Электроника для детей — игра «Металлическое кольцо»

Игра металлическое кольцоВ этой статье из рубрики «Электроника для детей» мы объединим теорию и практику, создав увлекательную игру на ловкость: «Металлическое кольцо!

Эта игра была довольно популярна несколько лет назад. Удерживая металлическое кольцо, игрок должен перемещать его по трехмерному пути, состоящему из кривых разной степени сложности. Игрок должен двигать кольцо (крепко удерживая его в руке) от начала к концу круга, следя за тем, чтобы кольцо не соприкасалось с металлической дорожкой.

Если есть соприкосновение между двумя частями (кольцо и дорожка), загорается светодиод, и зуммер начинает издавать звуковой сигнал. Схема питается от 12-вольтовой батареи (аккумулятор), поэтому не представляет опасности. В любом случае, всегда избегайте соединения двух полюсов батареи во избежание перегрева электрических проводов.

Дизайн игры очень прост, и помимо того, что она доставляет массу удовольствия игрокам, она также служит важным учебным пособием по электронике.

Принципиальная схема

Простая идея непрерывности электрической цепи служит основой для игры. Другими словами, электрическая цепь должна быть замкнута, а линия должна быть непрерывной от начала до конца, чтобы электроны правильно проходили через нагрузки (светодиод и зуммер). На картинке ниже показана эта концепция. Как мы уже говорили в предыдущей статье, для повышения чувствительности схемы можно использовать транзистор. Однако принцип работы такой же, как и со схемой, предложенной в этой статье.

Читать также:  Что такое нейронная сеть?

Схема состоит из следующих компонентов:

  • батарея (аккумулятор) 12 В;
  • светодиод;
  • резистор 470 Ом, который работает как защита и ограничение светодиода;
  • зуммер 12 В., который будет издавать акустический звук, при соприкосновении кольца к дорожке.

Как видно из картинки ниже, электрическая цепь допускает прохождение электронов по электрическим проводам, когда переключатель замкнут. Переключатель в данном случае представлен парой кольца и металлической конструкцией, через которую игрок должен пройти, стараясь не задеть ее самим кольцом. Достаточно короткого контакта, чтобы прозвучал зуммер и загорелся светодиод.

Схема игры

Физическая структура

Самая важная часть игры с металлическим кольцом, очевидно, представлена ​​металлическим кольцом и металлической дорожкой. Они должны быть идеально токопроводящими, поэтому должны быть изготовлены из блестящего и чистого металла. Данные детали могут быть созданы различными методами и с использованием различных материалов, таких как:

  • прочная проволока;
  • медная трубка;
  • алюминиевая трубка;
  • пластиковая трубка, выстланная алюминиевой фольгой;
  • очень прочный электрический провод без пластиковой защиты.

На картинке ниже вы можете найти пример с использованием медной трубки, которая легко обрабатывается и моделируется. Как вы понимаете, металлическое кольцо должно быть соединено с положительным полюсом батареи, а металлическая дорожка должна быть соединена с нагрузками: светодиод и зуммер. Если эти два объекта соприкоснутся друг с другом, цепь замкнется и сработают световая и звуковая индикация.

Пример металлических деталей

Сложность игры с металлическим кольцом

В зависимости от того, как построена физическая структура игры, можно определить сложность самой игры. Большое кольцо, проходящее по тонкому прямому проводу без изгибов, дает очень простую и беспроблемную игру. И наоборот, очень узкое кольцо, которое проходит по большой дороге, полной поворотов и сменой направлений, способствует получению очень сложной игры, в которой нужна очень твердая рука и много терпения.

Читать также:  Компараторы напряжения

В любом случае схема подключения всегда одна и та же, независимо от физической формы игры. Картинка ниже показывает полное окончательное создание игры. Металлическая дорожка, как упоминалось ранее, состоит из медной, алюминиевой или другой проводящей проволоки. Важно, чтобы она была достаточно прочной, чтобы не прогибалась и не деформировалась под собственным весом.

Полная сборка игры

Сделаем звук дольше

Иногда касание и контакт между кольцом и металлической дорожкой могут быть очень короткими, поэтому производимый звук вместе со свечением светодиода может быть очень быстрым и незаметным. В этом случае вы можете попытаться модифицировать схему так, чтобы даже при очень коротком и мгновенном касании издаваемый звук был достаточно продолжительным и отчетливо слышимым. Для этого достаточно немного изменить схему подключения, добавив параллельно двум нагрузкам электролитический конденсатор на 470 мкФ.

Таким образом, даже очень короткий импульс от батареи мгновенно заряжает электролитический конденсатор, который затем обеспечивает постепенную подачу тока на нагрузки даже при отсутствии физического контакта с кольцом. В этом случае даже очень короткий контакт приводит к более длительной звуковой и световой сигнализации с течением времени.

Читать также:  Сетевой коммутатор, концентратор и разветвитель: в чем разница

На картинке ниже показано это изменение вместе с соответствующей графикой звуковой и световой сигнализации без использования электролитического конденсатора (картинка выше) и с электролитическим конденсатором (картинка ниже).

Обратите внимание на то, что электролитические конденсаторы поляризованы и имеют положительный и отрицательный полюс, как и аккумуляторы. При тестировании игры можно попробовать коснуться кольцом металлической дорожки, пусть даже на очень короткое время. Будет обнаружено, что звук, издаваемый зуммером, длится дольше, чем само прикосновение.

Долгий звук после прикосновения

Итог

Создание собственных игр — это уникальный опыт, который приносит невероятное удовлетворение и удовольствие, особенно если они электрические или электронные. Как только вы поймете, как работает схема, вы сможете радикально изменить цель игры. Вы можете решить, играть ли на выбывание или на очки.

Другая идея состоит в том, чтобы запустить кольцо как можно быстрее. Вы также можете создавать различные наборы металлических колец, от самых широких до самых узких, и играть в игры разного уровня сложности. Идеи в этом смысле бесконечны и позволяют нам понять, что электроника, вероятно, является самой важной отраслью нашей жизни, и важно, чтобы дети и молодежь много знали о ней.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий