Ignorantiae autem fatuorum effunde.

Con motivo de las jornadas de puertas abiertas de la FP básica, en el instituto en el que trabajo a día de hoy, y en colaboración con los alumnos de primero y segundo de FP básica de la rama de informática y con los demás profesores de estos módulos, surgió la necesidad de hacer un circuito que gobernase el encendido de dos lámparas. Se trataba de construir un stand donde se celebrase un concurso de preguntas y respuestas en el que el más rápido en tener la respuesta pulsa un pulsador que enciende su bombilla, inutilizando al mismo tiempo la pulsación del jugador contrario (concurso de 2 contendientes).

El stand lo montaron íntegramente los chavales (que de éso se trataba, y a propósito, lo hicieron fabulosamente, rayando en lo profesional) y el circuito lo monté yo, dado que tenía cierta complicación que escapa al currículo de estos chicos (tienen entre 15 y 17 años). Se me ocurrió que podía hacer una entrada con esta temática y héla aquí, por si le puede servir de ayuda a alguna otra persona en el futuro.

El montaje está basado en 4 relés energizables con 9 voltios de corriente continua, que poseen una bobina con dos polos, positivo y negativo, y un contacto con 3 terminales: un terminal común (COM), un terminal normalmente abierto (NO) y un terminal normalmente cerrado (NC). Este montaje lo hice en una placa protoboard, para evitar el tener que manejar ácido clorhídrico para corroer una placa de cobre y baquelita, y hacer en ella el circuito impreso. Me he ayudado de latiguillos aislados de cobre para hacer las uniones entre los puntos equipotenciales del circuito, y también he usado 2 bombillas de incandescencia y 4 diodos de Silicio, para su operativa. Las bombillas de incandescencia se podrían sustituir por diodos led en serie con sendas resistencias limitadoras, para evitar que éstos se fundiesen. En esencia, el funcionamiento es como sigue: Si denomino relé 1 al relé de arriba a la izquierda, relé 2 al relé de abajo a la izquierda, relé 3 al de arriba a la derecha y relé 4 al de abajo a la derecha, resulta que los dos relés que memorizan el hecho de pulsar uno de los dos pulsadores son el relé 1 (jugador 1) y el relé 2 (jugador 2). Cuando uno de los jugadores pulsa antes que el otro, su luz se enciende, porque el relé correspondiente se energiza, al estar el relé 3 en su posición de normalmente cerrado y entregando los 12 voltios de la fuente al relé del jugador (relé 1 o relé 2 según sea el caso). La energización de dicho relé posibilita la memorización de la pulsación correspondiente, que mantiene la luz encendida. Tras el tiempo de propagación de este impulso de tensión por el circuito, sumado a otro tiempo mayor, que es el tiempo de conmutación del contacto del relé que éste ataca, parejo a la inercia del mismo, al llegar al relé 4, da lugar a que éste se energice. De esta forma el relé 4 memoriza el hecho de que alguna de las dos bombillas está encendida. A su vez pasa a energizar el relé 3, que conmuta a su estado de encendido, cortando la corriente que circulaba hacia los relés 1 y 2 (los de los dos jugadores), con lo que el otro jugador ya no podrá energizar su relé correspondiente. Ésto sucede por estar precisamente cortada la corriente y memorizado dicho hecho en el relé 3, que ahora está en su posición de normalmente abierto, sin dejar fluir los 12 voltios hacia los relés 1 y 2. Este circuito se podría construir también con contactores, si trabajásemos con tensiones más altas y alternas, y por supuesto, también sería posible sustituir algunos de los relés (o incluso todos los relés) por un programa para el microcontrolador de Arduino. Otras opciones serían programar un PLC (autómata) con el programa del circuito secuencial equivalente, o incluso diseñar dicho circuito secuencial con biestables y puertas lógicas, con circuitos integrados debidamente interconectados, pero estas implementaciones escapan a los objetivos que pretendía con esta entrada, que son meramente didácticos.

La pega que tiene este diseño es que existe una resolución máxima entre pulsaciones consecutivas de los dos jugadores según la cual el circuito funciona, y más allá de ella, para tiempos entre pulsaciones menores de ese tiempo mínimo, el circuito no funciona como se espera. ¿Por qué?. Muy sencillo. Existe un tiempo de propagación del impulso y de cambio de posición del contacto, que se origina en la primera pulsación, hasta que se materializa en el enclavamiento del relé 3. Si el jugador que pulsa en segundo lugar, lo hace con una separación temporal menor que este tiempo mínimo de propagación y conmutación, el relé 3 seguirá mientras tanto en estado de normalmente cerrado (NC), suministrando corriente a los dos relés asociados a los dos pulsadores, con lo que el relé del jugador que pulsa en segundo lugar también se energizará. Por consiguiente su bombilla también se iluminará, quedando las dos encendidas simultáneamente. Este problema también sucedería en las otras implementaciones a las que hice alusión (con contactores, con Arduino, con autómata o con circuito secuencial basado en chips). El hecho de tener que apagar la fuente entre dos preguntas consecutivas se implementa en el circuito final con un pulsador normalmente cerrado (NC) entre el terminal de positivo de la fuente de alimentación y el punto de entrada de corriente de los relés 1 y 2, que es el terminal común de ambos (COM). Al pulsar este botón NC, que en la fotografía no se ve, pero que se halla materializado como un pulsador amarillo en el lateral, se corta instantáneamente la corriente a los dos pulsadores, con lo que los relés 1 ó 2 (ó 1 y 2) se apagarán y volverán al estado inicial en reposo.