MEC UTFPR-CT DAELT CURSO: ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DISCIPLINA: ELETRÔNICA DIGITAL PROF.: EXPERIÊNCIA 1 AMBIENTAÇÃO ORIENTAÇÃO PROCEDIMENTOS Data de realização: Data de entrega: Alunos: 1. Introdução 1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo Geral Utilizar a matriz de contatos para realizar montagens experimentais, reconhecer os equipamentos disponíveis no laboratório e a lista de materiais de responsabilidade da equipe, construir e aplicar gerador de variável discreta e testador de circuitos lógicos utilizando LED, implementar circuitos lógicos E, OU, Não, NE, NOU utilizando componentes discretos. 1.1.2 Objetivos Específicos Orientar e definir procedimentos no laboratório. Orientar para o preparo da experiencia e para a elaboração do relatório. Orientar sobre os materias a serem utilizados no laboratório. Conhecer e/ou reconhecer a organização de uma matriz de contatos. Implementar um provador digital com LED. Implementar um controle para gerar valores 0 e 1 para entrada de variáveis binárias. Implementar funções lógicas utilizando componentes discretos. Verificar a Tabela da Verdade (TV) das funções implementadas. 1.2 Lista de Material Neste experimento faremos uso dos seguintes recursos materiais. Fonte CC Matriz de contatos Multímetro Resistores de 1kΩ - 1/2W Resistor de 270 Ω - 1/2W
2 LED IR (Infravermelho), ou amarelo ou verde. Cabos banana-banana Alicates de corte Alicate de bico chato / ou pinça Decapador de fios Fios rígidos de diâmetro 0,75 mm 1.3 Metodologia M1 - Para verificar como a matriz de contatos está organizada serão medidas as resistências entre os furos (pontos de contato) destinados à fixação dos componentes. Os pontos que apresentarem resistência zero (ou muito próximo de zero) pertencerão a mesma linha ou coluna, são pontoso comuns. M2- Para identificar os pontos na base de montagem, alimentação do circuito e interligação de terminais, poderá ser utilizado um multímetro digital (MMD) ou um diodo emissor de luz (LED) associado a um resistor limitador de corrente mais a fonte CC. M3- Para facilitar a conexão dos componentes na matriz deve-se fazer uso de pinça ou alicate de bico chato apropriados. M4- Para simular a entrada das variáveis em níveis lógicos 0 e 1 será utilizado o aranjo de chaves NA / NF associadas a resistores, utilizando-se de estratégias de resisotres pull-up ou pull-down. M5- Serão propostos alguns circuitos utilizando componenetes descretos que devem ser implementados na matriz de contatos M6- As Tabelas da Verdade (TVs) devem ser preenchidas e verificadas para cada circuito proposto. M7- Após cada atividade prática deve-se eleborar uma conclsusão parcial (CPx) sobre a etapa desenvolvida. M8- Ao final do roteiro de experiência deve-se estabelecer uma conclsusão que demonstre a aprendizagem obtida com o experimento. M9- Em seguida há uma lista de exercícios e questionamentos que deve ser respondida como atividade de fixação ou ampliação de conhecimentos construídos. 2. Desenvolvimento 2.1 Fundamentação Teórica 2.2.1 A MATRIZ DE CONTATOS (MC) Uma grande parte dos circuitos eletrônicos, especialmente os digitais, quando em fase de criação ou desenvolvimento, são ensaiados sobre uma base chamada matriz de contatos (MC). A matriz de contatos (MC) é formada, basicamente, por uma peça plástica moldada com espaços internos próprios para a acomodação de conectores metálicos. Os conectores metálicos são
3 acessados através dos pequenos furos que cobrem a superfície da peça plástica. Os pequenos furos servem para a fixação e conexão dos componentes eletrônicos. Quando encaixados, os terminais dos componentes ficam presos entre duas lâminas que constituem os conectores metálicos. Existem muitos modelos de matriz de contatos, uns com mais, outros com menos pontos de interligação, porém, a organização dos contatos obedece sempre a um mesmo padrão. Durante uma montagem, primeiro os componentes são fixados sobre a matriz, depois, através de fios rígidos, de diâmetro apropriado, utilizados como conectores para efetuar as interligações que se fizerem necessárias. Em princípio deve-se fazer uso dos pontos comuns da matriz conectando-se diretamente os terminais dos componenetes que participam de um mesmo nó do circuito. Reserva-se a utilização dos conectores, fios rígidos, para quando efetivametne se fizer necessário. A matriz de contatos permite montar desde circuitos simples até os mais complexos sem a necessidade de soldar os componentes. Apesar de apresentar algumas limitações, comoo mau contato, rompimento de trilhas internas por mau uso, entupimento por quebra de conectores no interior dos orifícios, relaxamento da pressão dos conectores devido a introdução de componentes com terminais cuja bitola é superior ao especeficado, etc. Caso típico de danificação é pretender efetuar medição de continuidade ou tensão diretamente no orifício utilizando a ponta de prova do multímetro. Preserve a sua MC. Ela é valiosa, prestimosa, facilitadora enquanto estiver perfeita. Quando danificada ela às vezes é mais fonte de problemas que de solucções. Pois não percebemos os pontos com mau contato ou de barramentos interrompidos em seu interior. Observar que a matriz é composta por dois tipos de blocos de contatos. No bloco princicpal, para alocação dos componentes, cada 5 furos dão acesso ao mesmo conector metálico, localizado internamente à base plástica. No bloco de conexão de fontes de alimentação, os furos estão organizados visualmente em grupos de 5 mas, só visualmente, pois internamente, geralmente, todos os pontos de uma mesma linha estão interligados entre si. E geralmente estão demarcados com um sinal (+) / ( ) facilitando lembrar os pontos disponíveis de +Vcc e GND ( ). No comércio, encontra-se modelos de diversos fabricantes, tais como Celis, Shakomiko, Toyo entre outros. Entre os modelos importados a marca Proto-board é a mais conhecida. 2.2 Procedimentos
4 P1 Identificação dos pontos da MC Figura 1 - Matriz de contatos Utilize o multímetro de verifiique os pontos de continuidade e de descontinuidade da MC. Adapte um jump à ponta de prova para acessar os pontos de contato da MC. CP 1: Figura 2 - Matriz de contatos com circuito implementado P2 Ativando fontes de alimentação na Matriz de Contatos Todo circuito eletrônico para funcionar necessita de uma fonte de energia que, na maioria dos casos se resume em uma fonte de tensão. A fonte de tensão destina-se a fornecer a tensão elétrica adequada e necessária para o funcionamento correto do circuito. Muitas vezes esta fonte de tensão elétrica é referida como fonte de alimentação do circuito. Assim, o termo alimentar um circuito significa ligar o circuito a uma fonte de tensão apropriada.
5 É comum o iniciante establecer as interconexões das portas lógicas do CI e esquecer de conectar os pinos de fonte ao barramento de alimentação. Verás!!! Utilize dois cabos banana-banana para interligar a matriz de contatos à fonte de tensão. Utilize a fonte de tensão de saída fixa, de 5V, que se destina a alimntar circuitos TTL. Caso o LED não acender, conferir todas as ligações e verificar se o LED está ligado com a polarização correta. Defina uma linha de aliemtnação positiva e outra negativa ou massa. CP 2: P3 Implementando um provador digital com LED Como definir o valor da resistência a ser associada ao LED? Como determinar os terminais ANODO e CATODO do LED? Figura 3 - LED Teste Interligue um dos terminais do resistor ao CATODO do LED. Ligue um terminal livre do resistor ao barramento postivo da fonte e o catodo do LED ao negativo. Constatação: Meça: V R = V LED = Agora inverta as conexões, ligue o terminal livre do resistor ao barramento negativo da fonte e o catodo do LED ao barramento positivo. Constatação: Meça: V R = V LED = CP3:
6 P4 Implementando um gerador de variáveis Utilize o módulo de chaves dip swit e resistores de 270Ω. Execute as interconexões indicadas. Utilize a estrutura da figura 3 para verificar o estado das variáveis A e B na saída do módulo de chaves. Figura 4 - Gerador de variáveis OBSERVAÇÃO: Esta estrutura pode permancecer montada pois será frequentemente utilizada nas experiências. CP 4: P5 Implementando um circuito da função lógica OU e verificando a sua TV Figura 5 - Circuito OU CP 5:
7 P6- Implementando um circuito da função lógica E e verificando a sua TV Figura 6 - Circuito E CP 6: P7- Implementando um circuito da função lógica NÂO e verificando a sua TV Figura 7 - Circuito NÃO CP 7:
8 P8 - Implementando um circuito da função lógica NÂO OU e verificando a sua TV Figura 8 - Circuito NOU CP 8: P9 - Implementando um circuito da função lógica NÂO E e verificando a sua TV Figura 9 - Circuito NE CP 9:
9 2.3 Estrutura Implementada Neste experimento as estruturas já estão desenhadas. Nos próximos experimentos a equipe deverá elaborar os esquemas de ligações previamente para cada procedimento previsto. 2.4 Análise dos Resultados Cada equipe deverá preencher os ítens CP (Conclusão Parcial) procedimento. previstos a cada 2.5 Questões para reflexão 1. O que acontece se tentarmos introduzir a ponta de prova do multímetro no orifício da MC? 2. Qual o possível erro se encontrarmos uma indicação de resistência muito alta entre dois terminais de componentes que supostamente estejam ligados em um mesmo barramento? 3. Qual a função da região vasa no centro de cada placa da MC? 4. Podemos ligar uma carga que drenará uma corrente da ordem de 10A via barramento da MC? 5. Esquematize um arranjo de gerador de variáveis utilizando a configuração pull down. 6. Esquematize circuitos E e OU utiliziando LED, chaves e resistores. 7. Esquematize circuitos Não, NE e NOU utiliziando LED, chaves e resistores, diodos e transistores. 8. Justifique o valor da resisitência para os diferentes casos de aplicação nesta experiência. 9. Como se reconhece os terminais de anodo e catodo de um diodo? 10. Como se reconhece os terminais de anodo e catodo de um LED? 11. Como se reconhece os terminais C, B e E de um transistor NPN? 12. Esboce o circuito e a TV para portas E, OU, NE e NOU para 3 variáveis. 13. Esboce o circuito e a TV para portas E, OU, NE e NOU para 4 variáveis. 14. Qual a função do diodo D3 no circuito da porta NE? 15. Sabendo-se que o parâmetro β do transistor Q1 é 400, indique a faixa de resistores viáveis de serem usados em R2. 3. Conclusão A equipe deverá redigir a conclusão relativo a aprendizagem