Um circuito elétrico simples é
formado no mínimo por uma fonte de tensão, fios condutores, e um consumidor.
Para aumentar a segurança, o circuito deverá ter também elementos de manobra,
tais como uma chave liga-desliga (ou interruptor), e um dispositivo de
proteção, que pode ser um fusível por exemplo. Podemos dizer também que o circuito
elétrico é o caminho percorrido pela corrente elétrica.
Veja no vídeo a seguir, a montagem do circuito elétrico no Simulador PHET.
A força elétrica disponível na fonte,
é proporcional a tensão elétrica, que também pode ser chamada de diferença de
potencial (ddp), ou força eletromotriz (FEM). A unidade de medida da tensão
elétrica é o volt, (símbolo → V).
A corrente elétrica é o movimento
ordenado dos elétrons livres no interior do material. A unidade de medida da
corrente elétrica é o ampere, (símbolo → A). Veja o vídeo abaixo, para compreender os conceitos de Tensão e Corrente elétrica.
As pilhas, baterias e fontes
eletrônicas, fornecem corrente contínua. Nesse tipo de circuito, a corrente
elétrica flui sempre no mesmo sentido.No sentido real, os elétrons saem do terminal negativo da fonte. Mas, no
sentido convencional, representamos a corrente saindo do terminal positivo da fonte. No vídeo abaixo, veja o significado de sentido real e sentido convencional da corrente elétrica.
Nas fontes de corrente alternada, não existe polaridade fixa, por isso, o
condutor energizado é chamado de condutor FASE. Na corrente alternada, o
sentido da corrente fica alternando, ou seja, muda de sentido várias vezes por
segundo. No Brasil, a frequência da rede elétrica é de 60 Hertz (Hz), isso quer dizer que a
corrente elétrica muda de sentido 60 vezes por segundo. Nas tomadas encontramos
somente corrente do tipo alternada. As fontes eletrônicas, como os carregadores
de bateria, recebem a corrente alternada das tomadas, e mudam para corrente
contínua. Vale a pena conferir o vídeo a seguir, para entender melhor a diferença entre corrente contínua e corrente alternada.
A dificuldade que a corrente elétrica
encontra para passar, é chamada de resistência elétrica. A unidade de medida da
resistência elétrica é o ohm, (símbolo → Ω). Os resistores são componentes
que foram fabricados para apresentar um valor específico de resistência
elétrica. Por exemplo, resistor de 100 Ω. Esses componentes transformam energia elétrica
em calor, e geralmente são usados para limitar a corrente em um circuito
elétrico. Veja no próximo vídeo qual é a influência de um resistor no circuito elétrico.
Você, que é aluno do Professor Renato, responda o questionário abaixo no prazo estabelecido pelo professor. Segue o link:
Fica também o convite para se inscrever no canal no Youtube. Nesse canal tem muitos vídeos de apoio para os seus estudos. Acesse no link disponível a seguir:
Inicialmente, o semáforo dos pedestres estará fechado (LED vermelho aceso) e o semáforo dos carros estará aberto (LED verde aceso).
Ao pressionar o botão, o semáforo dos carros passa para o amarelo (ATENÇÃO) e depois de um tempo, passa para o vermelho (PARE).
Em seguida, o semáforo dos pedestres abre (acende o LED Verde) e permanece um tempo aberto. Após o tempo programado, o semáforo dos pedestres fecha (LED Vermelho fica piscando por um tempo e depois permanece aceso). Em seguida, abre novamente o semáforo para os carros (Acende o LED verde).
Para repetir o ciclo é necessário um novo pulso no botão (Push Button).
Para saber mais, consulte as Referências a seguir:
Após a transferência do programa para o Arduino, será possível visualizar o funcionamento dos semáforos. Para os veículos, as luzes acendem na sequencia: Verde, Amarelo e Vermelho. Para os carros, nunca os dois semáforos podem estar abertos ao mesmo tempo, caso contrario poderia ocorrer acidentes graves. O semáforo dos pedestres só pode abrir, quando o semáforo dos carros estiver fechado. O funcionamento completo está na tabela 1, na página 7, disponível no material da Aula 12 - SEMÁFORO (Cruzamento de Carros + Pedestres) - Kit 2023.
Para saber mais, consulte as Referências a seguir:
REFERÊNCIAS
PARANÁ. Secretaria Estadual de Educação do Estado do Paraná (SEED/PR). Diretoria de Tecnologias de Informação (DTI). Coordenação de Tecnologias Educacionais. (CTE). Robótica Educacional - Módulo 1. Aula 12 - SEMÁFORO (Cruzamento de Carros + Pedestres) - Kit 2023. Disponível em: < https://aluno.escoladigital.pr.gov.br/robotica/aulas/educacional>. Acesso em: 07 jun. 2024.
1. Microcontrolador: corresponde ao principal dispositivo presente na placa Arduino, pois é responsável em rodar o código de programação enviado à placa. Este circuito integrado do Arduino Uno R3 utiliza o modelo de microcontrolador ATmega328.
2. Conector USB: Serve para conectar o cabo USB, que é um cabo removível que possibilita conectar dispositivos periféricos ao computador. No Arduino Uno R3, este cabo serve para transmitir dados de programação, além de servir como fonte de energia à placa de prototipagem eletrônica.
3. Pinos de Entrada e Saída: também chamados de portas, são orifícios de entrada (input) ou saída (output) que permite a interação do Arduino com o meio externo. No Arduino Uno R3, observamos 6 pinos de entradas analógicas e 14 pinos digitais (I/O).
4. Pinos de Alimentação: são conectores que servem para energizar os circuitos externos ligado ao Arduino. Esses pinos possibilitam a adaptação do circuito à tensão elétrica fornecida pela placa de prototipagem eletrônica. Esses pinos são identificados na placa Arduino como: IOREF; RESET; 3,3V; 5V, GND e VIN.
5. Botão de Reset: é o dispositivo que permite reiniciar a placa de prototipagem eletrônica.
6. Conversor Serial-USB e LEDs TX/RX: é uma porta que converte uma conexão USB em conexão serial de 5V, permitindo a comunicação direta entre o microcontrolador (Arduino Uno R3) e o computador. As conexões entre esses dois elementos são sinalizadas pelos LEDs TX e RX, os quais acendem, informando o recebimento ou transmissão de dados pela porta serial. Esta sinalização ocorre da seguinte maneira: o LED TX pisca quando ocorre transmissão de informação do Arduino para o computador; quando a informação for enviada do computador para o Arduino, quem pisca é o LED RX.
7. Conector de Alimentação: corresponde a um conector com centro positivo, responsável pela alimentação externa (não USB) do Arduino Uno R3. Os valores de tensões recomendados para fonte externa é de 7V a 12V, garantindo, assim, o perfeito funcionamento da placa Arduino.
8. LED de Alimentação: componente eletrônico que sinaliza (acende) quando a placa Arduino Uno R3 está energizada.
9. LED Interno: componente eletrônico integrado à porta digital 13 da placa Arduino. Quando o LED estiver aceso, indica que o pino 13 está com valor alto (HIGH), e quando o LED estiver apagado, indica que o valor do pino 13 está com valor baixo (LOW).
Essa será a sua primeira atividade com o Arduíno Uno. Acesse o Arduíno Web Editor no link a seguir, caso ainda não tenha, é necessário fazer um cadastro e criar um "login" e senha para acessar o aplicativo.
Transferira o código do programa para a placa do Arduíno Uno. Se tudo estiver certo, você poderá ver um LED piscando. Esse LED já vem ligado na porta número 13 do Arduíno.
Desligue a alimentação da placa Arduíno. Monte no protoboard o circuito abaixo para acender um LED externo. Para essa montagem, você precisará dos seguintes materiais:
01 LED Vermelho
01 Resistor 220 ohms
02 jumper macho-macho
01 Protoboard
01 placa Arduíno Uno
01 cabo de comunicação USB
Na figura ampliada abaixo, veja os detalhes da ligação.
Chame o professor para conferir as ligações e efetuar o teste.
Desafio: Tente mudar a porta, trocar a porta 13 pela porta 2.
Repita essa atividade também no Simulador Tinkercad. Segue o link do simulador:
As aulas de Robótica Educacional permitem que os alunos desenvolvam novas competências e se apropriem de muitos conhecimentos. Para que essas aulas sejam bem aproveitadas, é necessário muita atenção ao utilizar o Kit de Robótica.
Esse Kit é composto por muitos componentes eletrônicos, que são pequenos e sensíveis. Por isso, é necessário muita atenção para não perder os componentes. Antes de testar o funcionamento dos projetos, é obrigatório conferir se as ligações estão corretas, para não correr o risco de queimar os componentes.
Para a segurança de todos, é importantíssimo utilizar somente as fontes de energia originais do kit, que devem ser seguras e de acordo com a tensão elétrica especificada em cada projeto. O uso incorreto da energia elétrica pode causar graves acidentes com choque elétrico, por isso, sempre trabalhe de acordo com as normas de segurança.
Confirme qual é o Kit que foi recebido pela sua escola, existem diferenças entre os kits e entre os materiais didáticos, conforme mostra a figura a seguir:
Nessa página, estarão disponíveis materiais de apoio para as aulas de Robótica Educacional, do Módulo 1 do Ensino Médio. Nos links a seguir, você poderá encontrar orientações para cada aula e dicas de uso dos kits de Robótica Educacional.
Essa página estará em constante atualização, continue acompanhando para acessar os novos materiais de apoio ao seu curso de Robótica Educacional.
Confira também os conteúdos disponíveis no canal a seguir. Nesse canal tem muitos vídeos de apoio para as suas aulas. Acesse no link disponível abaixo:
Qual é a importância da Robótica Educacional no Ensino Médio?
A Robótica pode favorecer o aprendizado de vários temas relacionados a Física, tais como: circuitos elétricos, estudo dos movimentos, transformações de energia, acústica, eletromagnetismo e outros. A Robótica também favorece a interdisciplinaridade, pois um projeto poderá abordar temas de outras disciplinas, tais como: Matemática, Biologia, Sociologia, Artes e outras.
As atividades favorecem o trabalho em equipe, a interação e o respeito entre os alunos. Dessa forma, as aulas criam uma oportunidade para que os alunos tenham um maior protagonismo, a medida que se envolvem com os projetos.
Também podemos destacar o desenvolvimento de habilidades manuais com uso das ferramentas e o manuseio dos componentes. Ao programar o kit de Robótica, os alunos estarão aprendendo conceitos de Informática, Programação de Computadores e desenvolvendo o Raciocínio Lógico.
O ensino da Robótica pode estimular o aluno a seguir uma carreira profissional relacionada a Tecnologia e as Ciências Exatas, pois a Robótica tem uma grande aplicação em diversos segmentos da Indústria. Veja alguns exemplos da Robótica Industrial nos vídeos a seguir: