{"id":3644,"date":"2019-03-01T14:32:38","date_gmt":"2019-03-01T17:32:38","guid":{"rendered":"https:\/\/arduxop.com.br\/loja\/?p=3644"},"modified":"2020-12-30T12:43:17","modified_gmt":"2020-12-30T14:43:17","slug":"entendendo-o-arduino-uno-o-guia-definitivo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/arduxop.com.br\/loja\/entendendo-o-arduino-uno-o-guia-definitivo\/","title":{"rendered":"Entendendo o Arduino UNO \u2013 O Guia Definitivo"},"content":{"rendered":"<p><a class=\"skip-link screen-reader-text\" href=\"https:\/\/eletroshields.com\/2019\/02\/26\/entendendo-o-arduino-uno-o-guia-definitivo\/?fbclid=IwAR1S-DlpQFXNPyDoawu70cKnx27HzuC9API5uyCyByfXhKBpoJrfuWJOW9s#main\">Ir para conte\u00fado<\/a><\/p>\n<nav class=\"top-nav\">\n<div class=\"section-inner clear-fix\">\n<ul class=\"header-top-menu\">\n<li id=\"menu-item-8\" class=\"menu-item menu-item-type-custom menu-item-object-custom menu-item-8\"><a href=\"https:\/\/eletroshields.com\/\">Home<\/a><\/li>\n<li 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class=\"post-header\">\n<p class=\"post-categories\"><a href=\"https:\/\/eletroshields.com\/category\/arduino\/\" rel=\"category tag\">Arduino<\/a>, <a href=\"https:\/\/eletroshields.com\/category\/tutoriais\/\" rel=\"category tag\">Tutoriais<\/a><\/p>\n<h1 class=\"post-title\">Entendendo o Arduino UNO \u2013 O Guia\u00a0Definitivo<\/h1>\n<\/header>\n<figure class=\"post-image clear-fix\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"attachment-rowling-post-image size-rowling-post-image wp-post-image\" src=\"https:\/\/eletroshieldsblog.files.wordpress.com\/2019\/02\/2eb8c292962fb74bf5e6219b1661a9c4.jpg?w=640\" sizes=\"(max-width: 640px) 100vw, 640px\" srcset=\"https:\/\/eletroshieldsblog.files.wordpress.com\/2019\/02\/2eb8c292962fb74bf5e6219b1661a9c4.jpg 640w, https:\/\/eletroshieldsblog.files.wordpress.com\/2019\/02\/2eb8c292962fb74bf5e6219b1661a9c4.jpg?w=150 150w, https:\/\/eletroshieldsblog.files.wordpress.com\/2019\/02\/2eb8c292962fb74bf5e6219b1661a9c4.jpg?w=300 300w\" 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fun\u00e7\u00f5es de cada componente no circuito. Todos os componentes da placa, sem exce\u00e7\u00f5es, s\u00e3o explicados aqui. Ao final deste tutorial, voc\u00ea entender\u00e1 os fundamentos de cada parte do circuito e ter\u00e1 uma boa base para avaliar melhor as placas Arduino dispon\u00edveis no mercado, entendendo as diferen\u00e7as entre os diversos modelos, inclusive clones e placas compat\u00edveis.<\/p>\n<p>Nosso objetivo durante a prepara\u00e7\u00e3o deste material foi passar a maior quantidade de informa\u00e7\u00e3o poss\u00edvel, por\u00e9m mantendo uma linguagem simples. A ideia \u00e9 que qualquer pessoa com algum conhecimento sobre eletr\u00f4nica e projetos consiga entender o material sem grandes dificuldades. Se voc\u00ea quiser se aprofundar, e conhecer algum componente mais a fundo, n\u00f3s disponibilizamos os datasheets dos componentes mais importantes na se\u00e7\u00e3o de\u00a0downloads\u00a0ao final desta p\u00e1gina.<\/p>\n<p>Durante a explica\u00e7\u00e3o, n\u00f3s tamb\u00e9m fizemos diversas compara\u00e7\u00f5es do UNO com outras vers\u00f5es do Arduino. Assim voc\u00ea ter\u00e1 oportunidade de conhecer um pouco mais as diferen\u00e7as entre elas, e compreender melhor qualquer esquem\u00e1tico da fam\u00edlia Arduino. Esperamos que voc\u00ea goste.<\/p>\n<h2>Projeto do Arduino UNO<\/h2>\n<p>Atualmente, o\u00a0<strong>Arduino UNO<\/strong>\u00a0\u00e9 a vers\u00e3o mais popular e mais vendida de toda a linha Arduino, al\u00e9m de servir como base para outros modelos, como o Arduino MEGA 2560 por exemplo. Por esse motivo n\u00f3s o escolhemos para fazer esse tutorial.<\/p>\n<p>Os projetos de toda a linha oficial do Arduino s\u00e3o feitos utilizando o software\u00a0<a href=\"http:\/\/www.cadsoftusa.com\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Eagle<\/a>. Existe uma vers\u00e3o gr\u00e1tis do Eagle, que voc\u00ea pode baixar e usar para abrir ou modificar os projetos originais do Arduino. O projeto original do Arduino UNO pode ser baixado diretamente na se\u00e7\u00e3o de\u00a0downloads\u00a0ao final desta p\u00e1gina, ou\u00a0<a href=\"http:\/\/arduino.cc\/en\/uploads\/Main\/arduino_Uno_Rev3-02-TH.zip\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">diretamente do site do Arduino<\/a>.<\/p>\n<p>A instala\u00e7\u00e3o do Eagle, e o download dos arquivos de projeto do Arduino s\u00e3o opcionais, e n\u00e3o s\u00e3o necess\u00e1rios para acompanhar esse tutorial.<\/p>\n<h2>An\u00e1lise do esquem\u00e1tico<\/h2>\n<p>O\u00a0<strong>diagrama esquem\u00e1tico<\/strong>\u00a0completo do Arduino UNO R3 pode ser visto na imagem abaixo.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/unosch\/eddfd202e05ce88d697be712a4aa62e2.png\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nEsquem\u00e1tico original do Arduino UNO R3<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Este esquem\u00e1tico pode parecer um pouco intimidador, e at\u00e9 mesmo um pouco confuso \u00e0 primeira vista.<\/p>\n<p>Para facilitar o entendimento, n\u00f3s demos uma organizada no layout original. Isso foi feito apenas alinhando o nome e o valor dos componentes, e tamb\u00e9m melhorando um pouco a separa\u00e7\u00e3o entre eles. Por\u00e9m, nenhum componente foi modificado, retirado ou adicionado, mantendo 100% da compatibilidade. Voc\u00ea pode baixar o arquivo Eagle desta vers\u00e3o, clicando no link dispon\u00edvel na se\u00e7\u00e3o de\u00a0downloads\u00a0ao final desta p\u00e1gina.<\/p>\n<p>N\u00f3s tamb\u00e9m dividimos os componentes em tr\u00eas blocos principais: processador USB, processador principal e alimenta\u00e7\u00e3o. Todos eles ser\u00e3o explicados nas se\u00e7\u00f5es a seguir.<\/p>\n<p>A figura abaixo mostra o esquem\u00e1tico ap\u00f3s a organiza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/unosch2\/c83281cf980700351685089db5255a1e.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nEsquem\u00e1tico Arduino UNO R3 organizado em partes<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Outra dificuldade que normalmente ocorre na an\u00e1lise do funcionamento do Arduino, \u00e9 a dificuldade de se localizar um componente espec\u00edfico na placa, j\u00e1 que a mesma n\u00e3o possui impressa a identifica\u00e7\u00e3o de todos eles. Apenas os LEDs, conectores e bot\u00e3o de reset t\u00eam identifica\u00e7\u00e3o. Resistores, capacitores, chips e demais componentes n\u00e3o s\u00e3o identificados.<\/p>\n<p>Na figura abaixo, n\u00f3s identificamos todos os componentes da placa com os mesmos nomes utilizados no esquem\u00e1tico. Voc\u00ea pode utiliz\u00e1-la como guia para localizar os componentes.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/idcomp\/bb4e3178a79aae6bdcf7dcb39443955c.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nComponentes nomeados na placa do Arduino UNO<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Note os dois componentes marcados com ponto de interroga\u00e7\u00e3o (?). Eles est\u00e3o na placa, mas n\u00e3o aparecem no projeto. Isso indica que o projeto publicado pela equipe do Arduino \u00e9 de uma vers\u00e3o anterior, e n\u00e3o exatamente igual \u00e0 da placa que est\u00e1 sendo produzida. Por\u00e9m, n\u00f3s n\u00e3o notamos nenhuma outra diferen\u00e7a significativa e isso n\u00e3o atrapalha em nada a nossa an\u00e1lise.<\/p>\n<p>Agora chega de papo. Vamos ao que interessa, que \u00e9 a an\u00e1lise e explica\u00e7\u00e3o do esquem\u00e1tico. Nos t\u00f3picos a seguir, vamos explicar como cada um dos tr\u00eas blocos principais funcionam:<\/p>\n<ul>\n<li>Processador USB<\/li>\n<li>Processador principal<\/li>\n<li>Alimenta\u00e7\u00e3o<\/li>\n<\/ul>\n<h2>Processador USB<\/h2>\n<p>O\u00a0<strong>processador USB<\/strong>, nomeado como U3 no esquem\u00e1tico, \u00e9 respons\u00e1vel por fazer a comunica\u00e7\u00e3o do Arduino com o seu PC atrav\u00e9s da porta USB. Ele \u00e9 necess\u00e1rio, pois o processador principal do Arduino (ATmega328) n\u00e3o suporta conex\u00e3o direta com uma porta USB. Dessa forma, o processador USB converte os dados da USB do PC para um sinal serial (UART), e este sim pode lido pelo processador principal. Podemos dizer ent\u00e3o, que o processador USB funciona como um conversor USB-Serial.<\/p>\n<p>O processador utilizado para essa fun\u00e7\u00e3o \u00e9 o\u00a0<strong>ATmega16U2<\/strong>. Vers\u00f5es anteriores do Arduino, como Arduino Duemilanove, Diecimila, Nano, MEGA (anterior ao R3) e muitas outras placas similares, utilizam outro componente para essa fun\u00e7\u00e3o, o FT232 fabricado pela empresa FTDI. Por\u00e9m, muitos usu\u00e1rios reclamaram que a troca do FT232 pelo ATmega16U2 ocasionou problemas de compatibilidade com Windows e MAC. Desta forma, ainda hoje, muitas placas \u201cArduino compat\u00edvel\u201d continuam utilizando os chips FTDI (como \u00e9 o caso da nossa\u00a0<a href=\"https:\/\/www.eletroshields.com.br\/comprar\/base-boarduino\/direto\/245\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Base Boarduino<\/a>).<\/p>\n<p>Vamos ver mais de perto como \u00e9 feita a implementa\u00e7\u00e3o do processador USB ATmega16U2. A figura abaixo mostra o circuito com mais detalhes:<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/usb\/2a71374afe20e1f2de8e138fc8895af6.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nEsquem\u00e1tico referente ao processador USB<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Conector USB<\/h3>\n<p>\u00c0 esquerda, podemos ver o conector USB nomeado como X2. Este \u00e9 um\u00a0<strong>conector USB<\/strong>\u00a0f\u00eamea do\u00a0<strong>tipo B<\/strong>, e \u00e9 nele que voc\u00ea conecta o cabo USB. Outras vers\u00f5es do Arduino utilizam conectores USB diferentes. O Arduino Nano por exemplo utiliza o conector\u00a0<strong>Mini USB<\/strong>, e vers\u00f5es mais novas como o Arduino Leonardo, DUE e Zero utilizam o conector\u00a0<strong>Micro USB<\/strong>, que \u00e9 o mesmo utilizado na maioria dos smartphones atuais (nossa vers\u00e3o,\u00a0<a href=\"https:\/\/www.eletroshields.com.br\/comprar\/base-boarduino\/direto\/245\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Base Boarduino<\/a>\u00a0tamb\u00e9m utiliza o conector USB Micro).<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/usbcon\/002d779e7d1f92aef07ae2bd288cb681.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nConectores USB utilizados nas placas Arduino<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>O conector USB tem duas fun\u00e7\u00f5es \u2013 trazer as informa\u00e7\u00f5es da porta USB do PC at\u00e9 a placa, e tamb\u00e9m alimentar o Arduino quando n\u00e3o h\u00e1 uma fonte externa conectada.<\/p>\n<h3>Filtro e prote\u00e7\u00e3o USB<\/h3>\n<p>Saindo do conector, os sinais e a alimenta\u00e7\u00e3o provenientes da USB passam pelo bloco chamado \u201cfiltro e prote\u00e7\u00e3o USB\u201d. N\u00f3s vamos analisar todos os componentes presentes nele.<\/p>\n<h4>F1<\/h4>\n<p>Primeiramente, toda a corrente proveniente da porta USB do PC (que vai alimentar o Arduino e demais circuitos), passa pelo componente F1. Este componente \u00e9 um\u00a0<strong>fus\u00edvel<\/strong>, e tem a fun\u00e7\u00e3o de proteger a porta USB do PC caso ocorra um curto-circuito ou sobrecarga acidental na placa do Arduino. Por padr\u00e3o, cada porta USB deve ser capaz de fornecer at\u00e9 500 miliamp\u00e9res de corrente, e o fus\u00edvel est\u00e1 l\u00e1 para proteg\u00ea-la caso esse limite seja ultrapassado.<\/p>\n<p>Na verdade, este fus\u00edvel nada mais \u00e9 do que um resistor, cujo valor da resist\u00eancia aumenta com o aumento da temperatura (tamb\u00e9m conhecido como PTC ou positive temperature coefficient). Por\u00e9m, diferentemente de um fus\u00edvel tradicional, que queima quando h\u00e1 sobrecarga, este componente tem a capacidade de se rearmar sozinho quando as condi\u00e7\u00f5es de funcionamento voltam ao normal.<\/p>\n<p>Para valores de corrente iguais ou menores do que 500 miliamp\u00e9res, o valor da resist\u00eancia do fus\u00edvel se mant\u00e9m baixo. Deste modo, a corrente circula por ele livremente (efetivamente \u00e9 como se ele n\u00e3o estivesse l\u00e1). Por\u00e9m, quando h\u00e1 um curto-circuito ou sobrecarga no Arduino, a corrente drenada pela porta USB aumenta. Isso faz com que mais corrente passe pelo fus\u00edvel, causando o aquecimento do mesmo e aumentando sua resist\u00eancia. O aumento da resist\u00eancia corta a passagem da corrente, funcionando efetivamente como um fus\u00edvel queimado. Por\u00e9m, caso o curto-circuito ou sobrecarga sejam removidos, o fus\u00edvel esfria e o valor da sua resist\u00eancia baixa novamente, retornando ao estado original.<\/p>\n<p>Por\u00e9m, \u00e9 importante ter em mente que o valor de 500 miliamp\u00e9res \u00e9 apenas uma refer\u00eancia. Ele \u00e9 somente o valor m\u00ednimo exigido pelo padr\u00e3o USB, sendo que muitos PCs conseguem fornecer mais corrente do que isso (al\u00e9m de ter seus pr\u00f3prios mecanismos de prote\u00e7\u00e3o internos). Portanto n\u00e3o quer dizer necessariamente que a porta USB do seu PC ser\u00e1 danificada se voc\u00ea drenar 501 miliamp\u00e9res dela. O pr\u00f3prio valor de corrente que efetivamente \u201cdesarma\u201d o fus\u00edvel n\u00e3o \u00e9 exatamente 500 miliamp\u00e9res, sendo uma fun\u00e7\u00e3o do tempo que demora para que haja esse desarme, juntamente com o valor da temperatura ambiente.<\/p>\n<p>Consulte o datasheet se voc\u00ea tiver interesse em saber mais sobre o comportamento deste fus\u00edvel (o gr\u00e1fico da p\u00e1gina 3 mostra a rela\u00e7\u00e3o do tempo de desarme em rela\u00e7\u00e3o ao valor da corrente).<\/p>\n<figure class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\" aligncenter\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/f1\/fbc2b03b60bc7a29924aa01b9d784dff.png\" alt=\"SCH\" width=\"640\" height=\"242\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Opera\u00e7\u00e3o do fus\u00edvel de prote\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Todas as vers\u00f5es do Arduino com porta USB possuem esse fus\u00edvel. Ele \u00e9 o modelo MF-MSMF050-2 fabricado pela Bourns<\/p>\n<h4>Z1 e Z2<\/h4>\n<p>A comunica\u00e7\u00e3o USB \u00e9 feita atrav\u00e9s dos pinos do conector nomeados D- e D+. Estes sinais, ap\u00f3s sa\u00edrem do conector, passam pelos componentes Z1 e Z2. Eles s\u00e3o conhecidos como\u00a0<strong>varistores<\/strong>, e tem a fun\u00e7\u00e3o de proteger os pinos do ATmega16U2 contra\u00a0<strong>descargas eletrost\u00e1ticas<\/strong>, o que poderia causar a queima, ou mal funcionamento do processador.<\/p>\n<p>Descargas eletrost\u00e1ticas, ou\u00a0<strong>ESD<\/strong>\u00a0(do ingl\u00eas eletrostatic discharge) s\u00e3o eventos que ocorrem quando se aproxima um objeto carregado com cargas el\u00e9tricas de outro que esteja descarregado. O exemplo mais comum de uma descarga eletrost\u00e1tica \u00e9 quando voc\u00ea anda sobre um tapete ou carpete usando um sapato com sola de borracha, e depois toma um choque quando tenta abrir a ma\u00e7aneta met\u00e1lica da porta. Nesse caso, o seu corpo fica carregado com cargas el\u00e9tricas por causa do atrito do sapato com o tapete, depois essas cargas s\u00e3o transferidas rapidamente para a ma\u00e7aneta da porta, fazendo com que voc\u00ea leve um pequeno choque. Se o seu corpo estiver carregado, e ao inv\u00e9s da ma\u00e7aneta, voc\u00ea tocar numa placa com circuitos eletr\u00f4nicos, as cargas s\u00e3o transferidas para ela, o que poder\u00e1 causar danos aos circuitos (mesmo com a placa desligada).<\/p>\n<p>Descargas eletrost\u00e1ticas ocorrem o tempo todo, e na maior parte dos casos, a corrente \u00e9 muito baixa para que voc\u00ea sinta um choque, de modo que elas acabam passando despercebidas, mas mesmo assim ainda podem danificar os componentes mais sens\u00edveis. Componentes e circuitos com os quais o usu\u00e1rio final tem contato direto (como normalmente \u00e9 o caso das portas USB), merecem aten\u00e7\u00e3o especial quanto \u00e0 prote\u00e7\u00e3o ESD, pois s\u00e3o eles que normalmente recebem as descargas.<\/p>\n<p>Assim como o fus\u00edvel, o varistor tamb\u00e9m \u00e9 um resistor, por\u00e9m nesse caso, o valor da resist\u00eancia diminui conforme a tens\u00e3o sobre ele aumenta. Com valores de tens\u00e3o baixos, como os que ocorrem durante o funcionamento normal da porta USB, a resist\u00eancia do varistor \u00e9 bastante elevada (na ordem de 100 mega Ohms), assim os sinais passam por eles sem haver desvios. Por\u00e9m, quando um evento de descarga eletrost\u00e1tica ocorre, a tens\u00e3o aumenta rapidamente (podendo chegar a v\u00e1rios kilovolts), fazendo com que a resist\u00eancia do varistor baixe, e desvie o excesso de corrente dos pinos do ATmega16U2 para o GND do Arduino, protegendo o processador.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/varistor\/44d1dfdaf043ad5fa802cc3f43f564a5.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nOpera\u00e7\u00e3o dos varistores de prote\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>O componente usado para essa fun\u00e7\u00e3o \u00e9 o CG0603MLC-05E, tamb\u00e9m fabricado pela Bourns.<\/p>\n<p>As vers\u00f5es do Arduno que utilizam os chips FTDI no lugar do ATmega16U2, normalmente n\u00e3o possuem os componentes para prote\u00e7\u00e3o ESD. Isso ocorre porque estes chips j\u00e1 possuem estruturas de prote\u00e7\u00e3o internas, o que \u00e9 suficiente na maioria dos casos.<\/p>\n<h4>L1<\/h4>\n<p>O componente denominado L1 \u00e9 conhecido como\u00a0<strong>ferrite<\/strong>. Basicamente, ferrites s\u00e3o utilizadas para supress\u00e3o de ru\u00eddo. Neste projeto, a sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 a de filtrar poss\u00edveis ru\u00eddos que possam vir pela malha do cabo USB at\u00e9 o Arduino, bem como isolar o PC de ru\u00eddos gerados pelo Arduino. N\u00e3o s\u00e3o todas as vers\u00f5es do Arduino que possuem esse componente, e sua presen\u00e7a n\u00e3o \u00e9 obrigat\u00f3ria para o funcionamento.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/l1\/829a8211857b2ae1336e7e82fd1ec7b6.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nFerrite L1<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>O modelo utilizado \u00e9 o BLM21 fabricado pela Murata.<\/p>\n<h4>RN3A e RN3D<\/h4>\n<p>Os \u00faltimos componentes deste bloco s\u00e3o os resistores de 22 Ohms denominados RN3A e RN3D. A nomenclatura deles vem do fato de que no projeto do Arduino n\u00e3o s\u00e3o utilizados resistores individuais, e sim componentes que possuem 4 resistores juntos. Esses componentes s\u00e3o chamados de \u201crede de resistores\u201d, ou em ingl\u00eas \u201cresistor network\u201d (RN). Dessa forma, temos por exemplo que o componente com nome RN3A \u00e9 o resistor A da rede de resistores 3, o RN3B, \u00e9 o resistor B desta mesma rede, e assim por diante at\u00e9 o quarto resistor (denominado D). Veja que nesse caso, apenas 2 resistores foram usados, o resistor B e o resistor C ficaram sobrando, e est\u00e3o localizados logo acima do bloco de filtro e prote\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/rn3a\/03e922050d875b951d4c4a0d47d580d2.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nResistores RN3A e RN3D<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>A fun\u00e7\u00e3o destes resistores \u00e9 a de atenuar ru\u00eddos e picos de tens\u00e3o que, porventura, podem vir atrav\u00e9s do cabo USB, ajudando na prote\u00e7\u00e3o do processador. Por\u00e9m, eles n\u00e3o s\u00e3o obrigat\u00f3rios para o funcionamento, e vers\u00f5es que utilizam chips FTDI normalmente n\u00e3o os utilizam.<\/p>\n<h3>Oscilador<\/h3>\n<p>O\u00a0<strong>oscilador<\/strong>\u00a0\u00e9 o cora\u00e7\u00e3o de qualquer processador, sendo respons\u00e1vel pela gera\u00e7\u00e3o do\u00a0<strong>pulso de clock<\/strong>. Virtualmente todos os processadores existentes utilizam um oscilador, e sua implementa\u00e7\u00e3o costuma ser bem semelhante. Apesar de utilizar poucos componentes, o funcionamento deste circuito \u00e9 relativamente complexo, por isso n\u00f3s n\u00e3o iremos entrar em detalhes, e vamos nos concentrar apenas nas caracter\u00edsticas fundamentais.<\/p>\n<p>Neste projeto, o oscilador do ATmega16U2 foi implementado utilizando um cristal como componente principal (Y1). Este cristal tem uma frequ\u00eancia de resson\u00e2ncia de 16MHz. A fun\u00e7\u00e3o do cristal \u00e9 a de gerar uma sen\u00f3ide, que servir\u00e1 como base para o clock. Internamente, o processador transforma essa senoide em uma onda quadrada.<\/p>\n<p>A figura abaixo mostra a senoide obtida medindo o oscilador do Arduino UNO.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/osc\/114aa59eaf2a22b838e3a8cf09337bc9.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nSenoide de 16MHz gerada pelo oscilador do Arduino<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Al\u00e9m do cristal, existem dois capacitores de 22 picofarad cada (C11 e C9), e um resistor de 1 Mega Ohm (R1).<\/p>\n<p>O papel do resistor R1 \u00e9 facilitar o in\u00edcio da gera\u00e7\u00e3o do clock. Alguns processadores e circuitos integrados necessitam deste resistor para que o circuito comece a funcionar ap\u00f3s a alimenta\u00e7\u00e3o ser ligada, por\u00e9m isso n\u00e3o \u00e9 obrigat\u00f3rio, e o seu uso depende da orienta\u00e7\u00e3o do fabricante do chip.<\/p>\n<p>Os capacitores C1 e C2 s\u00e3o obrigat\u00f3rios neste tipo de circuito, e al\u00e9m de outras fun\u00e7\u00f5es, t\u00eam o papel de ajustar a frequ\u00eancia do cristal. Normalmente cada cristal tem a especifica\u00e7\u00e3o de qual valor de capacitor \u00e9 ideal para o seu funcionamento, e \u00e9 papel do projetista escolher o valor adequadamente. Valores errados de capacitor podem alterar a frequ\u00eancia de resson\u00e2ncia do cristal, ou at\u00e9 impedir o seu funcionamento.<\/p>\n<h4>Processador USB<\/h4>\n<p>Este bloco compreende o processador USB em si, ou seja, o chip ATmega16U2. Neste projeto, ele \u00e9 respons\u00e1vel por receber os dados provenientes da USB, e transform\u00e1-los em sinais seriais.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/usbzoom\/5a274df1d108021687e7a4551f372f7b.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nBloco processador USB<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h4>C7<\/h4>\n<p>Podemos ver o capacitor C7 com valor de 100 nanofarad ligado diretamente entre a tens\u00e3o de alimenta\u00e7\u00e3o de 5 Volts e o GND. Neste circuito, o capacitor exerce a fun\u00e7\u00e3o de \u201c<strong>capacitor de desacoplamento<\/strong>\u201c. Capacitores com esta fun\u00e7\u00e3o s\u00e3o muito importantes no funcionamento de circuitos integrados digitais. Praticamente todos os fabricantes de circuitos integrados recomendam o uso de capacitores ligados nos pinos de alimenta\u00e7\u00e3o, sendo 100 nanofarad um valor cl\u00e1ssico. Al\u00e9m do valor, o quesito mais importante quando se utiliza um capacitor de desacoplamento \u00e9 a sua localiza\u00e7\u00e3o, devendo ser posicionados o mais perto poss\u00edvel dos pinos de alimenta\u00e7\u00e3o do circuito integrado em quest\u00e3o (caso fique afastado, seu efeito ser\u00e1 nulo).<\/p>\n<p>As principais fun\u00e7\u00f5es de um capacitor de desacoplamento s\u00e3o:<\/p>\n<ul>\n<li>Filtrar os ru\u00eddos provenientes da fonte alimenta\u00e7\u00e3o, n\u00e3o deixando que os mesmos entrem no circuito integrado. Al\u00e9m disso, filtram os ru\u00eddos gerados internamente no circuito integrado, n\u00e3o deixando que eles se espalhem para outros componentes da placa.<\/li>\n<li>Um circuito digital, como um processador, consome corrente em picos, que normalmente coincidem com as transi\u00e7\u00f5es do pulso de clock. O capacitor tem o papel de armazenar uma quantidade de energia suficiente para suprir os picos de corrente exigidos pelo processador.<\/li>\n<\/ul>\n<h4>RN1C<\/h4>\n<p>O resistor RN1C funciona como resistor de pull-up, e sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 a de manter o pino 24 do processador em n\u00edvel alto (n\u00edvel alto nesse caso quer dizer que h\u00e1 uma tens\u00e3o de 5 Volts no pino). Este \u00e9 o pino de reset do processador, e o mesmo \u00e9 ativo em n\u00edvel l\u00f3gico baixo, ou seja, o processador \u00e9 colocado em estado de reset quando a tens\u00e3o no pino \u00e9 zero. Desse modo, o resistor segura a tens\u00e3o em 5 Volts, e impede que o processador entre em estado de reset indevidamente. O ATmega16U2 j\u00e1 tem um resistor de pull-up interno para esse pino, e o uso de resistor interno n\u00e3o \u00e9 obrigat\u00f3rio, por\u00e9m \u00e9 indicado no caso de ambientes com n\u00edveis elevados de ru\u00eddo.<\/p>\n<h4>D3<\/h4>\n<p>O diodo D3 tem o papel de refor\u00e7ar a prote\u00e7\u00e3o contra descarga eletrost\u00e1tica (ESD) no pino 24.<\/p>\n<p>Mas porque o diodo \u00e9 colocado apenas nesse pino do processador, e n\u00e3o nos demais?<\/p>\n<p>Bom, a hist\u00f3ria \u00e9 um pouco comprida, mas podemos dizer que os processadores normalmente j\u00e1 tem estruturas internas de prote\u00e7\u00e3o ESD, que s\u00e3o compreendidas por dois diodos ligados em cada pino. Por\u00e9m, o pino de reset \u00e9 um caso especial, j\u00e1 que ele \u00e9 usado durante a grava\u00e7\u00e3o do software, e alguns m\u00e9todos de programa\u00e7\u00e3o (mas n\u00e3o todos) aplicam 12 Volts nesse pino durante o processo. Esse fato impede que a estrutura de prote\u00e7\u00e3o ESD seja implementada de forma completa no pino de reset, j\u00e1 que o diodo impediria a aplica\u00e7\u00e3o dos 12 Volts o mesmo. Dessa forma, o fabricante do chip retira um dos dois diodos internos de prote\u00e7\u00e3o. Como na produ\u00e7\u00e3o do Arduino n\u00e3o s\u00e3o utilizados os m\u00e9todos de programa\u00e7\u00e3o que necessitam da aplica\u00e7\u00e3o dos 12 Volts no pino de reset, o diodo de prote\u00e7\u00e3o interno omitido foi re-inserido externamente, deixando a estrutura de prote\u00e7\u00e3o contra ESD completa novamente (baixe o documento \u201cEMC Design Considerations\u201d na se\u00e7\u00e3o de\u00a0downloads\u00a0ao final da p\u00e1gina para mais informa\u00e7\u00f5es).<\/p>\n<p>O uso deste diodo \u00e9 opcional, e n\u00e3o est\u00e1 presente em muitas vers\u00f5es do Arduino, como Pro, ProMini, Nano, Duemilanove, MEGA entre outras.<\/p>\n<h4>C8<\/h4>\n<p>O processador ATmega16U2 possui um regulador de tens\u00e3o interno, que \u00e9 necess\u00e1rio para o funcionamento de alguns dos seus circuitos. Para que esse regulador trabalhe corretamente, o fabricante recomenda que seja conectado ao pino 27 do processador (nomeado como UCAP), um capacitor com valor de 1 microfarad.<\/p>\n<h3>LEDs USB<\/h3>\n<p>S\u00e3o dois LEDs, RX e TX, que s\u00e3o controlados pelo software do processador, e usados para indicar a atividade da comunica\u00e7\u00e3o USB. Ou seja, quando h\u00e1 informa\u00e7\u00f5es enviadas do Arduino para o PC, o LED TX pisca, e quando h\u00e1 informa\u00e7\u00f5es enviadas do PC para o Arduino, o LED RX pisca. A implementa\u00e7\u00e3o desse circuito \u00e9 bem simples e tradicional, h\u00e1 apenas um resistor em s\u00e9rie com cada LED (RN2B e RN2C) com valor de 1 kilo Ohms, e que tem o papel de limitar a corrente dos mesmos.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/ledsusb\/e3e0b5f1b213dfe36122c4d721163a39.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nLEDs para indicar atividade no barramento USB<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Note que como os LEDs est\u00e3o ligados diretamente na tens\u00e3o de 5 Volts, o acionamento deles ocorre de modo \u201cinvertido\u201d. Ou seja, o LED apaga com n\u00edvel l\u00f3gico alto no pino, e acende com n\u00edvel l\u00f3gico baixo.<\/p>\n<h3>Conector de programa\u00e7\u00e3o<\/h3>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/conprog\/a70a4d09630abd57076ad3569393e883.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nConector de programa\u00e7\u00e3o do ATmega16U2<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Normalmente este conector \u00e9 usado somente durante a fabrica\u00e7\u00e3o do Arduino, no momento em que o primeiro software \u00e9 gravado no processador. Este conector serve para ligar a placa do Arduino ao programador que ir\u00e1 gravar o software (um exemplo de programador \u00e9 o AVRISP mkII).<\/p>\n<h3>Demais componentes no processador USB<\/h3>\n<p>Ainda h\u00e1 alguns componentes ligados diretamente no processador ATmega16U2. Vamos explic\u00e1-los agora.<\/p>\n<h4>RN4A e RN4B<\/h4>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/resser\/0ee6a2478c7a4e2e1bfcdef861525af9.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nResistores que interligam a serial entre os processadores<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Estes dois resistores est\u00e3o ligados em s\u00e9rie com os sinais RX e TX da serial que v\u00e3o para o processador principal ATmega328, ou seja, eles s\u00e3o o elo de liga\u00e7\u00e3o entre os dois processadores. A presen\u00e7a destes resistores em s\u00e9rie permite que voc\u00ea utilize shields no Arduino que fa\u00e7am uso da serial do processador ATmega328. De uma certa maneira, \u00e9 como se a serial vinda do processador ATmega16U2 seja desconectada no momento em que voc\u00ea pluga no Arduino um shield que utilize a serial. Isso traz uma flexibilidade maior no uso do Arduino, j\u00e1 que permite o uso da serial com outros shields, por\u00e9m \u00e9 como se a porta USB fosse desabilitada enquanto h\u00e1 um shield serial plugado. Dessa forma, para programar o Arduino, ou se comunicar com o PC, \u00e9 necess\u00e1rio desplugar o shield que utiliza a serial.<\/p>\n<h4>C5 e RN2D<\/h4>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/c5\/fd18687b7b5c82d4baf15167898ffe26.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nAcoplamento capacitivo na linha de reset<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Quando voc\u00ea grava o seu software no Arduino, o processador ATmega16U2 envia as informa\u00e7\u00f5es para o processador principal (ATmega328) atrav\u00e9s da serial. Por\u00e9m, durante o grava\u00e7\u00e3o, \u00e9 preciso resetar o processador ATmega328 para coloc\u00e1-lo em modo de programa\u00e7\u00e3o. O ATmega16U2 envia esse sinal de reset para o ATmega328 atrav\u00e9s do pino 13. O capacitor C5 \u00e9 inserido em s\u00e9rie com este sinal, fazendo um acoplamento capacitivo entre os processadores. Esse acoplamento capacitivo faz com que o sinal de reset seja enviado apenas durante um curto espa\u00e7o de tempo, necess\u00e1rio para que o ATmega328 seja resetado, mas impedindo que ele fique em reset o tempo todo.<\/p>\n<p>O resistor RN2D tem a indica\u00e7\u00e3o \u201cUSB boot En\u201d, e \u00e9 um resistor de \u201cpull-down\u201d. Por\u00e9m n\u00f3s n\u00e3o conseguimos maiores informa\u00e7\u00f5es sobre a sua fun\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<h4>JP2<\/h4>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/jp2\/52f08a98bd221a90c595e886c11cd006.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nConector JP2<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Parece ser um conector de expans\u00e3o, mas ele n\u00e3o vem soldado na placa, e n\u00f3s n\u00e3o temos mais informa\u00e7\u00f5es sobre a sua fun\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<h4>Ground<\/h4>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/arduinoground\/c4b599f6acc906a1075d996b9dd82939.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nJumper de solda<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>\u00c9 um\u00a0<strong>jumper<\/strong>\u00a0de solda, que fica localizado na parte de baixo placa. Ele serve para conectar o terra vindo da malha do cabo USB (ap\u00f3s passar pelo indutor L1) ao terra principal. Em projetos eletr\u00f4nicos, normalmente os projetistas fazem essa conex\u00e3o entre os \u201cterras diferentes\u201d utilizando um jumper, pois isso garante que eles sejam conectados apenas em um ponto, o que evita a circula\u00e7\u00e3o de corrente em \u00e1reas indesejadas da placa. Este jumper j\u00e1 vem fechado de f\u00e1brica.<\/p>\n<h2>Processador principal<\/h2>\n<p>Agora que n\u00f3s entendemos o funcionamento do processador USB, ser\u00e1 bem mais f\u00e1cil compreendermos como funciona o\u00a0<strong>processador principal<\/strong>, j\u00e1 que e implementa\u00e7\u00e3o do circuitos s\u00e3o bem semelhantes.<\/p>\n<p>Como j\u00e1 dissemos anteriormente, no Arduino UNO, o componente que faz o papel de processador principal \u00e9 o\u00a0<strong>ATmega328<\/strong>, tamb\u00e9m fabricado pela Atmel Semiconductor e nomeado como ZU4 no esquem\u00e1tico.<\/p>\n<p>Outros modelos de Arduino utilizam processadores diferentes. Por exemplo, existem vers\u00f5es do Arduino Nano e Duemilanove que utilizam o ATmega168, que basicamente \u00e9 um componente id\u00eantico ao ATmega328, por\u00e9m com menos mem\u00f3ria. O Arduino MEGA 2560 utiliza o o ATmega2560, que possui mais pinos e mais mem\u00f3ria do que o ATmega328. O Arduino Leonardo utiliza o processador ATmega32U4, que possui caracter\u00edsticas semalhantes ao ATmega328, por\u00e9m ele possui interface USB embutida, resultando em uma placa com apenas um processador (por\u00e9m essa vers\u00e3o acabou n\u00e3o se tornando muito popular). Por fim, existem ainda vers\u00f5es de Arduino que utlilizam processadores ARM, como \u00e9 o caso do Arduino DUE (AT91SAM3X8E), e ainda outras plataformas como o Intel Galileo, que utiliza um processador Intel (Intel\u00ae Quark SoC X1000).<\/p>\n<p>O ATmega328 \u00e9 o \u201cc\u00e9rebro\u201d do Arduino UNO e, resumidamente, podemos dizer que ele tem tr\u00eas fun\u00e7\u00f5es:<\/p>\n<ul>\n<li>Recebe, envia e interpreta os sinais da serial que v\u00eam do processador USB ATmega16U2.<\/li>\n<li>Executa o software que est\u00e1 programado nele.<\/li>\n<li>Interage diretamente com os shields e elementos externos, realizando acionamento de dispositivos e leitura de sensores.<\/li>\n<\/ul>\n<p>A figura abaixo mostra o bloco do processador principal:<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/prc\/3c825f68ac739f515673d8a77f32da7c.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nEsquem\u00e1tico referente ao processador principal<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Vamos agora ver mais de perto como o circuito do processador principal \u00e9 implementado.<\/p>\n<h3>Oscilador<\/h3>\n<figure class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/project\/58\/images\/osc328.jpg\" alt=\"SCH\" width=\"269\" height=\"440\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Ressonador cer\u00e2mico do ATmega328<\/figcaption><\/figure>\n<p class=\"wp-block-image\">\nO oscilador do ATmega328 funciona de modo bem semelhante ao oscilador do ATmega16U2 apresentado anteriormente, e ambos t\u00eam frequencia de 16 MHz. A principal diferen\u00e7a, \u00e9 que o oscilador do ATmega328 foi feito com um\u00a0<strong>ressonador cer\u00e2mico<\/strong>\u00a0ao inv\u00e9s do cristal utilizado no ATmega16U2. O ressonador cer\u00e2mico \u00e9 nomeado como Y2 no esquem\u00e1tico, e o modelo utilizado \u00e9 o CSTCE16M0V53-R0 fabricado pela Murata.<\/p>\n<p>Ressonadores cer\u00e2micos s\u00e3o componentes com fun\u00e7\u00e3o semelhante \u00e0 do cristal, ou seja, eles tamb\u00e9m s\u00e3o respons\u00e1veis por gerar a onda senoidal que servir\u00e1 como base para o sinal de clock do processador.<\/p>\n<p>Normalmente o ressonador cer\u00e2mico \u00e9 mais compacto do que o cristal, e j\u00e1 v\u00eam com os capacitores de ajuste instalados internamente, deixando o circuito mais simples. Por\u00e9m, em termos de precis\u00e3o, o ressonador cer\u00e2mico costuma ter desempenho pior do que o cristal, podemos dizer em linhas gerais que o ressonador tem precis\u00e3o de 0,5% contra 0,003% do cristal. Por isso ressonadores s\u00e3o mais usados em aplica\u00e7\u00f5es compactas e com pouco espa\u00e7o dispon\u00edvel.<\/p>\n<p>Vers\u00f5es do Arduino como Duemilanove, Diecimila e MEGA usam cristal como elemento ressonante. N\u00f3s n\u00e3o sabemos ao certo o que levou essa troca para o ressonador cer\u00e2mico no Arduino UNO. Talvez tenha sido uma heran\u00e7a do Arduino Nano, j\u00e1 que ele sempre usou ressonador, mas \u00e9 dif\u00edcil dizer com certeza.<\/p>\n<p>De qualquer forma, o importante \u00e9 saber que o circuito no geral \u00e9 o mesmo, apenas os capacitores s\u00e3o omitidos (por j\u00e1 estarem dentro do ressonador), e o resistor de 1 Mega Ohm que auxilia no in\u00edcio do funcionamento (R2) continua.<\/p>\n<h3>Processador principal<\/h3>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/328\/ff261daf794e7818115c1aa7701d1fd7.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nProcessador ATmega328<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Este tamb\u00e9m \u00e9 um bloco semelhante ao do processador USB. Podemos ver no esquem\u00e1tico os componentes C4 e C6, ambos de 100 nano Farad, que cumprem a fun\u00e7\u00e3o de capacitores de desacoplamento para os pinos 21 e 20 respectivamente. O projetista ainda poderia ter colocado outro capacitor para desacoplar o pino 7, como \u00e9 recomendado, por\u00e9m ele n\u00e3o foi inserido nesse esquema.<\/p>\n<p>Os componentes RN1D e D2 cumprem a fun\u00e7\u00e3o de pull-up e prote\u00e7\u00e3o ESD para o pino de reset, semelhante aos componentes RN1C e D3 no processador USB.<\/p>\n<p>Tamb\u00e9m podemos notar os sinais seriais vindos do processador USB, e que s\u00e3o ligados nos pinos 2 e 3 do ATmega328, assim como o sinal de reset, ligado ao pino 1.<\/p>\n<h3>Conector programa\u00e7\u00e3o<\/h3>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/project\/58\/images\/prog328.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nConector de programa\u00e7\u00e3o do ATmega328<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Este conector, assim como no processador USB, \u00e9 usado para a programa\u00e7\u00e3o do primeiro software feito ainda na f\u00e1brica do Arduino (este software tem o nome de\u00a0<strong>bootloader<\/strong>).<\/p>\n<h3>Bot\u00e3o de reset<\/h3>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/project\/58\/images\/rst328.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nBot\u00e3o de reset do ATmega328<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>O bot\u00e3o \u00e9 nomeado como RESET no esquem\u00e1tico. Quando pressionado, o bot\u00e3o fecha o contato dos pinos 1 e 2 com os pinos 3 e 4, ligando o pino de reset do processador diretamente ao GND. Isso faz com que haja um n\u00edvel l\u00f3gico baixo neste pino, o que reseta o processador.<\/p>\n<h3>Conectores para shields<\/h3>\n<figure class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" aligncenter\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/con328\/eee6bd52a5ddd0631b36f0a8536d73d1.jpg\" alt=\"SCH\" width=\"261\" height=\"480\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Conectores do ATmega328 para encaixe dos shields<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/figure>\n<p>Estes s\u00e3o os conectores utilizados para plugar os\u00a0<strong>shields<\/strong>\u00a0ao Arduino. Eles s\u00e3o ligados diretamente aos pinos de I\/O do processador, e tamb\u00e9m \u00e0s tens\u00f5es de alimenta\u00e7\u00e3o 5V, VIN, 3,3V e GND.<\/p>\n<p>Note que no esquem\u00e1tico, todos os sinais com o mesmo nome est\u00e3o interligados, independente de haver uma conex\u00e3o f\u00edsica entre os mesmos. Por exemplo, os dois ramos nomeados como AD5\/SCL est\u00e3o ligados eletricamente, mesmo parecendo haver uma ponta \u201csolta\u201d no conector (veja imagem do esquem\u00e1tico completo do bloco), isso tamb\u00e9m acontece com os sinais de 3,3V, RESET, GND e todos os outros.<\/p>\n<p>Tente fazer a correspond\u00eancia entre os conectores representados no esquem\u00e1tico e os conectores da placa. Veja que eles s\u00e3o nomeados como POWER, IOH, AD e IOL, e a legenda que aparece em verde indica qual \u00e9 a numera\u00e7\u00e3o ou a fun\u00e7\u00e3o do pino no Arduino. Al\u00e9m disso, h\u00e1 uma inscri\u00e7\u00e3o indicando qual \u00e9 o tamanho e o modelo do conector, por exemplo, a legenda \u201c8x1F-H8.5\u201d indica que se trata de um conector com 8 pinos, uma coluna, tipo f\u00eamea, e com altura de 8,5mm.<\/p>\n<h2>Alimenta\u00e7\u00e3o<\/h2>\n<p>Vamos passar agora para o \u00faltimo bloco do esquem\u00e1tico, e ver como funciona a parte de\u00a0<strong>alimenta\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0do Arduino UNO.<\/p>\n<p>A figura abaixo mostra componentes presentes neste bloco:<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/pwr\/9209ee49298dd349138a3011e52477da.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nEsquem\u00e1tico referente \u00e0 alimenta\u00e7\u00e3o do Arduino UNO<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Jack de entrada<\/h3>\n<p>Este conector, nomeado como X1, \u00e9 onde voc\u00ea conecta o\u00a0<strong>plugue de alimenta\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0da fonte externa. \u00c9 conveniente usar uma\u00a0<strong>fonte externa<\/strong>para alimentar o Arduino quando o mesmo n\u00e3o pode ficar conectado sempre na porta USB do PC, quando h\u00e1 algum elemento na aplica\u00e7\u00e3o que precise ser alimentado com uma tens\u00e3o maior do que 5 Volts, ou quando o circuito exige uma corrente maior do que os 500mA suportados pela porta USB do PC.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/jack\/0875d453323ec5a56f177543d0377ef4.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nJack para fonte externa<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>O intervalo de tens\u00e3o recomendado para alimenta\u00e7\u00e3o do Arduino com fonte externa \u00e9 de 7 at\u00e9 12 Volts, ainda que a placa suporte tens\u00f5es de at\u00e9 20 Volts. O uso de tens\u00f5es superiores \u00e0 12 Volts pode ocasionar aquecimento excessivo dos reguladores, n\u00e3o sendo recomendada (vamos ver mais detalhes sobre isso mais adiante).<\/p>\n<p>Este conector \u00e9 do tipo f\u00eamea, e definido como 2,1 mm, o que significa que o pino no seu centro tem 2,1 mil\u00edmetros de di\u00e2metro. Isso quer dizer que a fonte utilizada deve ter um conector do tipo macho, tamb\u00e9m com 2,1 mil\u00edmetros e centro positivo (ou seja, o interior do plugue tem tem tens\u00e3o positiva em rela\u00e7\u00e3o ao exterior, que \u00e9 o GND).<\/p>\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/project\/58\/images\/plug.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nImagem do plugue de 2,1mm necess\u00e1rio para conex\u00e3o com Arduino<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Infelizmente, n\u00e3o h\u00e1 uma padroniza\u00e7\u00e3o internacional para esse tipo de plugue (como h\u00e1 para os conectores USB por exemplo), ent\u00e3o n\u00e3o \u00e9 dif\u00edcil voc\u00ea se deparar com uma fonte que n\u00e3o tem um conector adequado para se conectar ao Arduino. Por esse motivo, n\u00f3s inserimos na nossa vers\u00e3o (a\u00a0<a href=\"https:\/\/www.circuitar.com.br\/nanoshields\/modulos\/base-boarduino\/index.html\">Base Boarduino<\/a>), um conector tipo borne de parafuso. Dessa forma voc\u00ea pode usar qualquer fonte que tenha \u00e0 m\u00e3o, mesmo que ela n\u00e3o tenha um plugue adequado. Nesse caso, basta cortar o plugue da fonte, e parafusar os fios direto no borne.<\/p>\n<h3>Diodo de prote\u00e7\u00e3o<\/h3>\n<p>A corrente que chega pelo jack de entrada logo encontra o primeiro componente, que se trata do\u00a0<strong>diodo de prote\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0D1. Sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 a de proteger o Arduino caso uma fonte com polaridade invertida seja conectada acidentalmente no jack. Uma fonte com polaridade invertida, nesse caso, seria um modelo com centro negativo.<\/p>\n<p>Quando se conecta acidentalmente uma fonte com polaridade invertida em uma placa eletr\u00f4nica que n\u00e3o \u00e9 protegida, isso causa a circula\u00e7\u00e3o de corrente no sentido reverso, o que ocasiona a queima de v\u00e1rios componentes, destruindo a maioria dos circuitos. No caso do Arduino, o diodo D1 evita que a corrente circule no sentido contr\u00e1rio, protegendo a placa. Resumidamente, podemos dizer que o diodo funciona como uma chave fechada para fontes com a polaridade correta, e como chave aberta para fontes com polaridade invertida.<\/p>\n<p>\u00c9 importante notar que na situa\u00e7\u00e3o em que uma fonte com polaridade invertida \u00e9 ligada ao o Arduino, o mesmo fica protegido, por\u00e9m n\u00e3o funciona, sendo necess\u00e1rio acertar a polaridade da fonte para que o funcionamento volte ao normal.<\/p>\n<p>A figura abaixo ilustra o modo com que o diodo age para proteger o Arduino no caso de uma liga\u00e7\u00e3o com fonte invertida.<\/p>\n<figure class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" aligncenter\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/reverse\/8e8cfa0ce4dcfa916ca67740a8e3ab2d.jpg\" alt=\"SCH\" width=\"640\" height=\"473\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Diodo protegendo a placa contra liga\u00e7\u00e3o reversa<\/figcaption><\/figure>\n<p class=\"wp-block-image\">\n<p class=\"wp-block-image\">Ap\u00f3s passar pelo diodo de prote\u00e7\u00e3o, a tens\u00e3o proveniente da fonte \u00e9 chamada de\u00a0<strong>VIN<\/strong>, e tamb\u00e9m est\u00e1 dispon\u00edvel em um dos conectores do Arduino.<\/p>\n<p>O diodo utilizado \u00e9 o modelo M7, que se trata da vers\u00e3o SMD do popular 1N4007, e a corrente m\u00e1xima suportada \u00e9 de 1A. Por\u00e9m, a queda de tens\u00e3o sobre este diodo \u00e9 grande, chegando a 1,1 Volts, o que pode trazer efeitos indesej\u00e1veis como aumento da dissipa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, ocasionando perda de efici\u00eancia. Nesse caso, um diodo tipo Schottky seria mais adequado, pois a queda de tens\u00e3o sobre ele \u00e9 menor (n\u00f3s usamos um diodo Schottky para essa fun\u00e7\u00e3o na\u00a0<a href=\"https:\/\/www.eletroshields.com.br\/comprar\/base-boarduino\/direto\/245\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Base Boarduino<\/a>).<\/p>\n<p>A maior parte das outras vers\u00f5es de Arduino n\u00e3o especifica qual modelo de diodo foi usado. Al\u00e9m disso, algumas vers\u00f5es como o Nano, n\u00e3o possuem essa prote\u00e7\u00e3o contra invers\u00e3o de polaridade. H\u00e1 ainda outras vers\u00f5es como o Leonardo e o Arduino Micro que utilizam outros componentes, ou o mesmo diodo ligado de uma forma diferente. Baixe os projetos destas placas e tente comparar as diferen\u00e7as nos circuitos.<\/p>\n<h3>Regulador 5V<\/h3>\n<p>O pr\u00f3ximo componente do circuito que iremos analisar \u00e9 o\u00a0<strong>regulador<\/strong>de 5 Volts nomeado como U1. Sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 a de baixar a tens\u00e3o da fonte (que pode ter um valor entre 7 e 20 Volts) e estabiliz\u00e1-la em 5 Volts, que \u00e9 a tens\u00e3o recomendada para o funcionamento dos componentes do Arduino, como os dois processadores por exemplo. Al\u00e9m disso, o regulador tamb\u00e9m funciona como um filtro, atenuando os ru\u00eddos que possam estar presentes na tens\u00e3o gerada pela fonte de alimenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/regulator\/8380c9a0f434ae1f502f826949b47295.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nFuncionamento do regulador de 5 Volts<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Este regulador \u00e9 chamado de\u00a0<strong>regulador linear<\/strong>, e o meio que ele usa para baixar a tens\u00e3o da fonte \u00e9 simplesmente\u00a0<strong>dissipar o excesso de energia<\/strong>, jogando-a fora como calor. Por esse motivo, ele apresenta uma efici\u00eancia baixa, e costuma esquentar bastante em alguns casos. Se voc\u00ea alimentar o seu Arduino com uma fonte de 12 Volts por exemplo, estar\u00e1 aproveitando apenas 40% da energia fornecida pela fonte, sendo os outros 60% jogados fora na forma de calor. Isso acontece com qualquer regulador linear, independente do fabricante e do modelo. Portanto, n\u00e3o se assuste se esse componente come\u00e7ar a esquentar quando voc\u00ea usa o Arduino com uma fonte externa, pois ele est\u00e1 l\u00e1 para isso mesmo. Se a placa estiver bem projetada, a temperatura ficar\u00e1 dentro dos limites tolerados pelo componente (mas provavelmente ficar\u00e1 acima do limite tolerado pelo seu dedo, portanto tenha cuidado).<\/p>\n<p>Quanto mais se aumenta a tens\u00e3o da fonte externa, menos eficiente se torna o funcionamento do regulador linear. Usando uma fonte de 20V por exemplo, apenas 25% da energia \u00e9 aproveitada, sendo 75% jogada fora na forma de calor. Dessa forma, sempre que poss\u00edvel, utilize fontes de alimenta\u00e7\u00e3o com valor reduzido, como 9 ou 7,5 Volts por exemplo.<\/p>\n<p>No Arduino UNO, o componente utilizado para o regulador de 5 Volts \u00e9 o NCP1117 fabricado pela ON Semiconductor, e ele usa dois capacitores para ajud\u00e1-lo nessa tarefa, PC1 e PC2, ambos de 47uF. Estes capacitores s\u00e3o importantes para o bom funcionamento do regulador. O PC1 ajuda a estabilizar a tens\u00e3o de entrada proveniente da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o, e tamb\u00e9m fornece a energia necess\u00e1ria para suprir os eventuais picos de corrente que acontecem durante a utiliza\u00e7\u00e3o da placa. O capacitor PC2 tem o mesmo papel de estabiliza\u00e7\u00e3o, por\u00e9m na tens\u00e3o da sa\u00edda. Al\u00e9m disso, este capacitor ainda exerce um importante papel na estabilidade do regulador, devendo ser escolhido cuidadosamente de acordo com as instru\u00e7\u00f5es do fabricante em termos de capacit\u00e2ncia e de resist\u00eancia em s\u00e9rie (esta \u00e9 uma resist\u00eancia parasita que todo capacitor tem, \u00e9 chamada de ESR ou \u201cequivalent series resistance\u201d em ingl\u00eas). Uma falha na escolha do capacitor de sa\u00edda pode ocasionar oscila\u00e7\u00f5es indesej\u00e1veis no regulador.<\/p>\n<p>Apesar da baixa efici\u00eancia, praticamente todas as vers\u00f5es do Arduino utilizam um regulador linear, pois eles s\u00e3o f\u00e1ceis de usar, baratos e confi\u00e1veis. Alguns modelos utilizam o mesmo NCP1117, j\u00e1 outras vers\u00f5es utilizam chips diferentes. O Arduino Duemilanove usa por exemplo o MC33269D-5.0, j\u00e1 o Arduino Nano utiliza o UA78M05. Por\u00e9m, a fun\u00e7\u00e3o e o funcionamento s\u00e3o sempre semelhantes. Ainda h\u00e1 outras vers\u00f5es, como o Arduino Due, que n\u00e3o usa um regulador linear para gerar a tens\u00e3o de 5 Volts (baixe o esquem\u00e1tico no site do Arduino e tente descobrir as diferen\u00e7as. Dica: o CI utilizado \u00e9 o IC2, modelo LM2734Y).<\/p>\n<h3>Regulador 3,3 Volts<\/h3>\n<p>O Arduino UNO tamb\u00e9m tem um segundo regulador, que baixa a tens\u00e3o de 5 Volts provenientes do regulador U1 para uma tens\u00e3o de 3,3 Volts. Este componente \u00e9 nomeado como U2, e \u00e9 o modelo LP2985 fabricado originalmente pela National Semiconductor (hoje essa empresa faz parte da Texas Instruments).<\/p>\n<p>No projeto do Arduino UNO, a tens\u00e3o de 3,3 Volts \u00e9 usada somente no componente U5 (que faz parte do circuito de chaveamento que veremos depois), nenhum outro componente \u00e9 alimentado por ela. E porque esse regulador est\u00e1 presente? Normalmente, a tens\u00e3o de 3,3V \u00e9 usada pelos usu\u00e1rios para alimentar outros circuitos externos, ou shields que utilizem essa tens\u00e3o. Principalmente os circuitos eletr\u00f4nicos mais modernos est\u00e3o migrando da tens\u00e3o cl\u00e1ssica de 5 Volts para 3,3 Volts, sendo hoje muito comum em v\u00e1rios dispositivos. Por isso \u00e9 \u00fatil ter esse recurso dispon\u00edvel no Arduino.<\/p>\n<p>A implementa\u00e7\u00e3o do regulador U2 \u00e9 semelhante \u00e0 do U1. O capacitor de entrada nesse caso \u00e9 o C2 com 100 nano Farad, e o capacitor de sa\u00edda \u00e9 o C3, com 1 micro Farad (veja na placa do Arduino, que o capacitor C2 est\u00e1 localizado bem distante do regulador U2, o que n\u00e3o \u00e9 recomendado nesse caso).<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/regulator33\/ddb0fcd06c3bd8712896633855b2f8e4.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nFuncionamento do regulador de 3,3 Volts<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Algumas vers\u00f5es do Arduino que utilizam o chip FT232 para a fun\u00e7\u00e3o de conversor USB-serial, como por exemplo o Duemilanove, Nano e MEGA, n\u00e3o possuem um segundo regulador para gerar a tens\u00e3o de 3,3V. Nesse caso ela \u00e9 proveniente de um regulador interno presente no pr\u00f3prio chip FT232. Apesar da capacidade de corrente ser reduzida (50 miliamperes), ela \u00e9 suficiente para a grande maioria dos casos.<\/p>\n<h3>Circuito de chaveamento<\/h3>\n<p>Como n\u00f3s j\u00e1 vimos anteriormente, o Arduino pode ser alimentado tanto por uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o externa, como diretamente pela porta USB do PC. Nos casos em que o Arduino est\u00e1 conectado \u00e0 porta USB, e ainda h\u00e1 uma fonte externa ligada \u00e0 ele, haveria um conflito entre as mesmas, j\u00e1 que ambas tentariam alimentar o Arduino ao mesmo tempo. Isso poderia causar danos \u00e0 fonte, \u00e0 porta USB do PC e tamb\u00e9m ao Arduino.<\/p>\n<p>O\u00a0<strong>circuito de chaveamento<\/strong>\u00a0tem a fun\u00e7\u00e3o de resolver esse conflito. Ele desconecta a alimenta\u00e7\u00e3o proveniente da porta USB sempre que houver uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o conectada ao Arduino. Podemos dizer ent\u00e3o que a fonte externa sempre ter\u00e1 prefer\u00eancia para alimentar o conjunto. Esse processo \u00e9 transparente ao usu\u00e1rio, de modo que voc\u00ea pode conectar e desconectar a fonte de alimenta\u00e7\u00e3o mesmo com a placa em funcionamento (supondo que a USB tenha capacidade de alimentar todo o conjunto).<\/p>\n<p>Os componentes respons\u00e1veis por essa fun\u00e7\u00e3o s\u00e3o os resistores RN1A, RN1B, o transistor T1 e o chip U5.<\/p>\n<p>Vamos come\u00e7ar explicando o funcionamento do transistor T1 (o modelo \u00e9 o FDN340P fabricado pela Fairchild Semiconductor). Como o entendimento completo deste componente envolve conceitos mais complexos como dopagem de sil\u00edcio e jun\u00e7\u00f5es PN, vamos tentar abstrair um pouco, e mostr\u00e1-lo de uma forma mais pr\u00e1tica.<\/p>\n<p>O transistor T1 faz parte de uma fam\u00edlia de transistores conhecida como\u00a0<strong>MOSFET<\/strong>\u00a0(neste caso \u00e9 um MOSFET de canal P). Um MOSFET \u00e9 um dispositivo que possui tr\u00eas terminais, um deles \u00e9 o terminal de comando (chamado de porta ou gate), e os outros dois s\u00e3o terminais que conduzem corrente (denominados dreno e fonte, ou drain e source respectivamente). Seu funcionamento pode ser descrito como a de uma chave liga e desliga. Dessa forma ele deixa passar, ou corta a corrente que passa pelos terminais de dreno e fonte dependendo do comando que \u00e9 enviado \u00e0 ele. Resumidamente podemos dizer que:<\/p>\n<ul>\n<li>O MOSFET permanece desligado (cortando a corrente entre os terminais de dreno e fonte) enquanto a tens\u00e3o no seu terminal de comando estiver em n\u00edvel l\u00f3gico alto.<\/li>\n<li>O MOSFET permanece ligado (deixando passar a corrente entre os terminais de dreno e fonte) enquanto a tens\u00e3o no seu terminal de comando estiver em n\u00edvel l\u00f3gico baixo.<\/li>\n<\/ul>\n<p>A figura a seguir ilustra esse funcionamento:<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/mosfet\/3306b12681e354ddb5974ad5e3556fd2.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nFuncionamento simplificado do MOSFET canal P<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Quem envia o comando para ligar e desligar o transistor T1 \u00e9 o componente U5. Este componente \u00e9 um\u00a0<strong>amplificador operacional<\/strong>(amp-op). O amp-op \u00e9 um dos componentes mais vers\u00e1teis que existe, e \u00e9 muito utilizado em projetos eletr\u00f4nicos anal\u00f3gicos, com ele \u00e9 poss\u00edvel fazer osciladores, filtros, buffers, somadores, e uma s\u00e9rie de outras aplica\u00e7\u00f5es. Por\u00e9m, no circuito de chaveamento do Arduino UNO, o amp-op \u00e9 utilizado como um comparador, e \u00e9 assim que iremos analis\u00e1-lo.<\/p>\n<p>O componente usado \u00e9 o LMV358, fabricado por diversas empresas como Texas, On Semiconductor, ST, etc\u2026<\/p>\n<p>Um\u00a0<strong>comparador<\/strong>\u00a0possui 2 terminais de entrada, que s\u00e3o denominados\u00a0\u00a0e\u00a0, al\u00e9m de um terminal de sa\u00edda. Sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 a comparar a tens\u00e3o presente nos terminais\u00a0\u00a0e\u00a0, indicando atrav\u00e9s do n\u00edvel l\u00f3gico do terminal de sa\u00edda, qual dessas tens\u00f5es \u00e9 a maior. O funcionamento pode ser descrito como:<\/p>\n<ul>\n<li>A tens\u00e3o no terminal de sa\u00edda permanece em n\u00edvel l\u00f3gico alto, enquanto a tens\u00e3o no terminal\u00a0\u00a0for maior do que a tens\u00e3o no terminal\u00a0.<\/li>\n<li>A tens\u00e3o no terminal de sa\u00edda permanece em n\u00edvel l\u00f3gico baixo, enquanto a tens\u00e3o no terminal\u00a0\u00a0for menor do que a tens\u00e3o no terminal\u00a0.<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" aligncenter\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/comparador\/9d0fb953a711f3a85b878172071786b4.jpg\" alt=\"SCH\" width=\"640\" height=\"300\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Funcionamento do amp-op como comparador<\/figcaption><\/figure><figcaption><\/figcaption><\/figure>\n<p>Vamos voltar agora ao esquem\u00e1tico. Nele podemos ver que a tens\u00e3o presente no terminal\u00a0\u00a0\u00e9 a pr\u00f3pria tens\u00e3o de 3,3V gerada no regulador U2. J\u00e1 a tens\u00e3o presente no terminal\u00a0\u00a0\u00e9 a tens\u00e3o VIN proveniente da fonte externa ap\u00f3s passar pelo divisor resistivo formado pelos resistores RN1A e RN1B. Como os dois resistores t\u00eam valores iguais (10 kilo Ohms nesse caso), eles formam um divisor por dois, de modo que a tens\u00e3o presente no terminal\u00a0\u00a0do comparador \u00e9 a metade da tens\u00e3o VIN (na verdade seria preciso descontar tamb\u00e9m a queda de tens\u00e3o sobre o diodo D1, mas vamos ignorar isso, pois a sua influ\u00eancia \u00e9 baixa).<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/resdiv\/a34fbc714883f1992b3aaae03f3d38f1.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nDivisor resistivo formado pelos resistores RN1A e RN1B<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Quando h\u00e1 apenas a tens\u00e3o da USB presente, VIN \u00e9 igual a zero, j\u00e1 que n\u00e3o h\u00e1 fonte externa conectada. Nessa situa\u00e7\u00e3o, a tens\u00e3o no terminal\u00a0\u00a0\u00e9 menor do que tens\u00e3o no terminal\u00a0, fazendo com que a a sa\u00edda do comparador permane\u00e7a em n\u00edvel l\u00f3gico baixo. Esse n\u00edvel l\u00f3gico baixo \u00e9 enviado diretamente ao terminal de comando do MOSFET, fazendo com que o mesmo ligue e conduza a corrente proveniente da porta USB. Isso permite que ela alimente todo o circuito (no esquem\u00e1tico, a corrente proveniente da USB vem pelo sinal denominado como USBVCC que \u00e9 originado logo ap\u00f3s passar pelo fus\u00edvel F1, lembre-se que sinais com o mesmo nome s\u00e3o sempre conectados entre si, mesmo que n\u00e3o haja liga\u00e7\u00e3o f\u00edsica no esquem\u00e1tico)..<\/p>\n<p>Por\u00e9m, quando uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o de 12 Volts por exemplo \u00e9 ligada ao Arduino, haver\u00e1 uma tens\u00e3o de 6 Volts presente no terminal\u00a0\u00a0do comparador (lembre-se do divisor resistivo por dois). Nessa situa\u00e7\u00e3o, a tens\u00e3o no terminal\u00a0\u00a0\u00e9 maior do que a tens\u00e3o no terminal\u00a0\u00a0(que \u00e9 sempre de 3,3V), o que faz com que a sa\u00edda do comparador permane\u00e7a em n\u00edvel l\u00f3gico alto. Esse n\u00edvel l\u00f3gico \u00e9 alto \u00e9 enviado diretamente ao terminal de comando do MOSFET, fazendo com que o mesmo desligue e impe\u00e7a que a corrente da USB passe por ele, efetivamente desligando a alimenta\u00e7\u00e3o da porta USB. Portanto a corrente proveniente da fonte externa passa a ter prefer\u00eancia, e \u00e9 ela quem alimenta o Arduino.<\/p>\n<p>Como a tens\u00e3o da fonte \u00e9 sempre dividida por dois na entrada do comparador, o valor m\u00ednimo necess\u00e1rio para que ela tenha a capacidade de desligar o MOSFET \u00e9 de 6,6 Volts. Esse valor est\u00e1 abaixo do limite m\u00ednimo recomendado para alimenta\u00e7\u00e3o do Arduino com fonte externa (que \u00e9 de 7 Volts), portanto a fonte externa sempre ter\u00e1 prefer\u00eancia.<\/p>\n<p>Ainda h\u00e1 outro componente presente no circuito de chaveamento, que \u00e9 o capacitor C1 de 100 nano Farad. No esquem\u00e1tico, ele est\u00e1 ligado a dois pinos que parecem \u201csoltos\u201d logo acima do comparador U5A, por\u00e9m estes pinos fazem parte do mesmo componente U5.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/project\/58\/images\/C1.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nCapacitor de desacoplamento C1<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>O C1 est\u00e1 ligado aos pinos de alimenta\u00e7\u00e3o do amp-op \u00e9 o nosso velho conhecido capacitor de desacoplamento (reveja a se\u00e7\u00e3o\u00a0Processador USB\u201d para mais detalhes).<\/p>\n<h3>LED D13<\/h3>\n<p>O pr\u00f3ximo circuito que iremos analisar \u00e9 o LED acionado pelo pino D13 do Arduino, ele \u00e9 nomeado com L no esquem\u00e1tico. Esse \u00e9 o LED que pisca quando rodamos o exemplo Blink. Na verdade, este circuito n\u00e3o faz parte do circuito de alimenta\u00e7\u00e3o, por\u00e9m o inserimos nesta se\u00e7\u00e3o pois ele compartilha o mesmo componente U5 do circuito de chaveamento.<\/p>\n<p>Este LED tem um resistor RN2A de 1 kilo Ohm ligado em s\u00e9rie com o mesmo para limitar a sua corrente, e eles est\u00e3o conectados diretamente na sa\u00edda de outro amp-op. Por\u00e9m, apesar de haver dois amp-ops no esquem\u00e1tico (U5A e U5B), ambos est\u00e3o inseridos dentro do mesmo encapsulamento, ou seja, eles fazem parte do mesmo componente (baixe o datasheet do LMV258 para ver mais detalhes).<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/led13\/03c0ec08d6374ddedd3a5e764d542bbc.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nLED acionado pelo pino D13 do Arduino<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Temos ent\u00e3o que o terminal\u00a0\u00a0do amp-op est\u00e1 ligado no sinal SCK, que vem do pino D13 do Arduino, e \u00e9 este sinal que far\u00e1 o acionamento do LED. O terminal\u00a0\u00a0do amp-op est\u00e1 ligado diretamente \u00e0 sa\u00edda. Esta montagem do amp-op \u00e9 chamada de seguidor de tens\u00e3o ou buffer. Na pr\u00e1tica, ele n\u00e3o exerce nenhuma fun\u00e7\u00e3o l\u00f3gica, j\u00e1 que o LED acende toda vez que h\u00e1 um n\u00edvel alto no pino 13 e apaga toda vez que h\u00e1 um n\u00edvel l\u00f3gico baixo. Efetivamente \u00e9 como se o LED estivesse ligado diretamente \u00e0 esse pino.<\/p>\n<p>Mas ent\u00e3o pra que usar o amp-op para acionar o LED?<\/p>\n<p>O amp-op foi utilizado, porque o pino D13 n\u00e3o tem a fun\u00e7\u00e3o exclusiva de acender e apagar o LED. Ele tamb\u00e9m \u00e9 por exemplo, o pino de clock da comunica\u00e7\u00e3o SPI (SCK). Se o LED fosse ligado diretamente, ele drenaria do pino D13 uma corrente aproximada de 3 miliamp\u00e9res enquanto estivesse aceso, acrescentando uma carga extra. Isso poderia influenciar e prejudicar o uso do pino D13 em outras aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n<p>O amp-op, por sua vez, possui uma alta imped\u00e2ncia nos seus pinos de entrada. Isso quer dizer que a corrente consumida por eles \u00e9 muito pequena (em torno de 250 nanoamp\u00e9res). Dessa forma, ele praticamente n\u00e3o acrescenta carga extra ao pino D13 do Arduino, eliminando a influ\u00eancia do LED. Resumindo tudo, voc\u00ea drena do pino uma corrente de apenas 250 nanoamp\u00e9res para acionar uma carga de 3 miliamp\u00e9res (12000 vezes menos).<\/p>\n<p>O amp-op n\u00e3o \u00e9 o \u00fanico circuito que pode ser usado para essa finalidade, tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel utilizar buffers ou transistores. Outra op\u00e7\u00e3o \u00e9 o uso de LEDs de alto brilho, que t\u00eam mais efici\u00eancia. Desse modo, aumenta-se o valor do resistor, diminuindo a carga sobre o pino, o que torna desprez\u00edvel a influ\u00eancia do LED.<\/p>\n<p>O Arduino Nano n\u00e3o utiliza esse circuito \u2013 LED vai ligado diretamente no pino do processador.<\/p>\n<h3>LED ON<\/h3>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/ledon\/e3c06760371900499c24a9f13feea799.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nLED indicador de alimenta\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Este \u00e9 o \u00faltimo bloco que falta analisarmos, e \u00e9 tamb\u00e9m o mais simples. Trata-se do LED que sempre fica aceso enquanto o Arduino est\u00e1 ligado, ele \u00e9 nomeado no esquem\u00e1tico como ON.<\/p>\n<p>O circuito tem dois resistores, RN4C e RN4D, ambos com 1 kilo Ohms e ligados em paralelo. Efetivamente eles funcionam como um resistor \u00fanico de 500 Ohms, e tem o papel de limitar a corrente no LED.<\/p>\n<h3>Fiduciais<\/h3>\n<p>Os mais atentos podem dizer que ainda faltam componentes a serem explicados. Eles s\u00e3o os tr\u00eas c\u00edrculos que aparecem soltos logo ao lado do conector POWER no esquem\u00e1tico original. A figura abaixo mostra onde eles est\u00e3o.<\/p>\n<figure class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" aligncenter\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/circ\/35c74d7f67578b0214db5807ec6e96b0.jpg\" alt=\"SCH\" width=\"640\" height=\"461\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Localiza\u00e7\u00e3o dos tr\u00eas c\u00edrculos<\/figcaption><\/figure>\n<p class=\"wp-block-image\">\nBem, esses n\u00e3o s\u00e3o componentes propriamente ditos. Eles representam algumas marca\u00e7\u00f5es na placa, e s\u00e3o chamados de\u00a0<strong>pontos fiduciais<\/strong>. Esses pontos servem como pontos de refer\u00eancia para as m\u00e1quinas que fazem a montagem autom\u00e1tica dos componentes na f\u00e1brica do Arduino, pois assim se consegue um melhor alinhamento.<\/p>\n<p>No projeto publicado pela equipe do Arduino, existem 3 pontos fiduciais, e eles ficam localizados abaixo do jack de entrada para fonte, do bot\u00e3o de reset e do ATmega328. Desse modo n\u00e3o \u00e9 mais poss\u00edvel v\u00ea-los depois que os componentes est\u00e3o montados.<\/p>\n<p>N\u00f3s encontramos uma outra vers\u00e3o do Arduino UNO, com o processador ATmega328 em encapsulamento SMD, onde \u00e9 poss\u00edvel ver dois pontos fiduciais. Eles est\u00e3o destacados na imagem abaixo.<\/p>\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/storage.googleapis.com\/circuitar-web-media\/CACHE\/images\/project\/58\/images\/fiduc\/fc222d2a80c205994e2364ada63cb910.jpg\" alt=\"SCH\" \/><figcaption>\nExemplos de pontos fiduciais<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h2>Downloads<\/h2>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrggQXDzdyf0n8uU30j\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Entendendo o Arduino UNO PDF<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrggQKUyaT0COtccmeh\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet ATmega328<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgeFxTopjqbmLVauQ\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet ATmega16U2<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/u\/s!AnZ4waFksdrgdX8luEfy3bAWNp8\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Projeto Eagle do Arduino UNO<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrggQGb5yzTbrRnXeLd\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Esquem\u00e1tico Arduino UNO organizado<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgfbxqYqUawLGzJVA\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet MF-MSMF050-2<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgd9OYN4vOKLJZV60\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet CG0603MLC-05E<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgdl9BukCB34sppVA\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet BLM21<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrggQAkf2J2a5KC26s1\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet NCP1117<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgey4Fbf3SXr0X4Ok\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet LP2985<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgfNJVhJ8mDEmfZ0M\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet LMV358<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgeUnbxA9pJ6VTWds\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet FDN340P<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgfnyEPpx_pPStWEY\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet M7<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgf3864aAayoAcOZI\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">EMC Design Considerations<\/a><\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/1drv.ms\/b\/s!AnZ4waFksdrgesxjBPJwGjAvHNc\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (abre em uma nova aba)\">Datasheet CSTCE16M0V53-R0<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<div id=\"jp-post-flair\" class=\"sharedaddy sd-like-enabled sd-sharing-enabled\">\n<div class=\"sharedaddy sd-sharing-enabled\">\n<div class=\"robots-nocontent sd-block sd-social sd-social-icon-text sd-sharing\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/article>\n<p><\/main><\/div>\n<footer class=\"site-footer\">\n<div class=\"section-inner\"><\/div>\n<\/footer>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ir para conte\u00fado Home Blog Contato Facebook GitHub Loja Search EletroShields Arduino, Tutoriais Entendendo o Arduino UNO \u2013 O Guia\u00a0Definitivo Data: fevereiro 26, 2019Autor: mluiza6 0 Coment\u00e1rios Entenda todos os detalhes do diagrama esquem\u00e1tico do Arduino UNO R3 Autor: Gustavo Ambrozini Furlan Neste tutorial, vamos explicar todo o esquem\u00e1tico do Arduino UNO vers\u00e3o R3, mostrando 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