半田付け作業を終えた電子サイコロキットに電源を繋いで、動作確認をした。

必要とする電源電圧は9V、予想以上に高い。サイコロ6に相当する点灯状態だと、消費電流が65mA。省エネキットになっていない。

121106-4.jpg問題はサイコロの点灯パターン。2と3はおかしい。半田付けのミスではなく、回路図ではそうなっているので、設計ミスと断じたい。LED6とLED7(あるいはLED1とLED2)との位置を交換すれば修正され、完璧になる。

なお、写真のLED点灯は眩しいが、実際に目にはふつうの明るさと映っている。

121106-5.jpg121106-6.jpg121106-7.jpg121106-8.jpg121106-9.jpg121106-a.jpg

本キットの動作原理は以下の通り。

U2は有名な発振回路用IC NE555。スイッチSW1を押すと、トランジスタQ2がOnになり、NE555が発振する。SW1を放すと、C1からの放電により、やがてQ2がOffに変わり、NE555は発振できなくなる。発振が止まった瞬間までのクロック数(パルス数)をカウンターCD4017がカウントしているので、その後のクロック数に変化がないことから、サイコロの出た目が固定される。

U1は10進数カウンター CD4017、入力パルスの数をカウントし、10で割った余りを出力する。その出力で以下のように、LEDを点灯させる。

出力0でLED1, 7, 2, 6が点灯、つまりサイコロ4になる。
出力1でLED4, 2, 6が点灯し、サイコロ3。
出力2でLED1, 7, 3, 5, 2, 6が点灯し、サイコロ6。
出力3でLED1, 7, 4, 2, 6が点灯し、サイコロ5。
出力5でLED4が点灯、つまりサイコロ1になる。
上記以外の出力(残りは4しかないので、出力4)でLED2, 6が点灯し、サイコロ2。
出力6でCD4017がリセットされる。

LEDがスイッチを放すと点滅するスピードが徐々に落ち、やがて止まった理由は発振器NE555は徐々に発振周波数が低下し、最後に発振しなくなるによる。

サイコロが乱数(少なくとも見かけ上)になる理由は、C1の放電時間、R16による放電時間、CD1407のリセットタイミングがそう簡単に推測できないから。

ただ、サイコロのでた目が本当にランダムかというと、検証する必要があろう。暇があれば、6000回をやって、毎回の出た目を記録し、1~6が均等に1000回ずつ出ていたら乱数と思っていい。6000回でも不安なら6万回、60万回やれば、確信に変わる。

製作で感じた問題は、許容差が1%の抵抗器は誤差が3%前後となっているものが多いこと。今回のデジタル回路では精度自体がどうでもいいが、不良品が市場に流通してはいけない。

また、PICを利用すれば、疑似乱数を数式でつくり出すことができ、ちゃんとした電子サイコロになる。コスト削減も可能。

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