Introdução á Eletricidade

Boas, depois de tanto tempo sem escrever nada no blog irei começar a escrever sobre hardware e não só software. Chegou-me na passada quinta feira (dia 9 de Janeiro de 2014) o StarterKit do Arduino e estou muito empolgado com os projetos que tenho em mente. Mas primeiramente tenho que aperfeiçoar os meus conhecimentos em electrónica e por isso irei realizar alguns dos projetos que estão descritos no “Arduino Projects Book” e também fazer uma introdução a eletricidade. Então por isso mesmo este primeiro post vai ser umas introdução a eletricidade, também vamos falar um pouco do básico da teoria da electrónica, como é que a nossa placa de ensaio funciona, e componentes em serie e paralelo.

Eletricidade

A eletricidade é um tipo de energia, bem como o calor, a gravidade, ou a luz. Energia elétrica flui através de condutores, como fios. Você pode converter a energia elétrica em outras formas de energia para fazer algo interessante, como acender uma luz ou fazer algum barulho através de um speaker (coluna). Os componentes que você usa para fazer isto, como os speakers ou as lâmpadas, são chamados de transducers. Os transducers alteram outros tipos de energia em corrente elétrica e vice-versa. Coisas que convertem outras formas de energia em corrente elétrica também são chamados de sensors(sensores), e coisas que convertem energia elétrica em outras formas de energia são por vezes chamados de actuators(atuadores). Você vai construir circuitos para mover a eletricidade pelos diferentes componentes. Os circuitos são circuitos fechados de fios com uma fonte de alimentação (como uma bateria) e algo para fazer algo de útil com a energia, chamada de carga. Num circuito, a eletricidade flui do ponto com maior energia potencial (usualmente referenciado como power ou +) para um ponto de menor energia potencial. O ground (em Portugal nos chamamos de negativo, é usualmente representado por – ou GND) é geralmente a ponto com menor energia potencial no circuito. Nos circuitos que você irá construir, a energia só flui numa unica direção. Este tipo de circuitos são chamados de corrente continua, ou DC. na corrente alternada (AC) o circuito elétrico muda de direção 50 a 60 vezes por segundo (dependendo da zona onde você vive, aqui em Portugal é 50 vezes). Este é o tipo de eletricidade que nos chega as tomadas de lá de casa, isto porque além de ser mais fácil de transportar através de longas distancia, e também mais segura pois caso toque nos fios irá ser atirado para trás, coisa que não acontecia caso fosse corrente continua. Existem outros termos que você se deve familiarizar com eles quando estiver a trabalhar com circuitos eléctricos. Corrente (medida em amperes, ou amps; com o simbolo A) isto é a quantidade de carga elétrica está a fluir num ponto especifico do circuito. Tensão (medida em volts; com o simbolo V) isto é a diferença de energia entre um ponto do circuito e outro. E finalmente, resistência (medida em ohms; com o simbolo grego Ω) é quanto um componente resiste ao fluxo de energia elétrica. Uma forma de imaginar isto é pensar em um deslizamento de rochas a descerem por um penhasco, como mostrado na imagem a baixo. Quanto mais alto for o penhasco, maior será a energia que as rochas iram ter ao atingir o fundo. A altura do penhasco é como a tensão no circuito: quanto maior a tensão na fonte de energia, mais energia você tem para usar. Quantas mais rochas você tiver, mais energia esta a ser carregada para baixo do penhasco. O numero de rochas é como a corrente num circuito elétrico. As rochas passam por arbustos no lado do penhasco, perdendo um pouco de energia no processo, a energia é usada para esmagar os arbustos. Os arbustos são como resistências em um circuito, oferecendo resistência ao fluxo elétrico e converte-lo em outras formas de energia. IMG_0888

Algumas coisas sobre circuitos

  • É necessário completar o caminho desde a fonte de energia (power) ate ao ponto de menor energia (ground) para fazer um circuito. Se não existir um caminho para a energia viajar, o circuito não funciona.
  • Toda a energia elétrica é consumida em um circuito pelos componentes que estão nele. Cada componente concerte um pouco de energia em outra forma de energia. Em qualquer circuito, toda a tenção é convertida em outra forma de energia (luz, calor, som, etc.).
  • O fluxo da corrente num ponto especifico no circuito será sempre a mesmo na entrada e na saída.
  • A corrente elétrica irá seguir o caminho que oferece menor resistência para o ground. Dando dois possíveis caminhos, mais corrente elétrica vai pelo caminho de menor resistência. Se você tem uma conexão com o power e o ground sem resistência, você vai causar um curso circuito, e a corrente vai tentar percorrer esse caminho. Num curto circuito, a fonte e os fios convertem a energia elétrica em luz e calor, usualmente com faíscas ou uma explosão. Se você já fez curto numa bateria e viu faíscas já sabe o quão perigoso um curto circuito pode ser.

O que é uma placa de ensaio?

A placa de ensaios é o primeiro sitio que você vai construir os circuitos. Para criarmos os nossos circuitos vamos usar uma placa solderless, esta tem este nome porque não é necessário fazer soldar podemos montar os nossos circuitos como se fosses LEGOs. As linhas horizontais e verticais da placa de ensaio, sai constituídas por filamentos de metal que conduzem a eletricidade por baixo do plástico com buracos. Em baixo está o esquema da minha placa de ensaio.FYVYJ75FW4JU34R.LARGEOs 5 buracos horizontais de cada linha estão ligados eletricamente por um filamento de metal. A linha do meio divide as conexões dos dois lados da placa. As linhas verticais que têm o comprimento da board estão ligadas eletricamente. Estas filas normalmente são usadas para ligar o power e o ground.

Desenho de circuitos

Nos nossos projetos iremos usar essencialmente desenhos esquemáticos, mas também poderá aparecer ilustrações. Em baixo têm um exemplo de um desenho esquemático. schematic_view

Os seus primeiros componentes

LED

Um LED, ou ligh-emitting diode, é um componente que converte a energia elétrica em luz. Os LEDs são componentes polarizados, isto quer dizer que eles só permitem que a corrente flua em uma unica direção. A perna mais longa do LED é chamado de anode, é onde será ligado o power. A perna mais curta é chamada de cathode e será ligada ao ground. Quando a tensão é aplicada a anode do LED, e o cathode é ligado ao ground, o LED emite luz.

LED Vermelho

LED Vermelho

Resistência

A resistência é um componente que resiste ao fluxo da energia elétrica. Este converte alguma da energia elétrica em calor. Se você colocar uma resistência em serie com um componente como um LED, a resistência irá usar alguma da energia elétrica e o LED irá receber menos energia como resultado. Isto permite fornecer os componentes com a quantidade de energia que eles precisam. Se você usa a resistência em serie com o LED para que ele não receba tensão a mais. Sem a resistência, o LED iria brilhar for alguns momentos, mas depressa iria-se apagar.

Resistência de 220Ω

Resistência de 220Ω

Switch (Interruptor)

Um switch interrompe o fluxo de energia, interrompendo o circuito quando aberto. Quando um switch está fechado, este irá completar o circuito. Existem vários tipos de switches. Os que vamos usar são chamados de momentary switches, ou pushbuttons, porque eles só fecham o circuito quando é aplicada pressão.

Switch

Switch

Switch

Toogle Switch Symbol

Pushbutton

Pushbutton Symbol

   Construir o circuito

Um pensamento sobre “Introdução á Eletricidade

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