Es un proyecto digital relativamente simple que genera números binarios de 0 a 15 (F en hexadecimal), sirviendo para demostraciones, sorteos o incluso para clases de electrónica digital. El circuito se puede expandir para generar números binarios hasta 255 con el uso de otros 4 LED.
Este circuito puede usarse en demostraciones, en el estudio de electrónica digital o simplemente como "prueba" para profesores que quieran examinar a sus alumnos en lo que se refiere al conocimiento de la numeración binaria.
Como parte de otros proyectos, este circuito puede ser empleado para generar una salida aleatoria de información binaria hasta 15, y con expansión hasta 255.
Un sorteador electrónico puede partir en su proyecto, de esta configuración.
El sistema de sorteo con señal de reloj de frecuencia relativamente alta hace que el circuito a prueba de fraudes, que es muy importante en algunos tipos de aplicación.
Daremos incluso un proyecto que permite la utilización de este generador en un simple juego de tablero, un verdadero "Laberinto Electrónico" para ser disputado por 2 o más jugadores.
Los integrados usados son comunes (TTL) y la alimentación de 5 V tanto puede ser obtenida de pilas comunes como de fuente de alimentación cuyo diagrama será dado.
EL CIRCUITO
Comenzamos el análisis de nuestro circuito por el oscilador gatillo que va a generar un tren de pulsos rectangulares.
El número de pulsos de este oscilador determinará el número sorteado.
Se emplea un multivibrador con dos puertas NAND de las 4 existentes en un 7400.
La frecuencia de este oscilador está alrededor de 1 kHz, un valor bastante alto para la aplicación deseada, pues incluso un presionar de botón de sorteo tan corto como 1/10 de segundo es suficiente para producir 100 pulsos, barriendo así el conteo total del sistema (hasta 16) al menos 6 veces.
Esto impide que el jugador "malicioso" tome el tiempo de presión para hacer caer exactamente el número que desea.
El disparador se realiza con ayuda de los otros dos puertos NAND existentes en el 7400.
Una de ellas es usada como inversora, de modo que, presionando S1, en su salida (CI-1d) tengamos un nivel alto, que combinado con la señal producida por el multivibrador (CI-1a y CI-1b) pueda dar paso a través de Cl-1c.
En suma, tendremos pulsos en la salida de Cl-1c sólo en los instantes en que S1 esté presionada.
Soltando S1, el nivel lógico del perno 9 de CI-1 pasa a ser bajo, inhibiendo así el paso del tren de pulsos que viene por el pino10.
El tren de pulsos es "contado" por un 7493, un contador binario, divisor por16 en lógica TTL.
Este integrado tiene salidas con pesos 1, 2, 4 y 8 que se pueden utilizar para excitar directamente 4 LED.
Los LED se encienden de modo que se encienden en el nivel alto, ya que se trata de montaje que requiere el nivel 1 que corresponde al encendido.
Es claro que los circuitos integrados TTL tienen una capacidad mayor de drenaje corriente (nivel bajo) que de suministrar corriente (nivel alto), pero el bajo consumo de los LED usados ??no significa un esfuerzo del integrado 7493 capaz de comprometerlo, incluso porque hay resistores limitadores de corriente debidamente dimensionados.
El 7493 se conecta entonces de modo a contar ciclos de 0 a 15, reiniciando en "O" en el décimo sexto pulso.
Por lo tanto, tenemos el comportamiento final para el circuito de acuerdo con lo deseado: presionando S1 el oscilador entra en acción, y el contador comienza su ciclo de conteo, haciendo que los LED parpadeen rápidamente.
Cuando se suelta el interruptor de presión la cuenta se interrumpe, permaneciendo encendidos los LED que corresponden al número generado en aquel instante.
Para sortear nuevo número, simplemente presione y suelte S1 de nuevo.
Para visualizar el conteo, en un sistema de demostración de recuento binario, por ejemplo, podemos reducir la frecuencia del multivibrador, cambiando para ello C1 por un capacitor de 100 uF a 220 uF, conforme a la velocidad deseada.
En la figura 1 tenemos las diversas formas de onda encontradas en este circuito.
Para añadir un nuevo bloque de conteo, para sorteo de números binarios mayores, la conexión se realiza como se muestra en la figura 2.
La alimentación para el conjunto debe ser hecha con 5 V, que pueden ser obtenidas de pilas o fuente. Para las pilas, como el valor normal es 6 V, podemos usar como "artificio" la conexión de uno o dos diodos en serie, como muestra la figura 3, en cuyo caso obtendremos una caída de 0,6V a 1,2V que proporcionará entre 4,8 y 5,4V, lo que está dentro del admitido por la lógica TTL.
Para la alimentación por la red local, tenemos la fuente de alimentación mostrada en la figura 4.
El transformador tiene un secundario de 9 + 9 V x 100 mA o más, y el integrado es del tipo 7805 que, dado el bajo consumo de corriente, no necesita ser dotado de radiador de calor.
El capacitor electrolítico es para una tensión de 16 V o más y los diodos pueden ser 1N4002 o equivalentes de mayor tensión.
MONTAJE
Comenzamos por dar el diagrama básico del generador, no incluyendo la fuente de alimentación, ya que tenemos opciones (figura 5).
La placa de circuito impreso para el montaje se muestra en la figura 6.
Los circuitos integrados deben ser montados en sockets DIL de 14 pines, para mayor facilidad de cambio en caso de necesidad y también para evitar problemas inherentes al calor generado en el proceso de soldadura
Los LED son rojos comunes, y si el aparato se monta en caja plástica, nada impide que queden en el panel, con la conexión de hilos más largos.
S1 es un interruptor de presión y C1 puede ser de poliéster, cerámica u otro tipo. El electrolítico C2 debe tener una tensión de trabajo de al menos 6 V.
PRUEBA Y USO
Para probar es sólo conectar la unidad y presionar S1. Durante el intervalo en que S1 está activado, los LED deben parpadear muy rápido, eventualmente sólo en Q8 (LED1) se puede percibir una oscilación, y al soltar S1 debemos tener un conjunto de LEDs encendidos que representan el número binario sorteado.
La tabla siguiente, representando los LEDs encendidos por 1, y apagados por 0, nos da las combinaciones posibles sorteadas:
Para ver el recuento, en un proceso lento, cambie C1 a 10 upF o más.
LABERINTO
Un juego de tablero puede ser disputado desde este aparato por dos o más personas.
El tablero se muestra en la figura 7, y cada jugador compite con 2 o 3 piezas de colores que lo identifiquen (verdes, rojas, amarillas, negras, etc.).
A continuación, asignamos a cada combinación de los LEDs extremos (los dos LED del medio son tapados) el siguiente significado:
LED 1 encendido = triángulo
LED 1 apagado = círculo
LED 4 encendidos = blanco
LED 4 apagado = negro
A partir de todos los jugadores con las piezas en el centro del tablero, la finalidad del juego es escapar del laberinto, pero quien determina eso es el sorteo.
Si a su vez de jugar, después de apretar y soltar el botón S1, el LED 1 permanece encendido y el LED 4 apagado, significa que usted debe mover una de sus piezas a la "casa triángulo negro" más cercana.
En cada jugada, la combinación de LED determinará la posición de movimiento de una de las piezas de cada jugador (a elegir). Vence a quien conseguir levar sus piezas para las salidas en primer lugar.
Con un poco de imaginación, el lector puede crear un juego que utilice las 16 combinaciones con los 4 LED.
CI-1- 7400 - 4 puertas NAND - TTL
CI-2 - 7493 - contador / divisor por 16 TTL
LED1 a LED4 - LED rojos comunes
S1 - interruptor de presión
R1 a R5 - 220 ohms x 1/8 W- resistores (rojo, rojo, marrón)
C1 - 100 nF - capacitor de cerámica o de poliéster - ver el texto
C2 -100 uF x 16 V - capacitor electrolítico
Varios: placa de circuito impreso, sockets DIL de 14 pines para los integrados, caja para montaje material para fuente de alimentación, hilos, soldadura, etc.