Журнал Радіо 10 номер 2002 рік
А. БУТОВ, с. Курба Ярославської обл.
Вгадай колір
Від інших пристроїв аналогічного призначення пропонована конструкція відрізняється більшим набором можливих ситуацій. По-перше, відгадати треба не два кольори, а три червоний, жовтий, зелений. По-друге, інформація відображається двома двокристальними світлодіодами, кожен з яких може світитися одним із згаданих кольорів або бути повністю погашеним. По-третє, різноманітність "колірного" режиму - будь-який з світлодіодів може безперервно світитися одним з кольорів, так і блимати з частотою 2 Гц. По-четверте, передбачено звукову сигналізацію натискання пускової кнопки, що виключає "нечесну" гру. Такий набір можливостей дає великий простір невтомній та непередбачуваній дитячій фантазії у виборі сюжету та умов гри.
Наприклад, можна змагатися, хто за меншу кількість натискань кнопки "Пуск" SB1 (рис. 1 ) встановить обумовлену комбінацію кольорів світлодіодів HL1, HL2. Можна просто відгадувати колір "свого" світлодіода, можна грати на колірні фанти, можна кожному з трьох кольорів привласнити один із термінів відомої гри "камінь-ножиці-папір" та змагатися, чий світлодіод "з'їсть" суперника.
Тепер можна познайомитися з роботою пристрою. Для виведення інформації використовуються два однакові трививідні світлодіоди діаметром 8 мм в матовому дифузному корпусі. Усередині такого світлодіода розташовані два кристали - червоного та зеленого кольору світіння. У результаті світлодіод може світитися червоним, зеленим або жовтим. Якщо напруга живлення подається на обидва кристали, то зелений та червоний кольори, змішуючись, дадуть насичений жовтий колір.
При натисканні кнопки SB1 на лічильники DD3.1, DD3.2 із генератора на елементах DD1.1, DD1.2починають надходити із частотою близько 3 кГц прямокутні імпульси. Оскільки групи контактів кнопки не можуть замикатися та розмикатися ідеально одночасно, то на обидва лічильники приходить різна кількість імпульсів. При відпусканні кнопки на виходах мікросхеми встановлюються довільні двійкові комбінації. Якщо двійковий код на будь-якому з лічильників відмінний від нуля, то підключений до виходів свого лічильника через емітерні повторювачі світлодіод буде світитися одним з трьох кольорів.
Для підвищення "грабування", при віджатій кнопці SB2, світлодіоди можуть не тільки світитися безперервно, але й блимати. Функція миготіння реалізована на лічильнику DD4.1 та елементах DD1.3, DD1.4, DD2.3, DD2.4. Рахункові імпульси надходять на вхід CN з виходу 2 лічильника DD3.2.
При короткочасному натисканні кнопки SB1 код на виходах лічильника DD4.1 змінюється багаторазово. Якщо після відпускання кнопки одному з виходів встановиться високий рівень, то активізується відповідний логічний елемент (DD2.3 чи DD2.4) і його вихід проходитимуть імпульси частотою близько 2 Гц з генератора на елементах DD2.1, DD2.2. Це призведе до періодичного відкривання та закриття ключів на транзисторах VT5, VT6 і, зрозуміло, до миготіння світлодіодів HL1, HL2. У разі появи на обох виходах зазначеного лічильника високого рівня блиматимуть обидва світлодіоди. Щоб вимкнути режим миготіння, достатньо натиснути кнопку SB2.
На елементах DD2.1, DD2.2 та п'єзокерамічному випромінювачі BF1 виконаний звуковий сигналізатор. Імпульси частотою приблизно 700 Гц надходять на нього з виходу 2 лічильника DD3.2. Для збільшення гучності звуку випромінювач включений за бруківкою.
Пристрій можна підключити до блоку живлення з вихідною напругою постійного струму 7. 12 В. Можливий варіант живлення від батареїгальванічних елементів напругою 9 В. Однак слід врахувати порівняно великий струм, споживаний пристроєм, - 50 мА, тому, наприклад, батареї типу "Крона" вистачить ненадовго.
Мікросхеми можна замінити відповідними аналогами із серій К564, КР1561. Зарубіжні аналоги мікросхем К561ЛА7 - CD4011, К561ІЕ10 - МС14520. Транзистори - будь-які серії КТ312, КТ315, КТ503, КТ3102, SS9013, SS9014, ВС548. Конденсатор СЗ - К50-35 або імпортний аналог, решта - КМ-5, КМ-6, К10-17а, К10-17б. Резистори - МЛТ-0,125, НД-0,125. Кнопки – ПКН, П2К або інші малогабаритні: SB1 – без фіксації положення, SB2 – з фіксацією.
Імпортні матові світлодіоди фірми "Kingbright" типу L-799EGW з яскравістю свічення червоного кристала 80 мКд, а зеленого - 50 мКд можна замінити будь-якими аналогічними трививодними із загальним катодом, наприклад, КИПД18А-КИПД18М, КИПД18М, КИПД18М, КИПД18М, КИПД18М3 (діаметром 3 мм), L-117EGW (прямокутний - 2x5 мм). Якщо є вибір, краще використовувати більші світлодіоди в матових дифузних корпусах діаметром 8 або 10 мм.
Крім зазначеного на схемі п'єзокерамічний випромінювач може бути ЗП-3, ЗП-5, ЗП-22, ПВА-1.
При монтажі деталей пристрою один із блокувальних конденсаторів С4, С5 встановлюють поблизу мікросхеми DD1, інакше звук може бути спотвореним. Незадіяні висновки 9, 10, 15 мікросхеми DD4 слід з'єднати із загальним дротом.
Правильно зібрана конструкція зазвичай починає працювати відразу і не потребує налагодження. За бажання тональність випромінювача можна підвищити вдвічі, якщо входи елемента DD2.1 підключити до виведення 11 лічильника DD3.2.
Електронний суддя
Для деяких рухливих чи електронних ігор, орієнтованих швидкість реакції (типу " Хто швидше " ), необхідний суддя,який подавав сигнали до дії через випадкові проміжки часу. За відсутності такої можливості функцію судді можна покласти на електронний автомат, зібраний за схемою, наведеною на рис. 2.
Автомат працює так. Після подачі напруги живлення починають спалахувати миготливі світлодіоди HL1-HL4. Коли один з них гасне, на відповідному вході елемента 4І-НЕ DD1, що інвертує, — низький логічний рівень, а коли запалюється — високий. Оскільки світлодіоди мають технологічний розкид, частота їх спалахів неоднакова. Це призводить до несинхронної зміни станів на висновках 2 - 5, а також до того, що на виході DD1 (висновок 1) більшу частину часу є високий рівень.
Як тільки одночасно на всіх вхідних висновках DD1.1 з'явиться, хоча б на короткий час, високий рівень, на виході елемента встановиться імпульс низького рівня, який запустить мультивібратор, що чекає, на елементах DD1.2, DD1.3. Низький рівень на виході DD1.2 зміниться на високий, внаслідок чого увімкнеться п'єзоелектричний випромінювач звуку із вбудованим генератором BF1 та запалиться світлодіод HL5. Тривалість звукового і світлового сигналів визначається параметрами ланцюжка R7C3 і становить близько 0,5 с. Наявність ланцюга VD1R5 запобігає повторному спрацьовуванню чекаючого мультивібратора.
Кнопками SB1, SB2 за потреби можна вимкнути звукову або світлову сигналізацію.
З виходу інвертора DD1.3 знімають короткий імпульс негативної полярності і використовують його для синхронізації або скидання стану електронної іграшки, побудованої на мікросхемах КМОП і працює від того ж джерела живлення. Якщо іграшку зібрано із застосуванням ТТЛ мікросхем, знадобиться узгодження рівнів КМОП—ТТЛ, наприклад, включенням мікросхемиК176ПУЗ чи транзисторного ключа. При необхідності отримати імпульс позитивної полярності знімають його з виходу елемента DD1.2.
Виходячи з того, що миготливі світлодіоди порівняно дорогі, при лише епізодичному використанні "електронного судді" доцільно покласти на нього ще одну функцію, скажімо, світлового автомата. Для цього пристрій потрібно доповнити чотирма транзисторними ключами та відповідною кількістю звичайних світлодіодів (рис. 3 ). Вхід кожного ключа підключають до однієї з точок з'єднання світлодіодів HL1-HL4 та резисторів R1-R4. При цьому світлодіоди свого транзистора будуть спалахувати синхронно з тим миготливим світлодіодом, до якого підключений вхід ключа. Суб'єктивне сприйняття створюваної світлової картини плавно перетікатиме від хаотичного включення до ефекту "вогнів, що біжать" зі зміною напрямку. Кількість світлодіодів у кожному ланцюжку можна збільшити до трьох.
У разі виникнення труднощів у придбанні зазначеного випромінювача звуку його можна замінити нескладним вузлом (рис. 4 ), що є трохи зміненим релаксаційним RL-генератором, описаним у статті Д. Приймака у збірнику "На допомогу радіоаматору", вип . 106, с. 74-79. - М.: ДОСААФ, 1990. Підстроєним резистором R2 домагаються стійкої генерації. Мембрана динамічної головки ВА1 повинна відчувати механічного чи акустичного опору, т. е. генератор не запрацює, якщо головку покласти на стіл дифузором вниз.
Мікросхема К176ЛП12 не має повних аналогів в інших КМОП серіях, але її можна замінити мікросхемою К561ЛА8 (К176ЛА8, КР1561ЛА8), що містить 2 елементи 4І-НЕ (цоколівка збігається), а для недостатнього інвертора КЛА5 КЛА8 К1811,6 використовувати один з DD1.6 та інших. Ті, що залишилисявільними інверторами цих мікросхем вдасться задіяти для побудови інших вузлів. Слід пам'ятати, що у КМОП мікросхем не повинно залишатися непідключеними входами — їх слід з'єднувати із загальним дротом.
Транзистори КТ315Б заміняються будь-якими із серій КТ315, КТ503, КТ3102, КТ3117, SS9013; МП25Б - будь-якими із серій МП25, МП26, ГТ402, ГТ321, ACY33, AD169; МП36А - будь-якими з серій МП35-МП38, АС183, АС185. На місці VD1 може працювати малопотужний кремнієвий діод серій КД512 КД521 КД522 1N4148. Конденсатор С4 - К50-16, К50-35, решта - керамічні, плівкові типів К10-17, КМ-5, КМ-6, К73-17 (на 63 В) або імпортні малогабаритні. Резистори - МЛТ, С1-4, С2-23.
Миготливі світлодіоди допустимо використовувати типи L-56BID, L-56BGD, L-796BGD та ін. Бажано встановити світлодіоди різних типів, що підвищить хаотичність командних сигналів пристрою. Світлодіод HL5, а також світлодіоди у вузлах за схемою рис. 3 можна використовувати будь-які з серій КИПД35, КИПД36, КИПД40, АЛ307 та ін. Краще вибирати габаритніші, а на місці HL5 встановити світлодіод червоного кольору світіння.
"Піщалка" BF1 - будь-яка п'єзоелектрична або електродинамічна система. Крім зазначеної на схемі динамічна головка може бути 0,1ГД-17. Кнопки SB1, SB2 - ПКН, П2К з фіксацією положення.
Автомат видає короткі сигнали з довільними інтервалами, зазвичай 2-10 за хвилину. Якщо потрібно більше спрацьовувань за фіксований проміжок часу, можна за допомогою додатково встановленої кнопки з фіксацією відключати від загального дроту один з резисторів R1-R4.
Конструкція працює від блоку живлення з вихідною напругою 8. 9,5 В. У разі живлення її від батареї гальванічних елементів напругою 9 Доцільно встановити резистори R1 - R4 опором до10 кОм, що зменшить споживаний струм. Щоправда, зменшиться яскравість спалахів миготливих світлодіодів. У гонитві за збільшенням яскравості світлодіодів не слід встановлювати зазначені резистори опором менше 1 ком, оскільки це призведе до збільшення падіння напруги на запаленому світлодіоді, і високого рівня може не вистачити для перемикання елемента DD1.1.
Збираючи конструкцію, необхідно дотримуватись правил роботи з МОП приладами. При перепаюванні та заміні деталей потрібно відключати обидва дроти від джерела живлення. Цей простий запобіжний засіб дозволить уникнути пошкодження мікросхеми або погіршення її параметрів.