「シャカシャカ・ホイップ」回路はこれで決定か。

圧電発音体（ピエゾ・スピーカー）を振動(衝撃)センサーとして使った
「10秒ゲーム」、過去あれこれ作ってきました。

今回のタイトルは「シャカシャカ・ホイップ」。
その制御プログラムをArduino UNOのATmega328Pにまとめよう
ということで、あれこれ試行錯誤しております。

過去に作った10秒ゲームのタイトル。
　　　※写真はそのうち発掘します。

・「ボコスカ・ハンマー」
・「ピコピコ・スイッチ」
　　現役で大人気品。　学校でのイベントゲームの主役。

・「炎のターゲット」
　銀玉鉄砲でBB弾を撃ち、マトに当てるというゲーム。
　マトの裏にセンサーを貼り付けてアタリを検知。
　子供達に大人気だったが、BB弾の回収がうまくいかず。
　（回りにビニールシート張り、傾斜させて丸いBB弾が
　　勝手に集まるようにしてみたが・・・手間がかかる）
　１回限りの出動でおしまい。

・「ぱたぱた・プロペラ」
　ウチワでプロペラをあおいで、10秒間で何回転できるかを競う。
　子供達、むちゃはまる。
　残念ながら屋内用。
　屋外だと、風が出てきたらプロペラが勝手に回ってゲームにならない。

・「やかまし・チューブ」
　透明の筒の底にセンサーを貼り付けてある。
　筒を上下に振り、中に入れた小ゴムボールの衝突回数を競う。
　ムキになる。
　センサーからリード線が出ているのでブラブラしてじゃま。
　無線化できればと。

・「びんぼう・ゆすっち」
　両端にスイッチを取り付けた筒を、膝ではさみこみスイッチを
　びんぼうゆすりでon/off。
　派手さが無いのであんまし。

今回のArduino スケッチ、これらのゲームに対応できるように
してみました。
　　（ハードはそれぞれ合ったインターフェースが必要）

表示と音出しはテレビに。
　　使わなくなった地デジ未対応のブラウン管テレビ、
　　これらのゲームのために学校倉庫に置いてあります。

「シャカシャカ・ホイップ」の回路、こんな感じでまとめました。


ピエゾスピーカーからの信号をトランジスタで受けて
モノマルチで一定幅のパルスに。
それをINT0入力(↓エッジ検出)で数えます。
オペアンプやコンパレータは使わず、こうするほうが
シンプルに。

衝撃センサー1つだけの「ボコスカ」や「炎の」「やかまし」、
今回の「シャカシャカ」がこれで対応できるでしょう。

「ピコピコ」はスイッチ２つの入力になります。

「ぱたぱた」はプロペラの回転を検知するのに光電センサーを
使っています。
「ぱたぱた」の場合、速度が速いので(他のゲームは60Hzで入力を
サンプリング)、H-syncのタイミングで入力パルスをカウントする
処理にしています。

「mode SW」でゲームの種類(タイトル表示)と「合格点」を
設定できるようにしました。　(設定をEEPROMに保存)

バックアップがわりにスケッチを。
　　　・ダウンロード - piko_boko1.zip


ユニバーサル基板の様子。


ケースは百均屋さんで買った密閉容器。
フタを下にしてるんで、基板の固定はペッタンを貼り付けて
ラッピング線を基板端の穴に通して仮止め。
動き回らなかったらOKということで。



「いんじゃんマシン」 も裏を開放しているんで、制御回路が見えます。
そうすると興味を持ってくれる子供が出てくるんで、面白いです。

・2019年7月18日 ：いんじゃんマシンの電源がアウトに！

※電源電圧と消費電流
　　3.0V　39.5mA
　　2.8V　42.4mA
　　2.6V　45.9mA
　　2.4V　50.1mA
　　2.2V　54.4mA
　　2.0V　59.8mA
　　1.8V　65.6mA
　　1.6V　74.5mA


※またまた入力部の回路変更

衝撃センサー波形(圧電発音体)を、ダイオードでリミットせず、
そのままショットキダイオードで整流して直流にして、
それをTrのベースに入れるとどうなるかを試してみました。
　　※モノマルチICを省けないかと
うまいこと行きそうです。

モノマルチも残したまま回路を変更。


※新しい入力回路で取り込んだ信号波形








力強く泡立て器をボウルの壁面に当ててもらえれば
ミスカウントはほとんどありません。

「シャカシャカ」（ン？　カシャカシャか？）
して、摺るような操作が入った時の信号検出が
微妙です。
得点してしまうのもちょっとなぁだし。
チャタリング除去、↓パルスが来てから1V-sync間のは
「無視」という処理です。
2パルス連続したときはもう1sync伸ばすという処理です
かなぁ。

※テスト回路
簡単には、この接続でスケッチを動かしてもらえます。

A4とA5にテストパルスを出してますんで、それを
INT0あるいはINT1につなげれば、外からの信号が
無くても動作を見ることができます。


※さらに追記　：　衝撃検出回路、コンパレータで

NPNトランジスタ1つで検知する回路、簡単で良いのですが
信号のオフ・スロープに不安が残ります。

整流後の電圧がTrのベース電圧を越えるとオン。
　　　（これは一瞬）
そして徐々に電圧が下がってオフ。
このオフする時にヒステリシスが無いので、場合に
よっては振動波形(チャタリングですな)が生じます。

それを避けたいな～っと、コンパレレータ LM393を使って
描いてみたのがこんな回路です。

 
まず、整流回路にダイオード1コの電圧リミッタを挿入。
最大が0.6Vくらい。
そして、前段のコンパレータがオンする電圧が0.5V。
Vfより低くしておきます。
オンしてからオフする電圧が0.25V。
この差がヒステリシス。
整流波に「脈」があっても、それが出力に出るのをこの
電圧差で回避するわけです。
8ピンの安価なICです。
抵抗が数が増えますが、安定動作を目指すなら、これかなぁ。

こんな波形が得られます。

2つの山、後ろ側のレベルの小さなほうは出力に
現れません。