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sensores para "Boneco"
By apocsantos, January 19, 2011 in Electrónica
Apesar de electrónica não ser propriamente a minha arte, (reparações é uma coisa, construir do zero é completamente diferente), pediram-me esta manha para ver a possibilidade de construir um circuito simples e extremamente barato, (quase descartável), que accionasse um apito, ou algo parecido, caso o boneco onde ele estaria instalado cai-se (embatesse com alguma força), ou um tempo pré-definido passa-se.
Fiz algumas pesquisas no google, encontro sensores, mas não encontro nada simples pratico e barato, que sirva esta necessidade simples, preferencialmente alimentado por uma pilha, pois é para um boneco que será utilizado para treinos de Busca e Salvamento, em que o objectivo é que uma vez "movido", caso caia, ou passe o tempo "pré-definido", para o resgate, ele accione um aviso sonoro.
Neste momento qualquer dica, ajuda, link, é bem vindo.
acho que não será uma grande ajuda, pois não iria ficar propriamente barato, mas um arduino, um acelerometro/sensor de pressão e um buzzer poderiam resolver a coisa..
Porque é que não há-de ficar barato? Em vez de um acelerómetro, usa-se um sensor de vibrações e em vez de um Arduino completo, usa-se apenas o ATmega já programado (num Arduino, eventualmente). Depois, uns botões para fazer reset ao tempo, por a contar...
ATmega328 ~ 5€
Sensor Vibrações Piezo ~ 3€
4 ou 5 botões ~ 2€
Mais os cabos, solda, caixa, conector de pilha, umas resistências... Enfim, uns 15 a 20 euros devem chegar. Não é exactamente "descartável", mas é agradável...
Eu substituiria o sensor de pressão por um switch de mercúrio. Se entendi correctamente, o boneco estará numa dada posição e cairá, activando o switch.
Como é alimentado com uma pilha, teria de ter uma espécie de relógio para se poder contabilizar o tempo passado.
Isto pode ser feito com electrónica digital simples... assim de repente teria de dar uma vista de olhos para ver portas lógicas que fizessem isto.
Outra ideia, se conheceres quem tenha a possibilidade de programar AVRs ou PICs, é colocar o sensor, buzzer, switch de reset, e talvez uns switches de configuração para fazer isto. O software em si é simples de fazer em C ou assembly.
Em termos de preço, se usares um AT90S2313 ou um chip mais pequeno (o programa não é muito complexo), ficará por 2 ou 3 € (o chip).
Com uma solução completamente digital (dos tempos da Maria Cachucha), terias de incluir um temporizador tipo 555, um contador binário, umas gates lógicas, flip-flop para o sensor de movimento e não estou a ver muito mais. Logo, mesmo que a solução do microcontrolador fique mais cara, não será por muito mais, mas a simplicidade, tamanho e facilidade de desenvolvimento e expansão serão muito maiores.
Agora... a parte mais chata... como fazer isto? O esquemático para o microcontrolador é simples de fazer. O código pode ser feito em C (para AVRs) num compilador open source... a parte chata é mesmo gravar o programa no microcontrolador...
Assim de repente, creio que uma das opções é procurar o pirata das boxes TVCabo da tua zona. Ele não sabe, mas tem o software e hardware de programação para AVR com ele. Normalmente chamam-lhe o JTAG (Não me lembro o significado do nome, mas permite depurar o código como se faz num Visual Studio ou NetBeans com stopping points e o camandro), mas não é mais que um circuito ICSP (In-Circuit Programming) que permite a gravação do programa sem tirar o chip da placa.
Ok... já estás a pensar como é que eu sei isto... Eu gosto de microcontroladores e em 2000 e poucos, encontrar microcontroladores AVR em Portugal era um pesadelo. Principalmente os mega, que eram os mais jeitosos, e que ainda gosto e utilizo (aquilo da BD, por exemplo).
No entanto, um iuminado qualquer descobriu como "crackar" as boxes TVCabo e fazia-o com um AT90S2313 (daí a minha referência). Ele colocou os esquemas e código (.hex) na net e surgiram os artistas de vão de escada em Portugal a fazer o mesmo. E subitamente, as lojas de electrónica passaram a vender AVRs... ou melhor, o modelo AT90S2313 usados pelos piratas da TVCabo.
Eu descobri tudo isto (inclusivé o cabo) ao tentar perceber porque é que as lojas tinham um chip daqueles e não os megas.
Pelo que sei, as PICs são mais baratas um pouco que os AVR, até porque é possível de obter amostras no site da Microchip, mas o problema é o programador e compilador. Compiladores de C para PIC são todos pagos e o programador é também caro e não se encontra muitas alternativas online para o substituir. Em termos de desempenho, creio que serão muito semelhantes.
ghst 0
Este é o circuito mais barato que eu me consigo lembrar:
Um PIC que tem como entrada um sensor tilt (http://www.sparkfun.com/products/10289) e como saída um buzzer http://www.sparkfun.com/products/7950.
Depois é programar o PIC para gerar um tom no buzzer caso o Tilt seja activado (atenção ao debounce do Tilt!) ou caso o temporizador atinja o limite.
O sensor Tilt é activado se na sua posição horizontal for orientado 30 graus p/ cima ou p/ baixo.
PIC: 0€ (a Microchip envia amostras gratuitas, mas tb podem ser adquiridos PICs 10F, 12F, 16F <3€);
Sensor Tilt: 1,45€ na SparkFun;
Buzzer: 1,45€ na SparkFun, 0,97€ no Lusorobótica (http://loja.lusorobotica.com/63-buzzer-pc-mount-12mm-2048khz.html)
regulador de tensão (L7805): 0,44 no Sonigate (http://www.sonigate.com/?pt#!/3/13567/Circuito-Integrado-L7805-Pos-V-Reg-5v-1A-4-To220/)
Pilha de 9V: 3,22€ no Mauser (http://www.mauser.pt/catalog/product_info.php?cPath=74_35&products_id=55318)
Ah, e é preciso não esquecer os condensadores p/ o regulador e desacoplamento, assim como uma protoboard.
Se o Tilt não produzir o efeito desejado (só é activado na mudança de orientação), provavelmente terás de utilizar um acelerómetro, como dito anteriormente. Nesse caso prepara-te para gastar mais €€€.
Podes usar um módulo com um acelerómetro já soldado e pronto a usar, tal como os que se vendem no Lusorobótica (http://loja.lusorobotica.com/16-acelerometro), ou na SparkFun.
Caso o buzzer não produza som suficientemente elevado, terás de utilizar outro tipo de buzzer mais potente (http://www.mauser.pt/catalog/product_info.php?cPath=324_788&products_id=55192). Nesse caso, tb terás de utilizar um relé e diodos de protecção. Tb podes sempre utilizar uma sirene (http://www.sonigate.com/?pt#!/3/10604/Besouro-Sirene-5-15VDC-120dB/), mas nesse caso se quiseres que se ouça alguma coisa, terás de utilizar uma bateria de 12V.
Se não tiveres à vontade com PICs e/ou não tiveres programador, nesse caso penso que o arduino é uma boa opção.
Tb é possivel que exista algo mais simples, sem microcontrolador, mas agora não me tou a lembrar de nada.
Antes de mais muito obrigado pelas respostas.
Estive a ler uma a uma, e claro, os meus conhecimentos de electrónica são realmente limitados, tirando a parte de programação, pois cheguei a fazer umas brincadeiras com micros Zilog Z80, durante uma curta formação de micro-processadores, e safo-me razoavelmente a programar pic's. Tenho acesso a um programador de PIC's / AVR's se precisar dele, basta pedir a um antigo professor.
A questão é simples, o boneco é feito com um fato-macaco velho, de forma a simular uma "pessoa", o ambiente onde ele vai ser usado, vai estar inevitavelmente bastante quente e cheio de fumo, pois será utilizado para treinos de busca e salvamento.
A ideia era que caso a equipe de "resgate" deixa-se o boneco cair, batesse com ele num obstáculo, ou o tempo "pré-definido" termina-se ele produzi-se um aviso sonoro de forma ao instrutor saber que a equipe não teve sucesso, para que se possa re-iniciar o exercício, e o instrutor ter uma noção mais "aprofundada" do que está a correr mal.
Uma das coisas que conclui é que se for possível colocar tudo numa "caixa mais ou menos estanque" seria melhor, pois em simulações com fogo, e combate a fogo, o boneco é molhado, e não convém que o circuito avarie.
A nível de baterias, se tiver de ser 12v até 3600mha, não tem problema, pois tenho algumas antigas de usar em brinquedos de airsoft que penso que sirvam perfeitamente para este efeito. A ideia de ser uma coisa barata é simples, a instituição não "nada em dinheiro", eu se fizer isto, irei fazer de borla, e caso avarie, convém que não fique caro "substituir / reparar".
Vi os componentes, as soluções parecem interessantes, mas agora resta-me um problema... Não faço a mais palida ideia de como os interligar! Se alguém me puder facilitar um esboço de onde eu me possa orientar, ou indicar o que ler para me orientar a fazer isto agradecia.
Muito obrigado a todos pelo tempo dispensado a responder!
Para ligar o buzzer ao PIC: http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Driving_a_piezo_speaker_with_a_PIC
Esquema arduino + Acelerometro + código (não será dificil adaptar a um PIC): http://www.arduino.cc/en/Tutorial/ADXL3xx
Para usar o sensor Tilt com o arduino (com um PIC seria algo mt semelhante): http://www.arduino.cc/en/Tutorial/TiltSensor
Caso precises ligar um relé ao PIC: http://www.winpicprog.co.uk/pic_tutorial_extras.htm;
Se tivesse tempo fazia o esquema completo, mas com os links descritos em cima penso q será fácil.
Por meia dúzia de € isso está feito, 555 em "one-shot" mode, e um reedswitch.
Estive a ver os links, com um arduino as coisas parecem ser relativamente fáceis, com a PIC ainda me meteu alguma confusão, pois electrónica não é "a minha guerra" de todos os dias, mas com ajuda chega-se lá. A desvantagem de usar o arduino é o custo, a vantagem, é poder alterar a programação do "bicho", bastando um portátil e um bocado de paciência. Mas o factor "descartável" vai-se à vida.
Para já debrucei-me sobre o que me foi mais fácil, ver o que tenho que posso reciclar! Tenho um besouro de um antigo carro (besouro de aviso de faróis ligados), funciona bem, faz barulho que se farta! Bateria também já arranjei duas... Meio viciadas, mas terão de servir a forma de colocar o circuito "estanque" basicamente é faze-lo peque-no o suficiente para caber numa caixa de plástico, que será posteriormente colada com silicone, ficando apenas uma tampa com parafusos, mas com borrachas de forma a que quando se aperte os parafusos fique quase estanque.
Agora vem a parte difícil... Fazer o circuito de forma que seja barato o suficiente para em caso de avaria, não ser difícil reparar, nem de substituir, caso fique completamente danificado. O que é bem possível que venha a acontecer algumas vezes.
Para já vou aguardar por mais alguma sugestão de como fazer isto, de forma realmente simples e barata, e vou estudar melhor a solução com o arduino, pois parece-se ser "a mais simples" se não das mais simples.
Obrigado por todas as respostas,
A desvantagem de usar o arduino é o custo, a vantagem, é poder alterar a programação do "bicho", bastando um portátil e um bocado de paciência. Mas o factor "descartável" vai-se à vida.
O ATmega do Arduino custa para aí 5€. Programas no Arduino, sacas o chip fora e soldas na tua placa. Depois compras um chip novo para o Arduino (que custa para aí 5€).
Importas-te de partilhar o teu conhecimento com o resto do povo? Eu dei mil e uma voltas à cabeça e não vejo um 555 em one shot a fazer isto tudo... principalmente só com um reed switch. :|
A opção de usar o chip do Arduino também é boa... Mas tendo a possibilidade de arranjar um programador de PIC/AVR, se calhar no fim acabaria por ficar mais barato que comprar um Arduino + chip. Claro que, se pretenderes interessar-te pela electrónica, o Arduino é uma boa maneira de te iniciares.
Na opção que dizes, provavelmente o switch de mercúrio não funcionaria tão bem como imaginava. O boneco vai ser transportado em maca, ou às costas? Em ombros?
Se o boneco estiver estacionário, o switch é boa ideia. Senão terás de encontrar outra solução. :\ uma espécie de acelerómetro por exemplo.
O boneco será transportado sempre de uma de 3 formas principais (seguro pelos braços e pernas (2 pessoas a pegar), às costas em que apenas 1 pessoa pega nele, ou de maca). A questão é que o boneco é utilizado em treinos bastante "realistas".
Basicamente uma casa feita em alvenaria e alguns contentores de carga modificados e reforçados, com escadas, e outros obstáculos, com acesso a uma "cave", e alguns túneis.
Durante os exercícios são queimados hidrocarbonetos, (em recipientes próprios) dentro da casa, de forma a criar fumo, calor e reduzir a visibilidade, tal como aconteceria numa situação real, em que a visibilidade pode ser tão pouca como 1 metro, e a temperatura pode ser bastante alta.
O objectivo era com este circuito, ter uma maneira mais realista e fiável de os formadores, formandos e restantes elementos durante os treinos (formação continua) / formações, terem uma noção do que estaria a acontecer no real.
Como o boneco é de pano, mesmo que caia, não faz barulho, dada a pouca visibilidade o formador / instrutor, não consegue ver se caiu e como é normal, dificilmente uma equipe ou uma pessoa quer admitir que "deixou cair", ou "bateu com o boneco na parede, ou algo semelhante, mesmo muitas vezes é difícil ter noção se bateu ou não, precisamente pela falta de visibilidade.
O arduino com acelerometro, era uma boa ideia, não fossem 2 problemas: 1º eu não faço ideia como ligar o arduino a um ou 2 acelerometros (parte de electrónica), 2ª o arduino não é assim tão barato, ainda custa 25€, e se avariar, não fica assim tão barato de reparar. O 1º arduino, no circuito, eu até estou na disposição de "caminhar a outra milha" e oferecer o circuito todo, com arduino e tudo do meu bolso, agora depois se avariar, não posso passar a vida a pagar arduinos... (considero-me boa pessoa, mas não pai natal). Já dou 4 noites 3 tardes, e muitas horas do meu tempo todos os meses à causa.
Obrigado por todas as dicas, e opiniões, se alguém fizer a amabilidade de me orientar melhor, para conseguir fazer isto com o arduino, eu agradecia. Eventualmente até me irei dedicar um bocado mais à electrónica, para além das reparações simples... É uma área fascinante, mas infelizmente não encontro documentação para ler.
debiminho 0
Utilizar um micro-controlador é solução mais simples para um programador,
podem ir sendo adicionadas funcionalidades.
Eu optaria por tentar utilizar componentes comuns
em aparelhos que avariaram ou não utilizo.
Para sentir a pressão eu optaria por um piezo,
http://www.discovercircuits.com/P/piezo.htm
Com um potenciómetro para definir a sensibilidade.
O 555 é um timer da era dos sauros .
Interessante... os treinos de emergência que tive nunca focaram este ponto. :|
Ligar o arduino a um acelerómetro, é na maior parte das vezes fácil. Existem já imensas bibliotecas online para acelerómetros e mesmo que não haja para o modelos escolhido, existem librarias para os acessos i2c (comunicação com dois fios) ou então faz-se o acesso com um conversor analógico-digital. Pela pesquisa que fiz, o único problema é mesmo o facto dos acelerómetros usarem 3,3V e o Arduino 5V.
Se pretenderes usar a placa do Arduino para fazer esta montagem, isto deixa de ser um problema uma vez que a placa do Arduino tem uma regulação para 3,3V. Montar isto é também relativamente simples uma vez que com uns pinos maquinados podes construir algo a que chamam de shield onde tens tudo lá soldado.
Existe um fórum com imensa informação em www.arduino.cc
Existe no entanto algumas coisas que me parece não teres compreendido bem das dicas anteriores.
Uma das dicas era comprares um Arduino e restante hardware para usar no boneco. Assim fazias o investimento inicial e pronto, não ficavas com um Arduino para brincar em casa.
Outra das dicas, dada pelo mjamado, era comprares um arduino, fazeres o desenvolvimento do software nessa placa e depois tirares o processador da placa e montares numa placa de protótipo esse chip com o restante hardware fazendo uma solução final. Esta solução ficar-te-ia pelo preço do chip com o bootloader já gravado (cerca de 5€), um socket, uns condensadores e um cristal. E claro, ficavas com o Arduino para teu belo prazer. Com tantas breakout boards e shields hoje em dia, só precisas de ter algumas luzes para construir algo de interessante.
Alguns factos que convém também saberes para poderes ter uma ideia do que estamos a falar. O Arduino é todo um sistema que torna o desenvolvimento em microcontroladores mais simples. Existe uma IDE, a linguagem de programação é uma espécie de C++ (com algumas alterações), o programa é gravado no microcontrolador através da porta USB.
A grande vantagem em termos de hardware do Arduino é o facto da placa ter já soldado um chip da FTDI que faz a "tradução" dos dados em USB para comunicar com a UART do microcontrolador. A alternativa a isto seria ter um daqueles conversores porque o chip é de soldadura superficial e não é qualquer um que consegue soldar aquilo sem equipamento especial.
A probabilidade de um Arduino avariar não é maior que a probabilidade do teu telemóvel avariar. Mas ainda assim, se avariar, será o chip e nesse caso, substituí-lo ficaria pelos tais 5€ que custa o microcontrolador. Daí que a solução do mjamado seja a mais agradável. Tudo bem que fica mais trabalhosa de inicio, mas também te permite aprender um pouco mais na área da electrónica e ficar com uma plataforma para isso.
Tendo mais dúvidas, dispõe.
Duvidas persistem... mas primeiro a resposta devida:
O boneco é usado em treinos num corpo de Bombeiros Voluntários, por isso mesmo são focados os aspectos normais da busca e salvamento de pessoas, em situações de incêndio, sismo, acidente, "a combinação das 3 anteriores", etc...
Eu sou lá Bombeiro, e agora que as necessidades mudam e os tempos mudam, também as exigências formativas mudam, como tal as necessidades de equipamentos mais "engenhosos" para detectar erros comuns, de forma a que se pratiquem mais os exercícios, também aumentou, por isso me foi pedido isto. Já perdi a conta às horas dedicadas a desenvolver software para uso dos Bombeiros, sem receber um centimo pelo trabalho. Este será apenas mais um desses trabalhos que se fazem por "amor à causa", isto claro, para além das 4 noites e 3 tardes mensais que cumpro de serviço.
Respondida a questão, cá vão duvidas! Eu tenho um arduino duemilanove c/ Atmega328, que comprei à algum tempo, para fazer umas brincadeiras... Nunca cheguei a brincar grande coisa com ele, pois falta-me tempo e conhecimentos de electrónica, penso que poderei usar esse, para programar o Atmega328 e depois retirar o chip, e soldar no circuito do boneco ?
Para fazer o circuito uma placa daquelas de fibra, furadas que normalmente se usam para fazer pequenos projectos (como não sei o nome técnico não invento, escrevo como as conheço) serviria perfeitamente ?
Alternativas mais baratas que o acelerometro que sejam fáceis de usar? Andei a ver acelerometros, parecem-me um pouco dispendiosos, se bem que abririam um bom leque de opções em termos de programação, de condições que poderiam accionar o besouro.
Eu sei são duvidas de novato, mas na construção de circuitos "do zero" sem diagramas, ainda sou muito verde...
Nunca cheguei a brincar grande coisa com ele, pois falta-me tempo e conhecimentos de electrónica, penso que poderei usar esse, para programar o Atmega328 e depois retirar o chip, e soldar no circuito do boneco ?
Sim, é isso. Precisas também do resto, um cristal, um regulador de tensão e uma mão cheia de componentes mais banais (resistências, condensadores, etc.). Existem esquemas de clones de Arduino para fazer à mão, é só olhares para eles, decidires o que é que precisas ou não (por exemplo, podes não vir a precisar de tantos I/O) e fazer numa placa dessas.
Com acelerómetros ficava bastante melhor, lá isso é verdade. A outra sugestão dos tilt sensors, que já foi dada, não te é útil, a menos que o boneco estivesse quieto.
Mas pensa assim: isso gasta-se dinheiro uma vez e pronto. É só um boneco? Se é só um, façam uma vaquinha lá nos bombeiros e gastem cerca de 200-300 euros num mega-boneco: accels no tronco e na cabeça, resistências variáveis à flexão em todos os pontos rotativos do corpo (pescoço, ombros, cotovelos, ancas, joelhos), para ter a certeza que ninguém lhe partia o pescoço, sensores piezo em pontos sensíveis (no crânio, por exemplo).
Para finalizar a coisa, um módulo XBee a emitir a telemetria por wireless, directamente para o portátil do instrutor... que podia enviar comandos de volta, por exemplo, fazer variar uns LED que indicassem que o "paciente" estava a atingir um ponto crítico.
Pronto, entusiasmei-me... Basicamente, com um Arduino, as potencialidades são ilimitadas...
Se eu tivesse "know-how" de electrónica para fazer isso tudo... era capaz de perder o juizo, fazer e oferecer... na realidade usamos 2 bonecos, mas normalmente um de cada vez! Se fosse uma coisa barata, fazia duplicado, se for uma coisa para 200 aerios, faria um e oferecia. Fazer vaquinhas lá é complicado, porque o pessoal anda todo "liso", ainda abona para algumas peças de fardamento, do próprio bolso e muito poucos são tão "imbecis como eu" para dar mais para a causa!
A tua ideia era "demais", era simplesmente "brutal" e acredita se eu soubesse o suficiente de electronica era "doido" de a fazer e oferecer, mas não tenho conhecimentos tão avançados. Safo-be a seguir diagramas e esquemas... nada mais!
Importas-te de partilhar o teu conhecimento com o resto do povo? Eu dei mil e uma voltas à cabeça e não vejo um 555 em one shot a fazer isto tudo... principalmente só com um reed switch.
555 para apitar caso o tempo ultrapassar, e reed switch para quando cair(mas na realidade queria dizer mercury switch, que agora são com uma esfera...)
E sim, o 555 pode ser "da era dos sauros" mas lá que serve para muito, serve
O arduino é muito poderoso, é um desperdício de processamento e dinheiro usar quer o chip quer o arduino todo, se quiserem um "User interface" com displays de 7 segmentos para mostrar o tempo dá para usar um ATtiny e vez de atmega, é programável e vão desde 8 pinos até 20 e poucos.
Mas o que se quer mesmo fazer em concreto? PS: Acelarómetros por 4€ no ebay, os tais chamados nunchuks da wii
nunchuck + arduino
PS: desculpem se disse algo que não fez sentido, estou cansado e não li o thread todo
Eu referi isto porque tenho curso de preparedness para a indústria offshore (não são bancos) e entre combate a incêncios, primeiros socorros, regras de segurança, evacuação, etc, etc... fazemos um exercício parecido ao que referiste, em que temos de descobrir a saída dum labirinto completamente escuro, em grupo. Normalmente existem bonecos no chão a simular mortos, e um ou dois instrutores pelo caminho com atitudes distintas à nossa presença. Um que vai de bom grado conosco e outro que se passa da cabeça e temos de reagir perante isso. Mas nunca simulámos a situação de termos de transportar alguém... ou como fazê-lo no escuro.
Relativamente às respostas técnicas, o mjamado respondeu claramente a todas elas. Eu acho que o melhor a fazer é definires o que pretendes e um preço. Em vez de dizeres que queres o mais barato possível, o melhor será definir um patamar. Imaginemos 50€ e começar a definir as coisas a partir daí. Assim torna-se mais simples. O que foi dito de procurar no eBay por acelerómetros é também uma boa ideia, depois podes ir colocando as dúvidas de interface aqui e o povo vai respondendo. Como já deves ter reparado, este não é dos sub-fóruns mais movimentados, mas existe quem goste de electrónica e responda prontamente.
Claro que se conheceres quem tenha um ferro de soldar e conhecimentos de electrónica para realizar a montagem é preferível. Pelo menos da primeira vez para ficares com uma ideia de como se faz. Depois é só ir mexendo.
Vais ver que depois de ligares um ou outro periférico ao Arduino não vais querer parar.
A tal placa perfurada chama-se veroboard.
Arranjei um arduino e penso seguir algumas das ideias apresentadas! ainda estou à espera que chegue por correio os acelero-metros (2 acelero metros de 6 eixos), para já, a ver que tal a coisa funciona:), mas parece ser interessante. Se bem que tenciono usar um "how-to" para fazer as ligações das duas coisas.