Elektronischer Würfel mit Logikgattern

Diese Schaltung simuliert einen Würfel. Man drückt einen Taster und daraufhin wird die Zahl wie auf einem echten Würfel aber mittels 7 LEDs dargestellt. Durch die Verwendung von Standard-Logikbauteilen der 74xx-Reihe ist die Schaltung zwar sehr umständlich, aber gut geeignet, um Grundlagen der Digitaltechnik (Logikgatter) zu verstehen. Die Schaltung kann auch auf einem Steckbrett aufgebaut werden und eignet sich daher prima für den Schulunterricht.

Funktionsweise

IC3 ist so konfiguiert, dass er binär von 1-6 (0-5) zählt und dann wieder auf Null zurückgesetzt wird. Die NAND und NOR Gatter sind so verschaltet, dass sie diese Binärzahlen in das entsprechende Würfelmuster umgesetzt werden. Die richtige Verschaltung der NAND und NOR Gatter ist eine spannende Denkaufgabe, die auch prima am PC oder mit Zettel und Stift erledigt werden kann. Es gibt dabei mehrere Lösungsmöglichkeiten. Das Ziel ist natürlich, so wenige Gatter wie möglich zu verwenden.

Um eine „zufällige“ Würfelzahl zu generieren, schließt man einfach einen (nicht entprellten) Taster an den Pin 14 des Zähler-ICs 7492 an. Beim Druck auf den Taster prellt dieser und erzeugt dadurch mehrere Zählimpulse. Der Zähler bleibt dann bei einer mehr oder weniger zufälligen Zahl zwischen Null und Fünf stehen.

Stückliste

  • IC1: 7400 (4-fach NAND)
  • IC2: 7402 (4-fach NOR)
  • IC3: 7492 (Zähler)
  • T1..T4: Standard NPN-Transistor, der LEDs ansteuern kann, z.B. BC547
  • R1..R4: 3k3 (Basis-Vorwiderstände für T1…T4; nicht auf dem Schaltplan eingezeichnet)
  • R5..R11: 220Ω (LED Vorwiderstände; Nummerierung unterscheidet sich auf dem Schaltplan)

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Datenblätter

Schaltplan

Elektronischer Würfel Schaltplan

Aufbau

Durch die Pläne sollte der Aufbau auf einer Streifenrasterplatine kein Problem darstellen. Die Schaltung lässt sich auch prima auf einem Steckbrett aufbauen. Bei der Streifenrasterplatine ist auf die Leiterbahnunterbrechungen und R8 zu achten.

Fotos

 

27 Kommentare zu “Elektronischer Würfel mit Logikgattern

  1. Habe die Schaltung mal nachgebaut.
    es gibt noch Dreher in der Bezeichnung. LED2+3 sind mit LED6+7 zu vertauschen.
    Dann passt der Schaltplan mit der Anordnung links oben in der Übersicht überein.
    Solange CLK A am 7492 nicht über ein anderes IC gesteuert wird, funktioniert das Zählen nur, wen man über einen Taster den CLK A auf Masse zieht.
    Ach ja, die Basiswiderstände sind ja im Text schon erwähnt.

  2. Also, ich muss sagen das die Schaltung nicht das wahre ist. Da fehlt der Taktgeber und die LED´s spielen verrückt, obwohl ich alles richtig angeschlossen habe. Ich habe die Schaltung meinem Kollegen gezeigt und er hat die Scheiße studiert. Selbst er steht wie vor ein Rätsel. Naja… Scheiß Schaltung

  3. Bei mir klappt das alles nicht, bei dir etwa Stefan? Danke trotzdem ich hab auch noch ein paar fehlerchen mehr gefunden trotzdem Leuchten bei mir immer nur LED1, LED4, Led6 und LED7 was hab ich falsch?

  4. @Enrico
    Wegen deinen schwarzen Punkten:
    Das sind die Punkte, bei denen R8 und die Verbindung von D1 hin zu T1 von unten angelötet werden. Kannst das ganze aber auch oben drauf machen, hab ich so gemacht.

  5. Habe deinen Würfel im Rahmen eines Vorpraktikums gebaut. War schon ziemlich interessant. Hatte allerdings Lochplatinen, ohne Leiterbahnen, was das ganze Verdrahten usw erschwert hat.
    Allerdings hast du auf deinem Bestückungsplan im Vergleich zu deinem Schaltplan ein paar Fehler.
    So fehlt auf dem Bestückungsplan z.B. die Verbindung vom Pin 1 vom IC7492 weg. Auch die Verbindung zwischen Pin 2 und 13 und Pin 4 und 11 ist falsch. Außerdem fehlt beim IC7402 die Verbindung zum Pin 5 hin.
    Noch eine Frage: Ist es beabsichtig bzw. ging es von der Kombination der NANDs und NORs nicht anders, dass die „“3″“ rechts diagonal und die „“2″“ links diagonal angezeigt wird? Oder konntest du die „“5″“ nur so erzeugen.
    Hatte zudem Probleme, dass mein Schalter nicht prellt und habe dann ein IC „“NE555″“ zwischen Taster und Anschluss von Pin 14 am IC7492 gesetzt. Dann hat das ganze die gewünschten „“paar kHz““ erzeugt.
    Ansonsten ist der Würfel echt prima und die Fehlersuche bringt einen auch weiter.

  6. Ich weiß nich werd ich mit meinen schwarzen Punkten jetzt ignoriert???
    Als Taktgeber ist eben KEIN einfacher Taster möglich am besten geht es mit nem Schmitt-Trigger! Ich find außerdem das es mit NE 555 bisschen einfacher wäre oder?

  7. Auf dem Aufbauplan sieht man zwei scharze Punkte (am collektor t1 und an der Plusschiene) muss da ein Kabel eingelötet werden? Wenn ja wieso soweit hinten?
    macht bisjetzt echt Spaß den Würfel zu bauen, ist nicht zu schwer und nicht zu leicht (hab noch ein paar veränderungen vorgenommen) großes Lob!
    mfg Enrico

  8. Nee da brauchst du keine Widerstände wieso auch ?? die LED\’S haben ja ihren vorwiderstand und die schaltung wird ja au net mit mehr als 5V betrieben oder ???

  9. Hey hey,
    Bin wir zwar nicht sicher aber fehlen denn ejtzt in der deiner Schaltung ein paar Widerstände s.o Stückliste.
    Wenn nicht warum? Und kann ich dann nach Schaltplan gehen?
    Würde mich auf ein baldiges Rückschreiben freuen.
    MfG Tim

  10. Da funktioniert ein ganz normaler Taster. Am besten einfach mal durchprobieren, welcher das beste Ergebnis liefert. Kondensatoren braucht diese Schaltung nicht.

  11. Ah stimmt ok und was meinst du mit stark prellender? Kann ich da einen handelsüblichen benutzen oder?
    Sorry das ich dich hier so ausfrag abaer ich brauch das für meine Technikprüfung un mein Schaltplan sieht irgendwie weng anderst aus. Braucht man nich noch Kodensatoren?
    mfg Enrico

  12. hiiiiiiiiiiilfeeeeeeeeeee wir haben in 2 wochen technik prüfung un wollten so einen würfel eigentlich machen aber is des nich kompliziert un schwer????die vielen striche auf dme schaltplan haben uns etwas verwirrt….kann uns jemand helfen also geht des nich einfacher??? Irgendiwe haben wir nicht so viel Ahnung von technik…

  13. Hey ich find das echt eine spitzen Sache mit dem elektronischen Würfel!!
    Muss darüber jetzt ein Referat machen!!
    Wollte mal fragen ob schon mal jemand ein Referat darüber gemacht hat und mir vllt. ein bisschen helfen kann wie ich das aufbauen kann?!

    Gruß Philipp

  14. Du hast Recht – entgegen dem Schaltplan habe ich der Basis der vier Transistoren jeweils noch einen Vorwiderstand von 3,3k Ohm spendiert. Bei T5 wurde einfach nur falsch durchnumeriert – damit ist natürlich T4 gemeint. Ich werde den Schaltplan bei Gelegenheit korrigieren.

    Gruß,
    Benedikt Wirmer

  15. Hallochen,
    ich würde ja gerne einmal die Schaltung aufbauen, aber die Stückliste und der Schaltplan weisen Differenzen auf. Z.B. finde ich nur 7 Widerstände auf dem Schaltplan (R1-R3, R5-R8 je 220 Ohm), auf der Anzeigeplatine jedoch 11 Widerstände (R1, R3-R7 jeweils 220 Ohm und R9-R12 je 3,3 kOhm + R8). Wie soll man das verstehen?
    Sind T4 und T5 die Gleichen ?

  16. Super Schaltung 🙂 Hat Spass gemacht die als Anfänger zu bauen und zu verstehen. Vielen Dank!
    IC7492 kann man bei Conrad bestellen (www.conrad.de)
    Bei mir hat das ganze erst funktioniert, als ich den Schalter zwischen GND und Takt (nicht zwischen VCC und Takt) gesetzt habe.

  17. hallo, ich habe auch eine frage zum ic7492 (siehe Dennis Jarczyk). muss es unbedingt dieses ic sein oder geht auch ein anderes? gruß sven

  18. Es geht auch einfacher. Mit einem 4073 (3-fach-und), einem 4081 (2-fach-und), einem 4071 (2-fach-oder) und einem 4518 (Zähler), besser wäre ein Zähler mit Null-Unterdrückung.

  19. Es geht auch viel einfacher, hätte da eine Lösung anzubieten. Mit einem 3-fach und (4073), einem 2-fach und (4081) einem 2-fach oder (4071) und einem Zähler (4518) besser wäre ein Zähler mit Null-Unterdrückung.

  20. Hi, habe eine Frage zu dem Würfel. Ich kann nirgends den ic7492 finden. Gibt es dazu eine Alternative? Danke für deine Bemühungen, Gruss, Dennis

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