Conhecendo a Pastilha Piezoelétrica

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Este metal com um círculo branco no meio é uma pastilha piezoelétrica. Um pequeno componente capaz de transformar energia mecânica em energia elétrica e vice-versa. Ela é composta por um material cerâmico que, quando submetido a uma pressão, gera uma carga elétrica em suas faces. Esse fenômeno é conhecido como efeito piezoelétrico e é muito utilizado em diversas áreas, como na indústria, na medicina e na eletrônica. Apesar da pastilha gerar pouca energia, dentro da eletrônica, é utilizada, principalmente, para gerar sons ou vibrações. Ela é capaz de produzir sons em diversas frequências, tornando-se uma opção viável para a criação de alarmes, sinalizações e até mesmo instrumentos musicais.

Piezoelétrico com Arduino

Podemos explorar os efeitos de geração de energia da pastilha Piezoelétrica juntamente com o Arduino. Uma maneira interessante de utilizá-lo é para controlar o efeito de uma barra gráfica juntamente com a pastilha Piezoelétrica.

Materiais Necessários para o Projeto Piezoelétrico com Arduino:

Segue o circuito:

Note que foi usado uma Arduino Leonardo, mas pode ser qualquer uma das placas Arduino. No código do Arduino é necessário configurar uma porta analógica para ler a entrada da pastilha e, com base no valor lido, alterar o efeito da barra gráfica. Dessa forma, a pastilha piezoelétrica pode ser usada como um sensor de entrada para controlar a barra gráfica de acordo com o som ou vibração detectada.

O código fica assim:

/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------
 @autor: Abraão da Silva
 @blog: Eletrogate
 @descrição: Controle de uma barra gráfica com uma pastilha piezoelétrica.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

int sensor = A5; // pino do piezoelétrico
boolean referencia = 0; //variável usada para verificar o estado da barra gráfica 

void setup() {
  //Configurando os 10 pinos da barra gráfica como saída.
 for(int  i  = 4; i<14;i++){pinMode(i,OUTPUT);}
}

void loop() {

  verificaPiezo(); // Chamada da função que verifica o estado do piezoelétrico e altera a variável de referência.
 
 //Acionamento dos leds da barra gráfica a partir da variável de referência
  if (referencia) { // se referencia for true 
    //ACENDE os leds dos pinos 4, 6, 8, 10 e 12 
    for(int  i  = 4; i<13; i+=2){digitalWrite(i,HIGH);}
    //APAGA os leds dos pinos 5, 7, 9, 11 e 13
    for(int  i  = 5; i<14;i+=2){digitalWrite(i,LOW);}
  } 
  else { //Se referencia for false
    //APAGA os leds dos pinos 4, 6, 8, 10 e 12 
    for(int  i  = 4; i<13;i+=2){digitalWrite(i,LOW);}
    //ACENDE os leds dos pinos 5, 7, 9, 11 e 13
    for(int  i  = 5; i<14;i+=2){digitalWrite(i,HIGH);}
  }
}

//função que verifica o estado do piezo
void verificaPiezo(){
  sensor = analogRead(A5); //armazenando a leitura analógica do piezoelétrico na variável sensor

  //Se o valor contido em sensor for maior que 70 inverte o estado da variável referência
  if(sensor>70){referencia = !referencia;} //Lembre que a variável referencia é um boleano podendo assumir apenas dois estados true(1) ou false(0)
   delay(15);//tempo de pausa entre leituras para melhorar a visualização da troca de estado dos leds
  }

Dependendo da pastilha piezoelétrica usada, o valor de comparação pode ser alterado para dar mais precisão as leituras. No nosso caso, esse valor foi escrito como 70 na linha 39:

if(sensor > 70){referencia = !referencia;}

O valor pode variar de zero (0 v) até 1023 (5 v) e sua escolha depende de qual valor de tensão vai ser adotado para a mudança do estado da barra gráfica. Ou seja, quanto maior o valor de comparação, maior será a força necessária para fazer o acionamento via Arduino.

Na prática, ficou assim:

Assim, convertemos energia mecânica em energia elétrica passando essa informação para o Arduino acionar qualquer dispositivo conectado a ele.

Gerando Som Com o Piezoelétrico e o Arduino

Outro efeito interessante das pastilhas piezoelétricas é a geração sonora a partir da aplicação de corrente elétrica em pulsos pwm. E aqui, outra vez, pode ser usado o Arduino para gerar os pulsos pwm a partir de uma porta digital.

Materiais Necessários para o Projeto Gerando Som Com o Piezoelétrico e o Arduino:

Veja como a conexão é simples:

O código do Arduino pode ser o mesmo usado para acionar um buzzer comum, já que muitos buzzers contam uma pastilha piezoelétrica para gerar som através da vibração do ar.

Segue o código:

/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------
 @autor: Abraão da Silva
 @blog: Eletrogate
 @descrição: Acionamento de pastilha piezoelétrica a partir dos pulsos da função tone().
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/


#define piezo 3 // pino de conexão da pastilha piezoelétrica 

  
// frequência das notas de dó a dó 
int melodia[] = { 261,294,329,349,391,440,493,440,391,349,329,294,261};
//                  do, re, mi, fa,sol, la, si, la,sol, fa, mi, re, do

void setup() {
  pinMode(piezo,OUTPUT); // define o pino como saída
}

void loop() {
  //compondo a melodia
  for (int i = 0; i < 14; i++) {
    //tone(pinoDoPiezo,Frequencia,DuraçãoNota)
    tone(piezo, melodia[i], 500);
    delay(500);//pausa de meio segundo entre cada nota
  }
}

Este código reproduz as notas da escala de Dó maior e pode ser adaptado, conforme a sua criatividade, para produzir diferentes sons e melodias.

Concluindo

Em resumo, a pastilha piezoelétrica é um dispositivo muito útil na eletrônica, capaz de gerar energia, sons e vibrações em diversas frequências. Com criatividade e o auxílio do Arduino, é possível criar diversos projetos eletrônicos utilizando pastilhas piezoelétricas.

Sobre o Autor

Abraão da Silva

Estudante de Engenharia da Computação, especializado em curiosidades aparentemente aleatórias e desenvolvimento de software. Se eu não estiver pedalando agora estou estudando ou tentando aproveitar a energia dos raios.

Conhecendo a Pastilha Piezoelétrica