Урок №20 – Охота на утку. Конструктор Омка

Игра “Охота на утку”

А давайте немного поиграем! Пригласите своего товарища на совместную игру «Охота на утку». Один игрок запускает утку, другой – делает выстрел.

А поможет нам в этом микросхема логики 74HC02 («2ИЛИ-НЕ») про которую мы говорили в уроке №9 – Кодовый замок.

Для наглядности соотнесём электронные компоненты с элементами игры:

• Кнопка SW1 – выстрел. Стреляет второй игрок;
• Кнопка SW2 – запуск утки. Запускает первый игрок;
• Светодиод LED1 – индикатор утки. Горит когда утка летит, не горит – утка не летит;
• Светодиод LED2 – время выстрела. Пока светодиод полностью не загорелся, выстрел разрешен.

Режим ожидания:

NOR3: На входе 3A логический ноль, так как сигнал притянут к земле через резистор R6.
На входе 3B логический ноль. В итоге на выходе 3Y логическая единица.

NOR2. На входе 2A логическая единица от сигнала 3Y. На входе 2B логический ноль, так как сигнал притянут к земле через резистор R5. В итоге на выходе 2Y логический ноль и светодиоды LED1 и LED2 не горят.

На старт, внимание, марш!

Первый игрок нажимает на кнопку SW2 (запускает утку).

NOR3. На входе 3A логическая единица, так как сигнал проходит через кнопку SW2 без сопротивления. На входе 3B логический ноль. В итоге на выходе 3Y логический ноль.
NOR2. На входе 2A логический ноль от сигнала 3Y. На входе 2B логический ноль, так как сигнал притянут к земле через резистор R5. В итоге на выходе 2Y логическая единица:

LED1 горит (утка полетела), а LED2 (время выстрела) начинает медленно загораться через RC цепочку (R2C1) и транзистор (Q1).

Второму игроку необходимо успеть нажать на кнопку SW1 (выстрелить), пока светодиод LED2 не загорелся полностью (утка не улетела).

Подробности урока:

• Выход 2Y также соединён с входом 3B, в итоге при нажатии на кнопку SW2, на обоих входах 3A и 3B появляется логическая единица. И даже при отпускании кнопки SW2, на входе 3B останется логическая единица, а следовательно и останется логический ноль на выходе 3Y.  Процесс замкнулся. Это значит первому игроку не нужно удерживать кнопку SW2, а достаточно лишь кликнуть по ней.
• Время загорания светодиода LED2 (полёта утки) можно приравнять ко времени полного заряда конденсатора C1 через резистор R2.

Вспомним формулу:

TC = R * C, где:
R – сопротивление в Омах;
С – ёмкость в Фарадах;
TC – постоянная времени, промежуток времени за которое конденсатор C зарядится на 63% своей ёмкости:

В следующий интервал времени TC, конденсатор зарядится на 63% от оставшейся ёмкости.
В итоге в реальном мире конденсатор никогда полностью не зарядиться,
поэтому принято считать 5 промежутков TC как полное время зарядки конденсатора:
5ТС = 5 * ТС.

Интегрируем формулу в нашу схему.

Дано:
R2 = 100 кОм = 100000 Ом
C1 = 22 мкФ = 0,000022 Ф

Решение:
TC = R * C = 100000 * 0,000022 = 2,2.
5ТС = 2,2 * TC = 11.

Это значит, что после запуска утки, у Игрока №2 есть 11 секунд для выстрела в утку. На самом деле, светодиод заметно загорится, даже за первый промежуток TC зарядки конденсатора C1 , т.е. 2,2 секунды. Наш глаз просто не увидит разницу.

При увеличении ёмкости С1 или сопротивления R2, время полёта утки будет пропорционально увеличиваться, а при уменьшении – уменьшаться.

Для примера заменим сопротивление R2 100 кОм на 10 кОм. Получим: TC = 0,22; 5ТС = 1,1.
Это значит, что после запуска утки, у Игрока №2 есть 1,1 секунд для выстрела в утку. С пометкой на человеческое зрение 0,22 секунды.

Для прохождения урока рекомендуем использовать конструктор Омка.
В комплекте есть все необходимое!