Como funciona a matriz de contatos?

Olá, novamente. Se você acompanhou o artigo sobre como soldar, sabe que iremos começar a desenvolver alguns projetos científicos utilizando a Raspberry Pi Pico e não há lugar melhor para montar experimentos e realizar testes com circuitos elétricos do que em uma matriz de contatos!

O que muito me intrigou quando vi aquelas placas maneiras em cima das bancadas de eletrônica era de como será que se sabe que tudo está corretamente ligado e que nada irá queimar e até mesmo saber se só existe uma única configuração possível para determinados componentes eletrônicos. Felizmente: dá para saber, você não vai queimar nada se estiver atento e não existe uma única configuração para montagem de circuitos numa matriz de contatos.

Ficou curioso(a) também? Então vamos entender como a mágica por trás das câmeras funciona e montar um pequeno circuito usando componentes simples!

Bom, a matriz de contatos é popularmente conhecida como “protoboard” (ou pelos nomes estrangeiros veroboard e breadboard). Mas irei me referir a ela como matriz de contatos, ok? Ela é uma das peças fundamentais para qualquer pessoa que esteja trabalhando com eletrônica ou experiências no mundo maker. É numa dessas que iremos aprender a montar nossos primeiros protótipos e é nela que voltaremos quando quisermos testar qualquer outra ideia!

Afinal, a prototipagem é um dos processos mais importantes quando se quer inventar ou desenvolver algo, ela é o processo de pôr a prova sua ideia inicial para poder desenvolvê-la. Se você não sabe como, por exemplo, um circuito funcionará diante de uma série de parâmetros é melhor construir um protótipo antes.

Um dos grandes benefícios em poder desenvolver um protótipo em uma matriz de contatos é que você não precisa soldar nada, não precisa cortar os terminais dos componentes, o que ocasionaria uma perda bem grande de material e tempo já que há a chance de algo não funcionar corretamente ou de estar no local errado – o que se ocorrer em uma matriz de contatos – basta trocar os componentes ou ajustar o local em que eles estão encaixados, dessa forma você reutiliza os mesmos componentes e fios em vários projetos! Bem prático, não é?

E depois de acertar sua ideia na matriz de contatos, nada te impede de montá-lo por definitivo em uma placa de circuito impresso, já que soldar não é mais um problema se você leu o outro artigo, não é verdade?

Mas agora, vamos visualizar como é a “anatomia” de uma matriz de contatos e compreender como seu sistema funciona. Vale ressaltar que existem inúmeros modelos de matrizes de contato. Aqui utilizarei para exemplificar uma matriz de 830 furos, mas entenda que as mesmas características se apresentam nos diversos tamanhos encontrados no mercado.

Vamos chamar a parte contornada em laranja de parte central.

Observe que por toda a matriz de contato há orifícios, onde serão encaixados os terminais dos componentes (ou fios), mas é preciso estar atento com relação em que lugar encaixar e após a próxima imagem ficará mais claro este motivo.

Viu só? A região protegida pelo adesivo, na parte de trás da matriz, esconde os clips de metal iguais ao da imagem. Eles permitem a conexão elétrica entre os componentes. Perceba que os clips são dispostos (no caso da figura 1) na vertical, o que significa que podemos ter somente cinco componentes conectados por clip. Isso explica o porquê o terminal é divido em colunas de cinco orifícios cada um.

Aquela “vala” central isola os dois lados da parte central, impossibilitando-os de se conectarem eletricamente, porém ela apresenta outra função atendendo às condições físicas de componentes específicos como os DIL (Dual In-Line). É um componente mais largo que poderia obstruir alguns dos orifícios da matriz.

Vamos dar um foco nas fileiras horizontais da matriz de contato destacadas em verde.

O encaixe nesses trilhos ocorre de maneira semelhante ao das tiras na parte central, porém elas estão interligadas em clips com 25 encaixes, como a figura abaixo:

Observe com mais detalhes os trilhos em uma lateral e sua disposição:

Em cada lateral há quatro clips metálicos que não estão interligados entre si, isso significa que se você energizar um deles, os outros três ficarão neutros. Veja que há marcações coloridas nas laterais, uma linha vermelha e outra azul e ainda, em algumas matrizes, elas possuem os símbolos “+” e “-”, mas eles só servem para referência, não há obrigatoriedade em colocar a energia em “+” e o terra (GND) no “-”, contudo é sempre bom deixar cada coisa em seu lugar.

Acredito que conhecendo a estrutura física de uma matriz de contatos fique mais fácil de nós a utilizarmos para nossos projetos. Vamos começar com um agora mesmo:

Projeto #00: Acendendo um LED na matriz de contatos

Muito bem, iremos precisar dos itens listados abaixo para realizar este projeto.

• LED – LED comum;
• Resistor de 100Ω (cem ohms) – Marrom/ Preto/ Marrom;
• Fonte de energia – 3 V – 2 pilhas pequenas;
• Matriz de contatos (qualquer tamanho);
• Suporte de pilhas;
• Fios sólidos ou Jumpers;

Neste projeto criaremos um circuito elétrico semelhante ao criado neste artigo (em construção), mas agora utilizaremos a matriz de contatos e componentes eletrônicos comuns.

LED significa Light Emitting Diodes (Diodos Emissores de Luz), ele é um dispositivo que converte energia elétrica em luz. A cor de cada um consiste em pequenas impurezas que existem no material semicondutor e não da cor do plástico que o envolve. Os LEDs também são polarizados, o que significa que para a corrente passar por eles é necessário que estejam posicionados de maneira correta, caso contrário ela não fluirá através do circuito.

Os LEDs precisam de pelo menos 1,8 V de tensão (aproximadamente) para funcionar (este valor depende da cor do LED), por isso nós precisaremos utilizar um resistor conectado em série para poder ajustar a corrente elétrica antes de chegar ao LED. Sem esse resistor a corrente pode se tornar excessiva e ele pode vir a queimar. Você pode fazer alguns testes com os LEDs para observar isso. Pegue um resistor com alto valor de resistência e um com baixa resistência e construa o mesmo circuito analisando o que houve com o brilho do LED.

A resistência de um resistor é indicada pelas cores dos anéis que ficam em torno do seu corpo. Existem várias tabelas e aplicativos que ajudam a identificar o valor da resistência de um resistor.

Primeiramente iremos colocar as pilhas no suporte e conectá-lo a matriz de contatos. Para isso vamos utilizar dois fios jumpers para conectar a parte negativa e positiva do suporte nos trilhos laterais, deixando assim a fileira inteira energizada. Lembrando que a parte positiva normalmente é indicada pela cor vermelha e a negativa pela cor preta ou azul.

Feito isso, iremos colocar o resistor partindo da trilha positiva e conectando alguma tira da parte central. Resistores não são polarizados, por isso não faz diferença qual lado estará conectado na trilha positiva. Assim iremos conectar o LED com o polo positivo na tira do resistor e o polo negativo em outra trilha. A tira em que está o polo negativo do LED deverá ser conectada à trilha negativa da matriz de contatos, para assim fechar o circuito.

Assim você poderá testar a funcionabilidade do seu circuito, trocando os LEDs e os valores dos resistores para verificar o que altera em cada aspecto. Para auxiliar, segue o mini roteiro para orientação:

• Por que o LED não pode ser invertido no circuito?
• Explique a função do resistor.
• O que acontece com o brilho do LED se aumentarmos/ diminuirmos o valor do resistor?
• O que acontece com o brilho do LED se alimentarmos o circuito com apenas 1,5 V de tensão de uma única pilha?

Este projeto apresenta um circuito muito simples, que não exige grande número de conexões e componentes, mas com o tempo esse número aumentará, por isso vale a ressalva de tomarem nota dos seguintes cuidados:

1. Não deixe o terminal de um componente encostar no terminal de outro, isso pode ocasionar uma “fuga” de eletricidade e provocar curtos que levam a queima de componentes.
2. Observe os componentes que são polarizados para evitar ligações incorretas.
3. Confira sempre a montagem antes de ligar as pilhas – se oriente pelas coordenadas dispostas na placa (letras e números).

Observe que caso falte espaço em uma matriz de contatos, você pode dar um upgrade, conectando mais matrizes e assim criar uma grande manta de contatos para montar todo o seu circuito.

Se quiser transportar seu circuito para outros lugares, você pode manter os componentes conectados a matriz que eles dificilmente se soltarão sozinhos. Caso tenha terminado os testes, você pode remover os componentes cuidadosamente e guardá-los na caixa para um uso futuro – Essa possibilidade trazida pela matriz de contatos a torna muito útil no ensino de eletrônica e para aulas MAKER.

Existem cuidados especiais que precisam ser tomados de acordo com a complexidade do circuito, sua (possível) sensibilidade a fatores “invisíveis” como a capacitância e a indutância que pode ocorrer nos fios de conexões, mas trataremos desse assunto quando chegar o momento, por hora, foque em manter seus circuitos organizados, limpos e bem montados!

Obrigado por ter acompanhado até aqui, essa será uma grande ferramenta para os nossos futuros experimentos.

Até a próxima, tudo de bom pra você!