Cara membangun sirkuit XOR yang menarik dengan perangkat elektronik anak saya

9

Ketika saya sampai di rumah hari ini, anak saya dengan bangga memberi tahu saya bagaimana mereka berhasil membuat AND, ATAU, dan TIDAK logika dari kit elektronik sirkuit snap dan bertanya kepada saya bagaimana mereka bisa membuat eksklusif atau.

Adakah yang punya saran untuk sirkuit sederhana (dan mendidik / menghibur) yang akan melakukan ini?

Kit ini hanya memiliki saklar push sederhana (yaitu tidak ada switch SPDT) dan berbagai komponen elektronik dasar yang biasa. Memang ada transistor PNP dan NPN tapi saya lebih suka sesuatu yang lebih sederhana (mereka belum menggunakan transistor sejauh ini). Dioda akan baik-baik saja karena lebih mudah dimengerti dan lebih akrab.

Satu ide yang saya miliki adalah sesuatu seperti ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

tetapi tidak ideal karena menggunakan dua kemasan baterai dan akhirnya mengarahkan lampu melalui pembagi potensial yang harus disesuaikan dengan voltase baterai saat ini. Ada saran yang lebih baik?

EDIT:

Untuk memperjelas, mereka ingin membuat sirkuit yang memiliki dua tombol tekan, dan lampu akan menyala jika salah satu (tetapi tidak keduanya) saklar ditekan.

Secara khusus, tidak ada persyaratan bahwa rangkaian memiliki input digital dan output digital (cara kita biasanya berpikir tentang logika digital).

Peter de Rivaz
sumber

Jawaban:

12

Bagaimana dengan ini?

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Untuk menyalakan lampu, salah satu sakelar harus ditutup dan yang lainnya terbuka. Perhatikan bahwa jika kedua sakelar ditutup, banyak daya akan terbuang sia-sia di resistor tetapi lampu akan mati sepenuhnya. Perhatikan lebih lanjut bahwa seseorang mungkin harus menggunakan bola lampu yang sangat kecil dan mungkin harus menggunakan tegangan yang lebih tinggi atau mengurangi resistor untuk mendapatkan banyak cahaya, tetapi orang harus memastikan bahwa tegangan kuadrat dibagi dengan hambatan tidak melebihi peringkat daya resistor (untuk contoh, jika Anda menggunakan 12 volt dan 22 ohm, Anda harus menggunakan resistor 5-watt). Atau Anda bisa mengganti resistor dengan bola lampu dan melindunginya sehingga cahayanya tidak terlihat.

Jika Anda ingin sirkuit transistor, inilah setengah dari sirkuit yang saya rancang untuk mobil orang tua saya beberapa dekade yang lalu ketika saya berusia sekitar delapan (saya tidak ingat nilai-nilai resistor yang sebenarnya; transistor adalah semacam paket TO-3 dan tidak 3906's; komponen yang diberikan harus sesuai untuk keperluan demonstrasi - yang asli menggunakan lampu daripada LED dan resistor). Seorang teman teknik elektro yang sudah dewasa membantu dengan desain, tetapi saya merancang konsep keseluruhan.

skema

mensimulasikan rangkaian ini

Input sisi kiri disambungkan ke salah satu flash signal turn pada mobil; input sisi kanan disambungkan ke lampu rem. Lampu adalah lampu kiri sebuah trailer. Lampu flasher dan trailer sisi kanan terhubung dengan kabel yang sama. Perhatikan bahwa positif ada di bawah . Tantangan putra Anda adalah untuk mencari tahu apa maksud dioda di bagian bawah (perhatikan uraian di atas tentang rangkaian apa yang terhubung).

supercat
sumber
Ide yang sangat bagus! Kami mencobanya pagi ini, tetapi sayangnya daya tahan lampu sebenarnya jauh lebih rendah dari 100 dan tidak akan menyala saat ini - tetapi anak itu menyarankan agar kami dapat menggunakan amplifier juga untuk meningkatkan daya ... Ide bagus, mudah dipahami dan mengarah ke diskusi yang menarik - terima kasih banyak atas bantuan Anda!
Peter de Rivaz
@PeterdeRivaz: Untuk mendapatkan kecerahan optimal dari lampu, Anda dapat mengganti masing-masing resistor dengan 2-4 lampu secara paralel (letakkan kotak atau sesuatu di sekitar mereka sehingga mereka tidak akan "menyala"). Mungkin menarik untuk dicatat bagaimana menambahkan lebih banyak lampu secara paralel di bagian atas membuat lampu tersebut lebih redup dan bagian bawah lebih terang. Saya juga menambahkan rangkaian transistor berdasarkan sirkuit nyata yang saya rancang (dan ayah saya buat) beberapa dekade yang lalu untuk mobil orang tua saya.
supercat
@PeterdeRivaz: Memikirkan tentang mobil orang tua saya ... sirkuit hanya dengan resistor mungkin sebenarnya praktis untuk keperluan otomotif (mungkin menambahkan dioda di tempat yang sama, dan untuk banyak tujuan yang sama, seperti di sirkuit bawah) jika lampu bohlam diganti dengan dua kabel LED back-to-back-back atau stringnya.
supercat
6

Salah satu persamaan yang mungkin untuk XOR adalah (A + B) .not (AB)

Jika hanya satu tombol kontak yang harus digunakan, itu dapat diterapkan oleh skema berikut, menggunakan logika dioda.

KETERANGAN : Skema awal digambar dengan lampu sebagai output, tetapi selama lampu adalah perangkat simetris, dioda sebenarnya berlebihan. Pada saat yang sama, implementasi XOR ini akan bekerja dengan lebih baik dengan indikator LED, jadi saya menggambar ulang dengan cara ini:

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Jika tombol dengan switching kontak dapat digunakan, semuanya menjadi sangat sederhana. Skema berikut menggunakan persamaan yang sedikit berbeda: Q = (A + B). (Bukan A + bukan B)

skema

mensimulasikan rangkaian ini

Johnfound
sumber
Terima kasih, dia tidak memiliki kontak switching SPDT, tapi saya pikir ada relay. Saya akan memeriksa di pagi hari, tapi saya agak khawatir bahwa kita mungkin hanya memiliki 2 atau 3 dioda / LED sehingga rangkaian pertama mungkin juga tidak mungkin. Apakah ada yang lebih sederhana?
Peter de Rivaz
@ PeterdeRivaz - Saya menemukan skema yang lebih baik. Lihat sekarang.
johnfound
@PeterdeRivaz - Dalam skema pertama, lampu dapat dengan mudah diganti dengan LED dalam hal ini resistor bertindak sebagai pembatas arus.
johnfound
Apa komponen yang ditandai BR1? Saya tidak mengenali simbol dan parameter di circuitlab tampaknya tidak memberi saya petunjuk? Sunting: Saya menemukannya - penyearah jembatan - tapi saya tidak berpikir saya akan memiliki salah satu di dalam kit.
Peter de Rivaz
@PeterdeRivaz - ini adalah penyearah jembatan yang berisi 4 dioda, terhubung persis seperti di skema kiri. Kedua skema ini sama. Cukup ditarik secara berbeda. Yang benar lebih mudah dipahami dari beberapa orang.
johnfound