Arduíno: o que é, funções, tipos e mais

Muita gente ainda não conhece uma pequena plataforma eletrônica, nem tem ideia de quantas coisas se beneficiam dessa inovação tecnológica: venha descobrir arduino o que é.

Essa plaquinha revolucionou a forma como entusiastas e profissionais desenvolvem projetos tecnológicos interativos e personalizados.

Desde a sua criação, em 2005, o arduino é uma ferramenta indispensável em áreas como automação residencial, robótica e Internet das Coisas (IoT), democratizando o acesso à tecnologia e estimulando a criatividade de inventores em todo o mundo.

Neste artigo você vai ficar por dentro de tudo sobre o arduino: arduino o que é, para que serve, sua origem, os diferentes tipos, como funciona, além de saber que é possível fazer com esse dispositivo e mais informações importantes.

Desejamos 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.

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.

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 ATmega328P. Ele é bastante utilizado em projetos que requerem um menor número de portas.

Conta com 14 pinos digitais (6 PWM), 6 entradas analógicas, conexão USB, LED embutido e é compatível com a maioria dos shields existentes no mercado. Também possui conector para programação e um botão de reset para reiniciar a placa.

É ideal para projetos básicos de automação, controle de LEDs, sensores simples. Além disso, sua alimentação é selecionada automaticamente, seja por conexão USB ou conector para alimentação externa. 

Arduino Uno WiFi

Trata-se de uma atualização do modelo Arduino Uno, que apresenta como novo recurso a conectividade wireless, ou seja, possui Wi-Fi embutido na placa.

Ele conta com o processador ATmega4809, que é compatível com os programas do ATmega328P. Possui todas as funcionalidades do Arduino Uno, mais conectividade Wi-Fi.

Essa versão tem 14 pinos de I/O, sendo 5 deles PWM. Além de 6 portas analógicas e uma memória flash de 48KB. 

Esse modelo também permite comunicação sem fio, o que torna mais fácil a criação de projetos conectados. Pode ter a sua aplicação em projetos de IoT e controle remoto de dispositivos pela internet.

Arduino Pro Mini

Difere-se da versão Uno pela ausência de conexão USB própria. Esse modelo compacto é recomendado para usuários experientes que buscam flexibilidade, pequenas dimensões e preço baixo.

Requer uma conexão externa para programação e alimentação, porém é ideal para projetos que demandam pouco espaço. Seus orifícios podem receber diretamente um fio desencapado e qualquer conector espaçado padrão de 0,1″. 

Possui microcontrolador ATmega168, nas versões 3.3V e 5V, que rodam a 8Mhz e 16Mhz, respectivamente. Contém 14 portas digitais, 6 são usadas como PWM e 8 como analógicas.

Além disso, conta com um ressonador integrado, um botão de reset e furos para montagem do conector de gravação.

Pode ser utilizada, por exemplo, em projetos de sensores que precisam de um espaço reduzido, como wearables. É ideal para projetos duráveis, que não exigem atualização constante ou alto poder de processamento.

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. O chip de conexão USB integrado ao microcontrolador permite que a placa se comporte como um dispositivo HID (human interface device).

Utiliza um microcontrolador ATmega32U4 para oferecer mais capacidade e funcionalidades em comparação ao modelo Uno. Conta com 20 portas digitais, sendo que 7 permitem o uso como PWM e 12 entradas analógicas.

O Arduino Leonardo também possui conexão para alimentação externa e clock de 16Mhz. Tem utilidade em projetos que requerem interface de usuário, como controladores de jogos.

Arduino Esplora

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

Tem uma estrutura física totalmente diferente dos demais modelos e apresenta 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.

Contém uma variedade de componentes integrados como: buzzer, joystick, sensor de temperatura, acelerômetro, potenciômetro deslizante, LED RGB, sensor de Luz LDR, 4 Push-buttons, microfone, soquete para tela LCD.

Seu microcontrolador é o ATmega32u4 e a placa possui clock de 16Mhz e 32 Kb de memória. Também tem 2 conectores de 3 pinos para a conexão de módulos adicionais e cabo micro-usb para conexão com computador.

Esse modelo é ideal para aprender e explorar e pode ser usado, por exemplo, em projetos educacionais, experimentos de robótica e interação.

Arduino DUE

Essa versão é a que tem maior capacidade de processamento, o que faz dela uma das mais caras e também é muito utilizada em projetos de maior escala.

É a primeira placa arduino baseada em um microcontrolador ARM Cortex-M3 de 32 bits e 512 Kb de memória, que oferece maior desempenho. 

Conta com 54 pinos de entrada/saída digital, sendo 12 que podem ser usados como PWM e 12 entradas analógicas, além de 2 DAC e 2 CAN. Também tem conexão USB, 4 chips controladores de portas seriais e conector para alimentação externa.

Um aspecto a ser considerado é sobre o uso de shields, pois suas portas operam a 3.3V, enquanto a maioria dos shields disponíveis no mercado funciona a 5V.

Sua aplicação se dá principalmente em projetos que requerem mais potência de processamento, como robótica avançada e automação.

Arduino Mega 2560

É a maior placa da família arduino. Recomendada para projetos mais complexos e os que exigem mais pinos GPIO e capacidade de memória, como impressoras 3D e robôs. É considerado rápido, tem programação fácil e uma rica biblioteca.

Apresenta microcontrolador ATmega2560, um grande número de portas digitais (54) e 16 pinos analógicos e 15 portas que podem ser usadas como PWM. 

Ele também possui clock de 16Mhz, conexão USB e conector para alimentação externa.

Arduino Mega ADK

Essa placa utiliza o microprocessador ATmega2560, assim como seu modelo similar (Mega 2560), e conta com uma conexão USB dedicada para se conectar a dispositivos Android, como celulares e tablets.

Ela possui 54 pinos digitais, dos quais 15 podem ser usados como PWM, além de 16 entradas analógicas e 4 chips para comunicação serial.

A placa tem um conector para alimentação, opera com um clock de 16 MHz e a conexão pode ser feita via USB ou através de uma fonte externa.

É uma boa escolha para quem deseja criar projetos que envolvem dispositivos Android e hardware.

Arduino Nano

O Arduino Nano é uma placa compacta e possui duas versões. A versão 3.x é baseada no microcontrolador ATmega328, já a versão 2.x utiliza o ATmega168.

É semelhante ao Arduino Uno, mas muito menor, facilitando a integração em espaços reduzidos. Se difere dos outros modelos por não possuir conector para alimentação externa, que é feita então por um conector USB Mini-B.

Essa placa conta com 14 portas digitais, sendo 8 entradas analógicas e é ideal para projetos pequenos e portáteis, como na automação residencial.

Quais tipos de placas arduino são com recursos avançados?

Dentre as placas citadas anteriormente neste artigo as que se destacam por possuírem recursos avançados são: 

• Arduino Mega 2560
• Arduino Due
• Arduino Mega ADK
• Arduino Pro Mini
• Arduino Nano
• Arduino Esplora

Recursos avançados em arduinos se referem a funcionalidades e capacidades que vão além do básico, que permitem a criação de projetos mais complexos e sofisticados. E, de uma forma geral, podemos mencionar algumas características que se incluem nesta definição:

• Conexão sem fio: módulos com Wi-Fi permitem a conexão à internet para projetos IoT e o bluetooth serve para comunicação com smartphones e outros dispositivos;
• Sensores e atuadores avançados: sensores de imagem como câmeras que permitem processamento de imagens e sensores de proximidade que fazem medição precisa de distâncias;
• Processamento de dados: bibliotecas avançadas como a de machine learning para implementar algoritmos complexos e integração com plataformas de nuvem, para análise de dados em tempo real;
• Controle de Potência: para aplicações que exigem controle de alta potência e driver de motores, que faz controle preciso de motores DC, servomotores e steppers;
• Integração com outros dispositivos: API e protocolos de comunicação, como MQTT ou HTTP;
• Expansão de Hardware: Shields e módulos adicionais, como GPS, módulos de som e display touch.

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, entre outras tantas razões, como:

• Muitos dispositivos eletrônicos são compatíveis com o arduino;
• A vasta quantidade de bibliotecas disponíveis simplifica a integração de sensores, atuadores e outros componentes;
• Com uma variedade de modelos é possível escolher o que melhor se adapta ao projeto;
• Algumas placas oferecem conectividade Wi-Fi e bluetooth, facilitando projetos de IoT;
• A compatibilidade com breadboards e shields permite uma prototipagem rápida e modificações fáceis;
• Pode ser facilmente integrado a outros sistemas e plataformas e serviços em nuvem.

Com o uso da arduino 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. 

Outro exemplo é a possibilidade de controlar cores e efeitos de iluminação de LED usando um aplicativo ou controle remoto.

Robótica

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

Além do mais, pode ser conectado a periféricos: seus conectores analógicos permitem a instalação de sensores (ultrassônicos, infravermelhos, etc.) e atuadores (motores DC, servomotores), essenciais em robótica.

Alguns exemplos de projetos de robótica que utilizam arduino:

• Braço robótico: controlado por servomotores e programável para realizar tarefas específicas, como pegar e mover objetos;
• Robô seguidor de linha: utiliza sensores infravermelhos para seguir uma linha traçada no chão, ideal para competições de robótica;
• Drones ou quadricópteros: usando uma placa arduino com módulos de controle de vôo, é possível construir drones simples para explorar e aprender sobre aerodinâmica;
• Carro controlado por smartphone: Um carro robótico que pode ser controlado via bluetooth usando um aplicativo no smartphone;
• Robô de limpeza: um robô autônomo que utiliza sensores para detectar e evitar obstáculos enquanto se move pela casa. 

Robôs Didáticos com Arduino e Motores de Passo Kalatec:

Automação residencial e industrial

O arduino atua como um controlador central em projetos de automação residencial e industrial, permitindo monitorar e controlar dispositivos e sistemas de maneira eficiente e acessível.

Na automação residencial, a plataforma pode facilitar tarefas domésticas, otimizar a performance de equipamentos e controlar dispositivos através de programação e sensores. Ela permite, como exemplos:

• Ter uma lixeira automática, com um sensor de proximidade;
• Controlar luzes LED via smartphone ou por sensores de movimento;
• Monitorar a temperatura e controlar o aquecimento ou resfriamento da casa com base nas preferências do usuário;
• Ativar a irrigação do jardim, utilizando sensores de umidade para apenas quando necessário;
• Ativar um sistema de segurança que usa sensores de movimento para detectar intrusões e enviar alertas para o smartphone do usuário.

Na indústria, o arduino auxilia no monitoramento e controle dos processos industriais. Atua na automatização de maquinários e linhas de produção, permitindo o controle preciso das operações.

Também pode ser integrado a sistemas de supervisão SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) para gerenciamento centralizado.

Automatização de válvulas, integração com CLPs, controle de motor estacionário são alguns exemplos. Veja também outros casos de aplicabilidade:

• Controle de motorização: controla motores elétricos para automatizar transportadores de produção;
• Monitoramento de equipamentos: sensores monitoram o estado de máquinas (como vibração e temperatura) e envia alertas para manutenção preventiva;
• Controle de iluminação e climatização em fábricas: automatiza a iluminação e o ar-condicionado com a finalidade de melhoria da eficiência energética;
• Robô de inspeção: um robô que percorre a linha de produção, utilizando sensores para detectar defeitos e garantir a qualidade de um produto.

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. 

O arduino é empregado nesses projetos como um dispositivo para controle e interação, ou seja, pode ser usado para criar controles personalizados, como joysticks, botões e painéis de controle.

Sensores como acelerômetros, giroscópios e sensores de proximidade podem ser integrados para criar jogos interativos que respondem aos movimentos e ações dos jogadores.

Placas arduino podem se comunicar com outras placas ou dispositivos, permitindo jogos multiplayer ou interações com aplicativos móveis.

A seguir, vamos ilustrar alguns projetos de jogos com a utilização de arduinos:

• Um carro que pode ser controlado remotamente via bluetooth usando um smartphone ou um controle personalizado criado com o arduino. O projeto pode incluir LEDs e sensores para evitar obstáculos;
• Um jogo que testa a velocidade de reação dos jogadores a partir de luzes LEDs que acendem em sequência e os jogadores devem pressionar um botão o mais rápido possível. O arduino registra o tempo de resposta e pode exibir os resultados em um display;
• Um jogo de tabuleiro eletrônico que utiliza um arduino para gerenciar as regras do jogo, com LEDs indicando movimentos, sons para eventos especiais e um display para mostrar informações.

Segurança

O arduino contribui, e muito, para o desenvolvimento de tecnologias que visam a segurança, servindo como um controlador central que integra sensores, câmeras e sistemas de alarme. 

O arduino pode ser conectado a diversos sensores de detecção, como sensores de movimento (PIR), de abertura de portas, de fumaça e de gás, que monitoram atividades e condições ambientais. 

Além disso, a plataforma pode ser integrada com módulos Wi-Fi ou GSM para enviar notificações ao smartphone do usuário.

Alguns exemplos de sistemas de segurança com arduino são:

• Portas automáticas com biometria; 
• Câmera de vigilância com detecção de movimento;
• Sistemas de segurança otimizados, como este alarme residencial; 
• Sistema de monitoramento de temperatura e fumaça;
• Controle de acesso com RFID;
• Cercas eletrônicas.

Perguntas frequentes

Dentre as principais dúvidas sobre a plataforma arduino selecionamos três que podem lhe ser úteis e elucidativas. Confira a seguir.

Qual a linguagem de programação do Arduíno?

A linguagem de programação do arduino é baseada na linguagem Wiring, Processing e outras de código aberto e é uma variante do C/C++.

O arduino utiliza uma IDE (Ambiente de Desenvolvimento Integrado) que simplifica a escrita de código ao fornecer funções e bibliotecas específicas que facilitam a interação com o hardware.

O código geralmente é estruturado em duas funções principais: 

• Setup: executada uma vez no início, para configurar o hardware (como definir pinos de entrada/saída).
• Loop: executada repetidamente, onde a lógica do programa é implementada.

Como a sintaxe é similar ao C/C++, a maioria das estruturas de controle, como loops e condicionais, também são semelhantes. 

O que é kit Arduino?

Um kit arduino é um conjunto de componentes e acessórios necessários para que os usuários criem projetos eletrônicos e aprendam sobre programação e robótica utilizando a plataforma arduino. 

São especialmente projetados para iniciantes e educadores, oferecendo tudo o que é necessário para começar a desenvolver projetos de forma prática.

O kit é composto basicamente por:

• Placa arduino;
• Sensores;
• Atuadores;
• Resistores;
• Capacitores;
• Cabos e conectores;
• Breadboard;
• Manual.

Leia também: O que é resistor de frenagem? Entenda tudo.

Qual é o Arduino mais usado?

O Arduino Uno é, sem dúvida, a placa arduino mais usada e popular. 

Sua popularidade se dá pela sua facilidade de uso, pois possui uma interface simples e um ambiente de desenvolvimento amigável. É versátil e permite a conexão de uma ampla gama de sensores e atuadores. 

Ele é compatível com uma vasta biblioteca de componentes e shields, que facilitam a expansão das funcionalidades. Além disso, é relativamente barato, tornando-o acessível para educadores, estudantes e hobbistas.

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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.

Agora que você já viu arduino o que é, sabe que 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.

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