Jogo das Pulgas (ART3004)

Jogo das Pulgas, Ping-Pong Eletrônico, Volei Eletrônico, o nome não importa; o que importa é que se trata de um jogo divertido, emocionante e sobretudo barulhento! Sim, barulhento, pois as “raquetadas" ou saltos das pulgas são realmente um estouro de alguns watts num alto-falante comum. A parte eletrônica do jogo é muito simples de montar, ficando a parte mecânica por conta da habilidade de cada um.

Dois alto-falantes se defrontam. Entre eles existe uma pequena barreira que representa a rede do ping-pong, do voley, ou o obstáculo que as pulgas devem saltar.

A bola é leve e as pulgas são pequenas pelotas de isopor ou ainda grãos de milho ou feijão. A cada toque no sensor, o alto-falante produz um forte estalido que deve lançar a bola para o outro lado do obstáculo ou ainda que faz as pulgas saltarem.

Esta é a essência do aparelho que pode dar diversos tipos de jogos:

a) Vôlei ou ping-pong: neste caso temos apenas uma bola.

Quando ela está sobre o alto-falante A é o jogador A que aciona o seu circuito fazendo-a saltar para o outro lado, sobre o alto-falante B. É então a vez do jogador B" acionar o seu sensor. Ganha um ponto o jogador B se o A não conseguir fazer a bolinha saltar para o outro lado e vice-versa. A contagem de pontos pode ser combinada de qualquer modo entre os jogadores, como por exemplo partidas de 10 com ”virada" aos 5.

b) Jogo das Pulgas: esta é a versão básica, recomendada principalmente às crianças.

Coloque 10 bolinhas de isopor ou ainda 10 grãos de milho ou feijão sobre cada alto-falante.

Dê a partida. Cada jogador deve então produzir as raquetadas ou saltos no seu alto-falante, tocando nos sensores.

A cada toque, o pulso produzido no alto-falante faz as pulgas saltarem e algumas passarão para o outro lado, ou seja, pularão o obstáculo.

Depois de um tempo predeterminado, digamos uns 30 segundos ou 1 minuto, encerre a partida, interrompendo a alimentação do aparelho.

Ganhará quem tiver passado mais pulgas para o outro lado, ou seja, quem conseguir ficar com menos pulgas sobre o seu alto-falante.

É claro que o leitor pode inventar outros jogos partindo do mesmo princípio, mas esses dois já serão suficientes para diverti-lo.

Mas, o interessante deste brinquedo é que, em cada pulso que faz as pulgas ou bola saltarem, temos a produção de um som bastante forte, quase que um tiro, devido à descarga rápida de um capacitor num alto-falante.

A montagem do brinquedo na sua parte eletrônica é muito simples, já que são poucos os componentes usados.

Apenas a parte mecânica é que exige maior habilidade. O aparelho deve ser montado numa caixa que tem partes transparentes (para que as bolinhas sejam vistas), que podem ser de acrílico ou mesmo plástico. As dimensões desta caixa são importantes para que o jogo realmente dê certo.

COMO FUNCIONA

Como o alto-falante faz saltar as bolinhas? Se ensinarmos ao leitor como isso acontece, ficará muito mais fácil entender o funcionamento também da parte eletrônica deste jogo.

Na figura 1 temos um desenho, em corte, que representa um alto--falante comum (de bobina móvel).

 

Temos então um cone de papelão que pode movimentar-se, pois é articulado nas bordas, e na sua ponta temos uma bobina com um certo número de voltas de fio esmaltado.

Como o cone é articulado, a bobina presa nele pode movimentar-se solidariamente num certo percurso, no sentido de seu eixo. Esta bobina é, portanto, “móvel", daí serem os alto-falantes deste tipo denominados “de bobina móvel".

Na parte central do cone, penetrando na bobina, mas sem encostar nela, existe uma peça de metal que concentra o campo magnético de um ímã colocado na sua parte posterior ou mesmo envolvendo-a.

Quando fazemos circular uma corrente pela bobina, é criado um campo magnético. A intensidade e orientação deste campo magnético dependem da intensidade da corrente e do seu sentido de circulação. (figura 2)

 

Circulando num sentido, a corrente cria um campo que interage com o campo da peça colocada no interior da bobina, de modo que ela se move, levando o cone para frente. Circulando no sentido oposto, O campo criado interage com o campo da peça, de modo a movimentar o cone para trás.

Quando a corrente aplicada à bobina corresponde a um som musical, esta corrente muda constantemente de sentido, ou seja, é alternada, de modo que o cone é obrigado a se movimentar para frente e para trás rapidamente, produzindo ondas sonoras.

No nosso caso, o que queremos é apenas um forte empurrão para frente, dado pelo cone. Para isso precisamos de uma corrente de forte intensidade e curta duração e de sentido perfeitamente determinado.

Para conseguir isso fazemos .uso de um circuito eletrônico, que é mostrado em sua base na figura 3.

 

Este circuito utiliza 110 V ou 220 V da rede local, na forma de corrente alternada, e retifica esta tensão, depois de fazê-la passar por um resistor (R1).

A tensão continua, obtida com a retificação, serve para carregar um capacitor. Na verdade, obtemos mais do que 110 V e 220 V depois da retificação, ou seja, obtemos os valores de pico da ordem de 150 e 300 V, tensão esta que vai para os capacitores.

Com um capacitor de 4uF, como o recomendado na rede de 110 V, obtemos uma energia de 0,09 Joules. Se esta energia for aplicada ao alto-falante em 1/100 de segundo, ou seja, for produzido um pulso de 1/100 de segundo, isto equivale a uma potência de 9W! E por isso que os pulsos produzidos são bastante barulhentos.

Para produzir a descarga nesta velocidade, fazemos uso de um SCR.

O SCR, ou diodo controlado de silício, é um dispositivo semicondutor que funciona como uma chave de ação muito rápida e que pode ser ligada com um simples pulso de tensão no seu elemento denominado comporta.

O SCR é tão sensível que o simples toque dos dedos na sua com- porta, permitindo a circulação de correntes de milionésimos de ampère, já provoca seu disparo.

Ligamos então o SCR no capacitor de modo que, ao tocarmos no sensor, ele dispare, provocando a descarga no alto-falante.

Após a descarga ele desliga, dando um intervalo de fração de segundo para que o capacitor se carregue novamente e um novo pulso possa ser produzido.

A descarga no alto-falante faz seu cone movimentar-se rapidamente para frente, atirando as pulgas ou bolinhas para o alto.

Como temos dois circuitos independentes, pois são dois jogadores, são usados dois capacitores, dois SCRs e dois alto-falantes, além de outros componentes que aparecem dobrados.

Os resistores nas comportas dos SCRs protegem o jogador contra o perigo de choque ao tocar nos sensores.

OS COMPONENTES

A caixa para a montagem é o ponto mais crítico deste projeto, pois ela exige certa habilidade do leitor. Esta caixa é mostrada na figura 4, observando-se que a parte lateral deve ser de material transparente, assim como a tampa, para que as bolinhas possam ser vistas pelos jogadores e assistentes.

 

Importante em relação às dimensões da caixa, é sua largura e seu comprimento. Esta largura e comprimento dependem basicamente do tamanho do alto-falante usado.

No nosso caso usamos alto-falantes quadrados de 10,5 cm, caso em que a caixa ficou com 11 x 18.cm (os alto-falantes devem ser montados de modo inclinado).

Assim, sugerimos aos leitores que antes de fazer a caixa, consigam os dois alto-falantes, para que estes possam determinar suas dimensões.

Veja que não podem ficar vãos nos dois campos de jogo, pois as pulgas ou bolinhas poderiam cair neles.

Com relação à parte eletrônica, não temos muitas dificuldades em obter os componentes.

Começamos pelos alto-falantes que podem ser tanto de 4, como de 8 Ω, com 10 cm aproximadamente. E importante apenas que eles sejam iguais, para que não ocorram problemas com o desenho da caixa, ou com a eficiência no lançamento das bolinhas, o que poderia desequilibrar uma partida e causar protestos do jogador menos favorecido.

Os SCRs usados originalmente foram os do tipo MCR106. Temos aqui 2 possibilidades: o MCR106-4 se sua rede for de 110 V ou o MCR106-6 se sua rede for de 220V. Os tipos IR106, TIC106 ou C106 para 20oV se a rede for de 110 V ou para 400 V se a rede for de 220 V, também podem ser usados, sem problemas.

Apenas no caso do TIC106 pode ser necessário ligar um resistor de 4k7 a 10 k entre seu catodo (C) e comporta (G), se ele tiver problemas de disparo.

Os capacitores C1 e C2 são críticos nesta montagem. Se sua rede for de 110 V, você pode usar capacitores de 4 ou 8 µF x 250 V de tensão de trabalho (a tensão de trabalho pode ser maior do que o indicado, mas nunca menor). Se sua rede for de 220 V, você deve usar capacitores de 2,2uF ou 4uF x 350 V ou mais. No caso de 4 e 8uF os capacitores devem ser eletrolíticos, mas no caso de 2,2 µF podem ser de poliéster ou eletrolíticos.

Os diodos D1 e D2 são do tipo 1N4004, 1N4007, BY127, BY126, se sua rede for de 110 V, e do tipo 1N4007 ou BY127, se sua rede for de 220 V.

Os resistores R2, R3, R4 e R5 são de 1/8 W, com valores entre 270 k e 390 k (valor médio 330 k), enquanto que R1 deve ser de fio, com 5 ou 10 W de dissipação. Para a rede de 110 V, este resistor pode ser de 1k2 ou 1k5, enquanto que para a rede de 220 V, o leitor pode usar resistores de 2k2 ou 2k7.

Na entrada do circuito colocamos uma lâmpada neon para indicar seu funcionamento. Esta lâmpada e o resistor de limitação de correntes são optativos.

Os sensores são duas pequenas barras de terminais ou ainda duas plaquinhas de metal fixadas numa base de material isolante.

Material adicional para a montagem: placa de circuito impresso, que deve ser confeccionada pelo leitor, ou ponte de terminais, a ser adquirida em barras; cabo de alimentação para ligação na tomada; fios e solda.

MONTAGEM

Em primeiro lugar consiga os alto-falantes e depois, tendo por base suas dimensões, faca a caixa.

Depois passe a parte eletrônica.

O circuito completo do aparelho é mostrado na figura 5.

 

A versão em ponte de terminais, desenhada espalhada, é mostrada na figura 6. Veja que todos os componentes “soltos" devem ser fixados na caixa de montagem.

 

Temos, finalmente, na figura 7, a versão em placa de circuito impresso.

 

Sugerimos aos leitores que sigam a seguinte sequência de recomendações e cuidados na realização de sua montagem.

a) Solde em primeiro lugar os dois SCRs, observando bem sua posição.

b) Os próximos componentes a serem soldados são os diodos D1 e D2. O montador deve observar sua posição, que é dada pelo lado em que fica a faixa.

c) Solde o resistor R1 com cuidado. Na versão em placa de circuito impresso ele deve ficar afastado pelo menos uns 2 mm dela, para facilitar a ventilação, já que este componente trabalha ligeiramente aquecido. Na versão em ponte, não corte muito rente seus terminais, pois isso dificultaria a dissipação de calor.

d) Para soldar os demais resistores não há problema, basta colocá-los na posição certa e evitar o excesso de calor, fazendo esta operação rapidamente.

e) Muito cuidado deve ter o montador na colocação de C1 e C2, pois estes componentes são polarizados. Observe bem a polaridade dos terminais, pois se houver inversão estes componentes podem danificar-se. Existe a possibilidade do leitor encontrar capacitores simples ou mesmo duplos com montagem Sobre o chassi, ou seja, dotados de um parafuso e porca para fixação, conforme mostra a figura 8. Estes capacitores podem ser usados também, mas devem ser fixados na caixa e ligados à ponte ou placa por meio de fios encapados.

 

f) Se você optou pela colocação da lâmpada neon, faça a sua conexão, usando fio de comprimento apropriado. Fixe antes a lâmpada no local que desejar, na caixa.

g) Faça a única interligação da ponte, assim como dos sensores S1 e S2. Estes sensores podem ser fixados numa base de material isolante para maior facilidade, e seus fios de ligação podem ter até 50 cm de comprimento.

h) Complete a montagem com a ligação dos fios aos alto-falantes, que já devem estar fixados na caixa, e também o cabo de alimentação. No caso dos, alto-falantes, será preciso observar a polaridade da ligação. O fio que sai do polo positivo de cada capacitor (C1 e C2) deve ser ligado ao terminal (+) do alto-falante, para que seu cone se movimente para frente, e não para trás, nos pulsos de descarga.

Obs.: se o alto-falante não tiver marcação de polaridade, faça a ligação de qualquer modo. Depois, na prova, se o lançamento não ocorrer, é só inverter as ligações.

PROVA E USO

Ligue o jogo das pulgas na tomada. A lâmpada neon deve brilhar normalmente.

Encoste os dedos no sensor S1 (figura 9) e depois em S2. Em cada toque deve ocorrer um forte estalido no alto-falante, semelhante a um tiro.

 

Coloque uma pelotinha de isopor ou então um grão de feijão no alto-falante e faça-o disparar tocando em S1 ou S2. A pelotinha ou grão deve saltar. Se ocorrer o estalido e o salto for pequeno o alto-falante pode-estar com a ligação invertida (verifique).

Se o disparo não ocorrer verifique:

a) A tensão no capacitor, que deve ser de 150 V, se a rede for de 110 V, ou 300 V, se a rede for de 220 V. Não havendo esta tensão, veja se R1 está aberto e se os diodos estão bons. Veja se o capacitores C1 e C2 não estão em curto.

b) Se houver carga no capacitor, mas “não ocorrer o disparo, verifique o estado dos SCRs. No caso do TIC106 ligue um resistor de 4k7 ou 10 k entre o catodo (C) e a comporta (G).

Depois de colocar o aparelho em definitivo na caixa, fixando a placa ou ponte na caixa, é só jogar.

Cuidado: não deixe nenhuma parte do circuito exposta, pois as tensões são elevadas, podendo causar fortes choques.