Na Revista de número 58 (*), foi publicado à página 50, sob o título "O JOGO DA VELOCIDADE", uma aplicação prática cujo projeto e realização foram executados por Newton C. Braga — Diretor Técnico da Revista — e é, justamente, sobre esta publicação que foi baseado o artigo em pauta.
(*) O artigo é da revista Saber Eletrônica 67 de março de 1978. O artigo citado se encontra no site juntamente com outras versões.
O circuito apresentado pelo amigo Newton se constitui, basicamente, em dois interruptores de pressão N.A. (normalmente aberto), dois SCR e duas pequenas lâmpadas; o acionamento, ainda que momentâneo, de um dos dois interruptores faz com que a lâmpada a ele associada acenda ao mesmo tempo inibindo a comutação da outra lâmpada mesmo que se pressione o respectivo interruptor. Com isto pode-se determinar com plena certeza qual dos dois interruptores, numa dada circunstância, é acionado em primeiro lugar já que o circuito, como dissemos, somente é sensível ao primeiro pulso nele aplicado, independentemente deste ou aquele interruptor.
Achando o circuito muito interessante resolvi fazer a montagem do mesmo e, aproveitando uma das muitas aplicações apresentadas pelo autor na publicação, decidi aplicá-lo como "medidor de reflexo relativo" entre dois competidores: cada "atleta" dispõe de um interruptor o qual deverá ser acionado o mais rápido possível; uma terceira pessoa num dado instante fornece a "chave", por exemplo, "País da América do Sul" e imediatamente começa a dizer o nome de vários Países em um certo ritmo, quando mencionar o nome de um País da América do Sul os competidores deverão pressionar os respectivos interruptores o mais rápido possível e, ganhará um ponto aquele que primeiro conseguir acender a sua lâmpada.
A brincadeira, que inicialmente é instrutiva, alcançou tamanho sucesso na roda dos meus amigos que fui obrigado a construir vários circuitos! Para torná-la mais atraente e divertida instituíram-se as seguintes regras:
- Toda vez que um competidor fizer acender a lâmpada corretamente ganhará um ponto;
- A comutação inadequada de uma lâmpada faz com que o respectivo competidor perca um ponto;
- Ganhará o jogo quem primeiro alcançar 10 (dez) pontos.
Com o intuito de dar maior velocidade ao jogo construíram-se várias tabelas que continham os nomes a serem lidos pelo "Sr. Juiz", com isto o "juiz" consegue dar uma maior homogeneidade no seu tom de voz; cada tabela contém, em média, dez nomes. Para a chave "Pais da América do Sul" por exemplo, a tabela era constituída dos seguintes nomes: Espanha, China, México (lembremo-nos que México faz parte da América Central!) Portugal, Mônaco, Cuba (idem), Bolívia, Suécia, Japão, França, Alemanha, Hungria e Egito.
É óbvio que as tabelas assim como as respectivas chaves devem ser constantemente alteradas para não "viciar" os candidatos.
Os primeiros circuitos que montei para os amigos eram cópias exatas do original até que um dia o meu amigo Pilar e companheiro de trabalho na TELERJ alegou: — "Não é justo que você copie os circuitos dos outros, afinal de contas você tem capacidade (!?) para idealizar um outro circuito que também funcione de forma semelhante ao publicado e, que seja perfeito!"
Sim senhor, disse eu, vamos ser justos e perfeitos! E assim nasceu a forma integrada do "JOGO DA VELOCIDADE".
O leitor não deve impressionar-se pelos dois integrados que compõem o circuito, afinal, a "única" diferença entre um integrado e um transistor é que o primeiro apresenta mais "perninhas" que o outro! Para retirar uma possível "alergia", do leitor, aos Cls (circuitos integrados) apresentaremos preliminarmente os Cls do projeto assim como todos os componentes do protótipo para, depois, realizara sua interconexão e descrever o funcionamento geral do circuito.
O primeiro Cl é o nosso conhecido 7400 que é constituído por quat.ro portas NAND (NE-não e) conforme a figura 1 — no projeto foram empregados duas (III e IV) portas na configuração inversora conforme é mostrado na figura 2; esta configuração se caracteriza por apresentar na saída um nível lógico complementar ao da entrada ou seja: se a entrada a (figura 2) estiver a, digamos, 3 volts (nível alto-H) em relação à terra, a saída s (pino 11 da figura 2) apresentará um nível baixo — L — em torno do 0 (zero) volt e, se à entrada a tivermos um sinal com tensão inferior a 0,8 volts (nível baixo — L) a saída apresentará uma tensão de alta (H) da ordem de 3 a 4 volts. A tabela da figura 3 resume o exposto.
O segundo e último Cl é o 7476 que é formado por dois "flip-flops" do tipo J-K — figura 4. As saídas Q e ? de cada um dos "flip-flops" apresentam, normalmente, os estados L e H respectivamente. No projeto somente foram utilizadas as entradas "set" e "reset" de cada "flip-flop"; quando à entrada "set" se aplica um pulso negativo ("terra" por exemplo) os estados lógicos de suas saídas Q e ? - são alterados e somente voltarão ao estado inicial desde que um outro pulso negativo seja aplicado ao comando "reset" — no primeiro caso diz-se que o "flip-flop" foi "setado" e no segundo, que foi "rascado", além disso a "bolinha" associada a cada um desses comandos — figura 4 — informa que os pulsos de entrada terão de apresentar um nível lógico L. A figura 5 fornece o diagrama na entrada "ser (ou "reset") não alteram o estado lógico de suas saídas complementares Q e ?.
A descrição dos outros comandos dos "flip-flops" não se faz necessária uma vez que não serão empregados no projeto.
Para concluir a teoria referente aos Cls do projeto devemos dizer que ambos são do tipo "dual-in-line"; o primeiro (7400) apresenta 14 pinos enquanto o outro, o 7476, dispõe de 16 pinos; a numeração e identificação dos pinos destes dois Cls obedece à disposição apresentada na figura 6.
Outro componente (aliás dois) semicondutor empregado é um nosso velho conhecido LED ("Light Emitter Diode" — diodo emissor de luz) do tamanho grande na cor vermelha, podendo, no entanto, empregar--se um LED verde ou um outro qualquer, capaz de emitir luz com uma tensão não superior a 2,5 volts e que apresente um consumo de até 20 mA.
O resto do material é sucata!
O circuito completo pode ser visto na figura 7 e a descrição de funcionamento do mesmo, é a seguinte:
Ao "alimentar-se" o circuito pelo fechamento da chave C, as saídas Q dos "flip - flops" apresentam o nível L enquanto as saídas ? — estão em nível H. Este estado é complementado pelas portas NAND e, em consequência, a saída das mesmas apresenta uma tensão próxima a zero volt — nível L — fazendo com que os dois LEDs não emitam luz; porém, quando se pressionar uma das chaves de contato momentâneo K1 ou K2, suponhamos K1, acarreta que a "terra" seja colocada no comando "set" do F.F.I. — set 1 — pois a saída Q do outro "flip-flop" está no nível "terra" — L. Com isto o F.F. I comuta e as suas saídas inverterão seus estados lógicos: Q passará de L para H e ? - de H para L (vide o diagrama de fases da figura 5). Como — Q1 se encontra, agora, em L a saída da porta NAND (pino 11) se encontrará em H e este potencial alto será suficiente para que o LED 1 "acenda". Por outro lado, mesmo que se pressione a chave K2 nada se conseguirá, pois, o estado alto de Q1 se fará presente no comando "set 2" por intermédio de K2 e, como vimos, o "setamento" só é conseguido por pulsos de nível L.
Os dois resistores R1 e R2 destinam-se para dar maior estabilidade ao circuito, porém podem ser omitidos sem que isto traga maiores consequências.
Devemos observar que uma vez pressionado um dos contatos K1 ou K2 os intentos subsequentes de um ou de ambos os jogadores não alterarão os estados de saída do dispositivo.
Para recomeçar a brincadeira devemos "zerar", isto é, "resetar" o circuito; para tal basta pressionar momentaneamente a chave K, o que equivale a "enviar" um pulso L à "linha reset" dos dois flip-flops (vide figuras 5 e 7) e, assim, voltará a constatar--se o estado inicial do circuito.
A fonte de alimentação, como veremos adiante, não requer cuidados especiais, não se fazendo necessário tecer maiores considerações a esse respeito. A montagem não é crítica podendo ser realizada até por um "novato" no campo dos Cls.
Para aqueles que se estão iniciando em montagens da dita microeletrônica forneceremos os passos a serem seguidos na ordem apresentada:
1 — Adquirir todo o material eletrônico constante na lista de material ao fim deste artigo.
2 - Providenciar um ferro de soldar de, no máximo, 30w; solda de 1,0 mm — 60% de estanho; alicate de corte; furadeira, fio flexível e rígido, etc;
3 - Furar a placa padronizada constante na lista de material nos lugares indicados na figura 8-A, com uma broca de aproximadamente, 1,0 mm de diâmetro;
4 - Inserir os soquetes para os Cls nos furos assinalados com uma "bolinha" na figura 8-A; após a soldagem dos mesmos teremos a estrutura mostrada na figura 8-B;
5 — Inserir e soldar em cada um dos furos 3, 8, 9, 11, 13, 14, 16, 17 e 18 assinalados na figura 8-B, um pedaço de fio rígido nu com um comprimento não superior a 1,0 cm;
6 — Soldar entre si os rabichos 13 e 14 assim como os rabichos 16 e 17 conforme a ilustração da figura 9;
7 - Interligar por fio, flexível ou não, porém encapado, os pontos assinalados conforme a indicação da figura 10;
8 — Soldar os dois resistores respectivamente entre os pontos 8-9 e 9-11 (figura 10); 9 — cortar 9 (nove) pedaços de fio flexível com um comprimento de aproximadamente 10 cm e soldá-los nos pontos indicados na figura 11-A. O par de fios que parte dos pontos 3 e 9 é conectado ao interruptor de resetamento (chave K da figura 7) enquanto os quatro fios destinados para os LEDs devem ser a eles ligados conforme a indicação da figura 11 — não trocar a posição dos fios de cada LED, a parte chanfrada do LED (figura 11-B) deve ser ligada à massa — pino 9; as soldas terão de ser rápidas e de forma a não esquentar os referidos semicondutores.
O fio que parte de "A" deve ser ligado ao interruptor "C" ao mesmo tempo que se une a este interruptor o nono e último pedaço de fio, aliás este último par de fios que parte de "A" e "B" — destina-se à alimentação do circuito.
10 —Cortar mais quatro pedaços de fio flexível de 50 cm ou mais cada um e soldá-los respectivamente aos pontos 2, 5, 9 e 1 1; estes fios destinam--se aos interruptores de pressão K1 e K2 dos dois jogadores conforme ilustra a figura 12.
Com isto, passemos à fonte de alimentação: por serem os Cl pregados da família TTL a fonte que os alimenta deverá entregar 5,0 volts no máximo; devido ao pequeno consumo do circuito, optamos pelo emprego de pilhas do tipo "lapiseira". Ora, como os porta-pilhas à venda no comércio destinam-se para conter quatro pilhas de 1,5 volt cada uma, é claro que a tensão total — 4 x 1 ,5 6 volts - do conjunto excede os 5,0 volts máximos requeridos; para contornar o problema devemos "eliminar" uma pilha: soldamos nas extremidades de uma pilha usada um fio conforme o desenho da figura 13-A, assim, a pilha fica curto circuitada e a tensão do conjunto (figura 1 3-B) é de 4,5 volts que corresponde a 3 pilhas de 1,5 volt cada uma, ligadas em série. Quando da renovação das pilhas, a pilha "maceteada" não poderá, em hipótese alguma, ser trocada, devendo, portanto, sempre conservar-se no porta-pilhas, já que sua única finalidade é a de fornecer continuidade ao circuito.
Uma vez pronta a montagem não há necessidade de fazer ajustes de qualquer espécie; o encaixe dos Cls nos respectivos soquetes, depois de termos feito toda a "soldagem", deve ser realizado com o máximo cuidado e atenção para que os componentes não se danifiquem; o lado chanfrado ou marcado dos Cls deve ficar à esquerda do montador desde que coloque a placa do circuito na posição indicada na figura 9.
Todo o circuito foi instalado dentro de uma manteigueira plástica de dimensões não menores que 7 x 11 x 3 cm encontrável à venda em qualquer supermercado. Lembramos que os interruptores de pressão K1 e K2 não devem ficar instalados na "caixa" — sugerimos a adaptação publicada na primeira versão do jogo.
Àqueles que tiverem maior habilidade poderão fazer a montagem numa placa de circuito impresso o que, realmente, dá à montagem características profissionais; pode-se também optar pelo' uso das placas padronizadas para Cls existentes à venda nas boas casas do ramo.
A título de ilustração é fornecida na figura 14 uma tabela do consumo do dispositivo com várias tensões de alimentação; notamos que o circuito funciona perfeitamente com tensões de até, 3,5 volts! Isto é bom... economiza pilhas e as aproveita até o último pingo de... carga!
Do resto bons momentos de lazer!
1 — Cl 7400
1 — Cl 7476
2 — LEDs vermelhos (vide texto) de 1,7 V x 20 mA, tamanho grande — vide nota abaixo;
2 — Resistores de 10 K? ix 1/4 ou 1/8W;
1 — Soquete em linha para Cl de 14 pinos;
1 — Soquete em linha para Cl 16 pinos;
1 — Chapa padrão de circuito impresso para dois Cls (vide final do texto)
3 — Interruptores de pressão N.A. do tipo empregado para campainhas;
1 — Interruptor;
1 — Porta-pilhas;
1,0 metro de fio rígido;
0,5 metro de fio rígido nú;
3 metros de fio flexível;
Solda, caixa plástica, etc.
