livro de eletrônica Básica

ELETRÔNICA BÁSICA

Livro 001 de Robótica Móvel da Dumont

START

CONTEÚDOS

Este livro conta com 5 aulas que podem ser realizadas de forma presencial ou remota/online

Aula 010

Aula 011

Aula 100

Aula 101

Objetivos

Aula 001

OBJETIVOS

Este livro foi criado para complementar as aulas presenciais e online da Dumont. Ao final deste livro você será capaz de construir circuitos eletrônicos básicos, seguindo um diagrama profissional. Adiante estudaremos sobre robôs seguidores de linha, robôs para o Sumô, robôs para o Futebol de Robôs e a última categoria de robôs são os braços robóticos,Este primeiro livro serve de base fundamental para os seus próximos passos na robótica. Como em todas as fases da Dumont, o principal objetivo desta é que você divirta-se, projete, construa, erre, invente, tente, teste suas ideias, veja como a matemática é realmente útil na confecção de um robô e não desista, o incrível não é fácil. Se dá para imaginar, dá para fazer!Boa criação de robôs, Ismael Dias

ESTUDAREMOS 4 TIPOS DE ROBÔS

SEGUIDOR DE LINHA

SUMÔ

ROBÔ COM SENSORES DE LUZ, DEVE PERCORRER O CIRCUITO NO MENOR TEMPO POSSÍVEL

ROBÔ NO RINGUE, DEVE EMPURRAR O ROBÔ DO COLEGA PARA FORRA, SEM CAIR

ROBÔ CONTROLADO REMOTAMENTE, DEVE LEVAR A BOLA ATÉ O GOL DO COLEGA, PODE SER JOGADO EM DUPLAS

FUTEBOT

ROBÔ CONTROLADO POR JOYSTICK, COM O OBJETIVO DE CARREGAR OBJETOS DE UM LADO PARA O OUTRO

BRAÇO ROBÓTICO

PARA ISSO COMEÇAREMOS ESTUDANDO ELETRÔNICA BÁSICA, QUE É FUNDAMENTAL PARA A CONSTRUÇÃO DOS NOSSOS ROBÔS

AULA 001

Nesta aula vamos aprender o que é eletricidade, o que são os elétrons e como fazemos para ligar um LED

QUEM LIGA UM LEDLIGA O MUNDO

Autor desconhecido

O QUE É ELETRICIDADE?

ELÉTRON

ELETRICIDADE É UMA ÁREA DA CIÊNCIA QUE ESTUDA OS FENÔMENOS DA CORRENTE ELÉTRICA

Precisamos começar conhecendo o que são os elétrons! Elétrons são partículas de energia com carga negativa. Essa definição parece um pouco chata, então vamos entender elétrons como bolinhas de energia, beeeem pequenas. Imagine a menor coisa do mundo! Imaginou? O elétron é possivelmente milhões de vezes menor que isso (depende do que você imaginou)É importante sabermos também, que o sonho do elétron é encontrar um parzinho positivo para ficar equilibrado..

Nas nossas aulas, os elétrons estão disponíveis dentro das baterias, no lado negativo da bateria. Inclusive, esse lado é o negativo porque tem muitos elétrons. O sonho do elétron é chegar no pólo positivo da bateria. Dentro dela tem uma barreira que não deixa o elétron passar. Então, devemos fornecer um caminho, usando fios e circuitos elétricos, para que os elétron consigam chegar no pólo positivo. Quando os elétrons estão indo para o pólo positivo, chamamos de CORRENTE ELÉTRICA. É esse fenômeno que utilizamos para fazer nossos robôs funcionarem. Ligamos o menos da pilha no mais da pilha com um circuito no meio do caminho. Esse circuito é o nosso robô!

NOSSO PRIMEIRO CIRCUITO

O KIT DA DUMONT

NA ESCOLA OS KITS ESTÃO À DISPOSIÇÃO DOS ALUNOS

Este é o Kit didático da Dumont, utilizamos ele nos estudos de eletrônica básica e na construção dos robôs. Os alunos que quiserem ter seu próprio pode comprar no site da escola, www.escoladumont.com.br. As vantagens são que não é necessário soldar os circuitos, eles são desmontáveis e garantem segurança elétrica Este kit contém:- 2 Baterias- 3 LEDs- Conectores- Motor-Roda-Sensores-Resistores-Chave Phillips

LIGANDO UM LED!

Pegue a Bateria, LED, 2 fios (macho-macho) e a Chave Phillips

Passo 01

Vamos prender um dos fios no polo Positivo (+). Para fazer isto, solte um pouco o parafuso do Borne, coloque o fio Macho no Borne e aperte novamente o parafuso. Conforme a imagem a seguir:

Passo 02

Este fio vai ser conectado no polo positivo do LED, faremos isso procurando o símbolo de + na peça do LED.

Passo 03

Ligue o outro fio Macho no pólo negativo da bateria, com o símbolo de - (lado do fio preto da bateria)

Passo 04

LIGAMOSO LED

LIGANDO UM LED!

Caso esteja fazendo as aulas sem o Kit da Dumont, fique em paz, em aulas próximas aprenderemos como simular os circuitos online usando o TinkerCad.com

Aviso

QUIZ || AULA 01

START

PERGUNTA 01

QUESTION 1/5

O QUE É UM ELÉTRON?

CANAL DOYOUTUBE

ERROR!

TIME DE CURLING

ERROR!

PARTÍCULA DEENERGIA

NEXT

RIGHT!

QUESTION 2/5

O MOVIMENTO DOS ELÉTRONS ÉCHAMADO DE...

Corrente Elétrica

Tensão Elétrica

ERROR!

Resistência Elétrica

ERROR!

PERGUNTA 02

NEXT

RIGHT!

QUESTION 3/5

A ENERGIA DE UMA BATERIA. TENSÃO ELÉTRICA, É MEDIDA EM...

VOLTS

OHM

ERROR!

AMPÉRE

ERROR!

PERGUNTA 03

NEXT

RIGHT!

BOA JOVEM!

QUESTION 4/5

A BATERIA DO KIT TEM QUANTOS VOLTS?

1,5v

ERROR!

3,0v

5.0v

ERROR!

PERGUNTA 04

NEXT

RIGHT!

QUESTION 5/5

SE EU ADICIONAR MAIS UMA BATERIA AO CIRCUITO DA AULA 01, O QUE ACONTECE

O LED APAGA

ERROR!

O LED BRILHA MAIS

O LED BRILHA MENOS

ERROR!

PERGUNTA 05

NEXT

RIGHT!

AULA 010

Nesta aula vamos aprender a usar o interruptor e conheceremos o Diagrama Esquemático

O CIRCUITO DA AULA 01 LIGA O LED, MAS NÃO DESLIGA, É ISSO QUE FAREMOS NESSA AULA, COMO VOCÊ FARIA PARA DESLIGAR AQUELE CIRCUITO?VAMOS USAR DOIS TIPOS DE BOTÃOPUSH BUTTON E INTERRUPTOR

INTERRUPTORES

Um sistema de liga e desliga é fundamental em todos os circuitos porque não queremos deixar eles sempre ligados. Existem várias formas de construir um interruptor, algumas mais espertas e outras mais trabalhosas. Para desligar o circuito, basta interromper o movimento dos elétrons, tirando o caminho de fios que ele percorre. Dedique um tempo pensando na forma mais maluca para desligar o circuito da aula 01.

LIGA E DESLIGA

1 - SOLTANDO OS FIOS

No circuito da Aula 001 solte um dos fios da bateria, fazendo isso interrompemos a passagem de elétrons e o nosso LED apaga!

2 - ADICIONE UM JUMPER

Neste fio que você soltou da bateria, adicione um novo jumper (macho-macho). Quando você enconstar as duas pontas soltas, os elétrons encontram novamente um caminho para fluir e o LED acende.

Este é o interruptor mais simples do mundo, dois fios que se encostam e ligam o circuito;

1 - SOLTANDO O INTERRUPTOR

Voltamos um passo no nosso circuito, soltando os terminais do botão e retirando os fios do borne, agora temos novamente o circuito do interruptor com fios.

2 - ADICIONANDO O PUSHBUTTON

O procedimento é o mesmo, adicionamos os jumpers soltos nos terminais do pushbutton. Ele não tem lado certo para ser ligado (polaridade). E agora é hora de testar.

o PushButton é o x do seu controle do PlayStationo interruptor é o botão de ligar o console.

PUSHBUTTON - BOTÃO

3 - O PUSHBUTTON

Testando é possível observar que o LED acende apenas quando o botão está pressionado, é muito útil quando queremos enviar um comando!

1 - CONECTANDO O INTERRUPTOR

agora vamos adicionar um botão de liga e desliga no nossos circuito, os fios que estão soltos, se conectam aos terminais do interruptor

2 - É HORA DO TESTE

Quando você pressiona o interruptor ele liga e permanece ligado, quando você pressiona novamente ele desliga, veremos que é diferente do funcionamento do pushbutton

Este é o interruptor mais comumé ele que utilizamos para ligar o Robô Alberto

SWITCH - CHAVE - BOTÃO ON/OFF

INTERRUPQUIZ

PARA PRATICAR RESPONDA ATÉ ACERTAR TODAS!

START

QUESTION 1/5

UM INTERRUPTOR

EMITE LUZ

ERROR!

EMITE SOM

ERROR!

LIGA E DESLIGA

NEXT

WOWW

RIGHT!

QUESTION 2/5

QUANDO O INTERRUPTOR ESTÁ LIGADOA RESISTÊNCIA ELÉTRICA NOS SEUS TERMINAIS É DE

ZERO

UM

ERROR!

INFINITA

ERROR!

NEXT

AEEEE

RIGHT!

QUESTION 3/5

QUANDO O INTERRUPTOR ESTÁ DESLIGADO A RESISTÊNCIA ELÉTRICA NOS SEUS TERMINAIS É DE

INFINITO

UM

ERROR!

ZERO

ERROR!

NEXT

UHUW

RIGHT!

QUESTION 4/5

PARA LIGAR O ROBÔ E ELE PERMANECER LIGADO, EU DEVO USAR

PUSHBUTTON

ERROR!

INTERRUPTOR

PALITO DE DENTE

ERROR!

NEXT

BOA COCADA

RIGHT!

QUESTION 5/5

O PUSHBUTTON MOSTRADO NESTA AULA É DO TIPO

NORMALMENTEFECHADO

ERROR!

NORMALMENTE ABERTO

NORMALMENTEESTRANHO

ERROR!

NEXT

EXCELENTE JOVEM

RIGHT!

0/5

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

QUIZ LOREM IPSUM DOLOR SIT

RESULTS

REFAZ A AULA E TENTA DE NOVO

DÁ PRA MELHORAR

HMMMM

MAIS DA METADE

QUASE LÁ, TENTA DE NOVO

BOA MEU JOVEM!

0/5 REFAZ A AULA E TENTA DE NOVO, SE PRECISAR DE AJUDA CHAMA O PROFESSOR

1/5 VAMOS LÁ JOVEM, NÃO DESISTA, TENTA LER DE VOLTA OS CONTEÚDOS DA AULA E MANDAR VER

2/5 TENTA DE NOVO O QUIZ, COM UM POUCO MAIS DE ATENÇÃO

3/5 ACERTOU MAIS DA METADE, NÃO DESANIMA, SE PRECISAR DE AJUDA CHAMA O PROF

4/5 QUAAAAASE JOVEM, NÃO DESISTA, FAZ O QUIZ DE NOVO!

5/5 BOA COCADA, VOCÊ TÁ PRONTO PRA PRÓXIMA AULA

AULA 011 - LEI DE OHM

. . .

Nesta aula iremos estudar a Lei de OHM, que nos diz o quão difícil é para um elétron se mover num circuito!

LEI DE OHM

A LEI DE OHM RELACIONA TRÊS GRANDEZAS, A TENSÃO ELÉTRICA, A CORRENTE ELÉTRICA E A RESISTÊNCIA ELÉTRICATENSÃO - quantidade de Volts da bateriaCORRENTE - quantidade de elétrons se movendo no fio (Ampére)Resistência - dificuldade para os elétrons se moveremNa próxima página temos uma imagem que ajuda a entender isso melhor

INTERNET

QUANTO MAIOR A QUANTIDADE DE VOLTS (BATERIA) MAIS ELÉTRONS ANDAM NO CIRCUITO (CORRENTE ELÉTRICA)

A LEI DE OHM

SE EU AUMENTAR A RESISTÊNCIA ELÉTRICA, EU DIMINUO A CORRENTE ELÉTRICA. ENTÃO, ESTA AULA É SOBRE A CORRENTE ELÉTRICA, OU SEJA, QUANTOS ELÉTRONS PASSAM NO NOSSO CIRCUITO

MAIS ELÉTRONS PASSANDO, TEREMOS UM MOTOR QUE GIRA MAIS RÁPIDO, UM LED QUE BRILHA MAIS FORTE E UMA BUZINA QUE APITA MAIS ALTO! VAMOS AS EXPERIÊNCIAS

aumentando a quantidade de volts (v)

1 - 2 BATERIAS DE 3V2 - 3 JUMPERS MACHO-MACHO3 - 1 LED

1 - LIGUE O LED COMO FIZEMOS NA AULA 01 (OBSERVE O QUANTO ELE BRILHA)

SOMANDO AS BATERIAS

+ info

1 - DESMONTE O CIRCUITO DO LED2 - CONECTE O POLO POSITIVO DE UMA BATERIA (FIO VERMELHO) NO PÓLO NEGATIVO DA OUTRA BATERIA (FIO PRETO)3 - LIGUE O PÓLO POSITIVO DO LED, NO PÓLO POSITIVO DA BATERIA QUE NÃO ESTÁ CONECTADO EM NADA4 - CONECTE O PÓLO NEGATIVO DO LED, NO PÓLO NEGATIVO DA BATERIA, O BORNE QUE SOBROU5 - VEJA QUE O BRILHO DO LED AUMENTOU!!!!!!

ISSO ACONTECEU PORQUE A QUANTIDADE DE VOLTS DO CIRCUITO FOI DOBRADA, A GENTE SOMOU A ENERGIA DAS DUAS BATERIAS. V = R*I SE EU AUMENTO A QUANTIDADE DE V, COM R CONSTANTE, AUMENTAMOS A QUANTIDADE DE I POR EXEMPLO: V = 3 e R=1, teremos I=3 no segundo caso V=6 e R=1, teremos I=6 Se dobramos a quantidade de volts, dobramos a quantidade de Ampéres (elétrons andando no fio)

O QUE É A RESISTÊNCIA ELÉTRICA?

NO KIT DA DUMONT TEMOS ALGUNS EXEMPLOS DE RESISTOR- RESISTOR DE 1k- Potenciometro- Sensor de Luz LDR

+ info

A RESISTÊNCIA ELÉTRICA É A CAPACIDADE DE UM OBJETO SE OPOR A PASSAGEM DA CORRENTE ELÉTRICAmedido em ohm

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O QUE É A RESISTÊNCIA ELÉTRICA?

MONTE O SEGUINTE CIRCUITO

POTENCIOMETRO - RESISTOR VARIAVEL

Observe que ao girar o potenciometro o brilho do LED se altera. Quanto maior o brilho menor a resistência, passam mais elétrons

BOA SORTE

QUIZ - LEI DE OHM

VOLTS

AMPÉRE

OHM

A RESISTÊNCIA ELÉTRICA É MEDIDA EM

Quiz 1/5

ERROR

Goodwork!

Quiz

SE EU AUMENTO A RESISTÊNCIA ELÉTRICANO CIRCUITO DA AULA 001

O BRILHO DO LED AUMENTA

O BRILHO DO LED NÃO MUDA

O BRILHO DO LED DIMINUI

Quiz 2/5

Goodwork!

Quiz

LIGANDO VÁRIOS RESISTORES

LIGANDO UM LED

LIGANDO O NEGATIVO DE UMA NO POSITIVO DA OUTRA

CONSEGUIMOS SOMAR A QUANTIDADE DE VOLTS DAS BATERIAS

Quiz 3/5

Goodwork!

Quiz

DIMINUI

NÃO MUDA

AUMENTA

QUANDO ASSOCIAMOS AS BATERIAS (SOMAMOS) O QUE ACONTECE COM A CORRENTE ELÉTRICA?

Quiz 4/5

Goodwork!

Quiz

A RESISTÊNCIA AUMENTOU

A RESISTÊNCIA DIMINUIU

A QUANTIDADE DE ELÉTRONS NO PÓLO NEGATIVO ESTÁ IGUAL A DO PÓLO POSITIVO

COMO A BATERIA DO SEU CELULAR DESCARREGA?

Quiz 5/5

Wrong!

Quiz

AULA 100 - LIGANDO OS MOTORES

NESTA AULA VAMOS FAZER UM ESBOÇO DO NOSSO ROBÔ SEGUIDOR DE LINHA

+ info

LIGANDO O MOTOR

MOTOR DC

Existe uma infinidade de tipos de motores, o que utilizamos aqui na Dumont são os motores DC, ou seja, motores de corrente contínua, eles utilizam a energia da bateria, que é constante e transformam o movimento dos elétrons em rotaçãoA figura ao lado mostra um exemplo de motor DC

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LIGANDO O MOTOR DC

O motor DC utilizado aqui na escola é do tipo TT, com engrenagens- O motor gira de 120 até 250 rotações por minuto RPM- Aceita de 3 até 6V-Engrenagens de 1:48-Torque de 0.15Nm-A roda tem 68mm de diâmetro

MONTE OS SEGUINTES CIRCUITOS

MOTOR COM PUSHBUTTON

MONTE O CIRCUITO

QUANDO O PUSHBUTTON É PRESSIONADO A RESISTÊNCIA ELÉTRICA SE TORNA ZERO E OS ELÉTRONS PODEM GERAR A CORRENTE ELÉTRICA, FAZENDO O MOTOR GIRAR. QUANDO VOCÊ SOLTA O BOTÃO A RESISTÊNCIA DO PUSHBUTTON É INFINITA E OS ELÉTRONS NÃO CONSEGUEM PASSAR

SEGUIDOR DE LINHA CONTROLADO

CHASSI DO ROBÔ

. Os motores já estão conectados no chassi do robô. Você irá utilizar 2 baterias e 2 pushbuttons, um para cada motor. Monte o circuito ao lado. O professor irá montar o circuito a ser percorrido com fita na mesa e cronometrará o tempo. Boa sorte!

Você irá montar uma prévia do robô seguidor de linha

QUIZ AULA 100

DEPOIS DE TANTOS EXPERIMENTOS É HORA DE MEDIR OS CONHECIMENTOS

START

QUESTION 1/5

QUANTO MAIS CORRENTE ELÉTRICA...

MENOS O MOTOR GIRA

ERROR!

O MOTOR NÃO SE MOVE

ERROR!

MAIS O MOTOR GIRA

NEXT

BOA JOVEM!

RIGHT!

QUESTION 2/5

A VELOCIDADE DO MOTOR É MEDIDA EM RPM, QUE SIGNIFICA...

ROTAÇÕES POR MINUTO

ROTAÇÕES POR MÊS

ERROR!

ROTAÇÕES POR MILENIO

ERROR!

NEXT

A ANTERIOR FOI FÁCIL

RIGHT!

QUESTION 3/5

COMO EU INVERTO O SENTIDO DE ROTAÇÃO DO MOTOR?? COMO EU FAÇO PARA ELE ANDAR PARA TRÁS?

MUDO O SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA

AUMENTO A RESISTÊNCIA ELÉTRICA

ERROR!

MUDO DE MOTOR

ERROR!

NEXT

QUIZ LOREM IPSUM DOLOR SIT

RIGHT!

QUESTION 4/5

SE EU ASSOCIAR DUAS BATERIAS O MOTOR

GIRA MAIS DEVAGAR

ERROR!

MOTOR GIRA MAIS RÁPIDO

MOTOR NÃO GIRA

ERROR!

NEXT

RIGHT!

QUESTION 5/5

QUANDO ESTIVERMOS USANDO O ARDUINOO COMPONENTE QUE CONTROLA A ROTAÇÃO DO MOTOR É...

DIODO

ERROR!

PONTE H

LED

ERROR!

NEXT

RIGHT!

AULA 101 - Diagrama Esquemático

ESQUEMÁTICO - UM NOVO JEITO DE DESENHA CIRCUITOS

Diagrama esquemático é um jeito de representar circuitos elétricosCada componente tem seu próprio desenho e os circuitos são montados a partir dele conectando cada componente.

dias, ismael

ESQUEMÁTICOS

BATERIA

O LED É REPRESENTAO ASSIM

LED

MOTOR

RESISTOR

AS LINHAS QUE CONECTAM OS COMPONENTES SÃO FIOS ELÉTRICOS (JUMPERS)

CONEXÕES

BUZZER

UNIT 03 LOREM IPSUM DOLOR SIT

PUSHBUTTON

INTERRUPTOR

POTENCIÔ METRO

LDR

CIRCUITOS

JUNTAMOS AGORA OS COMPONENTES PARA MONTAR UM CIRCUITO

O PRIMEIRO CIRCUITO QUE MONTAMOS É O CIRCUITO DA PRIMEIRA AULA, UMA BATERIA E UM LED. TEM O SEGUINTE DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

CIRCUITOS

AGORA A ASSOCIAÇÃO DE BATERIAS PARA ACIONAR O MOTOR

UNIT 01 LOREM IPSUM DOLOR SIT

CIRCUITO DE TESTE

SE VOCÊ CONSEGUIR MONTAR ESTE CIRCUITO E EXPLICAR PARA UMA AMIGA COMO FUNCIONA, PARABÉNS, VOCÊ CONCLUIU O LIVRO 001 DO CURSO DE ROBÓTICA MÓVEL DA DUMONT!

BIBLIOGRAPHY

01

introdução à robótica - Maja J. Mataric - UNESP 2007

02

Laboratório de Eletricidade e eletrônica - Teoria e Prática - Francisco Gabriel Cauano, Maria Aparcida Mendes Marino - 2010

FIND THE PAIRS

Encontre o Esquemático e o componente!

TAREFA AULA 101

start

I'M READY!

Memorize the positions

YES NOW!

Memorize the positions

YOU HAVE FAILED, RE-MEMORIZE THE IMAGES

?

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?

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Where is the pair?

HH:MM:SS

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Where is the pair?

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Where is the pair?

HH:MM:SS

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Where is the pair?

HH:MM:SS

Congratulations!

HH:MM:SS

EXCELENTE!

YOUR TIME

Congratulations!

Parabéns jovem, você completou com sucesso a primeira parte do nosso curso de robótica Móvel!Te espero em breve no livro 010.