Comutação controlada por transistor de um display LED: um remix do circuito Radio Shack Classics

Os eletrônicos não eram o único produto que a Radio Shack vendia em suas lojas. Muitas das linhas de produtos da Radio Shack eram voltadas para amadores e incentivavam a experimentação, a imaginação e a exploração técnica. Na década de 1970, a Radio Shack também ofereceu a marca Science Fair® de kits experimentais projetados para ensinar crianças e adultos sobre eletrônica, física, magnetismo, computadores, aeroespacial e ciências relacionadas.

Os projetos eletrônicos xx-in-1 da Radio Shack da Science Fair incluíam um manual de laboratório detalhado para a construção de vários projetos de circuitos eletrônicos, como rádio de cristal, luz estroboscópica, pássaro audível, detector de mentiras, geradores de efeitos sonoros e uma campainha de porta. A intenção dos kits de projetos eletrônicos da Science Fair xx-in-1 era educar adultos e crianças sobre as maravilhas da tecnologia eletrônica. O aprendizado ocorreu durante a construção e teste dos circuitos eletrônicos detalhados no manual do laboratório.

Neste artigo do projeto, um circuito das páginas do kit de projeto eletrônico 150 em 1 da Science Fair mostrado na Figura 1 será apresentado com uma ligeira torção. O circuito clássico será discutido e ilustrado usando uma placa de ensaio sem solda e componentes eletrônicos contemporâneos. Além disso, a análise de circuitos e o layout da placa de ensaio sem solda serão introduzidos usando ambientes de modelagem on-line de circuitos Multisim Live e Autodesk TinkerCAD. Por fim, incorporarei um microcontrolador M5Stack Core para atualizar a operação de comutação manual por botão.

Na página 40 do manual de laboratório do kit de projeto eletrônico 150 em 1 da Science Fair, conforme ilustrado na Figura 2, há um circuito clássico que ilustra a aplicação fundamental de um transistor, a de uma chave eletrônica. O layout tradicional de um manual de laboratório de projeto eletrônico típico da Science Fair fornecia uma breve descrição técnica e operação do circuito.

A descrição técnica e operação do circuito incluíam um diagrama de fiação e sequência. A descrição técnica usada com o circuito eletrônico foi para educar o hobbyista sobre a terminologia e os símbolos do campo da eletrônica. Um diagrama de fiação detalhado mostrando a fixação dos componentes eletrônicos foi fornecido no lado direito da descrição técnica. Uma sequência de fiação mostrando uma versão em texto do diagrama foi fornecida abaixo da ilustração.

Uma versão compacta e moderna do circuito pode ser construída usando componentes eletrônicos disponíveis no mercado. Os transistores 2SB e 2SC mostrados no diagrama esquemático do circuito eletrônico podem ser substituídos por transistores PNP e NPN complementares. O componente 2SB pode ser substituído por um transistor 2N3906 PNP. O substituto do transistor 2SC é um transistor 2N3904 NPN (o complemento do 2N3906). O 2SB original era um componente de germânio PNP comparado ao novo transistor de silício 2N3906. Surpreendentemente, o transistor 2SC711 NPN era um componente de silício.

O display LED de 7 segmentos é um dispositivo optoeletrônico de cátodo comum (CC). Este componente deve ser substituído por um componente optoeletrônico Avago HDSP-5503 CC ou equivalente. Por fim, o circuito eletrônico foi acionado pressionando a tecla que acompanha o kit. Um botão tátil comum substituirá a chave usada no projeto original.

A construção do projeto eletrônico é facilmente realizada usando as peças substituídas e alguns resistores discretos. Uma placa de ensaio sem solda de tamanho médio pode acomodar a colocação e a fiação dos componentes usando o diagrama esquemático do circuito eletrônico original.

Conforme ilustrado na Figura 3, a plataforma online AutoDesk TinkerCAD Circuits permite a colocação de componentes eletrônicos virtuais em uma placa de ensaio sem solda. A plataforma de modelagem online também permite testar o circuito concluído na placa de ensaio sem solda. Além disso, esse recurso de teste virtual garante a operação adequada do circuito antes de construir o dispositivo físico.

A placa de ensaio sem solda pode ser facilmente preenchida com componentes e conectada eletricamente, conforme mostrado na Figura 4.

Conforme mostrado na Figura 5, também podemos usar o KiCad para projetar o diagrama esquemático do circuito eletrônico.