Arquivo da tag: Tinkercad

Ferramentas de Bancada no Tinkercad – Parte 5

Até aqui vimos diversas ferramentas de bancada no Tinkercad. Para finalizar a série veremos agora possivelmente a mais simples, a Fonte de Energia.

Conhecendo a Fonte de Energia

A fonte de energia, ou fonte de alimentação, é uma ferramenta que fornece uma tensão e corrente que podem ser ajustadas de acordo com a necessidade do projetista.

Ela serve para alimentar os circuitos e verificar seu comportamento frente a valores de tensão e corrente que podem ser definidos ou limitados.

A Figura 1 apresenta a fonte de energia do Tinkercad, onde temos o display superior apresentando 5 V, ajustado pelo potenciômetro à direita. Esta fonte permite varia a tensão fornecida entre 0 e 30 volts.

Ainda na Figura 1 observamos que a corrente pode ser ajustada entre 0 e 5 amperes. Na figura temos o valor máximo definido, porém, nenhum carga está conectada e assim temos o valor 0 A apresentado.

Figura 1. Fonte de energia.

Se colorarmos uma carga na saída da fonte podemos ver o consumo de corrente dessa carga e se a tensão é suficiente para alimentá-la.

Observe a Figura 2 onde temos como carga um resistor de 1 k Ohm. Se aplicarmos a Lei de Ohm, apresentada na Equação 1, temos que a tensão (V) é o produto da resistência (r) pela corrente (i).

V = r . i

(1)

Como temos V = 5 e i = 500mA = 0,005 A, podemos usar a equação (2)

r = V / i

(2)

E assim temos que r = 5 / 0,005 = 1000 Ohms. Observando novamente a Figura 2 vemos, pelo código de cores, que o valor do resistor é de 1000 Ohms. Exatamente como calculado.

Figura 2. Fonte de energia com carga.

Outro exemplo é apresentado na Figura 3. Nela podemos ver que a corrente consumida necessária para acender a lâmpada com 12V é de 250 mA.

Figura 3. Fonte alimentando lâmpada com 12 V.

Para conferir os exemplos acesse https://www.tinkercad.com/things/fS0n56Yf5WM e copie para sua conta.

Publicidade:

Conclusão

O Tinkercad oferece uma séria de ferramentas de bancada para auxiliar na análise e experimentação de circuitos eletrônicos sobretudo com uso de Arudino.

É possível beneficiar os estudos com o uso destas ferramentas em temas como Lei de Ohm, filtros analógicos, PWM, entre outros. Apesar disso o contato com as ferramentas em uma bancada real pode trazer benefícios devido a limitação dos modelos do Tinkercad.

Ferramentas de Bancada no Tinkercad – Parte 4

Das ferramentas de bancada no Tinercad o osciloscópio é o que possibilita visualizar o gráfico de um sinal ao longo do tempo. Ele pode ser usado para observar o comportamento do de um pino digital do Arduino ou comportamento de um pino com PWM.

Neste post vamos usar o osciloscópio do Tinkercad para observar alguns destes comportamentos. Vamos explorar o uso do osciloscópio juntamente com o gerador de funções.

Conhecendo o Osciloscópio

A Figura 1 apresenta o osciloscópio no Tinkercad. Quando selecionamos o osciloscópio podemos escolher o opção Tempo por Divisão, que remete a quanto tempo cada quadrado dos eixos coordenados representará. Ajustar este tempo permite observar sinais com frequências mais altas ou baixas dependendo do valor definido.

Figura 1. Osciloscópio no Tinkercad.

Para entender melhor as divisões por tempo do osciloscópio vamos analisar a Figura 2. Nela temos o osciloscópio exibindo um sinal proveniente do gerador de funções. É um sinal com frequência de 50 Hz, senoidal, com amplitude de 5 V pico-a-pico e 0 V de deslocamento CC.

Sabemos que o período (T) de um sinal, ou seja o tempo necessário para o sinal completar o ciclo e começar a se repetir, é definido pela equação (1).

T = 1 / f (1)

(1)

O período na Figura 2 é o início do gráfico à esquerda até o final, à direita. Se você contar verá que esse intervalo tem exatamente 10 divisões no eixo x do osciloscópio, assim como temos 10 divisões no eixo y. No caso da Figura 2 temos T = 1 / 50 = 0,02, ou seja 20 ms.

Como temos, observado a Figura 2, uma divisão no osciloscópio de 2 ms e uma frequência de 50 Hz, como mostra o gerador de funções, a onda apresentada no osciloscópio está sendo completamente mostrada.

Figura 2. Osciloscópio apresentando sinal do Gerador de Funções.S

Se modificarmos o Tempo por Divisão no osciloscópio podemos ver duas vezes a forma de onda do sinal que vem do gerador de funções. Isso pode ser visto na Figura 3.

Perceba que mesmo modificando o Tempo por Divisão nós não modificamos o período (T), ele continua o mesmo porque não modificamos a frequência. O que fizemos foi ajustar a visualização no osciloscópio e por isso vemos duas vezes os picos da onda.

Figura 3. Osciloscópio com divisão de 4 ms.

Visualizando a função analogWrite com o osciloscópio

A função analogWrite do Arduino, apesar do que sugere o nome, não representa uma saída analógica no pino especificado como parâmetro. Essa função utiliza a modulação por largura de pulso (PWM, do inglês, pulse width modulation) para controlar intensidade de LEDs, velocidade de motores etc.

A Figura 4 mostra um circuito que está utilizando a modulação por largura de pulso para controlar a intensidade de um LED criando o efeito “fede in” e “fade out”.

Na figura podemos ver no osciloscópio o sinal proveniente do pino 9 do Arduino. Acesse o link https://www.tinkercad.com/things/lYD6t4j6rEg e simule o circuito para aprender mais sobre o osciloscópio a como visualizar sinais utilizando esta ferramenta.

Figura 4. Comportamento da PWM.

No próximo post vamos finalizar nossa série sobre ferramentas de bancada com a Fonte de energia.

Publicidade:

A seguir…

No próximo post vamos falar sobre a fonte de energia no Tinkercad.

Ferramentas de Bancada no Tinkercad – Parte 3

Continuando nossa série sobre o uso de ferramentas de bancada no Tinkercad, neste post vamos falar um pouco sobre o gerador de funções.

Conhecendo o Gerador de Funções

Talvez muitos ainda não tenham tido contato com um gerador de funções. Ele serve basicamente para gerar sinais com base em alguns parâmetros.

Esses sinais podem ser utilizados para estimular circuitos a fim de investigar o comportamento deste circuito ou identificar possíveis problemas.

Em laboratórios de cursos de engenharia o gerador de funções são utilizados para estudar diversos circuitos. Um exemplo é quando estamos estudando filtros como passa alta, passa baixa ou passa faixa. Com esse dispositivo podemos estimular o filtro com um sinal de entrada e analisar se a saída foi a desejada.

Os parâmetros disponíveis no gerador de funções do Tinkercad são:

  • Forma de onda, ou função;
  • Frequência do sinal;
  • Amplitude e
  • Deslocamento CC.

O gerador de funções do Tinkercad pode ser visto na Figura 1. Além das formas de onda, representadas pelos botões quadrados com o desenho da forma, podemos ajustar a frequência no potenciômetro (A), a amplitude no potenciômetro (B) e o a componente contínua do sinal (deslocamento CC) no potenciômetro (C).

O ajuste de frequência possibilita sinais de 1 Hz até 1 MHz. A amplitude pode variar de 0 V à 10 V, pico a pico, e por fim temos o deslocamento do sinal utilizando a componente CC.

Na Figura 1 também podemos observar que a saída do gerador de funções é obtida nos plugs vemelhor (+) e preto (-) na parte inferior do gerador.

Figura 1. Gerador de Funções do Tinkercad.

Para ter uma visualização do sinal do gerador de funções vamos utilizar o osciloscópio, ferramenta de bancada que terá foco em nosso próximo post.

Publicidade:

A seguir…

No próximo post vamos falar sobre o uso do osciloscópio no Tinkercad.

Ferramentas de Bancada no Tinkercad – Parte 2

Dando continuidade a nossa série sobre o uso de ferramentas de bancada no Tinercad veremos neste post o uso do multímetro, uma ferramenta essencial para qualquer pessoa que vai entrar no mundo da eletrônica.

Conhecendo o Multímetro do Tinkercad

O multímetro é, possivelmente, o mais básico dos aparelhos de medição que um hobbista ou profissional deve ter. No multímetro do Tinkercad podemos medir resistência, tensão e corrente. Apensar das funcionalidades no Tinkercad, vimos que um multímetro real pode ter diversas outras função.

A Figura 1 apresenta o multímetro do Tinkercad com as opções possíveis de medição. Ao selecionar o multímetro uma caixa de opções aparece para que o modo de operação possa ser selecionado. Podemos ver esta caixa na Figura 1 onde temos as opções de modo. São elas:

  • Amperagem (corrente elétrica): neste modo, apresentado na Figura 1(A), é possível medir a corrente de consumo de um componente, de um circuito ou parte dele. O termo amperagem é considerado um termo leigo para se referir à corrente elétrica. Os livros de engenharia normalmente não utilizam amperagem para se referir à corrente elétrica. De fato nunca vi ser utilizado em nenhum livro. Vou utilizar o termo “corrente” ao longo deste texto.
  • Tensão: este modo, apresentado na Figura 1(B), é utilizado para aferir a diferença de potencial elétrico entre dois pontos do circuito ou simplesmente sobre um determinado componente. O termo leigo para se referir à tensão elétrica é voltagem. Vou preferir utilizar tensão neste artigo.
  • Resistência: Para medir a resistência devemos utilizar o modo de mesmo nome no multímetro, exibido na Figura 1(C). Este modo pode ser utilizado didaticamente para ensinar ou aprender sobre o comportamento da associação de resistores por exemplo.
Figura 1. Opções do multímetro do Tinkercad.

Medindo Corrente e Tensão

Para usar um multímetro, seja real ou o do Tinkercad, normalmente devemos escolher a unidade e escala de medição. No caso do Tinkercad escolhemos apenas a unidade, ou seja o que queremos medir: corrente, tensão ou resistência.

Para medir a corrente devemos colocar o multímetro em série com o circuito ou componente que queremos medir. Dessa forma a corrente flui através do multímetro e a medição é apresentada no display.

Também é preciso verificar a polaridade da conexão do multímetro em relação ao que vamos medir. Ainda na Figura 1 podemos verificar a polaridade sendo representada pelos contatos vermelho (+) e preto (-). Temos que nos certificar de conectar o vermelho à entrada da corrente a ser medida e o preto deve seguir para o terra (-) do circuito.

Já na medição da tensão devemos colocar o multímetro em paralelo com o circuito ou componente que queremos medir. A polaridade também deve ser observada. Caso essa polaridade seja invertida os multímetros digitais tendem a mostrar o valor com o sinal negativo, assim como no Tinkercad.

Vamos observar a Figura 2. Nela temos a medição da corrente que flui pelo LED. Observe que o positivo (contato vermelho) do multímetro (A) está ligado ao cátodo do LED. Como o sentido convencional da corrente é fluir do positivo para o negativo temos esse fluxo saindo do cátodo e indo para o negativo da bateria através do multímetro (A), estando ele, portanto, em série com o LED. Podemos observar a medição de 16,2 mA de corrente que o LED está utilizando da bateria. O resistor R está limitando essa corrente.

Ainda na Figura 2 temos o multímetro (B), que está medindo a tensão sobre o LED. Observe que o positivo do multímetro (B) está conectado ao ânodo do LED, ou seja, no terminal positivo, e o negativo do multímetro (B) no negativo da bateria. O multímetro (B) apresenta o valor 2,04 V necessário para acender o LED sem danificá-lo.

Figura 2. Medição da corrente e tensão de um LED.

Medindo a Resistência

A Figura 2 apresenta ainda uma chave SW que desliga a conexão do multímetro (C), responsável por medir a resistência do resistor R. Esta chave foi colocada porquê não devemos medir a resistência de um componente ligado ao circuito.

Na Figura 3 podemos observar um comportamento indesejado no caso da medição com resistor conectado ao circuito energizado. Observe que as leituras dos multímetros (A) e (B) diferem do ideal e o LED está sobrecarregado, o que pode acarretar dano ao componente. Nesta figura podemos ainda verificar uma medição de erro no multímetro (C) impossibilitando a leitura do valor do resistor.

Figura 3. Erro ao medir o resistor ligado ao circuito.

Para medir corretamente o resistor devemos usar o multímetro na posição de resistência e conectar as pontas de prova em paralelo com o componente. Não há necessidade de observar polaridade quando medimos resistências, por isso nas imagens optei por usar fios da mesma cor, verde.

Na Figura 4 podemos observar essa ligação onde também temos a chave SW em outra posição, agora desligando o resistor do restante do circuito e possibilitando a correta medição da resistência R. O valor lido pelo multímetro (C) é 150 Ohms, o que condiz perfeitamente com o valor do componente sendo possível também de ser identificado pelo código de cores.

Como o LED não está conectado ao circuito devido ao uso da chave SW em modo aberto, não há fluxo de corrente e assim não é possível medir nem a tensão nem a corrente do LED.

Figura 4. Medição do resistor.

Experimente

A Figura 5 mostra uma versão dos circuitos apresentados anteriormente com uma única chave SW, capaz de alternar o que se quer medir: o valor do resistor ou a tensão e corrente. Basta mudar a posição da chave.

Na posição 1-2 teremos o fluxo de corrente através do LED e portanto serão apresentados os valores da tensão e corrente sobre este LED.

Já na posição 2-3 não há fluxo de corrente através do LED e assim será possível realizar a medição da resistência.

Figura 5. Circuito experimental finalizado.

Acesse o projeto no Tinkercad e experimente você mesmo as opções de uso do multímetro. O link para o exemplo deste post é o https://www.tinkercad.com/things/jikjT0kYtXq. Você pode copiar e realizar suas próprias verificações.

O multímetro no Tinkercad é uma ótima ferramenta para estudar a base da eletrônica, como operações envolvendo a Lei de Ohm, associação de resistores, alimentação etc.

Publicidade:

A seguir…

No próximo post vamos falar sobre o uso do gerador de funções no Tinkercad.

Ferramentas de Bancada no Tinkercad – Parte 1

Quando estamos realizando algum experimento em nossa bancada de eletrônica, ou na mesa da cozinha 😆, muitas vezes precisamos conhecer certos aspectos no funcionamento do circuito. Alguns desse aspectos são conhecidos quando nos fazemos algumas perguntas como “existe um curto em alguma parte do circuito?” , “será que está com mal contato?” ou ainda “está chegando alimentação?”.

Nesta série de posts vamos falar sobre as ferramentas de bancada no Tinkercad e aprender como utilizá-las.

Por mais simples que sejam estas perguntas, a importância das suas respostas é muito grande. A ocorrência de cada delas pode ocasionar em falhas que podem causar desde o mal funcionamento do seu projeto ou até mesmo danificar os componentes que você está usando.

Neste artigo vou mostrar algumas das ferramentas disponíveis no Tinkercad. São ferramentas que podemos ter na nossa bancada apesar de algumas delas terem o valor um tanto salgado para quem não trabalha profissionalmente com projetos de circuitos eletrônicos.

Apresentação das Ferramentas

Na Figura 1 temos a representação de algumas ferramentas de bancada que estão disponíveis no Tinkercad. Na Figura 1(A) temos o multímetro, na Figura 1(B) temos o Gerador de Funções, na Figura 1(C) temos o Osciloscópio e na Figura 1(D) temos a Fonte de energia.

Figura 1. Ferramentas de bancada no Tinkercad.

Cada uma destas ferramentas podem nos apresentar informações importantes para a criação dos nossos circuitos. Claro que no Tinkercad essas representações são ilustrativas e a aparência real de cada uma dessas ferramentas é bem diferente das mostradas no simulador, mas as funções delas no Tinkercad são similares.

Multímetro

A imagem de um multímetro real pode ser vista na Figura 2. No multímetro do Tinkercad é possível usar as funcionalidades de medir tensão, corrente e resistência. Já no aparelho real, como o da Figura 2, podemos ainda testar transistores, escolher entre tensão e/ou corrente contínua ou alternada, medir temperatura, frequência e outras funções que variam a cada modelo.

Figura 2. Multímetro digital

Gerador de Funções

O gerador de funções é um dispositivo capaz de gerar vários tipos de sinais em formas de onda diferentes e frequências diferentes. Um gerador de funções real, como apresentado na Figura 3, pode variar principalmente em sua capacidade de gerar frequências cada vez mais altas podendo chegar a centenas de MHz. No gerador de funções do Tinkercad podemos gerar sinais em ondas quadrada, senoidal e triangular e variar a amplitude, deslocamento CC e frequência. No equipamento real são encontradas outras funcionalidades como a geração de ruído branco, soma de sinais, além de ter vários canais de saída.

Figura 3. Gerador de funções.

Osciloscópio

O osciloscópio é aparelho que permite visualizar sinais, analógicos ou digitais, que são geralmente apresentados em uma tela contida no dispositivo. Apesar desta ser a principal função outras possibilidade é possível utilizar outras funções como a visualização das frequências contidas em um sinal com a funcionalidade da Transforma Rápida de Fourier (FFT, sigla do inglês Fast Fourier Transformation), execução de operações sobre o sinal, visualização da amplitude e frequência entre outas. Um osciloscópio real pode ser visto na Figura 4. No osciloscópio do Tinkercad temos apenas a funcionalidade de medição de frequência por unidade de tempo, que tem grande serventia para observação de possíveis fenômenos em nossos circuitos.

Figura 4. Osciloscópio.

Fonte de Energia

Basicamente qualquer circuito necessita de alimentação de uma fonte de energia, seja uma bateria ou uma fonte ligada à tomada da rede elétrica.

As fontes de bancada, como a apresentada na Figura 5, são ferramentas capazes de fornecer uma alimentação que geralmente pode ser variada de acordo com a necessidade. Essa variação pode ser na tensão ou corrente fornecida.

Figura 5. Fonte de energia variável, 0-30V / 10 A.

Publicidade:

A seguir…

No próximo post vamos falar sobre a forma correta de usar o multímetro no Tinkercad.

Tinkercad: Um Simulador Online para Arduino

A plataforma Arduino cativou uma nova geração de pessoas cuja a criatividade não tem limites e que só precisava de uma mãozinha para descobrir as possibilidades de uma área que antes só era tocada por profissionais e estudantes de eletrônica e áreas afins.

Lançado em 2003 esta plataforma nasceu de um projeto que visava criar um ambiente simples para que pessoas fora da área de engenharia pudessem criar projetos com eletrônica digital. O resultado foi um grande sucesso com uma plataforma que só cresce a cada dia com uma comunidade opensource gigante e uma quantidade de bibliotecas e soluções incontáveis.

Apresentamos o TINKERCAD ™

Para facilitar ainda mais a aprendizagem do temos hoje projeto TINKERCAD ™. Mantido atualmente pela AUTODESK ®, a mesma empresa de softwares renomados como AutoCAD, 3DS MAXe Maya, o TINKERCAD ™ surgiu como uma opção para modelagem 3D online que hoje incorpora a possibilidade de criação e simulação de circuitos eletrônicos digitais, incluindo o uso do Arduino UNO.

A plataforma online TINKERCAD ™ é gratuita e para usar basta ter uma conta da AUTODESK ®. Para criar sua conta e acessar todas as possibilidades da plataforma clique neste link e cadastre-se.

Figura 1 – Criação de circuitos no TINKERCAD ™.

Ao se cadastrar e entrar na plataforma você poderá ver uma tela similar a da Figura 1, onde temos um menu lateral esquerdo onde podemos criar os Projetos 3D, Circuits (Circuitos, ainda sem tradução no site) e Lições.

Figura 2 – Novo circuito no TINKERCAD ™.

Ainda na Figura 1 temos o menu Circuits selecionado e vamos a opção Criar novo Circuito. Ao clicar nesta opção um novo circuito é criado em sua biblioteca e você pode adicionar os elementos dispostos em uma lista que aparece no lado direito da tela, como mostra a Figura 2. Podemos observar pela figura que temos uma barra de ferramentas com opções de rotacionar e excluir componentes, exibir o código quando usamos o Arduino e simular e circuito. São diversas possibilidades de componentes desde resistores, diodos e transistores até circuitos integrados com portas lógicas, ponte-h e reguladores de tensão e o famoso 555.

Temos ainda algumas ferramentas de medição como voltímetro, amperímetro e osciloscópio e sensores de distância, temperatura, intensidade luminosa e detecção de presença entre outros.

Quer começar a aprender Arduino?

Então se você é entusiasta, profissional ou entusiasta de eletrônica e não sabe por onde começar estudar sobre Arduino usar o TINKERCAD ™ é uma opção simples e gratuita para experimentar mesmo antes de comprar a placa.

Vídeo 1 – Playlist púbica do curso Introdução à Engenharia com Arduino.

Assista à Playlist pública do curso no Vídeo 1, acima, ou neste link e conheça um pouco mais sobre o TINKERCAD ™.

Se você acredita que também vai precisar de uma mãozinha para não ficar perdido no começo, peço que dê uma olhada no meu curso Introdução à Engenharia com Arduino. É um curso introdutório voltado para quem quer começar a aprender a plataforma Arduino desde o básico, com acesso vitalício e se não estiver gostando do curso pode pedir o valor pago de volta em até 30 dias.