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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58
Meu nome é Jeremy e estou no primeiro ano da Universidade Kettering. Como estudante de Engenharia Elétrica, tive a oportunidade de passar muitas horas em laboratórios construindo pequenos circuitos em placas de ensaio. Se você tem experiência em fazer pequenos circuitos e projetos eletrônicos "faça você mesmo", talvez não ache muito benéfico aqui. O objetivo desta instrução é cobrir os fundamentos do uso de uma placa de ensaio, introdução aos componentes comuns e construção de pequenos circuitos. Além disso, discutirei brevemente como organizar seu circuito, bem como algumas estratégias de solução de problemas para as ocasiões em que as coisas dão errado.
Presume-se que o indivíduo que está lendo isso tenha alguma familiaridade com os conceitos básicos de eletrônica e terminologia: fluxo de corrente, tensão, polaridade, condutância, curto-circuito, circuito aberto, junção e polarização. Além disso, presume-se que o leitor esteja familiarizado com as fontes de alimentação de comutação usadas no ambiente de laboratório.
Estou escrevendo isso porque gosto de construir pequenos circuitos em laboratórios e observei alguns problemas e erros comuns ao longo do caminho. Minha esperança é que isso ajude alguém que está iniciando sua jornada na descoberta da eletrônica a encontrar algo útil que irá salvá-los de algumas das dores de cabeça que encontrei ao longo do caminho e abrir as portas para as alegrias da construção de pequenos circuitos!
Etapa 1: a placa de ensaio
O que é um breadboard ?:
Uma ferramenta popular para prototipagem e teste de circuitos, permitindo ao usuário conectar e trocar componentes rapidamente e fazer junções com facilidade. Usar uma placa de ensaio permite rápida montagem e modificação de circuitos sem requisitos de soldagem.
A configuração:
Tiras terminais: executadas horizontalmente, com os números das linhas incrementados em cinco e as letras das colunas em grupos de cinco. A linha 1, colunas A-E constituem um ponto de contato contínuo - ou junção, e a linha 1, colunas F-J constituem outro
Tiras de ônibus: correm verticalmente em pares ao longo do comprimento de cada lado e são marcadas com "+" ou "-". A faixa + inteira é uma junção contínua e a faixa - é uma junção contínua, permitindo que muitos componentes sejam conectados a uma fonte de alimentação
Calha / Ranhura: percorre todo o comprimento da placa de ensaio verticalmente entre as tiras terminais. As linhas são descontínuas nesta ranhura, permitindo o uso de Circuitos Integrados (IC's)
As placas de ensaio podem ser adquiridas em uma variedade de tamanhos e estilos, mas a descrição da configuração acima permanece a mesma, quer você tenha a meia placa de ensaio ou um modelo maior com terminais de alimentação e várias placas montadas em uma placa de metal.
Para ter sucesso em fazer seus circuitos, é fundamental ter um domínio firme sobre o layout dos pontos de contato na placa de ensaio. Quando empregada corretamente, a placa de ensaio é uma ótima ferramenta para construir circuitos e fazer modificações em tempo real!
Etapa 2: Conheça seus componentes
No projeto de circuitos eletrônicos, é possível encontrar uma variedade de componentes. Embora esta não seja uma lista exaustiva, destacarei alguns dos componentes mais comuns, sua finalidade e alguns avisos de manuseio. Muitas dores de cabeça podem ser evitadas com o manuseio e uso adequado dos componentes. Se você está apenas começando na eletrônica, muitos kits de componentes podem ser encontrados para fornecer o básico por menos de US $ 20.
Resistor: (medido em Ohms) Resiste ao fluxo de corrente dentro de um circuito. Dependendo da colocação dentro de um circuito, pode ser usado para dividir a tensão ou a corrente. Os resistores têm faixas coloridas que indicam seu valor de resistência em ohms, bem como sua tolerância. Uma tabela é útil para determinar os valores de resistência. Um resistor pode ser colocado em qualquer direção dentro de um circuito e funcionará da mesma maneira (não tem polaridade).
Foto-Resistor: Resiste ao fluxo de corrente. O valor da resistência varia com base na luz ambiente. Pode ser usado em aplicações de escurecimento ou ligando um circuito durante condições de pouca luz.
Capacitor: (medido em Farads) Um capacitor armazena energia que pode então ser dissipada em um circuito posteriormente. Ele atua como um bloqueio para a corrente contínua, mas permite a passagem da corrente alternada. Os capacitores têm uma ampla gama de aplicações, desde a filtragem de frequência até a suavização de ondulações em um circuito retificador. É importante observar que, embora os capacitores de disco de cerâmica não sejam componentes polares, deve-se tomar cuidado com os capacitores eletrolíticos, pois eles possuem um cabo designado para conexão aos terminais positivo e negativo e podem ser danificados quando colocados ao contrário.
Transistor: um transistor é um semicondutor que regula o fluxo da corrente, amplifica os sinais ou atua como um interruptor. Existem muitos tipos diferentes de transistor, mas a consideração mais importante no projeto inicial do circuito (assumindo que você tenha o transistor correto para a aplicação) é que deve-se tomar cuidado para evitar choque estático nesses componentes.
Diodo: Um diodo é um semicondutor que atua como uma válvula de retenção unidirecional para o fluxo de corrente. Quando polarizado diretamente, a corrente entra no ânodo (condutor +) e flui para fora do cátodo (condutor -). Quando polarizado reversamente, no entanto, ele atua como uma chave aberta e nenhuma corrente flui pelo componente. Deve-se levar em consideração a orientação, pois colocar um diodo ao contrário resultará em um comportamento indesejável do circuito, ou um diodo queimado.
Diodo emissor de luz (L. E. D): Um diodo especial que emite luz quando está conduzindo. Usado em muitas aplicações pequenas onde os indicadores são necessários. Os benefícios incluem consumo de energia extremamente baixo e vida útil extremamente longa.
Circuito integrado: O último componente a ser apresentado é o circuito integrado (IC). Existem muitas variações para listar aqui, mas algumas são o amplificador operacional, temporizadores, reguladores de tensão e matrizes lógicas. Os circuitos integrados fornecem um circuito inteiro dentro de um pequeno chip e podem conter resistores, diodos, capacitores e transistores, todos dentro de um chip menor do que uma moeda de dez centavos. Há uma convenção de numeração para os pinos em um chip IC, há um recuo ou ponto na superfície do chip e isso corresponde ao pino # 1, os pinos são numerados sequencialmente na lateral e de volta no outro.
CUIDADO! Os circuitos integrados podem ser destruídos por choque estático.
Junto com os componentes acima, existem indutores, relés, interruptores, potenciômetros, resistores variáveis, displays de sete segmentos, fusíveis, transformadores … você entendeu! Uma rápida pesquisa online fornecerá muitas informações úteis (por exemplo: visão geral dos componentes, o que um transistor faz ?, tipos de capacitores)
Conhecer as informações básicas sobre os componentes que você está usando, sejam eles sensíveis à estática ou não, e se eles têm polaridade ou não, será muito benéfico. Você não só economizará tempo, dinheiro e dor de cabeça; mas é mais provável que o circuito funcione conforme desejado com muito mais rapidez!
Etapa 3: a organização é essencial
Organização - Por que isso importa?:
Os circuitos acima (lado direito) são os mesmos funcionalmente, mas com aparência notavelmente diferente. Embora o primeiro use menos fiação, não é o método preferido para construir pequenos circuitos. Há muito espaço em uma placa de ensaio para pequenos circuitos; não tenha medo de utilizar este espaço!
Embora a escolha do que usar para os leads seja pessoal, algumas coisas podem tornar a vida muito mais fácil. Muitas pessoas usarão fio de cobre e farão seus próprios cabos, mas minha preferência são os jumpers de protoboard, que podem ser comprados mais barato online. Os jumpers são feitos de fios de arame em vez do fio de cobre rígido e têm um pino na extremidade para facilitar o uso. A vantagem com os fios é que a fiação é muito mais flexível, então você tem menos probabilidade de quebrar a conexão e há maior flexibilidade no roteamento. Uma última observação sobre a fiação, é muito útil "codificar por cores" sua fiação de uma maneira que seja fácil para você rastreá-la (figura à esquerda acima). Por exemplo, gosto de manter minha fiação vermelha e preta para minhas tensões positiva e negativa (respectivamente), costumo usar cinza ou laranja para meu aterramento comum, azul para sinal de entrada e branco ou amarelo para junções internas. Se você tiver várias fontes de alimentação, bem como entradas de um gerador de sinal, é útil fazer etiquetas para seus fios e etiquetá-los para garantir a conexão adequada mais tarde.
Quando se trata de seguir um diagrama esquemático, as coisas são muito mais fáceis se você fizer o layout de seus componentes no quadro o mais próximo possível do layout do esquemático. Desta forma, você pode ver os valores do seu componente de relance, bem como tornar mais fácil rastrear rotas de sinal / solucionar falhas. Os laboratórios da maioria das escolas geralmente instruem você a fazer uma medição de tensão ou corrente em um ponto específico do circuito; nesses casos, ter seu circuito refletindo fisicamente o esquema é de grande ajuda! Por último, conforme você entra em circuitos mais complexos e avançados, é importante manter componentes mais sensíveis (como circuitos integrados) longe de indutores, relés e outros componentes onde eles possam ser danificados por campos magnéticos.
Se o circuito que você está construindo tem um (ou mais) circuitos integrados, o número de componentes e condutores necessários para construir o circuito pode ficar muito confuso rapidamente. Para ajudar a reduzir a desordem e tornar as coisas mais fáceis para você, geralmente é útil colocar o circuito integrado longe de tudo o mais na placa e colocar os outros componentes com terminais nos pinos do IC. desta forma, é muito mais fácil decifrar as coisas mais tarde. Se o circuito for construído em uma forma permanente posteriormente, você pode consolidar tudo para caber em um espaço menor.
Etapa 4: solução de problemas básicos
Tudo está bem - até que não esteja!
Então você fez sua lição de casa, entendeu seus componentes e o circuito foi construído exatamente como mostram as instruções. Ligue o botão liga / desliga … e … NADA! Não é incomum construir um pequeno circuito e descobrir depois que algo está errado. Tudo isso faz parte do processo de aprendizagem. Saber por onde começar com a solução de problemas pode reduzir o incômodo e a irritação dos problemas.
Fonte de alimentação: geralmente é melhor começar a solução de problemas garantindo que a alimentação esteja chegando ao circuito. Se o circuito for operado com bateria, use um multímetro para verificar a tensão e certifique-se de que haja "energia" suficiente para alimentar o circuito. Se uma fonte de alimentação estiver sendo usada, há muitos fatores a serem considerados:
Modo de fonte de alimentação: Muitas fontes de alimentação têm a capacidade de fornecer corrente constante (cc) ou tensão constante (cv). É importante garantir que a configuração adequada seja selecionada para a operação adequada. A maioria dos pequenos projetos será conectada a uma fonte de alimentação em modo de tensão constante
Tensão de aterramento / negativa: se o seu projeto for alimentado por bateria, isso provavelmente não será um problema. Ao usar uma fonte de alimentação, geralmente os circuitos terão uma tensão negativa aplicada (como em um amplificador operacional), além de ter um aterramento comum. É importante entender a distinção aqui, e NÃO ver a tensão negativa e o aterramento comum como intercambiáveis
Configurações da fonte de alimentação: Se for aplicada tensão negativa, certifique-se de saber como ajustar as configurações da fonte de alimentação. Isso irá variar entre os fabricantes, mas normalmente será realizado por meio das chaves de seleção na parte frontal da unidade. A primeira vez que usei uma fonte de alimentação para fornecer -12 volts a um amplificador operacional, não verifiquei se as configurações de tensão haviam sido ajustadas para a alimentação + e -. Como consequência, passei mais de uma hora reconstruindo / verificando novamente meu circuito
Configuração de circuito
Faça uma comparação do esquema e do circuito. Se você construiu seu circuito para espelhar o esquema do layout, esta etapa é muito mais simples.
Verifique a orientação dos componentes polares (diodos, capacitores, transistores)
Certifique-se de que os cabos dos componentes não estejam se tocando, criando condições de curto-circuito
Verifique as tiras de terminais, certifique-se de que todos os condutores e fios do componente estejam firmemente inseridos no ponto de contato e que todos os componentes que deveriam formar uma junção realmente o façam. É fácil mover acidentalmente para outra régua de terminais quando as coisas ficam desordenadas. Isso cria uma interrupção (ou circuito aberto)
Se tudo estiver certo com alimentação, orientação do componente e fiação, comece a suspeitar de um componente com defeito. Se o circuito contém um IC, às vezes apenas trocá-lo pode resolver o problema. Além disso, se você estiver em um ambiente de laboratório reciclando componentes, poderá descobrir que tem um capacitor, diodo ou transistor defeituoso que um grupo conectou incorretamente e destruiu anteriormente
As etapas acima devem resolver muitos dos problemas encontrados na construção de circuitos básicos, mas se tudo parece bom e ainda não está funcionando, pode ser hora de quebrar tudo, verificar novamente todos os valores do resistor e verificar todos os componentes que estão capaz de ser testado com o equipamento disponível. A maioria dos diagramas esquemáticos - especialmente aqueles usados para laboratórios no ambiente acadêmico - foi construída e comprovada várias vezes, então é muito improvável que o problema esteja no design esquemático. Se, no entanto, você está fazendo o protótipo de seu próprio circuito e não consegue resolver os problemas por meio da solução de problemas, pode ser mais benéfico voltar à prancheta e analisar se há falhas no modelo do circuito.
Etapa 5: não desista
É muito fácil ficar frustrado ao construir pequenos circuitos. Existem literalmente inúmeras variações de como as coisas podem potencialmente dar errado. Alguns problemas são muito mais difíceis de solucionar do que outros. Embora seja mais fácil falar do que fazer, não deixe a frustração obscurecer o julgamento. Dê um passo para trás, acalme-se e avalie a situação de uma perspectiva lógica. Quase saí dos laboratórios em várias ocasiões devido à frustração, apenas para descobrir que um cabo estava desconectado em algum lugar ou uma saída de sinal não havia sido ligada. Na maioria das vezes, o problema em um circuito é apenas um pequeno detalhe. Tomar medidas lógicas e metódicas para avaliar o circuito e identificar o problema geralmente leva a uma resolução. Existem tantas facetas da eletrônica para explorar, não deixe que contratempos ou falhas permitam que você desista deste esforço gratificante!