Este projeto consiste em um protótipo de sonar projetado para detectar e rastrear a aproximação de objetos. Os dados coletados pelo sonar serão processados e exibidos em tempo real na tela de um computador, permitindo uma visualização dos objetos.
| Quantidade | Componentes | Especificações | Valor |
|---|---|---|---|
| 1 | Arduino | 5V | R$ 54,00 |
| 1 | Protoboard | 830 furos | R$ 10,00 |
| 4 | Jumpers M/F | 10 uni | R$ 7,00 |
| 7 | Jumpers M/M | 10 uni | R$ 7,00 |
| 1 | Ultrassom | HC-SR04 | R$ 16,00 |
| 1 | Servo Motor 9g | 1kg/cm | R$ 30,40 |
Valor Total: R$ 124,40
Arduino é uma placa de prototipagem eletrônica que permite, de maneira fácil, a integração entre software e hardware. Além disso, devido a sua versatilidade, o Arduino é usado em vários tipos de projetos, desde brinquedos até automações para a melhora da vida cotidiana.
O sensor de ultrassom HC-SR04 é utilizado para medir distâncias. Ele funciona emitindo pulsos ultrassônicos e calculando o tempo que leva para os ecos retornarem após refletirem em um objeto. No contexto de um projeto de sonar, o HC-SR04 foi montado em um micro servo motor, permitindo que ele gire e faça varreduras do ambiente. Conectado ao Arduino, o sensor HC-SR04 fornece leituras de distância em tempo real, que são processadas e exibidas na tela do computador.
Um micro servo motor é um componente ideal para projetos que requerem controle preciso de movimento. Este tipo de servo é compacto e eficiente, oferece torque suficiente para movimentar componentes leves. No contexto de um projeto do radar, o micro servo motor é utilizado para rotacionar sensor do sonar, permitindo a varredura do ambiente.
Este projeto consiste em um sistema de sonar baseado em Arduino, utilizando um micro servo motor de 9g e um sensor de ultrassom HC-SR04 para detectar e rastrear a aproximação de objetos. O funcionamento do projeto é descrito em etapas a seguir:
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Montagem do Hardware:
- O sensor de ultrassom HC-SR04 é montado sobre o micro servo motor.
- O servo motor é controlado pelo Arduino, permitindo que o sensor gire em diferentes ângulos para realizar varreduras do ambiente.
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Configuração do Arduino:
- O Arduino é programado para controlar o servo motor, ajustando sua posição em intervalos regulares.
- O Arduino também envia sinais de controle ao sensor de ultrassom para emitir pulsos ultrassônicos e medir o tempo de retorno do eco.
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Aquisição de Dados:
- O sensor HC-SR04 emite pulsos ultrassônicos e mede o tempo que os ecos levam para retornar após refletirem em um objeto.
- O Arduino calcula a distância dos objetos com base no tempo de retorno dos ecos.
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Processamento de Dados:
- O Arduino processa os dados de distância e ângulo do servo motor para determinar a posição dos objetos no ambiente.
- Os dados coletados são enviados para um computador.
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Visualização dos Resultados:
- Os resultados da varredura do sonar são exibidos em tempo real na tela do computador.
video.mp4
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Baixar o Software Arduino
- Acesse aqui o site oficial do Arduino e faça o download do software correspondente ao seu sistema operacional.
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Inserir o Código no Arduino
- Abra o Arduino IDE.
- Copie o código do projeto e cole na área de trabalho do Arduino IDE.
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Configurar a Placa Arduino
- No menu superior, vá em
Ferramentas>Placa>Arduino AVR Boards. - Selecione o modelo da sua placa Arduino (ex: Arduino Uno, Arduino Mega, etc.).
- No menu superior, vá em
-
Selecionar a Porta de Comunicação
- Ainda em
Ferramentas, vá emPortae selecione a porta à qual seu Arduino está conectado (ex: COM3, COM4, etc.).
- Ainda em
-
Compilar e Enviar o Código
- Clique no ícone de verificação (✓) para compilar o código.
- Em seguida, clique no ícone de seta (→) para enviar o código compilado para a placa Arduino.
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Baixar o Software Processing
- Acesse aqui e baixe o software Processing. Instale-o em seu computador.
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Fechar o Arduino IDE
- Após enviar o código para a placa Arduino, feche o Arduino IDE. Isso é necessário porque o Processing usará a mesma porta de comunicação, evitando conflitos.
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Inserir o Código no Processing
- Abra o Processing.
- Copie o código do projeto e cole na área de trabalho do Processing.
-
Configurar a Porta no Código do Processing
- No código do Processing, encontre a linha
myPort = new Serial(this, "COM4", 9600);. - Substitua
"COM4"pela porta à qual o Arduino está conectado (a mesma configurada no Arduino IDE).
- No código do Processing, encontre a linha
-
Configurar a Fonte no Processing
- Vá em
Ferramentas>Criar Fontee selecione a fonte desejada. - Copie o nome do arquivo da fonte exibido no campo
filename. - No código do Processing, encontre a linha
orcFont = loadFont("AgencyFB-Reg-30.vlw");e substitua"AgencyFB-Reg-30.vlw"pelo nome da fonte copiada.
- Vá em
-
Ajustar o Tamanho da Janela
- No código do Processing, encontre a linha
size(1366, 768);. - Altere os valores para o tamanho da tela do monitor onde o radar será exibido (ex:
size(1920, 1080);para um monitor Full HD).
- No código do Processing, encontre a linha
-
Compilar e Executar o Código
- Clique no ícone de play (►) para compilar e executar o código.
- Uma nova janela abrirá com a interface do radar, já começando a escanear.
- Certifique-se de que o Arduino esteja conectado corretamente ao computador.
- Verifique se os drivers da placa Arduino estão instalados.
- Feche sempre o Arduino IDE antes de iniciar o Processing para evitar conflitos de porta.
Seguindo esses passos, o projeto de radar estará configurado e funcionando corretamente.
// Inclui a biblioteca Servo Motor
#include <Servo.h>
// Define os pinos Trig e Echo do sensor ultrassônico
const int trigPin = 10;
const int echoPin = 11;
// Variáveis para a duração e a distância
long duration;
int distance;
Servo myServo; // Cria um objeto servo para controlar o servo motor
void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
Serial.begin(9600);
myServo.attach(12); // Define em qual pino o Servo Motor está conectado
}
void loop() {
// gira o Servo Motor de 15 a 165 graus
for(int i=30;i<=165;i++){
myServo.write(i);
delay(30);
distance = calculateDistance();// Chama uma função para calcular a distância medida pelo sensor ultrassônico para cada grau
Serial.print(i); // Envia o grau atual para a porta serial
Serial.print(","); // Envia o caractere de adição ao lado do valor anterior necessário posteriormente no IDE de processamento para indexação
Serial.print(distance); // Envia o valor da distância para a porta serial
Serial.print("."); // Envia o caractere de adição ao lado do valor anterior necessário posteriormente no IDE de processamento para indexação
}
// Repete as linhas anteriores de 165 a 15 graus
for(int i=165;i>30;i--){
myServo.write(i);
delay(30);
distance = calculateDistance();
Serial.print(i);
Serial.print(",");
Serial.print(distance);
Serial.print(".");
}
}
// Função para calcular a distância medida pelo sensor ultrassônico
int calculateDistance(){
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
// Define o trigPin no estado HIGH por 10 micro segundos
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // Lê o echoPin, retorna o tempo de viagem da onda sonora em microssegundos
distance= duration*0.034/2;
return distance;
}
import processing.serial.*; // importa biblioteca para comunicação serial
import java.awt.event.KeyEvent; // biblioteca de importações para ler os dados da porta serial
import java.io.IOException;
Serial myPort;
// variáveis
String angle="";
String distance="";
String data="";
String noObject;
float pixsDistance;
int iAngle, iDistance;
int index1=0;
int index2=0;
PFont orcFont;
void setup() {
size (1366, 768); // ***MUDE ISTO PARA SUA RESOLUÇÃO DE TELA***
smooth();
myPort = new Serial(this,"COM3", 9600); // inicia a comunicação serial
myPort.bufferUntil('.'); // lê os dados da porta serial até o caractere '.' Então, na verdade, lê isto: ângulo, distância.
orcFont = loadFont("AgencyFB-Reg-30.vlw");
}
void draw() {
fill(98,245,31);
textFont(orcFont);
// simulating motion blur and slow fade of the moving line
noStroke();
fill(0,4);
rect(0, 0, width, height-height*0.065);
fill(98,245,31); // cor verde
// chama as funções para desenhar o radar
drawRadar();
drawLine();
drawObject();
drawText();
}
void serialEvent (Serial myPort) { // começa a ler dados da porta serial
// lê os dados da porta serial até o caractere '.' e coloca na variável String "data".
data = myPort.readStringUntil('.');
data = data.substring(0,data.length()-1);
index1 = data.indexOf(","); // encontre o caractere ',' e coloque-o na variável "index1"
angle= data.substring(0, index1); // leia os dados da posição "0" para a posição da variável index1 ou seja o valor do ângulo que a placa Arduino enviou para a porta serial
distance= data.substring(index1+1, data.length()); // ler os dados da posição "index1" para o final dos dados pr thats o valor da distância
// converts the String variables into Integer
iAngle = int(angle);
iDistance = int(distance);
}
void drawRadar() {
pushMatrix();
translate(width/2,height-height*0.074); // move as coordenadas iniciais para o novo local
noFill();
strokeWeight(2);
stroke(98,245,31);
// desenha as linhas do arco
arc(0,0,(width-width*0.0625),(width-width*0.0625),PI,TWO_PI);
arc(0,0,(width-width*0.27),(width-width*0.27),PI,TWO_PI);
arc(0,0,(width-width*0.479),(width-width*0.479),PI,TWO_PI);
arc(0,0,(width-width*0.687),(width-width*0.687),PI,TWO_PI);
// desenha as linhas angulares
line(-width/2,0,width/2,0);
line(0,0,(-width/2)*cos(radians(30)),(-width/2)*sin(radians(30)));
line(0,0,(-width/2)*cos(radians(60)),(-width/2)*sin(radians(60)));
line(0,0,(-width/2)*cos(radians(90)),(-width/2)*sin(radians(90)));
line(0,0,(-width/2)*cos(radians(120)),(-width/2)*sin(radians(120)));
line(0,0,(-width/2)*cos(radians(150)),(-width/2)*sin(radians(150)));
line((-width/2)*cos(radians(30)),0,width/2,0);
popMatrix();
}
void drawObject() {
pushMatrix();
translate(width/2,height-height*0.074); // move as coordenadas iniciais para o novo local
strokeWeight(9);
stroke(255,10,10); // cor vermelha
pixsDistance = iDistance*((height-height*0.1666)*0.025); // cobre a distância do sensor de cm para pixels
// limitando o alcance a 40 cms
if(iDistance<40){
// draws the object according to the angle and the distance
line(pixsDistance*cos(radians(iAngle)),-pixsDistance*sin(radians(iAngle)),(width-width*0.505)*cos(radians(iAngle)),-(width-width*0.505)*sin(radians(iAngle)));
}
popMatrix();
}
void drawLine() {
pushMatrix();
strokeWeight(9);
stroke(30,250,60);
translate(width/2,height-height*0.074); // move as coordenadas iniciais para o novo local
line(0,0,(height-height*0.12)*cos(radians(iAngle)),-(height-height*0.12)*sin(radians(iAngle))); // desenha a linha de acordo com o ângulo
popMatrix();
}
void drawText() { // desenha os textos na tela
pushMatrix();
if(iDistance>40) {
noObject = "Fora do Radar";
}
else {
noObject = "Objeto Detectado";
}
fill(0,0,0);
noStroke();
rect(0, height-height*0.0648, width, height);
fill(98,245,31);
textSize(25);
text("10cm",width-width*0.3854,height-height*0.0833);
text("20cm",width-width*0.281,height-height*0.0833);
text("30cm",width-width*0.177,height-height*0.0833);
text("40cm",width-width*0.0729,height-height*0.0833);
textSize(40);
text("Objeto: " + noObject, width-width*0.875, height-height*0.0277);
text("Anglo: " + iAngle +" °", width-width*0.48, height-height*0.0277);
text("Distancia: ", width-width*0.26, height-height*0.0277);
if(iDistance<40) {
text(" " + iDistance +" cm", width-width*0.225, height-height*0.0277);
}
textSize(25);
fill(98,245,60);
translate((width-width*0.4994)+width/2*cos(radians(30)),(height-height*0.0907)-width/2*sin(radians(30)));
rotate(-radians(-60));
text("30°",0,0);
resetMatrix();
translate((width-width*0.503)+width/2*cos(radians(60)),(height-height*0.0888)-width/2*sin(radians(60)));
rotate(-radians(-30));
text("60°",0,0);
resetMatrix();
translate((width-width*0.507)+width/2*cos(radians(90)),(height-height*0.0833)-width/2*sin(radians(90)));
rotate(radians(0));
text("90°",0,0);
resetMatrix();
translate(width-width*0.513+width/2*cos(radians(120)),(height-height*0.07129)-width/2*sin(radians(120)));
rotate(radians(-30));
text("120°",0,0);
resetMatrix();
translate((width-width*0.5104)+width/2*cos(radians(150)),(height-height*0.0574)-width/2*sin(radians(150)));
rotate(radians(-60));
text("150°",0,0);
popMatrix();
}
- Jhonatan Barboza da Silva
- João Gabriel Pieroli da Silva
- Pedro Henrique de Sousa Prestes
- Kevin Ryoji Nakashima