O circuito proposto, além de avaliar o desempenho de diodos, é capaz de identificar os dois terminais, anodo e catodo. Também pode ser utilizado para verificar continuidade e, ainda, para testar outros componentes, tais como LDRs, transistores, alto-falantes, capacitores eletrolíticos, leds, etc.
É bem provável que você já tenha tentado 'bolar' algum aparelho de teste, simples e eficiente, para avaliar o estado em que se encontram alguns dos componentes mais corriqueiros de sua 'sucata', especialmente os de estado sólido, em particular diodos, transistores e leds. Creio até que essa tentativa de projeto culminou em um circuito deveras eficaz, resolvendo maior parte das pretensões iniciais; contudo, acredito que o circuito seja bem 'bondoso', isto é, complicado 'pacas' e, portanto, de custo relativamente elevado, atingindo uns poucos mais privilegiados economicamente.
Também acredito que a tentativa não tenha passado de umas meras investidas iniciais, talvez movidas pela mui natural empolgação, após as quais acabou desistindo da 'velha' ideia, por sinal, muito útil a todos àqueles que, de uma ou de outra forma, se dedicam à eletrônica.
Isso também aconteceu comigo! Desisti, por várias vezes, de 'bolar' um desses circuitos de teste tão necessários em qualquer bancada, profissional ou não. Felizmente (para todos, é claro) sou do tipo persistente, que não desiste tão facilmente quando surgem os primeiros problemas e, assim, tentei... tentei... “Cabeçudo” como sou, não poderia dar em outra coisa: acabou “nascendo” o circuito tão almejado que, por razões mais do que óbvias, teria de ser do tipo '2B', ou seja, bom e barato!
Evidentemente, o circuito proposto não é nenhuma maravilha, nem é fruto de alguma nova e brilhante ideia, até pelo contrário! Entrementes, o 'pouquinho' que o dispositivo faz é, realmente, MUITO em relação a seu custo, simplicidade e sobretudo facilidade de manuseio — não existe (nem requer!) qualquer espécie de ajuste ou calibração, podendo ser utilizado e montado por qualquer um, desde que possua a mínima habilidade com o ferro de soldar!
O CIRCUITO
A única novidade, em termos de projeto, é a presença do “velho amigo” 555 funcionando como... um estágio inversor de potência! Certamente mais uma outra aplicação insólita para esse circuito integrado de “n +1”utilidades! Parece até a palha de aço que anda por aí, com suas 1001 utilidades!
De que forma utilizei o 555 como amplificador (digital) inversor de potência é um 'mistério' que é deslindado através da figura 1.
Aparentemente, essa configuração do 555 não faz nada, ainda que ela dê indícios da configuração astável clássica para o integrado em questão.
Veja bem leitor: suponha que à entrada do circuito se aplique um sinal, digital ou não, de amplitude inferior à terça parte da tensão de alimentação, suposta igual a 12 volts para efeito de raciocínio. Que teremos na saída?
Ora, a entrada 'disparo' é sensibilizada (ela só 'percebe' sinais de amplitude inferior a 1/3 de Vcc, no caso inferior a 4 volts), aí a saída, devido às características intrínsecas do 555, assume um potencial bem próximo de alimentação, isto é, 12 volts.
Enquanto esse sinal de 'pequena' amplitude se' mantiver presente à entrada, teremos um sinal 'grande' na saída do circuito. Ou, se o leitor preferir: a um nível (ou estado) lógico baixo de entrada, o circuito responde com o estado lógico alto, normalmente representado por H (de 'high'). E o mais interessante, com amplificação!
De fato, basta ver que qualquer sinal de amplitude menor que 4 volts (1/3 de Vcc), inclusive nula, leva à saturação a saída do circuito, isto é, potenciais compreendidos entre O a 1/3 de Vcc provocam o disparo do circuito que permanecerá nessa condição mesmo que o estímulo de entrada, em nível L, ou baixo, seja retirado!
É isso mesmo! O circuito da figura 1 também funciona como uma espécie de memória eletrônica! Isto é válido desde que o potencial do sinal de entrada, se situe, após o disparo do circuito, entre 0 a 8 volts, ou seja: entre 0 e 2/3 de Vcc.
Fica bem claro o fato do circuito poder ser disparado por um único pulso de entrada, aliás, pelo primeiro, ignorando os subsequentes, desde que não ultrapassem o valor máximo de 8 volts de amplitude. Esta propriedade concede ao circuito uma espécie de imunidade ao ruído ou histerese.
Pois bem, se sob tais condições o sinal de entrada apresentar, ainda que por uma única vez, amplitude superior a 8 volts (2/3 de Vcc), a saída do circuito passa do nível alto (H) para o nível baixo (aproximadamente zero volts), assim permanecendo até que a amplitude desse sinal de entrada se torne ligeiramente inferior a 1/3 de Vcc.
O diagrama da figura 2 apresenta todas as possibilidades acima mencionadas, pertinentes à entrada e à saída do circuito da figura 1. O leitor deve estar pensando que tal configuração para o integrado 555 não passa de um 'disparador de Schmitt" (Schmitt trigger), cuja característica principal é bascular sua saída em função de dois níveis distintos de tensão aplicados à entrada.
Se assim pensou... acertou em cheio!!
Bem, após esse 'bate papo' todo, só me resta apresentar o circuito propriamente dito do MULTITESTE VERSÁTIL — vide figura 3.
O primeiro desses integrados, por coincidência um 555, e demais componentes associados formam um multivibrador cuja frequência das oscilações é estabelecida pela rede R1-R2-C1, atendendo à seguinte expressão:
R1 e R2 em M ohms e C1 em µF.
De acordo com a lista de material, temos:
O sinal digital de saída desse astável, figura 4(A), é diretamente aplicado a Cl-2, o qual o complementa, como bem o leitor pode observar no diagrama em fases da figura 4(B). Desta forma consegue-se obter um defasamento de 180° entre os sinais presentes nos pontos A e B assinalados no esquemático da figura 3, ou 'trocado em miúdos': se o potencial de um desses pontos é positivo, o do outro será praticamente nulo, e vice-versa.
'Tá na cara' que ao interligar entre si os pontos A e B, figura 3, ambos fotoemissores emitirão luz, mas não simultaneamente, ainda que tenhamos a sensação contrária. De fato, basta observar o diagrama em fases da figura 4: no primeiro pulso o potencial de A é positivo em relação ao de B e a corrente circulará no sentido de B para A (sentido convencional), passando pela resistência limitadora R3 e fotoemissor LED1.
— Nestas condições o led2 se encontra reversamente polarizado. No segundo pulso a corrente circulará de B para A, sendo a vez do led2 emitir luz, enquanto o outro diodo eletroluminescente se 'apaga'. No ciclo 3, assinalado na figura 4, será a vez do led1 emitir luz outra vez, e apenas ele, repetindo as condições do primeiro ciclo. O 'negócio' continuará assim indefinidamente: ora o LED1 emitindo luz, ora o led2, porém nunca ao mesmo tempo os dois.
Nós não perceberemos o efeito 'pisca--pisca' porque o período de frequência das oscilações é muitas vezes menor que o tempo de retenção da imagem em nossa retina — esse período de retenção é da ordem de 0,1 segundos, enquanto o do sinal é de aproximadamente 455 milissegundos.
Contudo, ninguém irá negar que o fotoemissor led1 permanece muito mais tempo emitindo luz que seu 'vizinho' led2 — é por essa razão que o primeiro é de cor verde, de menor luminosidade que o segundo (cor vermelha): uma 'coisa' compensa a outra!
Ao se desfazer a interligação entre os pontos A e B (figura 3), nenhum dos dois leds emitirá luz, caracterizando circuito aberto, ou seja, que não há continuidade entre esses pontos.
Veja agora o que ocorre ao se dispor um diodo retificador entre esse par de acessos, tal qual mostra a figura 5. O diodo D só permitirá a circulação de corrente no sentido de anodo para catodo, isto é, de B para A e, por conseguinte apenas o led2 emitirá luz, de cor vermelha por sinal, indicando que o diodo D sob teste não se encontra 'aberto' e muito menos em curto; a emissão de luz vermelha por parte do led2 também indica que o anodo do diodo D corresponde ao terminal conectado ao ponto de acesso A, ou seja, que ele se encontra invertido em relação ao que deveria ser: anodo ponto A, catodo ? ponto B.
É claro que se o posicionamento desse diodo for invertido (figura 6), o fotoemissor led1 é quem emitirá luz, e porque a coloração dessa luz é verde, concluiremos que o ponto A realmente corresponde ao anodo e o ponto B ao catodo desse diodo. Entendeu a 'sutileza' do circuito?
A ponta de prova A deve estar sempre associada ao anodo do diodo em teste e, é claro, a ponta B a seu catodo, se isto ocorrer (e se o diodo estiver `ok’) teremos a 'luzinha' verde, em caso contrário acende a vermelha, que nos informa que a ponta de prova A não está conectada ao terminal anodo do semicondutor ou grosseiramente: o diodo se encontra 'inversamente' polarizado. De qualquer forma, ficam perfeitamente identificados o anodo e o catodo.
Adiante tratarei disso com mais detalhes.
Como tensão de alimentação, o circuito admite qualquer valor compreendido entre 5 a 15 volts cc, ainda que ele tenha sido projetado para funcionar com 6 volts cc.
Em meu protótipo experimental resolvi medir o consumo do circuito em diversas condições de funcionamento, quando alimentado a partir de uma fonte de 6 volts cc. Os valores medidos foram os seguintes:
Curto-circuito entre os pontos A e B: I ≈ 20 mA.
Circuito aberto entre A e B (circuito em repouso): I ≈ 7 mA.
Com a inclusão de um diodo 1N914 entre as pontas de prova A e B:
— LED vermelho emitindo luz: I ≈ 14 mA;
— LED verde emitindo luz (diodo em teste invertido em relação à condição anterior): I ≈ 9,6 mA.
Se o leitor quiser alimentar o aparelho através da rede elétrica poderá montar a fonte cujo circuito se encontra na figura 7 à guisa de orientação — neste caso o interruptor CH1, figura 3, deverá ser omitido; para que dois interruptores?
MONTAGEM
Tentar expor as diretrizes que segui para montar o protótipo é perder tempo! O circuito é tão simples que dispensa qualquer comentário adicional.
Quanto à parte mecânica, o leitor deve ter em mente o seguinte:
a) Os pontos A e B, assinalados no desenho da figura 3, devem ir ter a um par de bornes, para plugue do tipo banana, de cor vermelha e preta, respectivamente: à cor vermelha (ponto A) estará associado o potencial "+" (anodo) e à preta o potencial "—" (catodo).
b) Esse par de bornes deve ser fixado a uma das faces da caixa utilizada para alojar o circuito e de forma a ter-se livre acesso aos mesmos.
c) Também o par de diodos eletroluminescentes deve ser fixado à caixa, ficando em lugar bem visível.
d) Se for montada a fonte de alimentação sugerida na figura 7, é recomendável que ela seja montada na própria plaqueta do circuito de teste propriamente dito (figura 3) — tanto o fusível F1 como o interruptor CH1 são componentes externos à plaqueta, devendo ser fixados à caixa do circuito.
e) Quanto à caixa, recomendo as do tipo padronizado de plástico, as quais possuem uma tampa em alumínio que também permite a realização de furos sem muito sacrifício; além disso dispõem de várias torres no fundo para fixar a plaqueta do circuito através de parafusos auto atarrachantes.
OBS.: Se você montar a fonte de alimentação, cujo circuito se encontra na figura 7, tenha o máximo cuidado para que os terminais "+" e terra não entrem em curto--circuito.
Uma vez pronta essa parte mecânica, o leitor deve providenciar as duas pontas de prova, constituídas de um pedaço de fio flexível (um de cor vermelha e outro de cor preta), tendo em um dos extremos uma garra-jacaré e no outro, um plugue-banana, vide figura 8.
O 'Multiteste' estará em perfeito funcionamento se ele se comportar corretamente ao executarem-se os testes mencionados na descrição do circuito, ou seja:
a) curto circuitando-se as duas garras-jacaré ambos os leds emitirão luz e em aberto (alta impedância) nenhum desses fotoemissores irá 'acender';
b) utilizando um diodo, cujos terminais são conhecidos, comuta-se a garra vermelha a seu anodo e a preta ao seu catodo, e haverá emissão de luz por parte do led verde; invertendo essas garras, será a vez do led vermelho 'acender'.
UTILIZAÇAO
Para facilitar a memorização da utilização do 'Multiteste', convém que o leitor disponha dos componentes a serem verificados, realizando todas as operações descritas para cada ensaio com componentes conhecidos e que se apresentem em bom estado de funcionamento. Isto, certamente, não é impossível, pois raro é o caso daquele que em sua sucata não possui alguns desses diodos, transistores, diodos emissores de luz, capacitores, foto-resistores, etc.
Convém ter sempre em mente o seguinte: a garra vermelha será considerada como a de potencial positivo em relação à preta.
1. ENSAIO DE CONTINUIDADE OU DE NÃO-CONTINUIDADE
A continuidade pode ser verificada com as garras 'A' e 'B' colocadas no elemento sob teste. Se ambos fotoemissores emitirem luz é sinal que existe continuidade entre os pontos ligados às garras; se nenhum dos dois diodos eletroluminescentes emitir luz, isto indicará que não há continuidade entre tais pontos. Se, porém, apenas um dos leds emitir luz, conclui-se que o elemento sob prova é unidirecional, ou seja, só deixa passar corrente em um sentido.
2. DIODOS
Acendendo ambos fotoemissores, o diodo sob teste estará em curto; se nenhum acender, o diodo estará 'aberto'. Se apenas um dos fotoemissores, emitir luz, o diodo em teste se encontra em perfeito estado: acendendo o verde isto significará que o anodo do diodo está ligado à garra de cor vermelha (ponto A) e o catodo à garra de cor preta (ponto B), se em vez do verde for o vermelho, as condições acima se invertem, ou seja, garra vermelha corresponde ao catodo do diodo e a preta ao anodo do componente.
O procedimento para testar diodos fotoemissores (leds) é o mesmo já explicado acima, sendo que este deve acender se estiver em perfeito funcionamento. Utiliza-se a mesma sistemática na verificação de diodos zener, pois, quando o zener é polarizado diretamente, ele se comporta como um diodo comum.
3. ALTO-FALANTES
O teste em alto-falantes é realizado ligando-se à bobina móvel as duas garras do aparelho. Se o alto-falante estiver em bom estado, ambos os leds do instrumento acenderão, podendo-se escutar no alto-falante um ruído de baixa intensidade sonora. Caso os fotoemissores não emitam luz, é sinal que a bobina do alto-falante está aberta, neste caso não se escutará o som que caracteriza a frequência das oscilações do aparelho —aproximadamente 2 kHz. Ainda, se ambos os leds acenderem e não for possível escutar o mencionado som, a bobina estará em curto.
4. FOTO-RESISTORES
Você sabe que a resistência de um foto--resistor (LDR) é inversamente proporcional à intensidade de luz a que ele está exposto. Portanto, ligando-se este componente entre as garras do aparelho e aproximando-se da face sensível do LDR uma fonte de luz, os fotoemissores verde e vermelho acenderão; ao afastar-se a fonte de luz, a luminosidade dos diodos fotoemissores irá diminuindo até que eles apaguem.
Caso o fotoresistor esteja em curto, ou 'aberto', os leds acenderão, ou ficarão apagados, respectivamente, independentemente da fonte de luz.
Alguns componentes sensíveis à luz são unidirecionais; neste caso, apenas um dos fotoemissores do aparelho irá 'acender', a identificação do anodo e catodo será feita de forma semelhante à anterior descrita para os diodos comuns e fotoemissores.
5. CAPACITORES
O teste dos capacitores baseia-se em sua carga e descarga, consequentemente o 'Multiteste' só é aplicável para capacitâncias superiores a 0,068 µF.
Para se testar capacitores há necessidade de conectar um diodo a uma das garras do aparelho, ficando em série com o capacitor em teste e de tal forma que o catodo do semicondutor aponte para o "+" do capacitor, caso este seja do tipo eletrolítico — vide figura 9. Com isso o capacitor se carrega através de um dos dois fotoemissores, que permanecerá aceso até que o capacitor complete sua carga, apagando-se em seguida — o tempo durante o qual o fotoemissor fica acesso depende da capacitância do capacitor, sendo diretamente proporcional.
O ensaio pode ser refeito tantas vezes quantas se fizerem necessárias, havendo necessidade, em cada ensaio, curto-circuitar entre si os terminais do capacitor para descarregá-lo.
Caso nenhum dos diodos acender, o capacitor está 'aberto', ou sua capacitância é muito pequena. Se o led permanecer emitindo luz com forte intensidade, então o capacitor se encontra em curto. Pode ainda ocorrer que o capacitor em teste apresente elevada corrente de fuga; essa 'fuga' será caracterizada pelo não 'apagamento' total do diodo fotoemissor em pauta. Quanto maior for a luminosidade do led, maior será a corrente de fuga do capacitor; no entanto, observe que, quanto maior é a capacitância de um capacitor (principalmente os eletrolíticos), tão maior será a corrente de fuga.
6. MICROFONES CONVENCIONAIS
Estes componentes podem ser examinados ligando-se as garras do instrumento a cada terminal do microfone; se ele estiver em bom estado, pode-se perceber o som dos 2,2 kHz do astável — os leds do instrumento certamente não emitirão luz devido à elevada impedância dos microfones.
Obs.: O teste não se aplica para microfones do tipo eletreto.
7. PONTES RETIFICADORAS
Para estes componentes, que geralmente apresentam quatro terminais (figura 10), o Multiteste, além de verificar o estado da ponte, também identifica seus terminais.
Caso a ponte se encontre em bom estado, deve-se constatar que existirão apenas dois terminais da ponte, tais que, prendendo a um deles uma garra do aparelho e 'varrendo' com a outra os três terminais restantes, farão com que um único led do instrumento acenda a cada nova posição, das três possíveis, ocupadas por esta última.
Estes dois terminais corresponderão ao positivo (+) e negativo (—) da ponte retificadora — figura 10. Se apenas o led verde emitir luz, o terminal ligado à garra vermelha será o negativo da ponte, à outra corresponderá o positivo; se for o fotoemissor vermelho que emitir luz, as 'bolas' se inverterão: o terminal positivo da ponte retificadora estará associado à garra preta (garra B) e o negativo à outra.
Os outros dois terminais da ponte retificadora corresponderão aos pontos de entrada da tensão alternada — com as garras conectadas a esses terminais nenhum dos fotoemissores do aparelho deverá emitir luz.
Caso ocorra alguma coisa diferente da citada, a ponte retificadora se encontra danificada.
8. RETIFICADOR CONTROLÁVEL DE SILÍCIO (RCS ou SCR)
Nestes componentes de três terminais, figura 11, o instrumento tanto identifica os lides, como avalia o estado do semicondutor. Se o retificador controlável de silício se apresentar em bom estado, verifica-se que apenas um dos três terminais do semicondutor fará com que nem o led vermelho nem o verde emitam luz, quando uma das garras estiver conectada a esse terminal, estando a outra ligada a um dos outros dois terminais restantes do componente. Esse terminal ligado à primeira garra corresponde ao anodo do semicondutor.
Uma vez identificado o anodo, para se reconhecer a porta e o catodo do SCR, o procedimento utilizado é o mesmo para testar diodos, sendo que o terminal-porta corresponderá ao anodo do diodo que existe entre a porta e o catodo.
9. TRANSISTORES BIPOLARES E DO TIPO DARLINGTON SEM PROTEÇÃO INTERNA A DIODO
Para transistores, componentes que apresentam, de forma geral, uma tríade de terminais, o instrumento tem condições de determinar se o semicondutor está 'joia', identificar se ele é do tipo NPN ou PNP e, em alguns casos, seus elementos (base, coletor e emissor).
O primeiro passo consiste em fixar a garra vermelha a um dos terminais, enquanto a outra garra é ligada alternadamente aos outros dois terminais restantes. Um led do aparelho deverá acender em pelo menos uma das posições ocupadas pela garra preta, isto se o transistor estiver '100%'!
Repete-se o processo até que um mesmo diodo do aparelho acenda em ambas as posições ocupadas pela garra preta. Quando isto ocorrer, o terminal ligado à garra de cor vermelha (garra 'A') corresponderá à base do transistor e o led que acender indicará o tipo de transistor: se for o verde, ele é do tipo NPN; se for o vermelho, o transistor é do tipo PNP.
Se em alguma dessas situações os dois diodos eletroluminescentes acenderem ao mesmo tempo, a junção sob teste estará em curto e, consequentemente, o transistor se encontra danificado.
Como já foi identificada a base do semicondutor, só resta localizar o coletor e emissor do transistor. Ligam-se a esses dois terminais as garras do aparelho, mantendo--se a base livre: nenhum dos leds do aparelho deverá emitir luz caso o transistor se encontre perfeito. Através do dedo umedecido, ou de um resistor de uns 500 ohms, leva-se a base à garra vermelha se o transistor é do tipo NPN e à preta se for PNP; observa-se que o led correspondente ao tipo do transistor (verde -+ NPN, vermelho PNP) emitirá luz, caracterizando a amplificação oferecida pelo componente; comutando entre si o par de garras, nota-se que em uma dessas duas condições o led correspondente emite luz mais fortemente que na outra; será de interesse a posição que provoca maior luminosidade, sendo que nesta condição a garra vermelha corresponde ao coletor e a preta ao emissor do transistor.
O leitor deve ter em mente que as considerações acima partem da premissa que o transistor está em perfeitas condições; se alguma coisa falhar... o 'pobre coitado' foi um transistor!
Com o que foi apresentado tem-se uma ideia do vastíssimo campo de utilização do aparelho que, como seu nome indica, é realmente versátil e útil.
