Sensor de Movimento - Pyroelectric Infra Red Sensor - PIR

Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);




Sensor de Movimento - 
Pyroelectric "Passive" InfraRed Sensor - PIR 


Pyroelectric ("Passive") InfraRed sensors


Radiação Infra-vermelha:
A radiação infravermelha existe no espectro electromagnético a um comprimento de onda que é maior do que a luz visível. Ela não pode ser vista, mas pode ser detectada. Objetos que geram calor também geram radiação infra-vermelha e a estes objetos incluimos animais e corpo humano, cuja radiação é mais forte em um comprimento de onda de 9.4um. 
Nesta gama de infra-vermelhos a radiação não irá passar através de muitos tipos de materiais que passam a luz visível, tais como vidro de janela normal e plástico. No entanto, vai atravessar, com alguma atenuação material, que é opaca à luz visível, tais como germânio e silício. 
Uma pastilha de silício não transformado faz uma boa janela de IR em um gabinete a prova de intempéries para uso ao ar livre. Também proporciona filtragem adicional para a luz na gama do visível.
O 9.4um infravermelho também vai passar através de polietileno, que é normalmente utilizada para fazer as lentes de Fresnel para concentrar a radiação infra-vermelha sobre os elementos sensores.


PIR:
São componentes eletrônicos que permitem que possamos monitorar movimentos dentro de um ambiente. Muito usado para detectar presença de humanos ou animais se movimentando num determinado ambiente e assim poder gerar um alarme de presença ou intrusão.
Geralmente são dispositivos de baixo consumo e baixa tensão de alimentação usados em residências ou lugares de trabalho e comércio.

Sensores PIR são feitos comum Sensor Pyroelétrico (uma caneca de metal com uma abertura quadrada ou retangular, onde um disposito é capaz de detectar níveis de irradiação infra-vermelho ou o quão "quente" é o objeto ou ser.

Sensor PIR, componente

Dimensões do elemento sensor

Pinagem do elemento sensor

O sensor PIR tem um circuito eletrônico capaz de amplificar os sinais e assim poder modular um sinal de saída em nível digital. São circuitos formados com o componente BISS0001 que em sua saída geram um sinal "on" "off" para pode acionar ou desligar um circuito externo de alta potência.

Encapsulamento

Dispositivo e pinos

Circuito básico de uso do sensor

Para muitos projetos ou produtos básicos que necessitam detectar quando uma pessoa está em movimento, entra ou sai de um determinado ambiente,... sensores PIR são de baixo custo e alta eficiência, com uma ampla gama de lentes que podem ser usados com diversos fins e sensibilidades.

Sensor e Lentes de Fresnel

A lente do sensor é fixada para uma varredura com um certo alcance e ângulo, determinando uma distância em que o objeto pode se encontrar  do sensor.

Conceito de sensor de movimento

Lentes e visão geral

Configuração típica usada em projetos

Lentes de Fresnel:

Lentes de Fresnel, focalizam e concentram o sinal no elemento sensor

Características das Lentes de Fresnel, Frontal e Topo

Captação Termal a partir do topo da lente

Captação Termal a partir da lateral da lente

O módulo sensor PIR já vem com o circuito eletrônico necessário para detecção de movimento e acionamento de cargas, tais como: Alarmes, buzinas, lampadas, etc... bastando fazer um circuito extermo de driver de potência.

Abaixo um circuito eletrônico mais elaborado para uso do sensor.

Características básicas:

Sáida: Pulso digital (3V), quando acionado (detecção de movimento) digital baixo quando ocioso (sem detecção de movimento). Comprimentos de impulso são determinadas por resistências e condensadores no circuito impresso e diferem de sensor para sensor.
Alcance / Sensibilidade: (6 m​​), 110 ° x 70 °
Alimentação: 5V-9V

BISS00001 Datasheet: http://www.ladyada.net/media/sensors/BISS0001.pdf

RE200B Datasheet: 
http://www.ladyada.net/media/sensors/RE200B.pdf

NL11NH Lens Datasheet: 
http://www.ladyada.net/media/sensors/NL11NH.pdf


Informações detalhadas:

Recomendo muito, que para obter mais informações, leia os artigos dos sites abaixo:
http://www.ladyada.net/learn/sensors/pir.html ou http://www.glolab.com/pirparts/infrared.html 

Onde você terá mais informações e projetos sobre o assunto.



Projeto:
Alarme de presença.

Vamos agora ao nosso projeto; um alarme de presença ou movimento, usando o sensor PIR, com um aviso sonoro de movimento ou intrusão.
Neste projeto, podemos colocar o alarme no modo silencioso e assim não teremos o aviso sonoro mas um aviso luminoso através de um LED vermelho.

HARDWARE & COMPONENTES:
1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++
1 x BreadBoard
1 x Sensor PIR
1 x Resistor de 220Ω
1 x Resistor de 10KΩ
1 x LED vemelho
1 x Buzzer Piezzo-Elétrico
1 x Botão Tactil (Dactilar)
Fios e cabos para as conexões

LAYOUT & DIAGRAMAS:
Abaixo o esquema de ligação com Arduino. Lembre-se de modificar a pinagem no programa para:
Pino Sensor: Digital_8
Pino LED: Digital_7
Pino Botão: Digital_6
Pino Buzzer: Digital_5

Vista geral do projeto

Detalhe do sensor PIR

TeensyDuino 2.0++

Botão, *Buzzer e LED, detalhes da ligação

*Nota: foi ligado em serie com o buzzer, um resistor de 330Ω somente para reduzir um pouco o barulho durante os testes; no projeto final não deve existir este componente.


SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:

Obtenha o sketch para o Arduino diretamente do 4shared:



http://www.4shared.com/file/EVNCmME3/PIR_Sensor_5.html

Versão para o Teensy 2.0++ (facilmente modificável para o Arduino, sob mudança das pinagens apenas).

Explicação básica do programa:

O programa usa um pino para o LED (pino 12), um pino para o sensor PIR (pino 10), um pino para o buzzer/speaker (pino 14) e um pino para o botão de reset do alarme (pino 16).

Na função "setup()", é feito a declaração de cada pino como entrada ou saída e também é inicializado a comunicação serial.

Neste projeto, algumas mensagens são exibidas no monitor serial da IDE do Arduino/Teensy (também facilmente configurável para exteriorizar para um display LCD serial I2C).

Na função "loop()", é feito a leitura  da entrada do sensor  e verifica-se se o valor é "High" ou "Low.

Se "High" é porque foi detectado intrusão, acendendo o LED vermelho e tocando um alarme sonoro, que somente será desativado ao ser pressionado o botão.

Na serial é escrito uma mensagem, sempre que for detectado movimento e sempre que cessar a detecção de movimento.

VÍDEOS & TESTES:

Assista diretamente no Youtube e Screencast, links abaixo:

http://www.screencast.com/t/rnWOL0xnDveo

http://www.youtube.com/watch?v=xlUlZt8labE

Arduino - Sensor PING

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ARDUINO - Sensor PING - Sensor Ultra-sônico de Distância

A teoria por traz disto.

Na parte de programação, iremos calcular a distância de um objeto em frente ao sensor ultra-sônico. Este sensor pode enviar um  "ping" num dado momento e receber um retorno refletido nos objetos num outro dado momento.
Um Ping não nada mais que um som em tonalidade não audível (frequências muito altas) ao ouvido humano, por isso o sensor é chamado "Ultra-sônico".

O sensor envia um ping no tempo t1 e recebe um som refletido no tempo t2.
Conhecendo a velocidade do som num meio de transporte (no caso o ar), e a diferença Δt=t2-t1, podemos ter o calculo da distancia de um objeto.
Exemplo: se Δt = 500 us (micro-segundos), nos sabemos que 250 us são para o ping bater no objeto e outros 250 us são necessários para o seu retorno.
A velocidade aproximada do som no ar seco é dada pela fórmula:

c = 331,5+0,6*(temperatura do ar em graus Celsius) [m/s]

@20°C , teríamos:

c = 331,5+0,6*20 = 343,5 m/s

Se convertermos a velocidade em centímetros / micro-segundos, obtemos:

c = 343,5*100/1000000 = 0,03435 cm/us

A distancia é então: D=( Δt/2)*c,

ou

D = 250*0,03435 = 8,6 cm

Ao invés de usar a velocidade do som, podemos também usar o "Pace of Sound"
Pace of Sound = 1/Velocidade do Som = 1/0,03435 = 29,1 us/cm

No caso da nossa equação D = ( Δt/2)/Pace of Sound

Ou seja:

D = 250/29,1 = 8,6 cm




HARDWARE & MATERIAL:

1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++
1 x Bread-Board
1 x Sesnor Ultra-sônico tipo HC-SR04
Fios e cabos para as conexões



datasheet: http://iteadstudio.com/store/images/produce/Sensor/HCSR04/HC-SR04.pdf

Visualização Frente

Visualização Costas

Especificações:

Alimentação: 5 VDC
Corrente de trabalho: 2 mA
Ângulo eficaz: < 15°
Alcance de distância: 2,5 ~ 430 cm
Resolução: 0,3 cm

Dimensões e diagrama de ângulo de trabalho

Tipica configuração de pinos

Gráfico de sequência de operação

Veja, que para o funcionamento, é necessário ativar o TrigPin por 10 us e então internamente o sensor PING emite 8 pulsos de 40Khz. Em seguida ele ativa a saída ECO e mantém esta saída ativa até que seja detectado o retorno do sinal no sensor. O tempo que o EcoPin vai ficar ativo é de:
150us para distancia mínima de 2,5cm
25ms para distância máxima de 4,3m
38ms para fora de alcance

Num cálculo básico, usando a biblioteca Ultrasonic.h, basta dividir o sinal por 58 para obter a distância em cm ou por 148 para obter a distância em polegadas.




ESQUEMAS & LAYOUT:

Abaixo o esquema básico de montagem:
GND do sensor conectado ao GND do Arduino
VCC do sensor conectado ao 5V do Arduino
Trig do sensor conetado ao pino digital 9 do Arduino
Echo do sensor conectado ao pino digital 8 do Arduino

SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:

Serão apresentado dois softwares, um sem uso de biblioteca e um com uso de biblioteca "Ultrasonic"
Você pode fazer o download da biblioteca e obter mais informações sobre ela diretamente dos sites:

http://iteadstudio.com/store/images/produce/Sensor/HCSR04/Ultrasonic.rar


http://iteadstudio.com/application-note/arduino-library-for-ultrasonic-ranging-module-hc-sr04/


O programa para Arduino ou Teensy 2.0++ pode ser obtido diretamente no 4shared:


http://www.4shared.com/file/rRfB9sHe/PING_Sensor_1.html

http://www.4shared.com/file/dZ2NdFeg/PING_Sensor_2.html

VÍDEOS:

Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com

Assista diretamente no:
Screencast - http://www.screencast.com/t/v3G2FvGzNp

Youtube - http://www.youtube.com/watch?v=HicK8viAUqk

Até o próximo projeto!

PONTE H - Experimentos, Parte-2

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PONTE H, Controle de Motor de Passo

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Este é um complemento aos posts anteriores, para mostrar o controle de um motor de passo utilizando a breakout de PONTE H-L298N.

Abaixo temos todo o esquema de ligação e os programas utilizados, além do vídeo explicativo.


HARDWARE & COMPONENTES:
1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++
1 x Ponte-H com L298N
1 x Motor de Passo tipo 17PM-M011 com 1.8 graus x 200 passos / 5V
1 x Potenciômetro 5K
1 x Regulador de Tensão 7805CT
Fios cabos e conectores para as ligações

Modelo 17PM-K021

O modelo de motor utilizado é unipolar, porém motores bipolares também podem ser usados.

Módulo Ponte H 2 Canais L298N

Este é um módulo de controle de motor DC com dois canais que  permite controlar velocidade e sentido de rotação de até dois motores.
Obs.: O pino +5V da placa PONTE-H é uma saída para alimentar o Arduino ou o Teensy 2.0++. Nunca utiliza como entrada (o %V enable deve permanecer configurado.

ESQUEMAS & DIAGRAMAS:

Foi usado o Tennsy 2.0++
mas o diagrama pode facilmente ser modificado para usar o Arduino (exemplo: usar as portas 8, 9 ,10 e 11 ao invés das 10, 11, 12 e 13; e também usar a porta analógica 0 ao invés da 38).

SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:

Baixe o software diretamente do 4shared:


http://www.4shared.com/file/bHxiWsUb/SteppMotor_SpeedControl_Knob.html

http://www.4shared.com/file/a8Vv_KrL/SteppMotor_OneRevolution.html

VÍDEO:

Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com

Assista diretamente no youtube, ou no Screencast:

http://www.youtube.com/watch?v=c0kGGu66PW4

http://www.screencast.com/t/o8xopDafjGG







Até o próximo projeto.

Arduino - BlueTooth

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Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
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VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);



ARDUINO - BLUETOOTH


O módulo Bluetooth serial, proporciona capacidade de controle remoto em até 50m de dispositivos LED, relés e cargas eletronicamente acionadas.

Os usos podem ser variados, podemos com tiristores, TRIACs e circuitos opto-acoplados, controlar cargas desde alguns mili-Ampéres até algumas dezenas de Ampéres.

Abaixo o circuito básico, controlando 3 LEDs nas cores Verde, Amarelo e Vermelho (sugestivo para simulação de semáforo). Vale sua criatividade em criar sequencias de acionamento.
Crie seu próprio projeto de automação residencial, controlando lampadas, eletrodomésticos, portões e outros dispositivos via celular/bluetooth.


HARDWARE & COMPONENTES:

1 x Arduino UNO, Duemilanove, MEGA ou TeensyDuino
1 x módulo bluetooth TX/RX
3 x resistores de 330Ω
3 x LEDs (cores: verde, amarela e vermelha)
1 x bread-board
1 x bateria + clip de alimentação
fios e cabos para conexões e comunicação

Módulo Bluetooth:

Módulo Bluetooth

DIAGRAMAS & ESQUEMAS:

Conexões com o módulo bluetooth

SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:


Para controle do Arduino via Bluetooth, utilizamos o software chamado: "S2 bluetooth terminal" encontrao gratuitamente no Marketing do Android, ou pelo link: http://www.androidzoom.com/android_applications/communication/s2-bluetooth-terminal-3_cgdny.html


O funcionamento é simples:
Ao digitar e enviar o número 1 no terminal bluetooth, acenderemos o LED verde, ao digitar e enviar a letra 'A' (considerando maiúsculas e minúsculas) apagará o LEd verde.
Assim acontecendo com o número 2 / letra 'B' e número 3 / letra 'C'.

Podemos enviar os comando separadamente ou enviar os comandos em sequência. O tempo entre um comando e outro dentro de uma sequencia é ajustado pelo parâmetro "tempo" no programa (teste a sua própria temporização), vamos ver abaixo:

Comandos individuais:
1 = liga o LED verde;
A = desliga o LED verde;
2 = liga o LED amarelo;
B = desliga o LED amarelo;
3 = liga o LED vermelho;
C = desliga o LED vermelho.

Sequencia de comandos (exemplos):
pisca-pisca - 1A1A1A1A1A1A1A1A (liga LEDvd espera 250ms desliga LEDvd...........)
pisca-pisca - 1111A1111A1111A1111A1111A (liga LEDvd 4 x 1000ms e desliga LEDvd..........)

sequencial vai e vem - 123CBA123CBA123CBA123CBA
pisca LEDs sequencias - 1A2B3C1A2B3C1A2B3C
semáforo (tempo mudado para 1000ms) - 111111A22B33333C111111A22B33333C111111A22B33333C111111A22B33333C (acende LEDvd por 5s, apaga LEDvd; acende LEDam por 2 s, apaga LEDam; acende LEDvm por 5s, apaga LEDvm)

Invente sua sequência de atuação....





Para o Arduino você pode baixar o scketch diretamente do 4shared, veja link abaixo:

http://www.4shared.com/file/O2fqPWlH/BlueTooth_1.html

VÍDEO:

Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com

Assista no screencast: http://www.screencast.com/t/YTfqRqDG

ou no youtube em: http://www.youtube.com/watch?v=PgmShybF2pg&feature=youtu.be

Espero que este projeto tenha ajudado a compreender como usar o módulo bluetooth com o Arduino.
Então, até o próximo projeto.


Não deixe de divulgar o blog para podermos divulgar o conhecimento a todos.

Obrigado.