UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIAL DO RIO GRANDE DO SUL

SENAC INFORMTICA UNIDADE SVIGN

CURSO TCNICO EM INFORMTICA

EIGLA FAGUNDES, FBIO GAZZANA

SENSOR ULTRASSNICO PARA DEFICIENTES VISUAISPorto Alegre

2015

EIGLA FAGUNDES, FBIO GAZZANA SENSOR ULTRASSNICO PARA DEFICIENTES VISUAIS

Trabalho de investigao cientfica apresentado ao Curso de Tcnico em Informtica como recurso avaliativo principal do Componente Curricular de Metodologia de Projetos, visando atender as exigncias da 6 Feira de Projetos do SENAC-RS.Orientador: Vlter Brandenburger VasconcellosPorto Alegre

2015RESUMOO presente projeto tem por objetivo fazer um dispositivo capaz de proteger a cabea do deficiente visual, avisando-o que h obstculo sua frente. Esse dispositivo consiste em uma associao entre um sensor ultrassnico, uma placa micro controladora e um componente que emita som ou vibrao de alerta. Denominamos esse dispositivo de maneira genrica de sensor ultrassnico. Esse dispositivo est apoiado a um bon. Em hiptese alguma esse sensor ultrassnico deve substituir a bengala branca, ou seja, ele um dispositivo de apoio e auxlio a bengala.

Ao formularmos o projeto e, consequentemente o prottipo, tivemos como linha condutora algumas caractersticas qualitativas e quantitativas. O sensor ultrassnico deve ser prtico no uso, o custo dos componentes deve alcanar no mximo 1/3 do salrio mnimo nacional, ocasionar pouca manuteno, deve ficar discreto no corpo dos deficientes visuais, e ter uma autonomia energtica eficiente, no mnimo, dois dias, em estado de espera. Neste ltimo item pretendemos utilizar energia limpa ao dispositivo, como alternativa de outro versionamento do dispositivo, ou seja, em propostas de melhorias aos primeiros testes realizados. A alimentao do sensor ultrassnico preferencialmente deve ser com energia solar, atravs de placa foto voltaica que intercalaro com as baterias recarregvel de longa durao.

Palavras-chave: Placa microcontroladora, Sensor ultrassnico. Deficiente visual. Proteo cabea.

LISTA DE FIGURASFigura 1: Arduino .............................................................................................................13

Figura 2: Princpio de funcionamento do sensor ultrassnico...........................................14

Figura 3: Desenho tcnico do projeto................................................................................15

Figura 4: Exemplo de cdigo para Arduino e sua IDE de desenvolvimento.....................16

Figura 5: Exemplo de placa foto voltaica para alimentao do Arduino...........................16LISTA DE TABELASTabela 1 - Cronograma de Atividades....................................................................................18

Tabela 2 - Custos do Projeto e Prottipo...............................................................................19

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

Todas as abreviaturas e siglas devem ser ordenadas alfabeticamente e seguidas de seus respectivos significados. Vide exemplo abaixo: DVDeficiente Visual

IDEAmbiente de Desenvolvimento Integrado

mAMili Ampres (Medida de Corrente Eltrica)

OSSistema Operacional

ROMMemria de Somente Leitura

USB Barramento Serial Universal

VVoltagem (Medida de Tenso Eltrica)SumrioRESUMO11 JUSTIFICATIVA72 OBJETIVO GERAL82.1 OBJETIVOS ESPECFICOS93 REFERENCIAL TERICO103.1 SOBRE O ARDUINO124 METODOLOGIA134.1 CRONOGRAMA DE ATIVIDADES184.2 CUSTOS195 RESULTADOS206 CONCLUSES21REFERNCIAS22

INTRODUOAo observarmos em nosso cotidiano os deficientes visuais (DVs) testemunhamos as colises destes com obstculos que, muitas vezes, so potencialmente prejudiciais a sua integridade fsica. Para isso a tecnologia pode auxiliar na manuteno da sade fsica dos DVs.

1 JUSTIFICATIVATendo em vista diversos obstculos rgidos na altura da cabea do deficiente visual (DV) percebe-se a importncia de um dispositivo capaz de emitir som ou vibrao quando o DV estiver prestes a colidir a sua cabea a tais obstculos.2 Objetivo GeralDesenvolver um projeto de criao de um sensor ultrassnico para deficientes visuais.

2.1 OBJETIVOS ESPECFICOS Verificar equipamentos similares j utilizados no mercado.

Analisar os melhores equipamentos para a realizao do projeto.

Verificar junto aos deficientes visuais a utilizao de um dispositivo que os auxiliasse em sua locomoo.

Testar o prottipo nos prprios desenvolvedores do prottipo.

Testar o prottipo do dispositivo nos deficientes visuais.

3 REFERENCIAL TERICO

Historicamente, os deficientes percorreram caminhos difceis e se depararam com diversos obstculos e percalos no mbito social. Neste contexto, eles foram estigmatizados, castigados, condenados, sacrificados, negados e excludos do convvio social, pelo fato de no se enquadrarem nos padres de normalidade estipulados pelos grupos sociais a que pertenciam. Durante sculos a ideia de normalidade impiedosamente perseguiu os deficientes e determinou seus destinos.

Isto ocorria porque a deficincia um fenmeno construdo socialmente, varia de cultura para cultura, e est impregnada de crenas, valores e ideologias. Nas sociedades primitivas, por exemplo, as pessoas cegas eram vistas como possudas por espritos malignos pecadoras e por essas razoes eram mortas ou abandonadas. Dessa fora em grande parte das sociedades primitivas no havia cegos, pois manter qualquer contato com eles significava manter contato com um esprito do mau. O cego era, portanto objeto de temor religioso, como relata.

Na antiguidade, de modo geral as pessoas que nasciam com deformidade ou qualquer anormalidade eram abandonadas negligenciadas ou mortas de diferentes maneiras. Essa pratica eram muito comuns nas regies da Europa, sobretudo na Grcia, Roma e Egito, onde o culto pelo corpo saudvel e forte eram fatores decisivos na poca As crianas com deficincias fsicas ou mentais nascidas em Esparta eram eliminadas ou abandonadas, j que eram consideradas subumanas.

J durante a idade mdia, devido ao fortalecimento do cristianismo, a situao de total desprezo e desateno destinada aos deficientes se modificou, pois o povo assimilou a ideia de que os homens eram criaturas divinas, filhos de Deus e dessa, forma a prtica de extermnio foi condenada. Nessa poca, os deficientes foram alvos de caridade e acolhidos /enclausurados em asilos, conventos ou igrejas, tal como ocorria com leprosos, os paralticos, os doentes venreos. Este foi ento o perodo caracterizado pela segregao das pessoas em instituies, e tambm o perodo no qual ocorreu a fundao do primeiro hospital para pessoas cegas informa que a instituio foi fundada em Paris pelo rei Lus IX, por volta de 1260, com o objetivo de atender soldados que haviam ficados cegos durante a Stima Cruzada. O nome dado para o hospital foi Quinze-Vingts, o que significa 15 vezes 20, ou seja, 300 soldados cegos.

A idade moderna que se estendeu do sculo XV ao XVIII, foi marcada pela mudana da viso supersticiosa para a viso organicionista, principalmente, a partir do sculo XVIII, fazendo com que o entendimento sobre a deficincia visual se tornasse mais aprofundado A cincia surgiu como uma forma de explicar doena e tambm dar respostas para os tratamentos dos deficientes. A viso supersticiosa e a maldio religiosa, consequentemente, se enfraqueceram diante dos avanos da cincia e do poder da figura do mdico. (MONTEIRO, 2012).

3.1 SOBRE O ARDUINO Os apaixonados por tecnologia certamente j pensaram em prover solues eletrnicas que resolvessem probleminhas do dia a dia. Com o Arduino, uma placa fabricada na Itlia utilizada como plataforma de prototipagem eletrnica que torna a robtica mais acessvel a todos. Projeto italiano iniciado em 2005 tinha primeiramente cunho educacional e interagia com aplicaes escolares.

O sucesso nessa fase foi to grande que mais de 50 mil placas open source foram vendidas e rendeu um documentrio de 2010 sobre a trajetria de desenvolvimento da plaquinha. As unidades so constitudas por controladora Atmel AVR de 8 bits, pinos digitais e analgicos de entrada e sada, entrada USB o que permite conexo com computadores ou serial e possui cdigo aberto, que quando modificado, d origem a outros derivados ino que por questes comerciais levam nomes como Netduino, Produino e Garagino. A placa Arduino no possui recursos de rede, mas pode ser combinada com outros Arduinos criando extenses chamadas de Shields

A fonte de alimentao recebe energia externa por uma tenso de, no mnimo, 5.5 volts e mximo de 12 volts com corrente mxima de 300mA. A placa e demais circuitos funcionam com tenses entre 5 e 3,3 volts. Embutido no Arduino h ainda um firmware que combina memria ROM para leitura e um programa gravado neste tipo de memria carregado na memria da placa controladora, que aceita Windows, Linux e Mac OS X.

Em termos de software, o Arduino pode ter funcionalidades desenvolvidas por meio da linguagem C/C++, que utiliza uma interface grfica escrita em Java. As funes IDE do Arduino permitem o desenvolvimento de software que possa ser executado pelo dispositivo.

a que entram ideias como a automao de casas, acender luzes por meio da controladora ou projetos mais ousados como o Biometric Security Toy Box, que une a biometria, mais especificamente a ideia do novo sensor de identidade digital da Apple, o Touch ID do iPhone 5S, ao Arduino.

O projeto do designer ingls Grant Gibson consiste em trocar a fechadura convencional da caixa de brinquedos (que abriga a coleo de carrinhos do seu filho) por um acesso por impresso digital. O sistema baseado em placa Arduino Uno e um sensor de impresso digital ptico. Uma vez cadastrada a digital da criana, s ela consegue ter acesso a sua caixa de brinquedos (TECHTUDO, 2014). 4 METODOLOGIAEste projeto foi elaborado a partir das nossas observaes dos deficientes visuais (DVs), com suas dificuldades em se locomoverem nas ruas de Porto Alegre. Obstculos como: placas de sinalizao, janelas venezianas abertas, orelhes, etc, fizeram-nos refletir sobre a maneira que poderamos auxiliar esses cidados. Com a tecnologia mais acessvel a pessoas com conhecimento bsico em informtica e eletrnica, como o nosso caso, foi possvel unir a necessidade dos DVs com a tecnologia disponvel no mercado.Todas etapas e fases como montagem e pesquisas foram detalhadas nos itens que seguem, de acordo com a ordem cronolgica correta.Quando assistimos propagandas do dispositivo chamado sensor de estacionamento, inserido para os veculos automotores, surgiu a ideia foi adaptar esse dispositivo nos DVs. Aps fazermos uma pesquisa na internet sobre sensor para estacionamento nos deparamos com inventos semelhantes utilizando o micro controlador Arduno UNO e um sensor ultrassnico.

O Arduino uma placa eletrnica que, associada a outros dispositivos de entrada e sada de sinais eletrnicos, nos possibilita program-lo fazendo com que execute diversas tarefas (ver figura 1). Entre elas est a tarefa de disparar um sinal ultrassnico e capturar o sinal refletido em um obstculo em determinada distncia. Na sequncia, o Arduino energiza um buzzer, ou seja, uma pequena sirene que emitir um bip.

Figura 1: Placa Arduino UnoPara o incio do projeto foi necessrio adquirirmos o Arduino, o sensor ultrassnico, um buzzer, um cabo para conexo USB, uma protoboard (matriz de contatos em forma de placa com furos para adaptar os componentes eletrnicos provisoriamente para as experimentaes), um sensor ultrassnico prprio para o Arduino (conhecido como HC-SR04) e o programa que faz o gerenciamento do micro controlador. Este ltimo item gratuito. Conseguimos o programa chamado Sketch arduino-1.0.5-r2-Windows no site dos inventores do Arduino.

Muitos testes foram realizados com os componentes eletrnicos e com as linhas de programao do cdigo, at atingir o resultado esperado.

Aps ter uma resposta adequada ao esperado, ou seja, com algum obstculo que esteja a cerca de 80 centmetros do usurio, haja a emisso de um sinal sonoro de alerta, como ilustrado na figura 2. O dispositivo foi adaptado finalmente a um acessrio para portabiliz-lo, sendo escolhido um bon, devido a sua praticidade de uso, a flexibilidade angular e por estar na mesma altura dos olhos o que otimiza sua ao como guia e suporte de locomoo aos deficientes visuais.

Figura 2: Princpio de funcionamento do sensor ultrassnicoA montagem do dispositivo ultrassnico no DV ser da seguinte maneira: o sensor ultrassnico ficar instalado na viseira do bon. Nos terminais da placa eletrnica do sensor sero soldados os fios que ligaro os terminais do sensor aos terminais do Arduino. Pensamos em alojar a placa do Arduino e a bateria de 9V em uma pequena bolsa, semelhante a uma pochete para celular, que ficar presa ao corpo do DV. Inclusive a bateria poder ser facilmente conectada e desconectada da placa do micro controlador por meio de um conector tipo macho (conhecido como plug). J o buzzer poder ficar prximo ao sensor ultrassnico na viseira do bon.

Para o desenho tcnico do projeto contamos com um programa gratuito chamado de Fritzing.0.9.0b.32.pc. Esse programa pode ser baixado no site: http://fritzing.org/download/. O Fritzing realmente d a ideia aproximada do prottipo que elaboraremos (ver figura 3). As partes que compes o desenho tcnico so: a placa do Arduino, a protoboard, o sensor ultrassnico, o buzzer e a fiao.

Figura 3: Desenho tcnico do projeto

O programa de gerenciamento do Arduino UNO foi conseguido atravs de pesquisa na internet atravs do site: http://arduino.cc/en/Main/Software. Ns modificamos de maneira sutil o programa para se adequar aos nossos objetivos. Programamos no sketch (ou rascunho) do Arduino para que numa distncia o buzzer emita um bip. Um exemplo da estrutura do cdigo e da IDE para desenvolvimento da programao pode ser visto na figura 4.

Figura 4 : Exemplo de cdigo para Arduino e sua IDE de desenvolvimento

Figura 5: Exemplo de placa foto voltaica para alimentao do Arduino.

Pretendemos testar o projeto do sensor ultrassnico, primeiramente, em ns mesmos para, aps esse passo, convidar um DV para experimentar o prottipo do dispositivo. Para a primeira fase vendaremos os olhos e, com o acrscimo de uma bengala branca, vamos simular uma pessoa com deficincia visual. O teste consistira em colocarmos obstculos diante do DV (na altura da cabea) como, por exemplo, uma caixa de papelo. Ao se aproximar do obstculo esperamos que o bip toque. Consideramos tambm a possibilidade do bip encobrir o sentido da audio dos DVs.

Para isso poderemos lanar mo de pesquisas que levem em considerao sensibilidade auditiva dos DVs, substituindo o bip por um dispositivo vibratrio.4.1 Cronograma de atividades

Tabela 1: Cronograma de Atividades4.2 Custos

O custo para a aquisio da placa micro controladora foi de R$ 68,00. O sensor ultrassnico em torno, de R$ 20,00, o Cabo USB R$: brinde, placa foto voltaica R$: 70,00, bons R$: 20,00 e a bateria recarregvel de 9 volts R$20,00. No consideramos ainda os preos, do buzzer, motor vibracall, dos fios para a ligao entre o Arduino e o sensor ultrassnico, pois os mesmos foram conseguidos em sucatas.

ComponentesValor

Placa Micro controladoraR$ 40,00

Sensor UltrassnicoR$ 20,00

Placa Foto Voltaica 6V 3WR$ 50,00 + Frete

Bon sem EstampaR$ 25,00 + Frete

Bateria Recarregvel 9voltsR$ 20,00

Cabo USBR$ 00,00

Buzzer/Fone de ouvidoR$ 5,00/10,00

Fios ,Plugs e InterruptorR$ 20,00

Motor VibracallR$ 20,00 + Frete

Carregador para BateriasR$: 30,00

Suporte para 3 bateriasR$ 15,00

CostureiraR$: ?

Pochete para bateriasR$ 30,00

Total:R$: 270,00

Tabela 2: Custos do Projeto e Prottipo.

5 RESULTADOSOs resultados obtidos com o projeto e, consequentemente com o prottipo foram positivos. Ratificamos o resultado ao fazermos o prottipo funcionar como o esperado. O sensor instalado em um bon disparou bips ao aproximarmos este de um obstculo altura da cabea. Inclusive simulamos a deficincia visual, vendando os nossos olhos para testar o dispositivo. Portanto o resultado foi satisfatrio. No teste evitamos a coliso dos objetos altura da cabea.

6 CONCLUSESApesar de no termos testado o nosso projeto temos a convico do seu pleno funcionamento mesmo porque sabemos da existncia j comprovada do sensor de estacionamento nos veculos automotores. Tambm de pesquisa relacionada a equipamentos j testados nos DVs semelhantes aos do nosso projeto.refernciasSOARES, KARLA. O que um Arduino e o que pode ser feito com ele? So Paulo, 2013. Disponvel em: < http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2013/10/o-que-e-um-arduino-e-o-que-pode-ser-feito-com-ele.html>. Acesso em: 15 out. 2014.Site Oficial do Arduino. Disponvel em: < https://www.arduino.cc/en/Main/Software >. Acesso em: 18 out. 2014.

Sensor de Estacionamento / R com Arduino e Sensor HC-SR04. Disponvel em: < http://www.arduinoecia.com.br/2014/04/sensor-de-estacionamento-re-com-arduino.htmlSoftware >. Acesso em: 23 nov. 2014.

Fritzing. Disponvel em: < http://fritzing.org/download/>. Acesso em: 27 nov. 2014.

ATIVIDADESRESPONSVEISAGOSETOUTNOVDEZ

Escopo

Eigla / Fbio

X

X

Formao do Grupo

Eigla / Fbio

X

Pesquisa

Eigla / Fbio

X

X

Testes

Eigla / Fbio

X

X

Apresentao

Eigla / Fbio

X

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