Prévia do material em texto
1 2 APRESENTAÇÃO Olá cursista! Bem Vindo ao Curso Robótica Educacional! A SECTI - Secretaria da Ciência, Tecnologia, Inovação e Educação Profissional por meio do Programa Qualificar ES oferta cursos de qualificação profissional, possibilitando novas oportunidades e para qualificação do cidadão que procura aperfeiçoar seu conhecimento, com vistas a melhor qualidade de vida. O curso é destinado aos profissionais que trabalham como docentes e aficcionados por automação e robótica, e auxiliará como ferramenta fundamental para iniciantes neste universo dos autômatos. O mercado de trabalho está em expansão, há oportunidades de trabalho em empresas de diversos ramos de atuação, desde o comércio, prestação de serviços e instituições públicas. Nesse curso você aprenderá técnicas de arquivamento, entre outros. Ao final desse curso você estará apto para: • Atuar profissionalmente no desenvolvimento de projetos robóticos; • Implementar projetos de forma otimizada. Por isso, ler o material, compartilhar experiências no chat, interagir com o tutor online no chat, trazer exemplos, fazer os exercícios, e fazer pesquisas sobre os assuntos abordados e assistir vídeos em streaming de vídeos é de fundamental importância para o desenvolvimento do seu aprendizado. Desejo a você, bons estudos! 3 INFORMÁTICA O computador tem como função a manipulação de informações, não importando o seu tipo. O computador é uma máquina que permite que o usuário faça cálculos matemáticos, pesquisas, trabalhos gerais e etc., utilizando programas específicos. O computador trabalha com duas partes distintas: • Hardware: A parte física da máquina (as peças) e • Software: A parte lógica da máquina (os programas) Hardware Os principais componentes essenciais de um computador Placa-mãe É o principal componente de um computador, pois é nela que todos os demais componentes e periféricos se conectam e transmitem suas informações. Além disso, será ela a responsável por definir qual tipo de processador usar, assim como placa de vídeo, memória, etc. Informática é o termo usado para designar um grande conjunto de conhecimentos relativos ao armazenamento, processamento, coleta e transmissão de informação digital. A palavra informática, no entanto, deriva do termo alemão “informatika”, criado em 1956 pelo cientista da computação Karl Steinbuch. O sentido dessa expressão remete à ideia de processamento da informação. Alguns profissionais da área atribuem a origem da palavra “informática” à junção de duas palavras: informação e automática, já que a informática é uma ciência responsável pelo processamento automático de informação. 4 Hard Disk (Disco rígido) Popularmente conhecido como “HD”, o Hard Disk tem um único e exclusivo papel que é armazenar todos os arquivos e informações necessárias para o funcionamento do seu computador, como, por exemplo, o sistema operacional, programas, jogos, músicas, vídeos, entre vários outros. SSD (Solid State Drive) Unidade responsável pelo armazenamento de seus conteúdos, que é uma evolução dos HD´s. Ela é mais rápidos ao acessar os arquivos, por isso são mais usadas para instalação dos Sistemas Operacionais sendo o carregamento mais rápido. Memória RAM (Memória de Acesso Aleatório) Memória de acesso aleatório (do inglês Random Access Memory, frequentemente abreviado para RAM) é um tipo de memória que permite a leitura e a escrita, utilizada como memória primária em sistemas eletrônicos digitais CPU (Unidade de Processamento Central) CPU é o processador principal de um computador, responsável pela velocidade de operação da máquina ao executar tarefas, como, por exemplo, abrir algum programa e executá-lo. Cooler Altas temperaturas afetam diretamente o desempenho dos componentes do computador, por isso a importância de contar com um bom sistema de arrefecimento. 5 A CPU é uma das que mais exigem atenção. Por isso, você sempre verá um cooler disposto sobre a área central da placa-mãe, responsável por controlar e manter a temperatura dentro dos padrões operacionais requeridos. Placa de vídeo A placa de vídeo é a responsável por transmitir, graficamente falando, tudo que vemos na tela do computador, inclusive o cursor do mouse. E para quem gosta de jogos ou trabalha com programas de edição gráfica pesados, há a necessidade de possuir uma boa placa de vídeo. Boa parte dos computadores atuais já acompanha uma de baixa potência, porém a mesma serve somente para executar funções básicas, deixando muito a desejar. Fonte de alimentação É gerador/transformador que recebe a energia da rede elétrica 110/220V e modifica para distribui-la aos componentes do seu computador. Quando a fonte é maior que a necessidade, não há risco algum para os componentes. Já quando apresenta potência menor que a recomendada, existe sim a possibilidade de danificar seu equipamento. Assista o vídeo Por dentro do computador - Como funciona um computador (animação) em: https://www.youtube.com/watch?v=RRBO9KYuN28 6 Sistema Operacional É o conjunto de programas que gerenciam recursos, processadores, armazenamento, dispositivos de entrada e saída e dados da máquina e seus periféricos. O sistema que faz comunicação entre o hardware e os demais softwares. O Sistema Operacional cria uma plataforma comum a todos os programas utilizados. Exemplos: Dos, Unix, Linux, Mac OS, OS-2, Windows NT. Funções Básicas: Dentre as funções básicas de computadores de uso geral, pode-se citar: • Definição da interface com o usuário; • Compartilhamento de hardware entre usuários; • Compartilhamento de dados entre usuários; • Gerenciamento dos dispositivos de entrada e saída; • Tratamento e recuperação de erros. Em suma, o sistema operacional, tem as funções básicas de interpretar os comandos do usuário; controlar os periféricos (teclado, vídeo, discos, impressora, mouse, plotter, etc) e organizar arquivos em disco. O sistema operacional possui interface com: • Usuários: pessoas que utilizam o computador como uma ferramenta dentro da sua área de atuação; • Hardware: equipamentos conectados, memória; • Programas: softwares aplicativos, utilitários e compiladores; • Operadores: de computador, responsáveis pela monitoração do sistema operacional, normalmente em máquinas de grande porte, como funções de controle de discos, fitas, impressora, etc.; 7 • Programadores de aplicação: profissionais que desenvolvem software aplicativo para um determinado tipo de máquina e determinado sistema operacional; • Software: Programas de computador. • Administradores do sistema: responsável pelo controle da utilização da máquina, seus recursos e softwares, cadastramento de usuários, oferecer ou retirar direitos a determinadas operações, a utilização de recursos (ex. impressora), etc. Abaixo o infográfico demonstrando as camadas do sistema. Windows Explorer Esse talvez seja o recurso do sistema que mais será utilizado no dia- a-dia. O Windows Explorer (do inglês Explorador de Janelas) é o Gerenciador de Pastas e Arquivos do sistema Windows. Ele é utilizado para todas as atividades de manipulação de Pastas e Arquivos, nos possibilitando fazer cópia, exclusão e mudança de local dos mesmos. Através dele é feita a manipulação e manutenção das informações contidas no HD, PenDrive, DVD, CD, dentre outros dispositivos de armazenamento. 8 Sua janela é formada por dois painéis, onde o lado esquerdo, chamado de Painel de Pastas, exibe toda a estrutura de Pastas, partições e drives da máquina, e o lado direito, chamado de Painel de Conteúdo, exibe os conteúdos do item selecionado à esquerda. Para visualizar o Explorador de arquivos execute os passos abaixo: • Clique no ícone queé o Explorador de Arquivos. • OU Pressione as teclas (CTRL) + (E) juntas. A janela será aberta 9 O que é um sistema de arquivo? Existem vários sistemas de arquivo, e cada um divide a superfície do disco da sua maneira. Alguns exemplos de sistema de arquivo: FAT, FAT32, NTFS, HPFS, CDFS, etc. Um sistema operacional pode reconhecer um, alguns ou todos estes sistemas. No Windows o sistema das máquinas atuais é o NTFS que significa NT File System (sistema de arquivos do NT, onde NT originalmente significava New Tecnhology). Suportado pelo Windows NT, 2000 e XP, ele é um sistema de arquivo "superior" se comparado ao FAT16 e ao FAT32, e foi "desenhado" principalmente para SERVIDORES. As principais vantagens do NTFS são na área de segurança (muito importante para servidores), compatibilidade POSIX, e alta capacidade de tolerância a falhas (também muito importante para servidores). Ele também é muito eficiente na área de tamanhos de cluster, e na realidade você pode formatar uma partição com o tamanho de cluster que você desejar (muito útil quando por exemplo você tem em uma máquina características bem específicas de tipos/tamanhos de arquivos predominantes). Suporta partições de até 16 exabytes, o que no momento excede em muito qualquer previsão de crescimento de volumes de dados, porém, isto só na teoria! A capacidade correntemente suportada pelo cluster é de 2 TB (igual ao FAT32), porém a tecnologia está pronta para suportes a maiores tamanhos, e espera-se que com o barateamento do custo de armazenagem/HDs, as novas versões rapidamente irão implementar a capacidade prevista no seu desenvolvimento. Os dados sobre os arquivos são armazenados no MFT (Master File Table) que inclui informações sobre localizações dos clusters do arquivo, atributos de segurança, nome de arquivos, etc. Além disto mantém um "log de transações", que pode ser utilizado para recuperação (operações de arquivos que ainda não foram realizadas também são gravadas no log, de tal forma que se o sistema cair, o sistema de arquivos pode ser rapidamente atualizado). 10 A forma de o computador guardar os dados e programas nos discos é através de arquivos. Podem ser dados de trabalho diário, como documentos de processadores de texto, etc. Há diferenças entre arquivos de dados e arquivos de programas. Basicamente, os arquivos de dados possuem conteúdos variáveis, de acordo com a introdução de dados por parte do usuário, e os nomes dados a estes arquivos são de escolha do próprio, da forma como ele quiser reconhecer o arquivo criado. Os arquivos tipo programas recebem os seus nomes fornecidos pelos fabricantes dos softwares, e seus respectivos conteúdos não podem ser alterados pelo usuário. Pastas Pastas e Subpastas O armazenamento de grupos de arquivos em diferentes diretórios facilita e muito a localização de arquivos e também melhora o gerenciamento de dados. Diretório ou Pasta é o lugar criado pelo usuário para guardar os arquivos. A finalidade da pasta é facilitar e simplificar o armazenamento de informações pelo agrupamento das informações iguais ou semelhantes. A pasta que contêm todos os outros é chamado de Pasta principal ou raiz, os outros são chamados de Subpastas ou Pastas de primeiro nível. Veja na tela abaixo um exemplo: No Windows os arquivos são associados aos programas em que foram gerados. 11 Unidades: As unidades são os locais físicos de armazenamento: Disco Rígido também chamado de Disco Local, Unidades de CD, DVD ou Blu- ray, PenDrive e HD´s externos; Arquivos: Arquivo é um conjunto de informações nomeadas, armazenadas e organizadas em uma mídia de armazenamento de dados. O arquivo está disponível para um ou mais programas de computador, sendo essa relação estabelecida pelo tipo de arquivo, identificado pela extensão recebida no ato de sua criação ou alteração. Pesquisa: Local onde se digita o nome ou parte do nome do arquivo a ser encontrado 12 Para criar novas Pastas, primeiramente devemos selecionar o local onde será criada, clicando sobre ela, ou em uma determinada Pasta ou unidade de disco (partição) no Painel de Pastas (lado esquerdo da janela). Em seguida, podemos efetuar um dos seguintes procedimentos: • Clicar com BDM (Botão Direito do Mouse) na unidade ou pasta desejada; • Será aberto menu suspenso, vá até a opção Novo e clique em Pasta; • Digite um nome para pasta criada e pressione a tecla Enter. Copiando e Movendo Pastas e Arquivos Para copiar uma Pasta ou um Arquivo, basta selecionar o arquivo ou pasta desejado e efetuar uma das seguintes ações: 13 PARA COPIAR PARA MOVER Selecionar o arquivo ou pasta desejado Pressionar as teclas CTRL C Ir ao local onde o arquivo ou pasta irá Pressionar as teclas CTRL V Ou Clicar com BDM, ir à opção Copiar; Ir ao local onde o arquivo ou pasta irá Pressionar as teclas CTRL V Pressionar as teclas CTRL X Ir ao local onde o arquivo ou pasta irá Pressionar as teclas CTRL V Ou Clicar com BDM, ir à opção Recortar; Ir ao local onde o arquivo ou pasta irá Pressionar as teclas CTRL V Renomeando Pastas e Arquivos Para Renomear uma Pasta ou um Arquivo, basta selecionar o ícone desejado, geralmente através do Painel de Conteúdos, e efetuar uma das seguintes ações: • Acesse o menu Arquivo, ou o botão Organizar, e escolha a opção Renomear, como mostra a figura a seguir; Ou 14 • Clique com o Botão Direito do Mouse sobre o ícone desejado e, no menu que será exibido, escolha o comando Renomear. Ou • Selecione o ícone que deseja Renomear, para editá-lo, pressione a teclaF2 Ou • No teclado ou dê dois cliques lentos, com o botão esquerdo do mouse, sobre o ícone do arquivo ou pasta. 15 Mecânica A mecânica é a área responsável pelo conjunto estrutural e pelo conjunto de movimento, ou seja, através da mecânica é possível fazer que o robô tenha esqueleto e seja capaz assim de movimentar tornando de extrema importância. Estrutural A Mecânica estrutural possui diversos elementos que compõem a estrutura física do robô, devido a complexidade e variedade, podemos novamente dividir em dois tipos estruturais. Estática A mecânica estrutural estática é um subsistema do robô que é responsável pela sustentação física. Fixando qualquer componente em qualquer lugar. Através da estrutura estática podemos fazer o esqueleto do robô utilizando peças de polímeros (plásticos e borracha) e de metais. Além de ser responsável pela fixação dos componentes para a movimentação do Robô tanto a parte Mecânica como a parte Elétrica Estruturas estáticas: - Barras - Bases - Conectores 16 - Mancais - Cantoneiras - Parafusos e Porcas - Ganchos Dinâmica A estrutura dinâmica é a estrutura do robô responsável pela transmissão de movimento gerado por alguns atuadores sempre utilizando a estrutura estática para sua fixação. Ou seja, utilizamos a dinâmica para fazer que o robô se movimente, transferindo, por exemplo, a energia do motor para o braço do robô. Se como no corpo humano, a estrutura estática é o esqueleto os ossos do corpo humano. A estrutura dinâmica seria exatamente os músculos do corpo humano. Polias Correias Engrenagens Rodas 17 Virabrequim Buchas Eixos Movimento Na parte de mecânica de movimento utilizaremos diversas leis na Física para que o robô possa se movimentar e transformar energia como desejar para que o movimento seja executado do melhor método possível a primeira delas e a mais importante é a Lei de Newton que diz que na natureza que vivemos, nada se cria, tudo se transforma, por exemplo, temos a energia elétrica que pelo motor se transforma em energia cinética (energiade movimento), que faz girar a polia transformando a energia cinética em energia rotacional, transferindo energia através da correia para a outra polia que enrola o cabo de aço do elevador fazendo que ele suba, transformando em energia rotacional em energia potencial (energia de altura). 18 Juntas Elásticas As juntas são aberturas previstas nas estruturas, que tem por finalidade permitir movimentos de origem térmica, deformação lenta, retração, frenagem, movimentos mecânicos e outros. Portanto, a escolha da junta deve estar sempre condicionada à expectativa de abertura máxima e mínima da junta. Diferencial O sistema diferencial é um conjunto de engrenagens mecânicas que transmitem o torque do eixo de saída do câmbio para os eixos responsáveis por transferir o torque para as rodas do veículo. Caixas de Redução Simples As caixas de redução são arranjos mecânicos (normalmente com engrenagens) que tem a função de reduzir a velocidade angular e aumentar o torque. A relevância em utilizar-se uma velocidade 19 reduzida implica na locomoção (pois do contrário o robô faria movimentos bruscos prejudicando o movimento). E o aumento do torque nos permite trabalhar com um limite de peso mais amplo para a unidade (chassi, placas de circuito impresso, bateria, etc). 20 ELETRÔNICA TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO (DDP) A tensão elétrica (V), que também é medida em volt (V) é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. A tensão elétrica indica o trabalho que deve ser feito, por unidade de carga, contra um campo elétrico para se movimentar uma carga qualquer. Separando um corpo neutro em duas regiões com cargas opostas cria-se uma tensão elétrica entre essas regiões. Toda fonte de tensão é estabelecida com a simples criação de uma separação de cargas positivas e negativas. Os símbolos que de fontes de tensão, sendo: Fontes de tensão contínua e Fonte de tensão alternada. 21 Para que servem os componentes eletrônicos? https://www.youtube.com/watch?v=C54Cp819Ebc CORRENTE ELÉTRICA O deslocamento de cargas elétricas para uma determinada direção e sentido é o que se chama de corrente elétrica. A corrente elétrica origina-se por meio de uma tensão elétrica aplicada entre dois pontos distintos no espaço. Ilustra-se na Figura 3.1 a corrente elétrica gerada por uma bateria. Normalmente utiliza-se a corrente causada pela movimentação de elétrons em um condutor, mas também é possível haver corrente de íons positivos e negativos (em soluções eletrolíticas ou gases ionizados). Em outras palavras, corrente elétrica é a quantidade de carga elétrica que atravessa a secção transversal de um condutor em um intervalo de um segundo. Quando uma carga de prova é submetida a uma tensão elétrica, ela move-se da região de maior potencial para a região de menor potencial. A tensão elétrica é a grande responsável pelo surgimento da corrente elétrica. 22 RESISTÊNCIA ELÉTRICA A resistência elétrica está associada a oposição do fluxo de carga (corrente) em um determinado circuito. Essa oposição é chamada de resistência. Um resistor, é um componente eletroeletrônico que cuja função é adicionar resistência elétrica ao circuito. Fatores que influenciam a resistência elétrica de um corpo CONDUTORES Alumínio (Al), cobre (Cu), ouro (Au) ISOLANTES Madeira (seca), borracha, etc. ENERGIA ELÉTRICA (POTENCIA). A energia elétrica é a capacidade de uma corrente elétrica realizar trabalho. A principal função da energia elétrica é a transformação desse tipo de energia em outros tipos, como, por exemplo, a energia mecânica e a energia térmica. A energia elétrica é dada por: W = P. ∆t A unidade de medida de energia é joule (J), entretanto, ao se tratar em energia elétrica é mais comum mensurá-la em 23 quilowatt-hora (kWh), sendo a potência P dada em kW e o intervalo de tempo ∆t em h (hora). CIRCUITOS EM SÉRIE Um circuito é dito série quando todos os elementos estão conectados no mesmo ramo, ou seja, a corrente que flui no circuito é a mesma para todos os elementos. EM PARALELO Dois ou mais elementos, ramos ou circuitos estão ligados em paralelo quando possuem dois pontos em comum. Circuito em Paralelo x Circuito em Série 24 CIRCUITO MISTO Por definição, circuito misto é aquele que contém componentes ligados em série e em paralelo. O método mais utilizado para análise de circuito misto é o método de redução e retorno. Este método consiste em reduzir todo o circuito a um único componente equivalente ligado à fonte, determinar a corrente fornecida pela fonte e repetir o processo no sentido inverso até chegar ao valor da grandeza desconhecida. COMPONENTES RESISTOR O RESISTORES ( FIXO ) O primeiro componente que iremos estudar chama-se resistor. Sua função é limitar o fluxo de corrente em um circuito, ou seja, dificultar a passagem da correte elétrica. A unidade de medida da resistência elétrica é o Ohm, simbolizada por Ω. Os resistores mais comuns são os de carbono, utilizados nos aparelhos eletrônicos, como rádios, DVDs, televisores são pequenos, com potências de 25 1/8W a 5 W, tipicamente. Em um esquema eletrônico identificamos o resistor pelo seu símbolo, independente da sua potência, material ou tamanho, lembrando que o resistor não tem polaridade. Abaixo você encontra as duas formas simbólicas para o resistor. 26 Exemplo de leitura: Acima encontramos um resistor de 4 faixas com as respectivas cores impressas em seu corpo: marrom, verde, amarelo e prata. Vamos realizar a leitura sempre da esquerda para direita, conforme a imagem acima. RESISTORES VARIÁVEIS Existem resistores que podem ter sua resistência alternada, e por isso são usados em ajustes ou controles. Temos dois tipos principais de resistores variáveis que são os trimpots e os potenciômetros. Os trimpots são usados para ajustar a resistência em um circuito de maneira semi-permanentes, ou seja, ajustes que não necessitem serem acertados a todo instantes. Ajuste de calibragens como ganhos, sensibilidade, etc... 27 RESISTORES ESPECIAIS Foto resistor também conhecido LDR (Light Dependent Resistor) é um resistor cuja resistência depende da intensidade de luz que incide sobre ele. Abaixo você encontra alguns modelos reais de LDR. 28 LEIS DE OHM As Leis de Ohm, postuladas pelo físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854) em 1827, determinam a resistência elétrica dos condutores, afirma que, para um condutor mantido à temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante. Essa constante é denominada de resistência elétrica. Elaborou uma relação matemática que diz que a voltagem aplicada nos terminais de um condutor é proporcional à corrente elétrica que o percorre, matematicamente fica escrita do seguinte modo: V = R.i Onde: V é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volts (V); i é a corrente elétrica, cuja unidade é o Ampere (A); R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω). 29 Capacitores Capacitores O capacitor cumpre inúmeras finalidades nos circuitos eletrônicos. Os capacitores são utilizados como reservatórios de cargas nos circuitos de filtro, como “amortecedores”, evitando que ocorram variações grandes em um circuito, em acoplamentos e desacoplamentos de sinais, no bloqueio de corrente continua, para livre passagem da corrente alternada, etc.. . A unidade de medida de um capacitor é dada em Farads (F). 30 CAPACITOR DE POLIÉSTER Capacitor de poliéster é muito utilizado nas montagens eletrônica. Este tipo de capacitor, geralmente apresentamenor capacidade que os eletrolíticos, sendo da ordem de alguns nanofarads (nF) até alguns microfarads (µF). Não tem polaridade como os eletrolíticos. Abaixo você encontra alguns modelos reais de capacitores de poliéster. Em um esquema eletrônico identificamos o capacitor de poliéster pelo seu símbolo, independente do tamanho e tensão de trabalho. Abaixo você encontra forma simbólica para o capacitor poliéster. CAPACITORES CERÂMICOS Capacitor cerâmico também é muito utilizado nas montagens eletrônica, principalmente em circuitos osciladores e de RF. Este tipo de capacitor, geralmente apresenta menor capacidade que os de poliéster e eletrolíticos, sendo da ordem de alguns picofarads (pF) até centenas de nanofarads (nF). Também não 31 possui polaridade. Abaixo você encontra alguns modelos reais de capacitores de cerâmica. INDUTORES Indutores ou bobinas são componentes formados por espiras de fio esmaltado que podem ser enroladas em uma forma sem núcleo de ferro ou ferrite. Os indutores podem ser especificados pela indutância em Henrys (e seus submúltiplos como o milihenry e o microhenry) ou ainda pelo número de espiras, diâmetro e comprimento da forma, além do tipo do núcleo. 32 TRANSFORMADORES Transformadores são componentes formados por duas bobinas ou enrolamentos em núcleo ou forma comum. Eles são usados para alterar o valor de uma voltagem AC, principalmente nas fontes de alimentação. O tipo mais utilizado de transformador é denominado “transformador de força”. Em um esquema eletrônico identificamos o transformador pelo seu símbolo, independentemente do tamanho, tensão de saída e da corrente, devendo observar as especificações fornecidas no esquema do circuito. Abaixo você encontra algumas formar simbólicas mais utilizadas para o indutor. 33 COMPONENTES ATIVOS (SEMICONDUTORES) DIODOS RETIFICADORES Os diodos semicondutores são dispositivos que conduzem a corrente num único sentido. Por este motivo eles são utilizados tanto em funções lógicas como na retificação, ou seja, para converter corrente alternada em corrente contínua. Abaixo você encontra alguns modelos reais de diodos. DIODOS DE SINAL São projetados para funcionarem com baixas correntes (menos de 1 A). Possuem o encapsulamento de vidro, podem ser de silício ou germânio e os encontraremos nos circuitos chaveadores ou retificadores de baixa corrente. PONTE DE DIODOS RETIFICADORES Trata-se de um conjunto de diodos montado e conjunto chamado Ponte de diodos, este conjunto é composto por 4 34 diodos e pode ter diversos encapsulamentos com capacidade de trabalhar com ampla faixa de corrente, dependendo do modelo de das características da ponte. Abaixo você encontra alguns modelos reais de ponte de diodos. DIODO ZENERS Estes diodos podem conduzir corrente no sentido inverso. Para isto devemos aplicar tensão igual ou maior que a indicada no corpo dele. Quando um Zener está conduzindo no sentido inverso, ele mantém a tensão constante nos seus terminais. Portanto ele pode ser usado como estabilizador, regulador de tensão ou em circuitos de proteção em circuitos de baixa corrente. Abaixo você encontra alguns modelos reais de diodos Zeners. Em um esquema eletrônico identificamos as pontes de diodos pelo seu símbolo, independentemente do tipo e da corrente, devendo observar as especificações fornecidas no esquema do 35 circuito. Abaixo você encontra a forma simbólicas para uma ponte de diodo. LED LED (ou diodo emissor de luz) é um diodo especial feito de arseneto de gálio que acende quando polarizado no sentido direto. É usado nos circuitos como sinalizadores visuais. Abaixo você encontra alguns modelos reais de LEDs. Em um esquema eletrônico identificamos os LEDs pelo seu símbolo, independente do tipo e da cor e do tamanho. Abaixo você encontra a forma simbólicas para um LED. TRANSISTORES De todos os componentes eletrônicos, talvez o mais importante seja o transistor bipolar ou simplesmente transistor. O transistor pode amplificar sinais, gerar sinais ou ainda funcionar como uma chave eletrônica, ligando e desligando circuitos. Em outras 36 palavras, colocando um transistor num circuito ele pode controlar este circuito a partir de sinais de comando. Existem dois tipos de transistores que são diferenciados pelo modo como sua estrutura de silício é determinada. Se usarmos dois pedaços de silício N e um de silício P teremos um transistor NPN. Por outro lado, usando dois pedaços de silício P e um de N, teremos um transistor PNP. Em um esquema eletrônico identificamos os transistores bipolares pelo seu símbolo, pode ser um transistor NPN ou um transistor PNP. Abaixo você encontra a formas simbólicas para os dois tipos de transistores. RELÉS Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos. Nas proximidades de um eletroímã é instalada uma armadura móvel que tem por finalidade abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado 37 um campo magnético que atua sobre a armadura, atraindo-a. Nesta atração ocorre um movimento que ativa os contatos, os quais podem ser abertos, fechados ou comutados, dependendo de sua posição, conforme mostra a figura. Em um esquema eletrônico identificamos os relés pelo seu símbolo, conforme o número de pinos e contatos NA e NF. Os relés são dotados de contatos, que podem ser do tipo normalmente abertos NA e do tipo normalmente fechado NF. Identificando os componentes eletrônicos em um circuito Utilizando alguns exemplos de circuitos eletrônicos, iremos identificar agora os componentes em seus respectivos circuitos. O objetivo principal desta etapa é fazer com que você se familiarize com os componentes eletrônicos em um esquema eletrônico real, aprendendo a identificar os componentes e compreendendo as conexões do esquema, para que posteriormente você possa utiliza-lo nas montagens eletrônicas. 38 Atente as polaridades e ligações dos terminais dos componentes, pois caso seja invertido em uma montagem o circuito não funcionará, e dependendo da tensão de trabalho utilizado o componente pode até danificar-se devido ao erro durante a montagem. Todos os circuitos que estaremos estudando estão sendo utilizado com objetivo de interpretação simbólica e por isso não entraremos em detalhe em relação ao funcionamento do mesmo. CIRCUITO 1 Este primeiro circuito que estaremos verificando, trata-se de um mini pisca-pisca, que funciona!!! 39 CIRCUITO 2 Este nosso segundo circuito trata-se de um circuito de iluminação de emergência. CIRCUITO 3 Este próximo circuito trata-se de um transmissor de vídeo, do tipo Vídeo Link. Neste circuito encontramos um componente chamado indutor (bobina). 40 Circuito 4 O próximo e último circuito é bem simples, porém utiliza um componente da família dos Tiristores, o SCR. Trata-se de um componente muito utilizado no controle de cargas DC. ATUADORES São os componentes que consomem energia elétrica da fonte ou das pilhas para realizar uma ação. Os atuadores são fixados sempre na estrutura estática do robô. Para melhor diferenciar, podemos classificar os atuadores em dois grupos: 41 ROTACIONAIS Os rotacionais são os atuadores que através de energia elétrica geram ou fornecem ação em movimentos que possuam rotação e torque. Os atuadores, normalmente, atuam diretamente nas estruturas dinâmicas, para que a energia possa ser transmitida. Comparando com o corpo humano, os atuadores seriam o pulmão e o estomago, pois através da energia dos alimentos e oxigênio é possível manter o corpo funcionando e se movimentando. Norobô, os atuadores utilizam a energia elétrica provida das pilhas e transformam em energia cinética (energia de movimento). EMISSORES Os Emissores são os atuadores diferente dos geradores, que ao invés de produzir energia cinética, utilizam energia elétrica para a emissão visual, sonora, calórica e magnética. Para a robótica, estes atuadores são essenciais, pois além de efeitos visuais, podem transmitir estado de uma ação. Voltando a comparar com o corpo humano, os atuadores seriam, por exemplo, as cordas vocais, que transforma a energia do corpo em energia sonora, produzindo ruído que desejamos. 42 LED Infra Vermelho Buzzer Solenóide LDR Sensor de tempera- tura SENSORES No Terceiro e Quarto modulo, você irá aprender e praticar projetos com os diversos tipos de sensores e suas inúmeras funções. Na robótica, os sensores são de extrema importância, pois são responsáveis por transformar todas as informações no ambiente que cerca o robô em informações digitais. Para efeito de comparação, os sensores no corpo humano seriam, por exemplo, os olhos, que interpretam a visão e através de sinais elétricos transmitem ao cérebro, ou também o ouvido, que capta os ruídos e interpreta em sinais elétricos para o cérebro. Esta comunicação ocorre por sinais através de cabos elétricos que entram no micro controlador. Estes sinais podem ser gerados de dois modos. 43 SINAL DIGITAL Sinal Digital é um sinal com valores discretos (descontínuos) no tempo e em amplitude. A representação de um sinal digital é um histograma. Usando o mesmo exemplo acima, se um sinal varia seus valores de 0 a 10, o sinal digital assumirá os valores discretos (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10). Se um sinal no sistema digital acima tem o valor de 4,25 em qualquer instante de tempo, é representado pelo valor mais próximo discreto, neste caso o 4. Os sinais que variam de 4 a 4,5 serão representados pelo 4 e sinais que variam de 4,5 a 5 serão representados pelo 5. Sinal Digital Portanto, com o sinal digital pode-se garantir a qualidade de um sinal, diminuindo os custos de armazenamento e tempo de processamento. O sinal digital ocorre através de uma lógica Booleana ou lógica Binária (Sim ou Não, Verdadeiro ou Falso, 1 ou 0), ou seja, ele envia um sinal para o microcontrolador dizendo se é Sim (Verdadeiro, 1) ou Não (Falso, 0). 44 Sensores Digitais: Fim de Curso Sensor Magnético Sensor de Nível Sensor de Presença LDR Sensor de Luz Sensor de tempera- tura ANALÓGICO Sinal Analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. A representação de um sinal analógico é uma curva. Como mostra a figura abaixo. Como exemplo, se um sinal varia seus valores 0 a 10, o sinal analógico passa por todos os valores intermediários possíveis (0.01, 0.566, 4.565, 8.55...). Sendo assim a faixa de frequência é bem maior e não tão confiável. Sinal Analógico Sensores analógicos são sensores que ao invés de transmitir sinal binário (1 ou 0), transmite uma medida que é verificada pela tensão de corrente (“voltagem”) que chega no microcontrolador, deste modo podemos verificar, por exemplo, intensidades diferentes de luz. 45 Afinal qual a diferença entre Comunicação Analógica e Digital?? https://www.youtube.com/watch?v=yHPfrIXKv3s O Terceiro e Quarto módulo que iremos aprofundar é a Lógica, o conceito essencial para a robótica. Sem lógica não há robótica, pois é responsável pelo controle de todo o robô, ou seja, pela ativação dos atuadores através do sinal dos sensores. Como no corpo humano o cérebro que distribui e toma decisões, a lógica é no robô que toma as decisões e distribuí os comandos com base na programação ou no sinal dos sensores. Na lógica da Robótica, é possível dividir em dois tipos de lógica. A lógicas das ligações constitui no ato de que o robô tome determinadas decisões sem precisar da utilização de programação ou intervenção humana, decidindo através de seus sensores e chaves, utilizando o relé por exemplo. Para exemplificar, iremos utilizar o robô seguidor de linha, que através do rele faz a roda do carrinho virar para o outro lado utilizando uma inversão de polaridade do motor, ou um exemplo mais simples onde o robô somente liga se a chave estiver fechada. 46 Sensores Intensida de de Luz Intensida de de Calor Distância Intensida de Sonora Sensor de cor 47 REFERENCIAS CARVALHO, Thomas. Carga elétrica. Disponível em < https:// www.infoescola.com /fisica/carga-eletrica/>. Acesso em 29 abr. 2019. COELHO, Marco Antonio. Diferença entre sinal digital e analógico. Disponível em <https://cgrbrasil.com.br/artigos/ diferenca-entre-sinal-digital-e-analogico/>. Acesso em 20 abr. 2019 BATTISTI, Julio. Informática para Concursos. Disponível em <https://www.juliobattisti.com.br/tutoriais/jorgeasantos/inform aticaconcursos027.asp>. Acesso em 10 abr. 2019. BRAGA, Newton C. Todos os tipos de sensores (ART1158). Disponível em <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/ eletronica/52-artigos-diversos/9875-todos-os-tipos-de-sensores- art1158 >. Acesso em 29 abr. 2019. BRUM, Bruno. Tensão Elétrica. Disponível em <http://www.leomar.com.br/brinquedos/images/stories/manuai s/laboratorio/guia%20de%20robotica.pdf>. Acesso em 27 abr. 2019. ESESP. Apostila informática básica Windows e Word: Eixo conhecimento em rede. Disponível em <https://esesp.es.gov.br/Media/esesp/Apostilas/apostila_infor_ basic_16.pdf>. Acesso em 16 abr. 2019. LEOMAR. Guia Almanaque – Robótica. Disponível em <http://www.leomar.com.br/brinquedos/images/stories/manuai s/laboratorio/guia%20de%20robotica.pdf>. Acesso em 22 abr. 2019. 48 JÚNIOR, Joab Silas da Silva. O que é diferença de potencial? Disponível em <http://www.leomar.com.br/brinquedos/images /stories/manuais/laboratorio/guia%20de%20robotica.pdf>. Acesso em 27 abr. 2019. MUTTI, Heleno do C. Noções básicas sobre componentes eletrônicos. Disponível em <https://files.comunidades.net/ mutcom/Nocoes_basicas_de_componentes_eletronicos.pdf>. Acesso em 29 abr. 2019. 49