下军棋是一项有益的活动,也是一种有趣的军事游戏,因此,军棋广为人们、特别是青少年所喜爱。下军棋一般都需要一个裁判员,而我们设计的这种自动裁判军棋却不用裁判员,它设有两个裁判台,裁判时,下棋的一方把相碰的两个棋子往裁判台上一放,指示灯和喇叭就能告诉你那一方为胜。
电路原理
自动裁判军棋的棋子内部装有一定阻值的电阻,当把两个棋子放在裁判台上时,就和其它电阻组成惠斯顿电桥,再通过晶体管开关电路,控制指示灯和喇叭。为了便于说明,我们下面分别介绍一下各部分的电路。

图1是惠斯顿电桥电路,在这个电路中,当各桥臂电阻满足
R\(_{1}\)/R2=R\(_{3}\)/R4或R\(_{1}\)/R3=R\(_{2}\)/R4
等式时,无论开关K\(_{2}\)接通还是断开,表头电路里都无电流通过。
如果我们取R\(_{2}\)=R4,那么当R\(_{1}\)=R3时,B、D两的电位相等;当R\(_{1}\)>R3时,B点的电位低于D点的电位;当R\(_{1}\)<R3时,B点的电位就高于D点的电位。我们把这个电桥电路的B点接到晶体管的基极,D点接到晶体管的发射极如图2所示,那么,D、B两点的电位变化就可以控制晶体管的“开”和“关”。

在图2中,我们取R\(_{2}\)>R4,所以B、D两点的电位由R\(_{1}\)和R3决定。由于我们用不同阻值的电阻代表军棋中各种不同的棋子,比如,军长用3K电阻代表,师长用2K电阻表示。R\(_{1}\)位置代表甲方,R3位置代表乙方。若甲方的军长碰上乙方的师长,那么把3K的电阻放在R\(_{1}\)位置,2K电阻放在R3位置,由于此时R\(_{1}\)>R3,B点的电位低于D点,所以晶体管导通,继电器工作,表示甲方胜利的指示灯亮,喇叭也响;如果甲方军长碰到了乙方司令(4.3K的电阻),那么,此时R\(_{1}\)<R3,B点电位高于D点电位,晶体管截止,继电器不工作,指示灯不亮。如果我们再用一只晶体管,基极接D、发射极接B,那么此时,这只晶体管就导通了,它的集电极电路中的继电器工作,表示乙方胜利的指示灯亮,喇叭也响。
我们设计的自动裁判军棋电路见图3。图中BG\(_{1}\)代表甲方的晶体管,BG2代表乙方的晶体管,R\(_{1}\)位置放置甲方棋子,R3位置放置乙方棋子。当B点电位高于D点电位时,BG\(_{2}\)导通,继电器J2动作,它的触点J\(_{2}\)-1接通ZD2电路,ZD\(_{2}\)亮,表示乙方胜利。J2的另一组触点J\(_{2}\)-2接通了音响电路中BG3的上偏置电路,BG\(_{3}\)工作,喇叭发出叫声。当D点电位高于B点电位时,BG1导通,J\(_{1}\)工作,J1-1接通了ZD\(_{1}\)电路,ZD1亮,表示甲方胜利,J\(_{1-2}\)接通了BG3的上偏置电路,喇叭发出叫声。W\(_{1}\)、W2滑臂所置位置不同,所以BG\(_{3}\)的上偏置电阻不同,甲、乙方胜利时,喇叭的叫声频率也不一样,以便于区别。当B、D两点同电位时,BG1、BG\(_{2}\)都不工作,ZD1、ZD\(_{2}\)不亮,而喇叭却有“卜卜卜”声,这是由于BG3电路中的耦合用而产生的。二极管D\(_{1}\)、D2起保护三极管的作用,当管子发射结上出现过高的反向电压时,二极管导通,反向高电压就加不到三极管上。

我们设军棋的棋子司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长、排长和工兵的阻值分别为4.3K、3K、2K、1.2K、760Ω、540Ω、360Ω、200Ω、82Ω,阻值的选取原则使相邻两个电阻接入电桥电路时,B、D两点的电位差大于0.25伏,这个电压可以使锗管导通。从司令到排长的棋子中的电阻连线见图4。

在军棋规则中,工兵是最小的棋手,但可以“挖”地雷,地雷又可以“炸毁’其它任何棋子。而在自动裁判军棋的电路中,胜利又是属于大电阻的棋子的,那么,小阻值的工兵是通过什么方法来“挖”掉地雷的呢?我们可以用工兵短路地雷的方法来解决这个问题。为此,我们把地雷接成图5的形式,工兵接成图6的形式。当甲方地雷和乙方工兵相碰时,把这两个棋子放在裁判台上,它们的连线如图7所示,A、D间电阻为82Ω,由于工兵a、b两点的短路线把地雷的c、d两点短路了,因此,A、B两点间的电阻为零,这两点电位相同,A点电位高,B点电位也高,D点电位低,BG\(_{2}\)导通,表示乙方胜利的指示灯亮;当甲方地雷碰到乙方军长时,裁判台的连线如图8所示,A、B间电阻无穷大(开路),B点电位比D点电位低,BG1导通,表示甲方胜利的指示灯ZD\(_{1}\)亮。




考虑到军棋中,棋子炸弹可以炸毁任何棋子,我们把它的电阻取为O,且连线见图9,这样当它与其它棋子相碰时,比如乙方炸弹碰到甲方军长,在裁判台上的连线如图10所示,A、D间电阻为零,A、B、D三点同电位,BG\(_{1}\)、BG2均不导通,指示灯不亮,喇叭发出“卜卜卜”声,表示两个棋手“同归于尽”了。


制作
棋子用木块作成,为了制作方便,可作得稍大些。在棋子的底面挖一长槽。电阻安装在胶木条上,胶木条上共有5个接点,这5个接点可以用铆钉代替。用胶水把装好电阻的胶木条固定在棋子的长槽内,如图11所示。

裁判台的接线如图3中虚线框所示,裁判台上的5个铆钉的间距同棋子的铆钉间距应一样,而这5个铆钉底下装有弹簧片,以保证棋子放在裁判台上,二者接触良好。由于工兵和地雷的内部接线是不对称的,写字时应注意。裁判台应各人拥有一个,两个裁判台的接线如图12所示,图中标注的A端应放置在每个人的右边,这样使用起来方便。

电路图中的继电器选用有两组触点的JRX-13F型小功率继电器,直流电阻为1200欧。B\(_{1}\)是电源变压器,铁心用GEIl4,叠厚为24毫米,初级线圈220伏、每伏15圈,用0.15毫米高强度漆包线绕制。次级线圈L1、L\(_{2}\)用0.20毫米的漆包线绕180圈,L3绕68圈。B\(_{1}\)也可以用旧输出变压器铁心或其它铁心绕制。B2可用一般半导体收音机的输出变压器。
当军棋放上裁判台时,BG\(_{1}\)、BG2工作,电流约为10毫安。
全部装置固定在木盒子里。(屠忠源)