Telegrafo a pulsante

Cosa imparerà

• Che un circuito può essere lungo metri: la corrente arriva all'altro capo del cavo in una frazione di secondo.
• Che cos'è un pulsante (normalmente aperto) e come due pulsanti in parallelo possono comandare gli stessi avvisatori.
• A codificare e decodificare lettere con punti e linee, e l'importanza delle pause (ritmo 1–3–7).
• Che il LED e il cicalino attivo hanno una polarità e che il LED ha bisogno di una resistenza (100 Ω con 3 V).
• Come funzionava il telegrafo di Morse e Vail (1844), il primo sistema di messaggi istantanei.

Prepara prima

• Stampa le sagome al 100 %: 2 pulsanti B, 2 basi superiori A e 2 schede Morse C.
• Prova prima ogni cicalino e ogni LED con il portabatterie (cicalino: rosso con rosso; LED: piedino lungo al + attraverso la resistenza).
• Taglia i 3 fili da 5 m (o separa 3 fili dal cavo multifilare) e spela 15 mm a ogni estremità.
• Verifica che le puntine siano metalliche: gratta la testa con una moneta; se viene via della vernice, non vanno bene.
• Incolla i 3 strati di ogni base con colla vinilica e mettici sopra un peso 30 min prima della sessione.

Materiali e attrezzi

• Cicalino attivo — 2 (uno per postazione) da comprare
  attivo, 3–24 V (o «3 V»), Ø 12 mm, con piedini o cavi; il piedino lungo / cavo rosso è il +
• LED rosso — 2 (+1 di ricambio) da comprare
  5 mm, 2 V / 20 mA, piedino lungo = +
• Resistenza da 100 Ω — 2 da comprare
  1/4 W (bande marrone-nero-marrone)
• Pile stilo AA — 2 da comprare
  1,5 V alcaline (3 V in totale)
• Portabatterie 2 × AA — 1 da comprare
  con cavi rosso (+) e nero (−), meglio se con interruttore
• Cavo a 3 fili — 5 m (+ 30 cm per i collegamenti) da comprare
  cavo per allarmi o telefonico a 4 fili (0,22 mm²), oppure 3 cavi sottili di colore diverso da 5 m (rosso, giallo, nero)
• Puntine metalliche — 4 (2 per postazione)
  di ottone o acciaio con la testa di METALLO non verniciata, punta di ≤ 8 mm
• Graffette metalliche — 2 (1 per postazione)
  32 mm, di acciaio non plastificato
• Cartone ondulato — 6 rettangoli di 150 × 100 mm
  3–4 mm (3 strati per postazione)
• Cartoncino — 1 A4
  200 g/m², per i pulsanti e le schede Morse
• Nastro isolante — 1 m
  da elettricista, per rivestire le giunte
• Nastro adesivo e colla vinilica — ≈ 1 m di nastro e un filo di colla
  per fissare i cavi e laminare le basi

Attrezzi

• Forbici e righello — ritagliare le sagome e misurare il cavo
• Taglierino e tappetino da taglio — tagliare gli strati di cartone adulto
• Spelafili o forbici vecchie — spelare 15 mm a ogni estremità del cavo adulto
• Pinze a becchi lunghi — attorcigliare le giunte e piegare la graffetta
• Punteruolo — fare il foro guida delle puntine adulto

Pezzi e sagome

• A · Base superiore (schema di montaggio) ×2 — cartone ondulato 3–4 mm
• A2 · Strati inferiori della base ×4 — cartone ondulato 3–4 mm
• B · Pulsante (scheda) ×2 — cartoncino 200 g/m²
• C · Scheda Morse ×2 — cartoncino 200 g/m² (rivestito con nastro trasparente)

Passo passo

1. Lamina le basi

   Per ogni postazione, incolla con colla vinilica 3 rettangoli di cartone di 150 × 100 mm: sotto i due strati A2 e sopra lo strato A con lo schema stampato. Alterna la direzione delle onde e mettici sopra un peso per 30 minuti.

   Verifica: La base è spessa circa 10 mm e non si piega.

2. Incolla il pulsante adulto

   Ritaglia le schede B e incollane una sulla zona «PULSANTE» di ogni base. Segna con il punteruolo i due fori guida, a 20 mm l'uno dall'altro, attraversando la scheda e 3–4 mm di cartone.

3. Prepara i cavi corti del pulsante adulto

   Taglia 2 pezzi di cavo da 15 cm per postazione (rosso per X, giallo per Y) e spela 15 mm a un'estremità di ciascuno. Attorciglia il rame di ognuno formando un piccolo anello di 3 mm.

4. Pianta la puntina 1 con la graffetta

   Infila la puntina 1 nell'anello del cavo rosso e nel piccolo occhiello a un'estremità della graffetta, e piantala fino in fondo nel foro di sinistra. Testa, graffetta e rame devono restare stretti insieme, anche se la graffetta può ancora ruotare attorno alla puntina.

5. Pianta la puntina 2

   Ruota la graffetta di lato per liberare l'altro foro. Infila la puntina 2 nell'anello del cavo giallo e piantala in quel foro, a 20 mm. Ruota di nuovo la graffetta perché passi sopra la puntina 2 e piegala verso l'alto a partire dalla puntina 1, in modo che il tratto di graffetta che sta sopra la testa della puntina 2 resti 4–5 mm più in alto, senza toccarla. La punta sporge circa 12 mm più in là: lì si preme.

   Verifica: Premendo, la graffetta tocca la puntina 2; lasciandola, risale da sola. Se resta giù, piegala ancora un po' verso l'alto.

6. Monta il cicalino e il LED

   In ogni postazione, fissa con nastro adesivo il cicalino sul suo segno e il LED sul suo. Attorciglia la resistenza da 100 Ω al piedino lungo del LED (4 giri). Piega i piedini in orizzontale perché restino piatti sul cartone.

   Trucco: Scrivi «+» con il pennarello accanto al piedino lungo del LED e al cavo rosso del cicalino per non confonderti dopo.

7. Fai il nodo Y di ogni postazione adulto

   Unisci in un'unica giunta: il cavo giallo del pulsante, il + del cicalino e l'estremità libera della resistenza del LED. Attorciglia insieme i fili di rame per almeno 4 giri e lascia un filo libero per il cavo lungo giallo.

8. Fai il nodo Z di ogni postazione adulto

   Unisci in un'altra giunta il − del cicalino (cavo nero) e il piedino corto del LED. Questa giunta andrà al cavo lungo nero. Rivesti le due giunte con nastro isolante perché non si tocchino tra loro.

   Verifica: Nessun rame scoperto di una giunta deve poter toccare l'altra giunta né la graffetta.

9. Stendi la linea

   Stendi i 3 fili da 5 m tra le due postazioni (rosso, giallo, nero). Legali con nastro adesivo ogni 50 cm perché restino uniti. Fissa ogni estremità alla base con nastro, 3 cm prima del tratto spelato, così uno strattone non strappa i collegamenti.

10. Collega la postazione A

    Nella postazione A: unisci il rosso lungo con il cavo rosso del pulsante (X), il giallo lungo con il nodo Y e il nero lungo con il nodo Z. Attorciglia per 4 giri e rivesti ogni giunta con nastro isolante.

11. Collega la postazione B e il portabatterie adulto

    Nella postazione B fai le stesse tre giunte e in più: cavo rosso del portabatterie alla giunta X (rossa) e cavo nero del portabatterie alla giunta Z (nera). Fissa il portabatterie sul retro della base con nastro adesivo.

    Verifica: Prima di mettere le pile, controlla: il rosso del portabatterie arriva solo alla graffetta dei pulsanti; il nero solo ai − del cicalino e del LED.

12. Metti le pile e prova

    Inserisci le 2 pile stilo AA rispettando + e −. Premi la graffetta della postazione B: devono suonare i 2 cicalini e accendersi i 2 LED. Lascia e prova la graffetta della postazione A.

    Verifica: Se il LED non si accende ma il cicalino suona, il LED è al contrario: giralo.

13. Prepara le schede Morse

    Stampa la scheda C su cartoncino, ritagliala e rivestila con nastro largo trasparente. Mettine una accanto a ogni postazione, con la regola: punto = 1 tempo, linea = 3, pausa tra lettere = 3, tra parole = 7.

14. Primo messaggio

    Metti le postazioni in due stanze diverse. Manda SOS (··· ——— ···) più volte, poi il tuo nome, lettera per lettera, mentre l'altra persona lo scrive su un foglio.

Funziona? La prova

Con le postazioni a 5 m (o in stanze diverse), uno manda una parola di 4 lettere scelta in segreto e l'altro la scrive. Poi ci si scambiano i ruoli.

Cosa deve succedere: Ogni pressione fa suonare e accendere le due postazioni nello stesso momento, senza ritardo percepibile. Un principiante trasmette una parola corta in ≈ 20–40 s. Lasciando il pulsante, tutto deve restare silenzioso e spento.

Se qualcosa non va

• Non suona né si accende niente — Pile al contrario o scariche, puntina con la testa verniciata o giunta allentata. Soluzione: Controlla il portabatterie unendo direttamente il rosso con il nodo Y: se suona, il guasto è nel pulsante. Usa puntine di metallo e stringi l'anello di rame sotto la testa.
• Suona sempre, senza premere — La graffetta tocca la puntina 2 a riposo oppure le giunte X e Y si toccano. Soluzione: Piega la graffetta verso l'alto di 4–5 mm e rivesti bene ogni giunta con nastro isolante.
• Il cicalino non suona ma il LED si accende — Cicalino passivo o collegato al contrario. Soluzione: Giralo (rosso/piedino lungo al nodo Y). Se resta muto, è passivo: sostituiscilo con uno attivo da 3–24 V.
• Il LED non si accende ma il cicalino suona — LED al contrario o resistenza collegata male. Soluzione: Gira il LED (piedino lungo verso la resistenza e il nodo Y).
• Funziona in una postazione e nell'altra no — Un filo della linea interrotto o una giunta allentata in quella postazione. Soluzione: Controlla le tre giunte della postazione che non va; tira delicatamente ogni cavo: se si sfila, rifai la giunta con più giri.
• Il suono è debole — Pile scariche o cicalino da 5–12 V che a 3 V suona poco. Soluzione: Cambia le pile o usa un portabatterie da 3 × AA (4,5 V) al posto di quello da 2 × AA e in quel caso cambia le resistenze con altre da 150 Ω.

Sicurezza

• Il cavo di 5 m attraversa il pavimento: fissalo con nastro adesivo o fallo passare lungo il muro perché nessuno inciampi.
• Le puntine pungono: piantale proteggendo il pollice con una gomma per cancellare, e tienile lontane dai bambini sotto i 3 anni.
• Spelare i cavi con forbici o taglierino lo fa un adulto.
• Non unire direttamente i cavi rosso e nero del portabatterie: è un cortocircuito e le pile si scaldano.
• Togli le pile quando non lo usi e porta quelle scariche nel contenitore per le pile.
• Non collegare mai il telegrafo a una presa di corrente né a un caricatore.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

L'elettricità è come l'acqua dentro una canna da giardino piena: quando apri il rubinetto a un capo, l'acqua esce dall'altro all'istante, anche se la canna è lunghissima. Premendo la graffetta apri il «rubinetto» e l'elettricità fa suonare subito il cicalino dell'altra postazione. Il codice Morse trasforma le lettere in bip brevi e lunghi, come una lingua segreta fatta di ritmi. Quasi 200 anni fa le persone si mandavano così i messaggi da una città all'altra.

Per l'adulto

I due pulsanti sono in parallelo tra il filo X (+3 V) e il filo Y (segnale); i due cicalini e i due rami LED + resistenza sono in parallelo tra Y e Z (−). Chiudere un pulsante qualsiasi porta Y a 3 V e attiva i quattro avvisatori; per questo bastano 3 fili per una comunicazione bidirezionale (half-duplex: uno parla e l'altro ascolta). Un cicalino attivo integra un oscillatore (≈ 2–4 kHz) e un disco piezoelettrico o una bobina: suona con tensione continua e assorbe ≈ 10–30 mA. LED rosso: I = (3,0 − 2,0)/100 ≈ 10 mA. Consumo totale ≈ 40–80 mA solo mentre si preme. La linea di 2 × 5 m di rame da 0,22 mm² ha R ≈ 0,0175·10/0,22 ≈ 0,8 Ω: la caduta è < 0,1 V, trascurabile. Il segnale non viaggia alla velocità degli elettroni (lentissima) ma a quella del campo elettromagnetico nel cavo, ≈ 2/3 della velocità della luce: 5 m si percorrono in ≈ 25 ns. Il codice Morse (Morse e Vail, 1838; prima linea Washington–Baltimora nel 1844) usa un'unità di tempo: punto = 1, linea = 3, pausa interna = 1, tra lettere = 3, tra parole = 7. Le lettere più frequenti in inglese hanno i codici più corti (E = ·, T = —): è una codifica a lunghezza variabile, precorritrice della compressione dei dati.

• telegrafo: apparecchio per mandare messaggi a distanza con impulsi elettrici lungo un cavo.
• codice Morse: alfabeto di punti (tocchi brevi) e linee (tocchi lunghi).
• pulsante: interruttore che chiude il circuito solo mentre lo premi.
• in parallelo: collegati uno accanto all'altro, in modo che ognuno possa funzionare per conto suo.
• codificare: trasformare un messaggio in segnali seguendo regole che conoscono sia chi trasmette sia chi riceve.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto fa i collegamenti; il bambino lamina le basi, pianta le puntine con aiuto, decora e gioca a mandare SOS e la sua iniziale.
• 8–10 anni: Montano i pulsanti e gli avvisatori e fanno le giunte sotto supervisione; con la scheda si esercitano con lettere da 1–2 simboli e poi con parole corte.
• 11–12 anni: Disegnano lo schema elettrico, calcolano la corrente di ogni ramo e progettano una terza postazione o un sistema con un codice proprio (cifrario di Cesare + Morse).

In gruppo o in classe

Squadre da 4 (2 per postazione), un telegrafo per squadra (≈ 5–6 € di componenti). Prima: laminare le basi, tagliare e spelare i cavi, provare cicalini e LED. Sessione di 90 min: 10 min di storia e dimostrazione, 50 min di montaggio, 30 min di gioco (le postazioni di ogni squadra agli estremi opposti dell'aula o del corridoio, messaggi segreti in busta). Tieni pile, LED e graffette di ricambio, e nastro adesivo per fissare i cavi al pavimento.

Sfide

• Aggiungi un interruttore generale al portabatterie per non consumare le pile.
• Costruisci una terza postazione e organizza una «rete» di 3 stazioni con turni per parlare.
• Sostituisci il LED con uno RGB o metti due LED colorati e un selettore per mandare messaggi a colori.
• Progetta un tasto telegrafico di legno con molla (molletta da bucato) più comodo della graffetta.
• Inventa un tuo codice di bip per 5 messaggi frequenti (vieni, sì, no, aspetta, cena).

Altri progetti gratis

• Fantasma che levita con l'elettricità statica
• Allarme per la porta con cicalino
• Circuiti con pasta conduttiva
• Pila di limoni che accende un LED
• Torcia a tubo con interruttore
• Ventilatore da tavolo con motorino
• Zucca lanterna con luce tremolante
• Casa con luci LED nelle stanze
• Casa stregata con occhi che si accendono
• Semaforo a tre luci

Vedi tutti i progetti