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Dice
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TipFox
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Beitrag1/1, Verfasst am: 11.01.2016, 23:01   

Betreff:   Dice
Zusatz:       LED-Würfel mit CMOS-Logik
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In einer älteren Ausgabe der "Radio Electronics" fiel mir folgender kleiner Artikel auf, der eine recht "einfache" Logik für einen elektronischen Würfel vorstellt:





Nun - wenn sich wie hier Text und Schaltung widersprechen - dann baut man natürlich nicht gleich los Wink

Also wurde die Schaltung erst einmal in LTSpice simuliert - und natürlich funktionierte sie so nicht.
Nach einigen Überlegungen bin ich zu folgenden Korrekturen gekommen:






Damit war LTSpice zufrieden ...

Umgesetzt auf hier vorhandene CMOS-Bausteine sieht die Schaltung dann so aus:





Hier sieht man das Ganze fertig aufgebaut:





Verwendet wurde 2 x CD4013 für den Ringzähler und ein CD4093 für NAND/AND ...


Die CMOS-ICs wurden innerhalb der IC-Sockel mit je 100nF (SMD) abgeblockt:





Aud diese Block-C's sollte man nicht verzichten ...


Damit hat man natürlich erst einmal nur die Logik für einen elektronischen Würfel. Damit daraus ein funktionierendes Teil wird, benötigt man noch einen Taktgenerator und eine Anzeige.

Als Taktgenerator habe ich den altbewährten NE555 verwendet. Der arbeitet hier im astabilen Modus mit ca. 120 Hz. Dabei ist er so eingestellt, dass die normale Triggerschwelle des NE555 ( = 2/3 Ub) nie erreicht wird. D.h. im Ruhezustand werden keine Takte erzeugt.

Zum Würfeln kommt der Control-Eingang des NE555 ins Spiel. Ein Elko sorgt hier dafür, dass während seiner Ladezeit die Triggerschwelle niedriger als üblich ist und Takte erzeugt werden. Die Ladezeit des Elko's erzeugt einen "Ausrolleffekt", bis schließlich der Takt wieder anhält. Der Elko hat sich dann auf 2/3 Ub aufgeladen und diese Triggerschwelle wird halt dann nicht mehr erreicht (s.o.).

Ein neuer Wurf wird über einen Taster gestartet, der über einen Entladewiderstand den Elko entlädt und damit den Vorgang von Vorne startet. Der Entladewiderstand bewirkt einen "Anrolleffekt", das ist aber eher automatisch mitentstanden ...

Der Takt wird zusätzlich auf einen Piezo-Schallwandler gegeben, damit der Würfel nicht stumm ist Wink

So sieht dann die Schaltung aus:





Hier der Aufbau:





Der noch fehlende Anzeigenteil besteht nur aus Treibern für die LED's und eben den richtig angeordneten LED's. Hier also die Schaltung:






... und hier der Aufbau:





Falls jemand aus der µController-Fraktion bis hier hin durchgehalten hat: diesen Teil kann man natürlich auch an einen µController hängen und den ganzen Rest der Sofware überlassen. Da gibt es dann natürlich noch viel mehr Möglichkeiten - aber das ist ein anderes Thema Wink
Dazu gibt es auch noch einen Rasterplan ...

Hier sieht man die 3 Baugruppen zum Test verschaltet, alle korrespondierenden Anschlüsse verbunden und an 9V Betriebsspannung:





Die selbe Situation noch einmal als kleines VIDEO (ca. 3MB ).


Tja - da alles funktioniert hat, kann ich mir jetzt wieder Gedanken machen, wie ich das verpacke Wink

Die Platinen sind bewusst alle gleich groß, so dass man sie zu einem Würfel stapeln kann. Mal schau'n ...
_________________
Gruß TipFox
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