Curso de eletricidade básica para Arduino

Prévia do material em texto

<p>Oficina de Eletricidade Básica para</p><p>Arduino</p><p>Prof. Me. Clayton Luiz Graciola</p><p>Jacarezinho</p><p>Sumário</p><p>1. Natureza da Eletricidade</p><p>2. Materiais condutores e isolantes</p><p>3. Tensão, Corrente e Resistência</p><p>4. Circuito Elétrico</p><p>5. Lei de Ohm e cálculo da Potência Elétrica</p><p>6. Tipos de circuito: Série e Paralelo</p><p>7. Sensores e Atuadores</p><p>8. Portas do Arduino</p><p>2</p><p>Natureza da Eletricidade</p><p>3</p><p>● Os átomos são constituídos por: elétrons, prótons e nêutrons;</p><p>Natureza da Eletricidade</p><p>4</p><p>● Lei de Coulomb</p><p>Natureza da Eletricidade</p><p>5</p><p>Materiais condutores e isolantes</p><p>6</p><p>● Ligações metálicas: condutores elétricos</p><p>● Na ligação entre átomos de um elemento metálico ocorre liberação parcial</p><p>dos elétrons mais externos.</p><p>Materiais condutores e isolantes</p><p>7</p><p>● Isolantes elétricos</p><p>● material que não permite a livre circulação de cargas elétricas. Nesses</p><p>materiais, os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo atômico.</p><p>Tensão, Corrente e Resistência</p><p>8</p><p>Tensão:</p><p>Para que estes elétrons livres passem a se movimentar de forma ordenada, nos</p><p>condutores, é necessário ter uma força que os empurre. A esta força é dado o</p><p>nome de tensão elétrica e sua unidade é o Volts (V).</p><p>Tensão, Corrente e Resistência</p><p>9</p><p>Tensão: A tensão elétrica existe quando há uma diferença de potencial</p><p>(ddp). A ddp é gerada por dois pólos com cargas diferentes.</p><p>Tensão, Corrente e Resistência</p><p>10</p><p>Corrente: Esse movimento ordenado dos elétrons livres nos fios, provocado pela</p><p>ação da tensão elétrica, forma uma corrente/fluxo de elétrons.Essa corrente de</p><p>elétrons livres é chamada de intensidade de corrente elétrica (I).</p><p>Sua unidade de medida é o Ampère (A).</p><p>Tensão, Corrente e Resistência</p><p>11</p><p>Tensão, Corrente e Resistência</p><p>12</p><p>Resistência: O fluxo de elétrons encontra dificuldade para se movimentar pelo</p><p>condutor devido às características elétricas do material: chamamos esta</p><p>dificuldade de Resistência Elétrica. Sua unidade de medida é o Ohm (Ω).</p><p>Potência Elétrica</p><p>13</p><p>● A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando</p><p>origem à corrente elétrica, que por sua vez provoca o efeito desejado.</p><p>● Esse efeito pode ser térmico, luminoso ou magnético.</p><p>● Transformando energia elétrica em outra forma de energia:</p><p>○</p><p>●</p><p>●</p><p>Revisão</p><p>14</p><p>Resumindo o que aprendemos:</p><p>● Tensão Elétrica</p><p>● Corrente Elétrica</p><p>● Resistência</p><p>● Potência Elétrica</p><p>Circuito Elétrico</p><p>15</p><p>O circuito elétrico é o caminho obrigatório pelo qual a corrente elétrica deve</p><p>passar. É composto por uma fonte de energia e um consumidor de energia,</p><p>como lâmpadas, por exemplo.</p><p>Circuito Elétrico</p><p>16</p><p>Circuito Elétrico</p><p>17</p><p>Exemplos de fontes de energia para o circuito:</p><p>Circuito Elétrico</p><p>18</p><p>O arduino, quando conectado a uma fonte de energia (bateria, fonte, Usb), pode</p><p>fornecer tensão para o circuito através de suas saídas:</p><p>Circuito Elétrico</p><p>19</p><p>Como podemos criar um circuito elétrico na prática?</p><p>Resistor</p><p>Bateria 3V</p><p>Circuito Elétrico</p><p>20</p><p>Resistores: São pequenos dispositivos elétricos com um valor de resistência</p><p>fixa. Muito utilizados em circuitos eletrônicos.</p><p>São capazes de transformar a energia elétrica dos aparelhos em energia</p><p>térmica</p><p>Circuito Elétrico</p><p>21</p><p>Como sabemos o valor da resistência</p><p>de um resistor?</p><p>Calculadora de resistores</p><p>https://novaeletronica.com.br/ferrament</p><p>as_online/cores-de-resistor-online.php</p><p>https://convertpedia.com.br/pt/eletrica/c</p><p>alculadora-de-resistores.php</p><p>https://novaeletronica.com.br/ferramentas_online/cores-de-resistor-online.php</p><p>https://novaeletronica.com.br/ferramentas_online/cores-de-resistor-online.php</p><p>https://convertpedia.com.br/pt/eletrica/calculadora-de-resistores.php</p><p>https://convertpedia.com.br/pt/eletrica/calculadora-de-resistores.php</p><p>Circuito Elétrico</p><p>22</p><p>Os elementos do circuito elétrico:</p><p>Tensão = 3 Volts Resistência = 220 Ohms</p><p>Corrente elétrica</p><p>Revisão</p><p>23</p><p>Resumindo o que aprendemos:</p><p>● Elementos de um circuito elétrico</p><p>● Tipos de fonte de energia</p><p>● Resistor</p><p>Lei de Ohm</p><p>24</p><p>Em um circuito podemos calcular a corrente elétrica através da Lei de Ohm.</p><p>3 V 220Ω</p><p>Corrente elétrica</p><p>Potência Elétrica - Como é calculada?</p><p>25</p><p>A potência elétrica pode ser fornecida (suprida) ou dissipada (consumida)</p><p>3 V</p><p>Potência Elétrica - Componentes</p><p>26</p><p>● Transforma energia elétrica em outra energia, através dos efeitos:</p><p>térmico, luminoso ou magnético.</p><p>● Exemplos nos componentes utilizados com Arduino:</p><p>Potência Mecânica Potência Térmica Potência luminosa</p><p>Tipos de Circuito</p><p>27</p><p>Circuito série:</p><p>● A tensão se distribui em</p><p>cada componente do</p><p>circuito.</p><p>● A corrente é a mesma.</p><p>Corrente elétrica</p><p>Tipos de Circuito</p><p>28</p><p>Circuito série:</p><p>● A tensão se distribui em</p><p>cada componente do</p><p>circuito.</p><p>● A corrente é a mesma.</p><p>Corrente elétrica</p><p>3V</p><p>100Ω</p><p>100Ω</p><p>1,5V</p><p>1,5V</p><p>Tipos de Circuito</p><p>29</p><p>Circuito série:</p><p>● A tensão se distribui em</p><p>cada componente do</p><p>circuito.</p><p>● A corrente é a mesma.</p><p>Corrente elétrica</p><p>3V</p><p>100Ω</p><p>200Ω</p><p>1 V</p><p>2 V</p><p>Tipos de Circuito</p><p>30</p><p>Circuito Paralelo:</p><p>● A tensão é a mesma em</p><p>cada componente.</p><p>● A corrente se soma na</p><p>fonte.</p><p>I1</p><p>3V 100Ω 100Ω</p><p>3V 3V</p><p>I2</p><p>Revisão</p><p>31</p><p>Resumindo o que aprendemos:</p><p>● Lei de Ohm</p><p>● Cálculo da potência elétrica</p><p>● Circuito Série</p><p>● Circuito Paralelo</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>32</p><p>Quando trabalhamos com Arduino, nos deparamos com diversos</p><p>componentes.</p><p>Esses componentes entram em funcionamento através de circuitos</p><p>elétricos.</p><p>Podem ser:</p><p>● Sensores: Dispositivos que respondem eletricamente a um estímulo</p><p>externo.</p><p>● Atuadores: Dispositivos que convertem a energia elétrica em outra</p><p>forma de energia.</p><p>● Exemplos de Sensores:</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>33</p><p>Acelerômetro</p><p>Chave Táctil</p><p>Presença</p><p>Gás ou fumaça</p><p>Luminosidade</p><p>infravermelho</p><p>som</p><p>Umidade do solo</p><p>Umidade e</p><p>temperatura do ar</p><p>● Exemplos de Atuadores:</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>34</p><p>Leds</p><p>Servomotor</p><p>Barra de led</p><p>Relé</p><p>Display gráfico</p><p>Display</p><p>bomba d’água</p><p>Buzzer</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>35</p><p>Exemplo: Sensores aplicados em circuitos (Luminosidade)</p><p>LDR - Um resistor dependente</p><p>de luz, ou foto resistência, que</p><p>converte a luz em valores de</p><p>resistência. Ou seja, um</p><p>resistor variável de acordo</p><p>com a intensidade de luz.</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>36</p><p>Exemplo: Sensores aplicados em circuitos (Luminosidade)</p><p>+ -</p><p>5 V</p><p>4,97 V0,03 V</p><p>Luminosidade muito BAIXA.</p><p>180 kΩ</p><p>1 kΩ</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>37</p><p>Exemplo: Sensores aplicados em circuitos (Luminosidade)</p><p>+ -</p><p>5 V</p><p>1,68 V3,32 V</p><p>Luminosidade muito ALTA.</p><p>506Ω</p><p>1kΩ</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>38</p><p>Exemplo: Diodo emissor de Luz (LED)</p><p>LED - o diodo emissor de luz</p><p>é um componente eletrônico</p><p>semicondutor que tem a</p><p>propriedade de transformar</p><p>energia elétrica em luz.</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>39</p><p>Exemplo: Diodo emissor de Luz (LED)</p><p>+ -</p><p>5 V</p><p>220Ω+-</p><p>2 V</p><p>3 V</p><p>Exemplo: Diodo emissor de Luz (LED)</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>40</p><p>+ -</p><p>5 V</p><p>2.2kΩ+-</p><p>2 V</p><p>3 V</p><p>Intensidade luminosa mais baixa</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>41</p><p>Exemplo: Diodo emissor de Luz (LED)</p><p>● A corrente máxima do LED é de 20 mA ou 0,02 A.</p><p>● Uma corrente maior que esta pode danificar o componente.</p><p>● O LED possui polaridade, ligado ao contrário ele não irá funcionar.</p><p>Exemplo: Diodo emissor de Luz (LED)</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>42</p><p>+ -</p><p>5 V</p><p>10 Ω</p><p>2 V</p><p>3 V</p><p>Uma corrente muito maior que o</p><p>LED suporta. Fará com que ele pare</p><p>de funcionar.</p><p>Sensores e Atuadores</p><p>43</p><p>Devemos ficar atentos:</p><p>● Polaridade</p><p>● Tensão de funcionamento;</p><p>● Limite de corrente;</p><p>+ -</p><p>Revisão</p><p>44</p><p>Resumindo o que aprendemos:</p><p>● Sensores e atuadores</p><p>● Componentes do kit</p><p>● Fotoresistor (LDR)</p><p>● Diodo emissor de Luz LED</p><p>Portas do Arduino</p><p>45</p><p>Visão Geral do Arduino:</p><p>Portas do Arduino</p><p>46</p><p>Entrada de Alimentação:</p><p>Cabo USB</p><p>Fonte ou Bateria</p><p>Portas do Arduino</p><p>47</p><p>Entrada de Alimentação:</p><p>Via cabo USB: Ideal ser utilizado para conexão com o computador e</p><p>programação apenas. Limitada a tensão e corrente máxima fornecida pela</p><p>porta USB (cerca de 500 mA com 5 V).</p><p>Fonte ou bateria: Utilizada depois de programado o Arduino. A tensão de</p><p>alimentação deve ficar entre 7 e 12V. Maior capacidade de energia</p><p>e</p><p>autonomia.</p><p>Portas do Arduino</p><p>48</p><p>Entrada de Alimentação:</p><p>Portas do Arduino</p><p>49</p><p>Portas de energia: GND, 3,3 e 5 V</p><p>5 V: Pino que fornece tensão positiva (+) de 5 V (Vcc ou V+). Limite de</p><p>corrente de 500mA.</p><p>GND: Pino de referência de tensão ou negativo (-). Limite de corrente de</p><p>500mA.</p><p>3,3 V: Pino que fornece tensão positiva (+) de 3,3 V. Limite de corrente é</p><p>mais baixo, 50mA.</p><p>Portas do Arduino</p><p>50</p><p>Portas digitais: 0 a 13</p><p>Permitem conectar periféricos a placa do Arduino, tais como LEDs, chaves,</p><p>sensores de temperatura, motores .</p><p>As portas digitais podem ser de entrada (in) ou saída (out).</p><p>● Como entrada, a porta pode identificar um sinal de tensão enviado</p><p>pelo sensor. 0 ou 5 V.</p><p>● Como saída, a porta envia um sinal de tensão de 0 ou 5 V , que</p><p>pode acionar um atuador.</p><p>Portas do Arduino</p><p>51</p><p>Portas Analógicas: A0 a A5</p><p>● Permitem ser configuradas como uma entrada que lê um sinal que</p><p>varia de 0 a 5V.</p><p>● Utilizadas para sensores que conseguem mensurar a variação do efeito</p><p>que estão medindo.</p><p>Portas do Arduino</p><p>52</p><p>Portas digitais: Configuração entrada:</p><p>Não deve-se aplicar uma tensão maior que de 5V na entrada digital. Com o</p><p>risco de danificar o microcontrolador.</p><p>Algumas aplicações é necessário ligar um resistor de pull down (10kΩ)</p><p>+5 V</p><p>Portas do Arduino</p><p>53</p><p>Portas digitais: Configuração saída:</p><p>Não deve-se drenar uma corrente maior que 40mA da porta digital, ou um</p><p>total de 200mA somando todas as saídas.</p><p>Portas do Arduino</p><p>54</p><p>Portas digitais: Configuração saída:</p><p>Utilizar em conjunto com uma shield, relé, ponte H.</p><p>Shield Ponte H</p><p>Relé</p><p>Portas do Arduino</p><p>55</p><p>Exemplo: Ponte H.</p><p>Realizar sempre nestes casos a conexão</p><p>entre o GND do Arduino e o GND da Fonte</p><p>Porta do Arduino</p><p>56</p><p>Resumindo o que aprendemos:</p><p>● Entrada de alimentação</p><p>● Portas de energia</p><p>● Portas digitais</p><p>● Utilização de Shields, ponte H..</p><p>Referências</p><p>57</p><p>Projeto BIBOP. Introdução a Eletricidade.Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial.Brasília, 2009.</p><p>Aula 03. Kit de Robótica. Governo do Estado do Paraná. 2023.</p><p>Arduino Visão Geral - Disponível em:</p><p>https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arduino_-_Vis%C3%A3o_Geral#:~:text=As%20portas%20digitais%2</p><p>0podem%20ser,0V%20para%20algum%20dispositivo%20perif%C3%A9rico.</p><p>ARDUINO Níveis lógicos de referência. Disponível em:</p><p>http://eletronicaparaartistas.com.br/wp-content/uploads/2017/09/Arduino_ES.pdf</p><p>Módulo Ponte H L298N – O primeiro passo para montar seu robot com Arduino - Disponível em:</p><p>https://www.arduinoportugal.pt/modulo-ponte-h-l298n-primeiro-passo-montar-robo-arduino/</p><p>https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arduino_-_Vis%C3%A3o_Geral#:~:text=As%20portas%20digitais%20podem%20ser,0V%20para%20algum%20dispositivo%20perif%C3%A9rico</p><p>https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Arduino_-_Vis%C3%A3o_Geral#:~:text=As%20portas%20digitais%20podem%20ser,0V%20para%20algum%20dispositivo%20perif%C3%A9rico</p><p>58</p><p>Participem da GeniusCon.2024!! Em breve anunciaremos as inscrições!!</p><p>Acompanhem nossas redes sociais!</p><p>Instagram: @geniuscon.sri | @gajac.jacarezinho | @srinppr</p><p>Facebook: /geniuscon.sri</p>