50

10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek
Page 2: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

TARTALOMJEGYZÉK

1 Bevezetés...............................................................................3

2 Alkatrészek...................................................................................4

2.1 Elem.................................................................................. 4

2.2 Dugaszoló panel........................................................................... 5

2.3 Ellenállás......................................................................... 5

2.4 Elektrolitkondenzátor 9

2.5 Nyomógomb................................................................................10

2.6 Világítódióda .......................................................................11

2.7 Tranzisztor..........................................................................12

2.8 Integrált áramkörök (IC-k).............................................13

3 Példaáramkörök............................................................................16

3.1 Forró drót ..................................................................... 17

3.2 Forró drót memóriával.........................................20

3.3 Szeretet tesztelő ...................................................................... 24

3.4 Időzített bomba........................................................................ 26

3.5 Ütemgyakorló ....................................................................... 28

3.6 Szerencsejáték....................................................................... 31

3.7 Bináris dobókocka .......................................................................33

3.8 Palackforgatás................................................................37

3.9 Reakció tesztelő................................................................. 39

3.10 Fej vagy írás ................................................................ 42

3.11 Kitalálósdi.......................................................................... 44

3.12 Szerencsejáték automata ..........................................................47

Page 3: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi

elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben

készültek. Mindamellett sok esetben digitális alkatrészekről van szó,

melyek logikai műveleteket és számításokat végeznek. Mindenki ismeri

a számítógépes játékokat, melyek a számítógép hardverét használják.

Azonban csak kevesen tudják, hogy a hardver valójában hogyan

működik. Ez a tanulócsomag kis elektronikus példák segítségével

elmagyarázza, hogy az alkatrészek hogyan működnek és hogyan

kapcsolhatók egy áramkörbe, amely mindig egy másik működést valósít

meg. Megmutatjuk, hogy egy marék alkatrészből hogyan építhetők a

különböző áramköri játékok.

Az első részben röviden megismerheti az alkatrészeket és azok

működését, a második részben pedig elektronikus játékok segítségével

az alkatrészek különböző alkalmazási lehetőségeit szemléltetjük.

Elmagyarázzuk, hogy hogyan építhető egy egyszerű órajel-generátor,

és mire használhatók az integrált áramkörök (IC-k). Megmutatjuk,

hogy hogyan működnek a tranzisztorok, illetve hogy az ellenállásokkal

és kondenzátorokkal együtt hogyan befolyásolhatják az áramkör

működését.

Az elektronikus alkatrészekkel végzett kísérletezés során rájövünk,

hogy nem boszorkányságról van szó, hanem egyszerű logikai

összefüggésekről. A dugaszolható kísérleti panelen a példákat

egyszerűen módosíthatja, kitalálhat és építehet saját áramköröket.

Michael Hofmann

Page 4: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

2 Alkatrészek A tanulócsomag példáinak sikeres kipróbálásához először azokat meg

kell ismerni, hogy összeszereléskor a hibák elkerülhetők legyenek. A

következő fejezetekben részletesen elmagyarázzuk az alkatrészek

tulajdonságait, működését és lábkiosztását.

2.1 Az elem

Minden elektronikus áramkör a tápellátáshoz egy feszültségforrást

igényel. Ebben a tanulócsomagban minden példaáramkör a

kereskedelemben kapható 9 V-os elemről (nem szállítjuk vele) kap

tápellátást. Az elemnek két csatlakozója van, a pozitív pólus (a kisebb

csatlakozó) és a negatív pólus (a nagyobb csatlakozó). Az elemnek a

dugaszolópanelhez való csatlakoztatásához a tanulócsomaghoz egy

elemcsatlakozót mellékeltünk. Ezt a csatlakozót csíptesse az elemre és

a két vezetéken keresztül csatlakoztassa a dugaszolópanelre. A piros

vezeték a pozitív, a fekete pedig a negatív pólus.

1 ábra: 9 Voltos elem elemcsatlakozóval

Page 5: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

2.2 Dugaszolópanel

A dugaszolópanel segítségével külünböző áramköri példák építhetők.

Az alkatrészek forrasztás nélkül, közvetlenül is csatlakoztathatók. Az

alkatrészek közötti kapcsolat létrehozásához a csatlakozóhüvelyek

belül részben egymással össze vannak kötve. A 2. ábrán látható, mely

csatlakozóhüvelyek vannak egymással összekötve.

2. ábra: Dugaszolópanel belső csatlakozásokkal

2.3 Ellenállás

Az ellenállások az áramot korlátozó alkatrészek. Arról

gondoskodnak, hogy megfelelően be lehessen állítani egy

áramkör az áramait és a feszültségeit. Például azért kerülnek

beültetésre, hogy egy világítódiódán keresztül korlátozzák az

áramot. Ha egy világítódiódát (LED fényemittáló dióda)

ellenállás nélkül működtetnénk, nagyon gyorsan

Page 6: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

túlterhelt lenne és kiégne. A 3. ábrán egy ellenállás a rá

vonatkozó áramköri jellel látható.

3 ábra: Ellenállás és áramköri jel

Sok különböző értékű ellenállás létezik, 1 Ω és 10 MΩ között. A köztes

értékek a toleranciától függően durvább és finomabb fokozatúak.

Ahhoz, hogy az értékek egymástól megkülönböztethetők legyenek, a

huzalkivezetéssel ellátott ellenállásoknak rányomtatott színkódjuk van.

1. táblázat: Az ellenállások színkódja

Szín 1. gyűrű 2. gyűrű szorzó tűrés

Barna 1 1 x 101 +/–1 %

Narancs 3 3 x 103 –

Page 7: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Ebben a tanulócsomagban +/–5% tűrésű ellenállásokat használunk.

Összesen négy gyűrűjük van. A ponosabb tűrésű ellenállásoknak

négytől több gyűrűjük lehet. Az első két gyűrű az érték első két

számjegyét jelenti. A harmadik gyűrű a szorzó, amellyel a két

számjegyet kell szorozni ahhoz, hogy megkapjuk az ellenállás értékét.

A negyedik gyűrű a tűrés értékét adja meg. A 4. ábrán egy 1,5 k Ω-os

ellenállás 5 % tűrésű példája látható. Ez azt jelenti, hogy a valós

ellenállásérték 1,425 kΩ és 1,575 kΩ között lehet.

Szín 1. Ring

(gyűrű)

2. Ring

(gyűrű)

Szorzótényező tűrés

zöld 5 5 x 105 +/–0,5 %

iboly

a 7 7 x 107 +/–0,1 %

fehér 9 9 x 109 –

ezüst – – x 10-2 +/–10 %

Page 8: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

4 ábra: Példa egy színkódra

Szabványsorozat

Ha ellenállásokat szeretnénk vásárolni, azt találjuk, hogy nincs pl.

1.412 kΩ értékű ellenállás. Számításkor azonban gyakran ilyen tört

érték jön ki. Ekkor a szabványsorozatból kell választani egy értéket.

Különböző szabványsorozatok léteznek (E6, E12 E24 E48, E96)

amelyekbe az ellenállásértékek be vannak osztva. Ha az E24-es

sorozatból szeretnénk egy ellenállást kiválasztani, a következő

értékek állnak rendelkezésre.

2 táblázat: Az E24-es szabványsorozat ellenállásértékei

1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6

1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0

3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1

5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1

Page 9: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az E24-es szabványsorozatnak 24 értékfokozata van. A megadott

értékekeket még a tíz hatványával kell megszorozni. A katalógusban

36 Ω., 360 Ω, 3,6 kΩ, 36 kΩ stb. értékű ellenállások találhatók. Az

1,412 kΩ-os ellenállás helyett most 1,3 kΩ-os vagy 1,5 kΩ-os

ellenállást kell választani.

2.4 Elektrolit kondenzátor

Egy elektrolit kondenzátor esetében egy polarizált kondenzátorról van

szó, mellyel viszonylag magas kapacitás értékek érhetők el (a kerámia-

vagy fóliakondenzátorokhoz képest). A kondenzátor egy folyékony

elektrolitból áll, amelyben egy vékonyan feltekert alumínium fólia

található. Ez az alumínium fólia fel van érdesítve és így nagy felülettel

rendelkezik. A nagy felület és az egyes rétegek közötti kis távolság

következtében a nagy kapacitásértékeket kapunk. Egy elemhez

hasonlóan ügyelni kell arra, hogy a kondenzátor megfelelő

polartitással legyen csatlakoztatva, mert különben tönkremegy. A

burkolaton a negatív pólus egy fehér csíkkal, mínuszjellel van jelölve.

5 ábra: Elektrolit kondenzátor

Page 10: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

2.5 Nyomógomb

A nyomógombbal az áramkör felhasználója számára lehetővé válik,

hogy egyszerű módon kommunikáljon az áramkörrel. Egy

nyomógombnak legalább két csatlakozója van, melyeket a gomb

megnyomásával egymással összekötünk, és így lehetővé tesszük az

áram folyását. A gomb ebben a tanulócsomagban (6. ábra) az első

pillantásra négy csatlakozóval rendelkezik. Ezek közül a csatlakozók

közül azonban kettő mindig össze van kötve és a csatlakozók belül

áthidaltak. A négy csatlakozónak az az előnye, hogy a nyomógomb

nyomatatott áramköri lapra nagyon jól forrasztható és könnyen

mőködtethető. Egy csupán 2 csatlakozóval rendelkező nyomógomb

mechanikusan nem olyan stabil, lenyomásakor billeghet. Sok nyomógomb legnagyobb hátránya, hogy pereg. Ez azt jelenti,

hogy az érintkezés a gomb megnyomásakor a rugalmas viselkedés

folytán többször zárt és nyitott, amíg egy stabil állapot be nem áll. Ez a

hatás néhány ezredmásodpercig tarthat. Mivel az IC-k a nagyon gyors

jelváltozásokat is felismerik, téves értelmezés is előfordulhat. Ha

például számoljuk a gombnyomások számát előfordulhat, hogy a

nyomógomb pergése miatt egy gombnyomás többször meg lesz

számolva. A pergőhatás például egy RC tag segítségével csökkenthető.

6 ábra: Nyomógomb

Page 11: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

2.6 Világítódióda

A világítódiódák olyan félvezető eszközök, melyek fényt bocsátanak

ki. A LED rövidítés fényt kibocsátó diódát jelent. A LED-ek

vezérlése nagyon egyszerű és alacsony energiafogyasztásuk

következtében közvetlenül a CMOS IC-k kimenetéről is lehetséges. 7

ábra egy LED-et mutat, a megfelelő áramköri jellel.

4 ábra: Világítódióda

Mivel egy félvezetőről van szó, a világító dióda beépítésekor ügyelni kell a

polaritásra. A két kivezetés jelölése A (anód) és K (katód). Hogy a LED

kivezetéseit meg lehessen különböztetni, több ismertető jegy létezik. Ha

egy új LED-et veszünk kézbe, a katód kivezetése kissé rövidebb, mint

az anódé (K, mit katód, vagyis kisebb). Ha ezeket a kivezetéseket egy

oldalcsípő fogóval azonos hosszúságúra vágjuk, ez az ismertető jegy

elvész. További ismertető jegy a LED tokozásának egyok oldala lapos,

míg a másik kerek. A lapított oldal szintén a katódot jelzi. Mankóként

könnyen megjegyezhető: K, mint kilapított és katódot jelent. A

kivezetések megkülünböztetésének utolsó lehetősége,

Page 12: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

ha a LED-et a fény felé tartjuk. Belül két különböző méretű

kivezetés van. A nagyobb kivezetés a katód.

A LED-ek csak egy előtét ellenállással működtethetők, hogy a LED-en

átfolyó áramot korlátozni lehessen. Az ellenállás megfelelő

értéketének kiszámítási módja a forró drót című áramköri példában

található. 2.7 Tranzisztor

A tranzisztorok számos változata létezik, melyek az

áramterhelhetőségben, kivitelben és a kapcsolási frekvenciában

különböznek. Ebben a tanulócsomagban egy BC547 típusú bipoláris

NPN tranzisztor használatára kerül sor. Ez egy kisjelű tranzisztor,

amivel túl nagy áramok nem kapcsolhatók. A kivezetések jelölése:

bázis (B) emitter (E) és kollektor (C).

8. ábra: Tranzisztor

Egy tranzisztorral egy kis bázis árammal ( IB) egy nagyobb

kollektoráramot (IC) hozhatunk létre. Egy BC547 esetében az

áramerősítés értéke 200 és 450 között mozog. Ez azt jelenti, hogy egy

1 mA-es bázisáram 200-450 mA-es kollektoráramot képes létrehozni.

A maximális áram azonban nem haladja meg a 100 mA-t, mert

különben a tranzisztor

Page 13: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

tönkremenne. Ezért a tranzisztoron átfolyó áramot, ellenállásokkal,

vagy egy fogyasztóval korlátozni kell.

2.8 Integrált áramkörök (IC-k)

A tanulócsomag két CMOS technológiájú áramkört tartalmaz, melyek a

40xx családból származnak. Ebben a családban megtaláható minden

logikai kapu és különböző számláló, valamint számos IC (IC = integrált

áramkör), speciális funkciókkal. Ezekkel az alkatrészekkel a

legkülönbözőbb digitális áramkörök építhetők. Ennek a családnak az a

nagy előnye, hogy a megengedett tápfeszültségtartomány 3-15 V,

ellentétben a TTL IC-kkel (74xx család), amelyek általában csak 5 V-tal

működtethetők. Ezért az IC-k ebben a tanulócsomagban közvetlenül

egy 9 V-os elemről kaphatnak tápellátást anélkül, hogy egy további

feszültségszabályozót elé kellene kapcsolni.

Szállítási állapotban az IC-k lábai gyakran enyhén kifelé hajlítottak.

Az IC így nem illeszkedik teljesen a dugaszoló panel raszterére. Ezért

az első használat előtt ajánlatos óvatosan meghajlítani a lábakat, amíg

pontosan nem illeszkednek a raszterbe. Most az IC-k könnyedén

illeszthetők a dugaszolópanelbe. Kivételkor oldalról egy kis

csavarhúzóval óvatosan meg kell emelni, hogy kihúzáskor a lábak ne

görbüljenek el.

NAND kapu (4093)

A digitális IC-k több kivezetéssel rendelkeznek, melyeket megfelelően

kell egymással összekötni. Bekötéskor különösen ügyelni kell arra,

hogy a kimeneteket ne kapcsoljunk össze egymással, mert ez

rövidzárlatot okozhat. Ha egy kimenet alacsony szintű (0 V), a másik

pedig magas szintű (9 V) lenne,

Page 14: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

a kimenetek között a nagy áram folyna, és tönkretehetné az alkatrészt. A

bemenetek összekapcsolása nem jelent problémát, mert ezek nagy

ellenállásúak. A lábak számozása az 1-es lábbal kezdődik, amelyet

gyakran egy ponttal jelölnek, és az óramutató járásával ellentétes

irányban fut az utolsó kivezetésig. A tanulócsomagnál használatos

kivitelnél egy bemetszés van az első és az utolsó láb között. Ha az IC-t

úgy igazítjuk, hogy ez a bemetszés balra kerüljön, az 1-es láb bal oldalt

alul található. Ekkor a felirat is jól olvasható.

Mivel integrált áramkörről van szó, azt árammal kell ellátni. A

tápellátás csatlakozásai a 40xx család esetében általában a két átlósan

elhelyezkedő lábaknál vannak. A jobb oldali lenti lábra a test (GND,

vagy 0 V), a bal oldali fenti lábra pedig a pozitív tápfeszültség V+ (9 V)

csatlakozik. A 4093-nál (NAND kapu) a 7-es lábnál van a test és a 14-es

lábnál a V+.

9 ábra: A NAND kapu csatlakozás kiosztása

A NAND kapu egy ÉS kapu, melynek kimenete invertált. Ezáltal a

kimeneten mindig magas szintet nyerünk, ha egy bemenet alacsony

szintű. A kimenet csak akkor alacsony, ha mindkét bemenet

egyidejűleg magas szintű. A logikai függvény a következő

igazságtáblázatban látható.

Page 15: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

A bináris számláló a belül tárolt számlálóállapotot számolja minden

órajel ütemben, 1-esével felfelé vagy lefelé. Ez attól függ, hogy az

órajel a CPU (előreszámláló) vagy a CPD (visszaszámláló) lábhoz

kapcsolódik-e. A D0, D1, D2 és D3 bemeneteken keresztül

meghatározhatjuk milyen számlálóállapottal kezdődjön számolás. Ez a

kezdeti érték átvételre kerül, amint a PL lábon váltás történik a magas

szintről alacsony szintre. Ha D0=1, D1=0, D2=1 és D3=0, a

számlálóállapot 5-re állítódik. Az MR láb segítségével törlés

végezhető, amely a számlálóállapotot 0-ra állítja függetlenül attól,

hogy mi van a lábakon D0-tól D3-ig. A számlálóállapot a Q0-tól a Q3

kimenetekig fog megjelenni. Így a Q0 1-et, a Q1 2-t, a Q2 4-et, a Q3

8-at jelent. A 10-es számnál a Q1 és Q3 kimenetek magas szintűek

(2+8=10). Q0 és Q2 ebben az esetben az alacsony szintű.

10 ábra: A bináris számláló csatlakozáskiosztása

Bináris számláló (40193)

Input 1 (1. bemenet) Input 2 (2. bemenet) Kimenet

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Page 16: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

A NAND kapuval (4093) ellentétben ennek az IC-nek 16 lába van.

Ezért a V+ tápfeszültséget a 16-os lábra, a testet pedig a 8-as lábra kell

csatlakoztatni. Az integrált áramkörök esetében alapvetően arról van

szó, hogy a nem használt bemeneteket egy meghatározott szintre

(alacsony, vagy magas) kell állítani. Amennyiben a bemenetek

nyitottak lennének, azok nagyon könnyen hibás bemeneti szintet

értelmezhetnek, ami hibás működést eredményez. Az IC-k teljes

adatlapja az internetről számos gyártótól letölthető.

3 Példaáramkörök

Az áramköri példák építésekor és módosításakor először mindig az

elemet kell leválasztani, hogy az alkatrészek csatlakoztatása során a

rövidzárlat kizárható legyen. Az elemet csak a teljes áramkör

ellenőrzése után szabad újra csatlakoztatni. Kérjük, ügyeljen arra,

hogy az ellenállás lábai ne érintkezzenek egymással,

- a felépítés részben elég szorosan történik.

Page 17: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Valamennyi példaáramkör esetében először a dugaszoló panel

áramköri kialakítását mutatjuk be, végül az áramkör magyarázatára

kerül sor. Az ellenállások és kondenzátorok értékeit, valamint a

LED-ek színeit a kapcsolási rajzból ismerheti meg. Abban például

látható, hogy az R1 ellenállás értéke 820 kΩ. Előkészületek

Mielőtt a példaáramköröket megépíti, bizonyos előkészületeket kell

végeznie. Már előre megfelelő hosszúságúra vághatja a vezetékeket

és eltávolíthatja a szigetelést. A példaáramkörökhöz az alábbi

hosszúságú vezetékek szükségesek:

11 db 30 mm

7 db 50 mm

5 db 70 mm

A levágott vezetékekek mindkét végén kb. 7-8 mm hosszan el kell

távolítani a szigetelést. A szigetelés eltávolításához legjobb, ha egy

0.6 mm-es huzalátmérőhöz való huzalcsupaszító fogót használ.

Amennyiben nincs kéznél huzalcsupaszító fogó, a vezetékeket egy

éles késsel gondosan körülvághatja, majd lehúzhatja a szigetelést.

3.1 Forró drót

A forró drót egy nagyon népszerű és egyszerű játék. Csak egy

darab vezetékre, elemre, és egy lámpára vagy egy berregőre van

szükség. Ebben a példaáramkörben egy világítódióda (LED)

található egy előtétellenállással. Ebben a játékban egy

vezetékhurokkal követni kell egy tetszőlegesen hajlított drótot anélkül,

hogy azt megérintenénk. Ha a hajlított drótot megérintette, a LED

kigyullad és

Page 18: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

a követést elölről kell kezdeni. Az a játékos győz, aki érintés

nélkül a leggyorsabban végighalad a huzalszakaszon.

A 11. ábrán a dugaszolható kísérleti panel felépítése látható. Mielőtt a

játékot felépítené, néhány előkészületre van szükség. A

tanulócsomaghoz egy szigetelt vezetéket mellékeltünk, amit

csupaszítani kell ahhoz, hogy egy kontaktus jöhessen létre. Ehhez a

szigetelt vezetékből körülbelül 20 cm hosszú darabot vágjon le és az

egyik végét kb. 5 cm hosszan csupaszítsa le. Most fogja meg a vezeték

lecsupaszított végét, és körömmel távolítsa el a megmaradt szigetelést.

A teljesen csupasz vezeték tetszőlegesen hajlítható és a dugaszolható

kísérleti panel megfelelő furataiba csatlakoztatható. Most már csak a

vezetékhurkot kell elkészíteni, amit a játékos a kezébe vesz. Ehhez

vágjon le egy 25 cm hosszú darabot a szigetelt vezetékből és kb. 7 mm

hosszan csupaszítsa le. Később majd ezt e végét dugja a dugaszolható

kísérleti panelbe. A másik végét kb. 4 cm hosszan csupaszítsa le, hogy

egy 1 cm átmérőjű huzalhurkot hajlítani lehessen. A vezetékhurok

hajlításához a szigetelt részt tekerje egy tollra, hogy kerek formája

legyen. Most az alkatrészeket a megfelelő helyzetben bedughatók a

dugaszolható kísérleti panelbe. Az elemet csak akkor csatlakoztassa,

ha már minden alkatrészt behelyezett, és az áramkört még egyszer

ellenőrizte.

Page 19: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

Elvileg a hajlított vezetékhurok kapcsoló kontaktusként szolgál,

amint a két vezeték érintkezik. Ezáltal áram folyik, a LED-ek pedig

világítanak. Egy LED-et mindig egy előtétellenállással kell

üzemeltetni a világítódióda áramának korlátozására azért, hogy az

ne menjen tönkre.

19

11 ábra: Forró drót dugaszolható kísérleti

panel áramköri kialakítás

12 ábra: A forró drót kapcsolási rajza

Page 20: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Egy LED-en keresztül folyó áram erőssége az alkalmazott típustól függ

és ha kétség merül fel, a gyártó adatlapján nézzen utána. Az ebben a

tanulócsomagban alkalmazott világítódiódák szabványos alkatrészek,

amelyek már 1-2 mA áram esetén világítanak. A nyitóirányú

feszültségg egy sárga LED-nél 2.0 V, egy piros LED-nél 2.1 V és zöld

LED-nél 2,4 V. A LED kb. 2 mA árammal üzemeltethető. Ezekkel az

információkkal a LED előtétellenállásának értéke számítható ki.

12. ábra A forró drót kapcsolási rajza

Mivel az ellenállás szabványsorozatban nincs 3450 Ω értékű ellenállás,

a legközelebbi szabványos értéket kell választania. Ebben az esetben ez

egy 3.3 kΩ-os ellenállás.

3.2 Forró drót memóriával

Ennél a példaáramkörnél egy korábbi példa bővítéséről van szó.

A játék szabályai ugyanazok. Ha a világítódióda csak addig

világítana, amíg a vezetéket megérintették,

Page 21: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

a játékosok gyorsan összevesznének. Az egyik látta, hogy a LED

világított, és a másik azt állítja, hogy nem világított. A probléma

kiküszöböléséhez az áramkört egy memóriával lehet bővíteni. Most a

világítódióda a vezeték megérintése után többé már nem alszik ki. A

LED-et csak a nyomógombbal lehet ismét kikapcsolni.

13 ábra: Forró drót memóriával

Ábra 13. Forró drót memóriával

Az áramkör további kiegészítésként egy zöld világítódiódával bővült,

ami jelzi, hogy az áramkör működik, pedig érintésre még mindig nem

került sor. Amennyiben a tápfeszültség csatlakoztatása után a zöld

LED helyett piros világít, a

21

Page 22: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

-es gombot röviden meg kell nyomni az áramkör kezdeti

állapotba történő visszaállításához.

Az áramkör leírása

A két NAND kapu segítségével (IC1A és IC1B) egy NAND flip-flopot

valósítottunk meg. A NAND flip-flop úgy működik, mint egy RS-flip

flop invertált bemenetekkel. Ezért a kimeneti állapot a bemenet

alacsony szintjével változtatható. Az R1 és R2 ellenállások felhúzó

ellenállások és a bemeneteket magas szintre helyezik. Ha a vezetéket a

hurokkal megérintjük az IC1A 1-es lába földpotenciálon van és ez

alacsony szintnek felel meg. Egy flip-flop áramkör megértéséhez egy

stabil állapotot kell feltételeznünk. Tegyük fel, hogy a zöld LED világít,

és a 4-es láb ezért magas szintű, és ezért a 2-es láb szintén magas szintű.

Ha az 1-es láb érintéssel alacsony szintre kerül, 3-as láb a NAND

működésnek megfelelően magas szintre kerül. Ez a szint az 5-ös lábon

is. Addig, amíg a nyomógombot meg nem nyomjuk, az IC1B mindkét

bemenete magas szintű és a kimenet alacsony szintre kerül. Ennek

eredményeként a zöld LED (V2) kialszik és a piros (V1) világít. Ha a

gombot megnyomjuk és a vezetéket nem érintjük meg, ugyanennek a

működési elvnek megfelelően a zöld LED világít, a piros pedig kialszik.

Ha egyidejűleg megérintjük a vezetéket és megnyomjuk a gombot,

akkor ez egy határozatlan állapot, amit el kell kerülni, mivel nincs

egyértelmű eredmény.

14 ábra: Forró drót memóriával kapcsolási rajz

Page 23: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek
Page 24: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

3.3 Szeretet tesztelő

A szeretet tesztelő egy kis példaáramkör, amivel két ember tesztelheti,

hogy ugyanazt érzik-e. Ehhez a két embernek két érintkezőt kell kézbe

venni és egymásra kell gondolni. Ha csak a zöld LED világít, a mindkét

jelölt a partnerére gondol. Ha a két partner közül az egyik éppen valami

másra gondol, és a rossz lelkiismerete miatt izzad a keze, a piros vagy

sárga LED világít.

15. ábra: A szeretet tesztelő dugaszolható

kísérleti panel áramköri kialakítása

Az áramkör leírása

A két tranzisztor vezérlése a bőr ellenállásán keresztül történik. Ez minél alacsonyabb, pl. a nedvesebb kéz miatt, annál erősebben van kivezérelve a

tranzisztor és annál kisebb a kollektor-emitter szakasz ellenállása. Ha a

tranzisztor ellenállása lecsökken több áram folyik, és ezáltal a világítódiódák fényesebben

Page 25: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

világítanak. A világítódiódák maximális áramát az R1 és R2 ellenállások

korlátozzák. Ha a két bőr ellenállása egyforma, a tranzisztorok vezérlése is

egyforma, és a feszültségesés a kollektor-emitter szakaszon ugyanolyan

nagyságú lesz. Ezáltal a V1 és V2 világítódiódákon nem esik feszültség, így azok továbbra sem világítanak. Mivel a zöld LED az emitter és a test közé

van kapcsolva, mindig világít, mihelyt a tranzisztorok vezetnek.

16 ábra: A szeretet tesztelő kapcsolási

rajza

Page 26: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

3.4 Időzített bomba

Ezt a játékot kettő vagy több játékos játszhatja. Az időzített bomba

játéknál a gombot rövid ideig kell nyomni. Ezáltal a bomba „élesítve

van”. Most az áramkört körbeadogatjuk a játékosoknak. Egyszer csak a

csatlakoztatott világítódióda felgyullad és így szimulálja a bomba

felrobbanását. Az a játékos, aki ebben a pillanatban az áramkört a

kezében tartja veszett, és kiszáll. Azután a többi játékos az áramkört

továbbadja, amíg csak egy játékos marad, és így megnyerte a játékot.

17 ábra: Az időzített bomba dugaszolható

kísérleti panel áramköri kialakítása

Page 27: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

Az R1 és C1 RC tagokon keresztül egy viszonylag nagy időállandó

valósul meg. Körülbelül 100-130 másodpercig tart, amíg az IC1A

kapcsolási küszöbértékét eléri.

18 ábra: Az időzített bomba kapcsolási

rajza

Ha a játék kezdetekor megnyomjuk a gombot, a C1 kondenzátor nagyon

gyorsan kisül és a NAND kapu mindkét bemenetén a feszültség 0 V. A

két kapu a bemenetek összekapcsolása révén inverterként működik. A

gomb elengedése után az R1 ellenálláson keresztül a C1 kondenzátor

lassan feltöltődik, és a feszültség nő. Egyszer csak eléri a NAND kapu

(IC1A)a kapcsolási küszöbét, és az A kapu kimeneti küszöbéréke

alacsony lesz. A rácsatlakoztatott inverter (IC1B) magas szintet

eredményez az

27

Page 28: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

R2-n. Ezáltal a T1 tranzisztor nyit, és a V1 LED világít. Az áramkör

teszteléséhez, a C1 kondenzátor rövid időre kihúzható. Miután

eltávolítottuk a kondenzátort, a LED világít, és a várakozási időt

takaríthatunk meg.

3.5 Ütemgyakorló

A következő példaáramkörrel gyakorlató, hogy egy előre megadott

ütemet egy gombbal lekövessünk. Az ütemgyakorlónál a gombot

mindig akkor kell megnyomni, amikor a sárga LED világít. Ha a

gombot a megfelelő időben nyomjuk meg, a zöld LED kigyullad. Ha a

sárga LED nem világít, és a gombot mégis megnyomjuk, a piros LED

világít. Így nyilvánvaló, hogy a gombot rossz időben nyomtuk meg.

19 ábra: Az ütemgyakorló dugaszolható kísérleti

panel áramköri kialakítása

Page 29: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

Az IC1A (NAND kapu mint inverter), R1 és C1 segítségével egy

nagyon egyszerű órajel-generátort építhetünk. Ez adja az ütemet, amit

egy gombbal kell lekövetni. A tápfeszültség rákapcsolása után a

kondenzátor még kisütött állapotban van, és ezáltal mindkét bemeneti

lábon (1 és 2) alacsony szintű. A kapu invertáló működésének

következtében a kimenet magas szintű lesz (3-as láb). A magas szint

következtében a C1kondenzátor az R1 ellenálláson keresztül

feltöltődik és a feszültség mindkét bemeneten nő. Egyszer csak eléri a

küszöbértéket, az inverteren magas szintet érzékel, és a kimenetet

alacsonyra váltja. Most a C1 kondenzátor az R1 ellenálláson keresztül

ismét kisül, amíg a bemenetek alacsony szintet nem érzékelnek, és az

inverter újra át nem vált. A kondenzátor ezen folyamatos újratöltése

miatt keletkezik az ütem, ami a V1 LED segítségével láthatóvá válik.

Page 30: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az ütem az R4 előtétellenálláson keresztül a T2 tranzisztor bázisára

kerül. A T1 tranzisztor vezérlése az IC1C-es kapuval, ellenütemben

történik. Ha a gomb nincs benyomva, nincs feszültség a

világítódiódákon, és egyetlen LED sem világít. Ha a gombot

megnyomjuk, miközben a sárga LED világít, a T2 tranzisztor be van

kapcsolva, és a zöld LED is világít. Természetesen ha akkor nyomjuk

meg a gombot, ha a sárga LED (V1) kialudt, az inverter (IC1C) a T1

tranzisztoron keresztül vezérlelt, és a piros LED is világít. A T2

tranzisztor ekkor lezár, és

Page 31: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

a zöld LED nem világít. Ha a nyomógombot lenyomva tartjuk, a

piros és a zöld LED váltakozva villog.

3.6 Szerencsejáték

A szerencsejáték szabályai könnyen megérthetők. Az a lényege, hogy a

gombot a megfelelő pillanatban kell megnyomni. Ritkán van arra

lehetőség, hogy LED-eket gombnyomással felvillantsuk. A

gombnyomás után az áramkört átadjuk a következő játékosnak, és ő is

szerencsét próbálhat. Az a játékos a szerencsés, akinek sikerül a LED

felvillantása és ő nyert.

21 ábra: A szerencsejáték dugaszolható kísérleti

panel áramköri kialakítása

31

Page 32: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

A háttérben fut egy lassú ütem, amely minden 7-8 másodpercben magas

szintű. Ha a gombot ebben az időpontban nyomjuk meg, a LED

felvillantható.

22 ábra: A szerencsejáték kapcsolási rajza

Az R1 ellenállással és a C1 kondenzátorral viszonylag hosszú

időállandó hozható létre. Ha eléri az IC1A kapcsolási küszöbét, a

kimenet (3-as láb) alacsony szintű lesz és az IC1B kapu által

Page 33: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

invertálódik. A 4-es láb magas szintje miatt a T1 tranzisztor be van

kapcsolva, a C1 kondenzátor az R2-n keresztül gyorsabban kisül,

mivel az ellenállás csak 10 k Ω. Ha most megnyomjuk a gombot,

miközben IC1C 9-es láb magas szintű, a kimeneten (10-es láb)

alacsony a szint, amely az IC1D-n keresztül invertálva van, és így a

LED bekapcsol.

3.7 Bináris dobókocka

A bináris dobókocka egy egyszerű elektronikus kocka, amely csak 3

LED-del működik. Három LED-del, mint a többi elektronikus

kockáknál, nem lehet a pöttyöket ábrázolni, hanem a dobott szám egy

bináris számként jelenik meg. A V3-as (sárga) LED értéke 1, a V2-es

LED (zöld) értéke 2 és a V1-es LED (piros) értéke 4. A következő

táblázat mutatja, hogy melyik számnak melyik világító LED felel meg.

Az első oszlopban található a dobott szám, és az X a megfelelő

oszlopban a LED alatt azt jelzi, hogy a LED világít.

3. táblázat: A világító LED-ek áttekintése a dobott szám esetén

Szám V1 (piros) = 4 V2 (zöld) = 2 V3 (sárga) = 1

1 X

2 X 3 X X

4 X 5 X X

6 X X

Page 34: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az 5-ös szám esetén a V1-es és a V3-as LED-nek kell világítania.

Ha a két szám értékekét összeadjuk az eredmény: 4+1=5.

Addig, amíg a gombot nyomva tartjuk, a LED-ek az állapotukat

gyorsan változtatják, és egyetlen szám sem látható. A gomb

elengedése után a LED-ek stabil állapotban maradnak, és a dobott

szám leolvasható.

Az áramkör olyan méretezésű, hogy még az egyes állapotok változását

is észlelni lehet. Ha még van olyan játékos, aki képes felismerni a

számokat és a gombot a megfelelő pillanatban újra el tudja engedni, az

ütem növelhető. Ehhez csak az R1 ellenállás értékét kell csökkenteni.

A 100 kΩ-os ellenállást például 10 kΩ-osra cserélhetjük. Az állapotok

közötti váltás ekkor kb 10-szer olyan gyors.

Page 35: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

Az állapotváltások üteme az IC1A NAND kapuval állítható be. Az

órajel sebessége az R1 ellenállással és a C1 kondenzátorral határozható

meg. Az órajel csak akkor van bináris számlálókon (IC2), ha a gombot

megnyomjuk. Ha nem nyomtuk meg a gombot, az órajelbemenet (CPU)

az R2 lehúzó ellenálláson keresztül a testen található.

35

Ha a bináris számlálót kiegészítő áramkör nélkül üzemeltetnénk, 0 és

15 közötti dobhatnánk számokat, valójában csak 0 és 7 között, mivel a

Q3 kimenetre nincs LED csatlakoztatva. Egy igazi dobókocka esetében

csak a 1-6 szám megengedett. A D0 és D3 közötti bemenetekkel meg

van határozva, hogy a számálóállás 1-el kezdődjön.

Ábra 23. A bináris dobókocka dugaszolható kísérleti panel áramköri kialakítása

Page 36: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

jeleníttetni. Ehhez csak a bemenet (15-ös láb) D0 van magas értékre

állítva. A bemeneteket D1-től D3-ig a testre (alacsony szintű) kell

csatlakoztatni. A számlálóállapotot mindig 1-re kell visszaállítani,

amint a PL láb (11) alacsony szintre kerül. Ennek a 6-os szám után kell

történnie, mivel a 7-es szám szintén nem megengedett. Az 1-es számra

való visszaállítás a 7-es számmal történik, ekkor minden kimenet

(Q0-tól Q3-ig) a magas szintű. A három NAND kapu úgy van

összekapcsolva, hogy egy három bemenetű NAND kaput valósít meg.

Mindhárom bemenet magas szintje az IC1D kimenetén (11-as láb)

alacsony szintet eredményez. Így az alacsony szint a számlálóállapotot

újra az 1-re állítja vissza. A visszaállítás olyan gyorsan történik, hogy a

számlálóállapotot nem vagyunk képesek felismerni (mind a magas

szintű).

24 ábra: A bináris dobókocka kapcsolási

rajza

Page 37: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

3.8 Palackforgatás

A palackforgatás nevű játéknak egy igazi palackforgatáshoz hasonlóan

az a lényege, hogy kiválasztunk egy játékost. A véletlenszerűen

kiválasztott személynek majd meg kell felelnie egy előre meghatározott

feladatnak. Ebben az elektronikus palackforgató játékban a játékos

kiválasztása LED kijelzéssel történik. Minden játékos a játék előtt

kiválaszt magának egy LED színt, majd kb. 1-5 másodpercig

megnyomjuk a gombot. A gomb elengedése után egy LED

folyamatosan világít. Annak a játékosnak, aki ezt a színt választotta,

most meg kell felelnie az előre meghatározott feladatnak.

25 ábra: A palackforgatás nevű játék dugaszolható

kísérleti panel áramköri kialakítása

Itt bemutatott áramkör három játékos részére lett tervezve. Két

játékos esetén a fej vagy írás példaáramkörét is alkal

37

Page 38: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

mazhatjuk. Ha több játékos van, akkor egy bináris számlálót kell

építeni, amely egy bináris szám alapján kiválasztja a játékost.

26 ábra: A palackforgatás nevű játék

kapcsolási rajza

Az áramkör leírása

Csakúgy, mint az előző példában, a IC1A itt is az R1 ellenállással és a C1kondenzátorral egy órajel-generátorként működik, amely a számlálót

vezérli. Az órajel csak lenyomott gomb esetén marad a számlálón.

Legalább egy LED-nek mindig

Page 39: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

világítania kell, ezért a számlálóállapot a bemeneti lábakon keresztül D0-tól

D3-ig 1-re kerül, ha a PL láb (11) alacsony szintű. Számlálóállapotként a 0

nem engedélyezett és a számlálót újra vissza kell állítani a 3-as számra.

Mivel néhány alkaltrészből kissé nehéz egy bináris számlálóból egy futó fényt építeni, egy kis trükköt kellett alkalmazni. Az alternatíva egy

decimális számláló, vagy egy kiegészítő bináris-decimális dekóder lenne.

Amint elérte a 4-es számot, a Q2 magas szintű lesz, és az IC1D a számlálóállapotot az inverter azonnal visszaállítja az 1-re. Most 2

kimenettel (Q0 és Q1) három LED-det kell vezérelni. Ha mindkét kimenet

magas szintű, a hármas számról van szó. A V3 LED az IC1B-n keresztül világít, mivel a kimenet alacsony szintű, és a V+-tól a V3-on és R5-ön

keresztül áram folyik. Az IC1B 4-es lábának alacsony szintje következtében

az inverter (IC1C) mögött, mindkét LED, V1 és V2 magas szintű. Mivel a Q0 és Q1 kimenetek is magas szintűek, a LED-eken nem folyik áram. A V1

és V2 LED-ek csak akkor világítanak, ha a két kimenet egyike vagy a Q0, vagy a Q1 magas szintű. Az IC1B és IC1C 10-es lába csak ekkor alacsony

szintű, és így áram folyhat a két LED egyikén.

3.9 Reakció tesztelő

A reakció tesztelőnek az a lényege, hogy egy meghatározott

időben a lehető leggyorsabban meg kell nyomni a gombot. A

LED-ek az eltelt idő kijelzői, és ezáltal mutatják a reakcióidőt.

A reakció tesztelő két szakaszban működik. Az első szakasz a

várakozófázis, ez idő alatt, a LED-ek viszonylag lassan

vezérelhetők. A számlálóállapot bináris formában a LED-ek

keresztül látható (V3 = 1, V2 = 2 és V1 = 4). A 7-es számról

(minden LED világít) a 0-ra (egyetlen LED sem világít) való

átmenetkor kezdődik a második szakasz. Most a

számlálóállapot nagyon gyors felfelé számlálása és LED-ek

Page 40: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

ennek megfelelő gyorsabb vezérlése megy végbe. Egy

gombnyomással leállítható a számolás. Minél kisebb a kijelzett

szám, annál jobb a reakcióidő.

Az áramkör leírása

Abb.27. A reakció tesztelő dugaszolható kísérleti panel

áramköri kialakítása

Ahhoz, hogy az áramkör stabilan működjön, ki kell várni a teljes futtatást. Mindaddig, amíg a gomb nincs benyomva, az IC1A generált órajele az

R2ellenálláson keresztül az IC2 bináris számlálón van és a számlálóállapot

felfelé számlálása megy végbe. A 7-es szám (Q0, Q1 és Q2 magas szintű) után következik a 8-as szám, ahol csak a Q3 magas szintű. Ezáltal a T1

tranzisztor be van kapcsolva és összeköti a C2 kondenzátort a testtel. Most

a két kondenzátor párhuzamosan kapcsolt és egy jóval hosszabb idő állandót kapunk,

Page 41: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

miáltal a számláló felfelé viszonylag lassan számol. Belül a számláló

tulajdonképpen 0-tól 15ig számol, a kimenetre azonban csak 3 LED

csatlakozik, ezért a fénykibocsátó diódák miatt úgy tűnik, mintha a számláló

kétszer számolna 0-tól 7-ig. A legmagasabb értékű bit (Q3) csak a tranzisztort vezérli és így változtatja az időállandót. A 8-as számmal indul a

várakozási fázis és a számláló lassan 15-ig számol. A 15-ös szám után az IC

a 0-nál ismét felfelé kezd számolni. Ebben a helyzetben minden kimenet (Q0-tól Q3-ig) alacsony szintű, és a T1 tranzisztor zárva van. Ezáltal az

időállandót illetően csak a C1 kondenzátor játszik szerepet. Most a számláló

nagyon gyorsan számol, és a játékos az S1 megnyomásával leállíthatja a számlálóállapotot. Ha a gombot megnyomtuk, az órajel bemenet (CPU)

mindig alacsony szintű és a számláló nem számol többé. A gombnyomás

után reakcióidő a LED-eken leolvasható.

28 ábra: A reakció tesztelő kapcsolási rajza

Page 42: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

3.10 Fej vagy írás

A fej vagy írás nevű játékot valószínűleg mindenki ismeri. Lehet, hogy

mindenütt másként nevezik, de ez mindig ugyanazt jelenti: egy döntést

kell hozni. Természetesen egyszerűen feldobhatunk egy pénzérmét is,

és megállapíthatjuk, hogy a fej, vagy az írás felére esett-e. De ez a

változat elektronikus szakemberek számára elég unalmas, és ez a

példaáramkör megmutatja, egy kis áramkör segítségével hogyan lehet

döntést hozni. A két világítódióda felváltva nagyon gyorsan villog

mindaddig, amíg nem nyomjuk meg a gombot. Most a gombot meg kell

nyomni és nyomva kell tartani. A gomb megnyomásakor vagy a piros,

vagy a zöld LED gyullad ki. Az a játékos, aki a gomb megnyomása előtt

ezt a színt választotta, megnyerte a játékot.

29 ábra: A fej vagy írás dugaszolható kísérleti panel

áramköri kialakítása

Page 43: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

Az IC1A R1 és C1-ból álló órajel-generátor az előző példákból már

ismert. A 3,3 k Ω-os ellenállás és a 10 μF-os kapacitás révén az órajel

értéke elég gyors ahhoz, hogy a LED-ek váltását már ne lehessen

felismerni. Nem megnyomott kapcsolónál az órajel az IC számlálón az

5-ös lábon (CPU) van és kapcsolja a számlálóállapotokat. Mivel

legalább egy LED-nek világítania kell, a 0 számlálóállapot nem

engedélyezett, mert akkor az összes kimenet alacsony szintű. Egy 3-as

számlálóállapot szintén nem engedélyezett, mert ebben az esetben

lenne mindkét LED világítana.

30 ábra: A fej vagy írás kapcsolási rajza

43

Page 44: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

3-as számlálóállapotnál a Q0 és Q1 kimenetek magas szintűek. Ezáltal

az IC1C NAND kapun keresztül a PL bemeneti láb (11) alacsony

szintű. Ez azt eredményezi, hogy a belső számlálóállapot a D0 és D3

bemeneti értékekkel felülíródik. Mivel a D0 magas szintű a D1 D3

pedig alacsony szintű és, a számlálóállapot értéke 1. A számlálóállapot

visszaállítása olyan gyorsan megy végbe, hogy nem vesszük észre. 1-es

számlálóállapotnál a V2-es (zöld) LED világít, 2-es számlálóállapotnál

pedig a V1-es (piros) LED világít. Amíg a gombot nyomjuk az órajel

bemenet a testen van, és ezáltal az IC nem képes tovább számolni.

3.11 Kitalálósdi

Ebben a játékban egy számot kell kitalálni. A játékos kiválaszt egy 0 és

7 közötti számot, és közli a többi játékossal. Majd megnyomja a gombot

egy pillanatra. A gomb elengedése után eltart egy ideig, amíg a LED

állapotok már nem változnak, és a szám láthatóvá válik. Ha a játékos jól

megfejtette a számot, kap egy pontot. Most a következő játékos van

soron, és szerencsét próbálhat. Az a játékos, aki 10 kör után a legtöbb

pontot kapta, az a győztes.

Page 45: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

31. ábra A kitalálósdi dugaszoló panel áramköri

kialakítása

Az áramkör leírása

Ennek az áramkörnek az érdekessége a számlálóállapot továbbfutása,

miután a gombot elengedtük. Hogy a számlálóállapot milyen gyorsan

változik, azt az IC1A-ból, és az R1-ből, valamint a C1-ből álló

órajel-generátor határozza meg. Az órajel generátor az R2 soros

ellenálláson keresztül van összekötve a bináris számlálóval. Az órajel

bemenetre ezenkívül még a T1 tranzisztor is csatlakozik, amely ha a

gomb nincs benyomva a számlálóbemenetet letiltja. Az R3 és az R4

ellenállásokon keresztül áram folyik a tranzisztor bázisába, miáltal a

kollektor-emitter kör alacsony impedanciájú lesz és az órajel

bemeneten (CPU) egy alacsony szintet generál. Ezáltal a bináris

számláló nem talál órajelet, ezért tovább már nem számol.

45

Page 46: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Ha a gombot megnyomjuk, ez a C2-es kondenzátor nagyon gyors

kisüléséhez vezet és a tranzisztor bázisa az R4 ellenálláson keresztül a

testre kerül. A tranzisztor zárva van, és így a kollektor-emitter szakasz

nagyimpedanciás. Az órajel kapcsolhatja a számlálóállapotokat, mert az

órajel bemenet most már nem alacsony szintű. A gomb elengedése után

a C2 kondenzátor az R3-as ellenálláson keresztül lassan töltődik. Végül

a feszültség a kondenzátoron elég magas ahhoz, hogy a tranzisztor

bekapcsolása megtörténhessen. Az alacsony impedanciájú tranzisztor

újra egy alacsony szintet hoz létre az órajel bemeneten, és így megállítja

a számlálót. A számlálóállapotot a három világítódióda (V1-tól V3-ig)

jelzi. A V3-as LED értéke 1, a V2-e értéke 2, a V1-es LED értéke pedig

4. A 6-os számnál ennek megfelelően a V1-es és a V2-es LED-ek

világítanak.

32 ábra A kitalálósdi áramköri leírása

Page 47: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

3.12 Szerencsejáték automata

A szerencsejáték automaták megtalálhatók sok szórakozóhelyen és

természetesen a Las Vegas-ban. Ezeknél az automatáknál meg kell

nyomni egy gombot és addig várni, amíg a szimbólumok vagy

forgótárcsák megállnak. Ha egy bizonyos kombináció kijelzésre

kerül, nyertünk. Van egy olyan mód is, amivel megsokszorozhatjuk a

nyereményt. A nyeremény megsokszorozásához felváltva villog egy

gomb és egy kijelző. Ha a gombot a megfelelő időben megnyomjuk,

akkor a következő sokszorozási szakaszba jutunk. Ha azonban a

gombot rossz időben nyomjuk meg, a nyeremény elveszett. A

következő áramkör éppen ezt a módot szemlélteti. A V1-es LED lassan

villog, és a gombot mindig akkor kell megnyomni, amikor a LED

világít. A számláló csak ezután számol felfelé. Ha akkor nyomjuk meg

a gombot, amikor a LED nem világít, az nullázza a számlálót, és a

nyeremény elveszett.

33 ábra: A szerencsejáték automata dugaszolható

kísérleti panel áramköri kialakítása

47

Page 48: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Az áramkör leírása

Az ütemjelet a IC1A az R1 és C1 ellenállásokon keresztül hozza létre.

Ha az órajel magas szintű, az R2-n keresztül áram folyik át a V1

világítódiódán, és az világítani kezd. Egyidejűleg a T2 tranzisztor is

kapcsol az R4 ellenálláson keresztül és gondoskodik reset láb (MR)

alacsony szintjéről. Az IC1B inverteren keresztül a 4-es láb alacsony

szintű és a T1 tranzisztor nagyimpedenciás. Az órajelbemenet (CPU) az

R5 és R7 ellenállásokon keresztül a testen van. Ez megváltozik, amint a

gombot megnyomjuk. Ekkor az órajelbemenet az R5-ön keresztül a

tápfeszültségre kerül és egy emelkedő él keletkezik, ami a

számlálóállapotot felfelé számlálja.

34 ábra: A szerencsejáték automata kapcsolási

rajza

Page 49: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Ha a gombot még mindig nyomva tartjuk, amikor a V1-es LED kialszik,

a T2 tranzisztor zár, és az R6-os ellenálláson keresztül a reset bemenet

(MR) magas szintű lesz. Ez a számlálóállapot azonnali nullázásához

vezet. A számlálóállapot, a V2-es és V3-as LED-eken keresztül

jeleníthető meg. A két LED-del legfeljebb 3 számlálóállapot jeleníthető

meg. Két további LED-del, melyek ugyanilyen módon csatlakoznak

Q2-es és Q3-as kimeneti lábakra, a kijelezhető számlálóállapot 15-re

bővíthető. Ebben a példaáramkörben is a kapcsoló egy kis

problémájával szembesülünk. A gomb megnyomáskor pereg. A

kapcsoló érintkezői rugós anyagból készülnek és megnyomáskor

többször érintkeznek, mielőtt a stabil állapot helyreáll. Bár mindez

nagyon gyorsan történik (< 1 ms), de ez elég ahhoz, hogy a számláló

több élt felismerjen, és a számlálóállapotok egyetlen gomnyomáskor

2-vel vagy 3-mal növekedjenek. Mivel ez a jelenség gyakran

nemkívánatos, a gombot pergésmentesíteni kell. Általában ez egy

egyszerű RC tagon keresztül történik. Így egy kis időkésleltetés érhető

el, azáltal, hogy a kondenzátor lassan töltődik. A kondenzátort ezért a

kapcsolóval párhuzamosan kell kapcsolni, melynek értéke általában

100 nF és 1 μF között van.

Page 50: 10107-3 LP Elektronische Spiele NEU · Bevezetés Az elektronikus alkatrészek alapjai valamennyi elektronikus készüléknek, melyek a legkülönbözőbb kivitelben készültek

Impresszum

© 2012 Franzis Verlag GmbH, 85540

Haar www.elo-web.de Autor: Michael

Hofmann

ISBN 978-3-645-10107-3

Készült a Conrad Electronic SE megbízásából, Klaus-Conrad-Str. 1, 92240 Hirschau

Minden jog fenntartva, a fotómechanikus lejátszásé és az elektronikus médiákon történő

mentésé is. Csak a kiadó írásos engedélyével szabad másolatokat készíteni és terjeszteni

papíron, adathordozókon vagy az interneten, különösen PDF-fájlként, ellenkező esetben

büntetőjogi következményekkel járhat. A hardver és szoftver termékmegnevezések

többsége, valamint a jelen leírásban szereplő céges logók rendszerint bejegyzett

termékmegjelölések, és akként kezelendők. A kiadó lényegében a gyártó írásmódját

alkalmazza a termékmegnevezéseknél. Az ebben a kézikönyvben bemutatott összes

kapcsolást és programot a lehető legnagyobb gondossággal fejlesztettük ki, vizsgáltuk be és

teszteltük. Ennek ellenére nem lehet teljesen kizárni a kézikönyvben és a szoftverben

előforduló hibákat. A kiadó és a szerző a szándékos vagy hanyag magatartás miatt a törvény

szabta felelősséggel tartozik. Egyebekben a kiadó és a szerző már csak a

termékszavatosságnak megfelelően tartozik felelősséggel az élet, a test vagy az egészség

sérelme, vagy a lényeges szerződéses kötelezettségek vétkes megsértése esetén. A lényeges

szerződéses kötelezettségek megsértése miatti kártérítés a szerződésre jellemző előrelátható

károkra korlátozódik, hacsak a termékszavatosság szerinti kényszerítő felelősség esete nem

áll fenn.

Az elektromos és elektronikus készülékeket tilos a háztartási hulladékkal együtt eltávolítani.

Az elhasznált terméket az érvényes törvényi előírásoknak megfelelően kell

ártalmatlanítani. Az eltávolítás céljára rendszeresített gyűjtőállomásokon ingyenesen

leadhatja elektromos készülékeit. Lakhelyén a hatóságoknál informálódhat, hol talál ilyen

gyűjtőállomást.

A termék megfelel a vonatkozó CE irányelveknek, amennyiben azt

a mellékelt használati útmutató szerint használja. A használati útmutató a

termékhez tartozik, és vele kell adnia, ha a terméket továbbadja.

..................................

..................................

..................................

.................................. ..................................

..................................

..................................

..................................

..................................

.................................. ..................................

..................................

..................................

..................................

..................................

.................................. ..... ........................

..................................

..................................