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Capítulo 4 – Projeto com diodo: luz do céu
Entendendo o circuito
Nesse projeto um LED branco ilumina a lua, enquanto 3 outros LEDs, verde, azul e roxo são usados para iluminar as estrelas. Cada estrela é controlada por uma chave toggle. Se alguma das estrelas é ligada, a lua também será ligada.
Aqui está uma análise de como os LEDs acenderão quando qualquer uma das chaves forem acionadas.
Com todos as chaves desligadas, os quatro LEDs ficam apagados.
1. Se apenas a chave 1 estiver ligada, os LEDs verde e branco acenderão.
2. Se apenas a chave 2 estiver ligada, os LEDs azul e branco acenderão.
3. Se apenas a chave 3 estiver ligada, os LEDs roxo e branco acenderão.
4. Qualquer combinação de interruptores ligados acenderá o LED branco e quaisquer LEDs coloridos que estiverem conectados a esse interruptor. Ligar duas chaves resultará em dois LEDs coloridos e o LED branco aceso. Todas as três chaves ligadas farão com que todos os LEDs se acendam.
Entender o esquemático nos ajudará a entender como os LEDs, chaves e diodos serão ligados juntos. Pra começar, na figura a seguir temos:
Uma bateria de 9V como fonte de alimentação
4 LEDs cada um com um resistor limitador de corrente
Cada chave se conecta a um dos LEDs coloridos.
Chave 1 – liga o LED verde
Chave 2 – liga o LED azul
Chave 3 – liga o LED roxo
Os diodos permitem que a corrente flua apenas em uma direção. Os LEDs são um tipo de diodo, portanto, embora os catodos dos LEDs estejam todos conectados, a corrente não fluirá para trás através deles.
Cada chave irá controlar apenas um LED colorido:
Uma vez que cada interruptor também deve acender a luz branca, podemos adicionar essas conexões e ver o que acontece.
Os semicírculos indicam que a linha salta sobre a linha que está cruzando e nenhuma conexão é feita naquele ponto. Com essas conexões, cada switch liga um LED colorido e o LED branco. Mas com esta configuração, há um problema:
Adicionando as conexões ao LED branco,Adicionando as conexões ao LED branco, também conecta essa chave aos outros LEDs:
Portanto, com essas conexões, quando a chave 1 é ligada, todos os LEDs acendem.
Para corrigir esse problema, cada circuito pode ser isolado adicionando um diodo, conforme mostrado a seguir:
Os diodos são colocados após a conexão aos LEDs coloridos e antes do resistor do LED branco, com o cátodo conectado ao LED branco e o ânodo conectado a chave.
Desta forma, a corrente pode fluir da chave, através do resistor para o LED colorido, bem como através do diodo para o LED branco. Como os diodos permitem que a corrente flua apenas em uma direção, cada diodo impede que a corrente volte do LED branco para os outros LEDs coloridos.
Como nosso circuito funciona com 9 volts, podemos usar a Lei de Ohm para determinar o valor do resistor que precisamos usar, com a seguinte equação:
Resistência = (tensão de alimentação – tensão nominal do LED) / corrente nominal do LED
Muitos LEDs comuns de 5 mm operam com 20 mA, que é convertido para 0,02 A para a equação.
LEDs vermelhos normalmente operam em uma das tensões mais baixas quando comparado as cores mais comuns de LEDs, que operam em torno de 2V. Os LEDs branco e azul operam em uma das tensões mais altas, geralmente em torno de 3V. Podemos usar esses valores para calcular o valor da resistência e escolher um valor de resistor comum.
R = (9-2)/0,02
R = (9-3)/0,02
Assim, podemos usar o valor de 330 Ω, que é um valor comum de resistor, para todos os LEDs.
1. Comece reunindo seus materiais.
Para esse projeto você precisará de:
Quatro LEDs (usei verde, azul, roxo e branco)
Quatro resistores de 330Ω
Três diodos 1N4007
Bateria de 9V e conector para ela
Um ferro de soldar com estanho
Cortador de fio e decapante
Um recipiente de plástico para sanduíches ou outra caixa
Impressão de uma lua
Folha de espuma preta para artesanato
Opcional: fita adesiva ou cola adicional
O circuito inteiro pode ser colocado em um recipiente, preso na parte de trás de um porta-retratos, ou você pode criar sua própria ideia. Seja criativo!
O núcleo de espuma preta ou espuma artesanal é opaca e pode ser usada para ajudar a isolar a luz de cada LED.
(Recomendo a leitura de todas as instruções primeiro. Dessa forma, você pode dispor todos os componentes e aparar cabos e fios em um comprimento ideal.)
1. Escolha seu contêiner e faça o layout do seu projeto. Isso afetará onde os LEDs e interruptores serão colocados.
Adicione quaisquer recortes e impressões. Papel manteiga pode ser usado sobre qualquer recorte para difundir a luz dos LEDs.
2. Depois de fazer o design, pegue um pedaço de folha de espuma ou papelão e faça orifícios onde deseja que os LEDs sejam colocados.
a. Prenda com fita adesiva ou cole o LED no lugar de forma que a luz brilhe de um lado e os fios condutores fiquem do outro.
b. Gire os LEDs para que os cátodos (terminal curto) fiquem todos voltados para a mesma direção.
3. Adicione as 3 chaves
Se estiver usando uma caixa, corte ou faça furos em um lado para que os interruptores fiquem para fora. Parafuse ou cole-os no lugar. Certifique-se de que você ainda pode acessar os condutores / terminais para soldagem.
4. Coloque a bateria de 9V e seu conector:
Descubra onde sua bateria pode ser colocada e prenda-a com fita adesiva ou cola. Certifique-se de adicionar o encaixe da bateria, mas não o conecte à bateria ainda.
1. Solde um resistor para cada LED.
Identifique o terminal mais longo,o ânodo do LED, e solde-o em qualquer um dos terminais do resistor (4 conjuntos de 2 terminais conectados juntos).
2. Solde os 3 Diodos.
Conecte todos os cátodos (extremidade listrada) de cada diodo ao resistor do LED branco (4 terminais conectados juntos).
O ânodo (extremidade sem faixas) de cada diodo é conectado separadamente aos resistores dos LEDs coloridos. Um diodo deve ser soldado a um resistor, com 3 conjuntos de 2 fios conectados no total.
3. Solde os interruptores.
Solde um fio no terminal esquerdo de cada chave.
Cada fio será conectado ao ponto de solda onde os resistores de LED se conectam aos ânodos dos diodo (esta é a última conexão que você soldou).
Corte dois fios de jumpers e solde-os para conectar os terminais do meio das chaves 1 e 2, depois 2 e 3. Observe que você está soldando as chaves em série.
Pegue outro pedaço de fio e solde o terminal do meio da chave 1 (onde você acabou de soldar um jumper) ao fio vermelho da bateria de 9V.
4. Solde o GND
Pegue 4 pedaços de fios e solde cada catodo dos LEDs (terminal curto) ao fio preto do encaixe da bateria de 9V.
5. Isole as conexões da bateria
Passe um pouco de fita isolante em volta das conexões feitas com o negativo da bateria
Faça o mesmo para o positivo (fio vermelho)
NÃO os prenda juntos, a menos que já estejam colados individualmente.
Conecte o encaixe da bateria a bateria de 9V.
Teste estes resultados:
Com todos os interruptores desligados, nenhum LED deverá acender.
Chave 1 ligada: o LED branco e o LED # 1 colorido estão acesos.
Chave 2 ligada: o LED branco e o LED # 2 colorido estão acesos.
Chave 3 ligada: o LED branco e o LED # 3 colorido estão acesos.
Quando você liga quaisquer duas chaves, o LED branco, mais 2 LEDs coloridos devem acender.
Verifique todas as conexões de solda para ter certeza de que estão boas.
Certifique-se de que nenhum ponto de solda esteja tocando em outros pontos de solda. Isso pode criar um curto-circuito. Cubra-os com fita isolante, se necessário.
Todos os LEDs estão na orientação correta?
Todos os diodos estão na orientação correta?
Experimente adicionar blocos de espuma, pedaços de papelão ou outro espaçador entre a camada estrela / lua e a camada de LED. Isso deixará os LEDs um pouco mais para trás, para que a luz se espalhe de maneira mais uniforme.
Colocar papel de construção preto, espuma de artesanato ou papelão ao redor de cada LED ou grupo de estrelas pode ajudar a evitar que a luz de um LED ilumine as outras estrelas.
Eu gosto de estrelas e espaço, então este é o design que eu fiz para o meu projeto. Mas quando se trata das possibilidades do que você pode fazer com esse circuito baseado em diodos, o céu é o limite (entendeu?). Sinta-se à vontade para experimentar! Experimente adicionar mais interruptores e luzes, mas não se esqueça dos diodos.
Além disso, verifique nosso site no The Learning Circuit para assistir mais episódios sobre diodos e melhorar seu conhecimento sobre eles. Você pode compartilhar seus próprios projetos, fazer perguntas aos nossos membros e sugerir tópicos para episódios futuros.