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Elektronischer Würfel
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Würfel
mit einem astschalter, der beim Schließen einen Zähler ansteuert.
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Derartige elektronische Würfel bestehen aus einem viereckigen, würfelähnlichen
Gehäuse, auf dessen Oberseite sechs oder sieben Leuchtdioden zur Erzeugung der tijirfelzahlen
1 bis 6 vorgesehen sind (Zeitschrift XLO, Nov. 1975, 5. 5+). Im gehäuse ist die
elektronische Schaltung und eine Batterie untergebracht. An einer Seitenwand ist
ein Ein-Ausachalter und ein Taster zum Ansteuern des Zählers vorgesehen. Dieser
elektronische Würfel wird bei Würfelspielen von den Spielern in die Hand genommen
und durch Drücken des Tastschalters eine Zahl 'gewürfelt', d.h. zum Aufleuchten
gebracht.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll unter anderem die Aufgabe gelöst
werden, einen elektronischen Würfel so auszugestalten, daiä seine Anwendung beim
Würfelspiel einfacher und sicherer wird. Brfindungsgemäb wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß er mit mehreren Tastachaltern oder mit entsprechenden dafür geeigneten
Anschlüssen versehen ist. Vorteilhaft ist an jeder Seite ein Tastschalter vorgesehen,
so daß z.B. der zentral liegende Würfel von vier Seiten aus und somit von mehreren
Spielern bequem erreicht und getastet werden kann. Dadurch braucht der Würfel nicht
mehr herumgereicht zu werden und die sich einstellende Zahl ist von allen Spielern
jederzeit leicht ablesbar.
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Ist der Würfel mit Anschlüssen für Tastschalter, gegebenenfalls zusätzlich
zu in den Seiten angebrachten Tastschaltern, versehen, so können Tastschalter über
Leitungen angeschlossen sein oder werden. Damit ist der Würfel fernbedienbar. Dies
hat den Vorteil, daß kein Spieler mehr über den Spieltisch zum Würfel selbst greifen
muß.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand
der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen elektronischen Würfel von oben,
Fig.
2 denselben von der Seite, zeigt 3 denselben eingesetzt oder eingebaut in ein Spielfeld
und der Höglichkeit, von jedem Spieler-Ausgangspunkt den Würfel zu tasten,und mit
einer Tastanzeige, Fig. 4 zeigt ein Spielfeld mit einem Ausschnitt für den Würfel,
Fig. 5 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung, Fig.
6 ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltung, Fig. 7 den Querschnitt
durch eine Spielfeldunterlage, Fig. 8 einen Dastschalter der Spielfeldunterlage,
Fig. 9 die zugehörige Kontaktanordnung und Fig.lO eine Erweiterungsachaltung, um
mit einer geringen Zahl von Verbindungsleitungen auszukommen.
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Mit 1 ist ein rechteckiges oder quadratisches quaderförmiges Gehäuse
bezeichnet, dessen obere Seite 2 mit sechs Würfel-Anzeigeelementen 3, insbesondere
Leuchtdioden versehen ist. Vorzugsweise an jeder Seitenwand 4 oder auf der oberen
Seite 2 im Bereich der Kanten oder Ecken ist erfindungsgemäß ein Tastschalter 5
vorgesehen, so daß der Würfel von allen Seiten leicht bedienbar ist.
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Zweckmäßig sind anstelle der Tastschalter 5 oder zusätzlich zu diesen
mehrere Anschlüsse 6, z.B. Löt- oder Steckanschlüsse oder fest angebrachte Kabel,
an einer oder mehreren, vorzugsweise an jeder Seitenwand 4 angebracht, so daß über
Kabel 7 und an diesen angebrachte Gastschalter 5 eine Fernbedienung möglich ist.
Dadurch kann der Würfel zentral aufgestellt werden und von allen Seiten leicht beobachtet
werden.
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Zweckmäßig sind am Würfel, vorteilhaft auf der Oberseite 2, im Bereich
der Gastschalter 5 und/oder am Ende der Verbindungsleitung 10 bzw. des Kabels 7
Anzeigelampen 8, vorzugsweise Leuchtdioden, vorgesehen. Jedem Tastschalter ist dabei
wenigstens eine Anzeigelampe 8 zugeordnet. Diese sind mittels der Tastschalter 5
derart betätigbar, daß beim Betätigen eines Tastschalters 5 eine diesem zugeordnete
Anzeigelampe 8 aufleuchtet. Gleichzeitig wird die erreichte Zahl durch die Leuchtdioden
3 angezeigt. Hierdurch ist es möglich, den Spielern anzuzeigen, welcher Spieler
die gerade aufleuchtende Zahl 'gewürfelt' hat. Dies kann durch elektromechanische
Anwahl,
z.B. über Relais, behanker, Reedrelais oder vollelektronisch, z.B, über eine der
Zahl der Spieler bzw. Testschalter 5 entsprechende Zahl von Flipflops, durch einen
Ringzähler oder ein Schieberegister ermöglicht werden, wie später anhand der Big.
5, 6 und 10 näher beschrieben wird. Zweckmäjig können die Taatschalter 5 als Lauchttasten
ausgebildet sein.
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Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, die Anzeigelampen 8 so zu
schalten, daß beim Betätigen eines Tastschalters 5 die Anzeigelampe 8 des nächstfolgenden
Spielers aufleuchtet, Dies bedeutet, daß dieser Spieler an der Reihe ist. Weit-erhin
können vorteilhaft je Spieler zwei Anzeigelampen 8 vorgesehen sein, wobei eine anzeigt
wer getastet hat und die zweite, wer als nächster an die Reihe kommt, Die beiden
Anzeigelampen besitzen dann zweckmäbig verschiedene Farben, z.B. rot und grün, z.B.
rot für den Spieler, der getastet hat und grün für den nächstfolgenden Spieler.
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Weiterhin können je Spieler andersfarbige Anzeigelampen 8 vorgesehen
sein. Diese sind vorteilhaft andersfarbig als die Leuchtdioden 3.
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Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte elektronische Würfel kann zentral
auf den Spieltisch oder einem Spielfeld postiert werden.
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Gemäß einer in Fig. 3 gezeigten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist der elektronische Würfel auf einer starren Unterlage vorzugsweise zentral aufgebracht,
wobei z.B. von unten die Batterien einsetzbar sind. Vom Würfel gehen Verbindungsleitungen
10 zu im Randbereich symmetrisch entsprechend der gewunschten Spielerzahl angeordneten
Gastschaltern 5 und gegebenenfalls Anzeigelampen (IE'D's) 8. Zweckmäßig ist der
Würfel aufsteckbar, wobei eine Kontaktierung mit den Verbindungsleitungen 7 erfolgen
kann. Er kann äber auch fest mit der Unterlage 9 verbunden sein.
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Vorteilhaft ist die Oberfläche der Unterlage 9 bereits mit einem Spielfeld
versehen. Um den Würfel bei festem Einbau in die Unterlage 9 auch für andere Spiele
verwenden zu können, sind andere Spielfelder 11 mit einem dem Würfel entsprechenden
Ausschnitt 12 versehen und können so auf die Unterlage 9 aufgelegt werden, daß der
Würfel sichtbar bleibt und die astschalter 5 und gegebenenfalls die Anzeigelampen
8 nicht verdeckt werden. Um letzteres zu vermeiden, ist die Unterlage 9 vorteilhaft
um den Rand 13 (schraffierter Randstreifen) größer als das Spielfeld 11 oder dieses
besitzt entsprechende Aussparungen.
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Die Fig. 5 zeigt ein Prinzipschaltbild zum Ansteuern (des Zählers)
des elektronischen Würfels für mehrere, z.B. vier Spieler. Von einer Energiequelle
14 wird ein Taktgenerator 15, z.B.
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ein Hultivibrator, gespeist, dessen Taktsignal t über einen von mehreren
parallel zueinander liegenden Taatschaltern 5 für die Spieler A, B, C und D dem
Eingang 16 eines Zählers 17 zugeführt werden kann. Der Zähler 17 kann ein flekadenzähler
oder Binärzähler oder Ringzähler sein, der so geschaltet ist, daß er z.B.
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jeweils nach sechs Stufen auf den Anfang zurückgestellt wird. Vom
Zähler 17 werden die Leuchtdioden 3 oder Anzeigelampen oder eine Ziffernanzeige,
z.B. eine Siegen-Segment-Anzeige des Würfels 18 direkt oder über Koppler, z.B. Inverter,
Dekoder etc. angesteuert.
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Das über die Tastschalter 5 weitergeleitete Taktsignal t kann zugleich
einem Steuerglied 19 zugeführt werden, das den Spielplätzen h, B, C, D entsprechende
Anzeigelampen 8 (a, b, c, d) an Spannung legt. Bei Tasten am Platzes leuchtet z.B.
die AnzeiOelampe 8a auf. Das Steuerglied 19 besteht aus n Schaltern, von denen ein
zugeordneter beim Anlegen des Taktsignals t über den entsprechenden Taktschalter
einschaltet und erst beim Auftreten des Taktsignals t über einen anderen Tastschalter
5 wieder abschaltet. Beispielsweise besteht es aus n Flipflops, wenn n die Anzahl
der Tastschalter 5 ist oder einem Schieberegister mit n Stellen oder je Tastachalter
5 ist ein Schalttransistor zugeordnet. Weiterhin können gegebenenfalls zusätzlich
Schalter 5A', 5B', 5C', 5D' als ein weiteres Steuerglied 19' vorgesehen sein, die
bzw. das nur den jeweils nachfolgenden Tastschalter 5 freigeben oder den der anschließend
aufleuchtenden Anzeigelampe 8 zugeordneten Tastschalter 5A bzw. 5B bzw. 50 bzw.
5D ein Ansteuern ermöglicht und die übrigen sperrt, z.B. die Zu- oder Ableitung
öffnet und nur die des nachfolgenden Spielers betriebsbereit hält. Dieses zweite
Steuerglied kann aus WAND-Gattern oder Blipflops oder einem Schieberegister bestehen.
Hierdurch kann die Reihenfolge der Spieler festgelegt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Schaltung für eine
Anzeige mit sieben Leuchtdioden 3 zeigt die Fig. 6. Mit diesen sieben Leuchtdioden
3 sind die Würfelzahl-Symbole nachbildbar. Der Taktgenerator 15 besteht hierbei
aus zwei Inverterstufen eines sechsfach-Inverters, z.B. der TTL-Serie 7405 und das
erhaltene aktsignal t wird über den Tastschalter 5 oder einen der parallel dazu
liegenden Tastschalter 5A, 5B, 5C, 5D
auf den eingang eines Zählers
17, z.B. eines D-kadenzahlers, z.B.
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74'90, gegeben. Anstelle des Dekadenzählers kann auch ein Vier-Bit-Binärzähler,
z.B. 7493 in entsprechender Schaltung verwendet werden.
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Beim Betätigen eines Tastschalters 5k, 5B, 5C, 5D der Spielplätze
A, B, C, d, z.B. 5k, wird zugleich ein zugeordneter Flipflop, also a, des als 4-fach
Flipflopschaltkreis ausgebildeten Steuergliedes 19, z.B. ein Vier-D-Flip 7475 oder
für mehr als vier bis zu acht Spieler ein acht-D-Flipflop 74100, angesteuert und
hierdurch die Anzeigelampe 8a eingeschaltet und eine evtl. vorher angeschaltete
durch das gleichzeitige Anlegen von Spannung an den Takteingang T abgeschaltet.
Werden jeweils zwei Anzeigelampen 8a, 8b, 8c, 8d hintereinander geschaltet verwendet,
so ist die eine Anzeigelampe 8a z.B. dem Spieler k zugeordnet, der gerade getastet
hat und die zweite Anzeigelampe 8a dem Spieler B als Anzeige dafür, daß er der nächste
Spieler ist. Entsprechend leuchtet bei Betätigung des Tastschalters 5B durch den
Spieler B dessen eine, 8b, und die zweite, 8b für den Spieler C auf usw.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung einer Unterlage 9 mit eingelassenen
Verbhdungsleitungen 10 zeigt die Fig. 7. Sie besteht aus einer unteren Platte 20
und einer Deckplatte 21, zwischen denen die Verbindungsleitungen 10 liegen. Letztere
können vorteilhaft als Flachleiter ausgebildet sein und die Enden 22 dienen als
Kontaktfläcnen für eine Kontaktbrücke 23, die durch einen isolierenden Stößel 24-
gegen die Enden 22 gedrückt werden kann. Für die gleichzeitige Anzeige über die
Anzeigelampen 8 ist eine zweite, gleichzeitig betätigbare Kontaktbrücke 23 für die
Steuerleitungen zum Steuerglied 19 erforderlich. Die Kontaktbrücken 23 können auch
Teil der oder einer Verbindungsleitung 10 sein, z.B. durch eine abgewinkelte Lasche
gebildet sein. Falls nur ein Potential an eine oder mehrere Verbindungsleitungen
10 anzuschalten ist, kann die Kontaktbrücke 23 als Kalottenschnappfeder ausgebildet
sein, wie sie an sich bei elektronischen Taschenrechnern bekannt sind. Hierdurch
ergibt sich ein sehr flacher Aufbau der Schalter, da infolge des geringen Schalthubes
anstelle des Schaltstößels 24 ein dünnes Isolierstoffplättchen verwendet werden
kann.
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An den Enden 22 können auch noch Kontaktnieten, insbesondere Hohlnieten
vorgesehen sein.
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Auch können die Verbindungsleitungen nach Art der gedruckten Schaltungen
hergestellt æin und auch die Schaltung für den Würfel mit enthalten. Gegebenenfalls
können gedruckte Schaltungen oder Leiter auf die untere Platte 20 aufgeklebt sein.
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In den Fig. 8 und 9 ist ein erfindungsgemäßer Tastschalter 5 auf der
Unterlage 9 dargestellt. Mit dem Ende 22 einer Verbindungsleitung 10, zweckmäßig
der mit dem +Pol bzw. dem das Taktsignal t führenden Verbindungsleitung 10, ist
die aus federndem Material bestehende Nontaktbrücke 23 elektrisch und mechanisch
verbunden.
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Sie drückt federnd gegen den Stößel 24, der seinerseits durch eine
Öffnung 25 eines Schalterdeckels 26 hindurchragt und von innen mit einem Anschlag
27 am Schalterdeckel 26 anliegt. Der Stößel 24 ist so ausgebildet, da3 er, wenn
zugleich Anzeigelampen 8 mitgeschaltet werden sollen, zwei Kontaktbrücken (Fig.
9) gleichzeitig betätigen kann, falls dies auf Grund der verwendeten Schaltung erforderlich
ist.
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Der Schalterdeckel 26 besteht aus einem Preßteil, zweckmäßig aus Kunststoff
und ist mit einer Auflagefläche 28 versehen, mit der er auf die Unterlage 9 aufgeklebt
oder mit dieser verrastet werden kann.
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Um bei Verwendung von Anzeigelampen 8 mit möglichst wenig Verbindungsleitungen
10 und unkomplizierten Tastschaltern 5 aus zukommen wird gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, nur eine Steuerleitung aus zwei Verbindungsleitungen
10 zu Tastschaltern 5A, 5B, 5C, 5D vorzusehen und zur Ansteuerung der Anzeigelampen
8 und des Zählers 17 je eine Schaltstufe im Bereich des Würfels 18 oder im Würfel
18 vorzusehen. Eine derartige Schaltungserweiterung zeigt die Fig. 10.
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Das vom Sktgeneratol 15 erzeugte Taktsignal t wird hierbei über einen
Widerstand 29 mit dem oder den Eingängen 16 des Zählers 17 verbunden. Der Zählereingang
16 ist über einen elektronischen Schalter, z.B. einen Schalt-Transistor 30, dessen
Basis beim Einschalten des Ein-Aus-Schalters 39 über einen Widerstand 31 an Spannung
liegt, nach Masse geschaltet. Dieser elektronische Schalter 30 ersetzt den Tastschalter
5 zwischen t und 16 in Fig. 6.
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Zum Ansteuern des Schalttransistors 30 dienen mehrere unabhängige
einpolige Dastschalter 5A, 5B, 5C, 5D, deren einer Kontakt an Masse liegt und deren
anderer Kontakt über je eine besondere Leitung
32, 33, 34, 35
mit der Basis des Schalttransistors 30 verbunden ist.
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Vorteilhaft kann auch ein Schalttransistor 30, insbesondere ein Feldeffekttransistor,
mit seiner Kollektor-Emitterstrecke zwischen dem Taktausgang des Taktgenerators
15 und dem Takt eingang 16 des Steuergliedes 19 eingeschaltet sein. Dieser liegt
mit der Basis am Tastschalter 5A, 5B, 5O, 5D und wird beim Betätigen derselben in
den Durchlaßzustand gesteuert. Zweckmäßig kann er auch in einer Zuleitung zum Taktgenerator
15 vorgesehen sein und diesen beim Betätigen des bzw. eines Tastschalters 5 ein-
und ausschalten. Der Taktausgang ist dann unmittelbar mit dem Dakteingang 16 verbunden.
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Um gleichzeitig mit den gleichen Tastschaltern 5A, 5B, 5C, 5D ohne
zusätzliche Leitungen über das Steuerglied 19 die Anzeigelampen 8a, 8b, 8c, 8d schalten
zu können, erfolgt die Ansteuern rung desselben über eine oder mehrere gegebenenfalls
zu einem Steuerbaustein zusammengefaßte Schaltstufen 36. Die Sinzeleingänge sind
mit je einem der Tastschalter 5A, 5B, 5G, 5D verbunden und die Ausgänge geben ein
Steuersignal an je einen Eingang D des Steuergliedes 19. Zugleich führt von jedem
Eingang D des Steuergliedes 19 eine Taktleitung 40 an eine oder mehrere elektronische
Schaltstufe(n) 41 zum Takteingang T. Wird eine allen Leitungen 40 gemeinsame Schaltstufe
41 verwendet, so sind die Leitungen 40 durch in Reihe liegende Dioden 37 entkoppelt.
Beim Ausführungsb ei spiel ist als Schaltstufe 41 ein Schalttransistor vorgesehen,
dessen Kollektor am +Pol, dessen Emitter am Takteingang ;D und dessen Basis mit
den Kathoden der Dioden 37 verbunden ist.
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Ebenso sind in den Leitungen 32, 33, 34, 35 Entkoppeldioden 38 vorgesehen,
die-die Eingänge des Steuerbaustein;6mit den Schaltstufen 36 von dem gerade getasteten
Eingang entkoppeln. Als Steuerbaustein 36' dient vorteilhaft ein Inverter, z.B.
der TTL-Schaltkreis 7405. Hit diesem können bis zu sechs Tastschalter 5 vorgesehen
werden.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Bei Inbetriebnahme
durch Schließen des Schalters 39 gibt der Taktgenerator das Taktsignal t an die
Eingänge 16. Da der Schalttransistor 30 dabei in Durchlaßrichtung gesteuert ist,
wird das Taktsignal t kurzgeschlossen. Wird jetzt ein Tastschalter, z.B.
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5k gedrückt, so gelangt Massepotential an die Basis des Schalttransistors
30
und dieser wird gesperrt Hierdurch beginnt der Zähler durch das nun anstehende Taktsignal
t zu laufen. Gleichzeitig liegt der zugeordnete Eingang des Steuerbausteins 96 an
Masse, so daß an seinem Ausgang ein Potential auftritt, das zun zugeordneten Eingang
DA des Steurrgliedes 19 gelangt, an dessen ausgang ebenfalls Potential auftritt,
da gleichzeitig die Basis des Schalttransistors 41 positives Potential über den
an DA liegenden Widerstand 42 erhält und dieser den +Pol an den Dakteingang g gibt.
Hierdurch kippt der zugeordnete Flipflop und die Anzeigelampe 8a oder Anzeigelampen
8a leuchtet bzw. leuchten auf. Dieser Zustand bleibt beim Loslassen des Dastsonalters
5A erhalten, während der Schalttransistor 41 wieder sperrt, da der Ausgang der dem
Uastschalter 5k zugeordnete Ausgang der Schaltstufe 36 nach Hasse schaltet. Der
Schalttransistor 30 wird wieder leitend und das Taktsignal t nach Hasse geschaltet.
Dadurch bleibt der Zähler in einer bestimmten Stellung, die einer Würfelzahl entspricht.
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Beim nachfolgenden Betätigen eines anderen Tastschalters, z.B.
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5B, erfolgt derselbe Schaltvorgang. Dabei wird jedoch durch das Potential
am Takteingang T des Steuergliedes 19 die vorherige Anzeigelampe, also 8a, gelöscht,
und der dem Eingang DB zugeordnete Flipflop kippt. Es brennt also jetzt 8b und der
Zahler ist in einer anderen oder der gleichen Stellung wie vorher, so daß wieder,
jetzt dem Speicher 3, eine Würfelzahl angegeben wird.
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Als Tastschalter 5A, 5B, 5G, 5D ist somit ein billiger einpoliger
Taster verwendbar und es sind zu jedem Spieler A, B, C, D lediglich zwei Steuerleitungen
10 zu führen. Es können daher je drei bzw. vier Leitungen, wie sie gemäß Fig. 6
benötigt werden, eingespart werden.
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Die Anzeigelampen 8a, 8b, 8c, 8d befinden sich vorteilhaft in den
Eckzonen auf der oberen Seite 2 des Würfels 18, so daß' auch zentral sichtbar ist,
wer gerade getastet hat und/oder wer als nächster an der Reihe ist,
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