Reportagem na integra da revista Saber Eletrônica No. 176 de 1987.

PISTOLA LASER PARA MICROCOMPUTADORES
NEWTON C. BRAGA / WAGNER PEREIRA DOS SANTOS

Transforme seu microcomputador num TV-jogo de muito realismo acoplando uma "pistola laser" para acertar monstros e naves espaciais que são gerados por interessante programa. Você acertará os "inimigos" com tiros reais, fazendo-os explodir e obtendo contagem real de pontos, com bônus e muitos efeitos que só se conseguem em máquinas de jogos avançadas. Simples de montar, esta pistola é ligada na tomada do joystick de qualquer microcomputador comum como os TK85, TK9OX, MSX etc.

Não há dúvida que as centenas de jogos que podem ser produzidos através de programas de microcomputadores, e que fazem uso de "joysticks", são a grande atração destes equipamentos, principalmente para o público jovem.

Com o joystick podemos mover nossas naves, atirar e muito mais... tudo dependendo da imaginação do programador.

No entanto, se o joystick é um recurso interessante para o movimento, para o tiro ele deixa a desejar. De fato, não temos a forma real de uma arma e nem um meio de fazer a pontaria a não ser pela avaliação de posição do alvo na tela.

Partindo deste fato é que imaginamos um novo recurso para seu micro, que poderia tornar seus jogos de guerra muito mais interessantes e reais.

Criamos então uma "pistola laser" que pode lançar "feixes invisíveis" de radiação destruidora.

Se sua arma estiver apontada diretamente para o alvo no momento de apertar o gatilho, o sistema eletrônico detectará este fato fazendo o inimigo explodir em pedaços, contando pontos para você.
Por outro lado, se a arma não estiver apontada para o alvo quando você apertar o gatilho, o circuito contará apenas uma "carga de laser" gasta e anotará isso no seu estoque de tiros.

A adaptação a qualquer micro é extremamente simples, já que não mexemos no circuito interno: a arma é ligada diretamente por conector na entrada de joystick podendo ser removida a qualquer momento para permitir o uso do joystick convencional. (figura 1)

O tipo de jogo que pode ser feito depende exclusivamente da imaginação do programador. Nosso artigo é acompanhado de um interessante jogo produzido por um dos nossos colaboradores do laboratório da Revista Saber Eletrônica. Conforme veremos, este jogo gera um "monstrinho" que precisa ser acertado.

Mas, o mais interessante disso é que você pode se acomodar na sua poltrona (ou fazer uma trincheira de almofadas) e declarar guerra aos invasores, empunhando uma arma "de verdade" na sua mão.

E para os que não possuem microcomputadores, existe também uma possibilidade muito interessante de uso para a nossa arma que gerará um interessante jogo: você pode atirar em qualquer alvo luminoso. Se você mora em apartamento, uma enorme quantidade de alvos luminosos pode ser conseguida com os faróis dos carros que passam a noite pela rua.

Daremos também um circuito de alvo pulsante que pode servir para você praticar. Efeitos de som? Sim, dependendo do seu micro, eles podem ser acrescentados aos programas, mas se não houver esta possibilidade, caso seu micro seja um TK85 ou CP200, damos um circuito especial para isso, ligado a própria arma!

As características de nossa arma podem então ser resumidas como se segue:
· Tipo de ligação: ao joystick;
· Alimentação: 110/220V ou pilhas;
· Alcance: 1 metro até o infinito;
· Precisão: conforme ajuste;
· Número de integrados: 3;
· Tipo de sensor: LDR ou fototransistor.
 

COMO FUNCIONA

Na figura 2 temos um diagrama de blocos de nossa "pistola espacial laser", a partir de onde explicamos o seu funcionamento.

É claro que não podemos atirar alguma coisa na nossa TV, pois se isso for feito, poderíamos estragá-la. Assim, nossa arma não atira de fato, mas funciona justamente ao contrário: no cano desta arma existe uma lente e um sensor de luz que tanto pode ser um LDR como um fototransistor.

Se a arma foi apontada para o alvo (que deve ser feito claro) na tela do televisor, incide luz no sensor e há um sinal elétrico. Se a arma estiver apontada para fora do alvo (fundo escuro) não há luz no sensor e não temos sinal elétrico.

Isso significa que, na verdade, é o alvo que 'atira" luz para a arma, não havendo então problema de qualquer tipo de radiação lançada pela pistola ou coisa semelhante, como pode parecer. No entanto, na prática os efeitos são os mesmos: indo ou vindo a radiação que destrói o "inimigo" é, de qualquer modo, invisível!

O gatilho da arma consiste num multivibrador monoestável com um integrado 555. O tempo de gatilhamento e, portanto, de tiro é dado pelos componentes R3 e C2.

Quando apertamos o gatilho a saída de CI-l permanecerá no nível Alto (HI) por um certo tempo t1.

Esta saída vai então ao LDR (ou fototransistor na segunda versão) alimentando o circuito de acerto.

Se neste momento houver luz no sensor, ou seja, se a arma estiver corretamente apontada para o alvo, um segundo monoestável, formado por CI-2, dispara.

O tempo que sua saída permanece no nível alto é dado por R5 e C5. Chamamos de t2 este tempo.

Na saída dos dois monoestáveis temos um detector de coincidência formado por 3 portas NAND de duas entradas. Usamos um 74LS00 por ser compatível com a lógica de entrada dos microcomputadores.

Se o instante do disparo coincidir com o instante em que a luz incide no sensor, então, a saída 2 será levada ao nível baixo (LO). Se não houver coincidência, então a saída 1 será levada ao nível baixo (LO). Num caso temos tiro e acerto e noutro caso tiro e erro.
Basta então ligar estas duas saídas a duas entradas escolhidas do joystick que são "lidas" por comando no próprio programa. Assim, a partir deste momento, o processo de jogo passa a ser determinado pelo software apropriado.

A alimentação do circuito é feita com uma tensão de 5V e temos duas possibilidades para isso:

A primeira consiste numa fonte com regulador que é energizada a partir da rede local.
A segunda consiste em se usar 4 pilhas comuns e mais dois diodos que provoquem uma queda de 1,2V aproximadamente. Obtemos assim perto de 4,8V que está dentro do permitido para a operação dos integrados TTL. (figura 3)
 

Concluímos observando aos leitores que o sistema descrito impede que, mantendo o gatilho apertado, possamos "varrer" a tela até encontrar o alvo e assim obter o acerto. Quando apertamos o gatilho um único tiro de duração limitada é produzido, devendo o atirador soltá-lo para depois apertar novamente se quiser outro tiro. Para aumentar a dificuldade, diminuindo a duração do tiro, basta diminuir C2.

O leitor também deve ter percebido que um dos pontos mais importantes desta montagem é o setor óptico. De fato, a precisão do tiro vai depender desta parte que será analisada oportunamente.
O sistema óptico deve ser capaz de registrar apenas a luz de uma pequena área de vídeo de seu monitor.
 

MONTAGEM
 

Nosso aparelho é dado em duas versões: a primeira utiliza como sensor um LDR comum e tem seu diagrama mostrado na figura 4.

clique aqui para ver a Figura 4 maior

O LDR pode ser aproveitado de um velha televisor que possua controle automático de brilho. Este LDR fica na parte dianteira da aparelho, de modo a receber luz ambiente.
A segunda versão, cujo circuito completo é mostrado na figura 5, utiliza como sensor um fototransistor.

clique aqui para ver a Figura 5 maior

A placa de circuito impresso para a versão com LDR é mostrada na figura 6 e a versão com fototransistor é mostrada na figura 7. Observamos que o fototransistor usado deve ser do tipo Darlington.

Para a montagem, as seguintes observações em relação aos componentes devem ser feitas:

Os circuitos integrados 555 devem ser montados em soquetes Molex assim como o 74LS00. O 74LS00 não deve ser substituído por outros da série TTL normal 7400, ou mesmo de outras séries: 74H00, 74S00 ou qualquer outro. Eles não são equivalentes neste caso.

Os resistores podem ser tanto de 1/4 como 1/8 W e os capacitores, com exceção de C4, são cerâmicos ou de poliéster. C4 é eletrolítico para 6V ou mais. A polaridade do eletrolítico, a posição do transistor e a posição do fototransistor devem ser observadas com cuidado.

Observe que o desenho de placa de circuito impresso que damos leva em conta a pistola de plástico que aproveitamos de um velho brinquedo. Para a pistola existem algumas opções: utilizar uma pistola de plástico de brinquedo, fazer uma simulação de pistola usando madeira ou outro material.

O circuito impresso, dependendo do espaço disponível, pode tanto ficar embutido na própria pistola como ficar nua caixa anexa, conforme mostra a figura 8.

Neste caso, teremos fios do gatilho (S1) e do sensor (LDR ou fototransistor). Estes fios não devem ser longos, pois dada a sensibilidade da circuito podem ocorrer instabilidades.


 

SISTEMA ÓPTICO

Conforme explicamos, é do sistema óptico que dependerá a precisão e a sensibilidade de sua arma.

O LDH ou o fototransistor deve ser montado num tubo de aproximadamente 25cm de comprimento com 1,5cm de diâmetro. Pode ser um tubo de PVC opaco de 1/2 polegada. Se seu LDR for do tipo "grande", a parte traseira da arma deve ser mais larga. Nesse caso, pode ser usada uma "luva" de 1 polegada para esta finalidade. (figura 9)

O importante em qualquer caso é que o LDR ou fototransistor fique próximo do foco da lente.

Esta lente pode ter diversas origens. Deve ser usada uma lente convergente, ou seja, "de aumento". Uma solução ao alcance de todos é aproveitar uma lente de "monóculo" de fotografias.

Será interessante que sejam usados dois tubos, tendo um a lente fixada e outra que corra por fora com o LDR. Isso permite deslizar um tubo sobre outro até ser obtida a posição de maior precisão e sensibilidade.

Obtida esta posição, colamos os tubos e os fixamos na base da arma (cabo). O gatilho é um simples interruptor de pressão (botão de campainha).
 

TESTE
 

O teste de funcionamento pode ser feito de maneira simples com a ligação de um capacitor de 10 uF nos pinos 6 e 7 de CI-2 e de um multímetro na saída de CI-2, conforme mostra a figura 10.

Aponte a arma para qualquer alvo luminoso e aperte o gatilho. Recebendo a luz, deve a saída de CI-2 ir para o nível alto, com um salto da agulha para uma tensão em torno de 4V. Depois de alguns segundos a tensão deve voltar a zero. Você pode ajustar a precisão da arma, movendo a lente e o sensor de modo a obter este dispara com o cursor do micro na tela.

O ajuste do trim-pot é crítico, devendo ser feito com muito cuidado, em passos bem pequenos. O fundo da tela deve estar perfeitamente escuro. Será conveniente que a tela do televisor não receba luz ambiente que possa refletir e disparar o circuito.

Comprovado a funcionamento, retire o capacitor em paralelo com C4 e faça a conexão ao micro.

LIGAÇÃO
 

A ligação é feita na entrada de joystick. Na figura 11 damos a conexão para o TK90X.
 

Para outros tipos, basta você abrir o joystick e identificar os seus fios. Veja então os dois fios que correspondem às posições de movimento (não tiro) e o terra. Olhe no plugue quais são estes fios e adquira um conector igual, soldando nos pontos correspondentes os fios de saída 1 e 2 e o terra.

Tenha em mente quais os fios que estão sendo usados para incluí-los corretamente em seu programa: a saída do fio 1 vai ativar o circuito em caso de tiro e erro, e a 2 no caso de tiro e acerto.

Feita a conexão, você pode rodar o programa de teste e ajuste.

Este programa permite que você atire no cursor gerando letras diferentes no caso de acerto e erro, para comprovar a sensibilidade do sistema.

Comprovado o funcionamento, é só fazer a ligação definitiva e rodar nosso programa de jogo. Destrua os monstrinhos invasores e boa sorte!
 

EFEITOS ADICIONAIS E SUGESTÕES
 

A maioria dos micros modernos possui efeitos de som. No entanto, se seu micro não tem efeitos de som, ou você não vai usá-lo simplesmente atirando em alvos luminosos como faróis de carros, lâmpadas etc., podemos sugerir o circuito de efeitos de som da figura 12.
 

Este circuito dá dois tipos de som determinados pelo acionamento de uma das duas saídas (acerto e erro).

Ajuste os trim-pots para obter os sons diferentes que desejar.
 

LISTA DE MATERIAL

a) VERSÃO COM LDR
Cl-1, CI-2 - 555 - circuitos integrados
Cl-3 - 74LSOO - circuito integrado Low Power Schotthy TTL
Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral
LDR - LDR redondo comum (FP-27 ou equivalente)
P1 - 220K - trim-pot
S1 - Interruptor de pressão
R1, R2 - 47k - resistores (amarelo, violeta, laranja)
P3, R5 - lOOk - resistores (marrom, preto, amarelo)
R4 - 1Ok - resistores (marrom, preto, laranja)
Cl - 100 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
C2 - 220 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
C3, C5 - 10 nF- capacitores cerâmicos ou de poliéster
C4 - 2,2 uF - capacitor eletrolítico

Diversos: parte óptica, fonte, placa de circuito impresso. fios e solda.


b) VERSÃO COM FOTOTRANSISTOR
CI-1, CI-2 - 555 - circuitos integrados
CI-3 - 74LSOO - circuito integrado TTL Low Power Schottky
Q1 - 2N5777 - Fototransistor Darlington ou equivalente
Q2 - BC558 - transistor PNP de uso geral
Q3 - BC548 - transistor NPN de uso geral
P1 - 2M2 - trim-pot
S1 - interruptor de pressão
Rl, R2 - 47k - resistores (amarelo, violeta, laranja)
R3 - lOOk - resistor (marrom, preto, amarelo)
R4 - 1Ok- resistor (marrom, preto, laranja)
R5 - 1k - resistor (marrom, preto, vermelho)
R6, R7, R8, - 1Ok - resistores (marrom, preto, laranja)
R9 - lOOk - resistor (marrom, preto, amarelo)
C1 - 100 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
C2 - 220 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
C3 - 2,2 uF - capacitor eletrolítico
C4 - 10 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

Diversos: placa de circuito impresso, material para parte óptica, fonte, fios, solda, suportes para os integrados etc.


c) FONTE
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9+9 ou 12+12V com 500 mA ou 1A de corrente
CI-4 - 7805 - circuito integrado regulador de tensão
Q1, D2 - 1N4002 ou equivalente - diodos de silício
C6 - 1.000 uF x 16V - capacitor eletrolítico
C7 - 47 uF x 6V - capacitor eletrolítico

Diversos: conector para joystick, cabo de alimentação, led e resistor de 1k (opcional), fios, solda, caixa etc.
 

Damos a seguir o programa que "gera" monstrinhos espaciais que servem de alvo, elaborado em nosso laboratório, por Wagner Pereira dos Santos.
Se você "acertar" o monstrinho "explode" com efeitos sonoros e contagem de tiros e acertos.

O programa foi feito para o TK90X, mas poderá "rodar" em outros micros com as devidas alterações.

PROGRAMA