Конструкции юных радиолюбителей (стр. 2 )

Теперь предположим, что задумана цифра 7. Она встречается в первой, второй и третьей строках. Поэтому нажимаем кнопки SI, S2, S3. При этом соединенные с ними аноды диодов дешифратора оказываются отключенными от общего провода, что необходимо для открывания соответствующего транзисто­ра. В данном случае откроется транзистор V7, так как диоды V35 — V3J, сое­диненные с его базой, будут отключены от общего провода, и на базе появит­ся достаточное для открывания отрицательное напряжение смещения (оно за­дается резистором R7). Загорится лампа Н7, подсвечивающая на табло цифру, 7. Одновременно с коллектора открытого транзистора V7 сигнал по­ступит на диоды V18, V21 и V26, блокирующие транзисторы V2 — V4 от откры­вания. Подобная блокировка введена и для транзисторов VI — V5 при от­крывании транзисторов V8 — V10. Такое схемное решение позволило упрос­тить дешифратор.

Диоды V47 — V49 введены для получения небольшого напряжения смеще­ния на базах транзисторов и более надежного закрывания их в исходном сос­тоянии, причем этого удалось добиться введением одного диода (V49) в цепи эмиттеров транзисторов V7 — V10 и двух последовательно соединенных диодов (V47, V48) в цепи эмиттеров транзисторов VI — V6.

Питаются электронные ключи и дешифратор от двухполупер йодного выпря­мителя на диодах V50 — V53, включенных по мостовой схеме.

Транзисторы могут быть любые из серий МП25, МП26, ГТ403. Вместо дио­дов Д311 можно применить Д9, вместо Д226В (V50 — V53) — Д7, Д202 с лю­быми буквенными индексами. Сигнальные лампы HI — Н10 — МН26-0Д2. Ре­зисторы — МЛТ-0,25, конденсатор С1 — К50-3 (можно К50-6, ЭГЦ). Кнопки — П2К, причем S1 — S4 — с фиксацией положения, S5 — без фиксации.

Сетевой трансформатор Т1 блока питания самодельный, выполнен на маг-яитопроводе Ш20Х25. Обмотка I содержит 2200 витков. провода ПЭВ-2 0,16, обмотка II — 220 витков ПЭВ-2 0,31. Можно применить подходящий понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 5В, но в этом случае яридется подобрать лампы на соответствующие напряжение и ток. В любом случае ток потребления каждой лампой не должен, превышать максимально до­пустимого тока коллектора транзистора. Подбором резисторов Rl — R10 доби­ваются надежнбго открывания транзисторов при нажатии соответствующих кно-яок. Отгадчик собран в металлическом корпусе размерами 200X150X40 мм. Лицевая панель выполнена из оргстекла.

Прибор может «отгадывать» не только цифры, но и имена; виды спорта и т. д. Все зависит от фантазии его конструкторов.

На рис. 11,а приведена схема еще одного электронного отгадчика. В нем дешифратор выполнен на одной микросхеме К155ИД1, представляющей собой двоично-десятичный дешифратор с, высоковольтными транзисторными ключами. При работе отгадчика горит та цифра индикатора HI, десятичный эквивалент которой подан в двоичном коде на вход дешифратора. Так, например, если нажа­та кнопка S1, то будет светиться цифра 7, так как на входы 1, 2, 4 микросхемы подано напряжение высокого уровня (1+2+4 = 7).

Рис. 10. «Электронный отгадчик» на транзисто­рах и диодах:

а — принципиальная схема; б — расположение надписей возле кнопок

Рис. 11. Электронный отгадчик на микросхеме: а — принципиальная схема; б — расположение надписей еозле кнопок

Для подачи на вход дешифратора напряжения высокого уровня соответст­вующая кнопка должна быть не нажата, а отпущена. Расположение цифр в колонках, соответствующих кнопкам SI — S4, показано на рис. 11,6.

Мы рассказали здесь о трех вариантах электронного отгадчика, выполняю­щих одинаковые функции. В основу их работы положено применение дешифра­тора. В общем случае — это логическое устройство, преобразующее один услов­ный код в другой (как правило, двоичный в десятичный). Дешифраторы очень широко используются в устройствах вычислительной техники, счетных и многих других устройствах. Они позволяют строить и различные игровые автоматы.

При работе с интегральными микросхемами следует помнить, что они тре­буют бережного к себе отношения. При пайке микросхем следует избегать их перегрева, поэтому продолжительность пайки одного вывода не должна превы­шать 5 с, а промежуток времени между пайками двух выводов должен быть не менее 30 с. При разработке и сборке устройств на цифровых микросхемах неиспользованные выводы следует объединять и подключать через резистор соп­ротивлением 1 кОм к плюсу источника питания. К одному резистору можно подключать до десяти выводов. Длина проводников, подключаемых к входным цепям цифровых микросхем, не должна быть болеесм; их желательно экранировать.

«ПАДАЮЩАЯ ЗВЕЗДА»

Этот прибор по своему назначению подобен рефлексометру «Кто быст­рее», описанному выше. Но конструкция прибора несколько необычна. На его лицевой панели расположены шестнадцать светодиодов в виде траектории па­дающего тела. В руке играющего находится пульт. Через некоторое время после нажатия кнопки «Пуск» светодиоды начинают поочередно зажигаться сверху вниз, создавая впечатление падающей звезды. Играющий должен сразу же отпустить кнопку. Чем ниже «упала звезда», тем хуже время его реакции. Надо, следовательно, тренироваться.

Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме, приведенной на рис. 12.

На логических элементах Dl. l — D1.3 микросхемы D1 собран генератор им­пульсов, следующих с частотой 10...20 Гц, а на транзисторах V2, V3 и эле­менте D1.4 — реле времени с длительностью выдержки 5...8 с. Допустим, что на элементы устройства подано питание и счетчик D2 установлен в нулевое состояние кратковременным нажатием кнопки S2 «Сброс». Играющий нажимает кнопку S1 «Пуск». Начинает заряжаться конденсатор С1 через резисторы R1, R2. Когда конденсатор зарядится до напряжения 3...4 В, то откроются стабили­трон VI, транзисторы V2, V3, в результате чего на выходе элемента D1.4 появится напряжение высокого уровня. Импульсы генератора с выхода D1.3 нач­нут поступать на вход двоично-десятичного счетчика D2. Состояние логических уровней на его выходах в любой момент времени представляет собой двоичный эквивалент десятичного числа (с этим читатель уже знаком по «Электронному отгадчику»). Микросхема D3 является дешифратором. В любой момент времени на одном из ее шестнадцати выходов — напряжение низкого уровня, светится соответствующий светодиод. Если, например, на входах 1 — 2 — 4 — 8 будут ло­гические уровни соответственно 0 — 1 — 1 — 1, то напряжение низкого уровня — только на выводе 16 микросхемы D3, светится только светодиод V18. Таким сбразом, при нажатой кнопке «Пуск» последовательно зажигаются светодиоды V4, V5, V6 и т. д.

Рис. 12. Схема автомата «Падающая звезда»

Когда играющий отпускает кнопку «Пуск», то конденсатор С1 мгновенно разряжается через ее замкнутые контакты, на выходе элемента D1.4 появляется напряжение низкого уровня и подача импульсов на счетчик D2 прекращается.-Один из горящих светодиодов показывает время реакции.

Почему резистор R5 подстроечный? С помощью этого резистора частоту ге­нератора можно постепенно увеличивать, чтобы время «падения звезды» умень­шалось.

Конструкция прибора произвольная. Расстояние между - светодиодами долж­но быть 10...20 мм. Кнопки S1 и S2 монтируют на выносном пульте, который соединяют с прибором трехжильным кабелем. Переменный резитор R1, которым изменяют продолжительность выдержки реле времени, находится на - задней стен­ке прибора; там же сделано отверстие, через которое можно отверткой изменять сопротивление подстроечного резистора R5. Кнопки SI, S2 — типов КМ-2, П2К; конденсаторы CI и С2 — К50-6. Источник питания должен быть рассчитан на ток около 100 мА.

Возможности устройства можно расширить, если в него ввести еще и зву­ковой полезный сигнал. Можно ввести и сигнализацию фальстарта, т. е. преж­девременного отпускания кнопки «Пуск». Интересно сделать также устройство для выставления прибором оценок за скорость реакции. Для этого понадобятся несколько логических элементов И, цифровой индикатор, некоторые другие де. тали. Попробуйте сделать эти усовершенствования самостоятельно.

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Генераторы случайных чисел широко используются в технике при мо­делировании случайных явлений и процессов с целью определения вероятности того или иного исхода. Наиболее близкий радиолюбителю пример случайного явления — практические параметры электронного устройства, например, часто­ты генерации мультивибратора. Дело в том, что любой параметр готового уст­ройства определяется параметрами входящих в него компонентов. Параметры же компонентов могут иметь случайный разброс, например, сопротивления ре­зисторов и емкости конденсаторов мультивибратора могут иметь отклонение от номинальных значений до ±20%, причем величина и знак этого отклонения слу­чайны.

Статический коэффициент передачи тока транзисторов, входящих в муль­тивибратор, может иметь двукратный (а иногда и более) разброс, в результате чего фактическая частота генерации мультивибратора всегда отличается от рас­четной. Рассчитать даже самой быстродействующей ЭВМ выходную частоту колебаний мультивибратора для всех возможных сочетаний параметров ком­понентов практически невозможно. Поэтому для определения вбзможных выход­ных частот расчет ведут для нескольких сотен (или тысяч, в зависимости от требуемой достоверности результата) случайных сочетаний параметров компо­нентов. Значения случайных параметров получают с помощью генераторов слу­чайных чисел.

Описываемый здесь простой генератор случайных чисел (рис. 13) можно ис­пользовать в различных игровых автоматах, в которых нередко суть игры рс-новывается (целиком или частично) на случайной последовательности чисел. Генератор выдает цифры от 0 до 9 в случайной последовательности, т. е. без соблюдения каких-либо правил. Говоря иначе, наперед невозможно угадать, какая из десяти цифр появится на его индикаторе после предыдущей.

Основными блоками этого устройства являются генератор импульсов, соб­ранный на трех элементах ЗИ — НЕ (D4.1 — D4.3) микросхемы D4, и счетная декада на микросхемах D1 — D3 и транзисторах VI — V10 с цифровым газо­разрядным индикатором H1 на выходе. Частота следования импульсов, форми­руемых генератором, определяется постоянной времени цепи R5C2 и равна приблизительно 30 кГц.

При нажатии кнопки S1 импульсы генератора поступают на вход десятич­ного счетчика, собранного на четырех D-триггерах микросхем D2, D3. За время удержания этой кнопки пальцем (1...3 с) счетчик многократно переполняется, поэтому число, записанное в нем после отпускания кнопки, практически случай­ное. В нем все четыре D-триггера соединены между собой последовательно в работают в счетном режиме, т. е. положительный перепад напряжения на входе каждого триггера меняет его состояние на противоположное, предыдущему. Для обеспечения такого режима работы триггера, его информационный вход D соединен с инверсным выходом Q этого же триггера. Коэффициент пересчета 10 получен благодаря использованию обратной связи с инверсного выхода счетчика через цепочку C1R3R4.

Работа счетчика поясняется таблицей истинности:

Номер

импульса

Q1

Q2

Q3

Q4

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

2

0

1

0

0

3

1

1

0

0

4

0

0

1

0

5

1

0

1

0

6

0

1

1

0

7

1

1

1

0

8

0

0->1

О->1

1

9

1

1

1

1

В этой таблице Q1, Q2, Q3 и Q4 — прямые выходы триггеров D2.1, D2.2, D3.1 и D3.2 соответственно. Цифры в строках обозначают состояния триггеров после прихода импульсов: 1 — напряжение высокого уровня; 0 — напряжение низкого уровня.

Допустим, все триггеры находятся в нулевом состоянии. При подаче первых семи импульсов декада работает подобно обычному двоичному счетчику. С при­ходом восьмого импульса вначале устанавливается состояние триггеров 0001. Но это состояние кратковременное (оно длится несколько десятков наносекунд), так как отрицательный перепад напряжения на выходе Q D-триггера почти мгновенно через .дифференцирующую цепь C1R3R4 переключает триггеры D2.2, D3.1 в единичные состояния (в таблице показано стрелками). Дальнейшая рабо­та декады иллюстрируется таблицей.

В описываемом приборе установка триггеров декад в нулевое состояние перед началом подачи импульсов не обязательна.

Максимальная частота работы декады определяется в основном номиналами конденсатора С1 и резистора R3 и может быть вычислена по приближенной формуле

fmax — 3/R3C1

(здесь емкость конденсатора — в фарадах, сопротивление резистора — в омах). Емкость конденсатора должна быть не менее 100 пФ, а сопротивление резистора — не более 10 кОм.

Для расшифровки состояний триггеров использован дешифратор, собранный на элементах D1.1 — D1.4 микросхемы D1 и транзисторах VI — V10, являю­щихся одновременно и высоковольтными электронными ключами. Работает де­шифратор следующим образом. Низкий потенциал на выводе 3 элемента D1.I, открывающий со стороны эмиттера транзистор VI или V6, формируется при наличии на обоих входах этого логического элемента и выводе 14 (питание) высокого потенциала. Если хотя бы на одном из входов элемента D1.1 будет напряжение низкого уровня, то на его выходе (вывод 3) будет напряжение вы­сокого уровня и транзисторы VI, V6 будут закрыты. Если на вывод 14 будет подано напряжение низкого уровня, то все транзисторы микросхемы D1 и тран­зисторы VI — V4, V6 — V9 будут закрыты. Открыт будет только один из тран­зисторов — V5 или V10, в зависимости от состояния первого триггера счетчика (элемент D2.1).

Предлагаем самостоятельно проанализировать работу дешифратора при всех десяти возможных состояниях счетчика. Микросхемы питаются от двухполупериодного выпрямителя на диодах V13 — V16 со стабилизатором выпрямленного напряжения, в котором работают ста­билитрон V12 и транзистор VII. Цифровой индикатор HI для повышения срока службы питается напряжением однополупериодного выпрямителя на диоде V17. На время подачи импульсов генератора к счетчику контакты S1.2 кнопки S1 размыкают цепь анодного напряжения, что устраняет мерцание цифр индикатора. Конструкция генератора случайных чисел произвольная. Вместо микросхем серии К155 можно использовать аналогичные им микросхемы серии К133. Тран­зисторы VI — V10 могут быть серий П307, П308, П309, КТ605 или микросборка 1НТ661А; транзистор VII — КТ801, КТ807 или КТ602 с любым буквенным индек­сом. Конденсаторы и резисторы — любых типов. Цифровой индикатор HI — ИН-1, ИН-4, ИН-8, ИН-12 или ИН-14. Сопротивление резистора R7 указано для индикатора ИН-14.

Рис. 13. Схема генератора случайных чисел

Сетевой трансформатор Т1 блока питания — мощностью 5...10 Вт, понижаю­щий напряжение сети до 7В. Данные самодельного трансформатора: магнитопровод Ш20Х20, обмотка I — 2640 витков провода ПЭВ-2 0,12,. Обмотка II — 100 витков провода ПЭВ-2 0,22.

Прибор, собранный правильно и из исправных деталей, не нуждается в на­лаживании. Проверить же, что индицируемые им цифры действительно случай­ны, можно, записав последовательность определенного числа цифр, «выданных» прибором, например 500 цифр. В этом случае, в соответствии с теорией вероят­ностей, каждая из цифр 0... 9 должна повторяться в этой последовательности примерно 50 раз, т. е. 1/10 часть от общего числа цифр последовательности. Чем длиннее последовательность, тем точнее будет результат.

Прибор может быть использован для иллюстрации некоторых вопросов тео­рии вероятностей и математической статистики, при проведении различного рода экспериментов, а также в ряде игр.

Счетная декада, используемая в генераторе случайных чисел, достаточно проста и может быть рекомендована для повторения, если не окажется микро­схем высокой степени интеграции.

ДЛЯ СПОРТА, КАБИНЕТОВ ПРОФОРИЕНТАЦИИ

В этом разделе описаны электронные устройства, которые могут найти применение в спорте, в кабинетах профориентации общеобразовательных школ. Все эти приборы предназначаются для ориентировочного выявления определен­ных способностей человека, пригодности его к той или иной профессии. Они помогают также развивать у человека навыки и умения, необходимые для заня­тий спортом, выполнения профессиональных функций.

РЕФЛЕКСОМЕТРЫ

«У Сергея плохая реакция на выстрел, а то бы он прибежал первым», — говорили болельщики после школьных соревнований по бегу на дистанцию 100 м. И действительно, Сергей немного замешкался на старте, и эти лишние доли се­кунды не позволили ему выиграть. А ведь бегает он неплохо.

Хорошая реакция нужна не только бегуну, но и футболисту, хоккеисту, шо­феру...

Что же такое реакция? Это время, которое проходит от момента воздейст­вия на наши органы чувств какого-либо рездражения до момента принятия кон­кретных действий. Например, шофер увидел яму на дороге и нажал на тормоза. Промежуток времени «увидел — нажал» и будет составлять в этом случае время реакции. s

Несомненно, есть люди с хорошей и плохой реакцией от рождения. Но ведь реакцию можно и тренировать. Для этого и предназначаются рефлексометры разной сложности и функционального назначения.

Рефлексометр со стрелочным индикатором. Этот рефлексометр (рис. 14) позволяет определять время реакции на раздражители красного, зеленого и си­него цветов, которые устанавливают переключателем S3. Работа с прибором проста — надо нажимать на кнопку S1 «Пуск» до тех пор, пока на табло не загорится лампа выбранного цвета, а затем быстро ее отпустить. Стрелка ин­дикатора-секундомера покажет время реакции.

Рис. 14. Схема рефлексометра со стрелочным индикатором

Как работает рефлексометр? При нажатии на кнопку S1 «Пуск» включается реле выдержки времени, собранное на транзисторах VI, V2 и тринисторе V3; одновременно к аноду тринистора подключается стабилизатор тока на тран­зисторе V5 и резисторе R5. Пока тринистор не открыт, напряжение на его ано­де близко к напряжению источника питания, и конденсатор С2 реле времени практически разряжен. Через некоторое время, определяемое ёмкостью конден­сатора С1 и сопротивлением резисторов Rl, R2, тринистор V3 откроется и за­горится одна из ламп H1 — НЗ (в зависимости от положения контактов пере­ключателя S3). Стабилизатор тока подключается к общему проводу, и через тринистор V3 (и включенную лампу) начинает заряжаться конденсатор С2. К этому конденсатору подключен вольтметр постоянного тока, представляющий собой измерительный мост, образованный полевым транзистором V6 и резистора­ми R6 — R8, в диагональ которого включен вольтметр PU1. Когда конденсатор-С2 заряжается (его зарядка происходит через стабилизатор тока, т. е. по ли­нейному по времени закону.), измерительный мост разбалансирован и стрелка вольтметра отклоняется от нулевой отметки шкалы. Угол отклонения стрелки» прямо пропорционален продолжительности зарядки конденсатора С2. Как только1 испытуемый отпустит кнопку S1, зарядка конденсатора С2 прекратится — - стрел-ка индикатора покажет время реакции.

Если испытуемый отпустит кнопку S1 до того, как вспыхнет полезный сиг­нал (фальстарт), то стрелка индикатора будет стоять на нулевой отметке шкалы вольтметра.

После измерений показания секундомера сбрасывают нажатием кнопки S21 «Сброс». При этом горящая лампа гаснет, а конденсатор С2 разряжается через-диод V4 и нить накала лампы.

Перед началом измерений стрелку прибора PU1 устанавливают на нулевую отметку переменным резистором R7.

Транзисторы VI, V2 могут быть любые из серий МП35, МП37, МП38; тран­зисторы V5, V6 — любые из серий КП102, КП103; тринистор V3 — любой иа серии КУ201; диод V4 — любой из серий Д2, Д9, Д311. Переменные резисторы Rl, R7 — СП-1, постоянные резисторы МЛТ-0,25. Конденсаторы С1 и С2 типа К50-6 или К50-3. Переключатель S3 галетного типа ЗПЗН. Вольтметр Р1Д — стрелочный прибор М906-3 на напряжение 1 В. Можно использовать мйкроам-перметр на ток полного отклонения стрелки 100...200 мкА, включив последова­тельно с ним резистор с таким сопротивлением, чтобы стрелка отклонялась до. конечного деления шкалы при напряжении диагонали моста 1...1.5 В. Разъем XI образован стандартными пятиконтактными штепселем СШ-5 и гнездом СГ-5, Кнопки пульта испытуемого — КМ-2.

Детали рефлексометра можно смонтировать на плате из любого изоляцион­ного материала и установить ее вместе с источником питания в любом подхо­дящем корпусе. На передней стенке корпуса располагают индикатор PU1, цвет­ные фонари с лампами HI — НЗ, гнездо разъема XI и переменный резистор! R7 «Уст. 0». Переменный резистор R1 и переключатель S3 целесообразно раз­местить на задней стенке корпуса, чтобы испытуемый не знал о заданной вы­держке реле времени и положении ручки переключателя S3. Кнопки SI, S2 монтируют на выносном пульте, который соединяют с прибором с помощью кабеля и разъема XI.

Настройка прибора заключается в основном в подборе резистора R5; его сопротивление должно быть таким, чтобы стрелка вольтметра PU1 отклонялась до конечного деления шкалы за 1 с.

Возможности этого варианта рефлексометра можно расширить, если ввести в него узел звуковой сигнализации фальстарта (рис. 15), т. е. преждевременного отпускания кнопки «Пуск». Тогда при нажатии кнопки S1 «Пуск» (она должна быть с дополнительными нормально разомкнутыми контактами) откроется три-нистор VII и соединит эмиттер транзистора V10 с отрицательным полюсом ба­тареи питания GB1. Эмиттер транзистора V9 через диод V7 и одну из выклю­ченных ламп HI — НЗ окажется соединенным с положительным полюсом батареи. Но генератор звукового сигнала пока не будет работать, так как база транзис­тора V9 соединена с плюсовым проводом цепи питания через открытый диод ¥8 и замкнутые контакты кнопки S1.

Рис. 15. Схема узла звуковой сигнализации фальстарта

Если испытуемый дождется загорания полезного сигнала и только после этого отпустит кнопку S1, то транзистор V9 генератора останется закрытым и тенератор работать не будет. Если же испытуемый отпустит кнопку преждевре­менно, диод V8 отключится от анода тринистора V3, транзистор V9 откроется Аъ цепи его базы потечет ток, определяемый сопротивлением резистора R9) и в динамической головке В1 раздастся звуковой сигнал. Тембр звукового сигнала зависит от емкости конденсатора СЗ.

В качестве пусковой кнопки S1 можно использовать переключатель П2К без фиксации включенного положения. Разъем XI. — - любого-типа, с шестью контактами, или прежний разъем, еслин одним из контактов будет служить его корпус.

Обращаем внимание на то, что питание на элементы устройства подается после включения в штепсель гнездовой части разъема XI. Поэтому по окончании пользования прибором от него следует отключать пульт испытуемого.

Рис. 16. Структурная схема рефлексометра «Красный, зеленый или синий?»

Рефлексометр «Красный, зеленый или синий?» Цветовосприятие играет боль­шую роль в жизни людей. Каждый день мы сталкиваемся с множеством различ­ных, цветов и их сочетаний, что оказывает определенное воздействие на наши поступки. Например, шофер, увидев красный сигнал светофора, начинает тор­мозить, а при зеленом сигнале трогается с места либо продолжает Движение. Во многих случаях человек должен предпринимать определенные действия, ха­рактер которых зависит от увиденного только что цвета. Причем здесь важны как правильность принятия решения в ответ на нужный цвет, так и быстрота реакции.

Структурная схема этого варианта рефлексометра, предназначенного для тренировки способности человека быстро и правильно реагировать на различные цвета и отработки координации движений пальцев рук, показана на рис. 16. На его лицевой панели находятся лампы красного, зеленого и синего цветов и световые табло с надписями «Замедленная реакция», «Цветовосприятие и реакция хорошие», «Цветовосприятие плохое», а в руках у испытуемого — пульт с кнопками соответствующих цветов.

При включении питания горят все три лампы полезного сигнала. Затем две лампы гаснут, а одна продолжает гореть. Испытуемый должен быстро нажать на пульте ту кнопку, цвет, которой соответствует цвету горящей лампы. Если он это сделает за определенное время (скажем, не более чем за 1 с), то на табло высветится надпись «Цветовосприятие и реакция хорошие». Если же испытуемый перепутает кнопку или не уложится в отведенное ему время — загорится одна из двух других надписей или обе вместе.

Управляет тренажером мультивибратор, импульсы которого периодически включают и выключают генератор случайного цвета, запускают реле времени, периодически возвращают логическое устройство в исходное состояние. Генера­тор случайного цвета подает сигнал на табло с лампами красного, зеленого и синего цветов, на логическое устройство и узел совпадения. В зависимости от совпадения или несовпадения цвета загоревшейся лампы и нажатой на пульте кнопки узел совпадения подает на логическое устройство высокий или низкий логический уровень, Логическое устройство анализирует поданную на его входа информацию и в соответствии с ней управляет зажиганием надписей на табло, характеризуя реакцию испытуемого.

Принципиальная схема рефлексометра приведена на рис. 17. На логических элементах D 1.1 и D1.2 микросхемы D1 собран генератор импульсов, частота-следования которых составляет несколько десятков килогерц. Эти импульсы пос­тупают на вход счетчика с коэффициентом пересчета 3, собранного на элементах. D5.1, D5.2, D1.3. D-триггеры микросхемы D5 работают в счетном режиме, так как их инверсные выходы соединены с D-входами. Коэффициент пересчета 3 получается благодаря использованию элемента D1.3 2И — НЕ. При появлений на выходах триггеров напряжения высокого уровня на выходе элемента D1.3 установится напряжение низкого - уровня, которое установит триггер D5.1 в сос­тояние, соответствующее напряжению низкого уровня, на прямом выхода, а тот, в свою очередь, установит в аналогичное состояние триггер D5.2. При следу­ющих импульсах триггеры будут последовательно устанавливаться в состояний 10, 01, 11-vOD и т. д. (стрелка означает переключение триггеров из состояния 11 в состояние 00). Конденсатор С2 увеличивает длительность импульса сброса.

Допустим, что при включении питания выключателем (S4) реле К1 не сработало. В этом случае на выводе 5 логического элемента D1.2 будет высокий-логический уровень, генератор станет вырабатывать импульсы, поступающие на счетчик, который вместе с транзисторами V7 — V9 и элементом D1.4 образует генератор случайного цвета. В это время лампы HI — НЗ светятся слабо, по­тому что на базы транзисторов V7 — V9 поступают не постоянные напряжения, а импульсные (два импульса из каждых трех, вырабатываемых генератором).

Одновременно нормально замкнутые контакты К1.1 обеспеченного электро­магнитного реле К1 установят в исходное состояние RS-триггеры, собранные на элементах D2.2 и D2.3, D3.1 и D2.1, D4.2 и D4.3. При этом на верхних (по схеме) выходах триггеров установится уровень логического нуля. На выходах же элементов D3.3 и D3.4 будет напряжение высокого уровня, так как на одном из входов каждого из этих элементов — напряжение низкого уровня, В это время транзисторы V10 — V12 окажутся закрытыми, а лампы Н4 — Н6, подсвечиваю­щие надписи на табло, обесточенными. На выходах микросхем D6, D7 — напря­жение высокого уровня.

Через некоторое время мультивибратор, собранный на транзисторах VI — V5, изменит свое состояние на противоположное, и реле К1 сработает. Генератор импульсов перестанет работать, и одна из ламп HI — НЗ будет индицировать одно из трех устойчивых состояний счетчика импульсов (за время работы ге­нератора импульсов счетчик многократно переполнялся, поэтому число, запи­санное в нем, совершенно случайное). Одновременно с остановкой генератора начнет заряжаться конденсатор С5 через резисторы R8 и R9. Время зарядки этого конденсатора до момента открывания транзистора V6 зависит от поло­жения движка переменного резистора R9 и составляет 0,3... 1 с. За это время испытуемый должен успеть нажать соответствующую кнопку.

Предположим, что после остановки генератора продолжает гореть лампа H2 (красного цвета) и испытуемый нажал кнопку S2 такого же цвета. При этом1 на выходе микросхемы D6, осуществляющей в данном случае логическую опе­рацию 2И — ЗИЛИ — НЕ, появится напряжение низкого уровня, и триггер-на элементах D2.2, D2.3 переключится в состояние, противоположное предыдуще­му. На выходе микросхемы D7, осуществляющей логическую операцию ЗИЛИ — НЕ, также появится напряжение низкого уровня, и триггер на элементах D3.1,. D2.1 тоже переключится в противоположное состояние. Если испытуемый уло­жился в заданное время, то на выходе элемента D3.3 появится напряжение-низкого уровня, загорится лампа Н5 «Цветовосприятие и реакция хорошие». Лампа Н6 «Цветовосприятие плохое» не загорится, так как на входе элемента D3.4 будут разные логические уровни, а на выходе его будет напряжение вы­сокого уровня. Не загорится и лампа Н4 «Замедленная реакция», так как на вход элемента D4.1 будет подано напряжение низкого уровня с выхода элемента D3.3, что заблокирует цепь прохождения сигнала от реле времени. Таким об­разом, будет светиться только одна надпись, фиксирующая отличный результат. Работу автомата в трех других случаях действий испытуемого иллюстрирует таблица. В ней (0) — появление сигнала только на время нажатия кнопки,, буква Г — лампа горит, НГ — не горит.

Рис. 17. Принципиальная схема рефлектометра

Таблица

Характер действий испытуемого

Сигналы на

выходах логических элементов

Состояния ламп табло

D6

D2.2

D3.1

D4.3

D3.3

D3.4

Н4

чв

не

Нажата кнопка соответ­ствующего цвета и в ус­тановленный срок

(0)

1

1

1

0

1

НГ

Г

НГ

Нажата кнопка соответ­ствующего цвета позже установленного срока

(0)

1

1

0

1

1

Г

НГ

НГ

Зажата кнопка несоот­ветствующего цвета в установленный срок

1

0

1

1

1

0

НГ

НГ

Г

Зажата кнопка несоот­ветствующего цвета поз­же установленного срока

1

0

1

0

1

0

Г

НГ

Г

Резисторы R10, R12, R14, R16, R18, R20 ограничивают выходные токи ло­гических элементов и токи баз. овых цепей, транзисторов V7 — V12. Резисторы Rll, R13, R15, R17, R19, R21 надежно удерживают эти транзисторы в закрытом состоянии при напряжении высокого уровня на левых (по схеме) выводах ре­зисторов RIO, R12, R14, R16, R18, R20. Диод V15 обеспечивает полную разрядку конденсатора С5.

Питание всех микросхем автомата осуществляется от двухполупериодного-выпрямителя на диодах V20 — V23 со стабилизатором напряжения, собранным на транзисторе V13 и стабилитроне V14. Транзисторы и лампы HI — Н6 пита­ются от выпрямителя на диодах V16 — V19.

Детали автомата, кроме выключателя питания S4, кнопок S1 — S3, находящихся на пульте испытуемого, предохранителя F1, трансформатора питания Т1, ламп накаливания HI — H6, разъема XI, смонтированы на печатной плате раз­мерами 155X85 мм (рис. 18) из двустороннего -фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Отверстия в плате желательно металлизировать. Если же такой возможности нет, следует обратить особое внимание на качественную пай­ку радиодеталей с обеих сторон платы. При пайке микросхем температура жала паяльника не должна превышать 260° С, время пайки одного вывода — не бо­лее 5 с. Перегрев микросхем недопустим.

Все постоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный резистор R9 — СПО-0,125. Конденсаторы С1 и С2 типа К10-7В или КМ-6; СЗ — С7типа К50-6. Транзис­торы VI — V4, V6 могут быть любые из серий КТ306, КТ312, КТ316, V5 — КТ603, КТ608, МП35. Транзисторы МП26Б (V7 — V12) можно заменить на МП25, ГТ402, ГТ403, а ГТ403Г (V13) — на ГТ402, ГТ403, П213 с любыми бук­венными индексами. Микросхемы D1 — D4, D6, D7 можно заменить соответст­вующими аналогами из серии К158 без какой-либо переделки печатной платы. Можно использовать аналоги и из других серий, например серии К133, но в этом случае потребуется переработка печатной платы.

Перед пайкой выводы всех радиодеталей следует сформовать таким обра­зом, чтобы исключить обрыв печатных проводников при случайном воздействии усилия на деталь.

Рис. 18. Монтажная плата и схема размещения деталей на ней:

а — вид на печатные проводники со стороны, противоположной размещению деталей; 6 — вид на печатные проводники со стороны деталей; в — расположение деталей на плате

Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе Ш20Х30. Обмотка I со­держит 1760 витков провода ПЭВ-2 0,21, обмотка II — 55 витков провода ПЭВ-2 0,31, обмотка III — 200 витков провода ПЭВ-2 0,41. Лампы HI — H6 типа МН26-0,12, Кнопки S1 — S3 типа КМ1-1. Выключатель питания S4 может быть любого типа, например ТВ1-1.

Кнопки S1 — S3 монтируют в выносном пульте произвольной конструкции, который соединяют с прибором гибким четырехжильным кабелем длиной 1,5...2 м через разъем XI. Цвет кнопки S1 должен соответствовать цвету лампы НЗ, S2 — Цвету лампы Н2, S3 — цвету лампы HI.

Прибор может быть собран в деревянном корпусе, оклеенном цветным дер­матином или декоративной поливинилхлоридьой пленкой. Передняя панель из органического стекла, под ней находятся лампы Н4 — Н6, освещающие табло. На передней панели находится также выключатель питания S4. Гнездовая часть разъема XI и держатель предохранителя F1 находятся на задней стенке корпу­са. Трансформатор питания Т1 и печатную плату крепят к днищу корпуса, при­чем плату располагают таким образом, чтобы через отверстие в задней стенке корпуса имелся доступ к резистору R9 для регулировки.

Если в монтаже нет ошибок, а все детали исправны, прибор начинает ра­ботать сразу. Вначале движок резистора R9 устанавливают в крайнее левое (по схеме) положение. Этому положению соответствует максимальная выдержка реле времени. Затем, по мере тренировки, выдержку реле времени уменьшают, вращая ось резистора R9.