Aula 3 - Hardware e software

A matriz de linhas(Protoboard)

A matriz de linhas, protoboard ou matriz de contato é uma placa de ensaios utilizada para montagem de circuitos eletrônicos. Ela é composta por furos interconectados, permitindo a ligação entre dispositivos sem a necessidade de solda. Os furos seguem regras específicas de conexão, como exemplificado na Figura 6.1, onde os pinos centrais (a, b, c, ..., j) têm ligações na vertical.

4.1 A Placa de arduino R3

Microcontrolador ATmega328p: é o cérebro da placa, responsável por todo o processamento de dados. Trata-se essencialmente de uma CPU com clock de 20 MHz, arquitetura de 8 bits e 32 kB de memória flash. Além disso, é neste controlador que os programas são armazenados.seu parágrafo

Pinos: Esta placa apresenta uma série de pinos que podem ser utilizados tanto para entrada quanto saída de dados, além de servirem como fonte de tensão fixa. Os pinos numerados como A0, A1, A2, A3, A4 e A5 são destinados à entrada analógica. Os pinos marcados como GND são conectados ao terra, enquanto os pinos de 1 a 13 são destinados à saída de tensão. Entre estes, alguns possuem o símbolo ~, indicando que representam uma saída PWM (Pulse Width Modulation - Modulação por Largura de Pulso), uma técnica utilizada para simular uma saída analógica.

Jumpers

Os jumpers são cabos utilizados para conectar componentes eletrônicos na protoboard, existindo três tipos principais: macho-macho, macho-fêmea e fêmea-fêmea. Em circuitos complexos, a quantidade de jumpers pode ser extensa, sendo a padronização benéfica durante as modificações do projeto. Geralmente, fios vermelhos representam o terminal positivo da tensão, os pretos são destinados ao terra, enquanto os de outras cores são usados para leitura e escrita de dados.

Resistores

Resistores, identificados pela letra R, são componentes eletrônicos que seguem a lei de Ohm quando percorridos por uma corrente elétrica i, sendo expressa pela equação V = iR (6.1), onde V denota a queda de tensão elétrica no sentido da corrente.

Fontes

Fontes de tensão, conhecidas como fontes, são dispositivos responsáveis por gerar uma diferença de potencial elétrico (ou tensão) entre seus terminais. Essas tensões podem ser contínuas, mantendo um valor constante ao longo do tempo, ou alternadas, oscilando periodicamente.

Corrente, tensão, resistência e lei das malhas

O conhecimento da física de circuitos elétricos a nível de Ensino Médio é fundamental para a criação de projetos Arduino.

Segundo a Lei de Ohm, a corrente (i) em materiais ditos "ôhmicos" é proporcional à diferença de potencial (V) aplicada nos seus terminais:

i=R/V

Portanto, quanto maior a resistência (R), menor a corrente elétrica que o atravessa. Este é um ponto crucial a ser considerado na criação de projetos, pois vários componentes eletrônicos suportam uma corrente máxima específica.

Associação de resistores

1.Associação em série

Dois ou mais resistores em série (conforme ilustrado na Fig) comportam-se como se fossem um único resistor, mas com uma resistência equivalente \(R_{eq}\) igual à soma das resistências individuais. Matematicamente:

Na Figura, são apresentados três resistores em série, com valores de 1 kΩ, 2 kΩ e 3 kΩ, e o resistor equivalente, cuja resistência é de 6 kΩ. Em alguns softwares e livros, o símbolo Ω pode estar omitido.

2.Associação em paralelo

Para resistores em paralelo (conforme ilustrado na Fig.), a resistência equivalente Req é o inverso da soma dos inversos das resistências individuais. Matematicamente

Na Figura, são apresentados três resistores em paralelo, com valores de 1 kΩ, 2 kΩ e 3 kΩ, e o resistor equivalente, cuja resistência é aproximadamente 0,55 kΩ, considerando como referência os terminais indicados como a e b.

Capacitor

Um capacitor é um dispositivo eletrônico de dois terminais composto por dois condutores separados por uma região não-condutora. Ele armazena energia elétrica no campo elétrico nessa região. Em um capacitor ideal, quando uma diferença de potencial elétrico “V” é aplicada em seus terminais, cargas “Q” de mesmo módulo e sinais opostos são criadas em suas placas, seguindo a equação “Q = CV”. Aqui, “C” é a "capacitância" do dispositivo, geralmente expressa em unidades de microfarads “µF”, uma constante que depende do material e da geometria do capacitor.

LEDs

LEDs (Light-Emitting Diode - diodo emissor de luz) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma diferença de potencial elétrico é aplicada em seus terminais. O efeito por trás é a eletroluminescência, onde a luz é emitida via recombinação elétron-buraco. Eles estão disponíveis em praticamente todas as cores, incluindo infravermelho e ultravioleta. O desenvolvimento da cor azul rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2014.

Na figura abaixo, temos um LED e sua representação em circuitos eletrônicos. Na perna mais longa, deve ser conectado o polo positivo, e na menor, o negativo (ou o terra). Projetos envolvendo LEDs podem ser encontrados em diversas aplicações.

Projeto

O Projeto de hj será uma simples implementação de um semáforo

Componentes

1 Arduino Uno
1 LED vermelho 5mm
1 LED amarelo 5mm
1 LED verde 5mm
3 resistores filme carbono 330 Ohms a 1 kOhm é válido* 1/4W
1 protoboard
7 jumpers MxM

Projeto Simulador ThinkerCad

Código Arduíno

void setup()

{

pinMode(13, OUTPUT); // Configura o pino 13 como saída para o LED vermelho

pinMode(12, OUTPUT); // Configura o pino 12 como saída para o LED verde

pinMode(8, OUTPUT); // Configura o pino 8 como saída para o LED amarelo

}

void loop()

{

// Estado verde

digitalWrite(13, LOW); // Desliga o LED vermelho

digitalWrite(12, HIGH); // Liga o LED verde

delay(8000); // Aguarda 8000 milissegundos (8 segundos)

// Estado amarelo

delay(7000); // Aguarda 7000 milissegundos (7 segundos)

digitalWrite(12, LOW); // Desliga o LED verde

digitalWrite(8, HIGH); // Liga o LED amarelo

delay(7000); // Aguarda mais 7000 milissegundos (7 segundos)

// Estado vermelho

digitalWrite(8, LOW); // Desliga o LED amarelo

digitalWrite(13, HIGH); // Liga o LED vermelho

delay(10000); // Aguarda 10000 milissegundos (10 segundos)

}

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