Электронная автоматика 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.

Описываемый прибор предназначен для тренировки способности человека быстро и правильно реагировать на различные цвета и отработки координации движений пальцев рук.

На передней панели прибора находятся лампы красного, зеленого, синего цвета и световые табло с надписями Замедленная реакция, Цветовосприятие и реакция хорошие, Цветовосприятие плохое, а в руках у испытуемого — пульт с кнопками таких же цветов.

При включении прибора в сеть горят все три лампы. 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.

Рассмотрим работу тренажера по его функциональной схеме, приведенной на рис. 1. Управляет автоматом 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.

Рис. 1. Функциональная, схема автомата

Рис. 2. Принципиальная схема автомата

Логическое устройство анализирует поданную на его входы информацию и в соответствии с Ней управляет зажиганием надписей на табло, характеризуя реакцию испытуемого.

Принципиальная схема автомата приведена на рис. 2. На логических элементах Dl.l, D1.2 микросхемы D1 собран генератор импульсов, частота следования которых составляет несколько десятков килогерц. Эти импульсы подаются, на счетчик с коэффициентом пересчета 3, собранный на элементах D5.1, D5.2, D1.3. Входящие в микросхему D5 D-триггеры работают в счетном режиме, так как их инверсные выходы соединены с D-входами. Коэффициент пересчета 3 получен благодаря использованию элемента D1.3 2И-НЕ. При появлении на выходах триггеров уровней логической 1 на выходе элемента D1.3 установится логический 0, который установит в 0 триггер D5.1. При следующих импульсах триггеры будут последовательно устанавливаться в состоянии 1/0, 0 1, 1 1→ 0 0 и т. д (стрелка означает переключение триггеров из состояния 1 1 в состояние 0 0). Конденсатор С2 увеличивает длительность импульса сброса.

Допустим, что при включении питания (S4) реле К1 не сработало. В этом случае на выводе 5 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, H2 и ИЗ светятся слабо, потому . что на базы транзисторов V7 — V9 поступают не постоянные напряжения, а импульсные (два импульса из каждых трех, вырабатываемых генератором импульсов).

Одновременно нормально замкнутые контакты K1,1 обесточенного электромагнитного реле К1 установят в исходное состояние RS-триггеры, собранные на элементах D2.2 и D2.3, D3.1 nD2.1, 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 логическая 1, так как на одном из входов каждого из этих элементов — логический 0. В это время транзисторы V10— V12 окажутся закрытыми, а лампы Н4, Н5, Н6, подсвечивающие надписи на табло, обесточенными. На выходах элементов D6, D7 — логическая 1,

Через некоторое время мультивибратор, собранный на транзисторах V1 — V5, изменит свое состояние на противоположное, и реле К1 сработает. Генератор импульсов перестанет работать, и одна из ламп H1 — Н3 будет индицировать одно из трех устойчивых состояний счетчика импульсов (за время работы генератора импульсов счетчик многократно переполнялся, поэтому число, записанное в нем, совершенно случайно). 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 Н2 (красного цвета) и испытуемый нажал кнопку S2 такого же цвета. При этом на выходе элемента D6, осуществляющего в данном случае логическую операцию 2И-ЗИЛИ-НЕ, появится низкий логический уровень, и триггер на элементах D2.2, D2.3 переключится в состояние, противоположное предыдущему. На выходе элемента D7, осуществляющего логическую операцию ЗИЛИ-НЕ, также появится низкий логический уровень, 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 логический 0, 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 логическая 1. Не загорится и лампа Н4 Замедленная реакция, так как на вход логического элемента D4.1 будет подан логический 0 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 табл. 1. В ней (0) — появление сигнала только на время нажатия кнопки, буква Г — лампа горит, НГ — не горит.

Резисторы R10, R12, R14, R16, R18, R20 ограничивают выходные токи логических элементов и токи базовых цепей транзисторов V7—V12, Резисторы R11, R13, R15, R17, R19, R21 надежно удерживают эти транзисторы в закрытом состоянии при уровнях логической 1 на левых (по схеме) выводах резисторов R10, R12, R14, R16, R18, R20. Диод V15 обеспечивает полную разрядку конденсатора С5.

Питание всех микросхем автомата осуществляется от выпрямителя на диодах V20 — V23 со стабилизатором напряжения, собранном на транзисторе V13 и стабилитроне V14. Транзисторы и лампы Hl-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 Н1 - Н6, разъема X1, смонтированы на печатной плате размерами 155 X 95 мм (рис. 3) 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.

Рис. 3. Монтажная плата и схема размещения деталей на ней: в — вид на печатные проводники со стороны, противоположной размещению деталей; 6— вид на печатные проводники со стороны деталей; в — расположение деталей на плате

Все постоянные резисторы— МЛТ-0Д25, переменный резистор R9—СПО-0,125. Конденсаторы С1 и С2 типа К10-7В или КМ-6; С3 — С7 —типа К50-6. Транзисторы VI — V4, V6 могут быть любые из серий КТЗО6, КТ312, КТ316, V5— КТ603, КТ608, МП35; Транзисторы МП26Б (V7—VI2) можно заменить на МП25, ГТ402, ГТ403, а ГТ403Г (V13) — на FT402, ГТ403, П213 с любыми буквенными индексами, Микросхемы D1 — D4, D6, D7 можно заменить соответствующими аналогами из серии К458 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.

Трансформатор Т1 намотан на магнитолроводе 1.1120 X 30. Обмотка I содержит 1760 витков провода ПЭВ-2 0,21, обмотка II—55 витков провода ПЭВ-2.0,27, обмотка III — 200 витков провода ПЭВ-2 0,41, Лампы H1—H6 МH26-0.12. Кнопки S1—S3 типа КМ1-1. Выключатель питания S4 может быть любого типа, например TB1-1.

Кнопки S1—S3. монтируют в выносном пульте произвольной конструкции, который соединяют с прибором гибким четырехжильным кабелем длиной 1,5—2 м через разъем X1. Цвет кнопки S1 должен соответствовать цвету лампы НЗ, S2 — цвету лампы H2, S3 — цвету лампы H1.

Прибор может быть собран в деревянном корпусе, оклеенном цветным дерматином или декоративной поли-шпшлхлоридной пленкой. Передняя панель из органического стекла, под ней находятся лампы H4—Н6, освещающие табло. На передней панели находится также выключатель питания S4. Гнездовая часть разъема X1 и держатель предохранителя F1 находятся на задней стенки 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 даижок 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.