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CB00 - Como ligar um LED em eletrônica

Angelo Luis Ferreira | 23/04/2024 Acessos: 2.901

Objetivo

Montar um circuito simples para acender um LED. Acrescentar também um botão (push button) para que o LED seja aceso somente quando o botão for pressionado. Embora muito simples, este projeto tem como objetivo proporcionar uma introdução prática aos conceitos fundamentais da eletrônica, como: circuito simples, componentes básicos (LED, resistor e push button), noções de polaridade e funcionamento de um interruptor.

Definições

LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz ( L.E.D = Light emitter diode ), que tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. Para saber mais sobre leds, leia o artigo Led de 5mm.

Resistor é um componente eletrônico que limita ou controla a corrente elétrica em um circuito. Ele possui uma resistência elétrica medida em ohms (Ω). A principal função de um resistor é introduzir uma resistência ao fluxo de corrente elétrica, convertendo parte dessa energia em calor por meio do efeito Joule. Para saber mais sobre resistores, leia o artigo Resistor.

A equação fundamental que descreve a relação entre tensão (V), corrente (i) e resistência (Ω) é conhecida como Lei de Ohm:

V= i⋅ R

V é a tensão em volts (V),
i é a corrente em amperes (A), e
R é a resistência em ohms (Ω).

Os resistores são comumente usados em circuitos eletrônicos para várias finalidades, incluindo limitar a corrente, dividir a tensão, fornecer polarização, entre outros. No circuito deste tutorial o resistor terá a função de limitador da corrente que vai para o LED.

Protoboard (matriz de contato): É uma placa de ensaio reutilizável. Com a ajuda de um protoboard, podemos criar protótipos de projetos ou testar circuitos. Essa matriz de contatos reutilizável elimina a necessidade de produzir uma placa de circuito impresso, permitindo modificações rápidas e conferindo flexibilidade ao circuito. Portanto:

• O protoboard facilita a criação de circuitos temporários, permitindo que você conecte e desconecte componentes facilmente.
• As linhas horizontais e verticais são condutores, permitindo que você conecte componentes de maneira eficiente.
• Para saber mais sobre protoboards, leia o artigo Protoboard.

Referências

Teste 02 - Leds ligados em série e em paralelo

Aplicação

Para fins didáticos, projetos eletrônicos para sinalização com luz e em maquetes.

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	LEDs 5mm	1		1 LED vermelho hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh Você poderá utilizar LEDs difusos ou de alto brilho, de 3 ou 5mm.ar.
Resistor	Resistor	1		1 Resistor de 330Ω (led) Os valores para os resistores são para um circuito com uma fonte de 9V. Entretanto, para fontes maiores que 9V até 12V, utilizar para o led um resistor de 470Ω ou maior.
Push Button	Push button 6X6X5mm	1
Suporte para bateria 9V	Suporte para bateria 9V sem plug	1		Suporte para bateria 9V sem plug
Bateria	Bateria 9V	1

Circuito para acender um led (sem push button)

Neste exemplo vamos criar um circuito simples para acender um led de forma contínua, usando uma protoboard e uma bateria de 9V.

Esquema Elétrico

Montagem do Circuito

Passo a passo para montar o circuito

1- Escolha e calcule o resistor

Características do LED utilizado

1.1. Se você não sabe a tensão e corrente exata do seu LED, utilize a tabela genérica abaixo para LEDs de 3mm e 5mm:

Obs. 1: Para evitar possíveis danos aos componentes, os valores apresentados nesta tabela são propositalmente mais baixos que os valores reais da maioria dos leds encontrados no mercado. Os valores exatos de tensão e corrente podem ser obtidos através do datasheet (folha de especificações) do fabricante.

Obs. 2: No nosso exemplo utilizaremos um LED vermelho, portanto: Tensão nominal do LED = 2V e Corrente = 0,02A (20mA).

Resistência elétrica desejada (definição do resistor)

1.2. Os LEDs são componentes sensíveis à corrente, e normalmente precisam de um resistor para limitar a corrente que passa por eles e evitar danos. Para calcular o valor do resistor, use a Lei de Ohm:

V_supply = Tensão de alimentação (9V)

V_LED    = Queda de tensão nominal no LED (2V para o led vermelho)

i_LED     = Corrente admitida no LED (20mA)

Substituindo os valores:

1.3. Como 350Ω pode não ser um valor padrão, você pode usar um resistor de 330Ω ou 360Ω, que são valores comerciais próximos. Adotaremos o valor de 330Ω para o nosso resistor.

1.4. Uma outra forma prática para determinar o valor adequado do resistor no nosso circuito é utilizar a tabela abaixo:

1.4.1. Observe que para uma tensão de alimentação de 9V, de acordo com a tabela acima, indica um resistor 330Ω como limitador de corrente para o led vermelho a ser utilizado no nosso exemplo.

Potência nominal desejada (definição do resistor)

1.5. Além de calcularmos o valor da resistência elétrica do resistor, precisamos também verificar qual é a potência nominal do resistor escolhido.

1.5.2. A potência nominal é especificada pelo fabricante e geralmente pode ser identificada pelo tamanho e espessura do componente. Exemplos de resistores comuns:

1.5.1. É importante ressaltar que a Potência Nominal deve ser sempre maior ou igual a Potência Derivada, a fim de evitar danos ao componente em função do calor dissipado. Portanto:

1.5.2. A Potência Derivada determina a quantidade de calor que o resistor pode dissipar de forma segura sem se danificar, podendo ser calculada da seguinte forma:

P = Potência derivada (W)

U = Tensão aplicada no resistor = (V_supply - V_LED)

i   = Corrente admitida no LED (20mA)

Substituindo os valores:

1.5.3. Conforme a equação acima, a Potência Derivada no nosso circuito deverá ser de 0,14W. Desta forma, precisamos escolher um resistor de 330Ω com Potência Nominal superior a 0,14W, de tal maneira que ele possa dissipar calor sem se danificar quando uma corrente elétrica passar através dele.

1.5.4. Resistores comuns têm potências nominais que variam de 1/8W a 3W ou mais, conforme indicado pelos fabricantes. Assim, podemos escolher um resistor com Potência Nominal de 1/4W, ou seja 0,25W, que é maior do que a potência dissipada real que é de 0,14W.

1.6. Na prática, projetos de baixa tensão (5V ou menos) e baixas correntes (50mA ou menos) permitem a utilização de resistores de 1/4W ou superiores, sem risco de superaquecimento. No entanto, sempre que possível, é recomendável verificar se a potência nominal (indicada pelo fabricante) é maior que a potência dissipada (calculada).

2. Conectar componentes na protoboard

2.1. Lembrar sempre que o LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo (ou ânodo) e outro, chamado catodo (ou cátodo). Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente elétrica e, consequentemente, a geração ou não de luz.

2.1.1. Componentes polarizados possuem polos elétricos e, portanto, devem ser colocados no circuito na posição correta. Os leds comuns de 5mm ou 3mm, difusos ou de alto brilho, possuem o terminal maior com polaridade positiva e o lado do chanfro polaridade negativa. Veja a imagem abaixo:

2.2. Portanto, faça a conexão positivo no terminal maior do LED (anodo) e o negativo no terminal menor (catodo) do led.

2.3. Atenção: Para evitar danos ao led é necessário a inclusão do resistor de 330Ω no circuito. Como o resistor é um limitador da corrente elétrica no circuito, ele poderá estar conectado no anodo (terminal maior) ou no catodo (terminal menor) do led, tanto faz. No nosso exemplo conectamos o resistor no terminal positivo do led (anodo).

2.4. Finalmente conectamos os cabos da bateria 9V, fechando o circuito e promovendo o fluxo contíno de corrente elétrica fazendo com que o LED se acenda de forma contínua.

2.4.1. Conecte o suporte para bateria de 9V à bateria.

2.4.2. Conecte o fio positivo (+) do suporte para bateria à linha de alimentação positiva (vermelha) da protoboard.

2.4.3. Conecte o fio negativo (–) do suporte para bateria à linha de alimentação negativa (azul) da protoboard.

2.5. Após a conexão da bateria 9V no circuito, finalizamos o fechamento elétrico do circuito e acendendo o LED de forma contínua.

2.5.1. O fechamento de um circuito elétrico, em eletrônica, refere-se ao estabelecimento de uma rota condutora contínua para o fluxo de corrente elétrica. Em outras palavras, quando um circuito elétrico está fechado, significa que há uma conexão contínua entre os componentes elétricos, permitindo que a corrente flua sem interrupções. 

Simulação no Tinkercad

O Tinkercad é uma plataforma online gratuita para modelagem 3D, eletrônica e simulação de circuitos. Ele oferece ferramentas simples e intuitivas para projetar e simular circuitos eletrônicos de maneira virtual, além de permitir a criação de modelos 3D para impressão ou visualização em 3D. É amplamente utilizado por estudantes, professores e entusiastas para aprender, ensinar e experimentar com eletrônica e design 3D.

Obs. : Para simular o funcionamento do projeto, clique em [Iniciar simulação].

Circuito para acender um led (com push button)

Neste exemplo, vamos montar um circuito simples que acende um LED apenas enquanto um botão (push button) está pressionado. Ao soltarmos o botão o LED se apaga. Utilizaremos uma protoboard e uma bateria de 9V no projeto.

Push button, também conhecido como chave tátil, é um componente eletrônico simples, mas essencial, amplamente utilizado em projetos de eletrônica e sistemas de controle. Eles são interruptores momentâneos que fecham um circuito elétrico apenas quando pressionados, retornando à posição aberta quando soltos.

O botão (push button), ao ser pressionado, estabelece um contato elétrico entre seus terminais, permitindo que a corrente flua de um lado para o outro. Esse contato fechado faz com que a corrente elétrica circule pelo circuito, acendendo o LED. Quando o botão é liberado, a corrente elétrica é interrompida, apagando o LED.

Esquema Elétrico

Montagem do Circuito

Passo a passo para montar o circuito

1. Incluindo o push button (chave táctil)

1.1. No circuito do exemplo anterior, vamos incluir um push button (chave tátil) para controlar o LED. Quando o botão estiver pressionado, o LED permanecerá aceso. Ao soltarmos o botão, o LED se apagará.

1.2. Vamos conectar o push button, ligando o terminal 1 do botão ao catodo do LED e o terminal 4 ao negativo da bateria. Quando pressionamos o botão, os terminais 1 e 3 estabelecem contato elétrico com os terminais 2 e 4, fechando o circuito.

1.2.1.  Observe que você pode inserir o push button em qualquer ponto do circuito, pois sua função é estabelecer ou interromper o fluxo de corrente elétrica, controlando o estado do LED.

Simulação no Tinkercad

Para simular o funcionamento do projeto, clique em [Iniciar simulação]. Mantenha o botão (push button) pressionado para acender o LED. Ao soltar o botão (estado normal), o LED se apagará.

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