Protoboard e jumpers: monte o circuito que você consegue seguir com o dedo

Quinze fios coloridos saindo da protoboard em arco, o LED do desenho não acende e ninguém sabe por onde começar. Metade dos jumpers liga furos que a placa já liga por baixo; outro está meio para fora do furo. A resposta curta: aprenda o mapa interno da sua protoboard, use jumper só onde o circuito precisa saltar de uma tira para outra, e mantenha os fios curtos e com cores combinadas. Um circuito que você segue com o dedo é um circuito que você consegue depurar.

O exemplo deste guia é pequeno de propósito: um LED com resistor ligado ao pino 8 de um Arduino Uno, montado numa protoboard de 830 furos. Com ele dá para ver todos os erros clássicos.

O que está ligado por baixo da protoboard

Dentro da protoboard há tiras metálicas com molas que prendem o terminal do componente. Cada tira liga um grupo de furos. Na protoboard comum, com a placa deitada na horizontal:

• Área central: cada coluna numerada tem duas tiras de cinco furos, uma com as linhas a até e e outra com as linhas f até j. Os cinco furos de cada tira estão ligados entre si.
• Canal do meio: separa as duas metades. Um circuito integrado em encapsulamento DIP fica montado sobre esse canal, com uma fileira de pinos de cada lado, para que pinos opostos não fiquem em curto.
• Trilhos das bordas: as linhas marcadas com + e − correm ao longo da placa e servem para alimentação.

Uma variação pega muita gente: em algumas protoboards, os trilhos de alimentação são cortados no meio. A serigrafia às vezes mostra uma interrupção na linha vermelha ou azul, às vezes não mostra nada. Na dúvida, meça com o multímetro em continuidade, com a placa vazia, de uma ponta à outra do trilho.

Por que fio longo e contato frouxo dão defeito que vai e volta

Um jumper comprido não muda a lógica do circuito, mas cria três problemas práticos. Ele esbarra em tudo e sai do furo com facilidade. Ele capta ruído, o que pesa em entradas de alta impedância como um botão sem resistor de pull-up ou uma entrada analógica. E ele esconde o caminho: você não consegue ver de onde sai e para onde vai.

Contato frouxo é o outro vilão. Fio rígido de bitola adequada, em torno de 22 AWG, entra firme. Fio de cabinho com pontas desfiadas, terminal de componente muito fino ou mola de protoboard cansada fazem contato só em certas posições, e o defeito aparece quando alguém encosta na mesa.

Como montar o exemplo com três jumpers

1. Alimentação primeiro: jumper preto do GND do Arduino até o trilho −. Neste circuito você não precisa do 5 V, então não leve um fio para o trilho + só por hábito.
2. Sinal até a placa: jumper do pino 8 do Arduino até o furo a10.
3. Resistor fazendo a ponte: resistor de 220 Ω com uma perna em b10 e a outra em b14. O resistor já liga as colunas 10 e 14; não há jumper aqui.
4. LED atravessando colunas: perna longa (ânodo) em c14 e perna curta (cátodo) em c16.
5. Retorno: jumper curto de a16 até o trilho −.

Escrito como lista de ligações, o circuito fica assim:

Rede          Pontos
SINAL_D8      Arduino D8 -- a10 -- b10 (resistor, perna 1)
LED_ANODO     b14 (resistor, perna 2) -- c14 (LED anodo)
LED_CATODO    c16 (LED catodo) -- a16 -- trilho -
GND           Arduino GND -- trilho -

Cada linha é uma rede elétrica: um conjunto de pontos que deve estar no mesmo potencial. Se você anotar o circuito assim antes de montar, cada jumper corresponde a um salto entre tiras dentro da mesma rede, e nenhum fio sobra.

Para testar, carregue um sketch que pisca o pino 8:

const uint8_t PINO_LED = 8;

void setup() {
  pinMode(PINO_LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(PINO_LED, HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(PINO_LED, LOW);
  delay(300);
}

O valor do resistor vem da conta explicada no guia de resistor para LED.

Como escolher fio, cor e tamanho

Use cores com significado e mantenha a regra no projeto inteiro: vermelho para tensão positiva, preto ou azul para GND, e outras cores para sinais. Se houver duas tensões, como 5 V e 3,3 V, dê cor própria à segunda. Quando algo der errado, você procura o fio pela cor antes de procurar pelo caminho.

Para ligações dentro da placa, prefira jumpers rígidos cortados no tamanho, rentes à superfície. Para sair da protoboard até o Arduino ou um módulo, os jumpers com terminal tipo Dupont são práticos, mas confira se o terminal está bem crimpado: fio que gira solto dentro do terminal é contato intermitente esperando para acontecer. Não passe fio por cima de um circuito integrado; você vai precisar trocá-lo ou medir os pinos dele.

A protoboard é ferramenta de prototipagem em baixa tensão e baixa corrente. Motores, cargas que puxam muita corrente e, principalmente, qualquer coisa ligada à tomada não pertencem a ela. Para cargas da rede, o caminho seguro passa pelo que está descrito em relé no Arduino e a rede elétrica, e nunca pela protoboard.

Como achar a ligação errada sem desmontar tudo

1. Desligue a alimentação e tire o USB.
2. Com o multímetro em continuidade, confira cada rede da sua lista: de D8 até a perna do resistor, do resistor até o ânodo, do cátodo até o GND.
3. Confira também o que não pode estar ligado: ânodo e cátodo do LED não podem dar continuidade direta entre si, e o trilho + não pode dar continuidade com o trilho −.
4. Mexa levemente em cada fio enquanto mede; se o bipe falha, achou o contato frouxo.
5. Só então religue e teste o sketch.

Medir com o circuito energizado na escala de continuidade dá leituras sem sentido e pode danificar o multímetro. O passo a passo seguro está no guia sobre multímetro com o circuito desligado.

Erros comuns

• As duas pernas do componente na mesma tira de cinco furos: o componente fica em curto consigo mesmo; o LED nunca acende e o resistor não faz nada.
• Jumper ligando dois furos da mesma tira: não causa defeito, mas polui a montagem e esconde as ligações que importam.
• Supor que o trilho de alimentação é contínuo: metade do circuito fica sem GND ou sem tensão quando o trilho é dividido no meio.
• Circuito integrado fora do canal central: pinos opostos ficam em curto pela mesma tira e o chip pode esquentar ou queimar.
• Fio de cabinho desfiado no furo: um fiapo encosta na tira vizinha e cria curto que aparece e some.
• Esquecer o GND comum entre o Arduino e um módulo com fonte própria: o sinal não tem referência, e o circuito funciona de forma aleatória.

Checklist

• Você sabe quais furos cada tira da sua protoboard liga e testou se os trilhos são contínuos.
• O circuito está escrito como lista de redes antes da montagem.
• Cada jumper liga tiras diferentes da mesma rede; nenhum é redundante.
• Cores seguem uma regra fixa para positivo, GND e sinais.
• Fios estão curtos, rentes à placa e longe de cima dos circuitos integrados.
• A continuidade de cada rede foi conferida com tudo desligado.
• Não há tensão da tomada nem carga de alta corrente na protoboard.

Escolha um jumper qualquer da sua montagem atual: os dois furos que ele liga já estão na mesma tira? Se estiverem, ele pode sair, e o circuito fica um pouco mais fácil de ler.