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Preámbulo

En septiembre de 2021 un viejo amigo de la secundaria me pidió un proyecto. Una botonera de concursos como las que se usan en los programas de TV, en las que dos jugadores tienen frente a ellos botones, se les hace una pregunta y el que presione primero el botón es el que puede contestar, quedando el otro botón inhabilitado por un tiempo.

Si bien hay un sinnúmero de circuitos, la gran mayoría hoy con micro controladores (Los de hoy en día con Arduino)

Y algunos otros con relevadores. Los de relevadores, normalmente requieren un botón extra que reinicie el juego una vez que se activó un botón, y varios relevadores; mi idea no era esa.

Hacerlo con Arduino parecía la opción mas viable, pero no quería programar ni usar todo un Arduino Nano para algo tan simple… Así que decidí diseñarlo desde cero con 556 y 555. (A pesar de que solo tenía 3 días para su entrega)

Diseñando

 

Primero se diseñó y se armó en protoboard lo que sería el corazón del proyecto, con un doble 555 (556).

Los dos timers se usaron como monoestables con un tiempo en alto de aproximadamente 1.65s. (R = 1.5MΩ C = 1µF)

Siempre es mejor una resistencia de valor alto y un capacitor de valor «pequeño» (además de ser mas barato), la precisión del tiempo no es crucial, así que un simple electrolítico fue usado.

Al dispararse uno de los timers, automáticamente inhibe al otro de poderse disparar mientras este esté activo, (la salida del timer que se active (5 o 9), se invierte por medio de un transistor de uso general y un par de resistencias e inhibe al otro timer por medio de su pin de reset (10 o 4)) con lo cual no requerimos un botón de reinicio, pues lo hace automáticamente pasando el tiempo estipulado. Así que con un circuito por demás simple, ya tenemos la mayor parte del trabajo. En la siguiente imagen muestro el esquema del prototipo original.

Vemos que los botones (A y B) se conectan a las entradas de disparo de los timers ( 6 y 8) con resistencias pull-up de 10kΩ. (Luego se agregaron los capacitores de 0.1µF que se ven en color azul, estos se instalaron cerca de los botones en el «modelo 2»)

Al presionarse uno de los botones, activará la salida del timer correspondiente e inhibirá al otro durante el tiempo que calculamos mas arriba.

Para el «modelo 2», se agregaron los capacitores que mencioné anteriormente a las entradas del lado de los botones, uno de desacoplamiento de alimentación para el 556 (0.1µF cerca del IC) y dos de 0.01µF para las entradas de control del 556 (3 y 11). Todos ellos en color azul en el esquemático.

Las salidas de cada timer además de ir al transistor que las invierte para activar el reset del otro timer, iban hacia una etapa de potencia construida con un transistor darlington NPN TIP122 y activaban al LED correspondiente a la salida, tal y como vemos en el diagrama. Originalmente se había pensado todo para 12V, pero mas adelante la etapa de potencia cambiará.

¿Y si le agregamos sonido?

 

A pesar de que ya así como estaba, se podía decir que cumplía su cometido, se me ocurrió que cuando se activara cualquier salida, emitiera un sonido simultáneamente al encendido del la luz correspondiente al botón presionado. El primer intento, fue agregar un buzzer activo conectado a +12V, y un par de diodos, conectados con ánodo común al – del buzzer y cuyos cátodos irían uno a cada salida, con esto hacemos un «or» simple y con cualquiera de las salidas que esté activa, el buzzer sonará. Si bien el circuito funcionó, los buzzer que tenía a la mano eran demasiado ruidosos y hasta molestos ( 3.5 kHz, 90 dB)

Así que por eso no fueron la opción correcta….

¡Pues hagamos un generador de tono con un 555 entonces!

Así que se agregó un 555 como astable con una Ra de 100kΩ , una Rb de 47kΩ , y C de 0.1µF. Con esos valores, el tiempo en alto es de 10.19ms y el bajo de 3.26ms, la frecuencia es de 74.23Hz aproximadamente.

La salida se acopló capacitivamente a una bocina dinámica miniatura de las usadas en tarjetas madres de PC.

Los dos diodos que hacen la función «or» se siguieron usando conectados al pin 1 del 555

Si bien la frecuencia fue elegida al azar (se montó con los componentes que tenía a la mano una madrugada), esa fue la que le gustó a mi amigo y a su esposa, por eso y a pesar de que les mandé una prueba con otra frecuencia, se quedó esta de 74.23Hz.

Cambio de cargas …

Luego la historia cambió, pues me pidieron que usara unos focos LED de colores que ya habían comprado, dichos focos ya tenían su socket y hasta cable POT, pero eran para 120VAC, así que a adaptar la etapa de potencia.

Se eliminaron los LED y transistores darlingon del primer diagrama mostrado, en su lugar se usaron un par de transistores de propósito general que activan unos pequeños relevadores (y el generador de tono). Dichos relevadores activan el foco correspondiente a la salida activada.

Como lo dictan las buenas practicas, los relevadores en paralelo con su bobina tienen un diodo 1N4148 polarizado inversamente para evitar que al contraerse el campo magnético la tensión que se induce en la bobina pueda dañar el transistor.

Del lado de la tensión de red, está la entrada de AC que viene de la clavija, la cual alimenta a los dos focos vía los contactos de los interruptores de los relevadores

y directamente a la fuente de alimentación SMPS que alimenta con 12V al circuito de control. El PCB de la fuente fue extraído de una fuente de alimentación comercial para cámaras de CCTV. Es de 12V 1A, mas que suficiente.

Se le agregaron pines para poderlo soldar a la PCB universal

¡Manos a la obra!

Pues ahora si a montarlo. Para los dos modelos se usó el mismo tipo de PCB perforada universal, y los mismos componentes.

El circuito, sockets y focos se montaron en una caja para proyectos.

Los botones se montaron por separado en cajas estancas (en el «modelo 1» ) y se conectan por medio de un plug 3.5mm TRS a la caja principal.

El «modelo 1» terminado

La historia no terminó aquí…

Aproximadamente un mes después, otro amigo y compañero de la secundaria me pidió el mismo proyecto, obviamente se lo fabriqué igual en cuanto a electrónica se refiere, pero los gabinetes fueron diferentes y el acabado también, así que les dejo fotos del «modelo 2»

 

Y por último un video recopilatorio:

Conclusiones:

Y es así como un mismo proyecto se creo con circuitos muy sencillos y por azares del destino se duplicó jajaja. Espero les sirva de inspiración para hacerse el suyo.

Todos los comentarios son bienvenidos.

Muchas gracias por su tiempo.

Ing. Emmanuel Fernando Herrera Cortés.