Нічні гонки - електронний тренажер

У снігові бурі або щільний дощ, в нічний час водії найчастіше здійснюють аварії, винуватцем всього є втрата відчуття краю дороги. Розділові смуги за таких умов не завжди проглядаються. У міській зоні по краю дороги встановлені бетонні загородження або бордюри, які створюють додаткову аварійність при наїзді на них. Якщо сучасні автомобілі обладнати лазерними пристроями зчитування смуг при їх перетині, з подачею на приладовій панелі автомобіля світлового та звукового сигналу, то їхати можна і з закритими очима. У нічний час видимість траси знижується, у поле зору потрапляє лише те, що освітлено фарами, при зустрічному транспорті осліплений водій змушений знижувати швидкість, щоб встигнути здійснити маневр при наявності перешкоди.

Електронний тренажер - «Нічні гонки» представляє собою електронну схему оптичної «мишки» від комп'ютера з додатковим пристроєм у вигляді блоку живлення та пульта управління рухом зі счітчиком помилок.
Ігра представляє невеликий тренажер по вдосконаленню навичок віртуальної їзди в темний час доби.

 Мета гри - це розвиток реакції, зібраності, відчуття краю дороги, ступінь ризику при грамотному користуванні автотранспортом. У електронній схемі гри закладені обмеження при русі по трасі і при випадковому перетині розділової смуги або наїзді на перешкоди, виникає світловий і звуковий сигнал попередження. Інформація про рух відображається на цифровому дисплеї у вигляді кількості помилок і світлового сигналу зупинки гонок. Реалістичність гонок доповнюється наявністю в управлінні рухом: регулятора швидкості з перемиканням напрямку руху «Вперед-назад», положенням повороту «Вліво-Вправо», електронного пристрою визначення розділової смуги та перешкоди попереду автомобіля, звукового сигналу аварійної ситуації.

Стенд гоночної траси представляє собою ділянку автотраси, виконану комп'ютером або простими фломастерами на папері: край дороги, мости, ліс і будинки прорисовуються в площині або виконуються в об'ємній формі.

При наїзді автомобіля на розділову смугу звуковий сигнал підкаже, що гонщик зійшов з траси і йому слід виконати маневр повернення.
В якості рухомої по трасі автомашини може використовуватися дитяча самохідна іграшка, а начинка оптичної «мишки» з незначними схемними доповненнями і доопрацюваннями закріплюється знизу автомобіля, щоб оптика стежила за розміткою дороги. Крім розділових смуг на трасі можна позначити перешкоди.

Вихід всієї гри - при більшій кількості заїздів здійснити меншу кількість помилок у водінні.
Графічне оновлення траси знижує звикання «водія» до перешкод.
Подвійні зони переходу між локаціями (подвійна смуга) усувають втрату орієнтира руху.

Характеристики пристрою:
Напруга живлення 12 вольт.
Ток споживання електронною схемою 120 мА.
Ток електродвигуна та електромагніта повороту до 300 мА.
Чутливість визначення розділової лінії шириною 2мм - 10мм від поверхні траси.
Визначення перешкоди - 6мм.
Час реакції схеми 0,05 сек.
Час відновлення 0,5 сек.

В якості корпусу пульта управління використовується ігровий маніпулятор від гри «Sega». Вузол управління зібраний в доопрацьованому корпусі Sony Play Station.
У принциповій схемі електронного тренажера використовується плата від комп'ютерної миші типу Wheel Mouse M-BJ58 з напругою живлення 5 вольт при максимальному токі 100 мА.

В електронну схему тренажера «Нічні гонки» входить принципова схема оптичної «мишки» (ліва частина схеми) з невеликими доопрацюваннями і рахунковий пристрій (в квадраті) з цифровим індикатором HG1. У склад мікросхеми DA1 миші входить підсилювач сигналів по входу 4 DA1. Виникаючий в ланцюзі фотодіода VD1, при перериванні променя, ток підсилюється схемою DA1. Ток в ланцюзі фотодіода обмежений резистором R1, яким можливе підборка порога чутливості. Резистор R2 обмежує ток в ланцюзі випромінюючого світлодіода HL1. Інформація про появу перешкоди на дорозі знімається з резистора R1 і через роздільний діод VD3 подається на вхід Т рахунку мікросхеми DD1. Кнопки «мишки», раніше підключені до даної мікросхеми, не задіяні.

Мікросхема DA2 має цілий набір функцій: генератор з частотою 18, 432 МГц, для точного відстежування тимчасових інтервалів внутрішнього таймера; рахунковий пристрій з двійковим виходом (виводи 5,4,3,2), рахункові імпульси двійкового коду, з якого подаються на мікросхему DA1. Датчик руху, що складається з випромінюючого інфрачервоного світлодіода HL2 і приймального пристрою, яке знаходиться у внутрішній частині мікросхеми DA2, використовується в тренажері для визначення наявності ліній або смуг на трасі. Принцип роботи заснований на перериванні відбитого від дороги променя світлодіода HL2, при перетині темної ділянки поверхні або лінії, внутрішній таймер переключається і знижує рівень напруги на виході 6DA2, яскравість світлодіода кратковременно зростає. Зміна рівня напруги на виході 6 DA2 використовується мікросхемою DD1 для підрахунку помилок вождіння. Приймальний світлодіод знаходиться всередині корпусу мікросхеми DA2 (вхідне отвір знизу мікросхеми DD1). Для підвищення чутливості оптопара HL2 –DA2 оснащена накладною фокусуючою оптикою з оргскла (видна знизу).

Звуковий датчик BF1 з внутрішнім генератором видає сигнал про наявність перешкоди або перетинання суцільної лінії розмітки.
Мікросхема DD1 складається з двійкового рахунковика імпульсів з дешифратором, перетворюючого двійковий код, в код, що використовується для цифрових індикаторів.
При подачі на вхід 5DD1 рівня логічної одиниці - натисканням кнопки SA1, всі внутрішні тригери рахунку переводяться в нульовий стан, а цифровий індикатор HG1 висвічує цифру «нуль».

Рахункові імпульси надходять на вхід 4 DD1, на виходах «a - g» формуються сигнали, що забезпечують світіння на індикаторі HG1 цифри відповідної стану чергового числа рахунку. Керуючий вхід 6DD1 має низький рівень – нуль при використанні цифрового індикатора з загальним катодом, тоді на аноди при рахунку буде надходити високий рівень. Вихід 2DD1 - дільник по модулю 10, призначення - індикація закінчення рахунку помилок, використовуючи світлодіод HL3 червоного світіння.

Живлення мікросхем виконано від аналогового стабілізатора на мікросхемі DA3 з вихідною напругою 5 Вольт, при токі навантаження до 1 Ампера.
Швидкість руху транспорту виконується регулятором швидкості R8 та кнопковим перемикачем SA2,SA3 «вперед-назад». Уникнути зіткнення з перешкодою дозволяє кнопковий пост SA4,SA5 «вліво-вправо», обмотка L1 магнітним полем переводить рульову тягу передніх коліс автотранспорту в бажане положення. Тягове зусилля обмотки при регулюванні встановлюється резистором R9, для усунення різких поворотів коліс і перегріву обмотки при тривалому натисканні.

Переривач променя світлодіода HL1 – наявності перешкоди попереду машини - механічний, при упорі в перешкоду плоский шток з отворами перекриває промінь між VD1 і HL1, створюється перепад рівнів, який через роздільний діод VD3 надходить на вхід рахунку помилок і включиться сигнал BF1.

При наїзді на розділову лінію перепад напруги з виходу 6 мікросхеми DA2 через діод VD2 також надходить на вхід Т рахунку помилок DD1.
Налаштування пристрою «Нічні гонки» починають з контролю напруги на резисторі R1, при перекритті променя від HL1 на VD1 виникає стрибком перепад рівнів напруги, який в подальшому використовується для підрахунку помилок.

Чутливість спрацьовування оптопари HL2 –DA2 залежить від відстані до розділової лінії на трасі шириною в 2-5 мм, Плата «мишки» з оптикою закріплюється знизу корпусу автомобіля на стійках з можливістю зміни відстані від світлодіода до площини траси. При стійкому спрацьовуванні при перетині лінії шириною 2мм, плата закріплюється.

Плата комп'ютерної «мишки» з'єднується з пультом управління семижильним кабелем від клавіатури, кольори жил умовно позначені: Кр. - червоний - плюс 5 вольт, син.- синій, мінус 5 вольт. Чорним позначений сигнальний провід. Живлення на схему подається від окремого адаптера на напругу 9-10 вольт при токі до 1000 мА.

Через жовтий і зелений провід до пульта підключений електродвигун руху М1, а через коричневий і сірий - обмотка тяги повороту L1, намотана емалевим проводом перетином 0,23 мм. на картонний патрон довжиною 5 см. діаметром 6мм в кількості 120 витків, сталева тяга повороту коліс пропущена всередині патрона. При проходженні струму через обмотку L1 тяга з зусиллям повертає передні колеса.

Резистором R9 слід встановити потужність 5-10 ватт і відрегулювати ток в обмотці L1, достатній для виконання повороту автомобіля.

Рахунковий пристрій DD1, індикатор рахунку HG1, сигнал BF1 з компонентами встановлені на окремій друкованій платі (позначено зеленою рамкою). Кнопки SA2,SA3, SA4, SA5 і регулятор швидкості R8 закріплені на корпусі окремого пульта управління, з'єднаного з автомобілем м'яким багатожильним проводом від кабелю клавіатури комп'ютера.

Тренажерне пристрій можна вдосконалити, ввівши в схему механічні або електронні реле для перемикання положення поворотів і режиму «Задній хід» при наїзді на перешкоду.