O Medidor Arduino

PROJETO DE COMPUTAÇÃO EMBARCADA  

 

Título do Projeto: Medidor de Distancia  

 

1. Resumo

Este trabalho apresenta um medidor de distância feito com a plataforma arduino. Este projeto foi desenvolvido como um dos objetos da disciplina Introdução a Computação Embarcada, no INFES/ Universidade Federal Fluminense (UFF), localizada na cidade de Santo Antônio de Pádua. A metodologia abordada utiliza um microcontrolador para a coleta e recepção de dados através de um sensor ultrassônico (HC-SR04), usado para medir distâncias e identificar a presença de objetos ou captar movimentos.

    2. Introdução

O princípio de funcionamento do sensor ultrassônico é completamente baseado na seguinte sistemática: o transmissor (Tx) do sensor envia sinais ultrassônicos, e neste momento o receptor (Rx) do sensor fica no estado de “alerta” esperando receber o sinal de retorno, que na verdade é o próprio sinal, e com base no tempo entre o envio do sinal e o retorno do mesmo, então é calculada a distância entre o sensor e o objeto detectado. Resumindo, é enviado um sinal ultrassônico pelo módulo, o mesmo detecta o retorno deste sinal  e com base no tempo entre esses dois eventos, gera um sinal que permite medir a distância até o objeto.

O componente principal da placa Arduino UNO é o microcontrolador ATMEL ATMEGA328, um dispositivo de 8 bits da família AVR com arquitetura RISC avançada e com encapsulamento DIP28. O microcontrolador é um pequeno computador que contém um único núcleo de processador, que fica preso na placa arduino uno, que é o local onde será armazenado o código enviado.

O Arduino UNO possui interfaces digitais e analogicas, para entrada e saida, nesse caso, usaremos apenas duas: Trigger para saída e Echo para retorno do sinal de ultrasson. A figura a seguir, ilustra o shield HC-SR04, a ser usado no projeto:

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Figura 1. Sensor Ultrassônico HC-SR04.

   3. Identificação do problema

Existem muitas situações que se faz necessário um dispositivo eletrônico, para medir a distância física de um ponto até uma referência, como exemplo podemos citar: sensor de ré de veículos, trena eletrônica, sensores de presença e aproximação, etc. Desta forma com a plataforma arduino, de uma forma simples e econômica a construção de um protótico, que através de um sensor ultrasonico pode ser feita a medição de um obstáculo situado em linha reta, sendo assim aplicação em várias situações.

 

   4. Justificativa e Objetivo

A utilização de um sistema de plataforma embarcada, especificamente, o arduino, será utilizado para a solução do problema, além de praticar o conhecimento da disciplina de Introdução a Computação Embarcada, além de base para futuros trabalhos

   5. Metodologia

O HC-SR04 pode ser utilizado para medir a distância entre o sensor e  um objeto, como será feito nesse projeto, mas também, pode ser utilizado para acionar portas do microcontrolador, desviar um robô de barreiras, contagem de objetos/pessoas de um ambiente, etc.

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Figura 2. Ideia do funcionamento do sensor HC-SR04.

Inicialmente o sensor envia um pulso de 10µs, o que indica o início da transmissão. Depois disso, são enviados 8 pulsos de 40 KHz, que vão até que chegue ao alvo e retorne o sinal ultrassônico, para, assim, podermos determinar a distância entre o sensor e o objeto.

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Figura 3. Sensor HC-SR04 em Funcionamento.

Para conseguirmos realizar a conexão entre o sensor e o nosso Arduino, serão utilizados os 4 pinos do sensor, que são respectivamente: VCC, TRIGGER, ECHO e GND.

                          

• VCC: Alimentação do módulo com +5 V.

        

• Trigger : Gatilho para disparar o pulso ultrassônico. Para disparar coloque         o pino é HIGH por pelo menos 10us.

        

• Echo: Gera um pulso com a duração do tempo necessário para o eco do         pulso ser recebido pelo sensor.

• Gnd: Terra.

        

Para conectar o módulo HC-SR04 a nossa placa Arduino, nosso código irá utilizar, além dos pinos de alimentação, os pinos digitais 4 para o Trigger, e 5 para o Echo, mas lembrando que poderíamos utilizar quaisquer outros pinos digitais do Arduino. A alimentação do circuito será realizada pelo pino 5V da placa.

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Figura 4Sensor Ultrassônico HC-SR04Sensor Ultrassônico HC-SR04Sensor Ultrassônico HC-SR04Sensor Ultrassônico HC-SR04. Conectando Arduino UNO com Sensor Ultrassônico HC-SR04.