Arduino: do zero ao jogo

Introdução ao Arduino - O primeiro circuito electrônico

Olá! Seja bem-vindo ao curso de Arduino da Alura!

Começaremos a fazer experiências com essa plataforma de hardware que está fazendo o maior sucesso! Vamos elaborar um projeto do início ao fim e a ideia consiste em criar a réplica de um jogo muito famoso, o Genius. Nele o jogador deve memorizar e reproduzir uma sequência luminosa.

O arduino

Para iniciarmos esta jornada são necessárias ferramentas adequadas. A principal, claro, é o Arduino. Ao realizar uma pesquisa no Google, você encontrará diferentes tipos de Arduino para as mais diversas situações. Como estamos começando, utilizaremos o Arduino Uno, que é a versão de entrada da nossa plaquinha. Na página do Arduino podemos encontrar outros modelos.

Vamos começar familiarizando-nos com o hardware. Primeiro, precisamos ganhar familiaridade com a parte metálica no canto superior esquerdo da placa. É nela que faremos a conexão USB e ligaremos o Arduino. Isso significa que é por ela que iniciaremos a conexão e é nesse ponto que provemos energia para nossa placa.

Um teste simples é pegar um pequeno motor de 5V e ligar o seu fio preto em GND (terra) e o fio vermelho em 5V. E, caso esteja tudo certo, o motor começará a funcionar! O GND é o famoso terra* e ele retira a energia do nosso sistema já o5V, é a porta que coloca energia. Caso você desconecte algum desses fios, o motor parará. Ou seja, precisamos de um circuito fechado para que tudo funcione corretamente!

Usando protoboard

Porém, ligar tudo diretamente no Arduino não é uma boa prática. Por isso, utilizaremos uma outra peça que nos auxiliará na montagem do nosso circuito, que é a protoboard:

Desenhando cricuitos no Fritzing

Além da protoboard, precisamos resolver o problema do desenho dos circuitos, que ao longo do curso vão se tornando cada vez mais complexos. Para facilitar, utilizaremos uma ferramenta open-source chamada Fritzing. No site da Fritizing podemos selecionar a opção de download para o SO. No caso do Windows, basta descompactar o .zip que o programa já estará localizado na pasta criada.

A principal vantagem do Fritzing é que ele têm um catálogo de peças eletrônicas bem interessante que utilizaremos no curso. Além disso, ele também é muito intuitivo. Por exemplo, para visualiza a protoboard, basta clicarmos na aba escrito Protoboard.

Já foi comentado que conectar diretamente uma peça no Arduino é uma má prática e, por isso, precisamos da protoboard. No Fritzing, podemos ligar o nosso motor DC na protoboard e a fileira onde os fios foram conectados poderá receber outras entradas como, por exemplo, o terra e o fio de energia que devem estar ligadas ao Arduino. Para uma melhor realização do processo é de extrema importância a visualização do vídeo para sabermos, corretamente, como dispor as peças na sua protoboard, e como ligar os fios do Arduino nela.

Introdução ao Arduino - Trabalhando com LED e Lei de Ohm

Se pesquisarmos por LED no campo de busca acharemos diversos modelos. Escolheremos o mais simples e o ligaremos em nossa protoboard. Porém, como já conectamos o fio GND e 5V no nosso motor dc, como fazemos para ligar os mesmos em nosso LED?

Vamos esticar um novo fio e a partir da coluna ligada do motor o levamos ao LED. Porém, as coisas já estão se complicando e estamos manuseando apenas 2 peças, imagine quando estivermos lidando com várias! Para isso, em vez de ligarmos os fios GND e 5V diretamente na coluna da peça, as ligamos nas linhas finais da protoboard. Ligamos, então, o GND na linha mais próxima à linha azul e a saída do 5V conectamos na linha mais próxima à linha vermelha. Seguindo a imagem abaixo:

Perceba que ao ligarmos nessas linhas finais, não é a coluna que fica colorida(ligada), mas sim a linha inteira. Agora, podemos puxar um fio dessas duas linhas da parte de baixo da protoboard e ligá-lo em nossa peça. Como nosso jogo é baseado, justamente, em LED's, precisamos entender como eles funcionam!

Sobre o LED

A sigla LED significa Light Emitting Diode (Diodo Emissor de Luz). Um LED é usado para emissão de luz em locais e também em instrumentos onde se torna mais conveniente sua utilização do que a de uma lâmpada. E Diode, você sabe o que é? Diode é um componente eletrônico que faz com que a corrente elétrica circule em sentido único, nunca permitindo que ela circule na direção oposta.

Certo, mas como visualizar isso em um LED? Vejamos a seguinte foto:

Perceba que o LED possui uma perna maior do que a outra. Por quê? É uma maneira de distinguir seu polo positivo do negativo. A perna maior sempre será positiva ( nodo) e a menor sempre negativa (Cátodo). É por esse motivo que dizemos que o LED é polarizado, pois, ele possui dois polos, um positivo e outro negativo.

Já tentou colocar um LED em pé? Por possuir uma perna maior que a outra, essa será uma tarefa difícil de ser executada, por isso é comum entornarmos a perna maior para que ambas fiquem com o mesmo tamanho o que facilita seu encaixe na protoboard. Vejamos um LED que teve sua perna maior dobrada:

Ao ligar o LED na protoboard e conectar os fios, passaremos por outro problema. A Amperagem do LED(vermelho) é de 15 mA*(quinze mili-ampére). E o nosso Arduino emite 40mA, ou seja, corrente suficiente para queimar o nosso LED. Para diminuirmos a quantidade de corrente passando pelo LED, utilizaremos outra peça famosa, o resistor. Para entender o resistor, precisamos lembrar da Lei de Ohm, lááááááá do ensino médio. Essa lei faz a relação entre tensão, resistência e intensidade da corrente, respectivamente. Observe sua fórmula:

V = R * I

Em nosso circuito, temos a saída do Arduino com 5V. Porém, precisamos contabilizar que ao ligar o LED vermelho, ele também consome um pouco dessa voltagem. Precisamente, o LED vermelho absorve 2V. Substituindo na nossa fórmula, temos:

5-2 = R * I
3 = R * I

Agora, precisamos olhar para a corrente elétrica(I). Conforme mencionado anteriormente, o Arduino nos fornece uma corrente elétrica de 40 mA. Porém, não utilizaremos esse valor na fórmula e sim o da corrente final. No caso, a corrente que o LED vermelho necessita é de 15mA. Substituindo novamente na nossa fórmula, e realizando a conta, teremos o seguinte:

3 = R * 15mA
3 = R * 0,015A


R = 3 / 0,015
R = 200 ohm

Vimos que a resistência necessária para que os LEDs não queimem é de no mínimo 200 ohm. Entretanto, procurando na lista de resistências do Fritzing não encontramos o valor de 200. Como estamos falando de resistência o melhor é errarmos para cima, ou seja, podemos selecionar a primeira resistência após o valor de 200. No Fritzing, essa resistência é a de 220 ohm*. Após isso, basta ligarmos a nossa resistência, como na imagem:

Entendendo Resistores - Entendendo Resistores

Entendendo mais sobre Resistores

No Fritzing, selecionamos apenas o valor que queremos a partir de uma lista de resistores. Porém, na vida real não funciona dessa maneira. Precisamos ver o padrão internacional de marcação no próprio resistor. Esse padrão é descrito na tabela abaixo:

Primeiro, é preciso analisar as duas ou três marcações iniciais, nelas veremos quais são os números correspondentes. Feito isso, observe a 3º e 4º marcação para saber qual é o multiplicador correspondente. Depois disso estão descritas apenas marcações de erro, que não são tão importantes para nós. Vamos ver um exemplo? Caso nossa fita tenha a seguinte sequência:

marrom - preto - laranja - dourado

Vamos analisar esse resistor! A última fita, no caso, a dourada, serve apenas para os erros de 5% a 10%, mas não entraremos nesse assunto agora. Logo, nos resta observar a fita marrom, que ao verificarmos na tabela contêm o valor 1. Depois dela, temos a fita preta, que têm valor 0. Portanto, descobrimos nosso número, que é: 10.

Agora, pegamos esse valor 10 e multiplicamos ele por algum fator. No caso, a fita laranja, indica 1K ohm. Então, nossa resistência será o resultado da multiplicação de 10 1K cujo resultado é o total de *10K ohm. Observe a imagem:

Sobre o curso Arduino: do zero ao jogo

O curso Arduino: do zero ao jogo possui 270 minutos de vídeos, em um total de 104 atividades. Gostou? Conheça nossos outros cursos de Embarcados e Robótica em Programação, ou leia nossos artigos de Programação.

Matricule-se e comece a estudar com a gente hoje! Conheça outros tópicos abordados durante o curso:

• Introdução ao Arduino
• Controlando uma porta Digital
• Controlando vários LED's
• Lidando com botões
• Realizando uma leitura analógica
• Interagindo com o Jogador