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Projetos Com Arduino Utilizando Modulos.pdf
- 1. Projetos com Arduino utilizando módulos Prof. JENER TOSCANO LINS E SILVA Governo do Estado de Pernambuco Secretaria de Educação Secretaria Executiva de Educação Profissional Escola Técnica Estadual Professor Agamemnon Magalhães ETEPAM 1
- 2. Projetos Propostos 1 - Carrinho autônomo com Arduíno (Thaenny e Jeyfferson) 2 - Contador de visitantes usando led IR e fototransistor (Carlos e Flávia) 3 - Braço robótico com 4 articulações controlado por LDRs (Lucas e Jailson) 4 - Arduino Parking Lot (Junior e Luciano) 5 - Arduino Radar (Fillipe) 6 - Arduino Bluetooth (Pedro Luiz e Alan) 7 - Acionando uma Lâmpada pela rede Ethernet 8 - Robô Industrial com sensor de presença 2
- 3. Plataformas Arduino Profissionais Projetos com Arduino ocupando menos espaço Arduino Nano Arduino Pro Mini – 5 Volts Dimensões: 33.3 x 18.0 (mm) Arduino Lilypad 3
- 4. Módulos a serem estudados • Sensor de Temperatura e Umidade • Sensor de Gás • Sensor de Presença • Sensor Ultrassônico • Controle Remoto Infravermelho • Módulos Transmissores Rádio Frequência • Acionamento via Bluetooth • Comunicação por Ethernet • Comunicação via Wi-Fi 4
- 5. Sensor de Temperatura e Umidade (DHT11) • O sensor DHT11 é um sensor de temperatura e umidade , que permite medir temperaturas de 0 a 50 Celsius, e umidade na faixa de 20 a 90%. • Não é um sensor extremamente rápido e preciso, por isso não é recomendada a utilização em ambientes de alto risco. • Sua faixa de precisão para temperatura é de 2 graus, e de umidade, 5%. • O mais comum é encontrá-lo em forma de módulo de três pinos: Vcc, Data e Gnd. 5
- 6. Montagem do Sensor de Umidade 6
- 7. Programa do Sensor de Umidade 7
- 8. Sensor de Gás com o Módulo MQ-2 • Sistema de detecção de gás importante item de segurança no projeto de automação residencial. • O sensor MQ-2 é um detector de gás e fumaça que pode indicar a presença de gás de cozinha. • Além de outros gases: Propano, Metano, Hidrogênio. • Seu nível de detecção vai de 300 a 10.000 ppm (partes por milhão), ajustáveis por um potenciômetro na parte de trás do módulo. • Um chip comparador LM393 é responsável por ler as informações do sensor e converter essas informações em sinais para o microcontrolador. 8
- 9. Montagem do Sensor de Gás • A porta digital 7 será utilizada para ligação ao pino D0 do módulo, e a porta analógica A2 será ligada ao pino A0 do módulo. • As portas digitais 8, 9 e 10 serão utilizadas para acionar um led vermelho e um buzzer (gás detectado), e um led verde no modo normal de operação (sem alarme). 9
- 10. Programa do Sensor de Gás 10
- 11. Sensor de Presença 11 • O sensor consegue detectar o movimento de objetos que estejam em uma área de 3 até 7 metros. • É possível ajustar a duração do tempo de espera para estabilização do PIR através do “trimpot” a baixo do sensor bem como sua sensibilidade. • A estabilização pode variar entre 5-200 seg (Default: 5seg).
- 13. Montagem do Sensor de Presença 13 Observação: • O pino DADOS refere-se ao sinal de saída que será 'Alto' indicando movimento ou 'Baixo' indicando nenhuma movimentação. • Quando a saída é acionada pelo movimento detectado esta ficará em alto por um curto período de tempo, mesmo se não haja mais movimento. • O tempo em alto pode ser setado variando o potenciômetro 'Time', sendo que o outro altera a sensibilidade.
- 15. O que é o sensor HC-SR04 ? • É um sensor ultrassônico que utiliza pulsos sonoros para determinar a distância de objetos (mesmo principio dos morcegos). • Oferece uma excelente precisão e leituras estáveis. • Não é afetado pela luz (do sol ou ambiente) ao contrário de sensor infravermelho. • Porém materiais “acústicos” podem dificultar as leituras do sensor. • O tempo que a onda leva para ir e voltar é medido pelo sensor, e como a velocidade do som é conhecida, é possível calcular a distância do objeto através da equação: 15
- 16. Características Técnicas – Alimentação: 5v DC – Corrente de trabalho: <2mA – Ângulo Efetivo: <15° (ângulo que o sensor “enxerga” objetos) – Distância de Trabalho : 2cm até 450cm – Resolução : 0.3 cm Ele possui 4 pinos, sendo 2 de alimentação e dois de comando. – Vcc – +5v – Trig – este pino tem que receber um pulso para iniciar uma nova leitura (emissor do pulso ultrassônico) – Echo – este pino irá para nível lógico alto(+5v) quando o pulso de ultrassom retornar (receptor do pulso ultrassônico) – Gnd – negativo(0v) 16
- 17. Função pulseIn() Sintaxe pulseIn(pino, valor) pulseIn(pino, valor, tempo) pino: número do pino para leitura do pulso (int). valor: nível do pulso para leitura (HIGH ou LOW). tempo (opcional): tempo de espera em microsegundos para que o pulso comece. O padrão é um segundo (unsigned long). Exemplo Lê um pulso (alto ou baixo) em um pino e retorna a largura do pulso (em microssegundos) ou “0” se nenhum pulso for concluída antes do tempo limite. Os pulsos podem ter duração de 10 microsegundos à 3 minutos. 17
- 18. Pequeno Projeto sem biblioteca Após abrir a IDE do Arduino e fazer o upload para sua arduino, clique no ícone de “serial monitor” para aparecer as medidas realizadas pela placa. 18
- 19. Pequeno Projeto com biblioteca Após abrir a IDE do Arduino e fazer o upload para sua arduino, clique no ícone de “serial monitor” para aparecer as medidas realizadas pela placa. 19
- 20. Controle Remoto Infravermelho(IR) • Quando apertamos o botão do controle, fazemos essa luz piscar, emitindo pulsos longos e curtos que compõem um código binário, convertido em comandos pelo aparelho ao qual se destina. • A cada botão do controle remoto corresponde um código específico. 20
- 21. O kit do Controle IR • 1 módulo receptor IR; • 1 led infravermelho; • 1 cabo de conexão e • 1 controle remoto (com bateria CR2025) 21
- 22. Programa Proposto Recepção do sinal do controle remoto, acendendo e apagando os leds vermelho e verde, conforme a sequência abaixo : • Tecla 1 : Acende led vermelho (FF30CF) • Tecla 2 : Apaga led vermelho (FF18E7) • Tecla 4 : Acende led verde (FF10EF) • Tecla 5 : Apaga led verde (FF38C7) • Tecla 9 : Apaga os 2 leds (FF52AD) 22
- 25. Módulos Transmissores RF (Rádio Frequência) • Com um Kit Módulo RF Transmissor + Receptor de 433 MHz, pode-se conseguir enviar e receber dados sem a necessidade de uso de fios. Modelo: MX-FS-03V - Alcance: 20-200 metros (conforme voltagem) - Tensão de operação: 3,5-12v - Modo de operação: AM (Modulação em Amplitude) - Taxa de transferência: 4KB/s - Potência de transmissão: 10mW - Frequência de transmissão: 433MHz - Dimensões: 19 x 19mm Modelo: MX-05V - Tensão de operação: 5v DC - Corrente de operação: 4mA - Frequência de recepção: 433MHz - Sensibilidade: -105dB - Dimensões: 30 x 14 x 7mm 25
- 26. Módulos transmissores RF (Rádio Frequência) 26
- 27. Programa Arduino sem biblioteca • Transmissor RF • Receptor RF 27
- 28. Programa Arduino com biblioteca RCSwitch • Transmissor RF • Receptor RF 28
- 29. Acionamento via Bluetooth • O módulo Bluetooth HC-06 é usado para comunicação wireless entre o Arduino e algum outro dispositivo com bluetooth, como por exemplo um telefone celular, um computador ou tablet. • As informações recebidas pelo módulo são repassadas ao Arduino (ou outro microcontrolador) via serial. • O alcance do módulo segue o padrão da comunicação bluetooth, que é de aproximadamente 10 metros. • O módulo HC-06 funciona apenas em modo slave (escravo), ou seja, ele permite que outros dispositivos se conectem à ele, mas não permite que ele próprio se conecte à outros dispositivos bluetooth. • O módulo HC-05 suporta o modo mestre e escravo e tem uma fácil configuração. 29 Especificações: - Protocolo Bluetooth: v2.0+EDR - Firmware: Linvor 1.8 - Frequência: 2,4GHz Banda ISM - Modulação: GFSK - Segurança: Autentificação e Encriptação - Banda de Onda: 2,4Hhz-2,8Ghz, Banda ISM - Tensão: 3,3v ou 5V - Corrente: Pareado 35mA; Conectado 8mA - Alcance: 10m - Baud Rate: 4800;9600;19200;38400;57600;115200;230400;460800; 921600;1382400 - Dimensões: 26,9 x 13 x 2,2mm - Peso: 9,6g Módulo Bluetooth RS232 HC-05
- 30. Características e ligação ao Arduino • O módulo possui 4 pinos : – Vcc (alimentação de 3,6 à 6v e 10 mA), GND, RXD e TXD, sendo os dois últimos utilizados para comunicação com o Arduino via serial. – O nível lógico dos pinos RXD e TXD é de 3.3v, o que significa que, para o Arduino Uno, por exemplo, vamos precisar de um divisor de tensão no pino RX para evitar que o módulo seja danificado. Isso é necessário pois o Arduino Uno trabalha com nível de sinal de 5v. 30
- 31. Programa no Arduino antes de montar o circuito 31
- 32. Montagem do Circuito • Ao montar o circuito deve-se observar a conexão do módulo bluetooth com a placa Arduino: a conexão TX do módulo deverá ser ligada ao RX do Arduino (porta digital 0), enquanto que a conexão do RX do módulo deverá ser ligado ao TX do Arduino (porta digital 1). • Como a conexão do módulo bluetooth também utiliza comunicação serial, isso pode interferir na comunicação com o computador, assim ao carregar o programa da CPU no arduino, deve-se desligar os cabos do módulo bluetooth com o arduino. 32
- 33. Domótica JL • Foi criado com o propósito de oferecer ao “USUÁRIO” uma plataforma simples e de multi aplicações. • O aplicativo é 100% compatível com os mais variáveis tipos de sistemas MICROCONTROLADOS, permitindo ao usuário ter o controle total dos comandos de envio através da comunicação serial por Bluetooth. • Podendo ser utilizado nos mais diversos projetos, garantindo ao usuário controle total de suas aplicações, tendo em vista que o DOMÓTICA JL é capaz de enviar e receber dados através de sua interface. 33
- 34. Módulo Arduino Ethernet W5100 34 • Permite conectar o Arduino (Uno ou Mega) à rede local e também à internet, possibilitando acesso remoto, transferência de dados, verificação remota de status de sensores, e muito mais. • Possui um leitor de cartões microSD.
- 35. Compatibilidade do Shield • É compatível tanto com o Arduino Uno e Mega. • Possui um slot para cartão micro-SD que pode ser usado para armazenar arquivos que vão servir na rede. 35
- 36. Montagem do módulo W5100 • Montagem do circuito com o ethernet shield devidamente encaixado no Arduino. 36
- 37. Configuração IP 37 Percebe-se que os endereços IP são separados por vírgula, ao invés de ponto, como é habitual. Para verificar o funcionamento da placa, deve-se abrir o prompt de comando DOS e digitar: ping 192.168.0.100
- 38. Envio de dados do arduino para o browser 38
- 39. Teste do programa • Para testar o programa, deve-se entrar no browser (Ex.: Firefox) e digitar o endereço da placa de rede configurada no programa; • Ao pressionar a tecla <ENTER> o browser irá acessar o servidor Web interno da placa e aguardará o pressionamento de um dos botões; • Pressionando um dos botões do circuito o LED correspondente será aceso, indicando que o botão foi acionado. Ao mesmo tempo, será exibida na tela a mensagem abaixo, de acordo com o botão pressionado; • O LED permanecerá aceso por 5 segundos, depois disso o browser exibirá a mensagem de "Aguardando..." para os 2 botões, sinalizando a espera de um novo sinal. 39
- 40. Módulo de rede Wi-Fi ESP8266 40 • Tem incorporado um módulo ESP12-E com antena embutida e um conversor USB-TTL (CH340), facilitando a comunicação e transferência de programas; • Tem um formato que facilita o uso em uma protoboard, permitindo acesso às 11 portas (GPIO) do módulo, não necessitando de um microcontrolador adicional como Arduino, PIC ou Raspberry para criação dos projetos; • O conector de alimentação é micro-usb, e serve também para comunicação com o computador; • A programação pode tanto ser feita em Lua, como também com a própria IDE do Arduino, com algumas modificações na parte de gerenciamento da placa; • A instalação do módulo ESP8266 NodeMCU no Windows foi feita de forma automática, tendo o módulo reconhecido na porta COM13 como um dispositivo USB- Serial CH340.
- 41. Instalação do ESPlorer • Com o ESPlorer a criação e transferência de programas para o módulo ESP8266 é bastante simplificada, sendo possível: salvar programas, enviar comandos especiais ao módulo, resetar, formatar, etc. (Exige JAVA v.7 ou superior); • Selecionar no console porta COM13, velocidade 9600 e no módulo o botão RST. 41
- 42. Montagem do módulo ESP8266 NodeMCU • O pino de dados do DHT22 deverá ser conectado à porta 4 do NodeMCU (GPIO02); • A alimentação do sensor de temperatura será feita pelos pinos 3.3V e GND do módulo; • Conectar o cabo microusb ao NodeMCU para ligar o circuito e iniciar o processo de transferência de programas. 42
- 43. Instalação biblioteca DHT22 Lua • Instalar a biblioteca DHT22 Lua; • Selecionar a opção RAW; • O código da biblioteca, "limpo", será exibido no browser; • Copiar todo o código e colar no ESPlorer, de preferência em uma nova aba; • Em seguida, clique em Save to ESP; • Na janela seguinte, coloque o nome do arquivo como dht22_min.lua e clique em Save; • O programa será então gravado localmente na sua máquina, e também transferido para o ESP8266 NodeMCU. 43
- 44. Programa Web Server com DHT22 • Copiar o programa WiFi.txt do site do Prof. para uma nova aba do ESPlorer. • Ele faz a leitura dos dados do DHT22 e cria um web server para exibição de uma página com as informações de temperatura e umidade. • Na linha 7, trocar os campos NOME_REDE e SENHA_REDE pelas informações da rede Wi-Fi à qual o módulo vai se conectar. • Pressionar a tecla Send to ESP e aguarde até que o programa seja transferido; • Na caixa de seleção do lado direito, abaixo da console, escolhe-se a opção =wifi.sta.getip() e clica em Send. O endereço IP será exibido no console (IP = 10.0.0.110); • Utilize o IP no browser, digitando-o na barra de endereços. Em poucos instantes as informações de temperatura e umidade do DHT22 serão enviadas pela placa. 44
- 45. The End! 45