Карманный шахматный таймер для блица

Шахматный таймер представляет собой электронные часы, в которых отсутствует непрерывная цифровая индикация текущего времени партнеров. Как показывает длительный опыт игры в блиц, такая индикация является совершенно излишней: при дефиците времени ходы делаются молниеносно, и внимание соперников настолько сосредоточено на игре, что они зачастую не замечают даже упавшего флажка, не говоря уже контроле времени по цифровой шкале.

При игре в блиц весьма эффективной зарекомендовала себя система индикации времени при помощи четырех ярких точек-светодиодов; двух индикаторов времени (ИВ) и двух флажков (Ф), за состоянием которых можно следить боковым зрением, не отрывая взгляда от шахматной доски..

Зажигание своего ИВ сообщает играющему о том, что в данный момент ведется отсчет его времени, а часы противника остановлены. Мигание своего ИВ сигнализирует, кроме того, еще и о дефиците своего времени, т. е. о, том, что до исчерпания лимита времени осталось менее чем, например, полминуты. Гашение своего ИВ сообщает играющему об остановке своих часов, а зажигание своего Ф сигнализирует об исчерпании лимита времени: свои часы останавливаются и блокируются безотносительно к состоянию часов противника.

К сожалению, в радиолюбительской литературе отсутствуют описания такого рода шахматных таймеров, эффективных в работе, надежных, экономичных и простых по конструкции. Авторы надеются частично компенсировать этот пробел описанием конструкции простого шахматного таймера, который легко умещается в кармане пиджака или внутри шахматной доски вместе с фигурами и который послужит надежным помощником любителям блица и дома, и в походе.

Внешний вид шахматного таймера показан на рис. 1. Размеры корпуса 142X55X20 мм, масса с батареей питания Крона не более ПО г, время непрерывной работы таймера около 25 ч. Расстояние между кнопками часов составляет 10 см, что близко к стандартному (11 см). Таймер выполнен на микросхемах серии К176.

Каждому играющему отводится стандартное для блица время — 5 мин, по истечении которого часы блокируются и зажигается соответствующий флажок Ф. Индикаторы времени начинают мигать (с частотой один раз за 1,17 с) за 37,5 с до истечения лимита времени.

Принципиальная схема таймера приведена на рис, 2, а временные диаграммы, иллюстрирующие его работу, на рис. 3. Генератор с повышенной стабильностью частоты [1], собранный на инверторах DD1.1 и DDsB.l, формирует тактовые импульсы, поступающие через один из ключей DD1.2, DD1.3 на вход 16-разрядного двоичного счетчика соответствующих часов (DD5, DD6.1 или DD7, DD8.1), который имеет логику управления индикатором времени ИВ (DD4.1, DD2.2 или DD4.2, DD2.3).

Какой именно из ключей — DD1.2 или DD1.3 будет открыт в некоторый момент времени, зависит от состояния управляющего триггера DD3.1, которое, в свою очередь, определяется положением контактов кнопок SB1, SB2. Триггер запуска DD3.2 является вспомогательным: совместно с управляющим триггером он производит запуск таймера и в дальнейшей работе устройства участия не принимает. Блокирующий триггер DD6.2 (DD8.2) запрещает прохождение тактовых импульсов " на свой счетчик закрыванием ключа DD1.2 (DD1.3) в момент перехода счетчика через границу шестнадцатого двоичного разряда, при этом зажигается соответствующий светодиод-флажок (HL3 ЧФ или HL4 БФ).

Ошибка переключения, обусловленная возникновением лишних (не тактовых) фронтов при усечении тактовых импульсов ключами DD1.2, DD1.3 в моменты переключения часов, ничтожно мала,, так как после ключей стоят счетчики с большим коэффициентом деления. Максимально возможная за партию из 100 ходов временная ошибка, эквивалентная уменьшению лимита времени для одного из партнеров по сравнению с другим, составит на 100 переключений 100/216, или 0,15%, что, по крайней мере, на порядок меньше ошибки, вносимой разностью реакции партнеров. Реальная же ошибка переключения практически равна нулю, ибо усечение тактовых импульсов происходит попеременно на обоих ключах.

Сразу же после подачи питания выключателем SA1 начинает работать тактовый генератор, формирующий симметричный меандр (при Rl = R2, R3=R4, R3>R1) с частотой f=l/(2,2RlCl), значение которой при лимите времени Т=5 мин определяется как F = 2¹⁶/Т и составляет 218,5 Гц. Состояния триггеров микросхем DD3, DD6, DD8 и счетчиков DD5, DD7, а следовательно, флажков Ф и индикаторов времени ИВ, не определены.

Для приведения шахматного таймера в готовность необходимо нажать кнопку SB3 Сброс. При этом 16-разрядные счетчики, образованные 15-разрядными делителями микросхем DD5, DD7 и дополнительными триггерами DD6.1, DD8.1, обнуляются; блокирующие триггеры DD6.2 и DD8.2 уровнями Логического 0 на инверсных выходах гасят флажки HL3 (ЧФ) .и HL4 (БФ) и снимают со своей стороны блокировку ключей DD1.2,DD1.3; управляющий триггер DD3.1 и триггер запуска DD3.2 устанавливаются в нулевое состояние.

При этом триггер DD3.2 логической 1 на инверсном выходе блокирует оба ключа DD1.2 и DD.1.3, гася индикаторы времени HL1 (ЧИВ) и HL2 (БИВ), а триггер DD3.1 со своей стороны дополнительно блокирует ключ DD 1.3 белых часов и снимает блокировку с ключа DD1.2 черных. В таком состоянии таймер останется до нажатия кнопки SB1 Черные (нажатие кнопки SB2 Белые состояние таймера не изменит).

Для запуска таймера играющий черными фигурами нажимает свою кнопку SBL При этом на прямом выходе управляющего триггера DD3.1 появится логическая 1, блокирующая прохождение тактовых импульсов на черные часы через ключ DD1.2 и переключающая триггер DD3.2; логический 0, появляющийся на инверсном выходе DD3.1, разрешает прохождение тактовых импульсов на белые часы через ключ DD1.3. Триггер DD3.2, в свою очередь, логическим 0 на инверсном выходе снимает блокировку с обоих ключей DD1.2, DD1.3 и остается в таком состоянии до нового нажатия кнопки SB3 Сброс. В дальнейшем ключи DD1.2, DD1.3 контролируются только управляющим триггером DD3.1, а по истечении лимита времени соответствующего партнера закрываются своими блокирующими триггерами DD6.2, DD8.2. С выхода DD1.3 тактовый сигнал поступает на вход 8 элемента DD4.2 и вход Z счетчика DD7. Загорается индикатор HL2 (БИВ), сообщая о начале отсчета времени белых.

Работу 16-разрядного счетчика и блокирующего триггера рассмотрим на примере черных часов. Старший разряд этого счетчика образован триггером DD6.1, а 15 младших разрядов — двоичным счетчиком DD5. Вентиль DD2.2 служит для управления черным индикатором времени HL1: он разрешает прохождение модулирующей свечение светодиода HL1 частоты F/2S с вывода 1 счетчика DD5 на вентиль DD4.1 только в том случае, когда на выводах 4 (F/2) и 5 (F/.2) микросхемы DD5 и прямом выходе DD6.1 (в трех старших разрядах 16-разрядного счетчика) одновременно установлена логическая 1, что имеет место в течение последней ¹/₈ части времени, отведенного каждому из партнёров (рис. 3, а, б, в). По окончании лимита времени, т. е. при переполнении 16-разрядного счетчика, при переключении инверсного выхода- триггера DD6.1 из состояния логического 0 в состояние логической 1 срабатывает блокирующий триггер DD6.2 (рис. 3, г), который " останавливает часы, запрещая прохождение тактовых импульсов через ключ DD1.2. При этом гаснет мигающий черный индикатор времени HL1 и зажигается черный флажок HL3. Переключить триггер DD6.2 из этого состояния в исходное можно только нажатием кнопки SB3 Сброс.

Итак, запуск таймера осуществляется нажатием черной кнопки SB1, а далее каждый из партнеров, сделав очередной ход, нажимает свою кнопку, останавливая свои часы и гася свой индикатор времени. При этом запускаются часы противника и зажигается его индикатор времени, который либо мигает с частотой F/28 (если до исчерпания лимита времени осталось, менее, /в его части), либо светится непрерывно (в противоположном случае). По истечении лимита времени часы останавливаются и зажигается соответствующий светодиод-флажок. Для начала новой партии необходимо привести устройство в исходное состояние нажатием кнопки SB3 Сброс.

Поскольку блокирующий триггер (DD6.2 или DD8.2) каждого канала останавливает свои часы независимо от состояния аналогичного триггера другого канала, возможен, случай, когда светодиоды-флажки обоих партнеров зажигаются почти одновременно. Это вполне допустимо, и, в этом случае, согласно правилам блица, фиксируется ничейный результат партии.

Таймер (см. рис. 1) собран на печатной плате размерами 139X51 мм (с вырезом под батарею Крона) из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 4). Кнопки SB1, SB2 — микропереключатели МП12, кнопка SB3 — микропереключатель МПЗ, резисторы типа МЛТ-0,125. Выключатель SA1 штырьковый, самодельный. Он состоит из двух гнезд от разъема ШР, припаянных к плате соосно друг за другом. Хвостовые части гнезд удалены, а ободки отверстий ближайшего к корпусу гнезда слегка рассверлены. Цепь питания таймера замыкается штырьком от разъема ШР, проходящим в отверстия гнезд и удерживаемым их пружинами. При выключении таймера штырек вынимают и хранят в дополнительном гнезде, припаянному плате, за хвостовую часть. На внешний конец штырька наплавлена декоративная пластмассовая бусинка.

Микросхемы К176ТМ2 (DD5, DD7) можно заменить на К176ТМ1. Светодиоды могут быть любыми, желательно с жесткими выводами (для облегчения монтажа) ; свечение их должно быть достаточно ярким при токе 5...7 мА. Транзисторы VT1...VT4.— любые в миниатюрном корпусе и с коэффициентом передачи тока, обеспечивающим достаточную яркость свечения применяемых светодиодов при токе базы транзистора 0,1 мА. Сведения о цоколевке используемых микросхем имеются в [1], транзисторов —- в [2], светодиодов — в [3].

Корпус таймера представляет собой доработанную пластмассовую, коробку из-под домино. На верхней панели корпуса просверлены отверстия под установленные на плате светодиоды HL1...HL4 и кнопки SB1, SB2, Отверстия под кнопку SB3 и выключатель SA1 находятся на задней боковой стенке корпуса, а под дополнительное гнездо, предназначенное для хранения замыкающего штырька,— на левой боковой стенке.

Снизу корпус закрыт тонкой стеклотекстолитовой пластиной размерами 139X51 мм с четырьмя отверстиями по углам, раззенкованными под коническую головку винта МЗ. Отверстия крышки находятся точно напротив четырех крепежных отверстий печатной платы, а с внутренней стороны крышки соосно отверстиям подклеены четыре пластмассовых шайбы высотой 5...6 мм. По углам корпуса приклеены четыре столбика из оргстекла высотой 8 мм с резьбой под винт МЗ. Монтажная плата зажимается между столбиками корпуса и шайбами крышки, при, этом обеспечивается также и фиксация проходящей в вырез платы батареи Крона между верхней панелью и крышкой корпуса.

Налаживание таймера сводится к точной подстройке частоты тактового генератора подбором резисторов Rl, R2 и, возможно, конденсаторов CI, C2.

В заключение отметим, что таймер может задавать произвольный лимит времени Т. Это время, отводимое каждому из партнеров, определяется только частотой тактового генератора. Если, например, лимит времени должен составлять Г=3 мин, то частота тактового генератора должна быть F = 2¹⁶/T = 364,1 Гц, что достигается при R1=R2=12...13 кОм и С1=С2=0,1 мкФ. При этом индикаторы времени HL1, HL2 начинают мигать с частотой F/2⁸ = 1,42 Гц за Т/8=22,5 с до истечения лимита времени.