Arduino: guia completo sobre o que é, como funciona e mais
Dicas para projetos

Arduino: guia completo sobre o que é, como funciona e mais

Você conhece o arduino? Muita gente ainda não conhece essa plataforma eletrônica, nem tem ideia de quantas coisas se beneficiam dessa inovação tecnológica, criada em 2005.

Continue lendo este artigo para ficar por dentro do que é, para que serve, como funciona e, também, para ver o que é possível fazer com o arduino.

Conheça, ainda, do que é feita esta plaquinha, quais tipos existem e como utilizá-la.

Desejo que esta leitura seja esclarecedora para você, cliente Kalatec!

O que é um arduino?

O arduino é uma plataforma de prototipagem de código aberto, criado para que o desenvolvimento de projetos tivesse um preço acessível para qualquer pessoa.

É um dispositivo muito utilizado na robótica, operando como uma mente eletrônica programável, de fácil uso e com várias portas para conexões com módulos e sensores.

Interage com qualquer ambiente por meio de hardware e software e pode ser ligado a um computador ou a uma rede para o recebimento e envio de dados.

impressora 3d com arduino

Como surgiu o arduino?

O arduino foi criado na Itália, em 2005, por um grupo de pesquisadores – Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis – que desejavam auxiliar estudantes sem conhecimento em programação e eletrônica.

Depois, novos tipos mais modernos e potentes foram criados para atender diferentes aplicações, como impressoras 3D e aplicativos IoT.

Por ser uma plataforma de código aberto, milhares de pessoas têm feito inúmeras modificações e lançado novas versões desta placa, o que tem gerado uma grande quantidade de diferentes versões no mercado, com variados preços e aplicações.

Para que serve o arduino?

O arduino serve, principalmente, para facilitar o aprendizado de programação e o desenvolvimento de projetos de eletrônica e robótica. Mas, a lista de possibilidades é enorme e inclui projetos de automação residencial, automação industrial e muito mais. Veja alguns exemplos:

  • Automatização de ambientes –  com a conexão do arduino a outros acessórios, como displays, módulos de relés, teclados, entre outros, é possível controlar abertura de portas e cortinas, volume de som e muito mais; 
  • Criação de produtos – pode ser usado para testar produtos em desenvolvimento, com baixo custo, a fim de descobrir as possíveis falhas e as capacidades do projeto, durante a prototipagem;
  • Segurança residencial – serve como dispositivo de segurança residencial, com programação de alarme inteligente, sensores de movimento, sirenes, câmeras, detecção de fumaça, etc;
  • Sistemas de irrigação – integra sistemas automáticos de irrigação, que têm a capacidade de irrigar jardins, áreas agrícolas ou plantas em vasos;
  • Automação industrial – compõe impressoras 3D, sistemas industriais e pode auxiliar no controle de motores e outros atuadores;
  • Aplicações inusitadas – no segmento esportivo, é aplicado em coletes de LED para ciclistas; no setor de casa e decoração, é utilizado em árvores de Natal, para controlar o brilho das lâmpadas; etc.

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Como funciona um arduino?

O arduino trabalha de forma simples e facilita o controle de sistemas interativos em ambientes doméstico e comercial, da mesma forma que o CLP (Computador Lógico Programável), também conhecido como PLC (Programmable Logic Controller), faz com os sistemas industriais.

Isso se dá por meio da transmissão dos dados pela rede Profibus e pode trazer informações de controle, diagnósticos e outros dados relevantes no processo.

A placa possui pinos que a conecta a um circuito eletrônico, possibilitando o controle, com envio e recebimento de informações. Para tanto, é necessário um software, baixado e instalado em um computador.

O software irá determinar todos os comandos feitos pelo arduino para a realização das tarefas. Ele definirá o início, o tempo de duração, o fim dos processos e as repetições dos mesmos.

A linguagem para a programação é feita em código, semelhante à linguagem C/C++, que passa por um compilador e é traduzida para um código compreensível pela placa. A conexão computador é feita via cabo USB e a programação se dá por meio do programa Arduino IDE.

Hardware

Uma placa Arduino Uno – uma das mais populares, devido à simplicidade e baixo custo – pode ser alimentada por um cabo USB ou por um adaptador AC/DC. Outra característica é que os features de seu microcontrolador ATmega328p podem interfacear com o ambiente externo.

Suas entradas analógicas geralmente são usadas para leitura de sensores externos. 

As saídas PWM e outputs digitais controlam motores e outros atuadores, e acionam drivers.

Software

A ferramenta de programação mais utilizada é o Arduino IDE  (Integrated Development Environment), disponível gratuitamente para download no site oficial da plataforma.

Ele contém um editor de texto para escrever códigos, um ambiente de mensagens, um console de texto, uma barra de ferramentas com botões para funções comuns e uma série de menus.

O software também é open source e se conecta ao hardware para fazer upload de programas e se comunicar com eles.

Do que é feito o arduino?

Os principais elementos que compõem uma placa arduino, são:

  • Microcontrolador: é o cérebro do arduino. Um computador dentro de um pequeno chip, que processa o código enviado à placa;
  • Conector USB: conecta a placa ao computador, permitindo a comunicação entre ambos;
  • Pinos de entrada e saída: promovem a interação entre o arduino e o meio externo;
  • Pinos de alimentação: fornecem valores de tensão que podem ser utilizados para energizar os componentes do seu projeto;
  • Conversor Serial-USB e LEDs TX/RX: chip que traduz a comunicação entre o computador e o microcontrolador, e LEDs que acendem quando ocorre a transferência de dados;
  • Conector de alimentação: responsável por receber a energia de alimentação externa;
  • LED de alimentação: indica se a placa está energizada;
  • LED interno: conectado ao pino digital 13.

Quais são os tipos de arduino?

São muitos os modelos de arduino existentes, o que é fundamental para aplicabilidade em diferentes funções. A seguir, vamos citar os principais:

Arduino Uno

É a placa mais conhecida e mais utilizada, devido à sua simplicidade, porém, com várias possibilidades para o desenvolvimento de diferentes protótipos. Para a sua primeira experiência utilizando o arduino, essa é a melhor opção.

O Uno é vastamente documentado e contém tudo o que é necessário para suportar seu microcontrolador.

Arduino Pro Mini

Difere da versão anterior pela ausência da conexão USB própria que o Uno possui. É recomendado para usuários experientes que buscam flexibilidade, pequenas dimensões e preço baixo.

Seus orifícios podem receber diretamente um fio desencapado e qualquer conector espaçado padrão de 0,1″. Existem dois modelos dessa placa: um que funciona a 5V e outro que atua a 3,3V.

Arduino Leonardo

É uma placa mais avançada e flexível, que conecta-se via cabo USB diretamente a um computador, que a reconhece como se fosse um mouse ou um teclado. Utiliza um microcontrolador ATmega32U4 para oferecer mais funcionalidades em comparação ao Uno.

Arduino Esplora

Muito similar a um controle de videogame, possui diversos sensores instalados e é indicado para iniciantes e educadores. 

Se difere de outros arduinos por apresentar entradas e saídas já instaladas na placa, ou seja, não há necessidade de conectar sensores ou atuadores para utilizá-lo. Sua programação também é diferente: ele possui biblioteca própria.

Arduino DUE

Essa versão é a que tem maior capacidade de processamento, o que faz dela uma das mais caras. 

É a primeira placa arduino baseada em um microcontrolador ARM Cortex-M3 de 32 bits. Apresenta 54 pinos de entrada/saída digital, 12 entradas analógicas, 2 DAC e 2 CAN, e é muito utilizada em projetos de maior escala.

Arduino Mega 2560

É a maior placa da família arduino. Recomendada para projetos mais complexos e para projetos que exigem mais pinos GPIO e capacidade de memória, pois apresenta 16 pinos analógicos e um grande número de portas digitais. Considerado rápido, tem programação fácil e uma rica biblioteca.

Vantagens e desvantagens de utilizar o arduino

Desde a sua invenção, o arduino tem sido a peça-chave de milhares de projetos mundo afora, contribuindo para a criação de objetos simples até itens científicos complexos. 

Suas vantagens atraem um número enorme de usuários, porém, também apresenta alguns pontos negativos.

Vantagens do arduino

  • Destaca-se por ter código aberto, ou seja, qualquer um pode usá-lo, ampliá-lo e melhorá-lo;
  • É barato, em comparação a outras plataformas;
  • Pode ser executado em diferentes sistemas operacionais (Windows, Macintosh OSX e Linux);
  • Existem diversos tutoriais de projetos disponíveis na Internet;
  • Seu ambiente de programação e linguagem são simples e fáceis.

Desvantagens

  • As placas arduino conseguem executar apenas um programa por vez;
  • Muitas versões da plataforma não possuem suporte de comunicação integrado;
  • Não suporta várias linguagens de programação populares, como o Java;
  • Tem baixa capacidade de armazenamento de memória.

Arduino: principais aplicações em projetos

Essa tecnologia tem ampla utilidade em diversas áreas, como a automação residencial, para facilitar as tarefas corriqueiras, além de ser aplicado em infinitos projetos de eletrônica, elétrica e até industriais.

Eletrônica

O arduino é ideal para projetos de eletrônica, pois é bastante flexível e uma das opções mais viáveis financeiramente. 

Com ele, é possível criar, por exemplo, uma estação meteorológica em casa, no estilo DIY. Para isso, serão necessários, além da plaquinha, um display Nextion, uma placa de desenvolvimento Wemos D1 e uma tela touchscreen.

Robótica

Outro uso muito comum é em trabalhos de robótica, por causa de sua versatilidade e fácil aprendizado. 

O arduino pode ser conectado a periféricos: seus conectores analógicos permitem a instalação de sensores úteis em robôs.

Pode ser construído, por exemplo, um braço robótico capaz de agarrar objetos. A lista de materiais inclui um arduino, servomotores, uma fonte de alimentação, uma base de madeira e componentes que podem ser impressos em uma impressora 3D (que, muitas vezes, utiliza também um arduino!).

Automação residencial e industrial

O arduino pode facilitar tarefas domésticas e otimizar a performance de equipamentos, sendo aplicado, por exemplo, em uma lixeira automática, montada com um sensor de proximidade, servomotor e algumas peças eletrônicas.

Na indústria, a plataforma eletrônica auxilia o controle e o monitoramento de processos. Automatização de válvulas, integração com CLPs, controle de motor estacionário são alguns exemplos.

Jogos

Essa popular plaquinha também é muito empregada na criação de jogos, o que pode ser muito divertido, desde o desenvolvimento do projeto, até o uso do produto final. 

Um exemplo é este pequeno console de jogos eletrônicos, similar ao “minigame”, que necessita de uma tela de celular, um potenciômetro rotativo, alguns fios, botões e, claro, um arduino.

Segurança

A plataforma contribui, e muito, para o desenvolvimento de tecnologias que visam a segurança. 

Alguns exemplos são: portas automáticas com biometria; câmeras inteligentes e sistemas de segurança otimizados, como este alarme residencial simples, mas efetivo. Para construí-lo, bastam uma placa de ensaio, alguns sensores, um módulo GSM e, preferencialmente, um Arduino Uno.

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Conclusão

Pensar em muitas possibilidades de aplicação nas áreas de automação, sensoriamento e controle de processos e atividades é pensar em arduino.

Com ele pode-se realizar desde coisas mais simples, como acionar uma lâmpada por meio de celular ou regar sua planta automaticamente, até as mais complexas, como o controle de um grande sistema de produção.

A Kalatec está à disposição para te orientar em seu projeto de automação, seja ele industrial, residencial ou predial. Conte com a experiência de nossa equipe especializada.

Na Kalatec, você encontra motores de passo 4 fios para arduino. Aproveite e confira também outros modelos de motores de passo. Até o próximo post!

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação da KALATEC, 23 anos de experiência com mais de 5000 visitas únicas em Indústrias. Especialista em Automação Industrial e apaixonado por Servos Motores, foi treinado nas fábricas EMERSON MOTION CONTROL, YASKAWA, WEG, DELTA, HNC, LEADSHINE e ESTUN. Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo, USP (Projeto Inspire) entre outros.

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