SISTEMA AUXILIAR DE ATLETAS PARAOLÍMPICOS PARA A PRATICA DO ESPORTE PARAEQUESTRE - CATEGORIA I

Yanni Siqui Santos Bruschi Osorio

Prof. Dr. Vicente Idalberto Becerra Sablón

Universidade São Francisco

Yanniosorio@gmail.com

Resumo: Este projeto tem como finalidade o desenvolvimento de um sistema

de comunicação flexível e integrado para auxiliar um atleta paraolímpico na

prática de um esporte de adestramento paraequestre – categoria I. Trata-se

de uma plataforma de comunicação flexível com alto conteúdo tecnológico,

que possibilitará a transmissão de dados e informações controlados

remotamente, via rede sem fios para o “Adestramento Paraequestre” que é

uma das modalidades esportivas da Federação Equestre Internacional

(FEI), praticada por pessoas portadoras de necessidades especiais (PPNE).

Utiliza-se o serviço wireless como infra-estrutura de comunicação,

aplicativos e hardware específico para instrumentação, controle e

monitoramento da transmissão de informação em tempo real.

Palavras-chave: sistema de comunicação, plataforma de comunicação, adestramento

paraequestre.

Apoio financeiro: Cnpq

*Bolsista de Iniciação Científica PIBIT

Introdução

Esta pesquisa visa facilitar e motivar a pratica da montaria para deficientes visuais

podendo futuramente se expandir para outros esportes.

As competições são organizadas no Brasil pela Confederação Brasileira de Hipismo

(CBH), na categoria grau II que engloba atletas com comprometimento locomotor

severo ou moderado e cegos totais. A prova consiste em os competidores se

locomoverem através da pista onde são distribuídos 12 letras seguindo uma

sequência pré-determinada. Para os atletas cegos tem que ser usado uma

sinalização sonora em cada letra para que o competidor se localize na pista. Esta

sinalização é feita atualmente por “chamadores”, que são pessoas que gritam a letra

em cada um dos doze pontos da pista.

O equipamento estudado entra no lugar dos “chamadores”, serão colocados 12

spots cada um contendo um buzzer que imitirá um som para o cavaleiro. O controle

será feito remotamente onde apenas o treinador terá a responsabilidade de guia-lo na

prova. Isso facilitará muito, pois cada atleta precisa de uma equipe muito grande nos

treinos e nas competições para a pratica, com isso o desenvolvimento e o

aprimoramento do esporte e do indivíduo será mais satisfatório.

Toda a transmissão será feita via radio frequência na faixa de 433MHz com

modulação ASK, o todo o controle dos 12 spots será gerenciado por um

microcontrolador PIC16F628 com o auxilio do codificador HT12E e do decodificador

HT12D.

Método

3. Métodos e Processos

Foi realizado uma pesquisa de com objetivo de identificar aplicativos e interfaces

existentes, identificar os requisitos que definem o que o sistema a ser desenvolvido

poderá executar. Em paralelo, foi realizado um estudo visando definir os critérios

para o desenvolvimento e dominar os elementos tecnológicos necessários.

3.1. Etapas do Processo de Desenvolvimento

Como o foco principal do projeto é desenvolver uma plataforma sem fio para o

acionamento de cargas, a primeira ação adotada foi o estudo de qual tipo de

transmissão que seria usada. Como a distância entre o transmissor e o receptor não

ultrapassaria os 100 metro e não há objetos que bloqueiam o espaço da transmissão,

foi escolhido um transmissor de radio frequência de 433MHz como apresenta se na

Figura1 .

Fig.1 Circuito Transmissor

3.2. Rádio Frequência

A rádio frequência corresponde a frequência das ondas de rádio, que variam de

3kHz a 300GHz. A base da tecnologia de rádio é a capacidade da corrente de irradiar

para fora do condutor, no espaço, assim recebem o nome de ondas eletromagnéticas

(ondas de rádio). Existem diversas bandas de frequência e cada uma é destinada a um

propósito, e quem determina isso no Brasil é a ANATEL (agência nacional de

telecomunicações).[4]

A faixa utilizada no projeto é a UHF (ultra high frequency), ela varia de 300MHz a

3GHz e é utilizada para transmissões de TV, rádio, transceptores, bluetooth, e redes

wireless. O transmissor escolhido trabalha na faixa de 433 MHz e tem um

comprimento de onda de 70cm e para uma antena ideal um comprimento de 17cm, é

muito utilizado em circuitos de controle remoto de portões residenciais, alarmes de

carros, etc.

Para a modulação do sinal utilizamos uma variação da modulação em amplitude

chamada ASK (amplitude shift keying), ela emprega os mesmos teoremas da

modulação AM-DSB. Tem como características principais a facilidade de demodular,

pequena largura de faixa e baixa imunidade a ruídos, e ela se divide em dois casos:

Se o sinal tiver mais de 2 níveis de amplitude, teremos o sinal ASK multinível, ou

chamado de MASK, como é apresentado na Fig. 2

Fig.2 Sinal ASK [4]

Se o sinal for binário, variando níveis entre 1 e 0, teremos a modulação ASK binário,

ou BASK, que se divide em duas formas. Se o sinal for na forma ligado e desligado é

chamado de sinal OOK (on-off keying), ou seja, há ou não sinal transmitido. Uma

desvantagem é a baixa imunidade a ruídos, pois qualquer nível de sinal detectado

pode causar conflitos com o receptor (Figura 3).

Fig.3 Sinal ASK Binario [4]

A mais usual e a utilizada no projeto é a BASK onde há um nível de referência de

amplitude. Primeiramente o sinal passa pelo filtro de passa baixa que elimina o

componente pulsante e entrega o sinal médio para o circuito de decisão, se o nível

médio for maior que o valor de referência, o circuito toma como decisão colocar a saída

em nível alto, e se for abaixo coloca-se o estado baixo, isso é muito importante para a

eliminação dos ruídos, com o valor de referência os erros causados por interferências

diminuem muito, comparado com a modulação OOK [4].

Fig.3 Sinal BASK [4]

3.3 Sistemas de codificação e decodificação

O circuito integrado HT12E é um codificador de 12 bits que trabalha junto ao

transmissor e ele conversa com o decodificador HT12D. O HT12E possui 8 pinos de

endereçamento e 4 pinos de dados digitais, para que possam trocar informações, os 8

bits de endereçamento de ambos devem ser exatamente iguais . [5]

3.4. O Microcontrolador PIC16F628

Após a definição do sistema de comunicação, foi estudado como iria ser feito o

controle do equipamento, e a melhor escolha foi o PIC16F628, um microcontrolador

produzido pela Microchip Technology.

Seu encapsulamento DIP é de 18 pinos sendo 2 de alimentação e 16 pinos de

entrada e saída, compatível com o numero de I/O usadas no projeto, lembrando que

serão 12 botões para os acionamentos dos spots sobrando 3 pinos para outras

aplicações, dispõe de memória flash de 4096 palavras de 14 bits, 256 bytes de

memória RAM e 256 bytes de memória EEPROM.[6]

Fig. 4 Microcontrolador [6]

O PIC aceita duas linguagens de programação, a ASM (assembler) que é a linguagem

C, mais usual entre os programadores e a que está sendo usada para a programação

do projeto.

O PIC terá o papel de modificar o endereçamento do HT12E e acionar sua entrada de

dados, assim teremos 12 combinações diferentes, uma para cada botão, e cada spot

corresponderá a um endereçamento, impossibilitando assim dois receptores de serem

acionados ao mesmo tempo, o que confundiria o competidor na hora da prova. Ver

Fig. 5

Fig.5 Circuito Implementado

3.5. Alimentação do Circuito

A alimentação do circuito na fase de testes está sendo feita com uma bateria de 9V,

mas para um acionamento mais potente do buzzer e uma durabilidade maior será

usada uma bateria recarregável de 12V.

Mas como os circuitos integrados (Figura 6), o transmissor e o receptor são

alimentados com 5V, o LM7805 terá a função de regular a tensão de entrada, no caso

final 12V, para 5V

Fig. 6 Circuitos de Alimentação

3.6 Acionamentos das saídas

Após o acionamento de qualquer um dos 12 botões, o PIC receberá o dado e

codificará um endereço para um dos receptores, depois da transmissão desses dados

via RF, o decoder correspondente receberá a informação para acionar uma de suas

saídas, essa saída acionará um relé que chaveará a tensão de alimentação de 12V

diretamente para o buzzer (ver Figura 7)

Fig. 7 Acionamento das saídas

Resultados/Discussão

Os Resultados parciais estão acompanhando o cronograma inicial, a primeira

parte do processo foi dedicada a pesquisa dos requisitos do sistema, onde foram

feitos estudos dos componentes a serem utilizados no projeto, seguindo critérios de

funcionalidade e custo benefício para melhor atender o sistema e o usuário. A

ordem de pesquisa deu início com a escolha do modo de transmissão e qual

transmissor e receptor seria utilizado, após qual sistema iria fazer o controle do

equipamento, e assim foi escolhido o PIC, mas foi necessário um estudo mais

aprofundado para saber qual PIC atenderia melhor o conceito. O sistema de

codificação e decodificação, alimentação e saídas dos circuitos vieram por último no

processo.

Após a definição foi desenvolvido no Software Proteus todo os circuitos presente

no projeto, sendo eles o de transmissão, recepção, alimentação e acionamento.

A próxima parte é o desenvolvimento da programação em C e a construção de um

protótipo para detectar prováveis erros e repara-los para um melhor acabamento.

O cronograma de atividades segue o mesmo com os objetivos propostos para

esta primeira parte alcançados.

Conclusão/Considerações finais

Após os estudos de aperfeiçoamento voltados para o esporte paraesquetre, a

ideia é moldar o equipamento para outros esportes onde a sinalização remota pode ter

um fator importante para o desempenho do atleta. Outro ponto importante a ser

estudado é o suo do equipamento para o aprimoramento do sistema auditivo para

cegos se tornarem mais independentes tanto no dia a dia quanto no esporte.

Referências

[1]. ALTERA. Disponível em: <http://www.altera.com>. Acesso em: 27.junho. 2015.

[2]. Salcic Z. Digital Systems Design and Prototyping: Using Field

Programmable Logic and Hardware Description Languages Hardcover 2nd

edition. 2000

[3]. Skahill K. Vhdl for Programmable Logic Paperback.2006

[4]. Haykin S, Moher M. Sistemas Modernos de Comunicação Wireless.

Bokman.2006

[5]. Rappaport, Theodore S. Comunicações Sem Fio - Princípios e Práticas.

2ª Edição.Prentice Hall.2011

[6]. FÉDÉRATION EQUESTRE INTERNATIONALE. Disponível

em<http://www.fei.org/> Acesso em: 27.junho. 2015

[7]. COMITÊ PARALÍMPICO BRASILEIRO Disponível em <

http://www.cpb.org.br/> Acesso em: 25.junho. 2015

[8]. BRASIL HIPISMO <http://www.brasilhipismo.com.br/paraolimpico> Acesso em:

25.maio. 2015

[9]. Grattond, D. eveloping Practical Wireless Applications. Digital Press. 2013

[10]. COIMBRA, J. M. Altera Cyclone TM II. Disponível

em:<http://pt.scribd.com/doc/38510204/CycloneII>. Acesso em: 3 maio. 2015

[11]. A.B. Carlson, P.B. Crilly, J.C. Rutledge, “Communication System: an

introduction to signals and noise in electrical communication”, Fourth Ed.,

McGraw Hill, 2002.

[12]. JEITA Handbook, “Methods of Measurement for digital Terrestrial

Broadcasting Transmission Networks” 1.2, Oct.2006

[13]. Relatório Cisco ,“Mobile data growth projections Cisco VNI for 2013-2018”,

Feb,2014.

[14]. K.Fitchard, “The U.S officially enters the gigabyte era of mobile

data comsumption”.[Online] (Feb, 2014). Disponível

em http://gigaom.com/2014/02/05/cisco-the-u-s-is-officially-in-the-gigabyte-era-

ofmobile-data-consumption/

[15]. S.H Frank, J.E. Carroll, G.A. Sanders; R.L Sole , “Effects of Radar

Interference on LTE Base Station Receiver Performance”, NTIA

Technical Report TR-14-499, Dec, 2013.