Este documento descreve a primeira aula de um curso de Automação com Arduino realizado em Quixadá, Ceará em Outubro de 2013. A aula introduz conceitos básicos de computação física, eletricidade e eletrônica e apresenta a plataforma Arduino.

1. Curso de Automação
Arduino
1Aula
Quixadá – CE
Outubro de 2013

2. Dinâmica
- Qual o seu nome? de onde você é? Qual
semestre?
- O que você entende por automação?
- Porque se inscreveu no curso?

3. Conteúdo
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Computação física
Conceitos básicos de eletricidade
Conceitos básicos de eletrônica
Introdução ao arduino
Sinais analógicos e digitais
Sensores e atuadores
Comunicação serial

4. Computação física
• O objetivo é interligar o mundo físico com o
mundo virtual.
• Usar a computação e a interação com a
tecnologia para o desenvolvimento das suas
atividades.
• meio para comunicação e interação entre
pessoas.

5. Computação física
como vemos os
computadores?

6. Computação física
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Teclado
Mouse
Monitor
CPU
Caixas de som

7. Computação física
como os computadores
nos veem?

8. Computação física
• Dedos
[teclado/mouse]
• Olho
[monitor]
• Duas orelhas
[caixas de som]

9. Eletricidade

10. Conceitos básicos de eletricidade
Universo formado de átomos partículas atômicas:
prótons: cargas positivas
elétrons: cargas negativas
Eletricidade - interação entre partículas atômicas.

11. Conceitos básicos de eletricidade
“elétron extra”
“buraco”
Atomos com mais elétrons que
prótons estão carregados
negativamente (íon negativo)
Atomos com menos elétrons
que prótons estão carregados
positivamente (íon positivo)

12. Conceitos básicos de eletricidade
Cargas iguais se repelem
Cargas opostas se atraem
S
Cargas em movimento
geram campo magnético
N
Campo magnético em movimento
gera corrente elétrica

13. Conceitos básicos de eletricidade
• Condutores e isolantes
Condutor – permite o fluxo de elétrons
Isolante – evita a passagem de elétrons

14. Conceitos básicos de eletricidade
• Diferença de potencial (v)
Cargas positivas
Diferença de potencial
ou tensão.
V
Cargas negativas
Quanto maior a tensão, mais “força” teem os elétrons

15. Conceitos básicos de eletricidade
•
Corrente elétrica (i)
fluxo de elétrons em um condutor
quanto maior a corrente,
maior a “quantidade” de elétrons

16. Conceitos básicos de eletricidade
• Tipos de corrente elétrica
Mesma polaridade
no tempo (sentido
continuo)
Inversão de
polaridade no tempo

17. Conceitos básicos de eletricidade
•
Resistência elétrica (r)
propriedade do material condutor em reduzir
a passagem dos elétrons
elétrons “se acumulam e batem”
no condutor, “dissipando” sua energia
(gerando calor)

18. Conceitos básicos de eletricidade
•
Circuito elétrico
carga
[consumidor]
+
gerador
[fonte]
R
V
–
condutor
[caminho]
i

19. Conceitos básicos de eletricidade
•
Circuito elétrico
carga
[consumidor]
condutor
[caminho]
i
R
V

20. Introdução ao arduino

21. Introdução ao arduino
• É uma plataforma de prototipagem eletrônica
de hardware e software livre, a qual tem
origem em Wiring(fiação), utiliza uma
linguagem de programação padrão C/C++.

22. Introdução ao arduino
Lilypad
Boarduino
Paperduino
Pro
Mini
Duemilanove
mega

23. Introdução ao arduino
As duas placas mais utilizadas:
LEONARDO
UNO

24. Introdução ao arduino Mega
Arduino Mega

25. Arduino Mega
• portas
• 54 entradas/saídas digitais
• 16 entradas analógicas
• memória
• RAM: 8K
• Flash (programa): 128k – 4k (bootloader)
• velocidade de processamento: 16MHz

26. Arduino Mega
• Entradas e saídas digitais
• 54 pinos de entradas e saídas digitais (0 – 54)

27. Arduino Mega
• Entradas analógicas
•
16 pinos de entrada analógica com resolução de 10 bits (0 – 1023), Ao contrario das
portas digitais, as portas analógicas são apenas de entrada e nelas podemos ter
como entrada infinitos valores de tensão (delimitados na faixa de 0V a 5V). Como
os conversores analogico-digitais

28. Arduino Mega
• Saídas analógicas
• 12 pinos de saída analógica (PWM) com
resolução de 8 bits (0 – 255)

29. Arduino Mega
• Portas seriais
• 4 portas seriais
• os objetos Serial(conectado à USB), Serial1,
Serial2 e Serial3 são utilizados para acessar essas
portas.

30. Introdução a plataforma arduino.
compilar
(verif. programa)
exibir serial
área de código
parar execução
novo
abrir
salvar
enviar programa
para placa
área de status

31. Plataforma arduino - estrutura do sketch

32. Plataforma arduino – linguagem
• Linguagem baseada em C (mas bem mais fácil)
• Comandos básicos
• pinMode() – define um pino com entrada ou saída
• digitalWrite() – liga ou desliga uma saída digital
• delay() – “espera” um determinado tempo

33. Plataforma arduino – linguagem
• Exemplos
• pinMode(num_do_pino, OUTPUT);
• digitalWrite(num_do_pino, valor);
valor é LOW ou HIGH (0 ou 1, 0V ou 5V)
• delay(milisegundos);

34. Plataforma arduino – linguagem
• constantes
LOW | HIGH – indica nível baixo (0V) e alto (5V)
nos pinos
INPUT | OUTPUT – define se um pino vai ser pino
de entrada ou de saída

35. Atividade prática!

36. Atividade
• fazer o programa hello arduino, para pisca
um led
• use o pino 13 de saída digital

37. Resposta

39. Eletrônica

40. Eletrônica – protoboard
• antes disso:
• Protoboard

41. Jumpers

42. Eletrônica – resistores
• O resistor é o componente utilizado para
limitar a passagem da corrente elétrica. Os
resistores são feitos com material condutor de
alta resistividade elétrica e dissipam esta
energia elétrica na forma de calor. A unidade
de medida é o ohm (Ω).

43. Eletrônica – resistores

44. LED’S
• (Diodo Emissor de Luz) é um componente
eletrônico que emite luz visível (exceto LEDs
infravermelhos e ultravioletas).
• O terminal positivo é o
anodo e o terminal
negativo é o catodo,
representado
geralmente nos circuitos
respectivamente pelas
letras A e K.

45. Circuito de um LED

46. Circuito de um LED
• Esquemático

47. Como aceder um LED