Электронный «кубик»
Известно много игр, в которых, к примеру, число очков, собранных игроком. определяется броском игрального кубика. Нетрудно сделать и электронный «кубик» генератор случайных чисел. Схемы таких генераторов и описания видятся в радиолюбительской литературе.
Сейчас приобрела популярность игровая совокупность «Эра битв». Для неё в масштабе 1:72 выпускаются фигурки солдат самые интересных исторических эр, осадные орудия, элементы крепостей и местности Сейчас игрок может, с известной долей исторического реализма, попытаться себя на месте Мильтиада либо какого-нибудь из наполеоновских маршалов.
Правила «Эры битв» достаточно сложны Возможность многих событий — попадания либо промаха лучника, пробития доспехов и т.п. определяется посредством двадцатигранного (!) кубика. Заменить его при утраты либо порчи затруднительно.
К тому же, в то время, когда кубик оказывается на мягкой поверхности (к примеру на ковре), чётко выяснить его верхнюю грань делается не так-то легко. Помимо этого, для последовательности целей в игре употребляется и хороший шестигранный кубик.
Всё это и побудило меня создать конструкцию электронного «кубика», талантливого трудиться как 20-, так и как 6-гранный.
Но реализация данной, простой на первый взгляд задачи далась не просто.
Требуемые результаты были достигнуты лишь на четвёртом варианте устройства, что и предлагается вниманию читателей. Думаю, конструкция будет увлекательна и эргономична радиоэлектронщикам — любителям настольных сражений.
Принцип действия устройства классический: на элементах D1.3, D1.4 собран задающий мультивибратор с частотой в пара килогерц. При нажатии на кнопку S1 на вывод 5 элемента D1.2 подаётся большой логический уровень, и импульсы мультивибратора проходят на счётчик D2.
При отпускании кнопки счётчик останавливается в каком-то случайном положении, которое и индицируется. Для передачи чисел до 20 нужно 5 бинарных разрядов, большая часть же ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) счётчиков четырёхразрядные.
Исходя из этого тут применена КМОП микросхема К176ИЕ2. Данный счётчик экономичен, имеет в бинарном режиме счёта именно 5 разрядов. а умеренное быстродействие снабжает хорошую помехоустойчивость. Для справки об управляющих входах микросхемы D2.
На них поданы логические 1. Вход Е (выв. 2) — тумблер «счёт/загрузка», выбран режим счёта. Вход 2/10 (выв. 1) — тумблер бинарного либо десятичного режима счёта, выбран бинарный режим.
Корпус устройства:
1 — лицевая панель; 2 — декоративная накладка; 3 — светодиод (20 шт.); 4 — печатная плата; 5 —Z-образная скоба установки включателя (металлическая пластина s1); 6 — крепление скобы и платы к корпусу (болт М3 с гайкой, 2 компл.); S1 — включатель; S2 — тумблер режимов
Большая часть аналогичных устройств применяет хороший вывод на цифровые индикаторы. Но он создаёт много неприятностей, в частности по причине того, что в том месте счёт начинается с 0, а не с 1, как это принято в игровых кубиках. Громоздкой получается и схема выбора диапазонов счёта.
Исходя из этого было нужно остановиться на позиционной индикации. Но применённая микросхема дешифрирует лишь А бинарных разряда и имеет 16 выходных каналов. Как же быть с числами от 17 до 20?
Хорошее ответ — поставить ещё один дешифратор громоздко и неэкономично, а основное — выходы КМОП счётчика просто-напросто не потянут сходу два адресных входа «дубовых» ТТЛ микросхем. А что, в случае если применять дешифратор D3 «по второму разу»?
Благодаря элементу D1.1 мы имеем старший разряд адреса, как в прямом, так и в инверсном виде Сейчас уже легко, посредством транзисторов VT1, VТ2, включить нужную группу светодиодов. в зависимости от диапазона чисел. Этих групп три: HL 1-6 действующий при 0 в пятом бинарном разряде, HL 17-20 — при 1, ну а на HL 7-16 питание возможно подавать неизменно.
Величина тока через светодиоды определяется резисторами R6, R8, R9. В устройстве он образовывает около 7 мА. Это снабжает достаточную яркость индикации и одновременно с этим не перегружает кроме того маломощную ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с барьером Шоттки) микросхему К155ИДЗ.
При применении светодиодов нового поколения на гетероструктурах сопротивления упомянутых резисторов возможно расширить вдвое-втрое.
Выбор режима осуществляется тумблером S2.
Когда счёт доходит до «запрещённых» 7 либо 21 очка, через R11 на вход каскада на VT3 поступает лог. 0. Сигнал инвертируется, и подаётся вход сброса счётчика. Кроме логической функции каскад на VT3 делает и ещё одну функцию.
Дело в том, что одной из неприятностей при совместной работе КМОП и ТТЛ микросхем есть не хватает высокое напряжение логической 1 последних. Тут же оно улучшается фактически до напряжения питания.
В логике работы этого узла имеется ещё одна особенность: в принятой совокупности дешифрации число 21 «отражается» на число 5, что может привести к преждевременному сбросу счётчика. Исходя из этого в 20-гранном режиме на VT3 через R10 подаётся инвертированный пятый разряд счётчика.
Именно поэтому, при числах, меньших 16, транзистор раскрывается — и на входе сброса, счётчика будет лог.0. независимо от вторых сигналов. На протяжении отсчёта (при надавленной кнопке S1) светодиоды выбранного диапазона легко подсвечиваются импульсами тока, «пробегающими» по ним Это разрешает убедиться в исправности всех светодиодов и схемы.
При применении двухрежимного электронного кубика вероятна следующая неточность, работа в 6-гранном режиме, в то время, когда нужен 20-гранный. В следствии может оказаться, что замечательная баллиста категорически откажется пробивать доспехи пехотинцев.
Исходя из этого нужна действенная индикация 6-гранного режима. Никакие ухищрения с цифровыми индикаторами не смогут исключить неточность по рассеянности.
В предлагаемой же конструкции индикация 6-гранного режима осуществляется светодиодом HL7, являющимся собственной рода визуальным ограничителем включённого диапазона отсчёта. Не подметить, что вместо одного искомого горят сходу два светодиода, нереально, и ото — ещё одно преимущество принятой позиционной совокупности индикации.
Дабы не закоротить на землю выв. 7D3, он отделён от тумблера диодом.
Принципиальная электрическая схема совмещённою «6-гранного» и «20-гранного» электронного «кубика» для игр
Топология печатной платы устройства
Стабилизатор напряжения питания 5В (микросхема DА1) установлен конкретно на плате устройства. Именно поэтому, для питания устройства возможно применять фактически каждые сетевые адаптеры с выходным напряжением в пределах 9 — 12 В, благо потребляемый ток не превышает 80 мА.
Приемлемый вариант — 2 — 3 батареи 336, соединённые последовательно. Но в этом случае в конструкцию нужно будет ввести выключатель питания.
О подробностях: транзисторы VT1, VT2 смогут быть любыми из серий КТ361, КТ203, VТ3 — n-p-n структуры, серий КТ315, КТ301, КТ312.
Микросхема К176ЛА7 заменима на К561ЛА7. D3 — 155-й либо 1533-й серии. Такие замены не требуют трансформации разводки печатного монтажа.
Лишь К1533ИДЗ возможно в более узком корпусе, но размещение выводов то же.
Но может статься, что приобретение нужных микросхем окажется затруднительным. Фактически вся реализовываемая на данный момент в магазинах «логика» — 1988 — 1992 гг. выпуска, и эти запасы кончаются.
Остаётся заменять микросхемы на другие, подобного назначения. Так, в качестве D2 возможно применить микросхему К176ИЕ1 — незатейливый 6-разрядный бинарный счётчик. В качестве D1 — микросхему с тремя элементами И-НЕ.
В этом случае элемент D1.2 исключается, сигнал разрешения счёта заводится на один из входов D1.3. Использование D1.2 прекрасно тем, что он ещё и формирует импульсы мультивибратора. Но счётчики будут трудиться и в таком сокращённом варианте схемы.
Напоминаю о необходимости соблюдения правил монтажа полупроводниковых устройств: КМОП микросхемы направляться хранить завёрнутыми в фольгу, паять низковольтным паяльником с заземленным жалом. Особенно это относится микросхем ранних разработок, в то время, когда конструкторы нехотя шли на установку элементов защиты из-за понижения быстродействия В случаях применения паяных либо в чём-то странных микросхем применяйте панельки.
Светодиоды, в особенности в пластмассовом корпусе, паять направляться не ближе 10 мм от корпуса, нужно с использованим дополнительного теплоотвода.
Тумблер S2 — любой с тремя группами контактов на переключение.
В разглядываемом устройстве применены 2 кнопки П2К с зависимой фиксацией. Его контакты-штырьки с одной стороны сокращаются. Кнопка S1 — типа КМ 1-1 либо ей подобная.
Подбор цветов светодиодов (к примеру, первые 6 —другого цвета) читатели смогут произвести по собственному усмотрению. Конденсаторы С3, С4 — каждые керамические, подходящие по габаритам.
Конструкция.
Потому, что в устройстве не употреблялись супертехнологии наподобие металлизации и фотолитографии отверстий, то развести все проводники печатным монтажом не удалось Оставшиеся разряды — 3 и 4 соединения распаивались монтажным проводом (эргономичнее всего МГТФ). На остро заточенном пинцете формируется колечко и надевается на вывод микросхемы.
Остаётся лишь прикоснуться к нему паяльником. Подобно большая часть проводов к светодиодам кроме этого припаяно конкретно к выводам D3, тем более, что индикаторы в корпусе устройства находятся со стороны фольги.
К DА1 прикручен радиатор из маленькой алюминиевой пластинки. В корпусе наоборот него нужно сделать вентиляционные отверстия.
Что касается лицевой панели и корпуса электронного «кубика», то они выполнены из коробочек, вырезанных из задней пластмассовой стены ветхого телевизора.
Компоновка детален схемы электронного «кубика» и корпусе
Плата расположена подробностями вниз и крепится к корпусу посредством прямоугольной стойки и двух болтов М3 с потайными головками. Эту стойку, как и стойки крепления S2, лучше сделать из полистирола, что разрешит приклеить их к корпусу.
Затем к плате двумя гайками прикручивается железная скоба с кнопкой S1. Кнопка расположена так, что при нажатии на корпус она срабатывает.
Убедитесь в отсутствии замыканий и заливов припоя между дорожками.
Удостоверьтесь в надежности полярность всех светодиодов. Верно смонтированное из исправных подробностей устройство не требует налаживания.
функционирования устройства правильности и Окончательную проверку сборки возможно совершить весьма эффектно: подключите параллельно С1 конденсатор ёмкостью около 0,33 мкФ. Надавите S1 В случае если все собрано верно. то вы сможете замечать прекрасный эффект бегущих огней в диапазоне, выбранном тумблером S2.
Лицевая панель прибора покрашена золотистой эмалью металлик под латунь и стилизована под древнегреческий щит — гоплон.
Да окажет помощь вам Афина Паллада (греческая победы и мифическая богиня войны, и мудрости, знаний, ремёсел и искусств) в техническом творчестве и в сражении!
А. ЛИСОВ. г. Иваново
