Pedro Araújo, Gab. 4.12 , 6.21

Email: paraujo@di.ubi.pt

Web: http://www.di.ubi.pt/~paraujo

IHS : Interfaces Hardware/Software - 14474

Mestrado em Engª Informática

2020/2021

IHS

OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR

1) Conhecer os mecanismos de aquisição (input) de dados pelos computadores e o modo como estes podem

controlar(output) os dispositivos a que se encontrem ligados;

2) Entender a estrutura e a tecnologia dos dispositivos periféricos que podem ser ligados a um computador, de

modo a poder efectuar a sua selecção em face das necessidades de um projecto específico real;

3) Acompanhar a evolução e a aplicação das tecnologias, sendo capaz de entender os seus princípios e

características, incluindo as mais inovadoras;

4) Desenvolver software optimizado, baseado no conhecimento das características do hardware aonde as

aplicações irão ser executadas;

Aula 1 – Apresentação

IHS

PROGRAMA PROPOSTO (temas a abordar, sem qualquer ordem específica)

Aulas teóricas (T)

- Conceitos introdutórios de eletrotecnia e eletrónica analógica e digital;

- Dispositivos periféricos usados para entrada e saída de dados – visão geral;

- Microprocessadores/microcontroladores;

- Conversão A/D e D/A;

- Aquisição de dados por computador (input);

- Controlo por computador (output);

- Barramentos e portas de comunicação (paralela, série, USB, outras);

- Sensores e redes de sensores;

- Tecnologias sem fios (Zigbee, Bluetooth, Wifi, outras);

- Integração com dispositivos móveis (Android, outros);

- Linguagens de descrição de hardware (Verilog, VHDL);

- Sistemas embutidos (electrodomésticos, automóveis, outros);

- Análise de aplicações (processamento de sinais, robótica, TV, sistemas médicos, edifícios inteligentes, smart

cities entre outros);

Aulas práticas (P)

- Pesquisas sobre temas propostos;

- Apresentação e realização de trabalhos práticos sobre a matéria abordada nas aulas;

- Palestras por convidados;

MATERIAL DE APOIO

Apontamentos das aulas: [ACETATOS]

1) IntroducaoEletronicaArtistas.pdf IntroducaoEletronicaArtistas.zip

2) IntroducaoEletronica.pdf

3) ABC DOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS EM CORRENTE CONTÍNUA

4) Digital_Design_and_Computer_Architecture.pdf

BIBLIOGRAFIA

[1] “Electrónica Analógica”, Acácio Manuel Raposo Amaral, ISBN: 9789726188773, 2017, Edições Sílabo.

[2] “Sistemas Digitais”, Acácio Manuel Raposo Amaral, ISBN: 9789726187677, 2014, Edições Sílabo.

[3] “Computer Organization & Design: The Hardware/Software Interface”, David A. Patterson, John L.

Hennessy; Morgan Kaufmann Publishers, 2nd Edition, 1997.

[4] “Hardware/Firmware Interface Design: Best Practices for Improving Embedded Systems Development”, Gary

Stringham; Newnes, 1th edition, 2009.

[5] Bases de dados de artigos científicos (IEEExplore, Portal da ACM, Elsevier, Springer, Wiley, Kluwer, etc.).

[6] Textos disponibilizados na página da disciplina.

IHS

Critérios de Avaliação

TE(5 valores) : testes escritos (freqs. / exames) – presenciais, obrigatório

TP(15 valores) : 4 trabalhos práticos com apresentação de acetatos e discussão na aula

TP1=2 , TP2=3 , TP3=4 , TP4=6 : todos obrigatórios

Aprovação na cadeira => TE + TP ≥ 10

Mínimos: TE+TP ≥ 6 + testes/trabalhos obrigatórios + 85% assiduidade: se estes mínimos não forem atingidos o

aluno terá classificação “NA-Não Admitido” , ficando excluido do processo de avaliação.

Nota: opcionalmente, os trabalhos práticos de um semestre podem contar para o ano seguinte, dispensando o aluno

das aulas práticas (não há lugar a melhoria).

Alunos especiais (trabalhadores estudantes, etc): à partida têm de cumprir os critérios anteriores, mas devem

contactar o docente para que o seu caso seja analisado em particular.

IHS

Programação escolar

Aulas: 2020/09/21→ 2021/01/15

Férias Natal: 2020/12/21→ 2020/12/31 Feriados:

Freq: 2020/12/17 ,11-13h : presencial

AULA 2

Sistema: conjunto de dispositivos e/ou componentes interligados que desempenham uma função complexa.

Sistema analógico/digital: constituído por vários blocos/dispositivos, que no conjunto desempenham determinada

função.

Ex1 (analógico): Televisor = circuito de imagem + circuito de som + ...

Ex2 (digital): Processador = memória + controladores + unidade lógica aritmética + ...

Dispositivo: circuito constituido por vários componentes que desempenha uma função simples.

Ex1 (analógico): amplificadores, osciladores, ...

Ex2 (digital): contadores, somadores, registos, ...

Componente: cada uma das partes que constituem um dispositivo

Ex: resistências, condensadores, transistores, circuitos integrados,...

Circuito integrado (chip): circuito em que os diversos componentes estão integrados sobre uma mesma base

(substrato ou plataforma)

Definições

Elementos de Circuitos

• Conceitos básicos: corrente , tensão (voltagem,diferença de potencial-ddp), resistência

• Isoladores, condutores, semicondutores: impedem ou permitem a passagem de corrente elétrica

• Lei de Ohm: lei fundamental da electrotecnia/electrónica

• Fontes de alimentação: fornecem energia eléctrica aos circuitos

• Resistências: transformação da energia eléctrica em energia térmica, associações série/paralelo, divisor de

tensão e potenciómetro/resistência ajustável

• Potência e energia

• Leis de Kirchoff

• Condensadores

• Relays, transformadores

• Diodos: rectificadores, LED, foto-diodos, Zener

• Transistores: BJT , FET

• Corrente alternada (CA): conversão CA-CC (corrente alternada – corrente contínua)

• Aquisição de sinais: conversão analógico-digital (AD) e digital-analógico (DA)

Conceitos básicos: Corrente e Tensão

Carga eléctrica : responsável pelas forças de atracção/repulsão entre partículas carregadas

• a carga pode ser positiva ou negativa

• cargas do mesmo nome repelem-se e de nomes diferentes atraem-se

• átomo: electrão→carga negativa protão→carga positiva neutrão→sem carga

• as cargas podem transferir-se (ex. ao esfregar um objeto de plástico num pano de lã)

• a transferência de carga corresponde a:

1) processo de transferência de energia – ex. cabos de transmissão de energia eléctrica

2) processo de transferência de informação (através das variações na taxa de transferência

de carga) – ex. sistemas de comunicações (telefone, televisão)

Corrente eléctrica – I : medida da taxa em que a carga se está a movimentar através de uma determinada superfície

e num certo sentido, tendo como unidade o Ampére (A)

• a corrente elétrica, sendo um movimento de cargas, define-se pela sua intensidade e sentido;

• são os eletrões que se movimentam, ou seja, partículas de carga negativa (podendo no entanto ser elementos de

carga positiva a movimentarem-se);

• chama-se corrente contínua (cc) a uma corrente constante em termos do sentido em que flui;

Tensão eléctrica – U : a acumulação de cargas em um ponto em relação a outro, leva ao aparecimento de uma

diferença de potencial, ou voltagem ou tensão, proporcional à diferença de cargas entre os dois pontos. Essa tensão é

responsável pela capacidade de movimentar as cargas ao longo do circuito, tendo como unidade o Volt (V).

Conceitos básicos: isolantes, semicondutores, condutores

• Isolador (ou dielétrico) – mau condutor de corrente elétrica, não se deixa facilmente atravessar pelo fluxo de

cargas; Exs: borracha, silicone, vidro, cerâmica, ar, papel, madeira, água pura.

• Semicondutor – apresentam condutividade entre os isolantes e os condutores, não sendo bons condutores nem

bons isolantes. Dois exemplos são o germânio e o silício, sendo este último o mais utilizado, devido às suas

melhores características e também por ser muito abundante à face da Terra (segundo elemento mais abundante

na crosta terrestre a seguir ao oxigénio). Em comparação com os metais e os isolantes, as propriedades elétricas

dos semicondutores são afetadas por variações de temperatura, pressão, luz, etc, bem como pela adição de

impurezas. Isto permite a construção de sensores bem como de componentes eletrónicos (transistores, circuitos

integrados).

• Condutor – bom condutor de corrente elétrica, deixa-se atravessar facilmente pelo fluxo de cargas; Exs:

metais na sua maioria, mas também não metais como grafite, água salgada ou qualquer material em estado de

plasma. Nos metais a prata é o melhor condutor, seguido do cobre, ouro e alumínio. Os condutores podem ser

piores ou melhores, na medida em que oponham mais ou menos à passagem da corrente elétrica.

Elementos de Circuito

Elemento de circuito - modelo matemático para os dispositivos físicos reais

• elemento geral de circuito: pode ser decomposto em um ou mais elementos simples;

• elemento simples de circuito: não pode ser dividido em elementos mais simples, ficando completamente

caracterizado pela relação entre a tensão (u) e a corrente (i) nos seus terminais;

elemento geral de circuito: caracterizado por um par de terminais,

(A,B) aos quais outros elementos podem ser ligados

A

+

u

-

B

i

Circuito elétrico: composto por um conjunto de elementos de circuito de tal modo que exista pelo menos um

percurso fechado para que possa estabelecer-se uma corrente.

i

Elementos de Circuito - fontes Fonte de tensão independente: caracterizada por uma tensão nos seus terminais que não depende da corrente que

a atravessa

- tensão contínua (DC-direct current) se o sentido da tensão nunca muda (ex. pilhas, baterias);

- tensão alternada (AC-alternate current) se o sentido da tensão muda periodicamente (ex. rede eléctrica,

alternadores dos automóveis;

fontes de tensão contínua (DC) - ideal fonte de tensão alternada (AC) - ideal

Fonte de corrente independente: caracterizada pelo fornecimento de uma corrente que não depende da tensão

nos seus terminais

- corrente contínua se o sentido da corrente nunca muda;

- corrente alternada se o sentido da corrente muda periodicamente;

fonte de corrente contínua

Elementos de Circuito – associação de fontes

As fontes, (pilhas, baterias ) podem associar-se em série ou em paralelo, consoante o objectivo que se pretende

atingir.

Ue = U1+U2+U3

Ie=I1=I2=I3

Se ligarmos, sucessivamente, o pólo negativo de uma bateria ao pólo positivo de outra, consegue-se um

agrupamento com uma f.e.m.(tensão) superior à de cada bateria e igual à soma de todas as f.e.m:

Se pretendermos uma fonte CC que debite correntes mais elevadas do que uma só bateria é capaz,

agrupamos várias baterias em paralelo, tendo em atenção que as baterias têm de ter f.e.m. (tensão) iguais:

I1 I2 I3 U = U1=U2=U3

Ie=I1+I2+I3

Ie

Ie I3 I2 I1

Conceitos básicos: Lei de Ohm

Se aplicarmos uma fonte de tensão (U) a um circuito elétrico, vai

estabelecer-se uma corrente (I) com um sentido e valor que dependem dos

vários elementos do circuito.

Sentido da corrente - podem considerar-se dois sentidos:

1) sentido real: como a corrente elétrica corresponde ao movimento dos electrões - cuja carga é

negativa - o sentido real da corrente é saindo do pólo negativo da fonte , atravessando o circuito e

regressando à fonte pelo pólo positivo;

2) sentido convencional: no início dos estudos sobre electricidade, estabeleceu-se que a corrente seria

do pólo positivo para o negativo, este sentido (embora incorreto) na maioria dos casos não

interfere com a análise/projeto dos circuitos, pelo que normalmente é o usado.

Valor da corrente: Lei de Ohm (em homenagem a George Simon Ohm, 1789-1854)

- a voltagem (U) através de um elemento de circuito simples é directamente proporcional à corrente (I) que

o atravessa, onde a constante de proporcionalidade é a resistência (R): U = R * I [Volt]

- num elemento de circuito a intensidade de corrente elétrica (I) é diretamente proporcional à tensão (U)

aplicada ao circuito e inversamente proporcional à resistência (R) do mesmo: I = U / R [Ampére]

- resistência : R = U / I , unidade de resistência – Ohm [Ω] → 1Ω = 1V/1A

Lei de Ohm

I[Ampére] = U[Volt] / R[Ohm]

U[Volt] = R[Ohm] * I[Ampére]

R[Ohm] = U[Volt] / I[Ampére]

Medições – Voltímetros, Amperímetros, Ohmímetros e Multímetros

A lei de Ohm relaciona entre si as principais grandezas elétricas: tensão, corrente e resistência.

Ao utilizar os circuitos elétricos/eletrónicos torna-se necessário medir essas grandezas. Para cada uma delas é

utilizado um aparelho diferente, que deve ser apropriadamente ligado ao circuito a medir.

A introdução de um aparelho de medida pode alterar as condições de funcionamento do circuito, levando a medidas

erradas. Para cada uma das grandezas indica-se o aparelho a usar e o modo de o ligar.

Nas medições a efectuar podem ser usados instrumentos separados

(voltímetro, amperímetro e ohmímetro) ou um multímetro que

reúne num só os três instrumentos. Num caso ou no outro, eles

podem ser analógicos (de ponteiro móvel) ou digitais.

De uma maneira geral os aparelhos digitais são preferíveis.

Circuito: como medir U, I e R ?

Voltímetro, amperímetro e ohmimetro analógicos Multímetro analógico e digital

+ U R

I

UR -

Medição de tensão, corrente e resistência

Nota: ter em atenção o sentido de aplicação das pontas de prova do aparelho de medida, a corrente deve entrar pelo terminal

positivo (normalmente a ponta vermelha) e sair pelo negativo (normalmente a ponta preta marcada com “COM” no aparelho).

Se as pontas forem trocadas e o aparelho for de ponteiro este irá defletir para a esquerda pondendo danificar-se; se o aparelho

for digital irá aparecer o sinal menos (-).

R – resistência : O instrumento a utilizar é o ohmímetro (ou multímetro em escala de

resistência) o qual deve ser ligado aos terminais da resistência a medir.

O aparelho aplica à resistência uma tensão U e mede a corrente I, fazendo o cálculo de

R=U/I.

U – tensão : trata-se de medir uma diferença de potencial entre dois pontos, pelo que o instrumento

de medição terá de ser ligado nesses pontos.

O instrumento a utilizar é o voltímetro (ou multímetro em escala de tensão).

A resistência interna do voltímetro deve ser o mais alta possível para que não “carregue” o circuito

a medir.

I – corrente : trata-se de medir um fluxo de cargas (como se fosse um fluxo de água) pelo

que o instrumento de medição terá de estar intercalado nesse fluxo.

O instrumento a utilizar é o amperímetro (ou multímetro em escala de corrente).

A resistência interna do amperímetro deve ser a menor possível para que não se oponha à

passagem da corrente.

AULA 3

Conceitos básicos: Lei de Ohm (cont.) Exemplo1: uma bateria de U=12V fornece uma corrente I=2A a uma lâmpada. Qual a resistência dessa lâmpada?

Resposta1: R = U / I = 12 / 2 = 6Ω

Exemplo2: uma resistência é de 5Ω é ligada a uma bateria de 24V. Qual a corrente que atravessa essa resistência?

Resposta2: I = U / R = 24 / 5 = 4.8A

Exemplo3: uma corrente de 1.2A é medida numa resistência de 15Ω. Qual a tensão que está aplicada à resistência?

Resposta3: U = R * I = 15 * 1.2 = 18V

Além das unidades fundamentais de corrente[ Ampère (A)], tensão[Volt(V)] e resistência[Ohm (Ω)], é frequente a utilização de

múltiplos e submúltiplos destas unidades. Os mais utilizados são:

Múltiplo/Submúltiplo Símbolo Valor

Tera T 1012

Giga G 109

Mega M 106

Kilo K 103

-------- unidade fundamental -------

Mili m 10-3

Micro μ 10-6

Nano η 10-9

Pico p 10-12

Exemplo4: uma pilha de 9V fornece uma corrente de 2mA a uma resistência. Qual o valor dessa resistência?

Resposta4: R = U / I = 9 / 2*10-3 = 4500Ω = 4.5KΩ = 4K5Ω = 4K5

Exemplo5: uma resistência de 2MΩ é ligada a uma pilha de 1.5V. Qual a corrente que atravessa essa resistência?

Resposta5: I = U / R = 1.5 / 2*106 = 0.75*10-6 = 0.75μA

Potência e energia

A oposição à passagem da corrente, ou seja, a resistência de um material, leva ao aquecimento desse material,

correspondendo a uma transformação da energia elétrica em energia calorífica, transformação essa conhecida por

efeito de Joule.

Potência (P) - energia (ou trabalho) produzida ou consumida por unidade de tempo, medindo-se em Joule / segundo

(J/s).

Em eletrotecnia utiliza-se o Watt (W) para unidade de potência elétrica e o Watt-hora (Wh) como unidade de energia

(unidade que aparece referenciada nas faturas de eletricidade).

A potência de um recetor está relacionada com a sua resistência (R), com a corrente (I) que o percorre e a tensão (U)

aos seus terminais, da seguinte forma:

P = U * I = R * I2 = U2 / R [W]

Estas relações são úteis, por exemplo, para saber qual a corrente que é consumida por um recetor de uma dada

potência e uma dada tensão nominais, ou para saber que potência é consumida por uma resistência, quando se aplica

uma dada tensão, etc.

Quanto maior a potência de um recetor elétrico, maior capacidade de produzir trabalho ele terá, mas também maior

quantidade de energia elétrica ele consumirá.

Exemplo1: qual a corrente consumida por uma lâmpada de 60W, sabendo que para a alimentar se utiliza uma bateria

de 12 V? Resolução: I = P / U = 60 / 12 = 5 A

Exemplo2: qual a corrente consumida por uma lâmpada de 100W, sabendo que para a alimentar se utiliza uma bateria

de 12 V? Resolução: I = P / U = 100 / 12 = 8.3 A

Regra Prática

U – tensão [V/Volt]

R – resistência [Ω/Ohm]

I – corrente [A/Ampére]

P – potência [W/Watt]

Exemplos

Tensão : U = I*R = P

I = 𝑃 ∗ 𝑅

Potência : P = U*I = I2*R = U2

R

Exemplo prático

O carregador do meu portátil avariou e precisei de comprar outro.

Na caixa encontram-se impressas as seguintes características:

NoteBook Power Adapter 90W

Input: 100-240VAC , 50-60Hz

Output: 19V/3.95A

Na loja aonde me dirigi, tinham os seguintes modelos, qual escolher?

1) NoteBook Power Adapter 90W Input: 100-240VAC , 50-60Hz , Output: 19V/3.95A

2) NoteBook Power Adapter 120W Input: 100-240VAC , 50-60Hz , Output: 19V/5.95A

3) NoteBook Power Adapter 60W Input: 100-240VAC , 50-60Hz , Output: 19V/3.0A

4) NoteBook Power Adapter 65W Input: 100-240VAC , 50-60Hz , Output: 12V/4.95A

5) NoteBook Power Adapter 90W Input: 100-240VAC , 50-60Hz , Output: 25V/2.95A

6) NoteBook Power Adapter 65W Input: 90-120VAC , 60Hz , Output: 19V/3.95A

A condutividade elétrica de um material é uma medida da sua capacidade de conduzir corrente elétrica. O inverso

da condutividade é a resistência, que mede quanto o material limita a passagem de corrente. A resistência elétrica

é medida em Ohms (Ω) em homenagem ao cientista alemão Georg Simon Ohm (1789-1854). Metais como cobre

e prata, usados em fios e circuitos impressos, possuem uma resistência muito baixa (da ordem de bilionésimos de

ohm).

Resistências são componentes de dois terminais que possuem um valor de resistência bem definido. Podem ser

usados para controlar o fluxo de corrente e/ou para dividir a tensão. Variam em tamanho, tipo de material usado na

sua construção, precisão e capacidade de dissipar calor (potência).

Unidade = Ohm [Ω] – múltiplos e submúltiplos mais usuais:

1MΩ = 106Ω : mega-ohm

1KΩ = 103Ω = 1000Ω : kilo-ohm

Ω : ohm

mΩ = 10-3Ω : mili-ohm

Em resistências comerciais é comum representar valores fracionários com k ou M no lugar da vírgula, e omitir o

simbolo Ω ,ou substituí-lo por R.

Exemplos: 2M2= 2.2MΩ , 3k3=3.3kΩ , 10R = 10Ω

Em esquemas eléctricos, as resistências são representadas pelos símbolos alternativos abaixo:

Elementos de Circuito - resistências

Aplicações on-line para cálculo do valor de resistências:

http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Ohms_Resistor.html

http://www.novaeletronica.com.br/ferramentas_online/cores-de-resistor-online.php

multiplicador = 10algarismo correspondente à cor

Ex: resistência de 4 bandas

1ª banda(1º algarismo) = verde → 5

2ª banda(2º algarismo) = azul → 6

3ª banda(multiplicador)= amarelo → 4

R = 56*104 = 56*10000 = 560000Ω = 560KΩ

4ª banda – tolerância, significa que se uma resistência tem

valor nominal R(Ω) e uma tolerância de T(%), então ela

poderá ter qualquer valor entre R±T:

ex1: 4ª banda = castanho → 1%

560KΩ ±1% = 560 ± 5.6 KΩ → [554.4 , 565.6] KΩ

ex2: 4ª banda = dourado → 5%

560KΩ ±5% = 560 ± 28 KΩ → [532 , 588] KΩ

marcação do valor das resistências - código das cores

Elementos de Circuito - resistências

AULA 4

Elementos de Circuito Tecnologia through-hole e SMD (Surface-Mount Device)

As resistência anteriores são exemplos da tecnologia “through-hole” em que os componentes dispõem de

terminais ou pinos, que são inseridos em orifícios abertos nas placas de circuito impresso PCB(Printed Circuit

Board) sendo depois soldados do lado opsto.

Em alternativa, os componentes SMD(Surface Mounted Devices) de montagem superficial, são montados

diretamente sobre a superfície da PCB, permitindo o aproveitamento de ambas as faces.

Estes componentes geralmente são menores do que os equivalente through-hole porque possuem terminais muito

curtos e justos ao corpo do componente.

Componentes through-hole e SMD Placa Arduino: through-hole + SMD

PCB – Printed Circuit Board / SMD (Surface-Mount Device)

SMD

vias

dupla face, furo metalizado

pistas

ilhas

face simples

Condensadores Condensador

1) dispositivo passivo que armazena energia na forma de um campo eléctrico electrostático, podendo mais tarde devolver essa

energia a um circuito.

2) é composto por duas placas (ou armaduras) de material condutor, separadas por um material isolante ou dieléctrico o qual pode

ser papel, cerâmica, mica, materiais plásticos, electrólitos ou ar, etc.

C = k * A/d

C: Capacidade

k: Constante dieléctrica

A: área das placas

d: distância entre as placas

Fig. (A)(B) Ao serem ligadas a uma fonte, as placas originalmente descarregadas , são capazes de armazenar cargas elétricas do mesmo

valor absoluto, porém de sinais contrários – o condensador fica assim carregado.

Fig.(C) Quando se desliga a fonte essa carga vai manter-se durante um certo tempo que depende da carga do condensador e do circuito

externo a que este esteja ligado.

Fig.(D) Ao fim de algum tempo a carga desaparece – o condensador fica descarregado.

(A) (B) (C) (D)

C

Condensadores – carga e descarga : regime transitório

Carga

Descarga

• a corrente no condensador é função da derivada (variação) da tensão aos seus terminais;

• se a tensão variar bruscamente a corrente pode tomar valor muito elevados (a tensão não pode variar

instantaneamente)

• a tensão aos terminais do condensador é o integral da corrente que o atravessa;

• na realidade nenhuma corrente pode atravessar o condensador por causa do dieléctrico, apenas há corrente

enquanto houver variação de tensão

Capacidade

A capacidade mede-se em Farads (F).

O Farad é um valor bastante grande portanto na prática usam-se submúltiplos:

• microfarad → μF = 10−6 F

• nanofarad → nF = 10−9 F

• picofarad → pF = 10−12 F

O valor é inscrito directamente no corpo do condensador ou usando um código

numérico (ou ainda um código de cores).

Polaridade

• não-polarizados : os terminais são idênticos podendo ser trocados sem

problema;

• polarizados : o terminal marcado com (+) deve ser ligado ao pólo de

potencial mais elevado e o terminal marcado com (-) deve ser ligado ao pólo

de potencial mais baixo;

NOTA: a troca da polaridade pode levar à destruição do condensador

Tensão nominal

os condensadores apresentam uma tensão de trabalho que não deve ser

ultrapassada sob pena da sua destruição;

Condensadores

Com o passar do tempo ou com as condições de serviço, os condensadores podem perder a capacidade (deixam de armazenar carga)

ou apresentam fugas entre as armaduras incluindo curto-circuitos.

Principais usos do condensador:

- filtragem (por exemplo em fontes de alimentação)

- sistemas de memória do tipo dinâmico (RAM)

Condensadores – associações série-paralelo

Associação de condensadores em série

Ceq – capacidade equivalente :

1/Ceq=1/C1+1/C2+1/C3 +.... 1/Cn

Para 2 condensadores:

Ceq = C1 ∗ C2

C1+ C2

Associação de condensadores em paralelo

Ceq=C1+C2+C3 ...+Cn

Adaptado de: http://www.profelectro.info/rele-electromagneticoelectromecanico-principio-de-funcionamento/

Electromagnetismo – relés(relay)

Quando um fio condutor é percorrido por uma corrente eléctrica cria à sua volta

um campo magnético.

Se em vez de um fio linear, usarmos uma bobina (um fio enrolado em

espiras/circunferências) o campo magnético criado é maior. Caso o núcleo (parte

central da bobina) seja de um material ferroso o campo magnético será maior do

que se o núcleo for o ar.

Finalmente, outra forma de aumentar o valor do campo magnético é aumentar o

valor da corrente que percorre a bobina.

NF – Normalmente Fechado NA – Normalmente Aberto

NC – Normally Closed NO – Normally Open

Diversos tipos de relés

Esse campo magnético pode ser utilizado para exercer uma força sobre uma peça

constituída por material ferromagnético que esteja colocada perto da bobina que

cria o campo. Quanto menor for a distância entre a bobina e a peça maior será a

força.

SSR - Solid State Relay (relés de estado sólido)

São dispositivos capazes de desempenhar as mesmas funções dos relés eletromecânicos, mas baseiam-se na

utilização de de semicondutores (tiristor, transistores ou triacs), não possuindo partes móveis.

São mais duradouros, pequenos, leves, seguros, rápidos e silenciosos, embora (possivelmente) mais caros.

http://www.arduinoportugal.pt/os-reles-estado-solido/

Símbolos elétricos

Diodos

O díodo de junção pn consiste na junção de dois materiais, um semicondutor tipo p

em contacto com um semicondutor tipo n

O terminal p designa-se por “ânodo” e o n por “cátodo”.

• Dispositivo de dois terminais;

• Componente utilizado em circuitos muito variados como: rectificadores, processamento de sinais, circuitos digitais, etc..

• Tipos mais comuns: diodos de “galena” ( usados nos primitivos receptores de rádio); diodos de vácuo (válvulas de vácuo); diodos de

junção (baseados em materiais semicondutores como o silício, germânio, etc..);

• Tipos especiais: foto-diodos(sensíveis à luz); varicap(para sintonia de canais de rádio/TV); LED(diodos emissores de luz); diodos de

Zener(para limitar um valor de tensão);...

O símbolo indica o sentido permitido para a passagem da corrente: esta apenas é

possível no sentido (A) → (K)

Diodos

Polarização direta - ânodo positivo em relação ao cátodo:

o diodo permite a passagem da corrente (lâmpada acesa)

Polarização inversa - ânodo negativo em relação ao cátodo:

o diodo bloqueia a passagem da corrente (lâmpada apagada)

https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-diodo/

I > 0

I = 0

Diodos

diodo ideal

VD

Tensão mínima de condução: varia

entre 0.3V(germânio) e

0.7V(silicio)

diodo real

se VD > 0 : diodo polarizado diretamente → ID > 0

se VD < 0 : diodo polarizado inversamente → ID ≈ 0

ID

AULA 5

LED - Light Emitting Diode

ânodo (+) cátodo(-)

LED - Light Emitting Diode

Em geral, os Leds trabalham com valores de tensão entre 1.6V e 3.3V. Em termos da corrente máxima esta é de

cerca de 20mA para os Leds de 5mm de diâmetro e cerca de metade para os Leds mais pequenos de 3mm de

diâmetro.

Devido a estes valores máximos, os Leds não podem ser ligados diretamente à saída de uma grande parte dos

circuitos, por exemplo às saídas de um Arduino, pois este opera geralmente com 5V. Assim, é comum usar uma

resistência limitadora de modo a fazer baixar a tensão e a corrente para valores aceitáveis.

O exemplo seguinte ilustra esta situação, para um Led de 2V/20mA:

R) A resistência terá de provocar uma queda de tensão de 3V quando percorrida pela corrente de 20mA:

R = UR / I = 3 / (20*10-3) = 150Ω

[ P = R * I2 = 150*(20*10-3)2 = 0.06W , pelo que será suficiente uma resistência de 1/8W a 1/4W ]

P) Qual o valor de R a utilizar?

(Arduino)

ULED=2V

UR=3V

5V

I = 20mA

LED

OLED - Organic Light-Emitting Diode

AMOLED : Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode

AMOLED

• baseados em OLED

• ligar/desligar pixel cerca de 3x mais rápido que LCD

• maior luminosidade que LED (150% mais)

• menor tempo de resposta (menor arrastamento)

• maior ângulo de visão

• melhor definição de cor (ex: negro mais negro)

• menor espessura do display

• ecrans flexíveis e transparentes

Matthew Rollings at English Wikipedia

Nexus_one_screen_microscope.jpg

OLED

• tecnologia criada pela Kodak em 1980

• compostos por moléculas de carbono (!) que emitem luz ao receberem uma carga elétrica

• ao contrário dos diodos tradicionais, as moléculas podem ser diretamente aplicadas sobre a superfície da tela,

usando um método de impressão (tipo impressora ink-jet); depois basta acrescentar os filamentos metálicos que

conduzem os impulsos eléctricos a cada célula

Foto-Diodos

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4715-art1181

O foto-diodo é um diodo de junção construido de modo a possibilitar a utilização da luz para controlar a corrente que o atravessa.

Quando a junção é inversamente polarizada e na ausência de luz incidente a corrente é praticamente nula. Quando a junção é

iluminada, o número de portadores de carga aumenta e portanto aumenta a corrente através do diodo.

Os foto-diodos respondem muito rapidamente às variações de luz, possibilitando as mais diversas aplicações, como em foto-

acopladores, circuitos digitais, controles remotos, etc.

No escuro: como o diodo está inversamente polarizado a corrente I é nula

Iluminado: passa a existir corrente I, cuja intensidade depende da intensidade da

luz incidente

Diodos de Zener https://www.electronica-pt.com/diodo-zener

Diodo Zener (também conhecido como diodo regulador de tensão , diodo de tensão constante, diodo de ruptura ou diodo de

condução reversa) é um tipo de diodo especialmente projetado para trabalhar na zona polarização inversa.

VZ - tensão de Zener:

depende do diodo

VZ - tensão de Zener

pode variar entre cerca de 2V até 50V

caso 1) Uin < VZ → Uout = Uin → Uout não regulada

caso 2) Uin > VZ → Uout = VZ → Uout regulada

R – resistência limitadora da corrente

Qualquer variação da tensão de

entrada entre cerca de 15V a 17V é

“absorvida” pelo Zener, mantendo-se

a saída fixa nos 12V (apenas com

ligeiras alterações)

Conforme o diagrama abaixo, na zona de trabalho do diodo de Zener a tensão inversa é praticamente constante mesmo para

grandes variações da corrente (a tensão fica fixa ou estabilizada)

Transistores

Existem basicamente dois tipos de transistores:

1) Transistores de efeito de campo (FET-Field Effect Transistor)

O transistor é um dispositivo de três terminais em que um dos terminais permite controlar a corrente que atravessa os outros dois.

PNP NPN

2) Transistor de junção bipolar (BJT-Bipolar Junction Transistor)

- os terminais designam-se por: Emissor(E), Base(B) e Coletor(C)

- o terminal de controlo é a Base(B)

- a corrente entre E e C é controlada pela corrente de B

- a corrente de controlo em B é muito menor que a corrente controlada entre E e C

3) dividem-se em:

NPN: consistem em duas regiões “n” separadas por uma região “p”

PNP: consistem em duas regiões ”p” separadas por uma região “n”

Transistores

BJT(Bipolar Junction Transistor) – polarização

C-colector: normalmente ligado ao pólo

positivo da alimentação (+)

E-Emissor: normalmente ligado ao GND,

pólo negativo da alimentação (-)

B-Base: electrodo de comando

- se (B) positivo em relação ao emissor (E)

o transistor conduz corrente entre o

colector (C) e o emissor (E); caso contrário

o transistor estará ao corte e não passa

corrente entre o colector e o emissor

E-Emissor: normalmente ligado ao pólo

positivo da alimentação (+) - GND

C-colector: normalmente ligado ao pólo

negativo da alimentação (-)

B-Base: electrodo de comando

- se (B) negativo em relação ao emissor

(E) o transistor conduz corrente entre o

colector (C) e o emissor (E); caso contrário

o transistor estará ao corte e não passa

corrente entre o colector e o emissor

NPN

PNP

Transistores - amplificação

iE = iC+IB

iC = β * iB , iC > iB → β = factor amplificador de corrente do transistor

Transistores - comutação

transistor ao corte transistor saturado transistor como comutador

(circuito inversor)

IE = IC + IB

IC = β * IB

VR + VCE = 5

VCE = 5 - VR

Transistores

BJT – como comutador: exemplo com transistor NPN

Valores típicos para R1 e R2

R1 = 150Ω

R2 = 1kΩ a 4,7kΩ

Icontrolo ≈ 1mA

ILED ≈ 30mA

Interruptor aberto: IBE = 0 , ICE = 0

→ transistor ao corte , lâmpada apagada

Interruptor fechado: IBE > 0 , ICE > 0

→ transistor condutor , lâmpada acesa

https://portal.vidadesilicio.com.br/transistor/

Transistor NPN ligado a uma saída do Arduino

Diodos + Transistores : portas lógicas

AND

OR

NOT

Exemplos numéricos

+

-

R1

R2 U=12V 1KΩ 1.5KΩ

I1 I2 I

+

-

R1

R2 U=12V 1KΩ 1.5KΩ

I1 I2 I

D1 D2

D1 está condutor e D2 está ao corte

I1 = U/R1 = 12/1K = 12mA

I2 = 0

I = I1 + I2 = 12mA

T1 está condutor

IB ≈ 0 (desprezável)

IC = U/RC=12/4700≈2.6mA

I = IB+ IC ≈ IC ≈ 2.6mA

V0 = 0

+

-

RC

U=12V

4.7KΩ

100KΩ

I

RB

Vo

IC IB

+

-

R2

U=12V

4.7KΩ

100KΩ

I

RB

Vo

IC IB

T1

T1 está ao corte

IB = 0

IC = 0

I = IB+ IC = 0

V0 = 12V

+

-

RC

U=12V

4.7KΩ

100KΩ

I

RB

Vo

IC

IB

+

-

R2

U=12V

4.7KΩ

100KΩ

I

RB

Vo

IC

IB

T1

Calcular o valor das correntes e de Vo

Transistores

Exemplos de transistores

O 2N2222, é um transístor NPN, muito utilizado em aplicações de baixa potência como amplificador e comutador.

Suporta correntes até 1 A, 50 V, 300 mW e frequências até 100 MHz, com um Beta de pelo menos 100.

Está disponível numa variedade de embalagens, tais como: TO-18, TO-92, SOT-23, e SOT-223.

Transistores – exemplos

Extrato do datasheet do 2N2222 da ON (Fairchild) : https://www.onsemi.com/pub/Collateral/P2N2222A-D.PDF

Símbolo do transístor em calçada à portuguesa na

Universidade de Aveiro A replica of the first working transistor.

https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor

Transistores - curiosidades

Diversos encapsulamentos de transistores

AULA 6

O osciloscópio é um aparelho que permite a visualização e análise de sinais elétricos na forma de um gráfico em

função do tempo. Podem ser do tipo analógico, digital ou virtual.

Medições – Osciloscópio

Osciloscópio analógico Osciloscópio digital

Osciloscópio portátil Osciloscópio virtual (USB) Tinkercad

Osciloscópio virtual on-line: → Google Chrome

https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/ Winscope

http://www.zen22142.zen.co.uk/Prac/winscope.htm

http://www.zen22142.zen.co.uk/Downloads/download.htm

Osciloscópios virtuais

• Permitem analisar sinais introduzidos pela placa de som (microfone)

• Têm como principal limitação não poderem representar sinais DC (tensões contínuas)

• Podem executar uma diversidade de funções como por exemplo FFT(Fast Fourier Transform)

• Existem versões on-line e programas desktop

Amplificador: circuito eletrónico que amplifica a energia de uma fonte colocada na sua entrada

Amplificador de tensão → equação: Vo = Av*Vin

em que:

Av = ganho de tensão

Vin = tensão de entrada

Vo = tensão de saída

Amplificadores

Amplificador de tensão diferencial → equação: Vo = Av*Vin=Av*(V+ - V-)

em que:

Av = ganho de tensão

Vin = V+ - V- = diferença de tensão entre o terminal positivo e o negativo

Vo = tensão de saída

O nome deriva da sua capacidade para realizar operações matemáticas como adição, subtração, multiplicação

(amplificação), diferenciação, integração, etc. A sua primeira aplicação foi em computadores analógicos.

É provavelmente o dispositivo mais bem sucedido na área de circuitos eletrónicos analógicos.

Com apenas alguns poucos componentes externos, ele pode ser ajustado de modo a fazer uma grande variedade de

funções. Também são relativamente baratos.

Designação dos terminais

V+ : entrada não-inversora VS+ : alimentação positiva

V− : entrada inversora VS− : alimentação negativa

Vout : saída

Exemplo de circuito real: μA741

Amplificadores Operacionais (ampop)

Funcionamento básico do amplificador operacional

Exemplo de amplificador operacional real: “741”

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD741.pdf

Amplificadores Operacionais

montagens mais comuns

Montagem inversora

VOUT = Av * VIN = - R2 /R1 * VIN

Av = - R2 /R1

Montagem não inversora

VOUT = Av * VIN = (1+R1/R2) * VIN

Av = 1 + R1 /R2

Comparadores

Os comparadores de tensão são utilizados para comparar um sinal com um certo valor de referência (VR).

A figura (a) ilustra um comparador não-inversor e (b) um comparador inversor

(a)

(b)

VR=0

VR=0

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/LM339-D.PDF

Comparadores: exemplo – LM339

Corrente Alterna – AC(Alternate Current)

Tensão alternada – tensão que periodicamente inverte a sua polaridade

Corrente alternada – corrente que periodicamente inverte o seu sentido

Algumas formas de onda comuns

Esta inversões podem ser bruscas, ou mais suaves segundo determinadas funções matemáticas.

A mais comum é a tensão/corrente que seguem a função “seno”, daí chamar-se tensão/corrente sinusoidal.

Corrente Alterna – AC(Alternate Current)

tensão instantânea

tensão eficaz

Frequência (f) = nº de ciclos por segundo : unidade Hertz[Hz]

(1Hz = 1 ciclo por segundo):

Período (T) = duração de um ciclo : unidade segundo [s]

f = 1

𝑇 [Hz] T =

1

𝑓 [s]

Rede elétrica europeia : f = 50Hz , T = 20ms

(EUA, f=60Hz)

Tensão instantânea – valores que a tensão

atinge em cada instante

Tensão eficaz (Uef) – tensão que produz efeitos

reais nos diversos receptores

Tesão máxima(Umáx) – tensão máxima que pode

eer atingida : Umáx = Uef * √2

Rede europeia: Uef= 230V , Umáx= 325V

(EUA: Uef= 110V , Umáx= 156V)

Temporizador 555

Links úteis

https://www.homemade-circuits.com/ic-555-timer-astable-circuit-calculator/

https://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_oscillator.html

http://www.ohmslawcalculator.com/555-astable-calculator

Temporizador 555 - exemplos

Frequência regulável

Exemplos de projetos com 555

http://www.555-timer-circuits.com/

Simple 555 Timer Circuits & Projects: https://www.electronicshub.org/555-timer-circuits/

https://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/09/NE-SE-555-Timer-Datasheet.pdf

555

Electromagnetismo – transformadores

NOTA: V1 e V2 são tensões alternadas e não contínuas

A relação de tensões é igual à

relação de espiras e inversa da

relação de correntes

A potência no primário (PP)é igual à potência no secundário(PS), excluindo perdas → PP = V1*I1 = V2*I2 = PS

N2 < N1 → V2 < V1 : transformador abaixador

Ex: V1=230V V2=12V

N2 > N1 → V2 > V1 : transformador elevador

Ex: V1=12V V2=1200V

Electromagnetismo – transformadores : exemplos

Conversão AC → DC https://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_retificador

V1

V2

VS

Conversão AC → DC https://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_retificador

Retificador/filtragem de meia onda

Conversão AC → DC

Retificador de onda completa

Retificador/filtragem de onda completa

transformador com tomada intermédia

ponte de diodos

Conversão AC → DC

fonte linear com saída regulada de 5V

7805 IC Rating:

Input voltage range 7V- 35V

Current rating Ic = 1A

Output voltage range VMax=5.2V ,VMin=4.8V

retificação de meia onda

Conversão AC → DC

reguladores de tensão lineares – série 78xx

Conversão AC → DC

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/8397-como-funcionam-as-fontes-chaveadas-art1448

Fontes comutadas : SMPS (Switch Mode Power Supply)

As fontes lineares estão cada vez mais a ser substituídas pelas comutadas, as quais apresentam um conjunto de vantagens embora

também algumas desvantagens:

Vantagens:

• Mais leves e compactas: não usam volumosos transformadores nem condensadores a operar a 50Hz;

• Maior eficiência: a qual pode atingir 90% contra cerca de 50% nas fontes lineares (principalmente pela redução do calor

gerado);

• Fornecem facilmente várias tensões de saída com correntes muito mais elevadas (maiores potências);

Desvantagens:

• Ruídos e interferências: como trabalham com sinais de alta frequência podem gerar maiores interferências electromagnéticas

pelo que ncessitam de projetos mais cuidadosos (ex.blindagens);

• Complexidade e confiabilidade: são muito mais complexas do que as fontes lineares, o que pode levar a uma maior taxa de

avarias e dificultando imenso a sua reparação (sendo regra geral substituídas);

Conversão AC → DC

SMPS (Switch Mode Power Supply)

Vista interna de uma Fonte Comutada ATX comum em computadores.

A - retificador em ponte.

B - capacitores de filtro de entrada

C - transformador

D - indutores de filtro de saída

E - capacitores de filtro de saída

https://pt.wikipedia.org/wiki/Fonte_chaveada

D

C B E

Conversão DC → DC

Um conversor DC-DC (ou CC-CC) é um circuito electrónico que converte uma tensão ou corrente contínua com

uma determinada amplitude, em outra tensão ou corrente contínua com outra amplitude diferente.

Podem ser do tipo :

Step Down (Buck) - abaixador de tensão Step Up (Boost) - elevador de tensão

LM2596 - conversor DC DC / Step Down

E-entrada: 3,2 a 40v.

S-saída: 1,5-35v (ajustável, entrada deve ser

1,5v maior que a saída)

Corrente nominal: 2A

LM2577 Step-Up

E-Input voltage range: 3V-32V (the best working voltage

range is 5-32V)

S-Output voltage range: 5V-35V

Current : 3A

E

S E

S

AULA 7

Aquisição de dados e controlo

Aquisição (DAQ – Data Acquisition) : refere-se à recolha de dados do mundo real por forma a que possam ser

tratados em computador – realizada por sensores.

Controlo : frequentemente é necessário atuar sobre algum parâmetro do mundo real, por exemplo em resultado do

processamento dos dados que foram adquiridos – realizado pelos atuadores .

Conforme documentado na figura, este processo envolve a utilização de sensores e atuadores, além de uma placa de

aquisição de sinais (DAQ) e de um computador equipado com um software adequado para processamento de sinais.

Placa DAQ

Conversor A/D

Analógico→Digital

Conversor D/A

Digital→analógico

Sinais digitais (in/out)

Software

Processamento

Sinal

mundo real

analógico: temperatura, som,

luminosidade, velocidade, ...

digital: válvula aberta/fechada,

interruptor ligado/desligado, ...

obter sinal

analógico

(sensores)

atuar

(atuadores)

sinal digital USB, COM

Sensores: convertem uma forma de energia numa grandeza proporcional

ex: um sensor de temperatura converte essa grandeza numa variação de resistência

Transdutor: converte uma forma de energia noutra forma de energia, para efeitos de medição

e transferência de informação – ex: um microfone converte a energia mecânica do som em

corrente elétrica. Os sensores e transdutores não sendo exatamente o mesmo são por vezes

confundidos e designados genericamente por sensores; na construção de um sensor pode ser

usado um transdutor e vice-versa.

Atuadores: convertem uma forma de energia em outra, porém de forma inversa, ou seja,

transforma um sinal elétrico em uma grandeza física, como movimento, magnetismo, calor, etc.

Placa de aquisiçao de sinais (DAQ): realiza o chamado acondicionamento do sinal. No caso dos sinais analógicos isso inclui

operações como limitação de amplitude, amplificação, filtragem e conversão analógico-digital e digital-analógico. No caso de sinais

digitais inclui a adaptação de nível(pois existem sistemas que usam sinais com diferentes valores elétricos), a conversão de códigos,

etc. Para tal dispõe de várias entradas/saídas analógicas/digitais, podendo correr software na própria placa ou apenas sob controlo de

um computador.

Um sistema DAQ profissional muito usado é o NI USB-6008 da National Instruments (imagem abaixo)

Outras placas, muito económicas mas bastante potentes, são a K8055 da Velleman, o Arduino e ainda o Raspberry Pi.

Aquisição de dados e controlo

NI USB-6008/6009

Bus-Powered Multifunction DAQ USB Device

https://www.ni.com/pt-pt/support/model.usb-6008.html

http://www.ni.com/pdf/manuals/371303n.pdf

DHT11

sensor de Tª e humidade

transdutor de Pressão

0-1.2 Mpa → 5V

atuador linear

Exatidão: Refere-se a quão próximo do valor real estão as medidas realizadas.

Precisão: A precisão refere-se com quão próximos estão os resultados uns dos outros.

A exatidão mostra que o valor da medida está muito próximo do valor real, e a precisão indica o quanto as medidas

repetidas estão próximas umas das outras.

Resolução: é a menor variação que um medidor pode detetar na grandeza que está a ser medida.

Noção de Exatidão, Precisão e Resolução

Conversor D/A (ou DAC) e A/D (ou ADC)

DAC

DN-1

.

.

. D3

D2

D1

D0

saída analógica

Vout

Vref

entrada digital

N bits

2N combinações

[ 0...2N-1 ]

Vout = Vref * 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎_𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙

2𝑁−1

Vref = valor que determina o fim de escala

(corresponde ao valor da saída para a maior entrada possível)

Exs. N=8 → 2N=256 combinações, Vref = 5V

entrada_digital = 0(00000000) → Vout = 0V

entrada_digital = 128(10000000) → Vout = 2.5V

entrada_digital = 255(11111111) → Vout = 5V

Resolução = Vref / (2

N-1) = 5/255 = 19.6mV [valor dos incrementos na saída]

Vref = valor que determina o fim de escala

(correspondente ao valor da entrada para a maior saída possível)

Exs. N=8 → 2N=256 combinações, Vref = 5V

Vin = 0V → saída_digital = 0(00000000)

Vin = 2.5V → saída_digital = 128(10000000)

Vin = 5V → saída_digital = 255(11111111)

Resolução = Vref / (2

N-1) = 19.6mV [valor dos incrementos na entrada]

saída_digital = (2N-1) * 𝑉𝑖𝑛

𝑉𝑟𝑒𝑓

ADC

DN-1

.

.

. D3

D2

D1

D0

entrada analógica

Vin

saída digital

N bits

2N combinações

[ 0...2N-1 ]

Vref

A arquitetura e tecnologia de construção dos conversores determina a sua precisão, exatidão e resolução

Exemplo real: DAC0800 da TI

entrada digital

Vref

Vout

Exemplo real: ADC0860 da National

saída digital Vin

Vref

SENSOR TEMPERATURA E HUMIDADE DHT11

Specification

Supply Voltage: +5 V

Temperature range :0-50 °C error of ± 2 °C

Humidity :20-90% RH ± 5% RH error

Interface: Digital

Ex: Arduino

RaspberryPi

Raspberry Pi High-Precision AD/DA Expansion Board

Uma vez que a interface GPIO do Raspberry Pi não contempla conversores A/D nem D/A, pode usar-se uma

placa externa para obter estas funções.

8 conversores ADC

(8 channel ADC)

24 bit

2 conversores DAC

(2 channel DAC)

16 bit

http://www.velleman.eu/distributor/products/view/?country=be&lang=en&id=351346

Specifications

• 5 digital inputs (0= ground, 1= open) (on board test buttons provided)

• 2 analogue inputs (ADC) with attenuation and amplification option (internal test +5V provided)-8 bit

• 8 digital open collector output switches (max. 50V/100mA) (on board LED indication)

• 2 analogue outputs-8bit (DAC): 0 to 5V, or: PWM 0 to 100% open collector outputs max 100mA / 40V (on board LED indication)

• general conversion time: 20ms per command

• power supply through USB: approx. 70mA

• diagnostic software with DLL included

Placa K8055 & K8055 DLL

• A placa Velleman K8055 não é programável, precisa de uma aplicação a correr num computador anfitrião, ligando-se a este por

USB;

• Comporta-se como um dispositivo HID (Human Interface Device): o Windows deteta-a automaticamente sem precisar de um device

driver;

• Para aceder às funções da placa é necesssária a biblioteca K8055D.DLL, a qual faz a ligação entre a placa e as aplicações que a

utilizam;

• O desenvolvimento das aplicações pode ser feito utilizando linguagens como Delphi, Visual Basic, C++, C#, ou outras, usando

qualquer ambiente de desenvolvimento que suporte chamadas a DLLs;

• Num ambiente de Windows de 64bit a K8055D.DLL deve ser colocada na pasta SysWOW64;.

entradas (sensores)

saídas (atuadores)

alimentação

USB

Software de teste

• Permite testar todas as funções da placa.

• Existe em várias linguagens: Delphi(PascaL), Basic, C#, ...

• Pode ser alterado/adaptado para um projeto específico.

Simulador da placa K8055: https://github.com/bbartels/K8055Simulator

Permite simular por software quase todas as funções da placa K8055

AULA 8

apresentações doTP2 (cont.)

esclarecimento de dúvidas sobre o TP3

AULA 9

Arduino no simulador Tinkercad

Microprocessadores vs Microcontroladores

• instruções e dados compartilham a mesma unidade física de memoria

• CISC – Complex Instruction Set Computer (mas também RISC)

CPU

Memória

I/O

Bus de Endereços

Bus de Controlo

Bus de Dados

Programa

+

Dados

Microprocessadores - Arquitetura de Von Neuman

Utilização genérica

• A vantagem é a simplicidade de acesso à memória - possui um barramento único para aceder à memória (endereços, dados e controlo)

• O grande inconveniente é o facto da memória do programa e dos dados ser comum, pois impede que se possa aceder ao programa e aos dados simultaneamente e muitas vezes o tamanho dos dados é diferente do tamanho das instruções

John von Neumann

• instruções e dados são armazenados em memórias diferentes

• RISC – Reduced Instruction Set Computer

• vantagens: instruções mais rápidas instruções e dados podem ser acedidos simultaneamente aumento do

desempenho!

CPU

Dados

Bus de Códigos Bus de Dados

Programa Bus de Endereços Bus de Endereços

Microcontroladores - Arquitetura de Harvard

Utilização específica

Sistema microprocessador de propósito geral...

• CPU para computadores de propósito geral

• RAM-ROM, I/O, Portas, Timers, A/D & D/A... são exteriores ao CPU

• exemplo：Intel x86(Pentium), Motorola 680x0

Microprocessadores

CPU

P de propósito

geral RAM ROM I/O Port Timer Serial

Port

Data Bus

Address Bus

Control Bus

Diversos chips na motherboard

• um computador em um único circuito integrado (chip)!

• RAM-ROM, I/O ports, A/D & D/A...etc. embutidos no chip

• exemplos：Motorola 6811, Intel 8051, Zilog Z8, PICs, AVRs, …

RAM ROM

I/O Port Timer Serial

Port

CPU

chip único

Sistema microcontrolador de uso específico...

Microcontroladores

O microcontrolador integra num único componente os três elementos principais da arquitectura de um computador: CPU, memória e I/O

Microcontrolador

ATmega328

Um só chip na motherboard

http://microduvida.blogspot.pt/p/microprocessadores-vs.html

• podem ser vistos como dispositivos de propósito(objetivo) específico

• usados em tarefas “simples” sem grandes requisitos de processamento, a nível de rapidez e de tipo de

instruções

• integram num único circuito integrado (CI - chip):

– processador;

– memória;

– portas de I/O;

– contadores (contam impulsos);

– timers (temporizadores, contam tempo);

– conversores A/D (analógico→digital) e D/A(digital→analógico)

– …

• tornam-se assim mais baratos e compactos que os circuitos com microprocessador e outros integrados

associados (memória, controladores, etc)

Microcontroladores

Microprocessador

• CPU => stand-alone

RAM, ROM, I/O, timers... separados

• projetista pode decidir a quantidade

de ROM, RAM e ports de I/O;

• expansível

• versatilidade, uso geral

Microcontrolador

• CPU, RAM, ROM, I/O, timer... estão

integrados em um só chip

• quantidade fixa de elementos

on-chip (ROM, RAM, I/O ports)

• para aplicações onde custo, potência e espaço

são fatores críticos;

• uso específico

Microprocessadores vs Microcontroladores

8051 (INTEL)

• 8 bits

• um dos mais utilizados na prática

• conjunto reduzido de instruções (RISC)

• usado numa grande diversidade de

equipamentos (ex:máquinas de costura)

PIC (Microchip Technology - https://www.microchip.com/)

• melhor desempenho

• possui um conjunto de instruções e funções mais elaborados

• baratos (há versões que custam menos de 1€)

• a Microchip fabrica uma família de processadores de 8, 16, 24 e 32 bits

• fáceis de utilizar:

– a nível de programação

– a nível de integração com outros componentes electrónicos

Microcontroladores - exemplos

Microcontroladores

ARDUINO

• microcontrolador ATMEL ATMEGA328 : família AVR(Microchip), 8 bits, arquitetura RISC

• 32 KB de Flash , 2 KB de RAM e 1 KB de EEPROM

• Portas I2C, série, I/O digital e analógico, A/D e D/A

• Clock de 16 MHz (máx=20MHz)

ATMEL ATMEGA328

Arduino UNO : Microcontrolador ATMEL ATMEGA328P (Microchip)

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf

ATmega328/P is a low-power CMOS 8-bit microcontroller

based on the AVR® enhanced RISC architecture

Advanced RISC Architecture

• 131 Powerful Instructions

• Most Single Clock Cycle Execution

• 32 x 8 General Purpose Working Registers

• 32KBytes Flash program Memory

• 1KBytes EEPROM

• 2KBytes Internal SRAM

• Data Retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C(1)

• 23 Programmable I/O Lines

• One Programmable Serial USART

• Two 8-bit Timer/Counters + One 16-bit Timer/Counter

• 6-channel 10-bit ADC

Características:

• diferem dos microprocessadores na arquitetura de hardware, software e no conjunto de instruções, o qual é optimizado para o tratamento digital de sinais

• são empregues em aplicações que exigem processamento de sinais em tempo real

Usos:

• telecomunicações (filtros, compressão, multiplexação e cancelamento de eco);

• processamento de áudio (gravação em estúdio, sintetizadores, mixers, filtros e reconhecimento de voz);

• processamento de imagem (principalmente na área médica);

• instrumentação e controlo (precisão das medidas e controlo industrial).

Processadores Digitais de Sinais (DSPs)

Texas Instruments TMS320

Processamento de áudio digital

Consola Nintendo

Características:

• sistema embebido significa que o processador está embutido na aplicação;

• um produto embebido utiliza um microprocessador/microcontrolador (ou DSP) para fazer uma ou poucas

tarefas dedicadas;

• existe somente uma aplicação de software que normalmente está gravada em ROM (firmware);

• normalmente existe a interação com o meio ambiente ou com o operador;

• exemplos: impressora, teclado, consola jogos, telemóvel, modem…

Sistemas embebidos/embutidos (embedded systems)

sistema embebido

modem ADSL

microprocessador memória (RAM/ROM)

Sistemas embebidos/embutidos - exemplos

DSP56F800 - 16-bit Digital Signal Controllers

Controlo de uma máquina de lavar roupa

Sistemas embebidos/embutidos - exemplos

Controlo de um forno microondas

Sistemas embebidos/embutidos - exemplos

ECU / centralina

Aplicações em automóveis

Arduino : carta controladora programável

Arduino → plataforma de prototipagem de código aberto (hardware e software) criada em 2005 pelo italiano

Massimo Banzi.

É destinado a artistas, designers, hobbistas, professores e qualquer pessoa interessada em criar objetos ou ambientes

interativos.

Objetivo principal : criar uma plataforma hardware de baixo custo apoiada por um sistema de programação de código

aberto, para possibilitar o desenvolvimento de protótipos de baixo custo.

Através de sinais provenientes de sensores, o Arduino pode detectar o estado do ambiente que o rodeia e após

processamento desses sinais é capaz de controlar indicadores luminosos ou motores e uma diversidade de outros

atuadores.

Existe uma enorme comunidade de utilizadores, com inúmeras propostas de ideias e projetos.

Arduino : modelo UNO

Características Principais

• Baixo custo (≈25€)

• Microcontrolador: ATmega328, 16MHz

• Tensão de alimentação: USB ou fonte externa

• Memória: Flash(código)=32KB, SRAM(variáveis)=2KB, EEPROM=1KB

• Entradas/saídas digitais: 14, entradas analógicas: 6

• Ligação ao PC: USB

• Comunicaões: UART & I2C

• Conector de expansão

• Diversos módulos externos (Shields): controlo motores, comunicações s/fio, …

• Existem diversas variantes: Due, Uno, Duemilenove, Mega, ADK, Lillypad, Nano,...

• Existem “clones” com funções melhoradas (ex: chipKIT)

• Fornecedores nacionais: PT Robotics(http://www.ptrobotics.com/), SAR (http://www.botnroll.com/),

ElectroFun(https://www.electrofun.pt/arduino)

14 entradas/saídas

digitais

6 entradas analógicas

Microcontrolador

ATmega328

USB

ligação ao PC

Power

Supply

7-12V

alimentação

LED “L” Reset LEDs TX+RX

LED ON

Ambiente de desenvolvimento(Java): ling. tipo C/C++, gratuito,

muitas bibliotecas existentes: Ethernet, LCD, DateTime, …

KIT disponível no LTC: Arduino Physical Computing Kit

IDE: http://arduino.cc/en/Main/Software

Depois de programado pode funcionar

autonomamente ou ligado a um sistema

externo (PC)

Arduino : carta controladora programável

entradas

(sensores)

saídas

(actuadores) alimentação

Uno

Chipkit

Due Mini

Arduino - Variantes

Arduino Lilypad: versão para aplicação no vestuário

Arduino - Variantes

GSM

WiFi Ethernet

Motor

Arduino – Shields (ampliam as funções da placa base)

LCD+keyboard

GPS

Plataforma de e-Health: Kit para Arduino (e Raspberry Pi)

http://www.cooking-hacks.com/index.php/ehealth-sensors-complete-kit-biometric-medical-arduino-raspberry-pi.html

Arduino - Variantes

Arduino – alimentação elétrica

cabo USB

pilha / bateria

fonte de alimentação (power supply)

Arduino - ligações

Arduino - manipulação

Arduino - configuração

Porta para comunicação Arduino-PC Selecção do modelo da placa Arduino

Programa para Arduino = “SKETCH”

Arduino - programação

Comentários

//linha de comentário

/*

texto de comentário

*/

Estrutura de um sketch

<declarações> : declaração de constantes, variáveis, tipos, etc (OPCIONAL)

void setup ( )

codigo executado uma só vez; serve principalmente para efectuar inicializações

void loop ( )

código executado de modo contínuo (em ciclo) até que a alimentação seja desligada (ou reset).

Arduino IDE(Integrated Development Environment )

Ver: http://arduino.cc/en/Guide/Environment

menu

botões

código

estado

notificações

Arduino – utilização

Sketch = “Blink” (Led L a piscar)

(1)

escrever

código

(2)

carregar

código

(verificar)

(3)

TX/RX

cintilam

(4)

Led L

pisca

segundo

o código

do

sketch

Electronic Piano

http://playground.arduino.cc/Projects/Ideas

http://runtimeprojects.com/

Internet controlled Arduino car

Arduino : projetos diversos

Arduino : projetos diversos

LilyPad Example: LED Biking Jacket

http://www.trendhunter.com/trends/lilypad-arduino-diy-programmable-fashion

Arduino : projetos diversos

http://www.engadget.com/2010/03/30/t-shirt-modded-to-let-you-know-when-you-have-new-emails/

T-shirt modded to let you know when you have new emails

http://jeroendoggen.github.io/latex/2013/06/24/arduino-cheat-sheet.html (2016)

arduino-cheat-sheet

Arduino : resumo de comandos (cheat-sheet)

UBI - DI 148

Arduino no simulador Tinkercad

UBI - DI 149

Arduino - Comunicações

Modos/Protocolos mais comuns para transmissão de dados:

1) UART

2) I2C

3) SPI

4) USB

Protocolo: conjunto de regras (físicas e lógicas) a que os dispositivos compatíveis

devem obedecer, destinado a garantir uma forma segura e confiável na transmissão de

dados entre um dispositivo emissor (sender) e um recetor (receiver).

Arduino - Comunicações

Tipos de Protocolos de Comunicação

1) Protocolos de transmissão paralela, ex: ISA, ATA, SCSI, PCI, IEEE-488(porta paralela)

Todos os bits são transmitidos em simultâneo entre o emissor (sender)e o receptor(receiver).

Vantagem: simplicidade (lógica), rapidez ;

Desvantagem: complexidade (física, muitos fios)

emissor recetor

2) Protocolos de transmissão série, ex: CAN, ETHERNET, I2C, SPI, RS232, USB, 1-Wire, and SATA

Os bits são transmitidos uns a seguir aos outros, usando um canal único

Vantagem: simplicidade (física)

Desvantagem: complexidade(lógica) , lentidão

emissor recetor

Notar: existência do sinal CLK para sincronização (a par de outros sinais não representados)

Arduino - Comunicações

Modos de transmissão

Num sistema digital a transmissão de dados é feita através do envio de uma sequência de bits, 0 e 1, conseguida à

custa de um conjunto de transições 0→1 (low to high) e 1→0 (high to low) que ocorrem muito rapidamente. Esta transmissão pode ser classificada em três modos:

1) Simplex Method:

Ocorre entre dois dispositivos em que um se comporta como emissor(sender) e o outro como recetor (receiver). É

um modo de comunicação num só sentido (one-way). Ex: sistema público de rádio e TV.

2) Half Duplex Method:

Ocorre entre dois dispositivos em que em cada instante um se comporta como emissor(sender) e o outro como

recetor (receiver) podendo depois trocar de função. Ex: internet, em que um utilizador envia um pedido a um

servidor (utilizador→servidor), recebendo depois a resposta (utilizador←servidor).

3)Full Duplex Method:

Ocorre entre dois dispositivos em que em cada instante cada um deles se comporta como emissor e recetor

simultaneamente, podendo enviar e receber dados ao mesmo tempo Ex: telefonia móvel.

Arduino - Comunicações

Métodos de sincronização

Synchronous Serial Interface

Conjuntamente com os dados é enviado em separado um sinal

de clock (relógio) que permite sincronizar temporalmente os

vários dispositivos.

Em determinados instantes do clock (p.ex. na subida ou na

descida) o emissor envia os bits e o recetor analisa o estado da

linha de dados.

Asynchronous Serial Interface Não há transmissão de um sinal de clock para sincronização.

Neste caso o recetor vai gerar o seu próprio clock de

sincronização a partir dos dados enviados pelo emissor.

Arduino - UART

Três principais protocolos série: UART, I2C, SPI

Estes protocolos diferem na sua implementação, mas todos servem o propósito de transferir dados a alta velocidade

entre dispositvos compatíveis.

1. UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

Na sua forma mais simples , o protocolo UART exige apenas três linhas para estabelecer uma comunicação entre

um emissor e um receptor:

Porta série

TX (Transmit) : linha para envio de dados (sequência de bits)

RX (Receive) : linha para receção de dados (sequência de bits)

GND : referência comum

emissor/recetor emissor/recetor

UART opera em modo half-duplex: a comunicação é bi-direcional em que apenas um dos dispositivos pode

transmitir em cada instante, estando o outro obrigatoriamente em modo recetor.

Uma vez que não é enviado um sinal de clock para sincronização entre o emissor e o recetor, este tem de ser

extraído dos próprios dados. Para tal são estabelecidos os seguintes parâmetros:

TX

RX

GND

TX

RX

GND

Start bit: bit inicial que indica o início da transmissão.

Stop bit: bit que indica o final da transmissão (pode ter a duração de um bit, um bit e meio ou dois bit.

Data bits: quantidade de bits que corresponde aos dados propriamente ditos; podem ser usados valores entre 4 e 8,

sendo 8(byte) o valor mais comum.

Parity bit: usado para controlo de erros; ao estabelecer a comunicação pode definir-se se a paridade é par, ímpar ou

nenhuma; a paridade aplica-se aos bits de dados e ao próprio bit de paridade; se a paridade usada for par o número

total de bits 1 terá de ser par; se a paridade for ímpar o número total de bits 1 terá de ser ímpar; se não houver paridade

o bit de paridade não existe; se houver um erro na transmissão implicando na troca de um bit, a paridade altera-se e o

recetor deteta o erro.

Baud rate: refere-se ao número de bits transferidos por segundo (bps-bits per second); notar que o envio de um byte

pode exigir um máximo de 11 bit (1 start bit+8 data bits+1 parity+1 stop bit); os valores variam entre 75 bps(mais

lento) e os 128000 bps(mais rápido), sendo o valor mais comum igual a 9600 bps; para que a comunicação seja

possível, emissor e recetor têm de usar o mesmo valor de baud rate.

Arduino - UART

Nota: abrir as propriedades de uma porta série do Windows para observar estes sinais

Emissor Recetor

repouso (idle)

Arduino - UART

O Arduino (UNO) dispõe de uma porta UART acessível através dos pinos 0(RX) e 1(TX).

Esta porta (logo os respetivos pinos) estão ligados

em permanência à porta USB(que também é uma

porta série) a qual o Arduino usa para comunicar com o PC.

O uso mais comum desta porta é para comunicar com o

Serial Monitor (Arduino físico ou Tinkercad)

Código para testar a porta série do Arduino com envio e receção de dados para o Serial Monitor

- Carregar o sketch e abrir o Code>Serial Monitor; escever algo no Serial Monitor e carregar em Send

void setup()

Serial.begin(9600); //ativa a porta série com baud rate de 9600 (standard)

void loop()

if( Serial.available() ) //verifica se há bytes (caracteres) disponíveis para leitura na porta série

Serial.print(“Recebido: "); //envia uma mensagem

Serial.write(Serial.read()); //envia o que foi lido

Arduino - UART

Uma vez que a porta série do Arduino (RX0, TX0) está ligada à porta USB, pode usar-se a biblioteca

SoftwareSerial para criar outra porta série virtual, usando pinos livres do Arduino.

O exemplo a seguir mostra o uso desta biblioteca.

#include <SoftwareSerial.h> //incluir a biblioteca SoftwareSerial

SoftwareSerial mySerial(4, 5); // SoftSerial(pin RX, pinTX): neste exemplo o pino 4 do Arduino

//assume a função de RX e o pino 5 a função de TX

void setup()

mySerial.begin(9600); //baud rate da porta série virtual

Serial.begin(9600); //baud rate da porta série standard (hardware)

Serial.println(“Teste”);

void loop()

if (mySerial.available()) //ler da porta virtual

Serial.write(mySerial.read()); //escrever na porta standard

delay(1); //auxiliar

Arduino - UART

#include <SoftwareSerial.h> //incluir a biblioteca SoftwareSerial

SoftwareSerial mySerial(4, 5); // SoftSerial(pin RX, pinTX): neste exemplo o pino 4 do Arduino

//assume a função de RX e o pino 5 a função de TX

void setup()

mySerial.begin(9600); //baud rate da porta série virtual

Serial.begin(9600); //baud rate da porta série standard (hardware)

Serial.println("Teste");

void loop()

mySerial.write("A"); //envia

delay(1000); //auxiliar

Serial

(0,1)

mySerial(4,5)

TX 5

RX 4

ARDUINO

USB USB

GND

Serial

(0,1)

mySerial(4,5)

4 RX

5 TX

ARDUINO

Devido às diferenças entre as tensões utilizadas, os dois tipos são incompatíveis; a ligação de um

dispositivo RS232 a um dispositivo TTL(ex.Arduino) pode levar à destruição deste último. Em

caso de necessidade de ligar os dois, existem conversores de protocolo (adaptadores de nível)

capazes de efetuar essa ligação. Existem também conversores capazes de converter de RS232 ↔

USB, de modo a poderem ser usados pelos modernos computadores.

Arduino - Comunicações

Por sua vez, o protocolo RS232 (Recommended Standard 232) foi muito usado

no passado para interligar uma grande diversidade de dispositivos, como

monitores, impressoras, etc. É também um protocolo UART, mas usa diferentes

valores de tensão e mais sinais de controlo.

Neste protocolo, o bit "1" (MARK) corresponde a uma tensão entre -3V e -15 V,

enquanto o bit "0" (SPACE) correspondse a uma tensão entre +3V e +15 V. É

comum o uso de uma ficha DB9(9 pinos) para ligações RS232.

NOTA: UART-TTL versus UART-RS232

O protocolo UART visto atrás e tal como implementado pelo Arduino, designa-se por vezes como UART-TTL;

utiliza valores de tensão de 0v e 5V para representar respetivamente os bits 0 e 1.

Arduino – I2C

I²C (Inter-Integrated Circuit) : protocolo série desenvolvido pela Philips para conetar periféricos de baixa

velocidade. Também conhecido como TWI , é apropriado para situações em que a simplicidade e o baixo preço são

mais importantes que a velocidade.

Opera em modo síncrono, usando apenas dois fios (SDA: Dados; SCL: Clock) para realizar uma comunicação half

duplex, ou seja, é possível trasmitir e receber dados, mas não em simultâneo

(half-duplex).

Utiliza um barramento, onde cada componente na rede

possui um endereço que o identifica de modo a que a

informação possa ser enviada para o destinatário correto.

Usa um esquema “master-slave” e quando um master quer

aceder a um slave, basta indicar o seu endereço.

É possível existirem múltiplos masters, mas em cada instante

apenas um deles pode comunicar com os slaves.

Entretanto os masters não podem comunicar entre si (a menos que usem um protocolo separado).

No Arduino o protocolo é acedido através da biblioteca Wire ,

podendo a placa ser configurada como master ou slave.

As ligações elétricas são (Arduino UNO):

SDA: Analog Pin 4 (A4)

SCL: Analog Pin 5 (A5)

Arduino – I2C : exemplo

//I2C - Master

#include <Wire.h> //biblioteca para aceder ao protocolo I2C

int x = 0;

void setup()

Wire.begin(); //sem argumento -> master

Serial.begin(9600); //para debug

void loop()

Wire.beginTransmission(9); //usar slave com endereço 9

Wire.write(x); //enviar

Wire.endTransmission(); //parar a transmissão

x++; //incrementar x

if (x > 3) x = 0; //0 <= x <=3

Serial.print(x); //mostra no Serial Monitor o valor enviado

delay(2000);

Master envia um valor de modo a controlar o piscar do Led do Slave (endereço = 9)

//I2C - Slave

#include <Wire.h> //biblioteca para aceder ao protocolo I2C

int LED = 13;

int x = 0;

void setup()

pinMode (LED, OUTPUT);

Wire.begin(9); //com argumento -> slave, endereço 9

Wire.onReceive(receiveEvent);

Serial.begin(9600); //para debug

//função a executar quando algo for recebido do master

void receiveEvent(int bytes)

x = Wire.read(); //lê um caráter da porta I2C

Serial.print(x);

void loop()

//Serial.print(x); //mostra no Serial Monitor o valor recebido

if (x == 0) //se o valor recebido for 0, o LED pisca por 200ms

digitalWrite(LED, HIGH); delay(200);

digitalWrite(LED, LOW); delay(200);

if (x == 2) //se o valor recebido for 3, o LED pisca por 400ms

digitalWrite(LED, HIGH); delay(500);

digitalWrite(LED, LOW); delay(500);