Utilizando a Matriz de Contatos de 170 Pontos (ART1810)

Pequenas matrizes de contatos de 170 pontos são ideais para a realização de montagens didáticas muito simples, servindo para cursos de iniciação à eletrônica e também para a realização de experimentos. Neste artigo ensinamos como usar essas matrizes com exemplos de projetos.

Matrizes de contatos com 170 pontos, como a mostrada na figura 1, podem ser adquiridas a um preço bastante acessível.

Figura 1 – Matriz de 170 pontos

Nela, projetos simples de iniciação como o acendimento de LEDs, verificação do funcionamento de um transistor e até projetos com circuitos integrados simples podem ser montados.

É claro que, depois de aprender a usar esta matriz, pode-se facilmente passar para projetos mais complexos numa matriz de 570 pontos como a mostrada na figura 2.

Figura 2 – A matriz de 570 pontos

A Matriz de Contatos

A matriz de contatos é usada para a montagem de circuitos experimentais, pois não necessita de solda e os componentes são encaixados com facilidade nos furos que ela possui.

Com isso o montador tem a possibilidade de experimentar um circuito antes de fazer uma montagem definitiva e até aproveitar os mesmos componentes muitas vezes em diversas montagens.

Uma matriz de contatos consiste numa base de plástico com pequenos furos onde podem ser encaixados os terminais de componentes como resistores, diodos, capacitores, transistores e circuitos integrados.

As distâncias dos furos são tais que os invólucros padronizados se encaixam perfeitamente na matriz, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – A matriz de 170 pontos

Por baixo da base de plástico existem contatos metálicos que se prendem nos terminais dos componentes por pressão.

Estes contatos formam filas ou carreiras que são interligadas entre si.

Desta forma, conforme podemos observar na figura 3, todos os furinhos das filas verticais de uma matriz de contatos estão interligados entre si.

Assim, se ligarmos o pólo positivo de uma fonte de alimentação na fila superior, qualquer componente que seja conectado a esta fila receberá a alimentação positiva e da mesma forma na fila inferior, conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – Obtendo linhas de alimentação positiva (+) e negativa (-)

Veja então que para componentes sejam interligados, basta que seus terminais sejam enfiados nos furos de uma mesma fila, conforme mostra a figura 5.

Figura 5 – Interligação de componentes

Para interligar componentes que estão distantes na matriz usamos pedaços de fios rígidos com as pontas descascadas, como os mostrados na figura 6.

Figura 6 - Pedaços de fios usados nas interligações

Planejando bem as colocações dos componentes, podemos reproduzir com certa facilidade os mais complicados circuitos numa matriz de contatos e assim obter seu funcionamento.

Para as experiências que descrevemos a partir de agora será suficiente possuir uma matriz pequena de 170 pontos de ligação.

Com ela o leitor também poderá montar muitos dos projetos que simples que descrevemos e que temos em nosso site.

Damos a seguir alguns projetos simples para aprender a usar a matriz e também para conhecer alguns componentes eletrônicos, verificando seu funcionamento.

Atenção:

1. Não deixe o terminal de um componente encostar no terminal de outro. Isso pode provocar curtos que levam componentes à queima.

2. Observe que o LED, transistor e capacitor eletrolíticos têm posições certas de colocação. Se forem invertidos, o circuito não funciona.

3. Confira sempre a montagem antes de ligar as pilhas.

Projeto 1

a) Acendendo um LED

Este é o circuito mais simples que podemos montar, pois usa apenas dois componentes.

Veremos como acender um LED, com o circuito mostrado na figura 7.

Figura 7 – Circuito para acender um LED

Neste circuito um resistor de 1k Ω é ligado em série com o LED de modo a limitar a corrente.

Sem ele, a corrente no LED se torna muito intensa e ele queima.

O valor do resistor depende do brilho que desejamos para o LED, havendo um cálculo para esta finalidade.

No artigo ART1437 todos os procedimentos para se usar corretamente os LEDs.

Na figura 8 temos a montagem do circuito na matriz de contatos.

Figura 8 – Acendendo um LED com a matriz de 170 pontos

Na montagem, observe a posição do LED e a polaridade das pilhas.

b) O transistor como chave

A palavra transistor deriva de “transference resistor”, um dispositivo anunciado pelos pesquisadores Bardeen, Brattain e Shockley, nos Estados Unidos, nos laboratórios da Bell Telephone, em junho de 1948.

Para entender como funciona um transistor vamos analisar sua estrutura básica, conforme mostra a figura 9.

Figura 9 – Podemos elaborar duas estruturas com materiais P e N alternados

Conforme podemos ver, para obter uma estrutura equivalente a um transistor, devemos “empilhar” ou “formar” três regiões semicondutoras de polaridades alternadas de modo que entre elas existam duas junções.

As regiões semicondutoras receberão os nomes de emissor (E), base (B) e coletor (C).

Podemos obter a estrutura indicada de duas formas diferentes, o que leva a dois tipos de transistores.

Podemos formar regiões na sequência N-P-N ou P-N-P. Para efeito do estudo inicial, vamos tomar como exemplo uma estrutura NPN, ou seja, um transistor NPN.

Polarização

Polarizar um transistor é aplicar em seus terminais tensões de polaridades apropriadas que o levem às condições normais de funcionamento.

Inicialmente vamos fazer uma polarização que nos permite apenas estudar o seu funcionamento. Na prática, existem diversas outras maneiras de polarizar o transistor.

Montaremos um circuito que mostra como o transistor funciona, polarizando-o com um resistor. O transistor usado em todos os projetos é o BC548.

O circuito que montaremos é mostrado na figura 10.

Figura 10 – O transistor como chave

No coletor do transistor temos um LED e o resistor que limita a corrente.

Na base temos um resistor muito maior que a polariza.

Assim, quando encostamos o fio desse resistor no positivo da alimentação, circula uma corrente muito pequena pela base do transistor.

O transistor amplifica essa corrente, aumentando-a de 100 vezes, e ela pode acender o LED.

Na figura 11 temos o circuito montado na matriz.

Figura 11 – Montagem do circuito na matriz de contatos

Procedimento:

Montando o circuito, e ligando as pilhas o LED permanece apagado. Quando tocamos com o fio no ponto A, o LED acende, indicando que o transistor está controlando a corrente nele.

c) Um sensor de toque

Resistência da pele de uma pessoa é muito alta, não deixando passar corrente suficiente para acender um LED.

No entanto, essa corrente pode ser amplificada pelo transistor e com isso adquirir intensidade suficiente para acionar um LED.

No nosso experimento, usaremos dois fios que segurando entre os dedos, permitem passar uma corrente muito baixa para a base do transistor.

Essa corrente é amplificada e acende o LED.

Basta então segurar nas pontas dos fios que o LED acende.

Na figura 12 temos o circuito usado no experimento.

Figura 12 – Circuito do sensor de toque

A montagem na matriz de contatos é mostrada na figura 13.

Figura 13 – Montagem na matriz de contatos

Na montagem tenha cuidado com a posição do transistor, posição do LED e polaridade das pilhas. Qualquer inversão pode causar a queima de componentes.

Observe que o brilho do LED varia quando apertamos mais os fios e com isso a resistência elétrica diminui, aumentando a corrente no transistor.

d) Um alarme de luz

Este projeto mostra a ação de um LDR (Foto-Resistor ou Light Dependent Resistor) controlando um transistor a partir da luz que ele recebe.

O LDR possui uma superfície sensível de Sulfeto de Cádmio (CdS) que apresenta a propriedade de reduzir a resistência quando recebe luz.

Ligado à base do transistor ele controla a corrente no LED.

Neste circuito, a corrente no transistor aumenta com a intensidade da luz de modo que o LED acende quando o LDR recebe luz.

Tampe o LDR e o LDR apaga. Descobrindo, o LED acende.

Na figura 14 temos o circuito completo para esta demonstração.

Figura 14 – Diagrama completo do sensor de luz

A montagem em matriz de contatos é mostrada na figura 15.

Figura 15 – Montagem em matriz de contatos

Na montagem, observe a posição do transistor e do LED.

Somente ligue as pilhas depois de terminais a montagem e conferir as ligações.

e) Um alarme de sombra

Este circuito opera de modo inverso ao anterior, fazendo com que o LED acenda quando fazemos sobra sobre ele.

O princípio de funcionamento é o mesmo do anterior com o LDR desviando a corrente do transistor, de modo que ele corta a corrente do LED quando conduz.

Na figura 16 temos o diagrama completo do experimento.

Figura 16 – Alarme de sombra

A montagem na matriz de contatos é mostrada na figura 17.

Figura 17 – Montagem na matriz de contatos

Na montagem, observe a posição do transistor e polaridade do LED.

Só ligue as pilhas depois de conferir a montagem.

f) Um temporizador

Este circuito opera com a carga de um capacitor.

Quando tocamos com um fio no terminal positivo do capacitor, ele se carrega e ao mesmo tempo polariza a base do transistor.

Com isso, o transistor conduz e faz com que o LED acenda.

A partir desse momento, enquanto o capacitor descarregar pela base do transistor ele conduz e o LED permanecerá aceso.

Depois de um certo tempo, com a carga reduzida o LED reduz seu brilho até apagar.

O tempo de acendimento do LED depende do valor do capacitor, permitindo assim a elaboração de circuitos de tempo ou timers.

Na figura 18 temos o diagrama completo do timer.

Figura 18 – Diagrama do timer

A montagem do timer na matriz de contatos é mostrada na figura 19.

Figura 19 – Montagem na matriz de contatos

Observe a posição do transistor e polaridade do LED ao fazer a montagem e, só ligue o circuito instalando o suporte de pilhas depois de conferir tudo.

Kit Básico Para os Experimentos:

1 matriz de contatos de 170 pontos

1 suporte para 4 pilhas pequenas

1 LED de qualquer cor

1 transistor BC548 ou equivalente

1 resistor de 1 k Ω

1 resistor de 100 k Ω

1 resistor de 47 Ω x 1/8 W

1 LDR redondo comum

1 capacitor eletrolítico de 47 µF ou 100 µF x 6 V ou mais

4 pedaços de fios rígidos (telefônicos) de 10 cm de comprimento com as pontas descascadas

4 pilhas pequenas comuns

Obs.: Na prática observamos que um dos erros mais comuns é ligar diretamente a base do transistor à alimentação o que faz fluir pela junção base-emissor uma corrente muito intensa que queima o transistor. Para evitar isso, agregamos ao emissor um resistor em série de 22 Ω que limita essa corrente evitando a queima do transistor.