Jak zbudować interesujący obwód XOR za pomocą zestawu elektroniki mojego dziecka

Kiedy dzisiaj wróciłem do domu, moje dziecko z dumą opowiadało mi, jak udało im się stworzyć AND, OR, a NIE logikę ze swojego elektronicznego zestawu obwodów zatrzaskowych i pytało mnie, jak mogą zrobić ekskluzywne lub.

Czy ktoś ma jakieś sugestie dotyczące prostego (i wysoce edukacyjnego / rozrywkowego) obwodu, który by to zrobił?

Zestaw ma tylko proste przełączniki push (tj. Bez przełączników SPDT) i zwykłą różnorodność podstawowych elementów elektronicznych. Ma tranzystory PNP i NPN, ale wolałbym coś prostszego (do tej pory nie korzystali z tranzystorów). Diody byłyby w porządku, ponieważ są łatwiejsze do zrozumienia i bardziej znane.

Jednym z moich pomysłów było coś takiego:

ale nie jest to idealne rozwiązanie, ponieważ wykorzystuje dwa zestawy akumulatorów i ostatecznie napędza lampę przez rozdzielacz potencjału, który należy dopasować do aktualnych napięć akumulatora. Jakieś lepsze sugestie?

EDYTOWAĆ:

Aby to wyjaśnić, chcą stworzyć obwód, który ma dwa przyciski, a lampa zapali się, jeśli zostanie naciśnięty jeden (ale nie oba) przełącznik.

W szczególności nie ma wymogu, aby obwód miał wejścia cyfrowe i wyjście cyfrowe (tak jak normalnie myślimy o logice cyfrowej).

Co powiesz na to?

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Aby zapalić lampę, jeden z przełączników musi być zamknięty, a drugi otwarty. Zauważ, że jeśli oba przełączniki są zamknięte, rezystory zmarnują dużo energii, ale światło będzie całkowicie wyłączone. Zauważ też, że może być konieczne użycie bardzo małej żarówki i może być konieczne użycie wyższego napięcia lub zmniejszenie rezystorów, aby uzyskać dużo światła, ale należy upewnić się, że napięcie podzielone przez rezystancję nie przekracza mocy znamionowej rezystora (dla na przykład, jeśli użyłeś 12 woltów i 22 omy, musisz użyć rezystorów 5-watowych). Alternatywnie możesz wymienić rezystory na żarówki i ukryć je, aby ich światło nie było widoczne.

Jeśli chcesz obwód tranzystorowy, oto połowa obwodu, który zaprojektowałem dla samochodu moich rodziców kilka lat temu, kiedy miałem około ośmiu lat (nie pamiętam rzeczywistych wartości rezystorów; tranzystory były rodzajem pakietu TO-3, a nie 3906; podane elementy powinny być odpowiednie do celów demonstracyjnych - w prawdziwym zastosowano lampę, a nie diodę LED i rezystor). Dorosły przyjaciel elektrotechniki pomógł przy projektowaniu, ale zaprojektowałem ogólną koncepcję.

^{zasymuluj ten obwód}

Wejście po lewej stronie jest podłączone do jednego z kierunkowskazów w samochodzie; wejście po prawej stronie jest podłączone do światła hamowania. Lampa jest lewym światłem przyczepy. Prawa lampa kierunkowskazów i lampa przyczepy są podłączone podobnie. Zauważ, że dodatni jest na dole . Wyzwanie twojego syna polega na ustaleniu, do czego służą diody na dole (rozważ powyższy opis tego, do czego obwód został podłączony).

Jednym z możliwych równań dla XOR jest (A + B). Nie (AB)

Jeśli trzeba użyć tylko jednego przycisku kontaktowego, można go zaimplementować na następującym schemacie, używając logiki diodowej.

UWAGA : Początkowy schemat został narysowany z lampami jako wyjściem, ale tak długo, jak lampy są urządzeniami symetrycznymi, diody są w rzeczywistości zbędne. W tym samym czasie ta implementacja XOR będzie lepiej działać ze wskaźnikiem LED, więc przerysowałem w ten sposób:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Jeśli można użyć przycisków z przełączanymi stykami, wszystko staje się naprawdę proste. Poniższy schemat wykorzystuje nieco inne równanie: Q = (A + B). (Nie A + nie B)

^{zasymuluj ten obwód}