Электронная игротека. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Предлагаемые конструкции могут пополнить игротеку, действующую зимой в школе, а летом - в лагере отдыха школьников.

Угадай цвет

От других устройств аналогичного назначения предлагаемая конструкция отличается более широким набором возможных ситуаций. Во-первых, отгадать надо не два цвета, а три - красный, желтый, зеленый. Во-вторых, информация отображается двумя двукристальными светодиодами, каждый из которых может светиться одним из упомянутых цветов или быть полностью погашенным. В-третьих, разнообразие "цветового" режима - любой из светодиодов может как непрерывно светиться одним из цветов, так и мигать с частотой 2 Гц. В-четвертых, предусмотрена звуковая сигнализация нажатия пусковой кнопки, что исключает "нечестную" игру. Такой набор возможностей дает большой простор неутомимой и непредсказуемой детской фантазии в выборе сюжета и условий игры.

Например, можно соревноваться, кто за меньшее число нажатий кнопки "Пуск" SB1 (рис. 1) установит оговоренную цветовую комбинацию светодиодов HL1, HL2. Можно просто отгадывать цвет "своего" светодиода, можно играть на цветовые фанты, можно каждому из трех цветов присвоить один из терминов известной игры "камень-ножницы-бумага" и соревноваться, чей светодиод "съест" соперника.

Теперь уже можно познакомиться с работой устройства. Для вывода информации используются два одинаковых трехвыводных светодиода диаметром 8 мм в матовом диффузном корпусе. Внутри такого светодиода расположены два кристалла - красного и зеленого цвета свечения. В итоге светодиод может светиться красным, зеленым или желтым цветом. Если напряжение питания подается на оба кристалла, то зеленый и красный цвета, смешиваясь, дадут насыщенный желтый цвет.

При нажатии кнопки SB1 на счетчики DD3.1, DD3.2 с генератора на элементах DD1.1, DD1.2 начинают поступать с частотой около 3 кГц прямоугольные импульсы. Поскольку группы контактов кнопки не могут замыкаться и размыкаться идеально одновременно, то на оба счетчика приходит разное количество импульсов. При отпускании кнопки на выходах микросхемы устанавливаются случайные двоичные комбинации. Если двоичный код на любом из счетчиков отличен от нуля, то подключенный к выходам "своего" счетчика через эмиттерные повторители светодиод будет светиться одним из трех цветов.

Для повышения "играбельности", при отжатой кнопке SB2, светодиоды могут не только светиться непрерывно, но и мигать. Функция мигания реализована на счетчике DD4.1 и элементах DD1.3, DD1.4, DD2.3, DD2.4. Счетные импульсы поступают на вход CN с выхода 2 счетчика DD3.2.

При кратковременном нажатии кнопки SB1 код на выходах счетчика DD4.1 многокрагно меняется. Если после отпускания кнопки на одном из выходов установится высокий уровень, то активизируется соответствующий логический элемент (DD2.3 или DD2.4) и на его выход станут проходить импульсы частотой около 2 Гц с генератора на элементах DD2.1, DD2.2. Это приведет к периодическому открыванию и закрыванию ключей на транзисторах VT5, VT6 и, разумеется, к миганию светодиодов HL1, HL2. В случае появления на обоих выходах указанного счетчика высокого уровня мигать будут оба светодиода. Для отключения режима мигания достаточно нажать кнопку SB2.

На элементах DD2.1, DD2.2 и пьезокерамическом излучателе BF1 выполнен звуковой сигнализатор. Импульсы частотой примерно 700 Гц поступают на него с выхода 2 счетчика DD3.2. Для увеличения громкости звука излучатель включен по мостовой схеме.

Устройство можно подключить к блоку питания с выходным напряжением постоянного тока 7...12 В. Возможен также вариант питания от батареи гальванических элементов напряжением 9 В. Однако следует учесть сравнительно большой ток, потребляемый устройством, - 50 мА, поэтому, например, батареи типа "Крона" хватит ненадолго.

Микросхемы можно заменить соответствующими аналогами из серий К564, КР1561. Зарубежные аналоги микросхем К561ЛА7 - CD4011, К561ИЕ10 - МС14520. Транзисторы - любые из серий КТ312, КТ315, КТ503, КТ3102, SS9013, SS9014, ВС548. Конденсатор C3 - К50-35 или импортный аналог, остальные - КМ-5, КМ-6, К10-17а, К10-17б. Резисторы - МЛТ-0,125, ВС-0,125. Кнопки - ПКН, П2К или другие малогабаритные: SB1 - без фиксации положения, SB2 - с фиксацией.

Импортные матовые светодио-ды фирмы "Kingbright" типа L-799EGW с яркостью свечения красного кристалла 80 мКд, а зеленого - 50 мКд можно заменить любыми аналогичными трехвыводными с общим катодом, например, КИПД18А-КИПД18М, КИПД37А- КИПД37М, L-93WEGC (диаметром 3 мм), L-117EGW (прямоугольный - 2x5 мм). Если есть выбор, предпочтительнее использовать более крупные светодиоды в матовых диффузных корпусах диаметром 8 или 10 мм.

Кроме указанного на схеме, пьезокерамический излучатель может быть ЗП-3, ЗП-5, ЗП-22, ПВА-1.

При монтаже деталей устройства один из блокировочных конденсаторов С4, С5 устанавливают вблизи микросхемы DD1, иначе звук может быть искаженным. Незадействованные выводы 9, 10, 15 микросхемы DD4 следует соединить с общим проводом.

Правильно собранная конструкция обычно начинает работать сразу и не требует налаживания. При желании тональность излучателя можно повысить вдвое, если входы элемента DD2.1 подключить к выводу 11 счетчика DD3.2.

Электронный судья

Для проведения некоторых подвижных либо электронных игр, ориентированных на быстроту реакции (типа "Кто быстрее"), необходим судья, который подавал бы сигналы к действию через случайные промежутки времени. При отсутствии такой возможности фукцию судьи можно возложить на электронный автомат, собранный по схеме, приведенной на рис. 2.

Автомат работает так. После подачи напряжения питания начинают вспыхивать мигающие светодиоды HL1-HL4. Когда один из них гаснет, на соответствующем входе инвертирующего элемента 4И-НЕ DD1 - низкий логический уровень, а когда зажигается - высокий. Поскольку светодиоды имеют технологический разброс, частота их вспышек неодинаковая. Это приводит к несинхронной смене состояний на выводах 2 - 5, а также к тому, что на выходе DD1 (вывод 1) большую часть времени присутствует высокий уровень.

Как только одновременно на всех входных выводах DD1.1 появится, хотя бы на короткое время, высокий уровень, на выходе элемента установится импульс низкого уровня, который запустит ждущий мультивибратор на элементах DD1.2, DD1.3. Низкий уровень на выходе DD1.2 сменится на высокий, в результате чего включится пьезоэлектрический излучатель звука с встроенным генератором BF1 и зажжется светодиод HL5. Продолжительность звукового и светового сигналов определяется параметрами времязадающей цепи R7C3 и составляет около 0,5 с. Наличие цепи VD1R5 предотвращает повторные срабатывания ждущего мультивибратора.

Кнопками SB1, SB2 при необходимости можно отключить звуковую или световую сигнализацию.

С выхода инвертора DD1.3 снимают короткий импульс отрицательной полярности и используют его для синхронизации или сброса состояния электронной игрушки, построенной на КМОП микросхемах и работающей от того же источника питания. Если игрушка собрана с применением ТТЛ микросхем, понадобится согласование уровней КМОП-ТТЛ, например, включением микросхемы К176ПУЗ или транзисторного ключа. При необходимости получить импульс положительной полярности его снимают с выхода элемента DD1.2.

Исходя из того что мигающие светодиоды сравнительно дороги, при лишь эпизодическом использовании "электронного судьи" целесообразно возложить на него еще одну функцию, скажем, светового автомата. Для этого устройство нужно дополнить четырьмя транзисторными ключами и соответствующим количеством обычных светодиодов (рис. 3).

Вход каждого ключа подключают к одной из точек соединения светодиодов HL1-HL4 и резисторов R1-R4. При этом светодиоды "своего" транзистора будут вспыхивать синхронно с тем мигающим светодиодом, к которому подключен вход ключа. Субъективное восприятие создаваемой световой картины будет плавно перетекать от хаотического включения до эффекта "бегущих огней" со сменой направления. Количество светодиодов в каждой цепочке можно увеличить до трех.

В случае возникновения затруднений в приобретении указанного излучателя звука его можно заменить несложным узлом (рис. 4), представляющим собой немного измененный релаксационный RL-генератор, описанный в статье Д. Приймака в сборнике "В помощь радиолюбителю", вып. 106, с. 74-79. - М.: ДОСААФ, 1990. Подстроенным резистором R2 добиваются устойчивой генерации. Мембрана динамической головки ВА1 не должна испытывать механического или акустического сопротивления, т. е. генератор не заработает, если головку положить на стол диффузором вниз.

Микросхема К176ЛП12 не имеет полных аналогов в других КМОП сериях, но ее можно заменить микросхемой К561ЛА8 (К176ЛА8, КР1561ЛА8),содержащей 2 элемента 4И-НЕ (цоколевка совпадает), а для недостающего инвертора DD1.3 использовать один из логических элементов микросхем К561ЛА7, К561ЛА8 и других. Оставшиеся свободными инверторы этих микросхем удастся задействовать для построения других узлов. Следует помнить, что у КМОП микросхем не должно оставаться неподключенных входов - их следует соединять с общим проводом.

Транзисторы КТ315Б заменимы любыми из серий КТ315, КТ503, КТ3102, КТ3117, SS9013; МП25Б - любыми из серий МП25, МП26, ГТ402, ГТ321, ACY33, AD169; МП36А - любыми из серий МП35-МП38, АС183, АС185. На месте VD1 может работать маломощный кремниевый диод серий КД512, КД521, КД522, 1N4148. Конденсатор С4 - К50-16, К50-35, остальные - керамические, пленочные типов К10-17, КМ-5, КМ-6, К73-17 (на 63 В) или импортные малогабаритные. Резисторы - МЛТ, С1-4,С2-23.

Мигающие светодиоды допустимо использовать типов L-56BID, L-56BGD, L-796BGD и др. Желательно установить светодиоды разных типов, что повысит хаотичность командных сигналов устройства. Светодиод HL5, а также светодиоды в узлах по схеме рис. 3 можно использовать любые из серий КИПД35, КИПД36, КИПД40, АЛ307 и др. Предпочтительнее выбирать более габаритные, а на месте HL5 установить светодиод красного цвета свечения.

"Пищалка" BF1 - любая пьезоэлектрической или электродинамической системы. Кроме указанной на схеме, динамическая головка может быть 0,1ГД-17. Кнопки SB1, SB2 - ПКН, П2К с фиксацией положения.

Автомат выдает короткие сигналы с произвольными интервалами, обычно 2-10 в минуту. Если понадобится большее число срабатываний за фиксированный промежуток времени, можно с помощью дополнительно установленной кнопки с фиксацией отключать от общего провода один из резисторов R1-R4.

Конструкция работает от блока питания с выходным напряжением 8...9,5 В. В случае питания ее от батареи гальванических элементов напряжением 9 В целесообразно установить резисторы R1 - R4 сопротивлением до 10 кОм, что уменьшит потребляемый ток. Правда, уменьшится яркость вспышек мигающих светодиодов. В погоне за увеличением яркости светодиодов не следует устанавливать указанные резисторы сопротивлением менее 1 кОм, поскольку это приведет к увеличению падения напряжения на зажженном светодиоде, и высокого уровня может не хватить для переключения элемента DD1.1.

Собирая конструкцию, необходимо соблюдать правила работы с МОП приборами. При перепайках и замене деталей нужно отключать оба провода от источника питания. Эта простая мера предосторожности позволит избежать повреждения микросхемы или ухудшения ее параметров.

Автор: А.Бутов, с.Курба Ярославской обл.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Американские военные в поисках инопланетян 07.08.2012 Национальный научный фонд финансирования развития технологий США выделил Рочестерскому технологическому институту (RIT) 1,2 млн долл. на разработку нового типа инфракрасных матриц с разрешением 4000х4000 пикселей. Данные матрицы необходимы для дальнейшего развития ИК-телескопов, которые наряду с фундаментальными исследованиями занимаются поиском экзопланет и внеземной жизни. Новое семейство ИК-детекторов будет использовать технологию выращивания на кремниевой подложке, которую для военных нужд разработала компания Raytheon. Таким образом, военные технологии помогут существенно расширить возможности современной астрономии. Сейчас инфракрасные сенсоры высокого разрешения настолько дороги, что их устанавливают только на огромные телескопы вроде Keck или VLT. Сегодня типичный сенсор с разрешением 2048х2048 пикселей стоит около 350-500 тыс. долл., что составляет значительную часть стоимости большинства современных телескопов. Новый тип сенсора, выращенного на кремниевой подложке, будет стоить намного дешевле и станет основой будущих наземных телескопов, обладающих оптимальными со многих точек зрения зеркалами диаметром 30 м. До сих пор для производства больших ИК-матриц используются различные дорогостоящие заменители кремния. Их применяют потому, что атомы в кристалле кремния расположены ближе друг к другу, чем в других материалах, чувствительных к ИК-диапазону. Из-за этого дефекты в кристаллической решетке кремния генерируют недопустимые для астрономического инструмента помехи. Компания Raytheon разработала технологию "идеального" нанесения светочувствительного материала на кремниевую подложку в вакууме. При этом выращивание будущего ИК-сенсора осуществляется с помощью широко применяемой технологии молекулярно-лучевой эпитаксии. В ближайшее время специалисты RIT и Raytheon с помощью новой технологии спроектируют и изготовят образцы ИК-сенсоров с разрешением 1024х1024 и 2048х2048 пикселей. Более того, новая технология позволяет изготавливать ИК-матрицы большой площади с разрешением до 14000х14000 пикселей. Новая технология считается настолько перспективной, что ей прочат широкое распространение в ближайшие 20 лет, и астрономы, наконец, смогут гораздо детальнее изучить далекие экзопланеты и, возможно, найти внеземную жизнь. Фонд также профинансировал разработку корпуса, изолирующего сенсор от постороннего света и теплового излучения. Для исключения их влияния на работу устройства корпус с двойными стенками должен охлаждаться до температуры 60 градусов Кельвина.

Другие интересные новости:

▪ Водородная биобатарейка

▪ Кто на видеозаписи наружного наблюдения

▪ Биометрический сканер Finger Vein Authentication Device

▪ Физические упражнения против жировой болезни печени

▪ Гибкая память

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана труда. Подборка статей

▪ статья Луций Корнелий Сулла. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое сейсмический пояс? Подробный ответ

▪ статья Порядок оформления акта о случае профессионального заболевания

▪ статья Простой усилитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Перемещение бутылки и стакана. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025