⚡ Eletrônica essencial

Pense numa caixa-d'água ligada a um cano. A altura da água empurra a água para baixo: isso é a tensão. A quantidade de água que passa por segundo no cano é a corrente. Um trecho estreito do cano segura o fluxo: isso é a resistência. Nos circuitos é igual, só que no lugar da água estão elétrons, e o "cano" precisa formar um caminho fechado de volta à fonte.

Como ler: compare os dois lados. À esquerda, quanto mais alta a caixa, mais pressão; o trecho fino do cano limita o fluxo. À direita, a bateria é a caixa, o resistor é o cano fino e a seta ciano mostra que a corrente precisa voltar ao polo negativo (GND). Fio solto em qualquer ponto = circuito aberto = corrente zero.

Por que aprender

Toda escolha de peça do robô é uma pergunta sobre essas três grandezas: a bateria tem tensão suficiente? O driver aguenta a corrente do motor? Que resistor protege o LED? Sem elas, você compra no escuro e descobre o erro pelo cheiro de queimado.

Conceitos-chave

A lei de Ohm liga as três grandezas: V = R × I. Sabendo duas, você calcula a terceira. Na bancada, a conta que mais aparece é a do resistor do LED: o LED "consome" uma parte fixa da tensão e o resistor precisa segurar o resto, limitando a corrente a um valor seguro para o LED e para o pino do ESP32.

Como ler: a linha de cima reparte a tensão (o que o pino dá menos o que o LED usa sobra para o resistor). A caixa ciano aplica a lei de Ohm para achar o resistor mínimo. A de baixo confere a corrente com o valor que você realmente vai usar: 220 Ω, o mesmo do pisca-LED do módulo 1.1.

A conta em quatro passos

Por que aprender

É a conta mais repetida da robótica de bancada. A mesma lógica (tensão que sobra dividida pela corrente desejada) aparece no divisor de tensão do HC-SR04, na escolha do resistor de base de um transistor e na leitura de bateria do rover.

Conceitos-chave

A protoboard (placa de ensaio) deixa você montar circuitos sem solda, só encaixando fios e componentes. Por dentro, cada furo está ligado a outros por lâminas de metal escondidas. Quem não conhece esse mapa monta tudo "certo" na fileira errada. São duas regras: no meio, os 5 furos de uma mesma coluna estão ligados entre si; nas bordas, as linhas compridas de + e − (os barramentos) correm ao longo da placa.

Como ler: cada traço colorido é uma lâmina de metal por baixo dos furos. As verdes mostram duas colunas vizinhas: elas NÃO se tocam. A âmbar mostra que a mesma coluna do outro lado do vão é outro ponto. As linhas vermelha (+) e ciano (−) são os barramentos de alimentação. Em algumas placas compridas o barramento é cortado no meio: confira com o multímetro (tópico 4).

Por que aprender

Metade dos circuitos que "não funcionam" estão certos no papel e errados uma fileira para o lado. Conhecer o mapa interno faz você achar o defeito olhando, em vez de reescrever o código.

Conceitos-chave

O multímetro é o instrumento que transforma "acho que está certo" em certeza. Um modelo digital simples resolve tudo o que a Trilha 1 pede: medir a tensão de uma bateria, conferir o valor de um resistor e testar a continuidade de um fio (se ele está inteiro ou se dois pontos estão ligados).

Três medidas que você vai repetir sempre

Por que aprender

Quando o rover do módulo 1.6 parar no meio da sala, a primeira pergunta é "a bateria está boa?". Quem mede em segundos não perde a tarde desconfiando do programa. E conferir continuidade antes de ligar é o que salva placas de um curto que você não viu.

Conceitos-chave

Um sinal digital só tem dois estados: ligado (HIGH) ou desligado (LOW), como um interruptor. Um sinal analógico varia continuamente, como a tensão de um potenciômetro girando ou de uma bateria descarregando. O ESP32 lê os dois: o digital com digitalRead() e o analógico pelo ADC com analogRead(). E aqui está o ponto crítico: no ESP32, HIGH é 3,3 V, não 5 V.

Como ler: à esquerda, a linha verde só ocupa dois andares, 0 e 3,3 V. À direita, a linha ciano passa por todos os valores no meio, e o ADC dá um número proporcional. A faixa vermelha no topo é o limite: o ESP32 tolera no máximo uns 3,6 V num pino, então um sensor que devolve 5 V precisa de divisor de tensão (tópico 6) ou conversor de nível.

Por que aprender

Muitos tutoriais e módulos foram feitos para o Arduino Uno, que trabalha em 5 V. Ligar um desses direto no ESP32 é o jeito mais rápido de matar um pino, às vezes a placa inteira. Saber qual sinal cada peça devolve decide o pino, a função de leitura e se precisa de proteção.

Conceitos-chave

Dois circuitos de dois componentes aparecem em quase todo robô. O divisor de tensão usa dois resistores em série para entregar uma fração da tensão: Vsaída = Ventrada × R2 ÷ (R1 + R2). Com dois resistores iguais, a saída é a metade. O pull-up é um resistor que "puxa" uma entrada para 3,3 V enquanto nada acontece, para o pino nunca ficar indefinido.

Como ler: à esquerda, siga a tensão de cima para baixo: os dois resistores iguais dividem a bateria ao meio e o ponto verde do meio vai ao GPIO 34, sempre abaixo de 3,3 V. À direita, o resistor interno liga o GPIO 4 aos 3,3 V; quando você aperta o botão, o pino fica ligado direto ao GND e lê 0. A lógica "invertida" (apertado = 0) é normal com pull-up.

Objetivo: ler a tensão de 4 pilhas AA pelo divisor e o estado de um botão com pull-up interno, mostrando os dois no Serial Monitor duas vezes por segundo. No Wokwi, troque a bateria por um potenciômetro ligado entre 3,3 V e GND (a saída do meio no GPIO 34) e veja a tensão "da bateria" mudar.

// Divisor de tensão + botão com pull-up (ESP32, pacote esp32 3.x)
// Bateria → R1 10k → GPIO 34 → R2 10k → GND   |   Botão: GPIO 4 ↔ GND

const int PINO_BATERIA = 34;   // ADC1, só entrada
const int PINO_BOTAO   = 4;    // tem pull-up interno
const float FATOR_DIVISOR = 2.0;  // (R1 + R2) / R2 = (10k + 10k) / 10k

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(PINO_BOTAO, INPUT_PULLUP);  // solto = HIGH, apertado = LOW
  analogReadResolution(12);           // 0 a 4095
  Serial.println("Leitura de bateria e botao pronta");
}

void loop() {
  int bruto = analogRead(PINO_BATERIA);               // número de 0 a 4095
  int mvPino = analogReadMilliVolts(PINO_BATERIA);    // já em mV, calibrado
  float vBateria = mvPino * FATOR_DIVISOR / 1000.0;  // desfaz o divisor
  bool apertado = (digitalRead(PINO_BOTAO) == LOW);

  Serial.print("ADC: ");        Serial.print(bruto);
  Serial.print(" | pino: ");    Serial.print(mvPino);   Serial.print(" mV");
  Serial.print(" | bateria: "); Serial.print(vBateria, 2); Serial.print(" V");
  Serial.print(" | botao: ");   Serial.println(apertado ? "APERTADO" : "solto");
  delay(500);
}

Por que aprender

O divisor é o que protege o ESP32 do pino ECHO de 5 V do HC-SR04 (módulo 1.4) e o que deixa o rover avisar que a bateria está acabando. O pull-up é o que faz botões, chaves de fim de curso e sensores de "colisão" lerem sem dar sinais fantasmas.

Conceitos-chave