Generador de números aleatorios (ART1006S)

   Este circuito digital tiene finalidad tanto práctica como didáctica e incluso recreativa. La finalidad didáctica es establecida por el uso de circuitos integrados digitales TTL que permiten al estudiante de escuelas técnicas aprender mucho sobre el funcionamiento de funciones lógicas montando algo o aún tener en este proyecto una idea para un trabajo de graduación. La finalidad recreativa está en el hecho de que podemos tanto elegir los conjeturas para los juegos de la lotería deportiva y también realizar algunos juegos de tablero con variaciones que exijan el sorteo de 1 de 3 números. El circuito es bastante simple y se basa en circuitos integrados TTL bastante conocidos.

Otra aplicación para el circuito es en la mesa del ejecutivo indeciso que podrá usarlo para la toma de decisiones.

El circuito será presentado en dos versiones que posibilitan dos modalidades de sorteo. La primera versión proporciona sólo palpites simples, es decir, al final del proceso de sorteo siempre tenemos un LED encendido.

En la segunda versión, también tenemos las palpites dobles y triples, lo que significa que al final del proceso de sorteo podremos tener uno, dos o tres LEDs encendidos.

La elección depende de la aplicación del proyecto

Es interesante que el lector analice el proceso de funcionamiento de los dos circuitos, tanto para hacer su elección, como para entender mejor cómo los contadores y decodificadores TTL funcionan.

El uso del aparato es bastante simple: se presiona un interruptor por un instante.

Después de parpadear durante algún tiempo, los LED paralizan el final del sorteo.

Una característica importante del proceso de sorteo es la imposibilidad del jugador para influir en el resultado, lo que quedará bastante claro al analizar el principio de funcionamiento del circuito.

La alimentación del circuito puede ser efectuada por pilas comunes con reducción a 5V o una fuente estabilizada de 5V, si el lector desea usar el aparato en un banco.

PARAPSICOLOGÍA Y EXPERIMENTOS PARANORMALES

Una aplicación adicional interesante que merece ser citada está en el uso del sorteador en estudios de "telepatía" o "percepción extra-sensorial" que grupos de estudiosos pueden desarrollar usando este aparato.

Como el resultado del sorteo no sufre intervención humana, se trata de equipamiento de gran utilidad para los que gustan de aplicaciones esotéricas de la electrónica.

Se generan números que el paciente debe intentar mentalizar, tabulándolos. El porcentaje de aciertos puede indicar la presencia de poderes paranormales en el paciente.

Características:

• Combinaciones sorteadas: 3 en la versión simple y 7 en la versión con dobles y triple

• Tensión de alimentación: 5V (4 pilas con reducción o fuente)

• Número de circuitos integrados: 2 en la versión simple y 3 con dobles y triples

• Tecnología digital empleada: TTL

COMO FUNCIONA

La diferencia entre las dos versiones está básicamente en el recuento o número de combinaciones sorteadas: en la versión simple tenemos 3 conjeturas posibles y en la versión más completa tenemos, además de los conjuros simples, los dobles y triples.

Esto significa que en la primera versión tenemos un contador hasta 3 y en el segundo un contador hasta 7.

Analizamos en primer lugar la versión de conjeturas simples:

En la figura 1 tenemos el diagrama de bloques de esta versión.

- Diagrama de bloques

El bloque 1 representa el circuito oscilador que determina el número de ciclos de recuento que tendremos antes de cerrar el proceso de sorteo con la presentación de la palpita final.

El segundo bloque representa el circuito contador y el decodificador que interpreta y hace el conteo de los pulsos determinando así cuál será el LED indicador encendido al final.

El circuito oscilador tiene por función "hacer correr" el sorteo, generando por tanto un cierto número de ciclos al final de los cuales se obtiene una palpita aleatoria.

Para que el sorteo no sufra influencia del jugador, este oscilador, además de producir un número elevado de ciclos, debe tener aún tener funcionamiento independiente de la acción del jugador.

Para este propósito usamos un circuito integrado 555 que es disparado, funcionando como oscilador, cuando el interruptor de presión lo habilita.

El capacitor junto al interruptor, sin embargo, cargándose en el disparo, mantiene el circuito habilitado por algún tiempo incluso después de que el interruptor es suelto.

Esto significa que el oscilador se mantiene funcionando, generando así cierto número de ciclos adicionales antes de parar, lo que impide que el jugador tenga acción sobre el número sorteado.

En la figura 2 se muestra este circuito de disparo que se basa en un transistor.

 

Esta característica es importante para evitar que el jugador influya en el resultado, parando la cuenta exactamente en el momento en que el número que desea sea alcanzado.

Para tener un efecto interesante de sorteo, la frecuencia de este oscilador no debe ser elevada, y eso es justamente logrado por la elección apropiada de valor del capacitor junto al pin 6 del 555.

El bloque de recuento y decodificación de este aparato se basa en un circuito integrado 7490.

Este circuito integrado puede contar cualquier número de pulsos entre 2 y 10 recibiendo entonces el tren de pulsos generado por el 555.

En nuestro caso, como en esta versión el sorteo es de 1 de 3 posibilidades o combinaciones, el 7490 está programado para contar hasta 3, como muestra la figura 3.

 

  Sin embargo, este circuito sólo se basa en flip-flops, lo que significa que en las dos salidas usadas en esta cuenta tenemos señales binarias (BCD) que necesitan ser decodificadas para excitar de modo deseado los 3 LED.

Explicamos mejor: en el primer pulso tenemos una señal en la primera salida del circuito integrado; en el segundo pulso tenemos una señal en la salida siguiente, pero en el tercer pulso la señal estará presente en las dos salidas conforme muestra la siguiente tabla verdad:

Esta salida se puede decodificar para obtener 3 señales en secuencia, a través de un circuito integrado.

En nuestro caso, conseguimos con el uso de un 7400 que está formado por 4 puertas NAND de dos entradas, siendo aprovechadas 3 en nuestro proyecto.

Las salidas del 7400 permiten la excitación directa de los 3 LED, observándose sólo la necesidad de utilizar resistores limitadores de corriente en serie.

Como los circuitos integrados TTL funcionan con 5V tenemos dos posibilidades de alimentación.

Una de ellas consiste en el uso de una fuente con el circuito integrado regulador 7805 que también admite en su entrada una batería de 9V.

La otra consiste en el uso de 4 pilas pequeñas con un diodo en serie que proporciona una caída de aproximadamente 0,6 V en la tensión, lo que nos lleva a 5,4 V, que está dentro de las tolerancias de funcionamiento de los circuitos integrados TTL.

Estas dos posibilidades se muestran en la figura 4.

 

Para la versión más compleja tenemos el siguiente principio de funcionamiento:

En esta versión tenemos el mismo oscilador para generar el tren de pulsos, usado en la versión anterior.

Sin embargo, el 7490 se conecta de manera diferente, ya que necesitaremos contar hasta 7.

Esta conexión queda clara en el diagrama del aparato, cuando entonces podemos observar que también tenemos una salida en binario.

Vea que, como las salidas proporcionan niveles altos en todas las combinaciones que necesitamos, no hay necesidad de decodificación en este caso, pudiendo los tres LEDs ser excitados directamente.

Por la tabla verdad que corresponde justamente a los LEDs conectados en cada salida, donde el 0 representa el nivel alto para la salida y por lo tanto LEDs encendidos, y 1 el nivel bajo para las salidas y por lo tanto LEDs apagados tenemos:

Como en la versión anterior, podemos tener las tres alimentaciones posibles.

MONTAJE

Comenzamos por dar en la figura 5 el diagrama de la versión de palpites simples.

 

Como se trata de montaje que puede tener finalidad didáctica en una versión experimental no definitiva, la utilización de una matriz de contactos se vuelve bastante interesante.

Sin embargo, para una versión definitiva damos la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso en la figura 6.

 

  Los capacitores electrolíticos deben tener una tensión mínima de trabajo de 6V mientras que los resistores son de 1 / 8W o más.

Se pueden utilizar LED de cualquier tipo, incluso de colores diferentes.

Es interesante mantener los terminales de los LEDs largos de modo que puedan aparecer en el panel cuando la placa se fije por medio de separadores dentro de una pequeña caja plástica.

La versión de palpites dobles y triples tiene el diagrama mostrado en la figura 7.

 

De nuevo tenemos la posibilidad de hacer un montaje en matriz de contactos o en placa de circuito impreso. Para la placa de circuito impreso damos su dibujo en la figura 8.

 

  Los componentes siguen las mismas especificaciones generales de la versión de conjeturas simples y para el montaje en la caja tenemos las mismas recomendaciones.

  PRUEBA Y USO

La prueba de funcionamiento se puede hacer simplemente conectando la alimentación y presionando S1.

Sin embargo, si algo va mal, podemos improvisar un indicador de niveles lógicos para análisis, usando un LED y una resistencia de 330 ohmios, como muestra la figura 9.

 

  Este indicador permite comprobar que el oscilador con el circuito integrado 555 está funcionando al apretar el interruptor de presión.

Para ello, basta con conectar el indicador entre el pin 3 y la tierra del 555.

El LED parpadeará rápidamente cuando apriete S1, si todo está bien en este sector.

Para comprobar el conteo, basta con encender el indicador en cada una de las salidas del 7490.

En el caso de la versión con el 7400, en las salidas usadas para la excitación de los LED.

Comprobado el funcionamiento, es sólo hacer la instalación definitiva del aparato en una caja plástica y luego usarlo.

Para excitación de cargas mayores, podemos usar una interfaz con SCRs como muestra la figura 10.

 

  Si desea cambiar el tiempo de sorteo, en el que los indicadores LED parpadean, cambie el valor de C1.