Elektronischer Würfel mit Ausroll-Effekt und Würfel-Sound

Die Winterzeit fängt an und die Kinder sind in das Würfelspiel-Alter kommen. Bei den letzten Spielen wurde auch ganz schön geschummelt von meinen Frauen. Jetzt war es jetzt so weit, ein nicht manipulierbarer Würfel musste her.
Nach einigen Recherchen was es so gibt habe ich mich entschlossen einen Würfel mit Ausroll-Effekt Klacker-Sound und echten Würfel-Punktaugen zu entwickeln. Das ganze mit Bauteilen aus altem Elektroschrott. Das ganze sollte in das Gehäuse einer alten batteriebetriebenen Lampe passen. Diese Lampe ist wie ein Buzzer-Button gestaltet und kann auch gedrückt werden (EIN/AUS-Schalten).
Anforderungen waren:  

• Betrieb mit 2* 1,5V Akku/Batterie d.h. 1,7V-3,2V,
• möglichst geringe Stromaufnahme (max.25 mA) damit die Akkus lange halten,
• kein separater EIN/AUS-Schalter den man nur vergisst,  sondern automatisches Abschalten nach 5min

Als Spannungsquelle wurde gleich mal die Schaltung aus dem Kapitel "Step-UP mit Solar-Lampen" genommen. Damit stehen schon mal 3,5V bei max. 25mA zur Verfügung.



die Spannungsversorgung

Natürlich kann man auch eine andere Stromversorgung ohne Step-UP Wandler realisieren solange man mind. 3V Versorgungsspannung gewährleisten kann.

Step-UP Wandler als Modul

Als EIN-Schalter dient der gleiche Taster der auch den Würfelvorgang startet. Das automatische Abschalten erfolgt über eine Halteschaltung nach etwa 7 min.
Der Taktgeber wird durch einen diskret aufgebauten Multivibrator realisiert welcher schon ab 1V läuft und mit etwa 2mA auskommt.

Taktgenerator mit Ausroll-Effekt als Modul

Als Zähler wurde die Variante mit einem 4017 gewählt da sie aufgrund ihrer Einfachheit eigentlich nur noch von einem µP übertroffen wird. Ich habe die Logik mal nachvollzogen und kann versichern das alle Zahlen von 1-6 mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auftreten.
Zur Anzeige wurden weiße Led's aus einer alten Led-Birne genommen welche schön hell bei 1,5mA @ 2,6V leuchten.

realisierte Würfelschaltung

Weitere Erklärungen stehen im Textfeld des Schaltbildes. Wichtig zu wissen ist noch dass V4 und V2 in Wirklichkeit nicht existieren... sie dienten nur für die Simulation. Als Transistoren können nahezu beliebige Kleinleistungstransistoren genommen werden. Einzig kritisch ist das Mosfet X2 den sein Uth bestimmt die minimal mögliche Batteriespannung also da unbedingt mal ins Datenblatt des jeweiligen verfügbaren Typen schauen und etwas mit Uth < 1,7V wählen.
Zu dem Buzzer muss noch gesagt werden das er im Würfel-Takt für jeweils etwa 5ms angesteuert wird. Es sollte also ein kleiner Buzzer sein der in 5ms bereits anschwingt und Lärm macht... das klinkt dann ähnlich einem "klack". Er sollte auch nicht mehr als 20mA @3V aufnehmen. Das kann z.B. auch ein Melodiegenerator aus einer Grußkarte etc. sein. Muss man nur probieren ob der schon Krach innerhalb von 5ms macht.
Wenn man keinen Sound will dann kann man R24, X8 und den Buzzer auch ganz weglassen.
Aufgebaut wurde das ganze in der alten Lampe und der dort verbaute EIN/AUS-Schalter wurde durch einen Taster ersetzt welcher zwei unabhängige Schalter hat (S3 und S1).

Würfel fertig aufgebaut
Links oben Spannungsversorgungsmodul (Step-UP) davor der kleine Buzzer
Links unten Taktgenerator mit Ausroll-Effekt
Rechts unten Logik-Modul mit 4017
Rechts oben Anzeige-Led's mit Vorwiderständen