Tinkercad | Simulador de componentes eletrônicos Deixe um comentário

Para os primeiros passos em circuitos eletrônicos, muitas vezes se faz necessário uso de componentes físicos reais e instrumentos de medição. Neste artigo, é mostrada uma alternativa para iniciação à eletrônica com uso Tinkercad, simulador de componentes eletrônicos online que já possui bibliotecas para Arduino e Micro:bit integradas. Vamos lá?

O que é Tinkercad?

O Tinkercad é um aplicativo online e gratuito desenvolvido pela Autodesk®, muito versátil para desenvolver habilidades voltadas para modelagem 3D, circuitos eletrônicos e programação. Na figura a seguir é mostrada a página inicial do Tinkercad.

  • Dentre as opções disponíveis no Tinkercad, você encontra:
  • Confecção de circuitos eletrônicos, com e sem uso de plataformas
  • Programação Arduino com principais módulos (sensores e atuadores)
  • Programação micro:bit versão default e com corte parcial (com adaptador para uso em protoboard)
  • Programação ATtiny, microcontrolador com 8 pinos, sendo 5 pinos de entrada/saída e programável
  • Modelagem 3D com uso de formas básicas ou blocos (estilo LEGO)
  • Modelagem 3D através de programação em blocos (codeblocks)
  • Aulas com lições deixadas pelos professores que utilizam a plataforma

O Tinkercad é uma ferramenta bastante útil e está disponível somente de forma online, portanto, não é possível baixar este aplicativo para utilizá-lo offline.

Como utilizar o Tinkercad?

As ferramentas disponíveis para o Tinkercad estão disponíveis para professores, alunos e todos que quiserem aprender por conta própria. Você pode acessá-lo a partir do site https://www.tinkercad.com/.

Para começar, você deve ter uma conta na Autodesk. Clique na opção na parte superior direita chamada “Inscreva-se agora”.

É aberta uma nova tela, verificando se você é professor, aluno ou vai iniciar por conta própria. Faremos este guia para que você ingresse por conta própria. Clique na opção Criar uma conta pessoal.

Você pode aproveitar suas contas para entrar na Autodesk. Dentre as opções, temos: Google, Apple, Microsoft ou Facebook. Faça o login em uma destas contas ou entre com um e-mail qualquer.
Caso você já seja um usuário Autodesk de qualquer software (Autocad, Fusion 360 e afins) pode utilizar o mesmo acesso. Escolha a opção Já tem uma conta? Entrar.

Após realizar o acesso, a tela vista será como a mostrada abaixo.

A opção inicial é a de Projetos 3D, que não vamos abordar neste momento. Escolha a opção Circuitos, na lateral direita. Clique no botão Criar novo Circuito. Será aberta uma nova tela, como mostrada na figura a seguir.

A figura acima mostra a maior parte dos recursos disponíveis para se desenvolver um circuito eletrônico. Os recursos são:

  • Rotate (rotação): gira o componente na área de trabalho, você deve selecionar o componente a ser rotacionado seguida desta opção. Atalho: tecla R.
  • Excluir: exclui o componente selecionado. Atalho: tecla delete.
  • Desfazer: desfaz a última ação realizada. Atalho: Ctrl + Z.
  • Refazer: refaz a última ação desfeita. Atalho: Ctrl + Y.
  • Nota: Insere uma nota de texto na área de trabalho. Atalho: tecla N.
  • Alternar visibilidade da nota: oculta ou mostra a nota de texto. Atalho: Shift + N
  • Cor da linha: altera a cor da linha de conexão entre componentes.
  • Tipo de linha: as linhas podem ser alteradas para normal, desligar, aligator (garra jacaré) e automático.
  • Código: quando aplicável, no caso de uso de microcontroladores ou plataformas (Arduino e micro:bit)
  • Iniciar simulação: Simulação do circuito após conexão entre os componentes.
  • Exportar: exporta o circuito para um arquivo *.BRD (formato Eagle, software da Autodesk para confecção de Placas de Circuito Impresso)
  • Compartilhar: compartilhamento do desenho realizado para outras pessoas ou download de um instantâneo.
  • Menu suspenso componentes: Mostra os componentes básicos ou todos, ou mostra alguns exemplos prontos de circuitos,
  • Componentes: Mostra os componentes disponíveis para uso, que podem ser arrastados para a área de trabalho.

Diferente de muitos simuladores que trabalham com os símbolos dos componentes eletrônicos, o Tinkercad traz uma aproximação de como são os componentes reais.
Sua desvantagem é a não inserção de novos componentes. Não é possível adicionar elementos, somente usar os que têm no aplicativo.
A seguir estão listados os componentes disponíveis.

Componentes disponíveis no Simulador Tinkercad

O Tinkercad traz uma diversidade de componentes eletrônicos, além de recursos de medição como multímetro e osciloscópio, e até mesmo plataformas microcontroladoras como Arduino e micro:bit. Vamos abordar estes componentes. Você pode acessar todos os recursos na opção Componentes => Todos. Na tabela a seguir estão listados todos os componentes e seus respectivos grupos.

Classificação Descrição Componentes disponíveis
Geral Elementos básicos de circuitos eletrônicos Resistor, capacitor, capacitor polarizado, diodo, diodo zener, indutor
Entrada Elementos de acionamento ou sensores (entrada de informação) Botão, potenciômetro, interruptor deslizante, fotorresistor, fotodiodo, sensor de luz ambiente, sensor flexível, force sensor, sensor de infravermelho, sensor de distância ultrassônico (três ou quatro pinos), sensor de inclinação, sensor de inclinação 4 pinos, sensor de temperatura, sensor de gás, teclado 4×4, interruptor DIP DPST (uma, quatro ou seis vias)
Saída  Elementos acionados ou atuadores (saída de informação) LED, LED RGB, lâmpada, NeoPixel, NeoPixel  Jewel, NeoPixel Ring 12, NeoPixel Ring 16, NeoPixel Ring 24, faixa de NeoPixel 4, faixa de NeoPixel 6, faixa de NeoPixel 8, faixa de NeoPixel 10, faixa de NeoPixel 12. faixa de NeoPixel 16. faixa de NeoPixel 20, motor de vibração, motor CC, motor CC com codificador (dois modelos), micro servo (preto e azul), motor de engrenagem de uso não profissional (amarelo), piezo, infravermelho remoto, visor de sete segmentos, LCD 16×2
Potência Fontes de tensão contínua Bateria 9V, bateria 1,5V, bateria 3V do tipo moeda, solar cell (bateria solar), bateria de batata, bateria de limão
Placas de ensaio Protoboards (matriz de contatos) Placa de ensaio (830 pontos), placa de ensaio pequena (400 pontos), placa de ensaio mini (170 pontos)
Microcontroladores Plataformas com microcontrolador micro:bit, micro:bit com corte parcial (uso de adaptador, Arduino Uno R3, ATtiny (microcontrolador ATtiny85)
Instrumentos Instrumentos de medição ou de fornecimento de tensão Multímetro, Fonte de energia (fonte de tensão ajustável), gerador de função, osciloscópio
Circuitos integrados CIs de funções diversas Cronômetro (555), cronômetro duplo (556), Amplificador operacional 741, comparador quad (LM339), comparador duplo (LM393), optoacoplador (4N35)
Controle de potência Transistores, relés, reguladores de tensão e drives de motor Transistor NPN (BJT), transistor PNP (BJT), transistor nMOS para pequenos sinais, transistor pMOS para pequenos sinais, transistor nMOS (MOSFET), transistor pMOS (MOSFET), TIP120, relé SPDT, relé DPDT, regulador 5v (LM7805), regulador 3,3V (LD1117V33), controlador de motor simples Pololu, acionador de motor de ponte H (L293D)
Conectores Dois tipos de conector Conector de oito pinos, USB padrão A
Lógica CIs para eletrônica digital

Porta quad NAND (74HC00), porta quad NOR (74HC02), porta quad AND (74HC08), porta quad OR (74HC32), porta quad XOR (74HC86), inversor hexadecimal (74HC04), disparador Schmitt inversor (74HC14), disparador Schmitt quad NAND (74HC132), porta NAND de três entradas tripla (74HC10), porta AND de três entradas tripla (74HC11), porta NOR de três entradas tripla (74HC27), porta NAND de quatro entradas dupla (74HC20), porta AND de quatro entradas dupla (74HC21), Flip-flop J-K duplo (74HC73), flip-flop D duplo (74HC74), trava de 4 bits (74HC75), contador binário de quatro bits (74HC93), inclusor de 4 bits (74HC283), registrador de deslocamento de oito bits (74HC595), contador de décadas Johnson (74HC4017), decodificador de sete segmentos (CD4511)

Todos os componentes listados nos permitem simular desde circuitos elétricos básicos até mais avançados, com uso de circuitos integrados (CI). Também é possível realizar circuitos de computação física, com plataformas como Arduino e micro:bit.

Os sensores disponíveis no Tinkercad podem simular casos reais, como índices de luminosidade, distância de um objeto, dentre outras aplicações.

Criando um circuito simples no Tinkercad

Vamos simular o funcionamento de um circuito para acender um LED no Tinkercad. Para fazer este circuito, precisamos escolher os componentes e arrastá-los para a área de trabalho.
Os componentes usados são:

  • 1 LED
  • 1 resistor
  • 1 bateria 3V do tipo moeda
  • 1 interruptor deslizante

Ao arrastar cada elemento do circuito para a área de trabalho, será aberta uma pequena caixa de configurações. Ao arrastar um resistor, você encontra a seguinte tela:

Você pode nomear um componente para melhor identificação e também mudar o valor da resistência. No caso, a padrão é de 1 k𝝮. Faremos a mudança para um valor menor, para 470𝝮. Para isso, troque o valor de 1 para 470 e clique em k𝝮, será mostrado um menu suspenso com todos os valores possíveis, escolha somente 𝝮.

Ao mudar o valor da resistência, você observa que as cores das faixas do resistor mudam também. Isso se deve à padronização dos valores de resistência, dado pela tabela de código de cores.
Insira os demais componentes, sem alterar suas configurações padrão, como visto na próxima figura.

Para desenvolver o circuito, basta ir com o cursor do mouse até um os terminais dos componentes, clicar e arrastar até o terminal do outro componente que precisa se conectar.

Realize a conexão entre os componentes da seguinte forma:

  • Positivo da bateria com um terminal lateral do interruptor deslizante
  • Terminal comum (central) do interruptor deslizante que com terminal anodo do LED (terminal maior torto)
  • Terminal catódico (menor) do LED com terminal 2 do resistor
  • Terminal 1 do resistor com negativo da bateria
  • O circuito completo pode ser visto na figura abaixo.

Este tipo de ligação funciona mas não está bom visualmente. Para isto, a gente pode arranjar melhor estes fios de conexão. Para melhorar o arranjo, você dá dois cliques e é criado um novo nó.

Você pode mover este nó a fim de melhorar o arranjo, deixar as linhas mais retas e conexões visíveis, assim como visto na figura seguinte:

Perceba que a conexão entre o positivo da bateria e interruptor está mais reto e com melhor visibilidade. Faremos o mesmo para as demais conexões. Caso seja necessário, você pode girar o componente usando a ferramenta Rotate ou usando a tecla R, como feito com o LED.

O circuito desta forma já funciona, porém não é interessante deixar as linhas todas da mesma cor. Selecione a linha desejada e troque a cor através da opção Cor da linha.

A linha vermelha representa a linha positiva do circuito e a preta, a negativa. As demais cores são apenas para fins de representação.
Com o circuito pronto, é possível realizar a simulação.

Simulação de Componentes Eletrônicos no Tinkercad

A simulação é realizada quando todas as conexões entre componentes forem realizadas. Ao terminar as conexões, clique na opção Iniciar simulação.

Deslize o interruptor e veja que o LED acende e apaga, conforme posição do interruptor.

Caso haja uma conexão errada, o Tinkercad alerta sobre o erro e pode mostrar o que acontece em um componente, como curto-circuito, polaridade invertida, dentre outras coisas.

O mais interessante para os estudos em eletrônica é poder testar no simulador e depois ir para algo mais prático, evitar erros de conexões e ter uma ideia do funcionamento esperado.

Gostou de conhecer sobre o aplicativo Tinkercad? Este é apenas o primeiro passo para onde sua imaginação pode levar para desenvolver outros projetos envolvendo a simulação de circuitos eletrônicos. Deixe seu comentário logo abaixo se gostou do artigo. E, caso queira postar ou tirar dúvidas, acesse nossa Comunidade Maker no Facebook.

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