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Roboteador, um robô construído com sucata de roteadores.

Neste artigo vou ensiná-los a construir um robô completo, usando um roteador descartado por falha em portas de rede, que pode ser operado pelo smartphone, sem precisar baixar nenhum aplicativo de loja online.

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Um dos princípios que sigo ao implementar uma ideia para algum artigo é fazê-lo da forma mais otimizada possível quanto à complexidade e também quanto ao seu custo total. Por esse motivo, utilizo ao máximo ferramentas comuns mesmo tendo acesso à uma miríade de ferramentas avançadas.

Outro fator importante para o cumprimento desse princípio é a utilização de tecnologias livres, e hoje vamos falar sobre uma tecnologia livre chamada OPEN-WRT, um projeto aberto e livre que possibilita trocar o software que vem instalado de fábrica nos roteadores, chamado de firmware, por um software que pode ser utilizado e modificado pelas pessoas.

openwrt

O OPEN-WRT permite, por exemplo, a existência de grandes revoluções tecnológicas como as REDES LIVRES, onde pessoas instalam uma versão do OPEN-WRT especialmente preparada para libertar as pessoas da opressão das operadoras de telecomunicações.

Vou dedicar um artigo sobre às redes livres futuramente, mas recomendo clicar no link acima e “entrar para a causa rebelde!!!”. Eu mesmo estou montando uma rede mesh aberta e livre aqui no lab, e tenho planos de esticá-la pelo bairro todo, liberando uma parte da minha banda de internet para as pessoas que precisam.redeslivres

 

Premissas

As premissas desta implementação são:

  • Poder ser implementado em qualquer roteador caseiro, ou um roteador sucateado (quando possível) e que permita a instalação do OPEN-WRT. Para saber se teu rotador ou tua sucata roda OPEN-WRT, consulte a lista neste link;
  • O roteador deve ser uma “sandbox”, ou seja, conter tudo aquilo necessário para seu funcionamento e operação. Isto inclui o aplicativo de controle, multi-telas, que deve ser entregue ao usuário sem necessidade de efetuar downloads, ou instalar nada no dispositivo de controle;
  • Utilizar a menor quantidade de componentes eletrônicos possíveis;
  • Não eliminar qualquer função original do equipamento ou do OPEN-WRT, ou seja, o roteador depois de transformado continuará funcionando normalmente para o roteamento de rede;
  • Usar apenas tecnologias livres.

Desafios

Para cumprir a lista de premissas acima, temos que resolver alguns desafios. São eles:

1 – Desafios de Hardware

Para transformar o roteador em um robô, é necessário que dois motores possam ser controlados pelo hardware e software do roteador. Podemos fazer isso de diversas formas, mas a mais simples e com maior compatibilidade entre os diversos tipos e modelos de roteadores suportados é utilizar os leds de indicação do roteador como portas de saída de dados de controle (sim, podemos controlá-los).

19-conexão-placa

Devemos utilizar uma fonte de alimentação embarcada, e para isso usaremos uma bateria 18650, ALTAMENTE disponível em sucatas de notebook. Toda bateria de notebook contém ao menos 3 dessas, e geralmente uma só falha enquanto ao menos duas outras estão boas para uso.

18650

Usei a 18650 porque tenho quilos delas aqui no lab, mas minha recomendação é que você utilize uma bateria de celular, que é essencialmente a mesma célula, mas pode ser carregada diretamente por uma porta USB ou uma fonte de 5V, diferente da 18650 que necessita um carregador especial. A bateria de celular já possui um controlador de carga embutido. Se você tentar carregar a 18650 com 5V ou de forma inadequada, ela VAI EXPLODIR CATASTROFICAMENTE, portanto cuidado.

bateria

Que saudades dos meus Nokias…

Faltam só os motores para resolver o hardware. Utilizei dois servo motores pequenos (9g) transformados em motores contínuos. Esses servomotores são relativamente baratos, cerca de R$20,00 cada (preço de 12/2016). Ao comprar os servos, é necessário um “hacking”, que consiste em remover toda eletrônica de controle, quebrar a trava e puxar dois fios direto do motor. Fazendo isso, removemos a ponte-H interna dos motores e passamos o controle para nossa ponte-H dupla que vamos aprender construir também.

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O servo motor possui todo um sistema de engrenagens e um eixo que pode ser facilmente acoplado à rodas impressas em 3D, como ilustrado acima, mas também permite a utilização de qualquer roda disponível, até CDs velhos. Veja aqui no blog do Paulo Trentim.

Para adaptar teu servo motor, você pode remover TODA a eletrônica do servo e realizar as modificações mecânicas deste lindo tutorial.

Temos agora o seguinte diagrama que ilustra como o hardware foi concebido e implementado.

esquema-roboteador

Então, com os desafios de hardware resolvidos, vamos aos desafios de software.

2 – Desafios de Software

Para cumprir as premissas de software, precisamos instalar o OPEN-WRT. A instalação do OPEN-WRT não é foco deste artigo, então separei um tutorial bacana para vocês lerem.

O grande truque de usar os leds para o controle dos motores é uma característica de todo sistema GNU/LINUX: todo hardware no GNU/LINUX é abstraído em um “arquivo”. Os leds do roteador pode ser controlado escrevendo o valor “1” ou “0” no arquivo que representa esse led. No exemplo abaixo, ligamos o led indicativo da porta LAN1 do roteador.

# echo “1” > /sys/devices/platform/leds-gpio/leds/tp-link:green:lan1/brightness

Para desligar o led, usamos o comando abaixo:

echo “0” > /sys/devices/platform/leds-gpio/leds/tp-link:green:lan1/brightness

Simples, né?

Agora vamos resolver outra premissa do projeto: O APLICATIVO.

Como o roboteador precisa entregar um aplicativo para QUALQUER device, usaremos o tão famoso padrão HTML5. Para tal, adicionaremos uma página HTML com a interface de controle, dentro da ferramenta de administração do OPEN-WRT, e achar uma forma de chamar o comando acima através de uma chamada assíncrona (AJAX).

Depois de muita pesquisa, descobri que um comando do shell é exposto para acesso externo ao colocar esse comando na forma de um script (sh) na pasta /cgi-bin da interface de administração HTML, e pode ser chamado através de uma URL.

Podemos fazer assim então: Criar o arquivo acende-led.do dentro do roteador na pasta /www/cgi-bin

#!/bin/sh
echo “Content-type: text/html”
cd /sys/devices/platform/leds-gpio/leds/tp-link:green:wlan
echo “1” > brightness
echo “LED aceso”

e ao conectar no roboteador e acessar a URL abaixo, o LED será aceso:

http://192.168.1.1/cgi-bin/acende-led.do

Agora conseguimos controlar o led através de uma chamada usando QUALQUER NAVEGADOR… Premissa cumprida… o aplicativo que o roboteador entrega é um arquivo html que realiza chamadas assíncronas nas URL correspondentes à cada comando do robô. Mais adiante você pode baixar o código fonte completo desta solução e ver como fiz.

Desafios vencidos, vamos á montagem!

Montagem

A montagem do robô é relativamente simples. A sequencia de todos abaixo demonstra passo á passo as partes mais importantes da montagem.

Usaremos um roteador TP-Link 740ND.

1-roteador cobaia

 

Neste caso, usaremos um roteador sucateado, pois duas das suas portas LAN estão queimadas.

2-portas-queimadas

Para desmontar o roteador, precisamos expor os parafusos de fechamento da tampa. Para tal, removemos os pezinhos de borracha e desaparafusamos os dois lados da tampa

3-expondo parafusos b

Depois de tirar os parafusos, temos que usar uma chave de fenda e destravar a tampa, forçando pra cima a sua retirada

4-desencaixando a tampa

Agora temos o roteador desmontado e pronto para as nossas implementações.

5-roteador aberto

Primeiro vamos fixar o suporte de bateria e soldar os fios de alimentação na placa do roteador.

6-18650-e-suporte

Nesta hora, a cola ou fita dupla-face é muito bem vinda.

7-bateria-posicionada

A ligação de dois fios é feita diretamente na placa, mas se você não possuir habilidade para achar os pontos corretos no teu roteador, use um conector que encaixe no mesmo ponto da fonte original do roteador. Veja abaixo, as soldas são realizadas no “pé” do conector original.

8-solda-alimentacao

 

A sequencia de fotos abaixo demonstra a instalação do interruptor e sua fixação na carcaça do roteador.

9-interruptor 10-fixando-interruptor 11-interruptor-fixado

Suporte preso, fios de alimentação instalados

13-negativo

Agora vamos construir a ponte-h. Se você quiser saber como funciona a ponte-h, visite depois esse nosso outro artigo

Vamos fazer uma ponte-H com o integrado L293D, ele é barato e facilmente encontrado nas interwebs.

O esquema elétrico desta ponte segue abaixo:

ponte-h

Começamos com uma placa padrão.

14-Ponte-h

18-circuito ponte-h

15-ponte-h-montada

Depois de montar a placa seguindo o diagrama esquemático, soldamos o fio de alimentação positivo no interruptor.

17-ligação ponteh

Então, posicionamos nossa ponte-h na lateral do roteador. Cuidado para não deixar a parte de baixo da placa encostar em algum parafuso de fixação.

16-ponte-h-instalada

Então os 4 sinais de controle devem ser ligados aos leds, conforme mostramos abaixo. Eu escolhi as portas Wan, lan1, lan2, e lan3.

19-conexão-placa

Note na imagem acima que liguei o sinal de controle no catodo dos leds e cortei o terminal do ânodo. Se você não cortar esse terminal, a queda de tensão no led é incapaz de acionar o pino da ponte-H e o motor não vai girar.

Então, falta só fazer a parte mecânica. Usei umas chapinhas de titânio para prender o servo na carcaça do roteador. Você não precisa usar titânio, pode ser lata, aluminio, acrilico, etc. Já fiz até com cartão de plástico, tipo os bancários. Eu ganhei uma chapa de titânio de um amigo que a retirou de alguma parte de um avião de caça sucateado e me deu. :-)

20-montagem-servo

Na parte de trás, podemos colocar uma roda boba, ou apenas um apoio… Eu usei um mecanismo que já tinha aqui no lab, refugo de um outro robô que fiz.

O resultado final é esse aqui:

IMG_20161114_154051682

Agora vamos para a configuração do software.

Configuração do Software

Bom, como já comentei acima, a instalação do OPEN-WRT não é foco deste artigo, portanto vou pular essa parte. Você precisa instalar o OPEN-WRT padrão, mas confira se sua instalação contém o LUCI, que é a interface gráfica escrita em linguagem LUA.

Antes de mais nada, vamos configurar o roteador para ser um Acces Point.

 

Depois, conectamos o roteador pelo cabo, na porta WAN, a fim de instalar alguns pacotes que precisaremos. Isso é realizado de maneira facil através do gerenciador de pacotes ou através de uma conexão SSH. Vamos fazer via SSH.

FGSL – Fórum Goiano de Software Livre – Tutorial de montagem do Badge

Olá pessoal! Este ano o Fórum Goiano de Software Livre está demais! Em 2016 preparamos uma lembrancinha do evento, no formato de um cartão que vira um lindo robozinho que irá lhe auxiliar a segurar o teu lápis :-)

Se você compareceu e conseguiu o “badge” do evento, esta página ensinará você a montar o seu brinquedinho.

0-badge

“Badge” do evento

13-final

1 – Separando as peças

Você precisará de uma ferramenta cortante para separar as peças do robozinho da cartela.

1-Badge_estilete

Corte os pontos de união, conforme mostramos abaixo:

2-cortando_pecas

Na imagem abaixo podemos ver todos os pontos de união, salientados pelos círculos vermelhos:

3-cortando_pecas_salientado

Após cortar todos os pontos de união,temos as peças separadas.

5-pecas_cortadas

2 – Preparando as juntas

Antes de efetuar a montagem final, precisamos preparas as juntas dos braços do robozinho. Devido ao processo de impressão 3D utilizado, as pinças acabam fundidas e precisam ser cortadas para ficarem separadas.

Essa separação faz com que a pinça se ajuste às irregularidades dos pinos. Veja abaixo as três peças que precisam sofrer esses ajustes.

6-separando_juntas

Aplicamos o estilete no ponto central, cortando a frágil estrutura que une as pinças. Veja abaixo, a peça da direita já foi ajustada, a peça da esquerda não.

7-separando_juntas_compara

Abaixo as três peças ajustadas.

8-separando_juntas_resultado

 

3 – Montagem

Iniciamos a montagem encaixando um dos 3 braços na base. Encaixe com cuidado o pino na pinça da base. Se você forçar rápido demais, poderá quebrar a pinça. Se ocorrer, um pouco de cola irá resolver.

9-montagem-1

Após isso, vamos encaixando peça por peça, deixando a peça menor no final do braço.

10-montagem-2

Intercale o lado das peças, preservando a simetria. Veja abaixo:

11-montagem-3

Pronto! Seu robô está pronto!

Agora você pode treinar o ajuste do centro de gravidade do seu “segurador” de lápis à vontade.

12-final

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Como fazer seu bico extrusor – Dicas e Upgrades 1

Olá pe-pe-pessoal!

Voltamos aqui para atualizar a documentação do desenvolvimento do nosso bico extrusor.

Durante a semana eu realizei algumas modificações que já havia planejado fazer e aproveitei esse bico recém construído para poder aplicar os “upgrades”.

Mas antes dos upgrades, vamos à dois vídeos que produzimos para este POST: O primeiro são algumas dicas sobre como fazer o furo na barra roscada de 6mm aço inox:

 

O segundo vídeo é o resultado de uma impressão com o nosso bico recém atualizado.

 

Agora vamos aos upgrades:

UPGRADES

1 – Mais desbaste no estrangulamento de calor

Usei a lima e aprofundei o desbaste do estrangulamento de calor.

SAM_1595

 

2 – Desbaste na ponta do bico

Se você quiser ter um bico que não “borre” a peça, ele precisa ter o orifício de saída bem ao centro e com pouco material ao redor.

Veja na foto abaixo o bico depois de uma aparada com a lima.

SAM_1597

 

3 – Criar um rebaixo na ponta para chave de boca.

Novamente peguei a lima e fiz dois desbastes para encaixar uma chave de boca. Isso facilita muito na hora de prender o bico no bloco aquecedor. Veja como ficou este upgrade:

SAM_1601

SAM_1600  SAM_1602

 

 4 – Otimização térmica

Ao desmontar o bico para realizar os ajustes, notei que o tubo extrusor que fica dentro do furo principal do bloco aquecedor poderia ser melhor acoplado termicamente usando pasta térmica.

Depois dos testes notamos uma curva de aquecimento mais linear, o que indica o melhor espalhamento do calor pela peça. Veja as fotos deste upgrade:

SAM_1606

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5 – Mumificação do bico

O termo é muito engraçado, mas é real! A mumificação de toda parte quente do bico extrusor serve para impedir ou minimizar a perda de calor por irradiação.

Com o bloco aquecedor exposto, uma parte do calor é perdido por irradiação e convecção do ar quente que circunda o bico. Ao aplicar teflon, isolamos o bloco aquecedor de contato com o ar e evitamos a irradiação de infra vermelho.

Isso feito, o bico fica com a curva de temperatura muito mais estável, e gasta menos energia de todo sistema. Veja as fotos deste upgrade:

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SAM_1611

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Veja nesta foto abaixo como o orifício de saída está bem no centro da peça.

SAM_1615

 

 

Como fazer seu bico extrusor para Impressora 3D Livre

Um dia conheci a impressora 3D e foi paixão à primeira vista. Aquilo sim é uma revolução. Poder criar peças e outras impressoras era genial! Logo me veio a cabeça: “Preciso construir uma impressora”. E assim iniciei o desenvolvimento de uma RepRap Wallace.

O começo é meio estranho porque você encontra muitas opções diferentes de estrutura, tração, extrusão, etc. Confesso que fiquei meio perdido com tudo que vi.

Depois de muita leitura e alguns meses, consegui terminar a estrutura básica e a eletrônica de controle. Em um outro artigo comentarei sobre esse desenvolvimento. Veja a máquina abaixo:

RepRap Wallace Robotizando

RepRap Wallace Robotizando

Ficou faltando apenas construir o bico extrusor. E ai perdi 3 meses e após 8 tentativas,consegui fazer um bico extrusor que funcione bem, e por bastante tempo.

Mas a piração tinha que ir mais longe. o bico deveria poder ser construído pelo máximo número de pessoas possível, portanto o processo deveria ser simples para ser feito em casa.

Neste artigo, iremos construir um bico extrusor com bloco aquecedor.

Nosso Bico Extrusor

Nosso Primeiro Bico Extrusor perfeito

Teoria de funcionamento

Segundo o wiki do site RepRap o bico extrusor possui uma parte crítica que deve ser bem projetada. Fiz um desenho para ilustrar e resumir o que nosso bico extrusor deve possuir na sua estrutura:

Desenho de um bico extrusor

Desenho de um bico extrusor

1 – Entrada do filamento – A parte que está pintada em azul. Essa parte do bico deve ser fria, ou seja, com temperatura abaixo da temperatura de transição vítrea do plástico usado. A temperatura de transição vítrea é aquela em que o plástico começa a amolecer, ou seja, deixa de ser duro e passa a ser molengo. Essa temperatura para o PLA é 60 graus.

2 – Trecho crítico – em amarelo, é a parte onde o plástico começa a amolecer. Essa parte deve ser a menor possível. Se esta parte for muito longa, o plástico amolecido se expande e causa muito atrito na parede do tubo, tornando a extrusão mais difícil. Todo desenho do bico deve cumprir bem essa regra se não o bico entope.

3  – Saída do filamento – Em vermelho, esse trecho é onde o plástico vai para a temperatura de fusão completa e sai derretido pela ponta do bico de extrusão.

Antes de demonstrar como fizemos nosso bico, vamos listar todos os princípios que usamos para atingir o objetivo:

  • O bico precisa ser fácil de fazer
  • Os materiais devem ser de fácil obtenção
  • Nenhuma ferramenta especial deve ser usada
  • O custo do bico deve ficar o mais barato possível.
  • Instrução de construção e montagem no formato de foto-tutorial


Lista de Materiais e Ferramentas

Preparamos uma lista completa de materiais e ferramentas que você precisará para construir o seu bico extrusor. Vamos à elas:

Lista de Materiais

  • Barra de alumínio com as medidas 19mm x 9,5mm x 22mm
  • Tarugo de latão com 9 mm de diâmetro x 12 mm de comprimento
  • Barra roscada de aço inoxidável com 6 mm de diâmetro e 40 mm de comprimento
  • Espaguete térmico de 2mm x 80 mm cortado em 4 pedaços de 20 mm
  • Resistor de fio de 4,7Ohms x 5Watts corpo cilíndrico e cerâmico
  • Termistor tipo NTC de 100KOhms
  • Cola para parafusos tipo trava-rosca (adesivo anaeróbico)
  • Fita Kapton 5 mm (usaremos cerca de 30 cm)
  • Conector kk passo 2,54 duas vias macho
  • Conector kk passo 5,08 duas vias macho

Lista de Ferramentas

  • Furadeira de bancada pequena ou furadeira manual
  • Morsa pequena de bancada
  • Arco serra com serra para metais
  • Broca Aço rápido de 6 mm
  • Broca Aço rápido de 5 mm
  • Broca Aço rápido de 4,5 mm
  • Broca Aço rápido de 2 mm
  • Broca 0,4mm ou 0,6mm
  • Alicate de bico
  • Paquímetro
  • Lima quadrada pequena (4mm)
  • Lima quadrada média ( 10mm)
  • Lima cilíndrica 6mm

 

Bloco aquecedor e Tubo de extrusão

Dividimos a construção do nosso bico extrusor em duas partes: Bloco aquecedor e Tubo de extrusão. O bloco aquecedor contém o gerador de calor (registor) e o sensor de calor (termistor). O tubo de extrusão é o caminho por onde o filamento passa, derrete e sai (bico)

Vamos à um resumo desses dois conjutos.

Bloco Aquecedor

Bloco Aquecedor

Bloco Aquecedor

O bloco aquecedor e construído com um pedaço de barra de alumínio, um resistor de 4,7Ohms 5W e um termistor NTC de 100K.

Inicialmente usei cobre para o bloco aquecedor, mas o cobre é mais difícil de furar, além de ser mais caro também, então encontrei um bloco de alumínio, este muito mais leve e fácil de trabalhar.

Tubo de extrusão

SAM_1514

O tubo de extrusão é composto por um pedaço de 40mm de rosca sem fim de 6mm de aço inoxidável. Usamos aço inox porque esse material é péssimo condutor de calor e é isso que desejamos, um mau condutor de calor para manter o trecho crítico curto.

Na ponta de saída da extrusão, usamos latão, pois esse material é bem mole e fácil de furar com a broca de 0,4mm.

E chega de delongas!!!!

Na próxima página vamos iniciar a construção do bloco aquecedor e do tubo de extrusão. Vamos nessa!

Horta Urbana Vertical Livre – Parte 1

Muita gente que vive em uma grande cidade sabe como é bom viver no sossego do interior. Uma das coisas mais legais de morar no interior é que os terrenos das casas são maiores e neles invariavelmente existem hortas plantadas pelos residentes.

Depois de viver anos em Rio Claro – SP, voltei para a Capital e passei a cultivar cada pedaço de terra possível em casa. Infelizmente o espaço no chão acabou, então resolvi plantar nas paredes!

Foto_horta

A idéia deu certo, então decidi automatizar a brincadeira para fazer as plantas crescerem de verdade. Nasceu o projeto Horta Urbana Vertical Livre.

Nesta série de artigos, vou compartilhar o projeto completo com os queridos leitores para que todos que moram na cidade ou no campo possam usufruir da beleza de uma horta.

Vamos nessa!!

1 – Horta Urbana Vertical

Horta Vertical - Olha que linda pimeiteira

Nascedouro da Horta Vertical – Olha que linda pimenteira

Na grande cidade, a não ser que você seja milionário (não é o meu caso kkk) o espaço para plantas acaba logo.

A grande sacada desta horta é que ela pode ser pendurada. Desenvolvi um processo para reciclar garrafas PET e conectá-las facilmente usando apenas um parafuso M3 de 10mm com arruela e porca. Abordaremos com detalhes no próximo artigo da série, mas seguem umas fotos com a idéia:

Detalhe do conector

Detalhe do conector

Esse simples encadeamento resolve os seguintes problemas:

  • Recicla garrafas PET
  • Estabelece um suporte físico que precisa de um ponto de fixação apenas
  • Estabelece um circuito fechado para a água
  • Economiza espaço

Na próxima página vamos abordar a arquitetura da solução.

Curso de Eletrônica para Iniciantes – A Energia Elétrica

A História da Energia Elétrica

Thales de Mileto

Thales de Mileto

Entre os seculos V e VI antes de cristo, um filósofo chamado Thales de Mileto esfregou um pedaço de pele de carneiro em uma pedra de âmbar e percebeu que a pele de carneiro passava a atrair palha e madeira. A verdadeira natureza do fenômeno permaneceu desconhecida até meados do século XVI porém tal fenômeno foi batizado de “eletricidade” devido ao nome grego do âmbar ser “élektron”.

Muito tempo passou até que Benjamin Franklin descobriu que a eletrização de dois corpos atritados ou esfregados um contra o outro era a falta de alguma eletricidade em um corpo e a sobra dessa eletricidade no outro.

Foi no século XVIII que Luigi Aloisio Galvani fez a famosa experiência com rãs, onde percebeu que ao tocar sua pinça na perna de uma rã morta a perna ganhava vida e se movia. Curioso e intrigado com o fenômeno, ele descobriu que o metal das pinças que ele usava, ao entrar em contato com a carne exposta da perna da rã, gerava eletricidade. Luigi pensava que apenas tecido vivo poderia gerar eletricidade quando em contato com metais, mas ele estava errado.

 

Alessandro Volta e a sua Pilha

Alessandro Volta e a sua Pilha

Como resposta ao experimento de Luigi, em 1800 Alessandro Volta inventou a pilha elétrica quimica, entendendo que dois metais mergulhados em uma solução acida produzia excesso de eletricidade (1) em um dos metais e falta de eletricidade no outro metal. Os metais usados nessa primeira pilha eram o zinco e o cobre e a solução ácida era água salgada.

Com essa invenção, obteve-se pela primeira vez uma fonte de corrente elétrica estável. Por isso, as investigações sobre a corrente elétrica aumentaram cada vez mais.

Durante todo século XIX muitas descobertas foram realizadas, mas tudo passou a fazer sentido quando o elétron foi descoberto em 1897 pelo inglês John Joseph Thomson como sendo uma partícula do recente entendido átomo.

A eletricidade foi então redefinida como sendo o fluxo de deslocamento de elétrons em um condutor elétrico, geralmente um metal.

Esse fluxo é chamado de corrente elétrica.

Pilha quimica moderna

Gerando uma Corrente Elétrica

A corrente elétrica precisa ser gerada por algum elemento capaz de fazer os elétrons se moverem dentro de um condutor de elétrons normalmente chamado de fio elétrico.

O Alessandro Volta inventou um gerador chamado de pilha quimica porque usa elementos quimicos para forçar os elétrons sairem de um lado, atravessar um fio e voltarem pelo outro lado, gerando a corrente elétrica. Esses dois “lados” do gerador são chamados de polos e são apenas dois: O polo positivo e o polo negativo.

É simples assim: Pegue uma pilha e um fio, encoste uma ponta desse fio no polo positivo da pilha e a outra ponta você encosta no polo negativo. Pronto! O fluxo de elétrons foi estabelecido e os elétrons saem da pilha em disparada(2) pelo polo negativo e atravessam o fio em direção ao polo positivo. Parabéns, você gerou sua primeira corrente elétrica!

Usando o Poder do Elétron

Thomas Edison

Thomas Edison

Em 1879 Thomas Edison usa a eletricidade e inventa a primeira lâmpada elétrica útil. Edison não foi o único a tentar fazer uma lâmpada, mas foi o primeiro que fez uma lâmpada que não queimasse em poucas horas. No fim deste ano a rua do laboratório de Edison foi inteiramente iluminada usando lâmpadas elétricas. Esse foi o primeiro circuito de iluminação elétrica pública do mundo.

Até então a eletricidade não era usada em larga escala mas a luz emitida pelas lâmpadas de Edison era mais brilhante e bonita que as luz das lamparinas à óleo. Rapidamente caiu no gosto da população e se espalhou pelas cidades.

A energia elétrica passou a ser distribuida para todas as casas, o que preparou a civilização para o próximo passo.

 

Nikola Tesla

Nikola Tesla

Nota do Autor: Para ser justo ao citar nomes, teriamos que colocar aqui uma lista de outras pessoas que contribuiram muito para a ciência da eletricidade. Porém não poderia deixar de citar Nikola Tesla de forma alguma. Inicialmente auxiliar de Edison e depois seu desafeto, Nikola trouxe uma monstruosa inovação ao pensar a transmissão da eletricidade na forma alternada. A sacada de Tesla foi tão genial que até hoje utilizamos suas descobertas no sistema elétrico mundial. Justiça seja feita!! Segue a foto no mestre Tesla.

Surge a Eletrônica

O século XX começa e uma nova ciência emerge, chamada de Eletrônica.

Basicamente a eletrônica consiste em manipular e usar a corrente elétrica criada por um gerador elétrico. Manipula-se a corrente elétrica utilizando os componentes eletrônicos.

Componentes no interior de um rádio valvulado aberto

Componentes no interior de um rádio valvulado aberto

Um dos primeiros circuitos eletrônicos foi o Rádio Eletrônico que permitia a distribuição de informações, então sons, através do ar. Um aparelho capta o som através de um microfone, converte esse sinal e o transmite através de uma antena. O sinal transmitido pode ser captado por receptores espalhados em uma grande área ao redor da antena transmissora. Esse sinal captado é transformado no som original que pode ser ouvido pelas pessoas.

Era inaugurada a Era da Informação. O efeito na sociedade foi irreversível. A eletrônica passou a fazer da vida das pessoas.

O rádio era uma coisa tão maluca, que todos queriam aparelhos de rádio. A demanda por eletricidade aumentou vertiginosamente. As casas da população inteira foram conectadas à rede de energia elétrica que alimentava o sistema de iluminação pública. A demanda por energia elétrica era tamanha, que os governos passaram a cobrar por ela para poder continuar a expandir a rede.

Uma outra indústria nasceu, a Indústria Eletrônica, responsável por fabricar aparelhos eletrônicos em massa.

Valvula termo-iônica. O modelo da foto é fabricado até hoje

Valvula termo-iônica.
O modelo da foto é fabricado até hoje

Os Componentes Eletrônicos

Componentes eletrônicos são peças que manipulam a eletricidade. O rádio só pôde ser construído devido à invenção do primeiro componente eletrônico capaz de manipular a eletricidade de forma ativa. Este componente foi chamado de válvula termo-iônica e pode ser vista na imagem ao lado.

Agora começa a parte divertida do curso. Faremos uma pausa na história e voltaremos a contá-la no decorrer das aulas.

Na próxima página aprenderemos como gerar e manipular a energia elétrica, usando alguns componentes passivos simples e simulando o circuito usado por Thomas Edison na sua experiência com a lâmpada elétrica.

 

 

 

 

Referências Bibliográficas


Notas do Autor

Nota 1 – Usei o termo “excesso e falta de eletricidade” ao invés de excesso ou falta de elétrons porque nesta epoca não se conhecia ou entendia o átomo e suas partículas tais como o elétron, de forma que o conceito de corrente elétrica ou fluxo de elétrons não existia na mesma forma como conhecemos hoje.

Nota 2 – A circulação da corrente elétrica é instantânea e a velocidade desta aproxima-se da velocidade da luz. Porém ao observar um elétron em partícular que sai do polo negativo, este demora muitas horas para percorrer um fio e chegar ao polo positivo. A alta velocidade da corrente elétrica acontece porque o campo elétrico do elétron que entra no fio empurra o último elétron da outra ponta pra fora do fio.

Curso de Eletrônica para Iniciantes – Índice

Bem vindo você que deseja aprender a dominar a energia elétrica!

O curso é organizado nas seguintes aulas:

  • A Energia Elétrica
  • Meu primeiro circuito eletrônico
  • Os Resistores
  • Capacitores
  • Diodos
  • Leds
  • Transistores
  • Introdução aos circuitos integrados – 555

Neste curso ensinaremos o que é a energia elétrica e como podemos dominá-la através dos componentes e circuitos eletrônicos.

Visamos ensinar eletrônica para leigos e abordaremos os seguintes assuntos:

  • O elétron e a energia elétrica;
  • O que são e para que servem os componentes eletrônicos;
  • Exemplos de aplicações dos componentes eletrônicos;
  • Unidades de medida utilizadas na eletrônica bem como sua simbologia;
  • Animações e exemplos de circuitos eletrônicos e funcionamento dos componentes;

Ao final do curso, o leitor terá conhecimentos que lhe permitirá identificar os componentes eletrônicos, saber as diferenças de uso dos componentes, suas diversas aplicações e entender como funciona o mundo da eletrônica sem as complicações da matemática envolvida.

Neste curso básico não abordaremos os cálculos envolvidos nos circuitos. Publicaremos futuramente o curso de eletrônica intermediaria onde abordaremos tais cálculos.

Curso de Arduino – Aula 4 – Construindo uma placa compatível Arduino

 

Arduino é hardware livre

Obter uma placa Arduino é muito fácil, existem muitos distribuidores desta placa. É só “jogar no google” a palavra Arduino e nos é apresentada uma lista de vendedores desta placa.

Porém, a idéia do Arduino é ser uma solução livre, então o hardware também é livre, ou seja, o esquema elétrico de uma placa Arduino é público e pode ser usado e/ou modificado por todos.

Esquema elétrico da placa Arduino Uno

Esquema elétrico da placa Arduino Uno

Existem muitos modelos de placas compatíveis com Arduino que já foram feitas pela sociedade internacional, inclusive o Brasil participa da lista! Veja na sessão de hardware do site oficial: aqui

Existe uma versão em particular, Brasileira, que nos agradou muito: É a placa Severino!

Placa Severino

Placa Severino

A placa Severino foi projetada pelo brasileiro Adilson Akashi e ficou tão legal que os criadores do Arduino listam essa placa como “oficial” .

Baseado na idéia dessa placa, que recomendamos para os iniciantes, desejei projetar e construir uma versão minha para treinar e estudar. O desejo veio quando precisei projetar uma placa pequena, face simples e que pudesse ser utilizada nos meus projetos profissionais. Alguns clientes não gostam de ver uma placa Arduino no seu projeto, mesmo explicando que a placa Arduino é na verdade um circuito Atmel normal. Então uma placa baseado no mesmo circuito e com o leiaute “diferente” dá no mesmo! Iniciei o projeto então. Nome: X-Duino (gosto da letra X).

Projetando e construindo a X-Duino

Construir a sua placa permite aprender os detalhes que lhe ajudarão a programá-la.

Construir uma placa diferente e 100% compatível nos traz a oportunidade de adaptações que podem nos ajudar muito.

Ao projetar uma placa compátível com Arduino diferente, vamos elencar algumas caracteristicas que gostariamos que uma placa tivesse:

  • Placa face simples, para poder fazer em casa.
  • Leiaute simplificado para poder fazer o desenho à caneta na placa
  • Não necessitar de circuito especial ou externo para fazer a gravação do programa
  • Usar somente componentes que possam ser encontrados no mercado nacional (Brasil)

As características acima nos tomou alguns meses de pesquisa e testes, e então surgiu a placa X-Duino.

Placa X-Duino

Placa X-Duino


Características da placa X-Duino

  • Gravação de dados via USB, sem o uso de chips especiais (tipo FTDI). Implementação USB via software no bootloader.
  • Placa 100% compatível com a IDE Arduino
  • Circuito de alimentação regulado de 5 Volts / 1 Ampére
  • Circuito de alimentação regulado de 3,3 Volts / 1 Ampére de montagem opcional
  • Área de prototipagem integrada
  • Placa de circuito impresso face simples, otimizada para construção à caneta

Na próxima página veremos o esquema elétrico, o leiaute da placa e como ela funciona.