Eletrônica do zero ao avançado

Conteúdo da trilha

1. 1
   

   1 Nível 1 · 5 tutoriais · 1h 16min

   Fundamentos e segurança

   Apresenta as grandezas elétricas, a linguagem dos circuitos e os cuidados que orientam toda a trilha. Estabelece uma base acessível mesmo para quem nunca estudou eletrônica.

   O que você vai aprender

   • Distinguir tensão, corrente, resistência, potência e energia, reconhecendo suas unidades.
   • Usar prefixos, conversões de unidades, proporções e equações simples em situações de eletrônica.
   • Reconhecer fontes, cargas, condutores, polaridade, circuitos abertos e curtos-circuitos em esquemas básicos.
   • Planejar práticas com fontes isoladas, corrente limitada e alimentação de até 12 Vcc, reconhecendo riscos de aquecimento, capacitores carregados e descargas eletrostáticas.

   1. 1 Tutorial 1: Tensão, corrente e resistência Diferencie tensão, corrente e resistência em situações ilustradas, reconhecendo o que cada grandeza descreve e qual unidade a representa, sem precisar realizar montagens. Iniciante 12 min
   2. 2 Tutorial 2: Leitura de esquemas elétricos básicos Leia esquemas elétricos simples, identifique a função de seus elementos e reconheça caminhos interrompidos ou conexões que podem provocar um curto-circuito. Iniciante 14 min
   3. 3 Tutorial 3: Cálculos com unidades e prefixos elétricos Converta valores elétricos entre unidades, compare grandezas na mesma escala e reorganize equações simples fornecidas, preparando os cálculos dos próximos níveis. Iniciante 20 min
   4. 4 Tutorial 4: Potência, energia e aquecimento Diferencie potência de energia, estime a energia transferida durante um intervalo e reconheça o aquecimento como consequência possível do funcionamento de um componente. Iniciante 12 min
   5. 5 Tutorial 5: Planejamento de práticas seguras em baixa tensão Elabore um plano de segurança para futuras práticas com recursos próprios, delimitando a alimentação permitida e reconhecendo situações em que a atividade não deve começar ou precisa ser interrompida. Iniciante 18 min
2. 2
   

   2 Nível 2 · 9 tutoriais · 2h 38min

   Análise de circuitos resistivos

   Desenvolve a capacidade de prever o comportamento de circuitos resistivos antes da montagem. Esses cálculos serão necessários para dimensionar componentes e interpretar medições.

   O que você vai aprender

   • Aplicar a lei de Ohm e calcular potência dissipada para selecionar resistores com margem adequada.
   • Resolver associações em série e paralelo usando as leis de Kirchhoff.
   • Dimensionar divisores de tensão e explicar como a carga altera sua saída.
   • Simplificar redes com equivalentes de Thévenin e avaliar o efeito das tolerâncias dos resistores.

   Pré-requisitos

   • Grandezas elétricas, unidades e manipulação de equações simples.
   • Identificação dos elementos de um circuito e cuidados básicos de segurança.

   1. 1 Tutorial 1: Lei de Ohm em circuitos resistivos Calcular tensão, corrente e resistência em circuitos simples e prever como mudanças na alimentação ou no resistor alteram a corrente. Iniciante 11 min
   2. 2 Tutorial 2: Seleção de resistores pela potência dissipada Determinar a dissipação de um resistor e escolher, entre opções especificadas, uma potência nominal com margem compatível com as condições da aplicação. Iniciante 13 min
   3. 3 Tutorial 3: Resistores em série e lei das tensões Resolver circuitos com resistores em série, calculando a corrente comum e as quedas de tensão pela lei de Ohm e pela lei das tensões de Kirchhoff. Iniciante 14 min
   4. 4 Tutorial 4: Resistores em paralelo e lei das correntes Calcular correntes e resistências equivalentes em associações paralelas e redes mistas simples, usando a lei das correntes de Kirchhoff para relacionar os ramos. Iniciante 20 min
   5. 5 Tutorial 5: Divisores de tensão e efeito da carga Dimensionar um divisor resistivo e calcular quanto sua tensão de saída muda ao conectar uma carga conhecida, considerando consumo e dissipação. Iniciante 18 min
   6. 6 Tutorial 6: Sistemas lineares com duas incógnitas Resolver sistemas lineares de duas incógnitas por substituição em exemplos elétricos simples, preparando o cálculo de redes com mais de uma tensão desconhecida. Iniciante 18 min
   7. 7 Tutorial 7: Análise nodal de redes resistivas Analisar redes resistivas começando por um nó de tensão desconhecida e avançando até dois nós, incluindo uma ponte não redutível por série e paralelo. Intermediário 24 min
   8. 8 Tutorial 8: Equivalente de Thévenin para redes resistivas Substituir uma rede resistiva por seu equivalente de Thévenin e prever tensão e corrente em diferentes cargas, recorrendo à análise nodal quando a redução por associações não for suficiente. Intermediário 24 min
   9. 9 Tutorial 9: Tolerância dos resistores e limites de saída Estimar como as tolerâncias dos resistores alteram correntes, dissipações e tensões calculadas e verificar se um divisor sem carga atende a uma faixa de saída especificada. Iniciante 16 min
3. 3
   

   3 Nível 3 · 6 tutoriais · 1h 45min

   Montagem e medição

   Transforma os cálculos anteriores em montagens verificáveis. Introduz os instrumentos e o método de diagnóstico necessários para trabalhar com os componentes dos próximos estágios.

   O que você vai aprender

   • Converter um esquema em uma montagem organizada na protoboard, identificando suas conexões internas.
   • Configurar uma fonte de bancada própria com limitação de corrente ou selecionar uma alimentação isolada compatível.
   • Medir tensão, resistência, continuidade e corrente com o multímetro, escolhendo função, bornes e conexão corretos.
   • Investigar divergências entre cálculo e medição sem provocar curtos ou medir resistência em circuitos energizados.

   Pré-requisitos

   • Leitura de esquemas básicos e análise de circuitos resistivos.
   • Limites de tensão, corrente e potência para práticas seguras.

   1. 1 Tutorial 1: Resistência e continuidade com o multímetro Verificar resistores e conexões com um multímetro próprio, em circuitos resistivos totalmente desconectados da alimentação. Interpretar leituras de resistência e continuidade sem confundir o aviso sonoro com resistência nula. Iniciante 20 min
   2. 2 Tutorial 2: Do esquema à montagem na protoboard Converter um esquema resistivo em uma montagem organizada na própria protoboard, verificando suas conexões internas antes de energizar o circuito. Iniciante 18 min
   3. 3 Tutorial 3: Alimentação da montagem com corrente limitada Preparar a alimentação de uma montagem resistiva usando uma fonte própria com pré-ajuste seguro de corrente ou uma alimentação isolada compatível com limitação documentada. Reconhecer quando a fonte está limitando a corrente. Iniciante 16 min
   4. 4 Tutorial 4: Medição de tensão contínua entre dois pontos Medir tensões contínuas em uma montagem resistiva de baixa energia, escolhendo a referência e interpretando a polaridade. Reconhecer situações em que o próprio voltímetro altera a tensão observada. Iniciante 15 min
   5. 5 Tutorial 5: Medição de corrente sem curto-circuitar a fonte Medir a corrente de um ramo resistivo com conexão em série e limites compatíveis com o instrumento. Usar a tensão sobre um resistor conhecido como alternativa de verificação sem abrir o circuito. Iniciante 18 min
   6. 6 Tutorial 6: Diagnóstico de divergências em circuitos resistivos Investigar diferenças entre cálculo e medição em circuitos resistivos, escolhendo testes que distingam as possíveis causas. Registrar evidências e conferir uma correção sem criar falhas perigosas na montagem. Iniciante 18 min
4. 4
   

   4 Nível 4 · 11 tutoriais · 3h 49min

   Capacitores, indutores e sinais

   Acrescenta o comportamento dos circuitos ao longo do tempo e em diferentes frequências. Prepara a análise de filtros, retificadores, amplificadores e fontes chaveadas.

   O que você vai aprender

   • Relacionar capacitância e indutância ao armazenamento de energia e aos limites reais dos componentes.
   • Prever carga, descarga e constantes de tempo em circuitos RC e RL.
   • Interpretar amplitude, período, frequência, fase e valor eficaz de sinais periódicos.
   • Usar noções de números complexos e impedância em circuitos simples e reconhecer a ressonância em redes RLC.
   • Configurar escalas, disparo e pontas de um osciloscópio próprio, respeitando o aterramento, para observar sinais de baixa tensão.

   Pré-requisitos

   • Leis de Ohm e Kirchhoff e associações de componentes.
   • Montagem em protoboard e medição segura de grandezas elétricas.

   1. 1 Tutorial 1: Capacitores: energia, polaridade e limites Selecionar um capacitor a partir de requisitos informados de baixa tensão, estimar sua energia armazenada e definir uma descarga segura com resistor e verificação da tensão residual. Iniciante 15 min
   2. 2 Tutorial 2: Carga, descarga e constante de tempo RC Prever a evolução da tensão e da corrente após uma mudança em um circuito RC e comparar os cálculos com uma carga e descarga lentas em uma montagem própria de baixa energia. Intermediário 20 min
   3. 3 Tutorial 3: Indutores: energia e limites de corrente Interpretar a indutância e os limites de uma bobina real, calcular sua energia armazenada e reconhecer por que interromper sua corrente exige cuidados específicos. Iniciante 15 min
   4. 4 Tutorial 4: Transientes e constante de tempo RL Calcular o crescimento e o decaimento da corrente em um circuito RL série e interpretar suas tensões por esquemas e curvas, sem realizar interrupções indutivas desprotegidas. Intermediário 18 min
   5. 5 Tutorial 5: Amplitude, frequência, fase e valor eficaz Extrair grandezas de formas de onda e distinguir pico, pico a pico, componente contínua e valor eficaz, escolhendo relações compatíveis com o sinal analisado. Iniciante 25 min
   6. 6 Tutorial 6: Observação segura de sinais com o osciloscópio Configurar um osciloscópio próprio para observar sinais e transientes de baixa tensão, escolhendo ponta, escalas e disparo sem criar conexões de terra perigosas. Intermediário 25 min
   7. 7 Tutorial 7: Componentes e ângulos com trigonometria Calcular componentes, módulo e direção no plano, praticando relações trigonométricas e identificação de quadrantes antes de trabalhar com números complexos. Intermediário 25 min
   8. 8 Tutorial 8: Operações com números complexos Representar números complexos nas formas retangular e polar e efetuar as operações necessárias à análise elétrica, usando a trigonometria já praticada. Intermediário 25 min
   9. 9 Tutorial 9: Representação de senoides por fasores Representar senoides por fasores com convenções consistentes de amplitude e fase, preparando sua utilização nas leis dos circuitos. Intermediário 18 min
   10. 10 Tutorial 10: Impedância em circuitos RC e RL Calcular tensões e correntes em circuitos RC e RL série sob excitação senoidal, considerando módulo, fase e frequência sem recorrer ainda ao projeto de filtros. Intermediário 25 min
   11. 11 Tutorial 11: Ressonância em circuitos RLC série Reconhecer a ressonância em um circuito RLC série, calcular sua frequência e avaliar como perdas e tensões internas limitam seu comportamento real. Intermediário 18 min
5. 5
   

   5 Nível 5 · 9 tutoriais · 2h 52min

   Diodos e proteção

   Introduz o comportamento não linear dos semicondutores por meio dos diodos. Suas aplicações estabelecem a base para proteção de cargas, chaveamento e conversão de energia.

   O que você vai aprender

   • Explicar a condução de uma junção semicondutora e localizar limites elétricos relevantes em folhas de dados.
   • Dimensionar circuitos com LEDs e selecionar diodos retificadores, Schottky e Zener conforme a aplicação.
   • Analisar retificação e filtragem capacitiva usando somente sinais alternados isolados de baixa tensão e energia limitada.
   • Selecionar configurações para limitar sinais, proteger contra inversão de polaridade e absorver transientes de cargas indutivas.

   Pré-requisitos

   • Análise de circuitos resistivos.
   • Comportamento de capacitores e indutores e interpretação de formas de onda.
   • Uso seguro de instrumentos de medição.

   1. 1 Tutorial 1: Condução e polaridade dos diodos Explicar qualitativamente a condução de uma junção PN e prever quando um diodo conduz ou bloqueia em circuitos simples com resistores. Iniciante 18 min
   2. 2 Tutorial 2: Seleção de diodos retificadores e Schottky Comparar diodos retificadores de junção PN e Schottky e selecionar uma opção compatível com os requisitos de um circuito, usando informações de folhas de dados. Intermediário 20 min
   3. 3 Tutorial 3: Dimensionamento do resistor de um LED Dimensionar resistores para alimentar LEDs de baixa potência com fontes isoladas e corrente limitada, verificando corrente, dissipação e variações dos componentes. Iniciante 18 min
   4. 4 Tutorial 4: Retificação de meia onda e em ponte Prever os caminhos de corrente e as formas de onda de retificadores de meia onda e em ponte, considerando as quedas dos diodos e os limites de fontes alternadas isoladas de baixa tensão. Intermediário 20 min
   5. 5 Tutorial 5: Filtragem capacitiva após a retificação Estimar a ondulação de uma saída retificada e dimensionar um capacitor de filtragem, verificando também os esforços adicionais impostos aos diodos e à fonte. Intermediário 22 min
   6. 6 Tutorial 6: Polarização e limites de um diodo Zener Selecionar um diodo Zener e seu resistor série para uma referência simples de tensão, verificando os limites de corrente, carga e dissipação. Intermediário 22 min
   7. 7 Tutorial 7: Limitação de sinais com diodos Escolher e dimensionar limitadores simples com diodos PN ou Zener para sinais de baixa tensão, prevendo os limiares e as correntes de condução. Intermediário 18 min
   8. 8 Tutorial 8: Proteção contra inversão de polaridade Escolher entre um diodo em série e uma ponte de entrada para proteger uma carga CC contra inversão de polaridade, avaliando perdas e tensão disponível. Intermediário 14 min
   9. 9 Tutorial 9: Supressão de transientes em cargas indutivas Selecionar a orientação e os limites de diodos para suprimir transientes de pequenas cargas indutivas, comparando a proteção por roda livre com uma alternativa que usa Zener. Intermediário 20 min
6. 6
   

   6 Nível 6 · 8 tutoriais · 2h 48min

   Transistores e estágios discretos

   Apresenta transistores como dispositivos de controle de corrente e tensão. Diferencia seus regimes de operação para preparar tanto a eletrônica analógica quanto o acionamento de cargas.

   O que você vai aprender

   • Distinguir regiões de operação de BJTs e MOSFETs e interpretar seus parâmetros principais.
   • Dimensionar estágios de chaveamento de baixa potência, considerando excitação, perdas e limites térmicos.
   • Estabelecer o ponto de operação de um amplificador simples com transistor.
   • Estimar ganho, impedâncias de entrada e saída e excursão de sinal, identificando corte e distorção.

   Pré-requisitos

   • Análise resistiva e comportamento de capacitores.
   • Funcionamento de diodos e leitura básica de folhas de dados.
   • Medição de tensão, corrente e formas de onda.

   1. 1 Tutorial 1: Regiões de operação e parâmetros dos BJTs Ao concluir, o aluno será capaz de identificar os terminais de um BJT, distinguir corte, região ativa e saturação e interpretar os parâmetros necessários para usar um NPN como chave ou amplificador. Intermediário 18 min
   2. 2 Tutorial 2: Regiões de operação e parâmetros dos MOSFETs Ao concluir, o aluno será capaz de interpretar o funcionamento e as especificações de um MOSFET, distinguindo tensão de limiar, condução com baixa resistência e limites de operação. Intermediário 20 min
   3. 3 Tutorial 3: Perdas e margem térmica em transistores Ao concluir, o aluno será capaz de estimar perdas e temperatura de junção e verificar se uma condição de operação respeita margens térmicas e elétricas, sem provocar sobrecarga física. Intermediário 20 min
   4. 4 Tutorial 4: Chaveamento de baixa potência com BJT Ao concluir, o aluno será capaz de dimensionar uma chave NPN para uma pequena carga resistiva e conferir seu funcionamento em uma montagem própria, com alimentação isolada, corrente limitada e até 12 Vcc. Intermediário 20 min
   5. 5 Tutorial 5: Chaveamento de baixa potência com MOSFET Ao concluir, o aluno será capaz de dimensionar uma chave MOSFET para uma pequena carga resistiva, incluindo comando e descarga do gate, em circuitos próprios isolados de até 12 Vcc e com corrente limitada. Intermediário 20 min
   6. 6 Tutorial 6: Polarização de um amplificador em emissor comum Ao concluir, o aluno será capaz de estabelecer e verificar o ponto de operação de um amplificador NPN simples, alimentado por uma fonte isolada de até 12 Vcc e com corrente limitada. Intermediário 25 min
   7. 7 Tutorial 7: Ganho e impedâncias de um estágio em emissor comum Ao concluir, o aluno será capaz de estimar o ganho e as impedâncias de um estágio em emissor comum, identificando como a fonte de sinal e a carga alteram sua resposta. Intermediário 25 min
   8. 8 Tutorial 8: Excursão de sinal e distorção em emissor comum Ao concluir, o aluno será capaz de estimar a excursão útil de um amplificador discreto e interpretar formas de onda para identificar corte, saturação e distorção antes do recorte. Intermediário 20 min
7. 7
   

   7 Nível 7 · 12 tutoriais · 3h 53min

   Amplificadores operacionais e filtros

   Passa dos estágios discretos ao projeto de blocos analógicos com realimentação. Desenvolve o condicionamento de sinais necessário para sensores e conversão de dados.

   O que você vai aprender

   • Explicar a realimentação negativa e dimensionar configurações inversoras, não inversoras e buffers.
   • Selecionar amplificadores operacionais considerando alimentação, faixa de entrada, excursão de saída, offset e velocidade de resposta.
   • Interpretar ganho em decibéis e resposta em frequência para dimensionar filtros ativos simples.
   • Condicionar sinais de sensores e usar comparadores com histerese, distinguindo essa função da amplificação linear.

   Pré-requisitos

   • Impedância, frequência e comportamento de redes RC.
   • Polarização, ganho e limites de estágios amplificadores.
   • Leitura de folhas de dados e observação de sinais.

   1. 1 Tutorial 1: Desacoplamento da alimentação em circuitos integrados Identificar os pinos de alimentação de um circuito integrado e aplicar suas recomendações de desacoplamento em uma protoboard própria, respeitando pinagem, tensão e limitações da montagem. Intermediário 12 min
   2. 2 Tutorial 2: Realimentação negativa e seguidor de tensão Reconhecer a realimentação negativa e prever o comportamento de um seguidor de tensão, distinguindo as aproximações do modelo ideal dos limites de um componente real. Intermediário 15 min
   3. 3 Tutorial 3: Dimensionamento do amplificador não inversor Dimensionar os resistores de um amplificador não inversor e calcular sua faixa de saída, inclusive quando a realimentação usa uma referência diferente de zero. Intermediário 16 min
   4. 4 Tutorial 4: Dimensionamento do amplificador inversor Dimensionar um amplificador inversor, interpretar corretamente o nó virtual e considerar o carregamento imposto à fonte de sinal. Intermediário 18 min
   5. 5 Tutorial 5: Alimentação, excursão e precisão do amplificador operacional Selecionar um amplificador operacional pelos limites de alimentação, entrada, saída e precisão, descartando componentes incompatíveis mesmo quando o ganho ideal parece adequado. Intermediário 20 min
   6. 6 Tutorial 6: Ganho em decibéis e resposta em frequência Converter ganhos entre razão linear e decibéis e interpretar curvas de resposta em frequência para identificar atenuação, faixa de passagem e frequência de corte. Intermediário 16 min
   7. 7 Tutorial 7: Banda passante e slew rate do amplificador operacional Selecionar a velocidade de resposta necessária para um amplificador operacional, considerando separadamente banda passante, amplitude do sinal e estabilidade da configuração. Intermediário 20 min
   8. 8 Tutorial 8: Dimensionamento de filtros ativos de primeira ordem Dimensionar filtros ativos passa-baixas e passa-altas de primeira ordem e usar suas funções de transferência para calcular ganho, atenuação e fase em frequências de interesse. Intermediário 25 min
   9. 9 Tutorial 9: Ruído elétrico e relação sinal-ruído Distinguir ruído de offset e interferência e calcular a relação sinal-ruído a partir de valores eficazes conhecidos, mantendo explícitos o ponto de referência e a banda de avaliação. Intermediário 16 min
   10. 10 Tutorial 10: Orçamento de ruído de um estágio analógico Montar um orçamento de ruído para um estágio analógico simples, usando densidades espectrais e transferências conhecidas para estimar o ruído de saída e identificar a contribuição dominante. Intermediário 25 min
   11. 11 Tutorial 11: Ajuste de ganho e offset para sinais de sensores Dimensionar e verificar uma interface analógica simples para um sensor com saída em tensão, ajustando ganho, referência e filtragem sem ultrapassar os limites do estágio. Intermediário 25 min
   12. 12 Tutorial 12: Comparadores com histerese Dimensionar um comparador com histerese para transformar uma variação analógica em uma decisão estável diante de perturbações especificadas, sem tratar comparação como amplificação linear. Intermediário 25 min
8. 8
   

   8 Nível 8 · 10 tutoriais · 3h 22min

   Lógica digital

   Introduz a representação e o processamento de informação por níveis lógicos. Constrói a base necessária para entender entradas, saídas e temporização de microcontroladores.

   O que você vai aprender

   • Representar valores em binário e hexadecimal e interpretar operações booleanas.
   • Construir tabelas-verdade e resolver funções combinacionais com portas lógicas e multiplexadores.
   • Explicar memória e sequenciamento usando flip-flops, registradores, contadores e máquinas de estados simples.
   • Verificar compatibilidade de níveis lógicos, resistores de pull-up e pull-down, atrasos de propagação e requisitos de temporização.

   Pré-requisitos

   • Tensão, corrente e chaveamento com transistores.
   • Interpretação de sinais e limiares de comparação.
   • Uso de folhas de dados.

   1. 1 Tutorial 1: Representação binária e hexadecimal Ao concluir, o aluno será capaz de converter valores sem sinal entre decimal, binário e hexadecimal, identificar o peso de cada bit e reconhecer os limites de uma representação com largura fixa. Iniciante 15 min
   2. 2 Tutorial 2: Portas lógicas e tabelas-verdade Ao concluir, o aluno será capaz de representar uma regra lógica simples por tabela-verdade, expressão booleana e circuito combinacional com portas, verificando a equivalência entre essas representações. Iniciante 25 min
   3. 3 Tutorial 3: Compatibilidade elétrica entre circuitos digitais Ao concluir, o aluno será capaz de verificar se uma saída digital pode acionar outra entrada com segurança e margem de ruído, usando condições garantidas das folhas de dados em vez de apenas comparar tensões nominais. Intermediário 20 min
   4. 4 Tutorial 4: Entradas definidas com pull-up e pull-down Ao concluir, o aluno será capaz de escolher pull-up ou pull-down para manter uma entrada em estado definido e dimensionar a resistência considerando fugas, consumo, capacidade de acionamento e velocidade. Intermediário 20 min
   5. 5 Tutorial 5: Seleção de sinais com multiplexadores Ao concluir, o aluno será capaz de usar multiplexadores digitais para selecionar sinais e implementar funções booleanas simples, determinando a saída para cada combinação de dados e seleção. Intermediário 16 min
   6. 6 Tutorial 6: Memória de um bit com flip-flop D Ao concluir, o aluno será capaz de explicar como um flip-flop D armazena um bit e prever sua saída em diagramas temporais ideais, considerando a borda ativa e o tipo de reset. Intermediário 18 min
   7. 7 Tutorial 7: Verificação de atrasos e requisitos de temporização Ao concluir, o aluno será capaz de verificar atrasos e janelas de captura em um caminho digital simples, estimar um período de clock admissível e reconhecer situações em que o resultado lógico não é garantido. Intermediário 25 min
   8. 8 Tutorial 8: Armazenamento e deslocamento com registradores Ao concluir, o aluno será capaz de prever o conteúdo de registradores com carga paralela ou deslocamento e explicar como a habilitação permite carregar novos dados ou preservar a palavra armazenada. Intermediário 18 min
   9. 9 Tutorial 9: Sequências de contagem com contadores síncronos Ao concluir, o aluno será capaz de analisar contadores síncronos, definir sua sequência de estados e representar a lógica de um contador pequeno com habilitação, reset e indicação de término. Intermediário 20 min
   10. 10 Tutorial 10: Máquinas de estados para sequenciamento digital Ao concluir, o aluno será capaz de transformar uma sequência simples de sinalização em uma máquina de estados de hardware, representá-la por diagrama e tabela e verificar suas transições sem usar programação. Intermediário 25 min
9. 9
   

   9 Nível 9 · 10 tutoriais · 3h 28min

   Programação básica de microcontroladores

   Introduz programação em C/C++ sem exigir experiência prévia com código. Desenvolve programas simples para entradas e saídas digitais em uma placa de desenvolvimento própria, estabelecendo a base de linguagem e organização necessária ao firmware temporizado.

   O que você vai aprender

   • Distinguir processador, memória e periféricos e preparar ferramentas locais para compilar e gravar programas em uma placa própria.
   • Escrever programas introdutórios em C/C++ com variáveis, tipos, condições, repetições, funções, vetores e operações de bits.
   • Configurar entradas e saídas digitais para ler botões e controlar LEDs sem ultrapassar os limites dos pinos.
   • Rastrear o fluxo de execução e os valores das variáveis, verificando condições de término, índices de vetores e limites dos tipos utilizados.

   Pré-requisitos

   • Representação binária, operações booleanas e circuitos sequenciais.
   • Montagem segura de circuitos com resistores e LEDs.
   • Compatibilidade elétrica entre entradas e saídas digitais.

   1. 1 Tutorial 1: Primeiro programa no Arduino Uno R3 Prepare as ferramentas no próprio computador e compile e grave um programa mínimo em um Uno R3 próprio, identificando os blocos do microcontrolador e o ciclo básico de execução. Iniciante 25 min
   2. 2 Tutorial 2: Variáveis e tipos no firmware Declare variáveis e constantes adequadas aos dados do programa e acompanhe como seus valores mudam durante a execução no Uno R3. Iniciante 20 min
   3. 3 Tutorial 3: Cálculos e conversões numéricas em C/C++ Escreva cálculos em C/C++ que respeitem a faixa dos tipos e a ordem das operações, evitando truncamentos e resultados intermediários inadequados. Iniciante 25 min
   4. 4 Tutorial 4: Controle de LEDs com saídas digitais Configure uma saída digital e controle um LED com um programa sequencial, verificando a ligação e a corrente antes de energizar a montagem própria. Iniciante 20 min
   5. 5 Tutorial 5: Decisões com if e else no firmware Faça o firmware escolher comandos de saída a partir de condições e faixas numéricas, prevendo qual ramo será executado. Iniciante 18 min
   6. 6 Tutorial 6: Leitura de botões nas entradas do Uno R3 Leia um botão com o pull-up interno do Uno R3 e faça um LED acompanhar o estado pressionado, interpretando corretamente o comando ativo em nível baixo. Iniciante 15 min
   7. 7 Tutorial 7: Repetições com while e for Repita ações com while e for, calculando a quantidade de iterações e verificando se a repetição termina sem ultrapassar os limites do contador. Iniciante 20 min
   8. 8 Tutorial 8: Funções com parâmetros e retorno Organize operações repetidas em funções próprias com parâmetros e retorno, acompanhando a passagem de valores e a continuação da execução. Iniciante 20 min
   9. 9 Tutorial 9: Vetores de tamanho fixo e índices seguros Armazene e percorra pequenas sequências em vetores de tamanho fixo, conferindo índices, inicialização e consumo de memória. Iniciante 20 min
   10. 10 Tutorial 10: Máscaras e operações de bits em C/C++ Manipule flags e campos de bits em variáveis e combine ou separe bytes, respeitando as promoções e os limites dos tipos do Uno R3. Intermediário 25 min
10. 10
    

    10 Nível 10 · 9 tutoriais · 2h 54min

    Firmware temporizado e periféricos

    Avança dos programas básicos para firmware que coordena entradas, saídas e eventos no tempo. Introduz temporização não bloqueante, configuração de periféricos por registradores e interrupções, preparando a aquisição de dados e o controle dos próximos estágios.

    O que você vai aprender

    • Implementar temporização não bloqueante e tratamento de rebote para atender múltiplas tarefas curtas.
    • Configurar temporizadores de hardware por registradores, calcular intervalos e reconhecer conflitos no uso dos periféricos.
    • Usar interrupções com rotinas curtas e proteger o acesso a dados compartilhados, distinguindo volatile de atomicidade.
    • Gerar PWM para controlar o brilho de LEDs, respeitando os limites elétricos e o compartilhamento de temporizadores.
    • Organizar o comportamento do firmware com estados, eventos e transições temporizadas.
    • Diagnosticar erros de compilação e execução, incluindo bloqueios, uso incorreto de dados e conflitos de temporizadores.

    Pré-requisitos

    • Programação em C/C++ com variáveis, condições, repetições, funções, vetores e operações de bits.
    • Compilação e gravação de programas em uma placa própria e uso seguro de GPIOs com botões e LEDs.
    • Representação binária, contadores e máquinas de estados digitais.

    1. 1 Tutorial 1: Temporização não bloqueante com millis Controlar duas sequências de LEDs com intervalos independentes no Uno R3 próprio, mantendo o fluxo principal disponível e tratando corretamente o retorno da contagem de millis. Intermediário 16 min
    2. 2 Tutorial 2: Eventos de botão com tratamento de rebote Ler um botão próprio sem bloquear o programa e produzir um único evento por pressionamento confirmado, mesmo diante do rebote dos contatos. Intermediário 16 min
    3. 3 Tutorial 3: Máquinas de estados no firmware Implementar uma sequência de sinalização acionada por botão usando estados e transições temporizadas, sem interromper o atendimento das entradas. Intermediário 18 min
    4. 4 Tutorial 4: Controle de GPIOs por registradores no ATmega328P Consultar a documentação do ATmega328P e controlar um LED e uma entrada digital por registradores, preservando os demais pinos da placa própria. Intermediário 18 min
    5. 5 Tutorial 5: Intervalos com o Timer1 em modo CTC Configurar o Timer1 do Uno R3 próprio para produzir intervalos calculados e consultar seus eventos no loop, sem alterar a base de tempo de millis. Intermediário 24 min
    6. 6 Tutorial 6: Interrupções de comparação do Timer1 Atender eventos do Timer1 com uma rotina curta de interrupção, enquanto o fluxo principal mantém outra atividade de sinalização no Uno R3 próprio. Intermediário 20 min
    7. 7 Tutorial 7: Dados compartilhados entre interrupções e loop Compartilhar flags e contadores entre uma ISR e o fluxo principal, distinguindo visibilidade dos acessos, atomicidade e preservação dos eventos. Intermediário 22 min
    8. 8 Tutorial 8: Controle de brilho com PWM no Uno R3 Controlar o brilho de um LED externo no pino 3 do Uno R3 próprio, mantendo a limitação de corrente e evitando conflitos com os temporizadores usados nas demais tarefas. Intermediário 20 min
    9. 9 Tutorial 9: Diagnóstico de firmware temporizado Localizar e corrigir falhas de compilação e execução em firmware com estados, temporizadores, interrupções e PWM, usando a IDE local, saídas de diagnóstico e casos reproduzíveis. Intermediário 20 min
11. 11
    

    11 Nível 11 · 9 tutoriais · 3h 17min

    Aquisição de dados e interfaces

    Conecta o processamento digital a sensores, conversores e outros dispositivos. Estabelece os cuidados de aquisição e comunicação necessários aos sistemas de controle.

    O que você vai aprender

    • Relacionar faixa de entrada, tensão de referência, resolução e quantização ao uso de conversores analógico-digitais.
    • Escolher taxas de amostragem e filtragem antialiasing compatíveis com a frequência do sinal.
    • Produzir uma saída analógica com conversor digital-analógico ou PWM filtrado, reconhecendo suas limitações.
    • Integrar periféricos por UART, I2C e SPI, distinguindo conexões, temporização, endereçamento e seleção de dispositivos.
    • Diagnosticar leituras incoerentes e falhas de comunicação, incluindo tratamento de ausência de resposta.

    Pré-requisitos

    • Programação de microcontroladores, temporizadores e operações de bits.
    • Compatibilidade de níveis lógicos.
    • Condicionamento analógico de sinais e filtros.

    1. 1 Tutorial 1: Conversão analógico-digital: referência e quantização Ao concluir, o aluno será capaz de relacionar referência, faixa de entrada e número de bits aos códigos de um ADC, estimando tensões sem confundir resolução com exatidão. Intermediário 15 min
    2. 2 Tutorial 2: Comunicação UART pelo monitor serial Ao concluir, o aluno será capaz de trocar valores e comandos de um caractere entre seu Uno R3 e o monitor serial local, reconhecendo o enquadramento UART e os cuidados elétricos da conexão. Intermediário 20 min
    3. 3 Tutorial 3: Leitura de tensão com o ADC do Arduino Uno Ao concluir, o aluno será capaz de adquirir uma tensão de um divisor resistivo em seu Uno R3, apresentar a leitura pela UART e verificar os efeitos da referência e da impedância da fonte. Intermediário 20 min
    4. 4 Tutorial 4: Taxa de amostragem e prevenção de aliasing Ao concluir, o aluno será capaz de escolher uma taxa de amostragem e verificar se um filtro analógico simples oferece proteção suficiente contra aliasing para uma banda de sinal especificada. Intermediário 25 min
    5. 5 Tutorial 5: Tensão analógica com PWM filtrado Ao concluir, o aluno será capaz de produzir uma tensão analógica aproximada com PWM e um filtro RC próprios, escolhendo um compromisso entre ondulação, velocidade de resposta e carregamento. Intermediário 20 min
    6. 6 Tutorial 6: Mensagens UART com delimitação e timeout Ao concluir, o aluno será capaz de receber mensagens UART delimitadas e tratar mensagens incompletas, excessivas ou ausentes sem bloquear indefinidamente o programa. Intermediário 25 min
    7. 7 Tutorial 7: Leitura de temperatura por I2C com o MCP9808 Ao concluir, o aluno será capaz de ler a temperatura ambiente de um módulo MCP9808 próprio por I2C, conferindo conexões, endereço, formato do registrador e resultados das transações. Intermediário 25 min
    8. 8 Tutorial 8: Aquisição por SPI com o MCP3008 Ao concluir, o aluno será capaz de adquirir uma tensão por um MCP3008 próprio conectado ao Uno R3, configurando o SPI e interpretando o resultado conforme o protocolo do conversor. Intermediário 25 min
    9. 9 Tutorial 9: Diagnóstico de aquisição e falhas de comunicação Ao concluir, o aluno será capaz de investigar leituras incoerentes e falhas de comunicação, preservar a distinção entre dados válidos e inválidos e recuperar a aquisição sem esperas ou tentativas ilimitadas. Intermediário 22 min
12. 12
    

    12 Nível 12 · 8 tutoriais · 2h 49min

    Fontes e acionamento de cargas

    Desenvolve a alimentação e o acionamento de sistemas de baixa potência. Usa os componentes já estudados para analisar eficiência, aquecimento e interação entre controle e carga.

    O que você vai aprender

    • Dimensionar reguladores lineares considerando queda mínima de tensão, dissipação e margem térmica.
    • Explicar o funcionamento de um conversor buck e estimar ciclo de trabalho, ondulação e perdas em condições simples.
    • Selecionar componentes ou módulos reguladores usando requisitos de entrada, saída, corrente e estabilidade.
    • Projetar acionamentos de pequenas cargas em corrente contínua, incluindo ponte H, proteção indutiva e prevenção de condução simultânea.

    Pré-requisitos

    • Diodos de proteção, indutores e capacitores.
    • Chaveamento com MOSFETs e cálculo de potência.
    • Geração de PWM por microcontrolador.

    1. 1 Tutorial 1: Dimensionamento de reguladores lineares Dimensionar a faixa de operação de um regulador linear, verificando se a tensão de entrada, a corrente de carga e a dissipação permitem manter a saída com margem térmica. Intermediário 21 min
    2. 2 Tutorial 2: Funcionamento do buck em condução contínua Explicar a transferência de energia em um buck não síncrono e estimar seu ciclo de trabalho em regime permanente, reconhecendo as condições de validade do modelo ideal. Intermediário 18 min
    3. 3 Tutorial 3: Indutor e capacitor de saída de um buck Estimar indutância, capacitância e esforços de corrente para limitar a ondulação de um buck, verificando a validade das aproximações utilizadas. Avançado 24 min
    4. 4 Tutorial 4: Perdas e eficiência de um conversor buck Construir uma estimativa de perdas e eficiência de um buck simples e compará-la com uma solução linear, sem confundir valores típicos com desempenho garantido. Avançado 20 min
    5. 5 Tutorial 5: Seleção de reguladores e módulos de alimentação Selecionar um regulador ou módulo documentado que satisfaça os requisitos elétricos, térmicos e de estabilidade, sem depender apenas da tensão nominal ou da corrente anunciada. Avançado 22 min
    6. 6 Tutorial 6: Dimensionamento do acionamento de um pequeno motor CC Dimensionar o acionamento unidirecional de um pequeno motor CC por PWM, considerando partida, recirculação e interação com a alimentação do microcontrolador. Intermediário 22 min
    7. 7 Tutorial 7: Ponte H: sentido de rotação e recirculação Analisar os estados de uma ponte H e os caminhos de corrente associados ao acionamento, à recirculação e à parada de um motor CC. Intermediário 18 min
    8. 8 Tutorial 8: Comutação segura com um driver de ponte H Definir comandos seguros para uma ponte H integrada, usando as proteções do driver e uma sequência de operação que evite sobreposição de chaves e reversões abruptas. Avançado 24 min
13. 13
    

    13 Nível 13 · 8 tutoriais · 2h 46min

    Processamento de sinais e controle

    Integra medição, cálculo e atuação em sistemas dinâmicos. Introduz técnicas de processamento digital e controle para transformar leituras de sensores em respostas estáveis.

    O que você vai aprender

    • Implementar média móvel e filtros digitais recursivos de primeira ordem, avaliando redução de ruído e atraso.
    • Definir período de atualização e orçamento de execução para uma tarefa periódica.
    • Caracterizar uma resposta ao degrau e relacionar tempo de acomodação, sobre-elevação e erro permanente.
    • Implementar e ajustar um controlador PI simples, com limites de saída e prevenção do acúmulo excessivo da ação integral, em um sistema de baixa energia.

    Pré-requisitos

    • Amostragem, conversão de dados e condicionamento analógico.
    • Programação com vetores, temporizadores e estados.
    • Acionamento de cargas de baixa potência e conceito de realimentação.

    1. 1 Tutorial 1: Período de atualização e orçamento de execução Definir um período de atualização e verificar, no Arduino Uno próprio, se aquisição, cálculo e saída cabem no tempo disponível com margem. Intermediário 20 min
    2. 2 Tutorial 2: Média móvel com buffer circular Implementar uma média móvel com memória e tempo de execução previsíveis, comparando a suavização obtida com o atraso introduzido. Intermediário 18 min
    3. 3 Tutorial 3: Filtro digital recursivo de primeira ordem Implementar um filtro recursivo de primeira ordem e escolher seu coeficiente a partir do período de atualização e da rapidez de resposta desejada. Intermediário 18 min
    4. 4 Tutorial 4: Caracterização da resposta ao degrau Caracterizar uma resposta ao degrau com registros obtidos em um circuito RC próprio e distinguir a dinâmica do circuito dos efeitos da medição e da filtragem. Intermediário 25 min
    5. 5 Tutorial 5: Controle proporcional de uma saída RC Fechar uma malha proporcional sobre a tensão de um circuito RC e explicar por que ela pode se acomodar sem alcançar exatamente a referência. Intermediário 20 min
    6. 6 Tutorial 6: Controlador PI em tempo discreto Implementar a atualização numérica de um controlador PI e verificar suas parcelas em testes locais, antes de conectá-lo à atuação física. Avançado 20 min
    7. 7 Tutorial 7: Anti-windup por integração condicional Acrescentar anti-windup ao PI para impedir que a ação integral continue crescendo no sentido de uma saída já saturada. Avançado 20 min
    8. 8 Tutorial 8: Ajuste de um PI em um circuito de baixa energia Ajustar um PI com anti-windup para controlar a tensão de um circuito RC próprio, relacionando os ganhos e os atrasos à resposta medida. Avançado 25 min
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    14 Nível 14 · 11 tutoriais · 3h 40min

    Projeto de placas de circuito impresso

    Leva o circuito funcional ao projeto físico de uma placa. Introduz restrições de layout que passam a ser decisivas quando alimentação, sinais analógicos e sinais digitais compartilham o mesmo sistema.

    O que você vai aprender

    • Criar esquemáticos, associar encapsulamentos e organizar uma lista de componentes em uma ferramenta instalada no próprio computador.
    • Definir regras de trilhas, espaçamentos e conexões para uma placa de baixa tensão.
    • Posicionar componentes e planejar retornos de corrente, desacoplamento e laços de chaveamento para reduzir interferências.
    • Executar verificações elétricas e geométricas e prever conectores, pontos de teste e acesso para manutenção, sem depender da fabricação da placa.

    Pré-requisitos

    • Projeto de blocos analógicos, digitais, de alimentação e acionamento.
    • Interfaces de microcontroladores e requisitos de temporização.
    • Leitura de folhas de dados e dimensionamento de componentes.

    1. 1 Tutorial 1: Criação de esquemáticos no KiCad Criar no KiCad instalado no próprio computador o esquemático de uma pequena interface analógica de 5 V, usando valores e conexões descritos em texto. Intermediário 25 min
    2. 2 Tutorial 2: Associação de footprints e conferência de pinagem Associar footprints aos componentes do esquemático e verificar se pinagem, dimensões e orientação correspondem às peças escolhidas. Intermediário 20 min
    3. 3 Tutorial 3: Conectores e pontos de teste acessíveis Definir conectores e pontos de teste que permitam conectar, medir e inspecionar a placa, considerando pinagem, acesso e prevenção de contatos acidentais. Intermediário 15 min
    4. 4 Tutorial 4: Lista de componentes a partir do esquemático Organizar uma lista de componentes coerente com o esquemático, distinguindo peças realmente equivalentes e registrando as especificações necessárias para identificá-las. Intermediário 12 min
    5. 5 Tutorial 5: Verificação elétrica do esquemático com ERC Executar o ERC no KiCad, corrigir problemas de conexão e distinguir declarações necessárias de alterações que apenas escondem erros. Intermediário 15 min
    6. 6 Tutorial 6: Regras de trilhas, vias e espaçamentos Preparar uma placa de duas camadas no KiCad e configurar regras de trilhas, vias e espaçamentos compatíveis com correntes e restrições declaradas. Intermediário 25 min
    7. 7 Tutorial 7: Posicionamento e retornos de corrente na placa Posicionar os blocos da placa e planejar retornos de corrente para reduzir interferências entre alimentação, sinais analógicos e sinais digitais. Avançado 25 min
    8. 8 Tutorial 8: Layout dos capacitores de desacoplamento Posicionar e conectar capacitores de desacoplamento considerando o laço de corrente, as conexões reais da placa e as recomendações dos componentes. Intermediário 18 min
    9. 9 Tutorial 9: Laços de chaveamento no layout de um buck Analisar o layout de um buck de baixa tensão, localizar laços críticos e propor mudanças que reduzam a interferência sobre os circuitos de medição e controle. Avançado 20 min
    10. 10 Tutorial 10: Roteamento de uma placa de duas camadas Rotear uma pequena placa de duas camadas no KiCad, aplicando as regras e o planejamento de retornos, e completar as identificações necessárias à montagem e inspeção. Intermediário 25 min
    11. 11 Tutorial 11: Revisão da placa com DRC e inspeção física Revisar a conectividade, a geometria e o acesso físico da placa com DRC e inspeção manual, identificando o que pode ser verificado sem fabricação. Intermediário 20 min
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    15 Nível 15 · 11 tutoriais · 3h 59min

    Projeto integrado e validação

    Integra a trilha em um projeto de sistema eletrônico de baixa tensão e acrescenta critérios de engenharia para sua validação. O foco passa de fazer funcionar para demonstrar desempenho, limites e comportamento diante de falhas.

    O que você vai aprender

    • Transformar uma necessidade em requisitos mensuráveis e em uma arquitetura com sensor, processamento, alimentação e saída.
    • Construir orçamentos de consumo e erro, combinando tolerâncias, referência de conversão, offset e incerteza de medição.
    • Planejar a primeira energização e testes de desempenho e falhas, representando condições destrutivas por análise em vez de provocá-las fisicamente.
    • Documentar e justificar o projeto com cálculos, esquemas, firmware, layout e resultados obtidos com ferramentas próprias, distinguindo evidência medida de comportamento apenas previsto.

    Pré-requisitos

    • Análise, montagem e medição de circuitos analógicos e digitais.
    • Firmware, aquisição de dados, controle e alimentação de baixa potência.
    • Projeto de esquemáticos e layout de placas.

    1. 1 Tutorial 1: Requisitos mensuráveis para o projeto integrado Transformar a proposta de um monitor de temperatura de bancada em requisitos mensuráveis, com condições de uso e critérios claros de aceitação. Intermediário 15 min
    2. 2 Tutorial 2: Arquitetura do sistema e contratos de interface Definir a arquitetura elétrica e de firmware do monitor, verificando as interfaces entre sensor, condicionamento, processamento, alimentação e indicação. Avançado 22 min
    3. 3 Tutorial 3: Orçamento de consumo por modo de operação Construir um orçamento de consumo por modo de operação e verificar se a alimentação e seus caminhos atendem ao conjunto, não apenas a cada bloco isolado. Avançado 18 min
    4. 4 Tutorial 4: Orçamento de erro da cadeia de medição Estimar o erro da cadeia de medição completa, combinando tolerâncias, offset, referência e conversão na mesma unidade da grandeza medida. Avançado 24 min
    5. 5 Tutorial 5: Repetibilidade e dispersão das medições Caracterizar a repetibilidade de uma série curta de medições por média, amplitude e desvio-padrão, reconhecendo quando as condições variam durante a coleta. Intermediário 20 min
    6. 6 Tutorial 6: Modelos de distribuição e incerteza padrão Escolher modelos simples para representar informações de medição e obter incertezas padrão sem confundir limites garantidos, dispersão das leituras e incerteza da média. Intermediário 24 min
    7. 7 Tutorial 7: Orçamento de incerteza e fatores de abrangência Construir um orçamento simples de incerteza para uma medição de validação, combinando contribuições justificadas e declarando corretamente a incerteza padrão ou expandida. Avançado 25 min
    8. 8 Tutorial 8: Primeira energização e integração por blocos Planejar uma primeira energização com critérios de avanço e interrupção e aplicá-la aos blocos montados com componentes e instrumentos próprios. Avançado 24 min
    9. 9 Tutorial 9: Ensaios de desempenho e critérios de conformidade Executar ou analisar ensaios vinculados aos requisitos e decidir o que as evidências permitem aprovar, reprovar ou manter inconclusivo. Avançado 25 min
    10. 10 Tutorial 10: Testes seguros de falhas e recuperação Construir e aplicar uma matriz de testes de falhas e recuperação, usando injeções controladas de dados e análises para evitar condições elétricas destrutivas. Avançado 22 min
    11. 11 Tutorial 11: Dossiê técnico com evidências de validação Organizar um dossiê local que permita reproduzir e avaliar o projeto, separando resultados medidos, previsões, verificações de ferramentas e requisitos ainda não demonstrados. Avançado 20 min