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Montagens Digitais em Matriz de Contato (ART1863)

Uma matriz de contatos, um circuito integrado de baixo custo e alguns componentes adicionais, que até podem ser aproveitados de sucata, podem levar o leitor que deseja aprender um pouco mais de eletrônica digital a descobertas interessantes. Descrevemos neste artigo três circuitos básicos com o integrado 4093 (CMOS) para serem testados numa matriz de contatos.

Sem dúvida, a utilização da matriz de contatos na realização de montagens experimentais e projetos apresenta vantagens que não se consegue com recursos similares.

Além de podermos aproveitar os componentes usados diversas vezes, pois nem cortamos nem soldamos seus terminais, temos a agilidade de poder trocar ligações, periféricos e até mesmo configurações inteiras com extrema facilidade e rapidez.

Usar a matriz de contatos é algo muito importante para os leitores que estudam, que pretendem elaborar seus próprios projetos ou ainda que desejam conhecer um pouco mais de eletrônica na prática.

Nos nossos livros Curso de Eletrônica – Eletrônica Básica e Analógica, ensinamos como trabalhar com a matriz de contatos, de modo que os leitores que ainda não saibam devem consultar aquelas edições.

 

A MATRIZ

Conforme mostra a figura 1, a matriz de contatos consiste numa base de plástico com furos onde podem ser encaixados fios e terminais de componentes, e que dão acesso a barras de ligação de metal.

 

   Figura 1 – A matriz de contatos
Figura 1 – A matriz de contatos

 

Enfiando os terminais dos componentes nos furos, eles se encaixam nas barras de metal, fazendo contato com elas e assim garantindo a fixação do componente e passagem de sinais e correntes.

As filas verticais e horizontais da matriz são dispostas para que os contatos sejam feitos segundo padrões que facilitam a elaboração de um projeto.

Assim, as filas horizontais das bordas são conectadas a uma única linha, de modo que de um lado podemos ter o pólo positivo da alimentação do circuito e do outro o terra ou negativo, conforme mostra a figura 2.

 

   Figura 2 – Ligações na matriz
Figura 2 – Ligações na matriz

 

Por outro lado, cada fila vertical é independente, com 5 furos tendo contato em comum.

Os terminais dos componentes enfiados em cada fila vertical estarão em contato elétrico entre si.

Na figura 3 temos um exemplo de montagem em matriz de contatos.

 

Figura 3 – Exemplo de montagem na matriz
Figura 3 – Exemplo de montagem na matriz

 

EXPERIÊNCIAS

O 4093B é um circuito integrado digital bastante conhecido e facilmente encontrado a custo baixo, servindo tanto para a montagem de osciladores como também para implementar certas funções lógicas.

No nosso caso vamos inicialmente usá-lo como oscilador e amplificador digital.

O integrado, conforme mostra a figura 4, é formado por 4 portas lógicas independentes que possuem, cada uma, duas entradas e uma saída.

 

   Figura 4 – O 4093
Figura 4 – O 4093

 

Datasheet do 4093

 

As entradas podem ser usadas tanto para controle como para realimentação, e temos diversas configurações possíveis que testaremos com as nossas experiências.

 

a) Multi-Acionador de LEDs

Esta experiência tem finalidade dupla: tanto serve para verificar o 4093 como oscilador, como também para testar este tipo de componente.

O que faremos é um circuito que acionará 4 LEDs que piscarão de modo independente, controlados pelos valores dos componentes usados.

O circuito utilizado é mostrado na figura 5.

 

  Figura 5 – Milti-acionador de LEDs
Figura 5 – Milti-acionador de LEDs

 

Na figura 6 temos a disposição dos componentes na matriz de contatos.

 

   Figura 6 – Montagem na matriz de contatos
Figura 6 – Montagem na matriz de contatos

 

Veja que os pinos 1,5,8,12 e 14 do circuito ,integrado são ligados ao positivo da alimentação através de pequenos pedaços de fio rígido (jumpers), enquanto o pino 7 é ligado à linha de 0 V (terra).

Os LEDs possuem polaridade para ligação, e, se forem invertidos, não acenderão.

Nos osciladores, são os resistores de 2,2 M Ω e os capacitores que determinam a freqüência das piscadas.

Sugerimos que o leitor faça experiências com resistores na faixa de 470 k Ω a 4,7 M Ω e com capacitores na faixa de 100 nF a 1 µF.

Uma montagem definitiva deste circuito numa placa universal, com a mesma disposição dos componentes, produz um sistema de efeitos luminosos para aplicações decorativas.

 

(MuItI-Aclonador de LEDs)

 

Cl1 - 40938 - circuito integrado CMOS

LED1 a LED4 - LEDs vermelhos ou de outra cor

R1 a R4 - 2,2 M Ω x 1/8W - resistores (vermelho, vermelho, verde)

R5 a R3 - 1 k Ω: x 1/8 W - resistores (marrom, preto, vermelho) i

C1 a C4 - 220 nF (224 ou 0,22) – capacitores cerâmicos ou de poliéster

Alimentação: 6 V (4 pilhas pequenas) ou 9 V (bateria ou fonte).

 

 

b) Efeitos Sonoros

Dois dos osciladores com as portas do 4093 podem combinar seus sinais para gerar um som de sirene ou do tipo intermitente, com tonalidade ajustável e reprodução num pequeno alto-falante.

Na figura 7 temos o circuito completo da nossa minicentral de efeitos sonoros.

 

   Figura 7 – Circuito de efeitos sonoros
Figura 7 – Circuito de efeitos sonoros

 

 

CI1a gera a intermitência ou variação, dada pelo capacitor C1 e pelo resistor R1.

Estes componentes podem ser alterados numa grande faixa de valores. C1

pode ficar entre 100 e 470 nF, enquanto R1 pode ir de 470 k Ω a 4,7 M Ω2.

O tom emitido é determinado pelo ajuste de P1 e pelo valor de C2, que também pode ser alterado na faixa de 10 nF até 100 nF.

A disposição dos componentes na matriz de contatos é mostrada na figura 8.

 

Figura 8 – Disposição dos componentes na matriz
Figura 8 – Disposição dos componentes na matriz

 

Se usarmos uma alimentação de 6 V o transistor pode ser o BC548, mas se a alimentação for de 9 ou 12 V, de uma fonte, teremos mais potência para o som, mas o transistor deve ser o BD 135 com um pequeno radiador de calor.

Este radiador consiste numa chapinha de metal parafusada no corpo do transistor.

A troca de R1 por um potenciômetro de 2,2 MΩ ou 4,7 MΩ em série com um resistor de 100 kΩ permite controlar a modulação do efeito.

Por outro lado, eliminando-se R3, Q1 e o alto-falante, podemos retirar o sinal dos pinos 10 e 11 através de um capacitor, obtendo assim um gerador ou injetor de sinais.

 

(Efeitos Sonoros)

 

CI1 - 40938 -circuito integrado CMOS

O1 - BC548 ou BD135 - transistor

P1 - potenciômetro de 100 K Ω.

FTE - alto-falante de 8 Ω x 10 cm

R1 - 2,2 MΩ x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, verde)

R2 - 10 kΩ x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)

R3 - 1 kΩ x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho)

C1 - 220 nF a 470 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

C2 - 47 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

 

c) Oscilador Sensível

Um oscilador cuja operação depende de algum evento externo, como por exemplo a presença de luz, toque, aumento de temperatura, fogo, água etc., é o que descrevemos nesta experiência.

O princípio de funcionamento é o seguinte: CI1a funciona como uma "porta de controle", que ativa um oscilador em função do que for ligado como sensor entre os pontos A e B.

Quando a resistência de algum tipo de sensor, ligado entre os pontos A e B do circuito da figura 10, cai abaixo de um valor determinado por R1, ocorre o disparo do oscilador formado por CI1b, que então produz um sinal de áudio.

 

Figura 9 – Oscilador sensível
Figura 9 – Oscilador sensível

 

Este sinal é amplificado digitalmente por Cho e por CI1d, para depois ser enviado

a um alto-falante ou buzzer piezoelétrico.

A opção de usar o buzzer ou alto-falante é do leitor, lembrando apenas que para o alto-falante precisamos de um transistor adicional, mas em compensação a intensidade do som é maior.

Diversos são os tipos de sensores que podemos usar, conforme mostram os circuitos da figura 10, onde também temos os valores de R1 correspondentes a cada caso.

 

Figura 10 – Tipos de sensores
Figura 10 – Tipos de sensores

 

 No caso (a) o sensor é um LDR e o acionamento ocorre quando o LDR recebe luz.

Em (b) temos o caso de acionamento quando a luz sobre o LDR é cortada.

A troca de R1 por um potenciômetro de 1 M Ω permite o ajuste da sensibilidade do circuito.

Em (c) temos o acionamento- por toque, ou seja, quando encostamos os dedos ao mesmo tempo nos fios A e B.

Em (d) temos o acionamento pela água, quando o nível de água de um reservatório sobe até encostar nos fios descascados que servem de sensor, ou quando a umidade de um vaso em que ele se encontra enterrado

sobe além de certo valor.

Na ligação mostrada em (e) temos o acionamento quando os sensores secarem, ou seja, quando a água baixar de nível ou a terra de um vaso secar.

Em (f) temos o acionamento pela chama de uma vela, fósforo ou mesmo em caso de incêndio.

Na figura 12 temos a disposição dos componentes na matriz de contatos.

 

   Figura 11 – Montagem na matriz de contatos
Figura 11 – Montagem na matriz de contatos

 

 Os fios de ligação ao sensor podem ser flexíveis e ter até alguns metros de comprimento, nas aplicações em que R1 seja inferior a 1 M Ω.

A freqüência do som emitido pode ser modificada com a troca de R2. Valores entre 22 k Ω e 100 k Ω podem ser experimentados.

Os valores mais altos resultam em sons mais graves.

 

(oscilador Sensível)

 

CI1 - 40938 - circuito integrado CMOS

FTE - alto-falante de 8 S2

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

X1 - Buzzer (ver texto)

R1 - Resistor (ver texto)

R2 - 22 K Ω x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, laranja)

R3 - 1 k Ω x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho)

C1 - 47 nF (473 ou 0,047) - capacitor cerâmico ou de poliéster

Alimentação: 6 V (4 pilhas ou fonte)

BUSCAR DATASHEET

 


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

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