Este artigo de 1978 descreve um brinquedo de fácil construção com a tecnologia da época. O projeto pode ser montado na versão original ou ainda adaptado e até mesmo incluir um microcontrolador para contagem de pontos ou ouros recursos modernos. Fica por conta da imaginação de cada um.
Brinquedos eletrônicos são uma constante na atualidade. Entretanto, existem muitos que não são acessíveis aos montadores, principalmente novatos pela complexidade de seus circuitos.
E, dos muitos brinquedos simples, realmente acessíveis aos principiantes, apenas uma parcela reduzida é realmente interessante a ponto de despertar a atenção a ponto de justificar uma montagem.
O tiro ao alvo eletrônico que descrevemos neste artigo reúne características de simplicidade e ao mesmo tempo de eficiência que o tornam altamente atrativo. De fato, o sensor é sensível o bastante para permitir uma separação do alvo de até 10 metros, o sistema de disparo permite uma precisão ótima de tiro tendo isso aliado a efeitos sonoros muito efetivos.
Como o sistema de marcação de pontos que indica o momento que a mosca é atingida por um disparo é momentâneo não há necessidade de rearme de qualquer dispositivo podendo ser dados tantos tiros em seguida quanto seja a durabilidade de uma pilha comum, que diga-se de passagem é bastante grande.
O mais importante de tudo isso é que o brinquedo é totalmente inofensivo, pois o projétil consiste num feixe de luz de uma pequena lâmpada de lanterna que não pode causar dano de qualquer espécie (figura 1).
Os pais que pretendem montar este brinquedo para filhos "anjinhos" não precisam se preocupar com vasos quebra- dos ou vidraças em vista de disparos errados, conforme sugere a figura 2.
Como sempre fazemos, todos os projetos aos principiantes usam componentes de baixo custo e de fácil obtenção. Neste caso, muitos dos “componentes" não são eletrônicos exigindo um pouco de imaginação e habilidade mecânica dos montadores, mas diversas sugestões para problemas que podem surgir são dadas.
Como exemplo, citamos a arma que pode ser adaptada a partir de brinquedos plásticos já existentes no comércio ou montadas totalmente com canos de PVC e madeira compensada.
Com relação ao alvo, diversas são as possibilidades, que serão sugeridas no restante do texto.
Para os que se interessarem pela montagem, um pouco de trabalho e habilidade permitirão a realização deste interessante passatempo.
O CIRCUITO
A base do circuito é dada na figura 3.
Temos um circuito de disparo colocado na arma que “dispara" uma pequena lâmpada incandescente quando o gatilho é apertado, emitindo um feixe de luz bastante estreito que deve atingir o elemento sensível colocado no alvo.
Este elemento sensível ao ser atingido pela luz da arma dispara um sistema de alarme que emite um sinal sonoro.
Analisando os dois circuitos separadamente vemos que diversos recursos foram introduzidos de modo a permitir um comportamento o mais cômodo e interessante possível. Começamos pelo circuito de disparo.
Ao ser apertado o gatilho, a lâmpada deve emitir um pulso de luz forte e de curta duração, mesmo que o gatilho seja mantido apertado por algum intervalo de tempo.
Apenas um pulso deve ser emitido, porque se a lâmpada for mantida acesa enquanto o atirador mantiver o gatilho apertado, com um movimento de procura, ele pode deslocar o feixe de luz sobre o alvo até atingir seu centro (figura 4).
Para obter-se um pulso somente ao ser ligado o interruptor do gatilho usa-se um circuito bastante simples porém eficiente.
Uma lâmpada incandescente tipo “pingo d'água" é ligada no circuito de coletor de um transistor de potência. Um interruptor de pressão é ligado ao circuito de base deste mesmo transistor conectando um capacitor de valor elevado.
O capacitor se carrega através de um resistor cujo valor determina o intervalo mínimo entre dois tiros. Esse resistor deve ser escolhido de tal maneira a não permitir a circulação total da corrente que a lâmpada necessita para acender a. pleno brilho. (figura 5).
Quando o capacitor se encontra carregado pressionando-se o interruptor ocorre durante uma fração de segundos sua descarga pela junção base-emissor do transistor, circulando então um pulso de corrente intensa entre o coletor e o emissor do mesmo semicondutor o qual faz a lâmpada acender.
Como a corrente de coletor tem a mesma duração da corrente de descarga do capacitor, a lâmpada emite apenas um pulso de luz. O motivo pelo qual não se utiliza diretamente um capacitor ligado à lâmpada para em sua descarga produzir o pulso de luz é que, pela potência necessária a um bom alcance do sistema, este componente deveria ter um valor muito elevado.
Com o uso do transistor um capacitor menor pode ser usado, simplificando o projeto.
Uma vez produzido o pulso de disparo, quando o interruptor é solto, o capacitor em 1 ou 2 segundos se recarrega, permitindo a realização de outro disparo. Se o interruptor for disparado antes, o pulso de luz será fraco e mesmo que acerte o alvo não provocará o acionamento do sistema de alarme.
O circuito sensor tem como elemento fundamental um LDR (Light Dependent Resistor) ou como também é conhecido foto-resistor.
Trata-se de um componente cuja resistência apresentada à corrente elétrica depende do grzu de iluminação de uma superfície sensivel de sulfeto de cádmio.
No escuro sua resistência é elevada, da ordem de muitos milhões de ohms, enquanto que no claro sua resistência é muito baixa da ordem de apenas algumas centenas de ohms. Estes componentes podem ser encontrados com facilidade no comércio de componentes eletrônicos (figura 6).
Esse LDR pode ser ligado a dois tipos de circuitos de disparo, cuja escolha depende do leitor. Pode ser ligado a um SCR diretamente, o qual alimenta um sistema indicador, lâmpada ou alarme.
Esta configuração entretanto apresenta o inconveniente de que, uma vez disparado, o SCR precisa ser desligado pelo atirador, exigindo assim que se estenda até o mesmo,um par de fios ligados a um interruptor de pressão o qual pode ser inclusive acionado com o pé, conforme sugere o diagrama da figura 7.
A segunda possibilidade consiste no uso de dons transistores num circuito Darlington de grande sensibilidade o qual aciona um relê do tipo sensível usado em circuitos transistorizados. (figura 8).
Esta segunda versão pelo fato de se rearmar sozinha depois de acertado o alvo é a que exploraremos no decorrer de nosso artigo.
As duas versões exigem o uso de um controle de sensibilidade de modo a compensar a iluminação ambiente e levar o circuito ao máximo de eficiência.
Com um ajuste bem feito, e pouca iluminação ambiente (deve-se evitar que a luz incida diretamente no alvo), o alcance do tiro pode chegar até em torno de 10 metros.
É claro que, nestas condições deve ser considerado que o feixe de luz se disperse, facilitando o acerto do tiro.
O circuito de alarme também oferece diversas opções. O SCR pode disparar um oscilador transistorizado ou uma pequena lâmpada, enquanto que com o relê não só os dois circuitos anteriores podem ser acionados, como também circuitos para a rede local, como campainhas, cigarras ou lâmpadas de grande potência. Damos as possibilidades, a escolha fica a cargo do montador.
MONTAGEM
Dividiremos o circuito em duas partes para facilitar mais os montadores: analisaremos a construção do circuito do alvo e do circuito da arma. Em ambos o leitor deverá dispor de recursos tanto para trabalhos eletrônicos, ou seja, ferro de soldar, alicate de corte e ponta, chaves de fenda como recursos para confecção do alvo.
Começamos por descrever a montagem do alvo:
I - CIRCUITO DO ALVO
O circuito completo do sistema sensor é mostrado na figura 9.
Este circuito pode ser usado para disparar uma simples lâmpada indicadora de 6 V cuja maneira de ligar é mostrado na figura 10, um circuito oscilador de áudio cujo diagrama e maneira de ligar é mostrado na figura 11, ou então uma campainha ou cigarra para a rede de corrente alternada cuja maneira de ligar é mostrada na figura 12.
Como são usados poucos componentes sua montagem pode ser feita numa ponte de terminais e instalada numa caixinha que servirá de suporte para o painel em que teremos o alvo. Na nossa sugestão damos detalhes para a montagem com o sistema de alarme com oscilador de áudio
Na figura 13 temos a maneira como o alvo, alto-falante, o sensor e a caixa são dispostos nesta configuração.
O alto-falante comum de 8 ohms é colocado preso ao alvo devendo ser feitos furos para saída do som.
O LDR será colocado dentro de um tubo opaco de papelão ou PVC de modo que somente a luz de uma direção, num feixe estreito, possa ser captada.
A montagem de todo o circuito eletrônico que vai instalado na caixinha é mostra- da na figura 14.
Temos dois controles que ficam acessíveis do lado externo da caixa: o controle de sensibilidade do LDR e o controle de tonalidade do oscilador de áudio.
Comece a montagem preparando o alvo que pode ser feito numa tábua de 30 x 40 cm de compensado. Esta tábua deve ter orifícios para a saída do som do alto-falante, e para o LDR. O furo do LDR deve ter entre 2 e 5 mm. Na parte posterior da tábua é fixada a caixinha de aproximada- mente 12 x 15 x 8 cm na qual é instalado o circuito eletrônico e a fonte de alimentação que consiste em 4 pilhas pequenas.
Na montagem do circuito eletrônico e instalação na caixinha devem ser observados os seguintes cuidados:
a) Observe a posição correta dos transistores (ou do SCR se o usar) e na sua soldagem evite o excesso de calor.
b) Na hora de comprar o relê se tiver dúvidas quanto aos terminais a serem usados, consulte o vendedor pedindo para o mesmo fazer a identificação. Na figura 15 damos as bases dos relês mais comuns recomendados com a designação de acordo com o diagrama dos terminais a serem usados.
c) Observe a polaridade do capacitor eletrolítico e do diodo em paralelo com o enrolamento do relê.
d) Se a caixa onde o circuito for instalado for de alumínio tome o máximo cuidado para não haver nenhum contato da mesma com a ponte de terminais.
e) O LDR deve ficar colocado no tubo opaco de modo a receber luz apenas do orifício no centro do alvo. Vede a parte posterior do tubo com uma rolha ou qualquer material opaco.
f) Com o controle de sensibilidade é ligado o interruptor que liga e desliga o aparelho.
Completada a montagem do alvo, antes mesmo de montar a arma você pode testar sua eficiência usando para esta finalidade qualquer fonte de luz disponível: uma lanterna, uma vela, fósforos ou uma lâmpada comum.
PROVA DO CIRCUITO DO ALVO
Completada a montagem do circuito do alvo, coloque apenas o LDR em posição de funcionamento colando o tubo, no qual ele é instalado, no painel.
Confira todas as ligações e coloque as pilhas no suporte.
a) Acione o interruptor que liga a unidade, girando R1 até ouvir o estalido de seu interruptor.
b) Com um pedaço de fio curtocircuite, ou seja, interligue momentaneamente os terminais B e C do relê, ou seja, ligue diretamente à fonte o circuito oscilador. (figura 16).
c) Ajuste então R3 para que o oscilador entre em funcionamento emitindo um apito continuo. Se isso não acontecer com um multímetro na escala de tensões, verifique se o oscilador está recebendo alimentação.
Entre os pontos X e Y do .circuito deve haver uma tensão de 6V, e com o relê curtocircuitado deve também haver 6 V de tensão entre o emissor e o ponto X.
Se não houver tensão, verifique um possível erro na montagem. Se houver tensão e o oscilador não operar, verifique seu circuito.
d) Uma vez ajustado R3, estando o oscilador perfeito, desfaça o curto circuito, e ajuste agora R1 para que o oscilador pare de funcionar.
e) Girando vagarosamente R1 o leitor deve colocar este controle num ponto em que o oscilador quase entra em funcionamento, ou seja, no limiar da sensibilidade.
Se isso não for possível, verifique o circuito de disparo: interligando com uma ponta de prova os pontos entre o coletor e o emissor de Q2 o relê deve acionar o oscilador. Do mesmo modo interligando o coletor e a base do Q1. Se isso não acontecer o problema pode estar com os transistores.
f) Uma vez no ponto de funcionamento, acenda um foco de luz no alvo. O LDR deve receber essa luz acionando o relê e o oscilador.
ll - CIRCUITO DE ARMA
Para a elaboração do ”rifle" o leitor tem duas possibilidades: pode montar totalmente a arma, usando madeira e canos, conforme sugere a figura 17, ou então partir de um "rifle" de brinquedo dos muitos tipos que podem ser adquiridos em lojas especializadas.
Na escolha de um rifle para esta finalidade, o leitor deve levar em conta os seguintes fatores:
a) existência de espaço para instalação do circuito eletrônico.
b) Facilidade de aproveitamento do gatilho para acionamento de um interruptor.
c) Aproveitamento do mecanismo de gatilho com seu estalido para proporcionar mais realismo ao brinquedo.
d) Disponibilidade de um cano onde possa ser instalada a lâmpada pingo d'água cujo diâmetro não chega a 1 cm.
O circuito completo a ser usado na arma é dado na figura 18.
No nosso protótipo usando uma pilha média para alimentação pudemos com facilidade instalá-lo totalmente no cabo de um rifle de brinquedo.
Sua montagem em ponte de terminais é mostrada na figura 19.
Uma sugestão para aproveitar o sistema de gatilho já existente como interruptor é dada na figura 20.
Observe no seu planejamento que o gatilho ao ser disparado deve em seu movimento fechar os contatos do interruptor.
Para um modelo simplificado o sistema pode consistir num simples interruptor de pressão do tipo usado como botão de campainha.
Na montagem e instalação do circuito de disparo são as seguintes precauções principais a serem tomadas:
Observe a posição do transistor na ponte de terminais.
b) Faça com cuidado a soldagem dos fios de ligação a pilha. Se tiver dificuldade em obter suporte solde os fios em seus polos.
c) Instale com cuidado a lâmpada no cano do brinquedo de modo que seu foco fique orientado da maneira correta, ou seja, na linha de mira da arma.
d) Observe a polaridade do capacitor eletrolítico
e) Observe com cuidado se não existe nenhum contacto de qualquer ponto do circuito com a arma se esta for de metal.
f) Antes de pensar ligar em definitivo o sistema de gatilho que consiste no interruptor, faça uma prova deste circuito.
PROVA DO CIRCUITO DE DISPARO
Confira todas as ligações, e se tudo estiver em ordem, provisoriamente ligue um fio a base do transistor e outro fio ao polo positivo do capacitor.
Encostando um fio no outro a lâmpada deve emitir um pulso curto de luz que corresponde ao tiro. Desligando os fios por um dois segundos o capacitor se carrega novamente, podendo ser repetida a operação com um novo tiro.
Uma vez constatado um funcionamento perfeito, instale o sistema de gatilho, coloque o circuito na arma em posição definitiva.
USANDO O BRINQUEDO
Conferido o funcionamento da arma e do alvo, coloque o alvo a uns 5 metros da mira da arma em local cuja iluminação não seja excessiva (não deixe o orifício do alvo receber luz direta). Ligue o circuito e ajuste a sua sensibilidade para um ponto próximo ao disparo.
Afaste-se inicialmente uns 2 metros do alvo apenas, mire e dispare. O circuito deve oscilar por um ou dois segundos indicando a operação do sistema. Afaste-se mais e repita a operação. Se o circuito não disparar verifique sua sensibilidade, fazendo um ajuste. Se houver dificuldade com esta operação veja se o LDR não está recebendo iluminação de algum lugar.
Se o feixe de luz se dispersar muito, facilitando o acerto do alvo, você pode reduzi-lo colocando um disco de papelão na boca do cano da arma com somente um pequeno orifício.
Com tudo em ordem, pode divertir-se à vontade. A duração da pilha da arma é bastante grande para garantir muito tempo de operação, mas se o leitor quiser, pode montar a fonte da figura 21, que permite a alimentação pela rede local do circuito de alvo.
Lista de Material
a) Para o circuito do alvo (versão com relê)
Q1,Q2 - BC238 ou BC548 – transistores NPN para uso geral.
K1 - Relé para 6V - 40 ohms ou mais Schrack RA400006 ou RA310006; Metaltex OP2 RCI ou OP] RCTR400).
D1 - diodo 1N4001 ou equivalente.
LDR - LDR comum para uso geral.
R1 - potenciômetro de 47 k ohms com chave.
C1 - 47 uF x 6 V - capacitor eletrolítico para 6 V ou mais.
Diversos: ponte. de terminais, suporte por pilhas, fios, solda, etc.
b) Para o sistema 1
L1 - lâmpada de 6 Vx 50 mA (Philips 7121D ou equivalente).
c) Para o sistema II
Q1 - BC307 ou BC557 - transistor.
T1 - transformador de saída miniatura para transistores.
C2- 220 uF à 1000 uF - capacitor eletrolítico (quanto maior o valor, mais longo
toque).
C3 - 0,01 uF - capacitor de cerâmica
R3 - 47 k - potenciômetro
FTE - alto-falante de 8 ohms (qualquer tamanho)
Diversos: fios, solda, ponte de terminais, knob para o potenciômetro, etc.
d) Para o sistema III
C - cigarra ou campainha para 110 ou 220 V
Diversos: cabos de alimentação, fios, etc.
e) Circuito de disparo
Q1 - Transistor BDI35 ou equivalente
C1 - Capacitor de 1000 uF x 16 V
L1 - lâmpada incandescente tipo “pingo d'água” para 1,5 V
S1 - Interruptor conjugado ao gatilho (ver texto)
R1 - Resistor de 1 k à 2,2 k x 1/4 W (marrom, preto, vermelho)
B1 - Pilha de 1,5 V- média ou grande.
