Dado electrónico (con CD4017B y CD4093B)

Presentamos un económico dado digital, basado en componentes comunes. Complemento idea para muchos juegos de mesa, se puede armar en un par de horas. Se trata de un proyecto ideal para los que recién se inician en el hobby de la electrónica, ya que su principio de funcionamiento es muy sencillo, y la dificultad de construcción es baja.

El circuito se basa en un par de integrados de bajo costo (menos de un euro cada uno). El primero de ellos es el CD4017B, un contador/divisor por 10, que también puede ser configurado para contar hasta cualquier número menor que ese. El segundo es un integrado de tecnología CMOS, el CD4093B, que contiene cuatro compuertas NAND (Schmitt Trigger). Con una de estas compuertas se configura un oscilador que generara los pulsos que se encargara de contar el CD4017B. El objetivo del circuito es generar un número al azar entre 1 y 6, y mostrar el resultado en un display conformado por 7 LEDs, uno por cada punto de los que encontramos en las caras de los dados convencionales.

La forma más simple de obtener un número aleatorio es generar un tren de pulsos de alta frecuencia, y enviarlos a un circuito contador/divisor por seis. Este tren de pulsos tiene una duración que depende del tiempo que el usuario presione el pulsador de disparo. Debido a que se generan varios miles de pulsos por segundo, es humanamente imposible anticipar el resultado de la cuenta.

Los pulsos se generan con la compuerta IC2a, R1 y C1, cuando el usuario presiona SW1. Se aplican a la entrada de clock del CD4017, que por cada pulso recibido incrementa en uno el valor de la cuenta, poniendo en alto la salida correspondiente. Cuando la cuenta llega a 6, el CD1017 se resetea y comienza de nuevo a contar desde uno. Esto se repite centenares de veces antes de que el pulsador SW1 sea liberado por el jugador.

Las salidas del CD4017B son las encargadas de encender los LEDs que hacen las veces de display. Los diodos D1 a D11 cumplen la función de que en cada caso se iluminen los LEDs apropiados.

Si analizamos detenidamente las caras de un dado, podemos ver que en realidad los seis valores posibles se pueden conformar con cuatro grupos de LEDs, tal como se ve en una de las figuras que acompañan el artículo. El LED D18 será el que ubicaremos en el centro del display (A), los LEDs D16 y D17 forman el grupo B, D14 y D15 el grupo C y D12 y D13 el grupo D. Las resistencias R2 a R5 son las encargadas de limitar la corriente que circula por los LEDs, de forma que se iluminen todos con la misma intensidad.

El circuito se alimenta a partir de una pila de 9V, que nos proporcionara muchas horas de diversión. No obstante, y con el objetivo de preservar su vida útil, se han utilizado las otras compuertas existentes en el CD4093B para configurar un temporizador. Este se encarga de apagar el display después de unos 10 segundos. Este tiempo se determina mediante el valor de C2 y R6.

Este circuito puede ser utilizado como base para algún otro proyecto. Una idea es construir cinco dados y armar un juego de Generala. Sobre ese tema en particular estamos trabajando en Neoteo.

Respecto de la construcción, comenzaremos fabricando la placa de circuito impreso de la manera que ya hemos explicado, y luego montaremos los componentes. Recomendamos utilizar zócalos para los dos integrados, para evitar el calor al soldarlos. Los LEDs deben quedar más altos que el resto de los componentes, para que se vean fácilmente. Si el lector lo prefiere, puede montar el proyecto en una caja adecuada, dejando siete agujeros de 5mm para los LEDs. En este caso, también se debería utilizar un pulsador diferente, ya que se montaría en la caja en lugar del PCB.

Lista de materiales:
1 circuito integrado CD4017B
1 circuito integrado CD4093B
11 diodos 1N4148
7 diodos LED de cualquier color
2 resistores de 10K, ¼ watt
1 resistor de 220K, ¼ watt
3 resistores de 220 ohms, ¼ watt
1 resistor de 330 ohms, ¼ watt
1 condensador cerámico de 1 nF
1 condensador electrolítico de 10 uf/16V
Pulsador, clip para batería de 9 volt, etc.

Aquí los planos.

Diseño del PCB a utilizar.