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Eletrônica básica para desenvolvedores Android (IoT)

PorBruno Zaranza em

Para o nosso próximo artigo, é necessário que você tenha alguns conhecimentos sobre eletrônica básica. É preciso que você conheça o funcionamento de uma protoboard, as propriedades de um componente, saiba como atuam a tensão, a corrente e a resistência elétrica em um circuito eletrônico.

Para o funcionamento de um circuito, não basta conectar componentes uns aos outros. É preciso saber as características de cada componente e a maneira como se comportam. Imaginem um componente visual da interface do Android Studio, uma ListView, por exemplo. Para carregar valores numa ListView, você precisa conhecer o comportamento dela e saber as propriedades desse componente de interface, além de precisar construir um adapter para popular sua lista com os valores que você quer, certo? Com componentes eletrônicos não é diferente. Cada um tem suas propriedades que precisam ser respeitadas para que funcione de maneira correta, evitando assim, queimar o componente ou trilhas da própria protoboard.

Protoboard

Protoboard

Sabe o editor de layout onde você constrói sua tela com os componentes fornecidos pelo Android Studio? A protoboard é como aquela tela do celular branca do editor de layout pronta pra receber os componentes que você quer construir na sua tela.

A protoboard, também conhecida como breadboard, é uma matriz de contatos para prototipagem de circuitos eletrônicos. O objetivo dela é simples, oferece contatos internos para você fazer ligações entre seus componentes sem a necessidade de solda. Ou seja, não é necessário você pegar aquela placa verdinha e soldar os componentes através de trilhas de cobre para testar o seu circuito.

As trilhas são as sequências de pontos (furos) que pertencem a uma mesma ligação, ou seja, um conjunto de pontos conectados. A imagem a seguir detalha cada trilha. Onde tem a listras horizontais e verticais de mesma cor, significa que estão em contato.

As trilhas externas, onde se vê listras pretas e vermelhas horizontais, são usadas para alimentação, ou seja energização, onde ligamos o polo positivo e negativo. As trilhas internas, onde tem as listras laranjas na vertical, é onde montamos o nosso circuito.

Contatos de uma protoboard

Existem diferentes modelos, que variam cores, tamanhos, ligação das trilhas externas de alimentação, onde alguns modelos tem a trilha unida só até o meio e outros mantém toda a trilha em um único contato.

Tensão, corrente e resistência

Tensão, também conhecida como d.d.p. (diferença de potencial) ou voltagem, é a força que “empurra” a carga elétrica dentro de um circuito gerando a corrente elétrica, que é o fluxo de elétrons que percorrem o circuito quando submetidos a essa tensão.

Simbologia de uma fonte de tensão

Vamos fazer uma analogia com um encanamento. Quando você liga a torneira, a gravidade é responsável por empurrar água até sair na torneira, a largura do cano e o tanto que você abre a válvula da torneira, vai influenciar o quanto de água vai sair, correto? A água seria a carga. A pressão da água, ou seja, o peso da água sobre a largura do cano, seria a tensão. O fluxo de água entre os canos seria a corrente elétrica. E a válvula da torneira que regula o quanto será a vazão de água, seria a resistência.

Fluxo da corrente convencional

Lei de Ohm

Não é por acaso que se explica tensão, corrente e resistência juntas, elas estão diretamente relacionadas. Isso aparece na Lei de Ohm:

V = R x i

Onde:

V = Tensão
R = Resistência
i = Corrente

Essa lei é usada para descobrir o valor de uma das 3 grandezas, caso tenha o valor de 2. Ou seja, se tiver o valor da corrente e da resistência, descobre a tensão, se tiver tensão e resistência, descobre a corrente e se tiver tensão e corrente, descobre a resistência, assim como mostra a imagem a seguir:

Aplicação do triângulo da Lei de Ohm

Resistores

Os resistores são componentes que oferecem resistência a passagem de corrente. Como energia não se perde, ela se transforma, a energia resistida por esse componente se transforma em calor (efeito Joule), por isso é bom deixar que sua placa “respire” colocando coolers e até dissipadores de calor.

Esse componente estará presente em todos os projetos que iremos fazer e está presente em todo eletrônico que você conhece.

Simbologia dos resistores

LED

Pra você acender a maioria dos LEDs (Light Emitter Diode) que vamos usar, é preciso uma tensão entre 1.8 e 2.2 V (volts) e a corrente que passa nele deve estar entre 20 e 30 mA (miliampères) e ter o sentido anôdo-catôdo (positivo-negativo), no sentido inverso, ele não acenderá e, caso ultrapasse 5V (tensão máxima reversa suportada), ele irá queimar.

Esquema de um LED

Perceba que há indicações físicas para mostrar onde é a ligação negativa, como na maioria dos componentes. Neste caso, o terminal (perna) menor do LED e onde está chanfrado indica o lado negativo. Na imagem, também podemos ver a simbologia usada em circuitos esquemáticos para identificar um LED. Esse símbolo se diferencia do símbolo do diodo pelas setas para cima.

Pela necessidade de fornecer essa tensão e corrente necessária, é que sempre usamos o nosso adapter, digo, um resistor em conjunto com o LED.

Multímetro

O multímetro é o nosso debug. É um aparelho que usaremos para medir tensão, corrente e resistência em cada ponto do nosso circuito para verificar se está tudo certo, por isso é muito importante você ter um. Também podemos fazer testes de continuidade, para verificar se realmente está havendo o contato entre os componentes. Para aprender a utilizar, segue mais um vídeo:

É tudo por hoje

Ainda temos o conceito de potência, impedância, reatância, etc… Também há diversos componentes como diodo, potenciômetro, transistores, C.I. etc… Mas veremos aos poucos.

Nos próximos artigos, iremos ver algumas características da placa Raspberry Pi 3 e faremos alguns exemplos fornecidos pelo Google. Qualquer dúvida ou sugestão, basta comentar. Até mais, amigos.

***

Vídeos: Alexandre Barroso

Revisão: Alexandre Barroso e Zé Alberth Vasconcelos Florêncio

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