Linguagem de Programação. Linguagem C com Arduino

(1)

Linguagem de Programação

Linguagem C com Arduino

Prof. Luiz Claudio Ferreira de Souza

E-mail: luizclaudiofs@hotmail.com.br www.luizclaudiofs.blogspot.com

Belém / PA

2017

(2)

Sumário

Fundamentos de Eletrônica ... 3

Transistor ... 4

Fontes de Alimentação: ... 4

Resistores ... 4

Resistor adequado para um LED ... 5

Leitura do Resistor ... 8

Capacitor ... 9

Multímetro ... 10

Tensão Elétrica (DC): ... 11

Tensão Elétrica (AC): ... 11

Resistência Elétrica: ... 12

Corrente Elétrica: ... 12

ATIVIDADES: ... 13

Linguagem C com a Plataforma Arduino ... 15

Experiência 1 – Pisca Led ... 17

ATIVIDADES AVALIATIVAS ... 18

Atividade 1 (Experiência 2) ... 18

Atividade 2 (Experiência 3) ... 18

Atividade 3 (Experiência 4) ... 18

Atividade 4 (Experiência 5) ... 19

Experiência 6 - Led Controlado Pela incidência da Luz ... 20

Experiência 7 - Led controlado pela Luz ... 21

Atividade 1 (Experiência 8) ... 23

Atividade 2 (Experiência 9) ... 23

Experiência 10 - Monitorar a temperatura ambiente (Termômetro) ... 23

(3)

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Página 3

Fundamentos de Eletrônica

Para desenvolvermos projetos com Arduino utilizamos vários dispositivos eletrônicos,

na aula de Hoje conheceremos um pouco mais profundamente cada dispositivo

desses.

O circuito abaixo foi feito num experimento com o Arduino, Lembram?

Vamos fazer novamente o experimento, utilizando somente dispositivos eletrônicos,

sem o Arduino. O objetivo desse projeto está em conhecer alguns dispositivos que

utilizamos nos nossos experimentos do curso.

Abaixo temos um esquema de um circuito eletrônico do Oscilador que fizemos:

O Circuito acima é um circuito Oscilador, onde um transistor funciona

momentaneamente enquanto o outro não, assim o Led acenderá de acordo com a

disposição do Transistor (Ligado/Desligado). O dispositivo que acionará o transistor

será o capacitor.

(4)

Transistor

O

Transistor

funciona como um controlador de fluxo de corrente , funciona como uma

torneira, possui 3 terminais chamados de “base”, “emissor” e “coletor”. A “base” tem

a função da manopla da torneira ou seja, controlar o fluxo de corrente que irá fluir

entre o “coletor” e o emissor (o que entra na torneira pela caixa

d´água e o que sai na boca da torneira).

Fontes de Alimentação:

São utilizadas para Fornecer energia elétrica ao circuito

Resistores

Os

Resistores

são dispositivos eletrônicos utilizados para limitar a passagem da corrente

elétrica.

(5)

A corrente que passa pelo resistor gera um aquecimento, quanto maior o resistor,

melhor a capacidade de não termos um aquecimento anormal.

Imagine que você tem um LED de alto brilho de 5mm de cor azul, e que esse LED tem a corrente igual a 20mA e a tensão igual a 3 volts e que você vai alimentar o seu circuito com quatro pilhas, totalizando 6 volts e que você calculou o resistor adequado e deu 150 ohms, e você tem um resistor de 150 ohms de 1/4 de watt (muito comum). Esse resistor de 1/4 de w seria adequado?

Como o LED consome 3v e minha alimentação é de 6v então sobram 3v (6v - 3v = 3v), logo o valor de V para esse caso são os 3v que "sobraram".

P = V

2

/ R

P = 32_{/ 150}

P = 9 / 150 P = 0,06 w

Então um resistor de 1/4 de watt ou 0,25 watt seria adequado! Caso você queira usar um mais potente, de 1/2 watt ou 0,50 watt também poderia.

Resistor adequado para um LED

Exemplo 1:

Imagine que você que acender um led vermelho, de tensão igual a 2v e corrente igual a 20 mA em uma alimentação de 3v, usando 2 pilhas.

(6)

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Página 6 Convertendo os 20mA (miliamperes) do LED para amperes dariam 0,02 A (amperes).

R = (3 - 2) / 0,02 R = 1 / 0,02 R = 50 ohms

Exemplo 2:

Para ligação de LEDs em paralelo é recomendado que você use um resistor para cada led. Não se recomenda usar um resistor para todos os LEDs pois pode haver danos a eles. No caso temos um led vermelho, um verde e um azul. Então o correto é calcular individualmente um resistor para cada um dos LEDs.

para o LED vermelho

Convertendo os 20mA (miliamperes) do LED para amperes dariam 0,02 A (amperes).

R = (9 - 2) / 0,02 R = 7 / 0,02

(7)

R = 350 ohms

Como vai ser muito difícil encontrar um resistor de 350 ohms você pode usar um de 470 ohms.

para o LED verde

R = (9 - 2,5) / 0,02 R = 6,5 / 0,02 R = 325 ohms

Como vai ser muito difícil encontrar um resistor de 325 ohms você pode usar um de 330 ohms.

para o LED azul

R = (9 - 3) / 0,02 R = 6 / 0,02 R = 300 ohms

Como vai ser muito difícil encontrar um resistor de 300 ohms você pode usar um de 330 ohms

Exemplo 3

Há ainda uma situação em que você pode ligar LEDs em série e em paralelo ao mesmo tempo. Veja abaixo, onde temos três LEDs vermelhos (em série) e um LED azul ligados em paralelo e alimentados por uma bateria de 9v.

Nesse caso você deve tratar os LEDs ligados em série (no caso os vermelhos) como se fossem um LED só, somando-se suas tensões para calcular o resistor. para os LEDs vermelhos ligados em série

Convertendo os 20mA (miliamperes) dos LEDs para amperes dariam 0,02 A (amperes).

R = (9 - 6) / 0,02 R = 3 / 0,02 R = 150 ohms

(8)

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Página 8 Logo para esse três LEDs em série um resistor de 150 ohms seria adequado. para o LED azul

R = (9 - 3) / 0,02 R = 6 / 0,02 R = 300 ohms

Como vai ser muito difícil encontrar um resistor de 300 ohms você pode usar um de 330 ohms ou usar dois de 150 ohms ligados em série.

(9)

Capacitor

Capacitor é um componente eletrônico que armazena carga elétrica ao ser ligado a uma fonte de alimentação.

Capacitância é a capacidade de carga elétrica que um capacitor pode armazenar. Quanto maior a capacitância maior e a capacidade do capacitor de armazenar carga elétrica. A capacitância é medida em farad e sua abreviação é F.

Experimento:

Observe o circuito Oscilador presente na primeira. Agora você deverá monta-lo

fisicamente.

(10)

Multímetro

Estudamos diferentes dispositivos até o momento, vimos alguns

cálculos, conceitos. Hoje conheceremos um importante

instrumento de medição, o Multímetro.

Três medições são de extrema importância para nossa

caminhada, Tensão Elétrica, Corrente Elétrica e Resistência

Elétrica.

(11)

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Página 11 Tensão Elétrica (DC):

(12)

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Página 12 Resistência Elétrica:

(13)

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Página 13 ATIVIDADES:

1- Identifique a tensão elétrica das baterias distribuídas pelo professor,

através do multímetro.

2- Faça a leitura dos Resistores distribuídos pelo professor e compare

com as leituras feitas com o uso do multímetro.

(14)

R= 220 Ohm

V= 5 Volts

I= 0,55 A

4- Meça o valor da Corrente elétrica total no circuito acima

R= (5 – 2)/0,55

R= 5,4545 Ohm

(15)

Linguagem C com a Plataforma Arduino

Nós seres humanos precisamos converter as nossas idéias para uma forma que os computadores consigam processar, ou seja, a linguagem de máquina. Os computadores de hoje não conseguem entender a linguagem natural que nós usamos no dia a dia, então precisamos de um outro "idioma" especial para instruir o computador a fazer as tarefas que desejamos. Esse "idioma" é uma linguagem de programação, e na verdade existem muitas delas.

Essas linguagens de programação também são chamadas de linguagens de programação de alto nível. A linguagem de programação utilizada no Arduino é a linguagem C++ (com pequenas modificações), que é uma linguagem muito tradicional e conhecida. Essa é a linguagem que utilizaremos no curso.

Para converter um programa escrito em uma linguagem de alto nível para linguagem de máquina, nós utilizamos uma coisa chamada compilador. A ação de converter um programa para linguagem de máquina é chamada compilar. Para compilar um programa, normalmente se utiliza um ambiente de desenvolvimento (ou IDE, do inglês Integrated Development Environment), que é um aplicativo de computador que possui um compilador integrado, onde você pode escrever o seu programa e compilá-lo. No caso do Arduino, esse ambiente de desenvolvimento é o Arduino IDE.

O texto contendo o programa em uma linguagem de programação de alto nível também é conhecido como o código fonte do programa.

(16)

Placa Eletrônica Arduino

Portas Analógicas X Portas Digitais Características:

(17)

Experiência 1 – Pisca Led

O Hardware

O Software

(18)

Vamos compilar e transferir o Programa para o Arduino

Explicação sobre o programa:

ATIVIDADES AVALIATIVAS

Atividade 1 (Experiência 2)

Faça o Led Piscar lento, lento, rápido, rápido

Atividade 2 (Experiência 3)

Faça o Led Piscar lento, rápido, lento, rápido

Atividade 3 (Experiência 4)

Você já viu um sinalizador de entrada e saída de veículos? Utilizando o Arduino, construa um sinalizador desses.

(19)

Atividade 4 (Experiência 5)

Desenvolva, utilizando o Arduino um semáforo.

Soluções das Atividades

Atividade 3

(20)

Experiência 6 -

Led Controlado Pela incidência da Luz

Será medido a luminosidade do ambiente e posteriormente encaminhado para o

computador esta informação através da porta serial.

Materiais necessários:

– Arduino

– Protoboard

– Fios de conexão

– LDR

– Resistor de 10k

Hardware do Experimento:

Software do experimento

void setup() {

Serial.begin(9600); // inicia comunicação com computador

}

void loop() {

(21)

Serial.println(luz); // envia valor da luminosidade ao computador

delay(500);

}

Experiência 7 - Led controlado pela Luz

Temos no experimento anterior a quantidade de luminosidade, com esse valor

podemos ascender e apagar um Led no circuito, como acontece nos postes de

iluminação pública.

Materiais necessários:

– Arduino

– Protoboard

– Fios de conexão

(22)

– LDR

– Resistor de 10k

– LED

– Resistor de 220 Ohm

Vamos complementar o circuito anterior (Hardware do experimento) conforme imagem abaixo:

(23)

Atividade 1 (Experiência 8)

Você deverá desenvolver um sinalizador para veículos que funcione somente de dia, quando houver luz natural, logo o estabelecimento comercial que irá utilizar esse dispositivo de sinalização não funciona pela noite.

Atividade 2 (Experiência 9)

Você deverá desenvolver um sinalizador para veículos que funcione somente pela noite, na ausência de luz natural, logo o estabelecimento comercial que irá utilizar esse dispositivo de sinalização não funciona pela noite.

Experiência 10 -

Monitorar a temperatura ambiente

(Termômetro)

Materiais necessários: – Arduino – Protoboard – Fios de conexão – LM35

(24)

Hardware do Experimento:

(25)

Atividade (Experiência 11):

Programe o décimo segundo experimento para além de mostrar a temperatura na escala Celcius, também mostrar na escala Fahrenheit (ºF). Complemente o experimento com um Led que deverá acender quando a temperatura for maior que 38 Graus Celcius.

No Brasil, a unidade de temperatura que utilizamos é o grau Celsius (ºC), diferente dos países de origem inglesa. Nesses países, a unidade usual é o Fahrenheit (ºF).