Objetivo

Criar um circuito para alterar o brilho de um led através do controle da intensidade de corrente elétrica proporcionado pela ação de um transistor NPN. Para este projeto, vamos utilizar o transistor NPN BC548. Embora o circuito dele tenha resultado similar ao projeto CB09 - Como criar um dimmer para leds com CI 555 sem Arduino (Modulador PWM), eles possuem conceitos bem diferentes, onde em um temos o controle da corrente elétrica por ação do transistor, e no outro, criamos um modulador PMW que que permite o controle de potência em diferentes frequências. Do ponto de vista energético, o circuito que usa o modulador PWM é mais eficiente, porém, mais complexo.

O objetivo deste projeto é ajudar também a entendermos um pouco mais sobre a utilização do transistor, esse componente tão importante na eletrônica. O transistor NPN no projeto irá atuar como uma válvula para controlar o fluxo de corrente elétrica do circuito, de acordo com a tensão de controle promovida por um potenciômetro. Veja na imagem abaixo, onde mostramos uma analogia do transistor atuando como uma válvula hidráulica:

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 PNP, NPN e MOSFET.

O transistor NPN possui suas junções NP uma voltada contra a outra, com o cristal P (positivo) para as costas da outra junção, formando, então, o transistor de junção bipolar (TJB) NPN. Esse é acionado com carga positiva em relação ao emissor. O seu funcionamento é bem simples: a corrente que circula entre coletor e emissor é controlado pela sua base. Leia mais em Usando Transistor no Arduino.

O transistor NPN pode ser utilizado como amplificador, controlador ou interruptor de corrente elétrica de um circuito.

Observações importantes:

Nota: O transistor PNP tem o mesmo funcionamento do NPN, mas com sentido de corrente elétrica ao contrário.

a) No transistor NPN, temos:

- Uma entrada, chamada coletor (C), por onde entra a corrente de elétrons;

- Uma saída, chamada emissor (E), por onde sai a corrente de elétrons;

- E um entrada de controle, chamada base (B), que no caso é controlada a partir de uma corrente de controle.

b) O transistor possui  3 estados de operação, são eles:

- Ativo :       Icoletor ≅ Iemissor ≅ Ibase X hfe (onde hfe = o coeficiente de ganho de corrente);

- Corte :       Icoletor ≅ Iemissor ≅ 0;

- Saturado:  Icoletor < Ibase X hfe (deixa toda a corrente fluir).

c) Para o transistor NPN conduza corrente elétrica precisamos que:

Condição 1: Vb < Vc  (Tensão de coletor maior que tensão de base);

Condição 2: (Vb ­ - Ve) < 0,7  (Tensão de base é em média 0,7V maior que tensão de Emissor);

d) O coeficiente de ganho de corrente (hfe) pode ser obtido no datashet do componente. Esse valor costuma ser na ordem de centenas e representa o número de vezes que a corrente de coletor será maior que a corrente de base. O hfe explica porque podemos utilizar transistores para amplificar a corrente em uso de motores de corrente contínua. Leia I05 - Controlando um motor DC com Arduino, transistor e potenciômetro.

Aplicação

Para fins didáticos e projetos eletrônicos e elétricos em iluminação ou com motores de corrente contínua.

Componentes necessários

Referência	Componente	Quantidade	Imagem	Observação
Protoboard	Protoboard 400 pontos	1		No mínimo utilizar protoboard com 400 pontos
Jumpers	Kit cabos ligação macho / macho	1
Led 5mm	LEDs 5mm	1		1 LED alto brilho azul ou de outra cor qualquer   Você poderá utilizar também LEDs de qualquer outra cor ou LEDs difusos de 3 ou 5mm nas cores que desejar.
Resistor	Resistor	2		1 Resistor de 330Ω (led) ou maior 1 Resistor de 10KΩ (base do transistor) Os valores para os resistores são para um circuito com uma fonte de 9V. Entretanto, para fontes com 5V, utilizar para o led um resistor de 150Ω ou maior e com fonte de 12V um led de 470Ω ou maior.
Transistor NPN	Transistor NPN BC548	1		1 transistor NPN BC548 Você também poderá utilizar NPN BC546 / BC547 / BC549 ou BC550 datasheet
Potenciômetro	Potenciômetro linear 100K	1		Você poderá utilizar valores entre 1K a 100K
Bateria 9V	Bateria 9V	1		Se você não tiver uma bateria 9V, utilize pilhas ou Fonte ajustável para protoboard como fonte de energia (este projeto pode ser utilizado para tensões entre 5V a 12V).
Arduino UNO R3	Arduino UNO	1		Você poderá utilizar uma placa Arduino UNO original ou similar

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.1: Neste projeto você poderá utilizar uma fonte de 5V a 12V, desde que utilize resistores para os leds adequados para cada tensão.

Atenção:

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

1.1. Para evitar danos ao led é necessário a inclusão de um resistor (R1) no circuito. Como o resistor é um limitador da corrente elétrica, ele poderá estar conectado no anodo (terminal maior) ou no catodo (terminal menor) do led, tanto faz.

1.2. De acordo com o nosso exemplo, o terminal positivo do led (anodo) deve estar conectado com o Vcc (fonte).