Игрушка кто быстрее нажмет. О клубе «электрон»

Игра "Кто быстрее" на МК

Наверное, многие помнят схему игры "Кто быстрее" из советской литературы. Две кнопки. Напротив игрока, нажавшего кнопку первым, загорается лампочка. Игра отлично проходит для тестирования скорости реакции. Поскольку я только начинаю осваивать ассемблер для AVR, но уже не зеленый новичок, то захотелось воплотить в жизнь какой-либо свой проект - достаточно простой для начала, интересный для меня и друзей. Так родилась игра "Кто быстрее" на микроконтоллере:
Принцип работы схемы следующий. При включении питания загорается надпись "Кто быстрее?"

После нажатия кнопки "Старт" происходит переход к игровому экрану:

Проходит случайный промежуток времени от 2 до 4.5 секунд (во избежание "приспосабливаемости"). Затем загорается красный светодиод и начинается отчет времени. После светового сигнала игроки должны нажать кнопки "RIGHT" и "LEFT". После нажатия обоих кнопок на экран выведется время обоих игроков, и победителю раунда добавится одно очко.


После окончания раунда и просмотра результата необходимо повторно нажать кнопку "Старт". Время обоих игроков очистится (счет останется на экране), через 2-4,5 секунды опять загорится красный светодиод - игра повторится.

На фотографии выше приведена игра в сборке на отладочной плате и результаты после довольно долгой игры. Топология не прикладывается - схема достаточно легка для реализации даже навесным монтажом.
Чуть не забыл - FUSE-биты для МК. МК тактируется от внутреннего RC-генератора, частота 2Мгц (CKSEL3..0=0010).
P. S.:Не исключено, что в прошивке содержатся баги и некоторые ошибки. С удовольствием выслушаю ваши предложения, советы и критику на форуме.
Прошу строго не судить - МК изучаю не так давно.
Спасибо за внимание!

У кого реакция лучше? Это можно определить с помощью автомата, схема которого изображена на рис. 2. Играют четверо. Каждый держит в руках небольшую планку с кнопкой. У ведущего находится в руках выносной пульт управления, с которого подается сигнал старта. А пока такого сигнала нет, на лицевой панели автомата периодически вспыхивают две лампы. Но вот ведущий незаметно от игроков нажал кнопку на пульте управления. Сразу же вспыхивает лампа сигнала старта. Теперь все зависит от реакции игроков - кто быстрее нажмет «свою» кнопку, тот и выиграет этот старт.

Рассмотрим работу игрового автомата. Кнопки S1-S4 на планках играющих включены в цепи питания обмоток соответствующих им реле К1-К4.

Рис. 2. Схема игрового автомата «Кто быстрее?»

Показанное на схеме положение кнопок играющих и кнопок на пульте управления является исходным. Если теперь автомат включить в электроосветительную сеть, начнут периодически вспыхивать лампы H1 и Н2 отвлекающего сигнала - они подключены в сеть через контакты S5 и S6 стартеров, используемых для ламп дневного света, и замкнутые контакты переключателя S8.

Но вот ведущий нажимает на кнопку переключателя S8. Загорается лампа Н3, что служит для играющих сигналом старта. Допустим, что первым после этого успел нажать свою кнопку S2 играющий № 2. Тогда сработает реле контактами К2.1 оно заб локируется, контактами К2.2 разомкнет цепь питания всех кнопок играющих, а контактами К2.3 включит сигнальную лампу Н6, фиксирующую первенство этого играющего. Одновременно загорится и лампа Н7, освещающая надпись «Выиграл». В случае преждевременного нажатие кнопки загорится лампа Н5, подсвечивающая надпись «Нарушены правила».

После определения лидера старта ведущий нажимает кнопку сброса S7 (реле К2 отпускает) и возвращает контакты кнопочного переключателя S8 в исходное положение.

Зачем нужны диоды V1-V4? Если их не будет (т. е. вместо них в цепях будут проволочные перемычки), то,после срабатывания одного из реле через замкнутые контакты кнопки победителя и играющего, нажавшего кнопку вторым, напряжение питания поступит на второе реле, и оно сработает, в таком случае загорятся две лампы, и лидера определить будет невозможно. Диоды V1 - V4 исключают такой исход игры.

Все реле в автомате должны "быть одинаковые. Подойдут реле РС-13, РС-52 и другие с обмотками сопротивлением не менее 6 кОм, двумя группами контактов на замыкание и одной на размыкание. Реле следует отрегулировать так, чтобы при срабатывании сначала замыкались блокирующие контакты (К1.1, К2.1, К3.1 и К4.1), а затем размыкались нормально замкнутые (К1.2, К2.2, К3.2 и К4.2). Если все же реле будут дребезжать, то параллельно их обмоткам надо будет подключить электролитические или бумажные конденсаторы емкостью 0,25...1 мкФ (подбирают в процессе настройки, причем емкость должна быть возможно меньшей).

Номинальное напряжение конденсаторов должно быть не менее 300 В.

Кнопки S1-S4 - звонковые; стартеры S5, S6 - СК-220; кнопка S7, рассчитанная на напряжение не менее 220 В, - любой конструкции, переключатель S8 - П2К или двухсекционный тумблер. Конденсатор C1 - К50-12, К50-3, ЭГЦ. Резистор R1 можно составить из трех резисторов MЛT-2 сопротивлением по 15 кОм, соединив их параллельно. Лампы H1-Н3 - на переменное напряжение 220 В и мощностью 15 Вт, Н4-Н9 - на напряжение 110 В и мощностью 8 Вт.

Если дри налаживании автомата реле не срабатывают, то подбирают резистор R1.

Автомат «Кто быстрее?» можно также выполнить по схеме, приведенной на рис. 3. Отличается он от автомата первого варианта лишь тем, что выполнен на более современных элементах - тринисторах.

Рис. 3. Схема варианта автомата «Кто быстрее?»

При нажатии на кнопку S2 «Старт» загорается лампа НЗ. Увидев ее сигнал, все играющие нажимают кнопки своих пультов (S3 - S6). Предположим, что первой оказалась нажатой кнопка S5. Тогда положительное напряжение выщрямителя на диодах V2 - V5 через замкнутые контакты кнопки S2, диод V1, резистор R1 и диод V14 будет подано на управляющий электрод тринистора V10, он откроется и загорится лампа Н6, определяющая лидера. Одновременно откроется диод V11, в результате чего напряжение на нижнем (по схеме) выводе резистора R1 уменьшится до 0,5...1 В, поэтому дри нажатии кнопок остальных играющих (S3, S4, S6) соответствующие тринисторы останутся закрытыми. В том же случае, если кто-то из играющих нажмет свою кнопку еще до подачи полезного сигнала, то одновременно с открыванием соответствующего тринистора и загоранием лампы этого играющего сработает и реле К1, которое контактами K1.1 включит звонок Н8 - сигнал нарушения правил игры.

Диод V1 предотвратит в этом случае загорание лампы Н3. Кноп кой S1 «Оброс» устройство устанавливают в исходное состояние.

Лампы H1 и Н2, мигая, выполняют функцию отвлекающих сигналов; ода переключаются простейшим генератором, собранным на реле К2, К3 и конденсаторе С1.

Тринисторы, используемые в этом ипровом автомате, могут быть серии КУ101 с любым буквенным индексом. Диоды V7,V9, V11, V13 - любые из серий Д9, Д311, V14 - Д220, Д223, Д2. Лампы H1-Н7 типа МН 18-0,1. Реле К1 - типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.317), К2, К3 - РЭС-9 (паспорт РС4.524.202). Трансформатор Т1 мощностью 5...10 Вт, понижающий напряжение сети до 15...18 В при токе нагрузки не менее 300 мА. Кнопки тех же типов, что и в конструкции первого варианта.

Устройство, собранное без ошибок, в налаживании не нуждается.

В игровой автомат, представляющий собой рефлексометр можно внести некоторые усовершенствования. Например, вместо ламп накаливания, определяющих лидера, можно применить цифровой индикатор. Возможности такого рефлексометра значительно расширятся, если каждому из четырех играющих будет соответствовать свой цифровой индикатор и высвечиваемая им цифра позволит определить, каким по счету он среагировал на полезный сигнал. Можно ввести в рефлексометр и секундомер - это позволит фиксировать не только относительную, но и абсолютную реакцию.

Сегодняшний выпуск посвящен электронным играм. Продолжая заниматься в радиокружке, теперь уже, скажем, в условиях город-ского лагеря можно изготовить предлагаемые конструкции и создать небольшую игротеку. Ее посетителями и участниками игр могут стать как кружковцы, так и все желающие. Такую же игротеку можно организовать и в школе в летнее время. А возможно, вы отправитесь с ней в гости в ближайший лагерь и там развлечете отдыхающих ребят.

КТО СИЛЬНЕЕ?

Есть немало спортивных состязаний и игр, в которых проверяются силы и выносливость. Если же для их проведения нет подходящего помещения и снарядов, воспользуйтесь услугами электроники. Состязаться в силе, например, поможет простейший прибор, схема которого приведена на рис. 1. Он заменит кистевой эспандер.

Деталей в приборе немного. На транзисторе VT1 собран усилитель постоянного тока, к входным зажимам которого (ХТ1 и ХТ2) подключают датчики - они представляют собой металлические трубки, насаженные на отрезки деревянных стержней. В цепь коллектора транзистора включен стрелочный индикатор РА1.

В исходном положении транзистор закрыт, поскольку его база соединена через резистор R2 с эмиттером, и на базе отсутствует напряжение смещения. Но вот вы взяли в руки датчики. Между датчиками, а значит, между зажимами теперь включено сопротивление участка вашего тела, которое зависит, конечно, и от влажности ладоней. Через это сопротивление база транзистора оказывается подключенной к минусу источника питания.

Чем сильнее вы сжимаете датчики, тем большая поверхность ладоней соприкасается с металлом (он должен быть зачищен до блеска и обезжирен), тем меньше сопротивление между зажимами, тем больше ток в цепи базы транзистора. Соответственно изменяется и ток через стрелочный индикатор.

Максимальный ток, протекающий через эмиттерный переход (участок база-эмиттер) транзистора, ограничен резисторами R1 и R2, а ток через индикатор - подстро-ечным резистором R3.

Транзистор - любой из серий МП39-МП42 с возможно большим коэффициентом передачи тока. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125, подстроечный - СП, СПО или другого типа. Стрелочный индикатор - с током полного отклонения стрелки 100 мкА - 1 мА и сопротивлением рамки постоянному току не более 1 кОм.

Детали усилителя смонтированы в корпусе (рис. 2), который может быть готовым или самодельным (из любого материала). На лицевой панели крепят индикатор, выключатель питания и зажимы. Остальные детали располагают внутри корпуса. Напротив оси подстроечного резистора в боковой стенке корпуса сверлят отверстие под отвертку. Источник питания (батарея 3336) устанавливают на съемной нижней крышке.

Датчики подключают к зажимам многожильным монтажным проводом в изоляции.

Налаживают устройство так. Вначале выводят движок подстроечного резистора вверх по схеме (замыкают резистор). Сжав как можно сильнее датчики, замечают отклонение стрелки индикатора. Если она уходит за конечное деление шкалы, перемещают движок резистора вниз и подбирают такое его положение, чтобы стрелка отклонялась примерно на треть шкалы.

Если же стрелка едва отклоняется даже при выведенном сопротивлении резистора, нужно заменить резистор R2 другим, сопротивлением 2,2; 3,3 или 4,7 кОм. В процессе состязаний находят такое положение движка резистора, при котором отклонить стрелку индикатора на конечное деление шкалы сможет только самый сильный из соревнующихся.

КТО БЫСТРЕЕ?

О человеке, который после подачи команды способен мгновенно выполнить ее, говорят, что он обладает хорошей реакцией. Она помогает добиться хороших результатов в спорте. Например, спринтер, стартующий почти вслед за свистком судьи или выстрелом стартового пистолета, имеет больше шансов прийти к финишу первым. Но хорошая реакция необходима не только спортсмену. Этим качеством должны обладать и шофер, и летчик-испытатель, и космонавт, и милиционер. Оно необходимо людям десятков профессий.

Хотите проверить, какая реакция у вас и ваших товарищей? Это нетрудно сделать с помощью предлагаемой игры. Она состоит из двух сигнальных ламп, двух кнопок и других деталей, показанных на схеме (рис. 3). После того как выключателем SA1 будет подано напряжение питания, судья дает команду. Каждый из игроков старается быстрее нажать на кнопки: SB1 - для первого игрока и SB2 - для второго. Если это быстрее сделает первый игрок, загорится лампа HL1, если второй, - HL2. Происходит это вот почему.

Когда нажимают кнопку SB1, на базу транзистора VT2 через контакты кнопки, резистор R2 и лампу HL2 подается напряжение батареи питания GB1. Транзисторы VT1, VT2 открываются, и лампа HL1 зажигается, поскольку она оказывается подключенной через цепь коллектор-эмиттер транзистора VT1 к батарее. При этом, конечно, уменьшается напряжение между эмиттером и коллектором транзистора VT1 - до нажатия кнопки оно было равно напряжению источника питания, а теперь составляет около 1 В.

Партнер, нажавший свою кнопку чуть позже вас, не сможет зажечь лампу HL2, потому что напряжения на коллекторе открытого транзистора VT1 недостаточно для открывания транзисторов VT3 и VT4.

Отпустив кнопку, ждите следующего сигнала судьи, чтобы вновь попытаться опередить соперника. Победителем можно считать того, кто из десяти попыток большее число раз зажжет свою лампу.

Лампы надо взять на напряжение 3,5 В и ток 0,26 А. Подойдут лампы и с меньшим (но не с большим!) током, но тогда придется заменить резисторы другими, с большим сопротивлением. Транзисторы возьмите любые из серий МП25, МП26, по возможности с одинаковым коэффициентом передачи тока. Выключатель питания - тумблер ТВ2-1, батарея питания - 3336. Кнопки - любой конструкции, например звонковые. На них и следует рассчитывать корпус конструкции. Резисторы - МЛТ - 0,125 или МЛТ - 0,5.

Детали игры (кроме батареи питания и кнопок) смонтируйте на плате (рис. 4). Монтаж простой, но при выполнении его надо соблюдать определенную последовательность. После установки монтажных стоек соедините перемычкой две крайние нижние из них. Затем припаяйте резисторы, закрепите выключатель, ввинтите лампы в просверленные заранее отверстия в плате, соедините резьбовые части ламп проводниками с выводом выключателя, а оставшиеся контакты ламп - с соответствующими монтажными стойками. В последнюю очередь распаяйте транзисторы.

Плату с деталями прикрепите к лицевой стенке корпуса (рис. 5).

Для этого просверлите в стенке отверстие под выключатель, два отверстия под лампы и еще два отверстия под винты диаметром 3 мм (через эти отверстия пропустите винты и закрепите на них внутри корпуса плату). Лампы закройте прозрачными колпачками.

Сверху к лицевой стенке прикрепите кнопки. Заранее просверлите под ними отверстия и пропустите внутрь корпуса проводники от контактов кнопок. Батарею питания расположите в удобном месте внутри корпуса. Желательно также прикрепить ее металлической скобкой к съемной нижней крышке.

Настало время проверить игру в действии и отрегулировать ее. Но вначале, как обычно, внимательно просмотрите весь монтаж и сверьте его со схемой. Затем подайте выключателем питание и нажмите кнопку SB1. Должна загореться лампа HL1. Отпустите кнопку и нажмите SB2. Теперь загорится HL2.

Проверьте четкость работы конструкции. Нажмите кнопку SB1 и, не отпуская ее, кнопку SB2. Если при этом лампа HL2 начнет постепенно зажигаться (может и вспыхнуть сразу, погасив лампу HL1), следует подобрать резистор R2 с меньшим сопротивлением (или увеличить сопротивление резистора R1).

Далее нажмите кнопку SB2, а вслед за ней - SB1. Лампа HL2 продолжает гореть. Если начнет зажигаться и лампа HL1, значит, сопротивление резистора R2 вы уменьшили слишком сильно. Нужно точнее подобрать его сопротивление.

Можно поступить иначе. Нажав сначала кнопку SB1, измерьте вольтметром напряжение на лампе HL1, затем, отпустив кнопку SB1 и нажав SB2, сделайте то же на лампе HL2. Подбором сопротивления одного из резисторов добейтесь равенства полученных напряжений (их значения не должны быть более 3 В). Причем, если нужно изменить напряжение на лампе HL1, подберите сопротивление резистора R2 (чем меньше его значение, тем больше напряжение на лампе).

Вполне вероятно, что, использовав транзисторы с одинаковыми коэффициентами передачи тока, никакой подстройки делать не придется.

В редких случаях проявляется и такой эффект, как самопроизвольное зажигание одной (а еще реже двух) лампы. Устраняют это включением между базой и эмиттером транзисторов VT1 и VT4 резисторов сопротивлением 510 Ом...1 кОм.

Добившись четкой работы самоделки, закройте нижнюю крышку и предложите друзьям посостязаться в скорости реакции.

КТО ВЫШЕ ПОДПРЫГНЕТ?

На стене висит небольшое табло с тремя металлическими контактами, расположенными на разной высоте, и сигнальными лампами (их тоже три, но одна - HL3 - окрашена в красный цвет). От табло тянется гибкий провод с щупом на конце. Участник игры (ребята должны быть примерно одного роста) берет щуп в правую руку и подпрыгивает, стараясь коснуться щупом одного из контактов. Если ему это удается, на табло вспыхивает соответствующая лампа. Побеждает тот, кто сможет зажечь красную сигнальную лампу, коснувшись наиболее высоко расположенного контакта ЕЗ.

"Начинка" этой самоделки, показанана рис. 6. Металлические контакты показаны в виде сенсоров Е1-ЕЗ, а щуп, которым до них дотрагиваются, обозначен буквами ХР1. Каждый из контактов подключен к каскаду, состоящему из оксидного конденсатора, ограничительного резистора и составного транзистора.

Стоит коснуться щупом, скажем, контакта Е1 - мгновенно заряжается конденсатор С1 и открывается составной транзистор VT1VT2. Зажигается лампа HL1. Когда щуп перестает касаться контакта, лампа еще некоторое время продолжает гореть, поскольку конденсатор, словно аккумулятор, успел зарядиться от источника и теперь питает цепь эмиттерного перехода составного транзистора, который остается некоторое время открытым. Продолжительность свечения лампы практически зависит от емкости конденсатора и сопротивления ограничительного резистора.

Так же работают и другие каскады.

Резисторы могут быть МЛТ - 0,25 или МЛТ - 0,125, конденсаторы - К50-6 или другие, емкостью 100...200 мкФ, транзисторы - любые из серий МП25, МП26 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 20, лампы - на напряжение 3,5 В, батарея питания - 3336 либо три последовательно соединенных гальванических элемента 373 (с таким источником питания продолжительность работы конструкции значительно возрастет). Выключателя питания нет, поскольку в исходном состоянии игра потребляет незначительный ток. Но при длительных перерывах в работе батарею следует отключать.

Сигнальные лампы размещают на табло вблизи "своих" контактов, а остальные элементы монтируют на внутренней стенке табло. Детали можно, конечно, установить на печатной или монтажной плате. В качестве щупа подойдет шариковая авторучка с металлическим стержнем - к нему припаивают многожильный монтажный провод в изоляции (длина - 2...3 м), либо обыкновенная вилка.

Налаживание игры сводится к подбору ограничительных резисторов. Соединив щуп с контактом Е1, подбирают резистор R1 такого сопротивления, при котором напряжение на лампе HL1 будет равным 2,5...3 В. На время налаживания вместо R1 можно установить последовательно соединенные постоянный резистор сопротивлением 100 Ом и переменный - сопротивлением 1 или 2,2 кОм. Плавным перемещением движка переменного резистора добиваются нужного результата, а затем измеряют получившееся общее сопротивление и впаивают на место R1 резистор с таким или возможно близким сопротивлением.

Аналогично подбирают резисторы R2 и R3.

ЛАБИРИНТ

В этой игре побеждает наиболее внимательный, сообразительный и спокойный. Именно такие качества нужны, чтобы не запутаться в сложных ходах и сообщениях, ведущих к заветной цели - "комнате". Путь к ней надо пройти металлическим щупом, перемещаемым по дорожкам лабиринта. Касаться стенок лабиринта нельзя - сразу же вспыхнет контрольная лампа и раздастся звуковой сигнал. Выигрывает тот, кто дойдет до "комнаты" с меньшим числом касаний.

Чертеж лабиринта приведен на рис. 7. Конечно, вы можете составить любой другой чертеж с более хитроумным переплетением путей, ведущих к цели. Но помните, что с усложнением рисунка увеличивается трудоемкость изготовления конструкции.

Наиболее целесообразно использовать для лабиринта, скажем, стеклотекстолит или гетинакс, покрытый с одной стороны фольгой. Тогда достаточно прорезать в фольге острым ножом или специальным резаком канавки - и лабиринт готов.

Но вероятность, что вам удастся достать такой материал, невелика. Поэтому придется запастись пластиной алюминия или дюралюминия указанных на рисунке размеров, нанести на поверхность шилом дорожки лабиринта, просверлить в дорожках отверстия возможно ближе друг к другу, пропилить надфилем промежутки между ними и опилить края дорожек, чтобы они стали ровными. Ширина дорожек может быть 4...5 мм, толщина пластины 1...1,5 мм.

Готовую металлическую пластину наложите на гладкую поверхность планки из изоляционного материала, например гетинакса, и прикрепите к ней винтами с гайками. Если есть хороший клей, то пластину можно приклеить к основанию. Прикрепите к пластине металлический лепесток (или небольшую полоску жести от консервной банки) и припаяйте к нему монтажный провод в изоляции.

Щупом служит отрезок медного провода диаметром 1,5...2 мм и длиной 10...12 см. Один конец его надо очистить от эмалевой изоляции и заточить напильником, чтобы он стал полукруглым и его удобно было вести по дорожкам лабиринта. К другому концу припаяйте многожильный монтажный провод в изоляции длиной 50...60 см, а затем натяните на щуп отрезок резиновой или поливинилхлоридной трубки такой длины, чтобы конец щупа выступал на 5...6 мм.

Сигнализатор касаний (рис. 8) собран на четырех транзисторах. Первые два (VT1 и VT2) работают как электронный ключ, подсоединяющий контрольную лампу HL1 к источнику питания при замыкании зажимов ХТ1 и ХТ2 (иначе говоря, при касании щупом, соединенным с зажимом ХТ1, стенок лабиринта, с которыми соединен проводник от зажима ХТ2). На двух других транзисторах собран генератор - он подключен параллельно лампе HL1. Как только лампа вспыхнет, на ней появится напряжение. Сразу же начинает работать генератор, и из динамической головки ВА1 слышится звук. Тональность его зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R2.

Касание щупом стенок лабиринта может быть мгновенным. Почувствует ли его сигнализатор, успеет ли вспыхнуть лампа? В простейшем случае, когда через щуп подается напряжение на лампу, она вряд ли успела бы накалиться. Но в устройстве такой вариант предусмотрен, и в сигнализатор введена своеобразная задержка по времени. Она состоит из конденсатора С1 и резистора R1. На эту цепочку и подается через щуп напряжение. Даже кратковременного замыкания зажимов достаточно, чтобы конденсатор С1 успел зарядиться до напряжения батареи GB1. А далее он начинает разряжаться через резистор R1 и транзисторы VT1, VT2. И хотя щуп уже отошел от стенок лабиринта, лампа горит, а из динамической головки слышен звук. Продолжительность задержки небольшая - менее секунды.

Транзисторы VT1 и VT2 возьмите серий МП25, МП26 с коэффициентом передачи тока не менее 20.

Кроме указанных на схеме, на месте VT3 можно установить другие маломощные транзисторы структуры n-p-n (например, МП37В, МП38) с коэффициентом передачи тока не менее 35, а на месте VT4 - транзистор из серий МП39 - МП42 с коэффициентом передачи тока не менее 45.

Лампа HL1 - на напряжение 3,5 В и ток 0,26 А. Но лучше, если установите лампу с меньшим током потребления, тогда транзистор VT2 будет работать в более легком режиме и меньше нагреваться при длительных касаниях щупом стенок лабиринта. Резисторы - МЛТ - 0,125 или МЛТ - 0,5, конденсатор С1 - К50 - 6, но подойдет и другой, емкостью 100...200 мкФ. Причем, чем больше его емкость, тем больше продолжительность задержки, а значит, и свечения лампы после окончания касания щупом стенок лабиринта. Выключатель SA1 - тумблер ТВ2 - 1, батарея питания - 3336, но вполне годится и другой источник напряжением 4,5 В, рассчитанный на нужный ток нагрузки - до 0,3 А (например, три последовательно соединенных элемента 373).

Детали сигнализатора смонтируйте на плате (рис. 9). Разметив заготовку платы, вырежьте в ней отверстие под диффузор динамической головки, просверлите отверстия под контрольную лампу и выключатель и установите эти детали на плату (лампа должна ввинчиваться в отверстие). Затем установите на плате монтажные стойки, припаяйте к стойкам резисторы и конденсаторы. Соедините контакты лампы соответственно со стойкой и выключателем, а затем подпаяйте к деталям платы выводы динамической головки. В заключение припаяйте к стойкам выводы транзисторов. Проследите, чтобы транзисторы были точно на своих местах в соответствии с принципиальной и монтажной схемами.

Смонтированную плату надо закрепить в корпусе (рис. 10) со съемной нижней крышкой. В верхней стенке корпуса просверлите отверстия под выключатель и лампу, напротив диффузора головки вырежьте отверстие и закройте его декоративной тканью или пластмассовой решеткой. Плату с деталями можно прикрепить к верхней стенке винтами, но она будет надежно удерживаться гайкой, навинченной поверх стенки на корпус выключателя.

На верхней стенке установите зажимы, а батарею питания разместите внутри корпуса на любой из стенок или прикрепите ее металлической скобой к нижней крышке. Соединения между платой, батареей и зажимами выполняют многожильным монтажным проводом в изоляции.

Налаживать сигнализатор несложно. Подав выключателем SA1 питание, временно соедините между собой эмиттер и коллектор транзистора VT2 и подключите таким образом генератор и лампу HL1 к источнику питания. Лампа должна загореться, а из динамической головки раздастся звук. Если это не произойдет, значит, в монтаже допущена ошибка. Устраните ее.

Затем снимите перемычку между эмиттером и коллектором транзистора VT2, а зажимы замкните между собой. Лампа может загореться ярко, как и при непосредственном подключении ее к батарее питания. Такая яркость, конечно, не нужна, и ее следует уменьшить во избежание излишнего тока через транзистор VT2 и его нагрева. Для этого включите последовательно с резистором R1 переменный резистор сопротивлением 2,2 или 3,3 кОм и, перемещая его движок, установите напряжение на лампе равным 2,5...3 В. Затем измерьте получившееся общее сопротивление (переменный резистор и постоянный R1) и впаяйте резистор с таким сопротивлением вместо R1.

Если же яркость свечения лампы при замыкании зажимов будет недостаточна, нужно несколько уменьшить сопротивление резистора R1.

НАЙДИТЕ "МИНУ"

В фильмах о Великой Отечественной войне вы не раз могли видеть, как работают саперы. С наушниками на голове они осторожно проверяют длинной штангой с кольцом - датчиком на конце каждый метр земли. Как только раздастся едва заметное изменение звука - стоп! В этом месте спрятана мина.

И в мирные дни находится работа саперам, потому что до сих пор еще не везде очищена земля от замаскированных боеприпасов. Нет-нет, да и обнаруживаются в самых неожиданных местах, даже на дне рек и прудов, залежи снарядов. И саперам вновь и вновь приходится вступать в единоборство со смертью...

Со своими друзьями и вы можете стать на время "саперами". Искать "мины" можно... в комнате. Ими могут быть, например, тонкие крышки от консервных банок или кружочки кровельного железа диаметром 6...8 см. А спрятать их надо под паласом, тонкими ковриками или дорожками.

Остается изготовить "миноискатель". Поскольку "мины" будут лежать неглубоко от поверхности поискового поля, соберем простейшую конструкцию, принципиальная схема которой приведена на рис. 11. В нашем "миноискателе" всего один транзистор - на нем собран генератор электрических колебаний звуковой частоты. В1 - это датчик, представляющий собой катушку, намотанную на постоянном магните. Частота звука зависит от емкости конденсаторов С1-C3 и индуктивности катушки датчика. Колебания генератора подаются через конденсатор С4 и разъем Х1 на головные телефоны BF1. Переменным резистором R2 устанавливают режим работы транзистора, а значит, наибольшую чувствительность "миноискателя".

Пока вблизи датчика В1 "миноискателя" нет металлических предметов, в головных телефонах слышен звук определенной тональности. Но стоит поднести датчик, например, к небольшой пластине из стали, как тональность звука изменится. Чем ближе датчик к металлу, тем сильнее изменение тональности звука. По этому признаку и обнаруживают место залегания "мины".

В качестве датчика удобно использовать капсюль от головных телефонов ТОН - 1, ТОН - 2 (рис. 12) или им подобных с сопротивлением обмотки не менее 1 кОм. Но капсюль придется доработать - удалить мембрану. Транзистор должен быть МП39Б, МП42Б с коэффициентом передачи тока не ниже 35 (иначе генератор не будет работать). Постоянные резисторы - МЛТ - 0,5, переменный - СП - 1. Конденсаторы - типа МБМ. Головные телефоны - ТОН - 1, ТОН - 2 или аналогичные. Выключатель питания - тумблер ТВ2 - 1, источник питания GB1 - батарея "Крона", разъем Х1 - любого типа с двумя гнездами под вилку головных телефонов.

Детали, кроме датчика, источника питания и разъема, надо разместить на небольшой плате (рис. 13).

На рис. 14 показан корпус устройства. К верхней его панели крепят плату. Для этого можно использовать гайки крепления выключателя и переменного резистора. На ось резистора наденьте пластмассовую ручку управления. На верхней же панели установите разъем, а на боковой стенке просверлите отверстие под проводники от датчика. Батарею питания прикрепите к съемной нижней крышке напротив конденсаторов С2 и C3. Соедините выводы батареи с деталями на плате многожильными монтажными проводниками в изоляции. Концы проводников можете припаять непосредственно к выводам батареи "Крона" или использовать колодку от такой же батареи (конечно, негодной) и припаять выводы к ней, соблюдая полярность - минусовый провод от выключателя к выводу колодки с меньшим диаметром, а плюсовой - к выводу с отогнутыми лепестками. Так удобнее менять батарею.

Теперь проверьте работу собранной части устройства. Положите на стол рядом с корпусом капсюль от головных телефонов крышкой вверх и подключите его проводниками в изоляции к деталям платы в соответствии со схемой. При выключенном питании подключите параллельно контактам тумблера миллиамперметр (у прибора типа Ц20 на пределе 3 мА) и установите переменным резистором R2 ток около 1 мА. Отметьте это положение точкой на верхней панели корпуса, проставленной против риски на ручке управления.

Отключите миллиамперметр и тумблером подайте питание на генератор. В головных телефонах, включенных в разъем Х1, будет слышен звук средней тональности. Поднесите к крышке капсюля-датчика какой-нибудь массивный железный предмет, например плоскогубцы. Вы сразу заметите, что звук, идущий от телефона, изменил свою тональность. При перемещении движка переменного резистора влево по схеме тональность звука повышается, но одновременно с этим уменьшается его громкость. Установив ручку резистора в такое положение, при котором еще слышен звук, снова приближайте тот же предмет к крышке капсюля. "Миноискатель" стал более чувствителен и обнаружит металл на расстоянии 10...15 мм отдатчика - сначала тональность звука в телефонах повысится, а затем (при дальнейшем приближении предмета к датчику) звук исчезнет. Это положение ручки управления тоже можно отметить на лицевой панели корпуса.

Остается изготовить поисковую штангу. Отключите капсюль от генератора и прикрепите его магнитом вниз к диску, вырезанному, например, из тонкого гетинакса (рис. 15,а) или другого изоляционного материала. Диск с датчиком прикрепите к деревянной ручке (рис. 15,б), нижний конец которой срезан под углом. Такая конструкция будет имитировать настоящий миноискатель.

На ручке установите генератор. Удобнее поступить так: прикрепить к ручке шурупами съемную нижнюю крышку корпуса генератора, а уже к ней привернуть сам корпус. Можно поступить иначе - закрепить корпус на ручке металлическими уголками, привинченными к боковым стенкам корпуса. В этом случае предварительно выведите через отверстие в боковой стенке многожильные монтажные проводники в изоляции такой длины, чтобы их можно было подсоединить к выводам капсюля-датчика. После крепления корпуса к ручке проводники привяжите в нескольких местах изолентой, а концы проводников соедините с выводами датчика.

Включив генератор и вставив в разъем головные телефоны, приближайте диск с датчиком к крышке от консервной банки. Заметьте, при каком расстоянии между ними произойдет изменение тональности звука (чувствительность "миноискателя" установите вблизи максимальной). Оно должно равняться 8...10 мм.

Итак, "миноискатель" готов. Можно начинать игру. Под палас или коврик спрячьте в нескольких местах крышки от консервных банок и пригласите "сапера" (он, конечно, не должен видеть подготовительной работы). С помощью устройства "сапер" должен обнаружить максимальное число "мин" и указать места их расположения. Диск с датчиком разрешается водить по паласу (или коврику). Кто быстрее всех обнаружит все "мины", тот и выигрывает.

Конечно, игру можно проводить и по другим правилам - придумайте их с друзьями сами.

Возможен и иной вариант устройства для проведения соревнований по поиску "мин", основанный на индуктивной связи. В этом случае также понадобятся "мина", но уже электронная, и приемник. "Мину" - миниатюрный передатчик (их может быть несколько), работающий на звуковой частоте, маскируют в земле на улице или в помещении.

Каждая такая "мина" (рис. 16) представляет собой мультивибратор, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и работающий на частоте примерно 1000 Гц.

В змиттерную цепь транзистора VT2 мультивибратора включен усилитель мощности на транзисторе VT3 с катушкой индуктивности L1 в качестве нагрузки. Вокруг нее образуется электромагнитное поле звуковой частоты. Это поле улавливает датчик приемника (рис. 17) - катушка L1. Колебания звуковой частоты с нее подаются на каскад усиления на транзисторе VT1. Прослушивается усиленный сигнал через головные телефоны BF1. Чувствительность приемника такова, что звук "мины" слышен на расстоянии до метра.

Транзисторы мультивибратора и приемника могут быть серий МП39-МП42 с возможно большим коэффициентом передачи тока, транзистор усилителя мощности - серий МП25, МП26. Катушка "мины" намотана на каркасе внутренним диаметром 8 и длиной 30 мм и содержит 800 витков провода ПЭВ - 1 0,1. Внутрь каркаса вставлен стержень таких же габаритов из феррита 400НН (можно 600НН). Катушка приемника содержит 3000 витков провода ПЭВ - 1 0,12, намотанных на стержне диаметром 8 и длиной 80...100 мм из феррита 400НН. Источник питания - батарея 3336, но "мина" может работать и от одного элемента 373, 343.

Детали "мины" монтируют на плате (рис. 18), которую вместе с источником питания крепят внутри корпуса возможно меньших габаритов. Там же размещают катушку индуктивности. Выключатель укрепляют на боковой стенке - пользуются им непосредственно перед маскировкой "мины" и после ее обнаружения.

Детали приемника, кроме катушки индуктивности, кнопочного выключателя и головных телефонов, монтируют также в небольшом корпусе и укрепляют его вблизи одного из концов деревянной рейки примерно метровой длины. Рядом с корпусом на рейке устанавливают выключатель, а на противоположном конце рейки крепят катушку (рис. 19). Головные телефоны могут быть подключены к соответствующим точкам приемника непосредственно либо через разъем и вилку. Следует заметить, что головные телефоны могут быть как высокоомные, типа ТОН - 1, так и низкоомные, например миниатюрные ТМ - 2А. Первые из них позволяют получить большую чувствительность, но меньшую громкость, а вторые, наоборот, - большую громкость, но меньшую чувствительность. Подбором резистора R1 в приемнике добиваются максимальной громкости звука.

В заключение обзора конструкций электронных игр заметим, что рекомендованные для использования в них германиевые транзисторы серии МП не всегда могут оказаться в запасах радиокружка. Вместо них можно применять кремниевые транзисторы, например, серий КТ315 (n-p-n) и КТ361 (р-n-р). Естественно, что при такой замене придется подобрать резисторы в базовых цепях транзисторов.

Меня попросили изготовить устройство для организации игр, в которых требовалось быстрее остальных дать правильный ответ. (Аналогична игре «Угадай мелодию»). Данное устройство отображает на семисегментном дисплее номер одной из четырёх кнопок нажатой первой. Это моё первое устройство на микроконтроллере AVR, которое состоит из 5-ти кнопок, контролера ATMEL Mega8 и семи сегментного индикатора. При нажатии на одну из 4-х игровых кнопок на индикаторе выводится номер кнопки нажатой раньше остальных. Устройство находится в таком состоянии до тех пор, пока не будет нажата 5-я кнопка-кнопка сброса. Это устройство я опубликовал для начинающих, для тех, кто делает первые шаги в avr, так как оно очень простое, и его любой сможет собрать, я для него даже схемы не рисовал, всё было нарисовано в тетрадном листочке, и алгоритм, и схема, и распиновка семисегментного индикатора)))

Для меня это первое устройство на микроконтроллере AVR. Вообще на данном устройстве я очень много сделал впервые: собрал программатор по готовой схеме, изучил ассемблер для АВР, написал программу, впервые на компьютере в программе Sprint-Layout разработал первую печатную плату, и впервые изготовил плату по методу ЛУТ. Мотивация у меня была сильная, за изготовление я получил деньги))) Схема устройства простейшая, я использовал микроконтроллер ATMEL Mega8 в DIP корпусе, распиновка на схеме соответствует ему. Для статьи только что нарисовал принципиальную схему.

К выводам 1-4 порта C сконфигурированным на вход, подключены игровые кнопки, а к 5 выводу порта C подключена кнопка сброса. Все кнопки подключены таким образом, что при нажатии на них вывод к которому они подключены подтягивается к земле, то есть на них устанавливается логический ноль. При отпущенной кнопке вывод порта, за счёт подтягивающего резистора на 10К, подтянут к Vcc, то есть на выводе логическая единица. Микроконтроллеру остаётся только опрашивать эти выводы и в зависимости от логического уровня на них определять нажатую кнопку. Дальше микроконтроллер должен зафиксировать кнопку, нажатой раньше остальных, и вывести номер этой кнопки на индикатор, подключенный к порту D микроконтроллера. Для работы устройства была написана программа на языке ассемблер для АВР, кстати, обрати внимание, в программе и в схеме нет никаких элементов для подавления дребезга контактов кнопок, для реализации данного устройства это не нужно. Устройство ловит только первое нажатие, и блокируется до тех пор пока не будет нажата кнопка сброса, поэтому все остальные нажатия или дребезг контактов, устройство уже не будет отрабатывать, так как будет ждать только нажатие кнопки сброс. Текст программы (файлы проекта можно скачать в конце статьи), немного корявый, но это моя первая программа на ассемблере, да и не забывайте что это моё первое устройство на микроконтроллере. Программа работает следующим образом:

Include "m8def.inc" ; Используем ATMega8

Подключаем заголовочный файл с описанием регистров для микроконтроллера Atmeg8.

Ldi R16,0x00 out DDRB,R16 ;Порт на вход out DDRC,R16 ;Порт на вход ldi R16,0xFB out PortD,R16 ;Порт частично на ввход, частично на выход ldi R16,0xFF out PinB,R16 ;Подключаем подтяжку ко всем входам порта out PinC,R16 ;Подключаем подтяжку ко всем входам порта out DDRD,R16 ;Подключаем подтяжку к входным пинам порта порта, ;и переводим в лог "1" пины настроенные на выход

Конфигурируем PortB и PortС на вход с внутренней подтяжкой к Vcc, пины для подключения сегментов семисегментного индикатора PortD настраиваем на выход и выводим на них логическую единицу.

Main: sbis PinC,1 rjmp najat1 sbis PinC,2 rjmp najat2 sbis PinC,3 rjmp najat3 sbis PinC,4 rjmp najat4 rjmp main

Циклически опрашиваем пины 1-4 порта C к которому подключены игровые кнопки. Как только обнаруживаем на каком-то выводе «0» (например на PINC2), значит была нажата кнопка, в данном случае вторая игровая кнопка и выполнение программы переходит на метку najat2

Najat2: LDI R16,0x49 out PortD,R16 rjmp Sbros

Здесь на выходы порта D выводится комбинация которая отображает на семисегментном индикаторе цифру 2, и программа переходит на метку Sbros

Sbros: sbis PinC,5 rjmp Zanul rjmp Sbros Zanul: LDI R16,0xFB out PortD, R16 rjmp main

Здесь микроконтроллер циклически опрашивает 5 пин порта C, то есть кнопку сброса. При этом его не интересуют нажатия на другие кнопки, поэтому нажимай не нажимай на игровые кнопки 1-4, микроконтроллер никак на них не отреагирует, ведь он ждёт нажатие только на одну кнопку, на кнопку сброса, именно поэтому дребезг контактов на игровых кнопках микроконтроллеру параллельно! Если кнопка 5 (сброс) не нажата, микроконтроллер снова переходит на метку Sbros: и снова опрашивает данную пятую кнопку. Как только кнопка будет нажата, микроконтроллер переходит к выполнению программы с метки Zanul где на выводы подключённые к семисегментному индикатору выводится комбинация для отображения на дисплее нуля, и программа переходит к выполнению с метки main, то есть с самого начала программы, и снова ожидает нажатие на одну из 4-х игровых кнопок. Для данного устройства была разработана печатная плата (файлы проекта можно скачать в конце статьи).

При разработке я использовал имеющийся у меня семисегментый дисплей с общим анодом, но вы легко можете переразвести плату под имеющиеся у вас в наличии детали, это не сложно и очень интересно! Ну и на последок фото собранного устройства. Вид сверху.

Приведена схема самодельного игрового автомата Кто Быстрее, который рассчитан на четырёх игроков. Позволяет определить с 1-го по 4-ое места и измерить время реакции каждого игрока после подачи звукового и светового сигнала.

Техническое описание прибора

Принципиальная схема прибора изображена на рисунке 1. Возможность определять и отображать места и время реакции игроков реализуется на микроконтроллере DD1 PIC16F628A и знакосинтезирующем дисплее HG1 WH2002L-YYB-CT. Обмен данными между микроконтроллером DD1 и знакосинтезирующем дисплее HG1 происходит полубайтами. RS - выбор режима, а Е - разрешение на принятие данных.

Резисторы R1, R3, R5, Р7ограничивают ток на входах RA0-RA3 микроконтроллера DD1. Резисторы R2, R4, R6, R8 устанавливают низкий логический КМОП уровень в отжатом положении тактовых клавиш SB1-SB4.

Рис. 1. Схема игрового автомата Кто Быстрее на микроконтроллере PIC16F628A.

Функция принудительного сброса отсутствует - вход микросхемы NMCLR подключен к положительному потенциалу питания через токоограничивающий резистор R9.

Резистором R10 происходит ограничение тока для пьезоизлучателя звука BZ1. С помощью резистивного делителя напряжения собранного на резисторах R11 и R12 устанавливают напряжение для контрастности знакосинтезирующего дисплея HG1.

Двух-ватный резистор R13 устанавливает напряжение 4,5 В для подсветки знакосинтезирующего дисплея HG1. Мощный полевой MOSFET транзистор VT1 предназначен для управления подсветки дисплея HG1. Затвор подключен к выводу RB2 микроконтроллера.

Для генерации тактовой частоты микроконтроллера DD1 предназначен кварцевый резонатор ZQ1 на 4 МГц. Конденсаторы С1 и С2 стабилизируют генерацию частоты. Линейный интегральный стабилизатор напряжения DA1 стабилизирует напряжение 5 В. Питание постоянного или переменного тока от 9 В до 15 В подаётся на разъём Х1. Ток выпрямляется диодным мостом VD1.

Конденсаторы СЗ-С7 выполняют фильтрующую функцию. На рис. 2 изображена печатная плата размерами 180x40 мм на одностороннем фольгиро-ванном текстолите и расположение деталей.

Настройка прибора и замена электронных компонентов аналогами

Правильно собранный прибор работает сразу. Настройка прибора сводится к подбору резистора R11, которым можно установить контрастность дисплея. Номинал резисторов R1, R3, R5, R7 может быть от 200 Ом до 470 Ом. Номинал резисторов R2, R4, R6, R8 может быть от 4,7 кОм до 10 кОм.

Рис. 2. Печатная плата для игрового автомата.

Ёмкость конденсаторов С1 и С2 может быть от 10 пФ до 30 пФ. Ёмкость конденсаторов С3, С4, С7 может быть от 0,01 мкФ до 1 мкФ. Ёмкость конденсатора С5 может быть от 47 мкФ до 220 мкФ. Ёмкость конденсатора С6 может быть от 100 мкФ до 470 мкФ.

Пьезоизлучатель звука BZ1 (без встроенного генератора) может быть любой аналог с рабочей частотой генерации звука 2400 Гц, так как эту частоту генерирует микроконтроллер с помощью модуля ССР1 и модуля таймера TMR2, которая формируется на выходе ССР1 микроконтроллера DD1.

Практическое описание прибора (пользовательский вариант)

Подключите прибор к источнику энергии. Подсветка работает. Теперь четыре игрока должны нажать свои кнопки. Начало предстартовой паузы сигнализируется гашением подсветки дисплея. Как только игроки услышат монотонный звуковой сигнал и увидят свечение подсветки, они должны как можно быстрее нажать на кнопки.

Если кто-то из игроков нажмёт свою кнопку до начала подачи сигнала, то прибор фиксирует фальстарт. Теперь игроки опять должны нажать свои кнопки включая второго игрока. Бывает и так, что в данных игрокам 999 мс не хватает, чтобы определить реакцию тогда в скобках после номера игрока будет написан “0”, а ниже ’’.Out”. Отключить прибор можно в любое время для этого отсоедините источник энергии.

Прошивка для PIC микроконтроллера - Скачать (43 КБ).

Ковалев А. Ю. РК-2015-10.