхема серии К176. По сравнению с микросхемами воляет значительно снизить потребляемый игрой ток от источника питания.

Как и в предыдущих конструкциях, в этой игре три кнопки: судьи (SB3) и двух играющих (SB1 и SB2). Как только судья нажимает свою кнопку (конечно, при подключенном выключателем SA1 источнике питания), зажигается световод HL1, извещающий о начале игры. Кому из играющих удастся быстрее нажать «свою» кнопку, зафиксирует вспыхнувший соответствующий светодиод - HL2 для первого играющего или HL3 для второго. Он будет светиться до тех пор, пока нажата судейская кнопка SB3, даже если играющие отпустят свои кнопки.

Логическое устройство невозможно обмануть, нажав кнопку раньше времени (фальстарт) в ожидании сигнала «судейского» светодиода. В таком варианте играющий неизбежно потерпит поражение, поскольку логика начинает реагировать на нажатие кнопок играющих только после подачи команды судьей.

Несколько слов о работе логики игры. В исходном состоянии, показанном на схеме, при подаче напряжения питания (выключателем SA1) заряжаются конденсаторы С1 и С2 - через резистор RI, светодиод HL1 и контакты кнопок SB1, SB2. На входах элементов DD1.1 и DD1.3, а также на выходах DD1.2 и DD1.4 логическая 1. На выходах же элементов DD1.1, DD1.3 и входах 13 элемента DD1.2 и 8 элемента DD1.4 - логический 0.

Если в таком положении нажать любую из кнопок играющих - SB1 или SB2, состояние логических сигналов не изменится.

Другая картина будет при нажатии кнопки SB3 - кнопки судьи. Тогда выводы конденсаторов замыкаются через ее контакты, и конденсаторы разряжаются. Стоит теперь нажать первой, скажем, кнопку SB1-и конденсатор С1 подключится к одному из входов элемента DD1.1. А это равнозначно подаче на вход логического 0. На выходе элемента (вывод 3) появится логическая 1, от которой сработает триггер, выполненный на элементах DD1.2, DD1.4, а также вспыхнет светодиод HL2. На выходе элемента DD1.2, а значит, и на входе (вывод 2) DD1.1 установится логический 0, на элементах же DD1.3, DD1.4 уровни логических сигналов останутся прежними, за исключением входа (вывод 9) элемента DD1.4 - здесь будет логический 0.

Предположим, что теперь второй играющий нажмет кнопку SB2. На выводе 6 элемента DD1.3 появится логический 0, а на выводе 4 - логическая 1.

Светодиод HL3 вспыхнет, но тут же погаснет, поскольку состояние логического сигнала на выводе 5 элемента не изменится, а конденсатор С2 быстро зарядится через резистор R4 до напряжения логической 1.

Светодиод HL2 будет светиться даже при отпускании кнопки SB1. И лишь после отпускания кнопки SB3 он (а также и HL1) погаснет. Потому что контакты этой кнопки замкнут резистор R3, и на выходе элемента DD1.1. напряжение снизится до прямого напряжения светодиода, которое значительно меньше логической 1. Логическое устройство установится в исходное состояние.

Вместо указанной на схеме в игре можно использовать аналогичную микросхему серии К561 или К564 (в последнем варианте придется изменить чертеж печатной платы). Светодиоды - любые излучающие свет, с постоянным прямым напряжением не более 3 В и возможно меньшим током потребления. Резисторы - МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, кнопки - КМ1-1, выключатель питания- любой малогабаритный (можно вообще исключить его, поскольку потребляемый игрой ток в исходном состоянии составляет единицы микроампер), источник питания - батарея «Крона». Оксидные конденсаторы - К50-6 или К50-12 (их выводы, показанные на чертеже печатной платы штриховой линией,

впаивают в дополнительные отверстия).

Большинство деталей игры смонтировано на плате (рис. 70) из одностороннего фоль-гированного стеклотекстолита. Плату размещают внутри корпуса (рис. 71), в верхней крышке которой просверлены отверстия под светодиоды и толкатель кнопки (сама кнопка установлена на металлической стойке) SB3. Выключатель питания может быть размещен на одной из боковых стенок корпуса, а источник питания - внутри корпуса. Через отверстия в боковых стенках корпуса выведены двухпроводные тонкие кабели или шнуры либо просто свитые между собой монтажные проводники в изоляции, которые припаяны

к кноякам играющих. В свою очередь, кнопки приклепаны к защитным уголкам, согнутым из алюминиевых полосок размерами 20X32 мм.

Включив питание собранной игры, нажимают кнопку SB3 и убеждаются в зажигании светодиода HL1. Не отпуская кнопки, нажимают одну из кнопок играющих. Должен загореться соответствующий светодиод. Нажимая после этого другую кнопку играющего, наблюдают за кратковременным вспыхиванием (одноразовым) оставшегося светодиода. На этом проверка игры перед ее эксплуатацией заканчивается.

Может случиться, что кроме HL1 не будет зажигаться ни один из светодиодов играющих. Тогда следует установить резистор R3 с большим сопротивлением - до 2 кОм. При этом, конечно, снизится яркость светодиодов HL2 и HL3. Избавиться от этого недостатка удастся подключением светодиодов к выходам элементов через эмиттерные повторители. Но в этом варианте придется изменить схему коммутации в режиме сброса. Д* и ток потребления несколько повысится,

Глава 3. Электронные игры.

3.1 Электронный кубик.

3.1 Электронный кубик

Всем знакомы игры, в которых перед началом хода требуется бросать небольшой пластмассовый кубик, на шести гранях которого нанесено от одной до шести точек (очков). Бросая по очереди кубик, играющие суммируют очки: кто больше набрал, тот и выиграл.

Можно изготовить электронное устройство, заменяющее такой кубик. На передней панели устройства должны быть шесть светодиодов, кнопка и тумблер включения. Стоит нажать кнопку - и количество светящихся светодиодов покажет число набранных в очередном туре очков.

Принципиальная схема электронного кубика представлена на рис. 17,а. На трех логических элементах 2И-НЕ микросхемы DD1 собран генератор, а на шести D-триггерах (микросхемы DD2-DD4) -кольцевой счетчик.

Как работает генератор? Он представляет собой трехкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью через конденсатор С1 и отрицательной - через резистор R1. При наличии таких связей в усилителе возникают автоколебания, частота которых определяется произведением R1C1. При этом контакты кнопки SB1 должны быть разомкнуты. Запомните эту схему - в дальнейшем она будет использоваться во многих устройствах.

Рассмотрим работу счетчика. Как видно из схемы, все синхронизирующие входы D-триггеров соединены между собой, а вход D последующего триггера соединен с прямым выходом предыдущего D-триггера. Вход же D первого триггера (DD2.1) соединен с инверсным выходом последнего триггера (DD4.2). Работу цепи триггеров (ее еще называют кольцевым триггерным счетчиком) удобно проанализировать по таблице истинности (табл. 2). Выходы Q1-Q6 - это прямые выходы триггеров. Допустим, в исходный момент все триггеры находятся в нулевом состоянии. Тогда на входе D первого триггера - напряжение высокого уровня, поступающее с инверсного выхода шестого триггера. После поступления первого импульса триггер DD2.1 переключается в единичное состояние, и с его прямого выхода напряжение высокого уровня поступает на вход D триггера DD2.2. .Поэтому после поступление импульса № 2 второй триггер переключается в единичное состояние По мере поступления на входы С шести, импульсов все триггеры

переключаются в единичное состояние. При этом светятся все светодиоды, подключенные к инверсным выходам триггеров. На вход D первого триггера теперь подано напряжение низкого уровня, и при подаче последующих шести импульсов триггеры последовательно переключаются в нулевое состояние. Из табл. 2 видно, что период работы кольцевого счетчика равен 12 тактам.

При нажатии кнопки SB1 "Пуск" импульсы частотой 1...2 МГц с генератора поступают на вход кольцевого счетчика. Последний за время удержания кнопки (1...2 с) многократно переполняется, поэтому после отпускания кнопки состояния триггеров DD2.1 -DD4.2, отображаемые горящими светодиодами HL1-HL6, практически случайны. Сколько светодиодов зажглось, столько очков и записывают в актив игроку.

Питаются микросхемы от батареи GB1, потребляя ток 50...100 мА.

Все элементы устройства, кроме SB1, Q1 и GB1, расположены на печатной плате (рис. 17, б,в). Выключатель питания Q1 (он может быть типов П2Т, МТ1, П2К) и кнопка SB1 (она может быть типов КМ1, МП1 или любого другого типа) расположены на верхней крышке. Здесь же просверлены отверстия для светодиодов HL1-HL6. Плата с деталями крепится с помощью винтов с ограничивающими втулками. Батарея GB1 может быть типа 3336 "Рубин"; светодиоды HL1-HL6 - типов АЛ102, АЛ307 АЛ310 с любыми буквенными индексами; конденсатор С1 - типов КЛС, КМ-5, К10-7в, К10-23;

резисторы - типа МЛТ-0,25.

Электронный кубик в налаживании не нуждается.

Начинающие радиолюбители могут "увидеть", как переключаются триггеры при поступлении импульсов генератора. Для этого параллельно конденсатору С1 необходимо подключить оксидный конденсатор емкостью 200...500 мкФ на напряжение 6...10 В отрицательной обкладкой к выводам 1, 2 логического элемента DD1.1. При этом частота генератора уменьшится до 0,5...2 Гц, и по зажиганию соответствующих светодиодов можно проследить последовательность переключения триггеров. Разумеется, кнопка SB1 должна быть постоянно нажата.

Рис. 17 Принципиальная схема электронного кубика

Изображение:

Таблица 2. Таблица истинности триггеров

Изображение:

3.2 "Кто выше?".

3.2 "Кто выше?"

Когда собираются гости, перед хозяином встает задача - чем их занять? Ниже описано несложное устройство, которое позволяет

хорошо размяться и в какой-то степени оценить свои физические способности.

Устройство даёт возможность определить лучшего прыгуна. За отметку высоты принимают, например, ветки деревьев. Подпрыгнул, коснулся ветки - значит, преодолел нужную высоту. С помощью предлагаемого прибора можно более объективно оценивать лидера и устраивать такие состязания не только там, где есть деревья, но и в любом другом месте.

Датчиком высоты служит плата из фольгированного стеклотекстолита, на которой расположены восемь изолированных друг от друга медных площадок (рис. 18).

Плату располагают на определенной высоте. Прикосновение пальцев руки к площадкам вызывает срабатывание соответствующих реле, которые фиксируют достигнутую высоту.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 19. Он состоит из восьми одинаковых блоков А1-А8. Каждый блок представляет собой емкостное реле, т. е. устройство, срабатывающее при прикосновении человека к сенсорному контакту (на схеме контакты обозначены Е1-Е8). Каждый блок выполнен на двух транзисторах и тринисторе и представляет собой усилитель. Поскольку тело человека обладает определенной емкостью, оно имеет некоторый электрический заряд, а следовательно, и разность потенциалов между любыми двумя точками тела. Поэтому при прикосновении руки к сенсорному контакту, допустим, блока А1, на базе транзистора VT1 относительно общего провода появляется напряжение. Транзисторы VT1, VT2 открываются и через управляющий электрод тринистора VS1 начинает протекать ток. Это вызывает открывание тринистора и срабатывание электромагнитного реле К1. Своими контактами К 1.1 реле включает лампу HL1 и снимает питание с блоков А2-А8. Если теперь дотронуться до контактов Е2-Е8, то соответствующие реле не сработают. Таким образом, лампа HL1 зафиксирует наибольшую высоту.

А если подпрыгнуть и провести пальцами снизу вверх по сенсорам? Тогда первым сработает реле К8, зажжется лампа HL8 Затем сработает реле К7, зажжется лампа HL7, а реле Е8 отпустит и лампа HL8 погаснет Затем сработает реле Кб, обесточив все предыдущие реле, и т. д. Таким образом, и в этом случае будет гореть только одна лампа, соответствующая наибольшей достигнутой высоте.

Чтобы возвратить устройство в исходное состояние, необходимо кратковременно нажать кнопку SB1 "Сброс"

Устройство питается от стабилизированного выпрямителя (стабилитрон VD1 и транзистор VT17)

Транзисторы КТ203Б можно заменить на КТ361, КТ502, КТ3107 с любыми буквами; КТ801Б - на КТ815, КТ807 с любыми буквами. Тринисторы - любые из серии КУ101 Мостовой выпрямитель VD2 -типов КЦ402, КЦ405 с любыми буквами или четыре диода Д226, Д310. Реле К1-К8 - типа РЭС-15 (паспорт РС4.591 004) или РЭС-10 (паспорт РС4 524.302). Трансформатор Т1 - типа ТВК-70, ТВК-110Л-1 или любой другой, имеющий вторичную обмотку на напряжение 12...15 В и ток не менее 200 мА

Устройство собрано в корпусе размерами 255 х 200 х 80 мм. Передняя стенка корпуса представляет собой плату с сенсорными контактами (см. рис. 18) Излишки фольги удалены с помощью ножа, В верхней части передней стенки установлены выключатель питания

Q1 и кнопка SB1 "Сброс", а слева - лампы HL1-HL8 В этом же корпусе находится и печатная плата, на которой смонтированы элементы устройства. Сенсорные контакты должны соединяться с печатной платой возможно более короткими проводами (10.. 20 см).

Устройство, собранное из исправных деталей и без ошибок, в налаживании не нуждается При пользовании прибором необходимо лишь подбирать такую полярность подключения первичной обмотки трансформатора Т1 к сети, при которой обеспечивается надежное срабатывание реле.

Рис. 18 Расположение сенсорных контактов устройства "Кто выше?"

Изображение:

Рис. 19 Принципиальная схема устройства "Кто выше?"

Изображение:

3.3 Игровое устройство "Рулетка ".

3.3 Игровое устройство "Рулетка"

В популярной телевизионной игре "Что? Где? Когда?" для определения очередного тура конкурса используют механический волчок, или рулетку. Раскручивают волчок до большой скорости и дают ему возможность свободно вращаться. Положение стрелки волчка после остановки укажет на адрес очередного вопроса или на музыкальную паузу.

Такое устройство можно сделать и электронным. На рис. 20 приведена его принципиальная схема. Схема генератора несколько отличается от использовавшейся в электронном кубике. Во-первых, транзистор VT1 повышает входное сопротивление логического элемента DD1.1, что позволяет применить конденсатор С1 сравнительно небольшой емкости. Во-вторых, частота генератора зависит от напряжения на базе транзистора VT2: чем больше это напряжение, тем больше и частота.

Нарастающее или убывающее напряжение формируется узлом, собранным на резисторах R3-R7, конденсаторе С2 и кнопке SB1. В исходном состоянии контактов кнопки, показанном на схеме, напряжение на конденсаторе С2 составляет примерно 1 В. При этом транзистор VT2 закрыт, его внутреннее сопротивление велико и.генератор не работает. Счетчик DD2 находится в произвольном состоянии, и светится один из светодиодов HL1-HL16. При нажатии кнопки SB1 "Пуск" конденсатор С2 начинает заряжаться. Ток базы транзистора VT2 плавно увеличивается, внутреннее сопротивление транзистора уменьшается, и начинает работать генератор, причем частота его импульсов постепенно увеличивается. Светодиоды HL1-HL16 расположены по окружности, поэтому создается впечатление кругового движения горящей точки (светится только один светодиод).

Когда конденсатор С2 зарядится до максимального напряжения, определяемого сопротивлением резисторов делителя, частота импульсов генератора станет максимальной. Теперь кнопку SB1 можно

отпустить. Начнется разрядка конденсатора С2, и частота генератора будет плавно уменьшаться. Через некоторое время внутреннее сопротивление транзистора VT2 увеличится настолько, что генератор остановится и будет гореть один из светодиодов HL1-HL16. Какой именно светодиод - заранее узнать невозможно. Именно эта особенность и позволяет использовать устройство в различных играх. Например, около каждого светодиода можно написать числа от 1 до 16 и соревноваться, кто больше очков наберет, скажем, за пять ходов (играют поочередно несколько участников). Если же каждому числу будет соответствовать какое-либо задание, которое должен выполнить участник, то с помощью рулетки можно проводить интересные конкурсы, викторины.

Устройство собрано в круглом корпусе диаметром 300 мм. На верхней крышке находятся 16 светодиодов, равномерно размещенных по окружности, и кнопка SB1 "Пуск" (в центре окружности). Выключатель питания Q1 и держатель предохранителя FU1 расположены на нижней крышке корпуса в углублении.

В устройстве можно применить следующие радиодетали. Транзисторы VT1, VT2 любые из серий КТ312. КТ315, КТ342, КТ3117. VT3 -типов КТ801, КТ807, КТ815 с любыми буквами. Светодиоды HL1-HL16 могут быть типов АЛ102; АЛ307; АЛ310 с любыми буквами Вместо них можно применять также миниатюрные лампы накаливания НСМ6,3-20, но при этом вместо резистора R10 следует поставить перемычку и включить резисторы сопротивлением 510. .680 Ом между выходами дешифратора DD3 и общим проводом (это уменьшит бросок тока при включении ламп накаливания, поскольку нити ламп все время будут разогреты небольшим током, протекающим через резисторы). Конденсаторы С1-С4 - типов К50-6, К50-16, К50-3. Резисторы - типа МЛТ-0,25. Кнопка SB1 - типа КМ1-1, П2К, выключатель питания - тумблер (МТ1, П1Т-1-1, Tl, T2 и др.). Трансформатор Tl - любой, имеющий вторичную обмотку на напряжение 8...12 В и ток не менее 200 мА (подойдут, например, без переделки трансформаторы типов ТВК-70Л2, ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2) Транзистор VT3 установлен на небольшом уголке площадью 15... 20 см - он служит радиатором.

При налаживании, прежде всего отключив от стабилизатора цепи питания микросхем, с помощью резистора R8 устанавливают на эмиттере VT3 напряжение 5 В. Затем восстанавливают цепи питания микросхем. Нажимают на кнопку SB1 "Пуск" и подбором резистора R6 устанавливают требуемую скорость "разгона" (т. е. скорость нарастания частоты генератора). Затем кнопку SB1 отпускают, резистор R7 закорачивают, резистор R5 временно заменяют переменным такого же номинала и, уменьшая его сопротивление, добиваются срыва колебаний генератора. После этого снимают перемычку с резистора R7, нажатием кнопки SB1 "Пуск" вновь "разгоняют" генератор, кнопку отпускают и подбором резистора R7 устанавливают требуемую скорость остановки. На этом налаживание можно считать законченным.

При использовании устройства в большом зале размеры его могут оказаться недостаточными. В этом случае целесообразно изготовить выносное табло размером 1. .1,5 м с лампами на напряжение сети и мощностью 40 ..60 Вт Для коммутации ламп применяют бесконтактные ключи на тринисторах (рис. 21). При подаче напряжения низкого уровня на вход ключа транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 и тринистор VS1 открыты, лампа HL1 светится

При использовании выносного табло светодиоды HL1-HL16 можно не отключать от выходов дешифратора.

Рис. 20 Принципиальная схема игрового устройства "рулетка"

Изображение:

Рис. 21 Схема бесконтактного ключа для выносного табло "рулетки"

Изображение:

3.4 Генератор случайных чисел.

3.4 Генератор случайных чисел

По принципу действия это устройство аналогично описанному выше, но оно выдает случайные числа в виде цифр, высвечиваемых цифровым индикатором. Принципиальная схема генератора случайных чисел приведена на рис. 22. Устройство выполнено на двух микросхемах серии К176.

Названная серия отличается от уже знакомой нам серии К155 тем, что выполнена на полевых транзисторах. Поэтому микросхемы этой серии потребляют очень малую мощность. Так, для используемых в описываемом ниже генераторе случайных чисел микросхем К176ЛА7 и К176ИЕ8 ток потребления (в статическом режиме) не превышает 0,1 и 100 мкА соответственно. Кроме того, логические элементы, входящие в состав микросхем, имеют высокое входное сопротивле

ние (несколько мегаом), что также является их достоинством (в этом вы убедитесь ниже).

На микросхеме DD1 собран генератор, а на микросхеме DD2 -счетчик с дешифратором. Микросхема Е176ЕА8 представляет собой десятичный счетчик, совмещенный с дешифратором. Напомним, как работает микросхема. Вход R служит для установки исходного состояния (для этого на него необходимо кратковременно подать напряжение высокого уровня), а вход СР - для подачи счетных импульсов положительной полярности (в данном случае на него в процессе работы подается напряжение высокого логического уровня). Микросхема имеет также вход CN для подачи импульсов отрицательной полярности. В процессе счета на выходах микросхемы последовательно появляется напряжения высокого уровня, которое через резисторы R3-R12 подается на базы высоковольтных транзисторов VT1-VT10. Последние управляют цифровым газоразрядным индикатором HG1. Поскольку за время удержания кнопки SB1 счетчик многократно переполнялся, высвечиваемое индикатором число будет практически случайным.

Контакты кнопки SB1 отключают питание индикатора на время нажатия кнопки, чтобы исключить мерцание цифр.

Питание генератора чисел осуществляется от простейшего однополупериодного выпрямителя с параметрическим стабилизатором и

фильтром VD1VD2C2 Резистор R2 необходим для подачи напряжения высокого уровня на вывод 12 микросхемы DD1

Генератор случайных чисел собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис 23). В налаживании устройство не нуждается.

При работе с генератором случайных чисел необходимо соблюдать меры безопасности, поскольку все элементы устройства имеют гальваническую связь с сетью

Прибор можно использовать для иллюстрации некоторых вопросов теории вероятностей и математической статистики, при проведении различного рода экспериментов, а также в ряде игр.

Рис. 22 Схема генератора случайных чисел

Изображение:

Рис. 23 Монтажная плата и схемы размещения на ней

Изображение:

3.5 Тремометр.

3.5 Тремометр

Название прибора происходит от латинского слова tremor, т. е. дрожание. Тремор - это непроизвольные колебательные движения всего тела или отдельных его частей. Чаще всего они охватывают пальцы рук, веки, язык, нижнюю челюсть, голову. У здоровых людей тремор может возникать вследствие мышечного напряжения, эмоционального возбуждения, действия холода.

Предлагаемый прибор позволяет количественно оценивать тремор пальцев рук и тренировать пальцы. Для этого испытуемый должен специальным щупом совершать движение вдоль прорезей определенной формы (рис 24). не касаясь их краев.

Рассмотрим работу тремометра, руководствуясь его принципиальной схемой (рис 25) После подачи питания необходимо дотрону-

ться щупом Q1 до контакта Б. При этом срабатывает реле К1 и контактами К 1.1 самоблокируется, загорается лампа HL2, подсвечивающая табло "Работа". Одновременно через резисторы R3 и R4 начнется зарядка конденсатора С1 - пойдет отсчет времени, отведенного на один цикл. Теперь можно начать выполнение требуемого задания. Вначале щуп поочередно помещают в отверстия, затем проводят слева направо вдоль сужающейся щели, далее -вдоль прямоугольного выреза, и т.д. При этом надо стараться не коснуться краев.

Пластина с прорезями выполнена из металла (на схеме обозначена буквой А), поэтому при касании ее щупом Q1 замыкается электрическая цепь. При этом на вывод 1 логического элемента DD1.1 подается напряжение высокого уровня, транзистор VT1 открывается, срабатывает электромагнитный счетчик импульсов Y1 и загорается лампа HL1, подсвечивающая табло "Касание" Одновременно напряжение высокого уровня, поданное на вывод 9 логического элемента DD1.3, запускает генератор, выполненный на логических элементах DD1.3 и DD1.4 и транзисторе VT6. В звуковом излучателе НА1 раздается звуковой сигнал частотой 300...400 Гц, означающий касание. При каждом касании показание счетчика Y1 увеличивается на единицу. Но ведь можно умышленно прижать щуп к одному из краев прорези и таким образом проделать весь путь, совершив лишь одно касание. В приборе предусмотрено "наказание" за такие неправильные действия. Как только замкнутся контакты Q1 и А, напряжение +5 В окажется приложенным к левому по схеме выводу резистора R6, и через него начнет заряжаться конденсатор С2. Через 1 . 1,5 с откроются транзисторы VT4 и VT5, на входы логического элемента DD2.1 поступит напряжение низкого уровня, а на вывод 4 элемента DD2.2 - напряжение высокого уровня. Начнет работать генератор, выполненный на логических элементах DD2.2-DD2.4. Импульсы с выхода генератора (их частота равна 10.. 15 Гц) будут поступать на вывод 2 логического элемента DD1.1 и вывод 12 элемента DD1.4 Счетчик будет срабатывать с частотой 10...15 Гц. накапливая штрафные очки, а звуковой излучатель НА1 будет издавать прерывистые звуковые сигналы.

Через 15... 20 с после начала выполнения задания конденсатор С1 зарядится до напряжения, достаточного для открывания составного транзистора VT2VT3. Сработает электромагнитное реле К2 и контактами К2.1 самоблокируется. Контактами К2.2 оно включит лампу HL3, подсвечивающую транспарант "Конец", а также снимет питание с лампы HL1 и счетчика Y1. Зазвучит прерывистый звуковой сигнал, извещающий об истечении отведенного времени.

Для установки устройства в исходное состояние необходимо нажать кнопку SB1 "Сброс". Диоды VD1 и VD3 нужны для быстрой разрядки конденсаторов С1 и С2 после снятия с катодов диодов положительного напряжения.

Теперь о деталях тремометра. Вместо микросхемы К155ЛАЗ можно применить аналогичные микросхемы серий К133, К134, К158, КР531, К555 Транзисторы VT2-VT6 могут быть любыми из серий КТ312, КТ315, КТ503, КТ603, КТ608, КТ3117, VT1 - любой из серий КТ801. КТ815, КТ817. Диоды VD1, VD3 - любые из серий Д9, Д311, КД509, КД510, КД521, КД522. Стабистор КС119А (VD2) можно заменить КС 11 ЗА, а также применить взамен два-три последовательно соединенных диода из перечисленных выше Конденсаторы С1-СЗ - оксидные К50-6, К50-16, К50-35; С4 - КМ-6. К10-17, К10-23, К73-17. Переменный резистор R4 - типа СП-1 или СПЗ-4а, остальные резисторы - МЛТ-0,25 Звуковой излучатель ДЭМШ-1А можно заменить телефонным капсюлем любого типа сопротивлением 60...200 Ом, а также вызывным прибором ВП-1. Реле К1 - РЭС-10 (паспорт РС4.524.304 или РС4.524315). или РЭС-15 (паспорт РС4.591.002 или РС4.591.005). Электромеханический счетчик Y1 -типа СИ206 или СИ100. Кнопка SB1 - любого типа с контактами на размыкание.

Для питания тремометра потребуются источник постоянного стабилизированного напряжения 5 В при токе не менее 300 мА и источник постоянного нестабилизированного напряжения 24 В при токе не менее 500 мА.

Переднюю панель прибора, в которой сделаны прорези, желательно выполнить из нержавеющей стали толщиной 1...1,5 мм. Щуп Q1 можно сделать из вязальной спицы диаметром 1...1,5 мм и длиной 150...200 мм.

Переменным резистором R4 можно устанавливать различное время выполнения задания.

Для расширения возможностей тремометра можно рекомендовать замену электромеханического счетчика счетчиком на цифровых микросхемах, изменение тона звукового сигнала по окончании отведенного времени. Эти усовершенствования предлагается сделать самостоятельно.

Рис. 24 Эскиз верхней панели тремометра

Изображение:

Рис. 25 Принципиальная схема тремометра

Изображение:

3.6 "Кто быстрее?".

3.6 "Кто быстрее?"

секундомер - это позволит определять не только относительную, но и абсолютную реакцию игрока.

Рис. 26 Схема игрового автомата "Кто быстрее?" (вариант 1)

Изображение:

Рис. 27 Схема игрового автомата "Кто быстрее?" (вариант 2)

Изображение:

3.7 Логический прибор "Версия ".

3.7 Логический прибор "Версия"

На верхней панели такого прибора-автомата (рис. 28; расположение на рисунке элементов управления относится ко второму варианту прибора) находятся шесть кнопок и несколько табло. Нажимая эти кнопки в определенной последовательности, требуется зажечь световое табло "Конец". Добиться этого можно последовательным нажатием только трех определенных кнопок, а нажатие любой из трех других кнопок возвращает устройство в исходное состояние, т.е. сводит на нет все предыдущие ходы. Время, которое дается на ходы, ограничено.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 29. При подключении источника питания загорается лампа HL1, подсвечивающая табло "Начинайте игру". После этого игрок начинает нажимать кнопки SB1-SB6 в той последовательности, которую он считает правильной Допустим, первой нажата кнопка SB1. При этом сработает реле К1 и своими контактами К1 2 самоблокируется Начинается зарядка конденсатора С1, работающего в реле выдержки времени, а контакты К 1.1 подготавливают к срабатыванию цепь реле К2 и отключают табло "Начинайте игру" Если следующей будет нажата кнопка SB2, то сработает реле К2, а после нажатия кнопки SB3 - реле КЗ, которое контактами КЗ 2 зажжет лампу HL2 табло "Конец" - игра окончена. Но реле КЗ сработает только в том случае, если три кнопки будут нажаты именно в указанной последовательности: SB1-SB2-SB3. Если же будет нажата одна из кнопок SB4-SB6,

то все сработавшие ранее реле (К1-КЗ) отпустят. А если игрок не успеет угадать необходимую последовательность нажатия кнопок в течение заданного времени? В таком случае сработает реле К4 выдержки времени, и зажжется лампа HL3 табло "Время истекло". Таким образом, игрок, предлагая свою версия последовательности нажатия кнопок, должен включить табло "Конец".

По окончании каждого цикла игры устройство возвращают в исходное состояние нажатием кнопки SB7 "Сброс". Выигрывает тот из игроков, кто угадает нужную последовательность нажатия кнопок за наименьшее число попыток.

Как работает реле выдержки времени? После срабатывания реле К1 его контакты К 1.2 размыкаются, и начинается зарядка конденсатора С1 через резисторы R1 и R2. При определенном напряжении на положительной обкладке конденсатора откроется стабилитрон VD1, а также откроется составной транзистор VT1VT2 и сработает реле К4 - зажжется лампа HL3 табло "Время истекло". Резистор R3 ограничивает ток разрядки конденсатора.

О деталях устройства. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми из серий КТ312, КТ315, КТ503. Конденсатор С1 - оксидный К50-6, К50-16, К50-35. Реле К1-К4 - РЭС-9, паспорт РС4.524.200. Кнопки SB1-SB7 - КМ 1-1, П2К и др Источник питания прибора должен обеспечивать постоянное напряжение 18...20 В при токе не менее 300 мА.

Кнопки SB1-SB6 на лицевой панели прибора располагают в произвольном порядке.

Налаживание устройства состоит в установке подстроенным резистором R1 выдержки времени, равной 5...10 с.

Несколько рекомендаций по расширению возможностей игрового автомата. Во-первых, можно предусмотреть изменение требуемой последовательности нажатия кнопок, использовав для этого галетный переключатель. Во-вторых, игру можно сделать в расчете на двух игроков, которые будут делать ходы поочередно - игра станет интереснее.

Схема второго варианта игрового автомата "Версия", выполненного на тринисторах и интегральных микросхемах, показана на рис. 30. Логика его работы несколько отличается от предыдущего

варианта. На передней панели прибора (см. рис. 28) расположены шесть кнопок, каждой из которых присвоен порядковый номер. По сигналу автомата "Ход" требуется за 5. .7 с последовательно нажать три кнопки, после чего цикл можно повторить. Задача состоит в том, чтобы зажечь последовательно три лампы HL1-HL3, расположенные на передней панели прибора, и таким образом угадать искомое число. Каждую последующую цифру числа можно определять только после того, как отгадана предыдущая. Если, допустим, искомое число 132, а игрок нажмет одну за другой кнопки 2, 3, 1, то ни одна из ламп не загорится, хотя вторая цифра определена верно. В соответствии с этим выстраивают и версии поиска: сначала нужно найти первую цифру числа, затем, начиная последующие ходы с нажатия уже известной первой кнопки, определить вторую цифру, а затем - и третью.

Как работает это игровое устройство? После подключения его к сети выключателем Q1 следует нажать кнопку SB7 "Сброс". При этом кратковременно сработает реле К1 и своими контактами К 1.2 установит в исходное состояние RS-триггер на логических элементах DD1.3 и DD1.4, а также счетчик DD2. В отличие от RS-триггера, который устанавливается в нулевое состояние подачей напряжения низкого уровня на его вход, счетчик К155ИЕ2 устанавливается в нулевое состояние подачей напряжения высокого уровня на его входы &R0. В счетном режиме на этих входах должно быть напряжение низкого уровня. Счетные импульсы должны подаваться на вход С1, при этом на выходах 1, 2, 4, 8 появляются сигналы, соответствующие в двоичном коде числу импульсов, поданных на вход счетчика.

Итак, устройство в исходном состоянии, светится лампа HL5 "Ход". Можно нажимать кнопки. Допустим, игрок первой нажал кнопку SB1. При этом откроется тринистор VS1 и загорится лампа HL1. Если затем нажать кнопку SB2, то откроется тринистор VS2, на управляющий электрод которого будет подано напряжение с лампы HL1 через резистор R2 и замыкающие контакты кнопки SB2. Очевидно, что если лампа HL1 не светится, то тринистор VS2 не откроется.

Каждое нажатие одной из кнопок SB1-SB6 приводит к формированию на выходе RS-триггера DD1.1DD1.2 (вывод 3) импульса, и состояние счетчика DD2 будет увеличиваться на единицу. После поступления на счетчик четырех импульсов на выходе 4 микросхемы DD2 появится напряжение высокого уровня, откроется тринистор VS4 и загорится лампа HL4 "Нарушено". Таким образом, по правилам игры за один цикл поиска можно нажимать не более трех кнопок.

В устройстве предусмотрено и ограничение времени совершения ходов. После первого же нажатия одной из кнопок переключится в противоположное состояние RS-триггер DD1.3DD1.4 - на выводе 8 появится напряжение высокого уровня и через резистор R8 начнется зарядка конденсатора С1. Как только напряжение на нем достигнет 2...3 В, откроется составной транзистор VT1VT2 и сработает реле К1. Устройство возвратится в исходное состояние.

Диод VD1 обеспечивает быструю разрядку конденсатора С1 после возвращения устройства в исходное состояние.

Микросхемы устройства питаются от стабилизатора, выполненного на транзисторе VT4, который включен эмиттерным повторителем. Лампы и реле К1 питаются выпрямленным нестабилизированным напряжением, снимаемым с конденсатора С3.

В игровом автомате можно использовать микросхемы серий К133, К155, КР531, К555. Тринисторы - любые из серии КУ101. Транзисторы КТ315Б и КТ608Б можно заменить любыми из серий КТ608, КТ815, а также на КТ603А, КТ3117А. В качестве VT4 можно применить транзисторы типов КТ807, КТ815, КТ817 с любыми буквами. Диодную сборку КЦ405А можно заменить на КЦ402, КЦ405 с любыми буквами, а также на КЦ407А. Реле К1 - типа РЭС-9, паспорт РС4.524.201. Кнопки SB1-SB7 - типов КМ2-1, П2К, выключатель питания Q1 - тумблер любого типа (ТВ2-1, ТП1-2, МТ1 и др.). Трансформатор Т1 - ТВК-110Л-1 (использована обмотка II). Самодельный трансформатор может быть выполнен на магнитопроводе ШЛ 16х25. Обмотка I содержит 2400 витков провода ПЭВ-1 0,14, обмотка II - 250 витков провода ПЭВ-1 0,27.

Большая часть элементов устройства размещена на печатной плате (рис. 31). Транзистор VT4 установлен на небольшом радиаторе (площадью 20...30 см^2). Если монтаж выполнен без ошибок и все детали исправны, то в налаживании устройство не нуждается.

Это устройство - не только игра. Его можно использовать и для тренировки логичности мышления, способности быстро принимать решения. Для этого прибор можно усовершенствовать, например, ввести счетчик суммарного затраченного времени, счетчик числа ходов. Подумайте, как это сделать.

Рис. 28 Эскиз передней панели прибора "Версия"

Изображение:

Рис. 29 Схема логического прибора "Версия" (вариант 1)

Изображение:

Рис. 30 Схема варианта прибора "Версия" на тринисторах и микросхемах

Изображение:

Рис. 31а Печатная плата прибора "Версия" - расположение элементов

Изображение:

Рис. 31б Печатная плата прибора "Версия" - расположение печатных проводников

Изображение:

3.8 Рефлексометр.

3.8 Рефлексометр

Как известно, реакцией человека называют время, которое проходит от момента воздействия на наши органы чувств какого-либо раздражителя до момента принятия конкретных действий. Например, шофер увидел на дороге яму и нажал на тормоза. Промежуток времени "увидел - нажал" и будет составлять в этом

случае время реакции. Несомненно, есть люди с хорошей и плохой реакцией от рождения. Но реакцию можно тренировать. Хорошо подходит для этого прибор "Кто быстрее?", описание которого было приведено выше. Рефлексометр, о котором речь пойдет ниже, также предназначен для тренировки реакции и внимания.

Сущность работы рефлексометра состоит в следующем. На табло в случайной последовательности зажигаются цифры от 0 до 9. В течение времени горения цифры испытуемый должен успеть нажать кнопку с номером, соответствующим появившейся цифре. Если нажата нужная кнопка и в срок, в актив испытуемому засчитывается одно очко, в противном случае очко не засчитывается. Чем больше очков будет набрано, тем лучшими перечисленными выше способностями обладает человек.

Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме, представленной на рис. 32. На микросхемах DD3-DD8 выполнены три декадных счетчика. На работе счетчика остановимся подробнее. Микросхема К155ИЕ2 представляет собой двоично-десятичный четырехразрядный счетчик. Для обеспечения счетного режима работы выход первого триггера (вывод 12) соединен с входом второго триггера (вывод 1). Входные импульсы подают па вход С1 (вывод 14). Установка всех четырех триггеров счетчика в нулевое состояние обеспечивается подачей напряжения высокого уровня на входы &R0. В режиме счета импульсов на эти входы должно быть подано напряжение низкого уровня. При поступлении импульсов на вход С1 происходит последовательное переключение триггеров микросхемы таким образом, что число, записанное в триггерах и выведенное в двоичной форме на выходы 1-2-4-8, соответствует числу поступивших на счетчик импульсов после его сброса. Выходы счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора (микросхема К155ИД1), который преобразует двоично-десятичный код в десятичный и управляет работой газоразрядного индикатора ИН-14.

Индикатор HG1 первого счетчика "выдает" случайные числа, второй счетчик фиксирует набранные очки, а третий считает общее число циклов. На логических элементах DD1.4 и DD2.1 собран генератор, вырабатывающий импульсы с частотой следования в несколько десятков килогерц, а на логических элементах DD1.1-DD1.3 - генератор инфранизкой (доли герца) частоты. Допустим, что второй генератор находится в состоянии, при котором на выходе элемента DD1.3 напряжение высокого уровня (на все элементы устройства подано питание, и микросхемы установлены в исходное состояние нажатием кнопки SB 11 "Сброс", а затем нажата кнопка SB12 "Пуск"). В этом случае на счетный вход С1 микросхемы DD3

будут поступать импульсы высокой частоты. Через некоторое время конденсатор С1 перезарядится, и на выходе DD1.3 появится напряжение низкого уровня, генератор DD1.4DD2.1 затормозится. Но счетчик DD3 многократно переполнялся импульсами генератора, поэтому после его остановки цифровой индикатор HG1 будет высвечивать практически случайное число. Допустим, это число "2". Тогда испытуемый должен нажать кнопку с таким же номером (SB2). Напряжение низкого уровня с вывода 8 дешифратора DD4 через диод VD4 и замыкающие контакты кнопки SB2, через резистор R10 поступит на базу транзистора VT3. Транзисторы VT2 и VT3 откроются. На вход RS-триггера DD2.2DD2.3 (вывод 4 микросхемы DD2) поступит напряжение низкого уровня и переключит его в противоположное предыдущему состояние. При этом с выхода триггера (вывод 8 микросхемы DD2) на вход второго счетчика поступит импульс, который запишет в счетчик одно очко. Если же испытуемый нажмет любую другую кнопку, кроме SB2, состояние RS-триггера и второго счетчика не изменится. После этого цикл работы рефлексометра повторится.

Импульсы с выхода элемента DD1.3 поступают на вход третьего счетчика, который фиксирует общее число циклов. После прихода на счетчик девятого импульса RS-триггер DD9.1DD9.2 сигналами с выходов 1 и 8 (выводы 12 и 11 микросхемы DD7) переключится в противоположное состояние, загорится лампа HL1, сигнализирующая об окончании одного цикла эксперимента. Индикатор HG2 высветит число набранных очков, которое в лучшем случае может быть равно 9. Для начала новой серии циклов необходимо нажать кнопку SB12 "Пуск".

Переменным резистором R3 можно изменять продолжительность свечения цифры, выдаваемой генератором случайных чисел (индикатор HG1), и тем самым упрощать или усложнять задачу испытуемого. Диоды VD1 и VD2 позволяют раздельно устанавливать длительность действия напряжений высокого и низкого уровней на выходе генератора. Транзистор VT4 отключает цифровой индикатор HG1 в моменты работы генератора случайных чисел и тем самым исключает мерцание цифр индикатора. Резисторы R6, R12, R14, конденсаторы СЗ, С4 обеспечивают необходимую помехоустойчивость микросхем рефлексометра.

Транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серий КТ312, КТ315, КТ503; VT3 - любой из серий КТ203, КТ361, КТ502; VT4 -любой из серий П308, П309, КТ601, КТ604, КТ605, КТ940; VT5 -КТ603, КТ608, КТ3117, КТ815, КТ817 с любыми буквами. Диоды VD1,VD2 - любые из серий Д9, Д311, КД509, КД521, КД522;

VD3-VD12 - Д104А, Д105А, Д223А, Д223Б, КД521 (А-В), КД509А,

КД226 с любыми буквами (эти диоды должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее 70 В и малое прямое (0,5...1 В) напряжение). Конденсатор С1 - оксидный К50-6, К50-16, К50-35;

С2-С4 - типов КМ-6, К10-7, К10-17, КЛС. Переменный резистор R3 - СП-1, СПЗ-4ам, остальные резисторы - МЛТ-0,25. Кнопки SB I-SB 12 желательно применить с герконовыми контактами (у них малое усилие нажатия), однако при их отсутствии возможно использование кнопок и других типов. Цифровые газоразрядные индикаторы HG1-HG3 - типов ИН-1, ИН-4, ИН-8, ИН-12, ИН-14, ИН-18. Лампа HL1 - КМ6-60 или НСМ6,3-20.

Источник питания 5 В должен быть рассчитан на ток не менее 300 мА. Переменное напряжение для питания анодов цифровых индикаторов желательно подавать не непосредственно от сети, а снимать с одной из вторичных обмоток питающего трансформатора - это повысит и помехоустойчивость, и электробезопасность при работе с прибором.

Монтаж элементов рефлексометра выполнен на унифицированной печатной плате N 2 (см. рис. 16,6), соединения сделаны одножильным изолированным проводом. На передней панели прибора (рис. 33) расположены индикаторные лампы HG1-HG3 с соответствующими надписями около них, а также лампа HL4, кнопки SB I-SB 12 и ручка переменного резистора R3.

Если рефлексометр собран из исправных деталей и без ошибок, он начинает работать сразу. Следует лишь резисторами R10, R15, R16 установить необходимую яркость свечения цифровых индикаторов.

Рис. 32 Схема рефлексометра

Схема электронного светофора, выполненного на интегральных микросхемах, приведена на рис. 34 Принцип его работы иллюстрируют временные диаграммы, представленные здесь же.

Логические элементы DD1.1-DD1.3 образуют генератор импульсов с частотой около 1 Гц. Транзистор VT1 повышает входное сопротивление элемента DD1.1, что позволяет использовать в генераторе конденсатор С1 сравнительно небольшой емкости при большом сопротивлении резистора R1. Импульсы с выхода генератора поступают на входы элементов DD1.4 и DD2 1, работой которых управляет RS-триггер на элементах DD2.2 и DD2.3. Если на выводе 6 элемента DD2.2 напряжение высокого уровня, то импульсы поступают на вывод 4 микросхемы DD3, если же напряжение высокого уровня на выводе 8 элемента DD2.3, то импульсы подаются на вывод 5 микросхемы DD3

Эта микросхема (К155ИЕ7) - параллельный реверсивный четырехразрядный двоичный счетчик, работающий в коде 1-2-4-8. Вход R0 служит для установки счетчика в нулевое состояние, вход С - для предварительной записи в счетчик информации, поданной на входы (на схеме они не показаны). В данном случае на вход С постоянно подается напряжение высокого уровня, а на вход R0 - низкого уровня. При подаче счетных импульсов на вход +1 происходит увеличение числа, записанного в счетчик (прямой счет); если же импульсы поступают на вход -1, то число в счетчике уменьшается (обратный счет).

Сигналы с четырех выходов счетчика поступают на входы дешифратора DD4 (К155ИДЗ). В любой момент на одном из выходов этого дешифратора имеется напряжение низкого уровня, причем номер этого выхода соответствует десятичному эквиваленту двоичного числа, поданного на вход дешифратора.

Рассмотрим работу светофора при прямом счете импульсов. Когда на выходе элемента DD2.3 напряжение высокого уровня, на выходе элемента DD2.2 - напряжение низкого уровня. Импульсы с генератора через DD1.4 поступают на вход +1 микросхемы DD3. При этом происходит увеличение числа, записанного в счетчик, и напряжение низкого уровня появляется последовательно на выходах микросхемы DD4 Пока напряжение низкого уровня присутствует на выводах 1, 2, . ., 7 микросхемы DD4, на выходе микросхемы DD5 -

напряжение высокого уровня. В это время на выходе логического элемента DD8 1 имеется напряжение высокого уровня, срабатывает реле К1 и своими контактами К1 1 замыкает цепь питания лампы красного цвета (на схеме не показана) Лампы желтого и зеленого сигналов при этом не горят, так как на выходах элементов DD7.1 и DD8.4 - напряжение низкого уровня. При появлении напряжения низкого уровня на выводах 8, 9, 10 микросхемы DD4 на выводе элемента DD7.1 появится напряжение высокого уровня, сработает реле К2 и зажжется лампа желтого сигнала Продолжает гореть и красный сигнал, так как на выходе элемента DD8.2 - напряжение низкого уровня, а на выходе элемента DD8.1 - по-прежнему напряжение высокого уровня (заметим при обратном счете импульсов при напряжении низкого уровня на выводах 8,9,10 микросхемы DD4 на выходе элемента DD8.2 будет напряжение высокого уровня, поскольку RS-триггер DD2 2DD2 3 будет находиться уже в другом состоянии). При дальнейшем счете импульсов напряжение низкого уровня последовательно появляется на выводах 11, 13,...,17 микросхемы DD4. В это время реле К1 и К2 отпустят, а реле КЗ сработает, потому что на выходе микросхемы DD6 появится напряжение высокого уровня и на выходах элементов DD7.3 и DD8.4 - также напряжение высокого уровня. Горит лампа зеленого сигнала светофора. Когда напряжение низкого уровня появится на выводе 17 микросхемы DD4, RS-триггер переключится в противоположное состояние (см. импульс 16 временной диаграммы) Теперь импульсы будут поступать на вход -1 микросхемы DD3 и счет будет происходить в обратном направлении. Лампа зеленого сигнала

продолжает гореть. Когда напряжение низкого уровня появляется последовательно на выводах 14, 13 и 11 микросхемы DD4, зеленый сигнал "мигает". Это достигается подачей напряжения высокого уровня на выводы 9 и 10 элемента DD7.3 и импульсов с генератора на вывод 11 этого же элемента. При появлении напряжения низкого уровня на выводах 10, 9, 8 микросхемы DD4 сработает реле К2, а реле КЗ отпустит. При дальнейшем счете импульсов загорится лампа красного сигнала. При появлении напряжения низкого уровня на выводе 1 микросхемы DD4 RS-триггер переключается, начинается прямой счет импульсов, и весь цикл работы автомата повторяется.

Частоту генератора, а следовательно, и время горения сигнальных ламп светофора можно изменять подбором резистора R1. Вместо микросхем серии К155 можно использовать аналоги из серий К133, КР531, К555. Все резисторы - МЛТ-0,25. Конденсатор С1 - оксидный К50-6, К50-16, К50-35; С2 - К10-7, КМ-6, К10-17. Транзисторы КТ315Б (VT1-VT4) можно заменить на КТ312, КТ315, КТ503 с любыми буквами. Реле К1-КЗ - типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.129). Нормально разомкнутые контакты этих реле включают последовательно в цепи питания ламп светофора: К1.1 - с красной, К1.2 - с желтой, КЗ.1 - с зеленой. Использованы лампы напряжением 220 В и мощностью 25...60 Вт.

Для уменьшения обгорания контактов реле параллельно им следует включить искрогасящие цепи из последовательно соединенных резистора мощностью не менее 0,5 Вт и сопротивлением 100...200 Ом и конденсатора емкостью 0,1...0,5 мкФ на номинальное напряжение не менее 400 В. Для повышения помехоустойчивости работы микросхем лампы желательно питать постоянным напряжением. Еще лучше применить бесконтактную коммутацию ламп с помощью тиристоров, как это сделано в переключателе елочных гирлянд, описанном ниже. Тогда релеК1-КЗ не понадобятся.

Источник питания должен быть рассчитан на ток не менее 300 мА.

Монтаж устройства выполнен на унифицированной печатной плате 2 (см. рис. 16,б): выводы элементов припаивают к контактным площадкам платы, а соединения делают одножильным изолированным проводом.

Правильно собранное устройство начинает работать сразу после включения и дополнительного налаживания не требует.

Подумайте, как можно превратить этот светофор в "мигалку"? Такие светофоры устанавливают на перекрестках с небольшим движением транспорта.