Construa um Jogo da Velha eletrônico

Um jogo da velha eeltrônico consiste basicamente de leds e resistores ligados a uma bateria de 9V. Esta versão eletrônica do jogo da velha pode ser modificada para outros jogos, como o Resta Um e Batalha Naval.

Apresentação

O jogo da velha serve como forma de distração, diversão e como forma de estímulo de raciocínio lógico para os dois participantes. É composto por um console principal que possui uma matriz de três linhas e três colunas, sendo que estas linhas formam nove interseções no total. Em cada uma dessas interseções existe um plug fêmea nos quais cada jogador posiciona suas escolhas com um plug macho que contém um led que acende ao ser colocado no console. Cada jogador recebe 5 plugs machos para colocar, e a cor da luz que acende – verde ou vermelha – representa a opção de cada jogador.

O objetivo do jogo é que cada jogador deve marcar 3 posições em linha horizontal, vertical ou na diagonal, e ao mesmo tempo impedir o seu adversário de ganhar.

Este projeto se possui como proposta transformar o jogo da velha, enquanto uma atividade cultural simples e tradicionalmente feita com apenas papel e caneta, em um aparelho eletrônico. A idéia original era construir uma fonte de 9 volts para este aparelho, mas o professor orientador Marcelo nos recomendou que fizéssemos este trabalho com uma bateria.

Circuito

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Recursos

Com relação aos componentes eletrônicos comprados, a tabela a seguir relaciona quais são estes componentes, em quantidade e descrição:

Quantidade	Descrição
1	Placa de fenolite 5 cm x 10 cm;
9	Resistores de 1K ohms, 1/8 W;
5	Leds de 5 mm, na cor verde;
5	Leds de 5 mm, na cor vermelha;
19	Plugs fêmea P2 mono 3,5mm;
10	Plugs macho P2 mono, na cor preta;
1	Bateria 9V;
1	Clipe de bateria de 9V;
1	Caixa de plástico preto "Patola";
1	Estojo de fita VHS;

Montagem

Uma vez com o circuito pronto, o que fizemos em seguida foi passar este circuito para uma placa de fenolite. A criação de uma placa de circuito passa, basicamente, pelas seguintes fases:

1. Elaboração do esboço do circuito;
2. Passar o circuito do esboço para uma folha de papel milimetrado (apenas os componentes e as ilhas), considerando-se todos os componentes em tamanho real;
3. Sobre o papel milimetrado, colocar uma folha de papel vegetal sobre o qual se desenha as ilhas e as trilhas;
4. Para desenhar sobre a placa de fenolite, posiciona-se a mesma com o lado cobreado voltado para cima. Em seguida, coloca-se o papel carbono sobre a placa, de forma que o lado carbonado fique voltado para baixo. E, por fim, coloca-se o papel vegetal sobre o papel carbono, mas na posição invertida da qual foi originalmente desenhado na fase anterior “3” acima. Com um lápis, risca-se sobre a posição das ilhas, fazendo-se também as trilhas;

O passo seguinte é riscar novamente as trilhas e as ilhas com uso de uma caneta de retroprojetor, fazendo-se isto diretamente sobre o lado cobreado da placa de fenolite, tomando-se o cuidado para que as trilhas e as ilhas fiquem nas posições adequadas para que depois os componentes sejam soldados apropriadamente.

Após tudo isto, coloca-se a placa dentro de uma vasilha com solução de percloreto dissolvido em água. A placa deve ficar boiando na superfície da solução química com o lado cobreado voltado para baixo.

As imagens abaixo mostram as etapas deste processo do nosso projeto:

Passando as trilhas e ilhas para a placa

Imagem da placa com as trilhas e ilhas gravadas com papel carbono

Reforçando as trilhas e ilhas com caneta de retroprojetor

Placa após ser corroída em banho de percloreto

Placa após ser limpa com esponja de aço e pronta para soldar

Modificação da caixa

A caixa de plástico preto que compramos teve que ser modificada para que servisse como console do jogo da velha. Para tanto, foi necessário fazer 9 furos no lado superior. O lado da tampa, que dá acesso à bateria e a placa de circuito, ficou para o lado debaixo. Os nove furos feitos correspondem aos espaços nos quais foram presos os plugs fêmeas. 

Na imagem acima vemos a caixa de plástico preto a ser usada como console do jogo da velha. As marcações feitas a lápis foram feitas para estabelecer uma simetria e marcar onde seriam feitos os furos. 

Na imagem acima vê-se a caixa já perfurada, inclusive, um dos plugs fêmea foi colocado a título de ter uma previsão como ficaria a aparência final do aparelho.

Console finalizado já com os plugs fêmeas instalados – vista superior

Console finalizado já com os plugs fêmeas instalados – vista inferior e sem a tampa

Imagem da caixa de fita VHS sendo adaptada

Imagem do console sendo adaptado

Montagem dos plugs machos

Os plugs machos têm papel fundamental neste jogo da velha, pois vai ser com eles que cada jogador marcará a posição da sua jogada. Conforme mencionado anteriormente, cada jogador recebe 5 plugs. Como o jogo comporta apenas 2 jogadores (não é possível jogar sozinho e também não é possível jogar com mais de 2 pessoas), foi necessário montar 10 plugs machos no total. O plug, quando inserido no console, deverá ascender uma luz, verde ou vermelha.

Para montar cada plug é necessário 1 led na cor vermelha ou verde e 1 plug mono P2 macho. Os plugs mono P2 macho, como se sabe, são originalmente fabricados visando atender demandas voltadas à área de áudio e possuem uma capa de plástico preto que cobre os fios soldados ao plug macho. Neste caso, ao invés de um fio, nós soldamos um led. Como as hastes do led são feitas de material metálico rígido, elas podem torcer se não forem ajustadas a uma determinada altura. Da mesma forma, se o led fosse soldado muito rente aos terminais do plug macho, a cabeça do led poderia não ficar suficientemente para fora da capa preta do plug P2 macho. Portanto, medições foram realizadas a fim de garantir que todos os plugs tivessem as mesmas características estéticas e funcionais.

A soldagem do led no plug macho, e consequentemente, a soldagem do plug fêmea na placa de circuito exigiu cautela em função do led ser um componente polarizado. Após testes descobrimos que estes componentes tinham que obedecer a seguinte ordenação:

Ordem de instalação do diodo led no plug macho P2 

A figura acima mostra a ordem em que os componentes devem ser conectados. Nota-se que esta ordem apenas se faz necessária em função do diodo led. Os outros componentes, embora não sejam polarizados, poderiam fazer com que o led não acendesse se fossem conectados de qualquer forma.

Em cada led, a haste maior (positiva) foi torcida a uma medida de 6 milímetros da base do componente, enquanto que a haste menor (negativa) foi torcida a uma medida de 10 milímetros da base do componente.

Na imagem abaixo dá para ter uma noção melhor do motivo pelo qual cada haste foi torcida em medidas diferentes: para que pudessem se encaixar de maneira precisa aos furos do plug macho.

O plug macho P2 vem acompanhado desta capa de plástico preta. Se as medições de cada led não tivessem sido precisas, ou a cabeça do led ia ficar para fora ou muito para dentro da capa. Na foto vemos o exemplo de uma montagem adequada.

Na imagem abaixo vemos um exemplo de um teste de plug sendo realizado. A polaridade positiva da bateria é ligada ao resistor que é então conectado ao plug fêmea, sendo que o terminal negativo do plug fêmea está conectado ao pólo negativo da bateria, a fim de fechar o circuito. A luz acesa do led indica que a corrente circula normal em função da instalação ter sido feita corretamente.

Montagem da placa, soldagem e alimentação do sistema

Com a placa de circuito pronta, a caixa e os plugs, restou agora terminar a placa e montar tudo no seu devido lugar. O primeiro passo foi soldar os resistores de 1KΩ. As imagens abaixo mostram o início e o término desta etapa.

Placa de fenolite com os três primeiros resistores soldados (visão de baixo)

Placa de fenolite com todos os resistores soldados (visão decima)

Em seguida, foi feita a soldagem dos plugs P2 femeas. Para esta parte do trabalho nós utilizamos fio de cobre rígido, pois assim os plugs fêmeas ficariam mais firmes, sendo isto importante na hora de encaixar os plugs de maneira alinhada com os nove furos do console. Inicialmente foi pensado em soldar estes plugs fêmeas com eles já rosqueados no console, porém, a caixa do console não oferece espaço suficiente para este tipo de trabalho.

A tampa original da caixa do console foi dispensada para que esta fosse parafusada a um dos lados do estojo de fita VHS. Nesse lado escolhido, foi feito uma abertura grande por onde passou o rabicho do clip de bateria, de forma que o usuário não precise desparafusar a caixa para trocar a bateria, quando necessário, conforme a imagem abaixo.

Outras dez aberturas (cinco de cada lado) foram feitas para a instalação de 10 plugs P2 fêmeas que não foram conectados ao circuito eletrônico. Estes plugs fêmeas possuem apenas a função de segurar todos os plugs junto ao console para quando o aparelho não estiver sendo utilizado. Assim, havendo um lugar para depositar os plugs, o usuário tem menos chances de perder os plugs machos, já que pode mantê-los guardados junto ao console. A imagem a seguir mostra o projeto já completo.

Com tudo conectado, levamos o Jogo da Velha Eletrônico para a bancada e realizar testes. A fonte regulável foi ajustada à tensão de 9V e, com os cabos conectados ao clip da bateria, o aparelho funcionou de maneira esperada. As imagens abaixo mostram o aparelho sendo testado.

Conclusão

Este projeto se trata de um jogo da velha eletrônico, mas seu princípio de funcionamento poderia muito bem servir para outros tipos de jogos como, por exemplo, o Resta Um ou Batalha Naval, ou até mesmo servir como elemento decorativo. Como todo processo de desenvolvimento de projeto, cada fase construção possui determinado nível de risco que, se não for considerado apropriadamente, pode resultar em desperdício de tempo e material.

Após o processo de corrosão da placa de fenolite, uma coisa inesperada que aconteceu: quando retiramos a placa da bandeja que continha a solução de percloreto, notamos que algumas pequenas áreas não haviam sido corroídas totalmente, dando a impressão de que a placa estava suja. Para que a placa tivesse a aparência adequada, a solução prontificada foi utilizar um aparelho gravador de metais que serviu para desbastar as áreas de cobre não-corroídas e indesejadas.

Com relação aos plugs machos P2, a nossa primeira intenção foi de “selar” estes plugs com uma cola quente a ser pingada no interior destes plugs, que também serviria como uma “proteção extra”. Desta forma, este pingo de cola quente teria a função de manter o plug fechado, além de evitar a torção das hastes do led instalado no seu interior. 

Porém, tivemos que dispensar do uso da cola quente depois que fizemos um teste com um dos plugs: a cola secou tão rápido que acabou tornando difícil rosquear o plug macho de novo. Pior: quando tentamos forçar a rosca com a ajuda de um alicate, acabamos amassando um dos plugs, deixando-o danificado e impróprio para ser utilizado no jogo. 

Outro problema que também apareceu com um outro plug macho foi que a soldagem do diodo led não obedeceu às especificações mostradas na Ilustração 1 deste presente. Como a ordem de polaridade do led foi invertida, o mesmo não acendeu ao ser conectado ao console, tornando-se também impróprio para ser utilizado no jogo.

A parte mais difícil da montagem foi na hora de instalar os 9 plugs fêmeas ao console, pois não há muito espaço dentro da caixa. Esta parte da montagem foi apenas possível porque utilizamos fio de cobre rígido, de forma que a rosca destes plugs tinham que ser alinhadas aos furos feitos no console. Uma vez que os plugs fêmeas foram encaixados e rosqueados, não houve necessidade de prender a placa de fenolite junto ao console, que ficou bem justo. Este método foi conveniente também por um outro motivo, o de usar fiação na medida certa, haja vista que desde o início do projeto uma preocupação constante que este grupo de trabalho teve foi a de não acrescentar fios demasiadamente (e desnecessariamente) longos demais entre a solda na placa e os plugs P2 fêmeas.

O design original do projeto consistia apenas de uma caixa plástica preta que serviria de console. Porém, à medida que o projeto foi se aproximando de seu fim, ficou cada vez mais nítida a necessidade de ampliar o tamanho deste console, e o que foi feito foi instalar um estojo de fita VHS debaixo da primeira caixa.

Acrescentar o estojo de fita VHS foi necessário para dar ao usuário a liberdade de poder ter acesso fácil à bateria sem ter a necessidade de desparafusar o console sempre que necessário. Ademais, o estojo de fita VHS foi necessário para instalar outros 10 plugs fêmeas que manteria todos os 10 plugs machos junto ao console, sem que ficassem acesos, já que o aparelho aqui desenvolvido não possui interruptor para ligar e desligar.