Eletrônica básica para desenvolvedores Android (IoT)

Para o nosso próximo post, 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 de 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, você precisa 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

Figura 1 - 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.

Figura 2 - 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.

Para mais detalhes e dicas, indico assistir esse vídeo.

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.
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 deixas 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
O que são, tamanhos, código de cores e mais detalhes

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.

Para mais detalhes sobre LEDs, assista ao vídeo.

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:

Como utilizar um multímetro

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.

No próximo post, iremos ver como ligar e desligar um componente eletrônico remotamente com Android Things e Firebase. Qualquer dúvida ou sugestão, basta comentar. Até mais, amigos.

Vídeos: Alexandre Barroso

Revisão: Alexandre Barroso e Zé Alberth Vasconcelos Florêncio