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CB02 - Leds piscam alternadamente (multivibrador astável com 2 transistores)

Angelo Luis Ferreira | 16/06/2018 Acessos: 21.672

Objetivo

Criar um circuito para fazer com que dois leds pisquem alternadamente em uma frequência determinada pela carga ou descarga de dois capacitores. Para este projeto, utilizaremos dois transistores NPN BC548 que funcionarão como chaves eletrônicas em um multivibrador astável.

Definições

Multivibrador Astável: é quando um circuito eletrônico tem dois estados, mas nenhum é estável. Portanto, o circuito se comporta como um oscilador. Como podemos ver na imagem abaixo, um multivibrador astável gera um sinal retangular cuja frequência e ciclo ativo depende do tempo de condução de cada transistor. Para saber mais sobre multivibrador astável : Os Multivibradores Astáveis e Monoestáveis

Transistor: é um componente semicondutor utilizado como amplificador ou interruptor (chave eletrônica) de sinais ou energia elétrica. É composto de um material semicondutor com pelo menos três terminais para conexão com um circuito externo. Os tipos de transistores mais conhecidos e utilizados são os NPN, PNP e MOSFET.

Aplicação

Para fins didáticos e projetos eletrônicos.

Componentes necessários

Referência	Componente	Quantidade	Imagem	Observação
Protoboard	Protoboard 830 pontos	1		No mínimo utilizar protoboard com 830 pontos
Jumpers	Kit cabos ligação macho / macho	1
Led Difuso 5mm	LEDs 5mm	2		1 LED azul e 1 LED laranja hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh Você poderá utilizar também LEDs de qualquer outra cor ou LEDs difusos de 3 ou 5mm nas cores que desejar.
Resistor	Resistor	4		2 ResistorES de 150Ω (leds)   2 Resistores de 10KΩ (capacitores) Os valores para os resistores são para um circuito com uma fonte de 5 a 12V. Entretanto, para fontes maiores que 5V, utilizar para o led um resistor de 470Ω ou maior.
Transistor NPN BC548	NPN BC548	1		1 transistor NPN BC548 Você também poderá utilizar NPN BC546 / BC547 / BC549 ou BC550 (datasheet)
Capacitor eletrolítico	Capacitor eletrolítico	1		2 Capacitores eletrolíticos de 100μF (16V) ou menor Utilizando capacitores menores, o led piscará em uma frequência maior.
Fonte ajustável para protoboard	Fonte ajustável	1		Se você não tiver uma fonte ajustável, utilize pilhas ou bateria como fonte de energia (este projeto pode ser utilizado para tensões entre 5V a 12V)

Esquema elétrico

Montagem do Circuito

Conecte os componentes no Protoboard como mostra a figura abaixo. Verifique cuidadosamente os cabos de ligação antes de ligar na fonte de energia.

Obs.: Para o Led utilize: 150Ω para fonte de 5V | 330Ω para fonte de 9V | 470Ω para fonte de 12V

Atenção:

1. Lembre-se que o LED tem polaridade: O terminal maior tem polaridade positiva e o lado do chanfro tem polaridade negativa.

No nosso exemplo, conecte o terminal negativo do led (catodo) ao terminal negativo do capacitor. O terminal positivo do led (anodo) deverá estar conectado ao resistor de 150Ω.

2. Da mesma forma que um led o capacitor eletrolítico também tem polaridade: O terminal maior tem polaridade positiva e o lado identificado com faixa tem polaridade negativa. O terminal positivo do capacitor deverá estar conectado ao resistor de 10KΩ.

3. Para montar os transistores NPN BC548 atente para a posição dos terminais.

3.1. Veja como fica a montagem dos resistores na imagem abaixo:

3.1.1. O pino 3 (emissor) deverá estar conectado ao GND (-).

3.1.2. O pino 1 (coletor) deverá estar conectado ao terminal negativo do capacitor, junto com o terminal negativo do led.

3.1.3. Já o pino 2 (base) deverá estar conectado ao terminal positivo do capacitor do lado contrário, ou seja, o pino base do transistor do lado esquerdo deverá estar conectado ao terminal positivo do capacitor do lado direito, vice e versa.

4. Para fazer com que os leds pisquem alternadamente como um oscilador, criamos um circuito denominado multivibrador astével (Para saber mais sobre multivibrador astável, leia Os Multivibradores Astáveis).

É importante salientar que dependendo dos componentes externos utilizados, R1, C1, R2 e C2, teremos valores diferentes para a frequência e o tempo que cada led permanece ligado e desligado. Para saber como calcular esses valores e dimensionar seu circuito leia: Cálculo periódo e frequência de oscilação de um Multivibrador Astável. Portanto:

Onde:

tp é o tempo de condução de um transistor em segundos (s)
R é a resistência em ohms (Ω)
C é a capacitância em Farads (F)

Obs: Para  Q1 o tempo de condução tp1 é dado por R1 e C1 e para Q2 o tempo de condução é dado por R2 e C2.

Onde:

f é a frequência em hertz (Hz)
R1, R2 são as resistências em ohms (Ω)
C1, C2 são as capacitâncias em Farads (F)

Portanto:

. Aumentando o valor dos Capacitores C1 e C2 aumentaremos o tempo total do ciclo e portanto, reduziremos a sua frequência (os leds piscarão mais de vagar).

. Aumentando R1 e R2 aumentaremos o período de oscilação de cada led e portanto reduziremos a sua frequência.

5. Neste projeto você poderá utilizar fontes de energia de 3,3V a 12V, como pilhas, baterias ou fontes ajustáveis para protoboard. Para instalar e utilizar uma fonte ajustável, assista o vídeo: Fonte Ajustável para Protoboard - Arduino

6. A montagem abaixo foi realizada em um protoboard com linhas de alimentação não contínuas, onde acrescentamos jampers para a ligação. Verifique se o seu protoboard possui linhas de alimentação contínuas ou separadas.

Atenção: Observe que utilizamos no nosso exemplo uma fonte ajustável com 5V e resistores de 150Ω para os leds.

Calculando nosso projeto

1. Vamos calcular a frequência de oscilação e os períodos (ligado e desligado) de cada led, sendo:

R1 = 10.000 Ω | R2 = 10.000 Ω | C1 = 0,0001 F | C2 = 0,0001 F

Calculando os períodos t1 e t2:

tp1 = 0,69 * 0,0001 * 10.000 = 0,69 seg (50% do período completo - duty cycle)

tp2 = 0,69 * 0,0001 * 10.000 = 0,69 seg (50% do período completo - duty cycle)

Calculando a frequência de oscilação:

F = 1 / (0,69 + 0,69) = 1/1,38  = 0,724 Hz, um período de 1,38 segundos (período completo).

Neste projeto, cada led irá ficar 0,69 seg ligado e 0,69 seg desligado para cada ciclo completo.

Vídeo

Experiências

1. Para entender todos os conceitos deste tutorial, experimente substituir os resistores R1 e R2 e os capacitores C1 e C2 valores maiores e menores que os utilizados neste projeto. Verifique os tempos e frequência de oscilação do sistema. Desta forma, entenda como dimensionar o seu projeto para obter leds piscando alternadamente na frequência desejada.

2. Experimente também acrescentar mais leds em série ou em paralelo no projeto observando a montagem do circuito para cada transistor.

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