「シャカシャカ・ホイップ」衝撃検出回路

圧電発音体（ピエゾ・スピーカー）を衝撃(振動)センサーに
した時の検出回路、トランジシタ1つだと回路は簡単ですが
振動波形のうねりによりチャタリングでミスカウントする
ことがあります。

パルス検出プログラムが、V-sync(60Hz)のタイミングで
動いているので、ソフト的なチャタリング除去がもうひとつ
うまくいきません。
きちんと波形を捉えて、１発パルスにしておきたいという
ことで、LM393を使ってヒステリシスを持ったコンパレータ
回路を使うことにしました。

この時のヒステリシスの考え方を図示しておきます。
検出回路の全体図

比較電圧はコンパレータ部の(+)端子、非反転入力です。
この電圧を抵抗値から計算します。

このように抵抗がつながって、+端子の電圧が出力のHとLで
変化してヒステリシスが生まれるのです。

さて、トランジシタを使ったシュミット回路、あれこれ
ありますがどうしても入力インピーダンスが低くなって
しまいます。
比較電圧の基となるのがTrのベース・エミッタ間電圧です。
温度変化もあるし・・・

代表例を示しておきます。

そんな中、0～5Vや0～12Vを検出するのに役立つのが、
RS-232C用レシーバーIC。
代表品番が75189と75189A。
14ピンにこんな回路が4つ入っています。

189と189AでR1の値が違っていてヒステリシス電圧が
異なります。

　　(TIのデータシートより)

今は、シュミットICといえばC-MOSの4584やHC14で、
入力インピーダンスが高いので、時間遅延などの用途
では時定数の抵抗を大きくできます。
ただ、ヒステリシス幅や検出電圧が自由に設計できません。

※「シャカシャカ・ホイップ」　最終(ほぼ)回路


これで、衝撃センサーを使った10秒ゲームが同じ
ソフト・ハードで動きます。
「ボコスカ」「シャカシャカ」「炎のターゲット」の3種
はこれでOK。

※バックアップがわりに現在のスケッチ
　　　・ダウンロード - piko_boko1b.zip

※Arduino UNOでとりあえず動かしてみるつなぎ方

スタートしてINT0にパルスを入れると得点が上がります。
「ピコピコ」の場合はINT0とINT1交互に入力。
A4、A5にテスト用のパルスを出力してますので、これを
INT0（ピコピコならINT1にも）につなげば得点パルスに
なります。
　　※計測中にSTART SWを押すと、このパルス周期が
　　　変わりますので、得点が進む速さが変わります。

■画面の様子　横32dot × 24line
・ゲームのタイトル表示
　　　－－－－　　　　－－－－
　　｜ ｼｬｶｼｬｶ ｜　　｜ピコピコ｜
　　｜ホイップ｜　　｜スイッチ｜
　　　－－－－　　　　－－－－
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－
　　｜ボコスカ｜　　｜　炎の　｜　　｜ぱたぱた｜
　　｜ハンマー｜　　｜ ﾀｰｹﾞｯﾄ ｜　　｜プロペラ｜
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－
・合格点とゲーム時間表示（起動時)
　　　－－－－
　　｜１００合｜
　　｜　１０秒｜
　　　－－－－
・開始、秒読み、カウント
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－
　　｜ よ～い ｜　　｜ それ～ ｜　　｜　２３　｜
　　｜３２１　｜　　｜■■■■｜　　｜■■　　｜
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－
 　　　　　　　　　　　　　　　10秒の残時間バーが減少
　　　　　　最初のパルス入力が来るまで計時しない。
　　　　　　パルス無し2秒が続いたら計時開始。　　　　　　
・結果表示
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－
　　｜　８９×｜　　｜１２３Hi｜　　｜１０２ok｜
　　｜ざんねん｜　　｜  ﾊｲｽｺｱ ｜　　｜　合格　｜
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－
　　　合格点=0の時は合格表示はしない。
・スタンバイ、スタート待ち
　　　－－－－　
　　｜１２３Hi｜　←新ハイスコア Hi点滅
　　｜１１９Hi｜　←旧ハイスコア 次ゲーム開始で新に更新
　　　－－－－　
・モードスイッチ操作
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－　
　　｜ Select ｜　　｜ Select ｜　　｜ Select ｜
　　｜ ゲーム ｜　　｜ 合格点 ｜　　｜ ﾁｬﾀﾘﾝｸﾞ｜ 設定項目を選ぶ
　　　－－－－　　　　－－－－　　　　－－－－　
・ゲーム種別設定
　　　－－－－　
　　｜ ゲーム ｜
　　｜ピコピコ｜　←5種から選択
　　　－－－－　
・合格点設定
　　　－－－－　
　　｜ 合格点 ｜
　　｜　１０点｜　←0～150まで10点ピッチで設定
　　　－－－－　
・チャタリング除去処理の有無を設定
　　　－－－－　　　　－－－－　
　　｜ ﾁｬﾀﾘﾝｸﾞ｜　　｜ ﾁｬﾀﾘﾝｸﾞ｜
　　｜ なし　 ｜　　｜あり:1c ｜
　　　－－－－　　　　－－－－　

※ビデオ出力回路

なぜトランジシタでバッファしているのかと
出力にコンデンサをいれている理由の説明。

「大声」と「ボコスカ」でビデオ出力を2系統に
して作ったのがあります。
競技者が見るテレビと観客が見るテレビ(例えばプロジェクタ)
を別に置くとき回路の分岐が便利だから。