AULA 2 - Microcontroladores - Técnico
Arquitetura do Arduíno
Principais blocos:
Como é estruturado o Hardware:
- 0-5 (azul) - pinos de entradas analógicas.
Entradas para o ADC, podem ser usados como I/O digital.
- 0-13 (verde) - pinos de I/O digitais . Pinos 0 e 1
também são utilizados para a comunicação serial.
- AREF(laranja) - referência analógica do ADC.
- S1 (azul) - botão de inicialização.
- ICSP (ciano) - conector de gravação In-Circuit.
- USB (amarelo) - usado para gravar o Arduino ou
energizá-lo.
- X1 (rosa) - fonte de alimentação externa
(9-12VDC, após diodo estará também em Vin).
Mais detalhadamente:
Escrita nas portas digitais
Vimos no primeiro exemplo, que o pino digital 13 está ligado diretamente a um LED de sinalização da placa e, portanto, nenhum LED externo foi necessário, para testar a escrita nas portas digitais.
Porém, se quisermos acender um LED externo à placa, podemos conectá-lo diretamente a outra porta digital qualquer, inclusive à própria porta 13.
Podemos utilizar um LED de 5mm que acende com 2,5V.
O problema, nesse caso, se dá por conta da porta digital: ela assume tensão 0V (nível lógico LOW), ou a tensão 5V (nível lógico HIGH), e caso coloquemos 5V no LED ele irá queimar.
Para solucionar esse problema precisamos ligar algum outro componente que seja responsável por dividir parte dessa tensão com o LED, para que ele não queime, então utilizaremos um resistor.
Portanto, ligamos um resistor de 120 em série com o LED, o resistor à porta 13 e o LED à porta GND (ground ou terra), como na Figura abaixo.
Não precisamos fazer nenhuma alteração no software para que esse circuito funcione: basta ligar o Arduino na porta USB do computador, para que o computador forneça alimentação ao circuito, e então veremos o LED externo piscar, juntamente com o LED interno.
Em vez do LED, poderíamos controlar outros componentes ou equipamentos digitais, como motores, eletrodomésticos, etc.
Cálculos de resistência
Para chegar ao valor de 120 acima, precisei fazer algumas contas (e arredondamentos).
Vamos aprender agora a calcular o valor dos resistores que precisamos utilizar.
Se precisarmos acender um LED verde, que é alimentado com tensão de 2,2V e corrente de 20mA através do Arduino, precisaremos de um resistor, como já vimos, já que o Arduino só consegue fornecer ou 0V ou 5V.
Colocaremos o resistor em série com o LED, e com isso podemos concluir que:
- A tensão total (soma das tensões no resistor e no LED) será de 5V, ou seja: VLED + VR = 5V
- A corrente total que deve passar pelo resistor e pelo LED (já que eles estão em série, é a mesma) será de 20mA, ou seja: ILED = IR = 20mA
- Precisamos colocar uma tensão de 2,2V no LED, ou seja: VLED = 2,2V
Sabendo desses detalhes, podemos concluir que a tensão no resistor será de:
VR =( 5V - VLED ) VR = 5V - 2,2V VR = 2,8V
Como IR = 20mA e VR = 2,8V , podemos calcular o valor da resistência R do resistor que iremos utilizar através da Lei de Ohm:
V = R.I
Assim, temos:
2,8V = R. 0,020A R = 2,8V/0,020A R = 140 ohms
Depois de feito o cálculo, podemos generalizar com a seguinte equação:
R = (Vfonte - VLED)/IR
Para o LED verde, precisamos de um resistor de 140, porém não existem resistores com esse valor para
venda (os valores, chamados de valores comerciais são pré-definidos).
Dada essa situação, temos duas alternativas: _ Utilizar um resistor de maior resist^encia e limitar mais a corrente (que fará com que o LED brilhe menos); ou _ Associar dois ou mais resistores em série ou paralelo para conseguir o valor. Geralmente escolhemos um resistor de valor próximo, já que uma alteração pequena de corrente não causará danos ao dispositivo, porém em alguns casos precisaremos combinar resistores de valores diferentes para conseguir o valor equivalente { esse tema será explicado em mais detalhes no próximo capítulo.
1.3.2 Alimentação do circuito
Internamente, o circuito do Arduino é alimentado com uma tensão de 5V. Quando ligamos o Arduino em uma
porta USB do PC, o próprio PC, através do cabo USB, alimenta o Arduino. Porém nem sempre temos um
PC por perto; para esses casos, podemos utilizar uma outra fonte de energia de 5V (a fonte deve ser ligada
diretamente nos pinos 5V e GND do Arduino).
Como não possuímos pilhas/baterias em abund^ancia no mercado com tensão de 5V, ça complicado alimentar
um Arduino dessa forma alternativa { se tivermos uma tomada de 127/220VAC por perto, poderíamos ligar
uma fonte AC/DC (essas sim, existem aos montes). Para resolver esse problema, o Arduino possui um regulador
de tensão que aceita tensões de 7 a 12V (na verdade, ele consegue funcionar com tensões entre 6 e 20V, apesar
de não ser recomendado). Com o regulador de tensão podemos combinar pilhas em série, utilizar uma bateria
de 9V ou mesmo baterias de carros, motos e no-breaks (12V).
Figura
| Introdução aos Microcontroladores | AULA 2 - Arquitetura do Arduíno | >> |
|---|