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INTERNET DAS COISAS -
IOT
Unidade 3
Conectando as coisas
com a internet
CEO
DAVID LIRA STEPHEN BARROS
Diretora Editorial
ALESSANDRA FERREIRA
Gerente Editorial
LAURA KRISTINA FRANCO DOS SANTOS
Projeto Gráfico
TIAGO DA ROCHA
Autoria
MARCELO DALSOCHIO DIPP
JÉSSICA LAISA DIAS DA SILVA
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Marcelo Dalsochio Dipp e Jéssica Laisa Dias da Silva
Olá. Somos Marcelo Dalsochio Dipp e Jéssica Laisa Dias da
Silva.
Eu, Marcelo, sou formado em Técnico de Redes de Dados
e Técnico em Informática pelo CTT Maxwell, Gestão de Tecnologia
da Informação na UNISUL, onde atualmente estou cursando
a segunda graduação de Licenciatura em Matemática, assim
como possuo certificação em ITIL, com uma experiência técnico-
profissional na área de Tecnologia de mais de 25 anos. Passei por
empresas como a Tim Celular, Spread, Sonda do Brasil, SENAC,
Instituto Federal do Sul do Brasil, Alcides Maya entre outros.
Escrevo livros didáticos na área de informática e, atualmente,
estou escrevendo um segundo livro. Ministro aulas há 7 anos. Sou
apaixonado pelo que faço e adoro transmitir minha experiência
de vida àqueles que estão iniciando em suas profissões.
Eu, Jéssica, possuo graduação em Sistema da Informação e
Mestrado em Sistema e Computação na UFRN. Tenho experiência
na área de Informática na educação, com ênfase em Mineração de
Dados Educacionais como também atual no estímulo dos jovens
e crianças no estudo de ensino a programação. Realizo trabalhos
e pesquisas voltados ao universo dos jogos digitais inseridos no
contexto educacional, como incentivo no ensino dos jovens e
aos professores. Atualmente, realizo pesquisas no contexto de
disseminação do pensamento computacional para crianças e
jovens. As áreas de interesse de estudo são: Educação, Engenharia
de Software, Mineração de dados, Pensamento Computacional,
Jogos Digitais Educativos e Gerenciamento de projeto.
Por este motivo, fomos convidados pela Editora
Telesapiens a integrar seu elenco de autores independentes.
Estamos muito felizes em poder ajudar você nesta fase de muito
estudo e trabalho. Conte conosco!
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ÍC
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N
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OBJETIVO
DEFINIÇÃO
NOTA
IMPORTANTE
EXPLICANDO
MELHOR
VOCÊ SABIA?
SAIBA MAIS
ACESSE
REFLITA
RESUMINDO
ATIVIDADES
TESTANDO
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Mídia Multisessão ................................................................... 10
Eletricidade básica .............................................................................................10
Eletricidade básica ..............................................................................12
Corrente alternada ..............................................................12
Corrente contínua ...............................................................13
Diferença entre elétrica e eletrônica .............................................................15
Componentes eletrônicos ................................................................................16
Resistor ou resistência .......................................................................17
Capacitores ..........................................................................................18
Indutores ..............................................................................................18
Diodos ...................................................................................................19
LED (Ligth-Emitting Diode – Diodo Emissor de Luz) ....................... 19
Planejando um equipamento ..........................................................................20
Arduino e Raspberry PI ........................................................... 21
Automação ..........................................................................................................21
Automação comercial .........................................................................22
Automação residencial .......................................................................23
Raspberry PI ........................................................................................................24
Arduino ................................................................................................................26
Montando um projeto rápido no Arduino .................................................... 27
Utilizando o Arduino .........................................................................................27
Utilizando o Fritzing ...........................................................................................32
Conexão de equipamentos à internet ................................... 33
Conexão por Bluetooth ....................................................................................33
Conexão na Rede local .....................................................................................35
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Conexão na internet..........................................................................................37
DNS ........................................................................................................38
Usufruindo da internet ......................................................................40
Vantagens de conectar os equipamentos à internet ........... 42
Ascensão .............................................................................................................42
Apogeu .................................................................................................................44
Melhoria Contínua .............................................................................................47
Segurança............................................................................................................48
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PR
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Nesta unidade da nossa disciplina de IoT (Internet Of
Things – Internet das Coisas), vamos ver a diferença entre elétrica
e eletrônica, conceitos básicos de eletricidade, os principais
componentes eletrônicos, como transformar uma ideia em um
projeto e onde adquirir os devidos equipamentos para transformar
o projeto em algo real. Conheceremos também a diferença entre
Raspberry PI e Arduinos, pois são considerados minicomputadores
e podem ajudar com automação de nossos equipamentos. Além
de tudo isso, veremos também os equipamentos e componentes
necessários para conectar nosso projeto à internet (criando
um equipamento da IoT). Se não fosse o bastante tudo isso,
passaremos para vocês também os motivos e vantagens de se
conectar estes projetos à internet. Esperamos que gostem desta
jornada de conhecimento. Venha conosco!
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Olá. Seja muito bem-vindo à Unidade 3. Nosso objetivo
é auxiliar você no desenvolvimento das seguintes competências
profissionais até o término desta etapa de estudos:
1. Conceituar Elétrica e Eletrônica.
2. Conhecer as características e utilização de Raspberry PI
e Arduinos.
3. Saber como conectar os projetos e protótipos à internet.
4. Conhecer os motivos e vantagens de se conectar um
equipamento à internet.
A nova fase desse divertidíssimo jogo da Internet das
Coisas já está iniciando, está pronto? Mãos à obra e vamos ao
conhecimento! Contem conosco!
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Mídia Multisessão
OBJETIVO
Ao término deste capítulo, você será capaz de
entender os conceitos básicos de eletricidade
e a importância dela para os equipamentos
eletrônicos, além disso também saberá a diferença
entre elétrica e eletrônica e seus componentes.
Com todo este conhecimento será possível começar
a pensar em um projeto de equipamento. E então?
Motivado para desenvolver essa competência?
Vamos lá. Avante!
Eletricidadebásica
Sempre que falamos de equipamentos, principalmente
os eletrônicos, temos que pensar de que forma ele será ligado.
Prontamente, nos vem duas formas de ligarmos: ou colocando
eles na tomada ou carregando suas baterias.
Mas mesmo no caso das baterias, é necessário ligarmos
elas nas tomadas elétricas para que sejam carregadas e só então
colocadas nos respectivos aparelhos e os mesmos ligados.
Imagem 3.1 - Lâmpada elétrica
Fonte: Pixabay
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O problema maior de ligar os equipamentos eletrônicos
nas tomadas é que eles possuem polos positivos e neutros, e se
não for respeitada esta posição, podem ser queimados.
Para isso, vamos ver como são as tomadas brasileiras,
observe a imagem a seguir:
Imagem 3.2 -Tomadas Elétricas
Tomada Monofásica
FASE NEUTRO TERRA
Tomada Bifásica
Fonte: Arquivo Telesapiens
Analisando essas imagens de tomadas, podemos ver que
têm dois tipos de tomadas, as monofásicas e as bifásicas.
A diferença entre essas tomadas é que a monofásica é
apenas para tensões de 127V (volts) e para utilização de potência
máxima de 8000W (watts), já as tomadas bifásicas são para redes
de tensões de 127 a 220V e podem ser utilizados para potências
máximas de 12000W e 25000W, respectivamente.
Ainda a respeito à imagem das tomadas, tem que ser
levado em conta a posição do FASE e do NEUTRO, pois, como já
falado anteriormente, os equipamentos eletrônicos podem ser
sensíveis à troca de fase pelo neutro e, na melhor das hipóteses,
não funcionar ou funcionar invertidos ou na pior das hipóteses
haver a queima do equipamento.
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Passada esta informação, vamos ver um pouco sobre a
eletricidade básica.
Eletricidade básica
A fundamentação da eletricidade básica está relacionada
à investigação das cargas elétricas geradas por meio de dois
processos distintos: Eletrostática e Eletrodinâmica.
Na eletricidade estática, que é extremamente importante
como veremos logo mais adiante, é a geração de energia elétrica
por atrito, ou por passagem de íons de um corpo mais carregado
para outro menos carregado.
A eletricidade dinâmica refere-se à energia elétrica
produzida pela movimentação de elétrons em uma pilha. Existem
duas modalidades de transmissão dessa energia: corrente
alternada (AC) e corrente contínua (DC). Essas siglas deram origem
à famosa banda de rock ACDC.
Corrente alternada
A corrente alternada foi criada por Nickolas Tesla, que
na época era assistente de Thomas Edison (criador da Corrente
Contínua – que falaremos mais adiante).
Nickolas Tesla criou uma forma de transmissão de energia
que conseguia alcançar enormes distâncias com poucos geradores
no percurso, além disso, não havia tantas perdas de energia ao
longo do percurso.
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Imagem 3.3 - Nickolas Tesla
Fonte: Pixabay
A corrente alternada é o padrão utilizado em todas as
tomadas do mundo.
Corrente contínua
Thomas Edison, famoso por ter criado a lâmpada e a
energia elétrica, utilizava como forma de transmissão de sua
energia a corrente contínua (DC), pois era mais segura. Após Tesla
ter publicado a sua forma de transmissão de energia (AC), Edson
passou a ser completamente contra, inclusive tendo matado
elefantes com corrente alternada para mostrar os perigos de tal
modo de transmissão.
Para que a corrente contínua pudesse ser transmitida
a longas distâncias, seria necessário que tivessem múltiplas
estações geradoras de energia ao longo do percurso. Dessa forma,
encarecendo o processo de transmissão.
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Mas este tipo de transmissão não foi abandonado, pelo
contrário. A corrente contínua é amplamente utilizada, inclusive
nos dias atuais, nos equipamentos eletrônicos.
Imagem 3.4 - Thomas Edison
Fonte: Pixabay
REFLITA
Mas se nas tomadas que temos em nossas
residências vem corrente alternada, como
utilizamos corrente contínua nos equipamentos
eletrônicos?
Você sabe aquele carregador de celular? A “caixinha” que
liga na tomada para carregar o notebook ou outros equipamentos?
Estas “caixinhas” e até mesmo em alguns equipamentos,
mesmo sem ter estas caixinhas externamente (estando
presentes dentro de alguns equipamentos), trazem dentro delas
um transformador que faz com que a corrente alternada da
tomada seja transformada em corrente contínua para uso dos
equipamentos.
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Diferença entre elétrica e eletrônica
De acordo com Carlos (2020):
Os componentes elétricos definem-se por
serem dispositivos onde circula a corrente
elétrica sem ser no vácuo ou em material
semicondutor, os componentes eletrônicos,
por outro lado, transmitem a corrente elétrico
no vácuo ou em material semicondutor.
Algumas definições incluem os componentes
elétricos como uma subdivisão dos
componentes eletrônicos.
Vou traduzir um pouco para você o que Carlos (2020)
expôs ao diferenciar componentes eletrônicos de elétricos.
Os componentes elétricos são peças onde a corrente elétrica
circula através de cabos ou materiais condutores, metálicos.
Imagem 3.5 - Componentes elétricos
Fonte: Pixabay
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Já os componentes eletrônicos, são equipamentos que
transmitem ou recebem a corrente elétrica através de materiais
semicondutores ou então através de vácuo.
Dois exemplos destes tipos de materiais são o silício e o
germânio. O silício é amplamente utilizado em equipamentos e
também deu o nome de um local nos Estados Unidos da América
(EUA) – Vale do Silício, por ser um local onde várias empresas da área
de eletrônica e informática se instalaram ou iniciaram seus serviços.
Imagem 3.6 - Componentes eletrônicos
Fonte: Pixabay
Componentes eletrônicos
Vou apresentar para vocês agora os principais componentes
eletrônicos, e com eles você pode facilmente começar a criar seus
projetos e brincadeiras.
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Resistor ou resistência
Como o nome já indica, serve para criar uma resistência à
corrente elétrica, para fazer com que diminua a intensidade que a
corrente chega ao local onde deve chegar.
Para ficar mais claro, imagine se colocarmos um LED
(aquelas “mini lâmpadas”) ligados diretamente à tomada ou então
à uma bateria de carro? Certamente queimaríamos esse LED. Para
evitar isso, colocamos uma resistência antes do LED para diminuir
a intensidade que a corrente chegará até ele.
IMPORTANTE
A resistência ou resistor serve para diminuir a
intensidade da corrente elétrica, mas não a tensão
que a corrente chegará no equipamento.
Imagem 3.7 - Resistores
Fonte: Pixabay
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Os resistores possuem cores em seu corpo que simbolizam
o quanto de resistência que farão à corrente elétrica.
Capacitores
Os capacitores têm como função armazenar cargas
elétricas em um campo elétrico e quando necessário descarregar
esta energia de uma única vez.
Imagem 3.8 - Capacitores
Fonte: Pixabay
A medida dos capacitores é dada em FARD (podendo ser
microfarad (µF), nanofard(nF) ou picofarad(pF)).
Indutores
Os indutores são peças eletrônicas capazes de armazenar
energia na forma de campo magnético. Sempre são feitos com
fios de cobre fazendo voltas sobre algum material de ferrite.
A medida dos indutores é dada por HENRYS (H).
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Diodos
Os diodos são utilizados em circuitos para determinar
o sentido da corrente elétrica, ou seja, se colocarmos os polos
invertidos, para não queimar o equipamento todo, queimaria
somente o diodo (é óbvio que isso depende da intensidade da
corrente elétrica que o diodo receber).
Os diodos são componentes com tamanhos que variam de
alguns milímetros a vários centímetros.
LED (Ligth-Emitting Diode – Diodo
Emissor de Luz)
É o componente mais comum utilizado para iluminação
nos dias atuais. Amplamente utilizado em lanternas, lâmpadas
caseiras,iluminação automotiva e outras tantas iluminações.
Consome muito menos energia que uma lâmpada fluorescente.
Imagem 3.9 - LED
Fonte: Wikimedia Commons
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Estes são os principais componentes eletrônicos que
encontramos no mercado e os que você certamente usará em
praticamente todos os seus projetos, mas existem inúmeros
outros componentes e para as mais variadas funções possíveis.
Planejando um equipamento
Para planejar um equipamento, antes de sairmos comprando
as peças, é necessário que saibamos o que queremos fazer, para só
então pesquisar que tipo de componente utilizaremos. Logo, um
bom projeto inicia sempre no papel, seguindo de protótipos e para
só então ser colocado em prática mesmo.
RESUMINDO
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu
mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza
de que você realmente entendeu o tema de
estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o
que vimos. Você deve ter aprendido que existem
diferenças entre os tipos de correntes elétricas
e que a que recebemos em nossas tomadas
são as correntes alternadas e as “caixinhas” dos
nossos equipamentos transformam essa corrente
em contínua. Aprendemos quais os principais
componentes eletrônicos e para que servem cada
um deles. Bom, agora que revisamos, partiremos
para o nosso próximo capítulo, continue junto
e pode contar sempre conosco, afinal recém
acabamos a primeira parte deste e-book.
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Arduino e Raspberry PI
OBJETIVO
Ao término deste capítulo, você será capaz
de entender como trabalhar com sistemas de
automações de equipamentos e componentes
eletrônicos, para isso, vou mostrar para vocês
a diferença entre o Arduino e o Raspberry PI,
apresentando que os dois não são concorrentes,
mas parceiros em uma criação de automação.
E então? Motivado para desenvolver essa
competência? Vamos lá. Avante!
Automação
Segundo Ferreira (2010, p. 80), automação é: “Sistema
automático pelo qual os mecanismos controlam seu próprio
funcionamento, quase sem a interferência do homem”.
Falando em outras palavras, automação é colocar um
equipamento em algum lugar, que realize tarefas sozinho, sem a
necessidade, ou com pouca interação, do ser humano.
Quando abordamos o assunto de automação, a maioria
das pessoas logo pensa em equipamentos industriais, hospitalares
ou computadores. Mas vamos muito mais além.
Podemos ver sistemas automatizados em nossas próprias
casas. Um exemplo bem básico é o micro-ondas, que ao colocarmos
um alimento nele e dissermos que queremos que apenas descongele
ou então que esse algo, ele saberá a potência de energia que deverá
aplicar a este alimento e parará após determinado tempo para que
seja apenas descongelado ou então assado, diferentemente de um
forno à gás, onde nós é que regulamos a intensidade da chama (se
ficar muito alta corremos o risco de queimar logo, ou se ficar muito
baixa irá demorar mais para o cozimento) e se o alimento colocado
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no forno ficar além de um tempo ideal, este não se auto desligará,
ou seja continuará queimando.
Claro que é um exemplo simples e vamos ver mais coisas
daqui para frente.
Automação comercial
Claro que quando falamos de automação comercial,
podemos ver muitas coisas em práticas, como por exemplo
abertura e fechamentos de portões, controle de localização
por GPS e liberação do conteúdo de determinado caminhão
somente quando chegar ao destino, sistemas de almoxarifados
automatizados, onde não precisa mais um ser humano buscar
determinado item, ficando a cargo de robôs esta tarefa, e para
finalizar o que quero expor, mas não a totalidade do que pode ser
automatizado, temos as cirurgias hospitalares.
REFLITA
Mas certamente você me perguntará: mas para
uma cirurgia à distância vai ter um médico do outro
lado (em qualquer parte do mundo) manuseando
equipamentos, o que faz com que isso seja
automação?
Sim, o médico que estará em qualquer lugar do mundo
deverá manusear equipamentos virtuais para que robôs façam
o trabalho dele, mas não é esse tipo de cirurgia que estou
comentando com você.
Imagine o cenário: você entra em um hospital com muita
dor abdominal, vai até uma sala onde uma máquina faz um
escaneamento do seu corpo e identifica que está com o apêndice
em fase inflamatória. Os médicos estão todos ocupados e necessita
de uma cirurgia emergencial. Você aceitaria esperar algum médico
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desocupar ou aceitaria que um robô já realizasse sua cirurgia?
(Lembre-se que foi uma máquina que lhe deu um diagnóstico).
Esta cena pode parecer coisa dos “Jetsons” ou de algum
filme de ficção científica, mas já é realidade. Já temos em nossa
atualidade robôs fazendo este tipo de atendimento e cirurgias
de modo autônomo e com uma precisão muito maior que os
humanos, gerando assim uma recuperação muito mais rápida.
Pense agora se já existe tudo isso para a indústria
e comércio, será que não tem automação para ambientes
residenciais?
Automação residencial
Certamente já ouviu falar de casas inteligentes, onde fazem
tarefas mesmo sem você estar presente (sendo autônomas).
Já viram em muitos filmes pessoas acordando com as cortinas
abrindo sozinhas, o café sendo passado antes mesmo de você
levantar, para que quando você estiver pronto possa bebê-lo
quentinho, ou ainda, voltando do trabalho em pleno inverno
e dando um comando pelo celular para deixar a casa em uma
temperatura bem agradável, não tendo que esperar chegar em
casa para ligar aquecedor ou ar condicionado.
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Imagem 3.10 - Casa Inteligente ou Smart House
Fonte: Pixabay
Saiba que essas casas já existem e não é um produto
de milionários, podendo algumas das coisas serem realizadas
diretamente por vocês através de placas simples como Raspberry
PI ou até mesmo um Arduíno.
A seguir, vamos conhecer as características de cada
uma dessas placas, e onde podem ser encontradas, além de
seu preço médio.
Raspberry PI
O Raspberry PI é um computador minúsculo, como pode
ser visto na imagem a seguir, criado com o intuito da promoção e
ensino de ciência da computação básica para jovens em escolas
e universidades de toda a Europa. Foi criado pela Fundação
Rapberry PI no Reino Unido.
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Imagem 3.11 - Raspberry PI
Fonte: Pixabay
De acordo com o site do “Olhar Digital”, a fundação foi
criada em 2006, por um grupo de cientistas da Universidade de
Cambridge, quando trabalhavam em um microcomputador com
processador baseado no ATMEL ATmega644, que serviria de base
para o Raspberry Pi.
Este micro (no sentido literal da palavra, pois as medidas
dele são de 85mm x 56mm) computador vai trabalhar como
qualquer outro computador, com a diferença que pode ficar
escondido, ligado em tempo integral (gerenciando outros
equipamentos da casa – como um Arduino por exemplo) e ele
estando conectado à internet.
O Raspberry Pi pode ser adquirido com valores a partir de
US$ 35,00 (35 dólares) e chegar até US$ 150,00 (150 dólares). Tudo
dependerá da configuração que escolher e onde será adquirido, uma
vez que a própria Raspberry Pi não importa para o Brasil diretamente.
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Arduino
Arduino é uma placa de 53mm por 68mm e sua ideia
de ser algo, uma vez programada, executar tarefas de modo
autônomo, sozinho.
Essa ideia partiu de Massimo Benzi, David Cuartielles, Tom
Igoe, Gianluca Martino e David Mellis.
O Professor Benzi, de uma escola de design italiana queria
uma maneira fácil e barata que seus alunos pudessem criar
dispositivos eletrônicos e reagissem fisicamente conforme fossem
provocados. Dessa forma, nasce o Arduino, uma placa montada
com um microprocessador ATMEL, circuitos de E/S (Entrada e Saída)
e que pudesse ser facilmente conectada a qualquer computador
e programada via Ambiente de Desenvolvimento Integrado(IDE)
através de linguagem baseada em C ou C++ (linguagens essas
consideradas fáceis no mundo da programação).
Imagem 3.12 - Arduino UNO
Fonte: Wikimedia Commons
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O Arduino é uma placa de hardware livre, ou seja, qualquer
um pode fazer o seu próprio tipo de “Arduino”, como alguns que já
existem no mercado (por exemplo o Tcheduino - desenvolvido por
profissionais de TI e radioamadores do Rio Grande do Sul, Claudio
Chicon e Marcelo Rocha).
Os arduinos podem ser encontrados à venda a partir de
$19,00 (19 dólares) e pode chegar a $500,00 (500 dólares), tudo
dependerá do tipo de Arduino e qual os acessórios que quer
comprar junto com ele.
Nessas placas, é possível colocar sensores, como
ultrassom, termômetros, motores, outras placas controladoras
(também chamadas de Shields) e uma infinidade de periféricos.
Montando um projeto rápido no
Arduino
Você aprenderá agora como montar um projeto rápido no
Arduino, mas não se preocupe, mostraremos também uma forma
de você treinar como usar o Arduino com um simulador gratuito
desta plaquinha maravilhosa.
Utilizando o Arduino
Para o projeto que faremos, será necessário obter um LED
vermelho, um amarelo e um verde, três resistores, alguns fios, uma
placa Protoboard para conexão, cabo USB e o software do ARDUINO
IDE (que para quem utiliza o Windows 10 já está na loja da Microsoft,
e para quem utiliza uma versão anterior do Windows é necessário
entrar no site do Arduino para fazer o download deste software).
Você irá ligar os LEDs à Protoboard (na posição que desejar,
porém, cuidando a perninha pequena e maior dos LED), como na
imagem a seguir:
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Imagem 3.13 - Conectando os LEDs na protoboard
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Agora, na linha de baixo de onde conectaram os leds, você vai
conectar os resistores (tem que ser no buraquinho que está abaixo
da perninha menor do led), ficando como na imagem a seguir.
Imagem 3.14 - Conectando os resistores na protoboard
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Como já vimos anteriormente, os resistores não são diodos,
logo, não importa como são colocados, note que foi colocado um
resistor ao contrário para mostrar isso para você.
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Na outra perninha do LED, conectarei o fio que ligará no
Arduino (foi utilizado as mesmas cores dos leds para ficar mais
fácil identificação).
Imagem 3.15 - Conectando os fios jumpers na protoboard
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Agora, você vai ligar os fios ao seu Arduino, foram utilizadas
as portas 8, 9 e 10 para os leds e a porta GND (terra) para o jumper
preto, para ser o “fio neutro”.
Imagem 3.16 - Conectando os fios jumpers ao arduino
Fonte: Acervo da autoria (2023)
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Agora, falta pouco para acabarmos, conecte seu Arduino
ao seu computador ou a seu Raspberry Pi.
Após realizado o download e instalação da IDE do Arduino,
copie e cole o código abaixo:
Imagem 3.17
//Projeto Arduino sinal de trânsito
//Por Professor Marcelo Dipp
void setup() {
pinMode(8,OUTPUT); //define o pino 8 como saída
pinMode(9,OUTPUT); //define o pino 9 como saída
pinMode(10,OUTPUT); //define o pino 10 como saída
}
//Método loop, é executado enquanto o arduino estiver ligado.
void loop() {
//Controle do led verde
digitalWrite(8,HIGH); //acende o led
delay(4000); //espera 4 segundos
digitalWrite(8,LOW); //apaga o led
//Controle do led amarelo
digitalWrite(9,HIGH); //acende o led
delay(2000); //espera 2 segundos
digitalWrite(9,LOW); //apaga o led
//Controle do led vermelho
digitalWrite(10,HIGH); //acende o led
delay(4000); //espera 4 segundos
digitalWrite(10,LOW); //apaga o led
}
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Após colocarem este código na IDE, ficando com a seguinte
imagem:
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Imagem 3.18 - IDE do Arduino
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Clique no botão de “check” e após cliquem no botão ao
lado, que é para encaminhar o programa para o seu Arduino.
Ao acabar certamente os leds de vocês já trabalharão
como se fossem uma sinaleira.
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Utilizando o Fritzing
Você pode fazer exatamente tudo que fizemos
anteriormente, porém virtualmente, sem ter que gastar
comprando um Arduino.
ACESSE
Acesse o site KiCad EDA e faça o download do app
KiCad para o sistema operacional que você utiliza.
Disponível no QR code .
Neste aplicativo, você terá tanto o Arduino virtual como
qualquer componente eletrônico.
RESUMINDO
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu
mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza
de que você realmente entendeu o tema de
estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que
vimos. Você deve ter aprendido que automação
é a possibilidade de máquinas e equipamentos
trabalharem sozinhas e que as automações podem
ser tanto de níveis industriais e comerciais como
também residenciais. Você viu também a diferença
entre o Raspberry Pi e o Arduino e como pode ser
muito divertido trabalhar com este. Bom, agora
que revisamos, partiremos para o nosso próximo
capítulo, continue junto e pode contar sempre
conosco, afinal, acabamos a metade deste e-book.
https://www.kicad.org/
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Conexão de equipamentos à
internet
OBJETIVO
Ao término deste capítulo, você será capaz
de entender como você pode conectar os
equipamentos, seja através de uma conexão PAN
(Rede de Área Pessoal) com Bluetooth, na sua rede
local da sua residência ou então indo um pouco
mais além, na internet, que a partir dela você
pode dar comandos para seus equipamentos
trabalharem sozinhos. E então? Motivado para
desenvolver essa competência? Vamos lá. Avante!
Conexão por Bluetooth
Você viu como brincar com um Arduino, e essa é realmente
a melhor forma de aprender a criar coisas para você.
Já imaginou alterar a sua cafeteira para que com um
simples toque na tela do seu celular ela passe o seu café? Ou
melhor ainda, que quando o seu despertador tocar, seja enviado
um sinal automaticamente para seu café começar a ser passado?
Ou vamos um pouco mais além, sua porta reconhecer que é
você que está chegando em casa e automaticamente abrir, sem
nenhuma chave mais.
REFLITA
Mas como fazer isso? Uma vez que nem o Arduino
e nem o Raspberry Pi possuem Bluetooth.
Você está correto em partes. Eles realmente não possuem
nativo em suas placas o Bluetooth, mas é possível conectar a elas um
shield (como já comentamos anteriormente, é uma placa extra) de
Bluetooth e, dessa forma, atribuir a elas esta nova funcionalidade.
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Na imagem a seguir está o shield de Bluetooth para Arduino.
Imagem 3.19 - Shield Bluetooth
Fonte: Acervo da autoria (2023)
O melhor de tudo é que você não precisa desenvolver
um aplicativo novo para o seu telefone e nem saber programar
aplicativos, bastando apenas baixar um aplicativo padrão de
comunicação via Bluetooth para gerenciar seu Arduino, veja na
imagem que segue.
Imagem 3.20 - App controlador de Arduino por Bluetooth
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Fácil né? Agora, vamos ver como conectar o seu Arduino à
sua rede local.
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Conexão na Rede local
Não estamos ainda falando de conectar direto à internet.
Recomendo sempre que inicie conectando via Bluetooth, para
depois conectar à rede e só então à internet, e agora é justamente o
segundo ponto, conectar à sua rede local, ao seu roteador.
Além do módulo de Bluetooth, existem ainda os módulos
de rede (tanto o módulo Ethernet, rede cabeada, e o módulo de
Wifi, sem fio).
Imagem 3.21 - Módulo Ethernet
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Imagem 3.22 - Módulo WiFi
ANTENA
Fonte: Acervo da autoria (2023)
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Através da Rede (tantoa cabeada como a sem fio),
podemos mandar comandos para nossos equipamentos, e agora
nossa distância aumenta de uns 10 metros (que é o alcance do
Bluetooth) para até algumas centenas de metros, dependendo da
potência do roteador WiFi que você possui.
Agora, fica um pouco mais fácil de criar uma fechadura
para sua porta com controle de acesso via rede, ou seja, só é
liberado quem está conectado na sua rede (podendo ter mais de
um celular liberando o acesso).
Agora, podemos também controlar lâmpadas que serão
acesas ou desligadas, tudo ao toque do celular. A seguir, temos
os programas que controlam o Arduino, tanto via rede ethernet
como Wifi.
Imagem 3.23 - App de controle do Arduino via WiFi
Fonte: Acervo da autoria (2023)
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Imagem 3.24 - App de controle do Arduino via Ethernet
Fonte: Acervo da autoria (2023)
Todos esses programas de controle de Arduino mostrados
são voltados para ambiente Android, mas existem também app
similares para o ambiente de IOS, da Apple Co.
Conexão na internet
Bom, se você já aprendeu a conectar seu Arduino na sua
rede local, seja de modo cabeado ou através do WiFi (sem fio), está
quase pronto para dar o próximo passo.
Vamos ver como conectar seu Arduino à internet, para que
aí sim, você estando distante possa ligar sua cafeteira, acender
luzes sem estar em casa, ou mesmo atender à sua campainha,
tudo isso pelo seu smartphone e pela internet.
Apesar da ideia ser simples, tem algumas coisas que
nos colocam impasses, uma delas é: como acessarei o meu
equipamento de fora da minha casa? Vamos lembrar que para
fazer um acesso remoto à algum computador é necessário que
os dois equipamentos tenham um mesmo programa e os dois
conectados à internet.
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Mas o que faz destes programas algo diferente? É que
eles criam uma espécie de rede virtual, onde os computadores
“pensam” que estão na mesma rede, mesmo estando a quilômetros
de distância um do outro.
Para o Arduino, teremos que fazê-lo “pensar” também que
está na mesma rede que nós. E para isso temos que entender o
que é DNS.
DNS
DNS (Domain Name System), é um sistema que gerencia
nomes de domínio.
Domínio, de acordo com Ferreira (2010), é uma grande
extensão de terras pertencentes a alguém. Na internet não
é tão diferente o significado. Significa que determinada rede
pertencente a alguém.
Outro exemplo do uso da palavra domínio é quando algo
pertence a alguém, como no caso da imagem a seguir que mostra
alguém de posse de uma bola, provavelmente em um jogo de futebol.
Imagem 3.25 - Domínio
Fonte: Pixabay
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Para você ter um DNS e um Domínio próprio, é necessário
que tenha IP (endereço de internet) fixo e válido por parte do seu
provedor de internet (melhor ainda se for um IP versão 6).
SAIBA MAIS
IP é um endereço de internet e está atualmente
na versão 6. Alguns provedores de internet não
colocam um IP fixo para cada cliente, fazendo com
que vários clientes utilizem um mesmo IP.
Além do seu endereço IP fixo, é necessário registrar um
domínio através do site REGISTRO.BR. O valor da anuidade é de
R$ 40,00 para você ter um endereço do jeito como deseja (por
exemplo: nome.com.br).
Por último, é necessário configurar um servidor DNS em sua
casa (aí entra um possível Raspberry PI) em um computador que
fique constantemente ligado e conectado à internet, pois será ele que
reconhecerá o seu acesso e passará o comando para o seu Arduino.
Neste ponto, certamente é necessário um nível de
conhecimento de redes de computador avançado.
Existem outras formas também, um pouco mais
complicadas, para se conectar seu Arduino à internet, mesmo
sem ter os módulos de WiFi ou Ethernet, utilizando apenas a
USB, mas para isso é necessário que o computador esteja perto
do Arduino e constantemente ligado (novamente o Raspberrry Pi
é uma alternativa, por seu tamanho pequeno, um pouco maior
que o próprio Arduino, e ambos podendo ser colocados em uma
caixinha fechada e discreta).
https://registro.br
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Usufruindo da internet
Agora, uma vez que seu Arduino está conectado à internet,
você pode fazer as automações que desejar, colocando lâmpadas
para serem acesas quando clicar em um botão, bloqueando portas
e portões sem nem sair da cama, e para os que gostam apenas de
colocar coisas mais “legais” na sua casa, podem ainda fazer com
que a cortina se abra ou feche com o toque na tela do celular e
também à distância.
Imagem 3.26 - SmartHouse (Casa Inteligente)
Fonte: Pixabay
Claro que, dependendo da versão do seu Arduino, poderá
colocar mais ou menos automação.
O Arduino UNO, que é um Arduino de “entrada” para
o aprendizado, é possível colocar até 13 controles nele, para
automatizarmos mais coisas ou equipamentos mais robustos, é
necessário outro modelo, como o Arduino Mega ou o Arduino Nano.
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RESUMINDO
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu
mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de
que você realmente entendeu o tema de estudo
deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos.
Você deve ter aprendido que existem diversas
formas de conectar seu Arduino com seu celular,
seja através de bluetooth, criando uma conexão
exclusiva, ou através da rede local, onde mais
pessoas podem ter acesso à sua plaquinha ou
ainda através da internet, em que você pode
realmente pedir que algo seja acionado em sua
casa mesmo sem você estar presente. Bom, agora
que revisamos, partiremos para o nosso próximo
capítulo, continue junto e pode contar sempre
conosco, afinal, falta pouco para terminarmos este
e-book, apenas um capítulo. Não desista agora.
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Vantagens de conectar os
equipamentos à internet
OBJETIVO
Ao término deste capítulo, você será capaz de
abordar as vantagens e desvantagens de se
conectar um equipamento novo à internet. Pois,
por mais que pareça muito interessante algo
conectado à internet e que possamos coordenar
remotamente, certamente tem suas desvantagens.
E então? Motivado para desenvolver essa
competência? Vamos lá. Avante!
Ascensão
Gosto de pensar que a internet das coisas é algo como
“Ascensão, Apogeu”, porém a parte da queda pode ou não vir,
depende única e exclusivamente de quem a utiliza.
Mas agora vou falar para você sobre a ascensão.
Imagem 3.27 - Enchendo o balão
Fonte: Pixabay
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No início, pode parecer que IoT é algo longe, mas muito
bonito, como os balões da imagem anterior.
Ao nos aproximarmos, as coisas vão ficando mais
encantadoras e chamando ainda mais a nossa atenção. Temos
ciência de que para criar um balão é um processo muito trabalhoso,
assim como para criar um equipamento conectado à internet e
fazendo com que fique pelo menos semiautônomo.
Quando inflamos nosso balão das ideias, as coisas ficam
ainda mais belas e vão criando sua forma e vamos nos contagiando
com aquela alegria de que tudo está funcionando, mais ou menos
como a imagem a seguir:
Imagem 3.28 - Início da subida
Fonte: Pixabay
É este o momento mais crítico, pois podemos nos auto
sabotar com ideias erradas, esquecer de conectar algum “fiozinho”
e, por isso, temos que manter nosso foco, e estar sempre buscando
maiores conhecimento de alternativas, para possíveis erros que
possam vir a ocorrer.
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Antes de lançarmos nosso produto na internet, é
necessário que façamos inúmeros testes, tanto localmente como
na nossa rede mesmo.
Quando comentares de seu projeto com alguém, algumas
pessoas vão desvalorizar você, desencorajando, vão dizer que é mais
fácil comprar o produto pronto, mesmo que custe 10, 20 ou 100 vezes
mais, outras vão querer copiar seu projeto e talvez levar créditos do
que você tenha realizado, mas tem uma pessoa que não pode se deixar
levarpelos outros, é você. Certamente terá pessoas lhe apoiando.
Neste momento do seu projeto, ainda não existem
vantagens, nem desvantagens, apenas algo que está sendo criado
e tomando seu corpo e começando a iniciar seus serviços.
Agora é que entra a próxima etapa.
Apogeu
Passamos pela ascensão e agora estamos atingindo nosso
apogeu, onde nosso projeto já saiu do papel, já tomou forma, e
está funcionando, como na imagem a seguir:
Imagem 3.29 - A beleza
Fonte: Pixabay
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Já passeou de balão? Até chegar no topo é um frio, um
medo, mas quando se chega lá em cima, a vista é maravilhosa.
Como tem que ser seu projeto.
Fazer algo que todos querem ter, todos querem usar, mas
você é que fez. Agora entra uma etapa extremamente importante
do seu projeto de TI:
• Ter em mãos aqueles possíveis erros que você previu
que poderão acontecer;
• Saber o rumo que está tomando o seu equipamento;
• Saber quem é que está usufruindo dos serviços dele; e
• Saber como está o seu equipamento.
Vamos agora analisar ponto a ponto do que foi exposto.
Quando temos os possíveis erros que podem acontecer com
o nosso projeto, podemos prever quando ocorrerá e como resolvê-los.
Vamos imaginar uma situação mais prática: você criou
uma fechadura eletrônica baseada em conexão por Bluetooth,
tudo funcionando e até tirou a opção de chave convencional da
sua porta. Você previu que um dia pudesse faltar luz? E se faltar?
Vai ficar do lado de fora da sua casa ou terá como entrar?
Isso é saber se antever aos problemas.
Saber o rumo que seu projeto está tomando é saber como
andar com ele. Como fazer as devidas manutenções como fazer
novos testes.
Em uma outra situação. Seu projeto está fazendo sucesso
inclusive com seus vizinhos que querem a mesma fechadura.
Você está preparado para entrar neste novo projeto? Será que
não é melhor ficar um pouco mais em sua rota sozinho para
experimentar seu equipamento um pouco mais?
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Esta seção do capítulo é sem dúvida a sessão dos
questionamentos, pois só assim podemos manter tudo
funcionando.
O que nos leva a outra questão, quem está utilizando
meu produto? Certamente, se você implementou uma fechadura
eletrônica, mais pessoas de sua casa à utilizarão. E vão saber
utilizar? Quando der algum problema vão recorrer a você ou
vão tentar consertar eles mesmos? A centralização é a alma do
funcionamento.
Responda à pergunta a seguir:
REFLITA
Porque motivo as empresas tiram a garantia de
seus produtos se levarmos para consertar em
alguém que não está autorizado?
Por último, é necessário saber como está o nosso
equipamento. Fazer uma avaliação constante. Não podemos
esquecer que até o momento é um protótipo, não é um produto
comercializável ainda.
Visualizem a seguinte situação-problema: você mora na
praia, o seu maior inimigo é a maresia. A maioria das pessoas que
moram no litoral não checam seus computadores e nem fazem uma
limpeza neles com frequência, gerando muita ferrugem, tanto no
gabinete como nas placas. Por este motivo é que você tem que avaliar
constantemente seu projeto e ver como está. Se as conexões estão
firmes, se as soldas estão boas ainda, se as baterias que colocou no
seu projeto param em caso de falta de luz estão boas também.
Tudo que falamos até agora vai fazer com que se mantenha
em seu “voo” pleno.
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Mas complete a frase e siga para a próxima parte do nosso
capítulo: “Ascenção, Apogeu e ____!”
Melhoria Contínua
Se você respondeu “queda”, não vou dizer que está errado,
pois muitos que iniciam nesta jornada de criar um produto de
Internet Of the Things (Internet das Coisas), ou desistem deles ou
para em no ponto onde estão no auge.
Quantos produtos já foram lançados no mercado, tiveram
uma venda maravilhosa, mas por falta de atualizações, melhorias
e adaptações, perderam seu espaço para outros concorrentes? É
o que esperamos que não aconteça com você.
Já ouviu falar do PDCA, muito conhecido no mundo da
administração?
Observe a imagem a seguir.
Imagem 3.30 - PDCA
4 - ACT
Agir
Implementar
Checar
Resultados
Planejar
Melhorias
Executar
Testes
1 - PLAN
2 - DO3 - CHECK
Fonte: Arquivo Telesapiens
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1. Plan – Planejar: o planejamento é a primeira das tarefas,
é nele que verá se seu orçamento não vai estourar, se
tudo que pensou pode ser colocado em prática e de
que forma será executado.
2. Do – Fazer: a execução do planejamento, este é o
momento de executar testes, fazer as análises das
falhas e exaltar o que deu certo.
3. Check – Checar: é o momento de checar os resultados,
entender o que deu errado e corrigir, verificar o que
deu certo e tentar melhorar um pouco mais.
4. Act – Agir: este é o momento de implementação final do
seu projeto. Mas, se fosse só isso, não mostraria uma
figura circular, ou seja, agora você tem que voltar para
o planejamento do seu projeto original para melhorá-
lo. Nenhum produto que permanece igual por muito
tempo se mantém no mercado.
Então, prefiro dizer que a sentença que completa melhor
aquela frase é: “Ascensão – Apogeu – Melhoria Continuada e
mais apogeu”.
Segurança
Um detalhe muito importante que poucos se dão por conta,
ou realmente não o levam tão a sério é a questão de segurança.
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Imagem 3.31 - Segurança Digital
Fonte: Pixabay
Quando vocês forem conectar seus equipamentos à
internet é necessário que busquem informações sobre o quanto
podem estar deixando sua própria rede vulnerável, ou ainda não
ter ideia de que quanto vulnerável está o seu roteador.
Façamos agora um último exercício mental de visualização:
você conecta seu novo dispositivo na internet (digamos que seja a
sua tradicional fechadura de porta eletrônica), porém não verificou
se o seu roteador está seguro. Ao entrar nas configurações dele
verifica que além de você e sua família, estão conectados mais 30
outros equipamentos, pessoas estas que você nem sabe quem
são ou quão próximas estão. Será que não tem nenhuma que
pode “utilizar” do seu sistema para abrir sua porta?
Por este motivo que a senha do seu WiFi tem que ser muito
bem pensada, as configurações de portas que estão liberadas
para uso no roteador revistas, criar uma política de segurança com
Firewall, e até mesmo antivírus em seus computadores estarem
sempre atualizados.
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Mas você pode fazer outra pergunta:
REFLITA
Mas meu gadget (equipamento conectado à
internet) não é uma fechadura, é apenas um
equipamento para ligar ou desligar luzes, tenho
ainda que me preocupar?
Respondo à sua pergunta com uma outra, imagino que
sua casa tenha pelo menos duas portas para se chegar até a rua (a
porta da casa mesmo e a porta do portão). Você deixaria a porta
da sua casa aberta só porque a do portão está fechada?
Sei que a resposta será um “CLARO QUE NÃO”. Então, por que
motivo tem que ser diferente com a questão da segurança digital?
Então, mesmo que não conecte nenhum novo gadget na
sua rede, verifique-a e esteja pronto para os novos itens que você
comprará (caso não crie nenhum), pois certamente dentro de poucos
anos você terá muitos novos brinquedos conectados à sua internet.
RESUMINDO
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu
mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de
que você realmente entendeu o tema de estudo
deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos.
Você deve ter percebido que trabalhar com a
Internet das Coisas é maravilhoso e até um pouco
viciante. Criar um dispositivo funcional leva a
outro, e assim por diante. No entanto, é crucial
cuidar deles continuamente, mantendo-os em
pleno funcionamento. É necessário conhecer bem
suas funcionalidades e estar preparado para lidar
com problemas que possam surgir. Por fim, nunca
descuide da segurança de sua rede.
Agora que revisamos o último capítulo,esperamos
que tenha apreciado todo o e-book e ampliado
seus conhecimentos. Até logo!
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RE
FE
RÊ
N
CI
A
S
ASSOCIAÇÃO BRASILIEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR
14136: Plugues e tomadas para uso doméstico e análogo até 20
A/250 V em correntes alternadas – Padronização. Rio de Janeiro,
2002. 38 p
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Mídia Multisessão
Eletricidade básica
Eletricidade básica
Corrente alternada
Corrente contínua
Diferença entre elétrica e eletrônica
Componentes eletrônicos
Resistor ou resistência
Capacitores
Indutores
Diodos
LED (Ligth-Emitting Diode – Diodo Emissor de Luz)
Planejando um equipamento
Arduino e Raspberry PI
Automação
Automação comercial
Automação residencial
Raspberry PI
Arduino
Montando um projeto rápido no Arduino
Utilizando o Arduino
Utilizando o Fritzing
Conexão de equipamentos à internet
Conexão por Bluetooth
Conexão na Rede local
Conexão na internet
DNS
Usufruindo da internet
Vantagens de conectar os equipamentos à internet
Ascensão
Apogeu
Melhoria Contínua
Segurança