Qual a sua altura ?: 7 passos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Acompanhe o crescimento do seu filho com um estadiômetro digital

Durante minha infância, minha mãe costumava medir minha altura periodicamente e anotá-la em um bloco de notas para acompanhar meu crescimento. Claro, não tendo estadiômetro em casa, fiquei encostado na parede ou no batente da porta enquanto ela tirava a medida com uma fita adesiva. Agora tenho uma neta recém-nascida e quando ela começar a andar, os pais certamente se interessarão em acompanhar o seu crescimento em altura. Assim, surgiu a ideia de um estadiômetro digital.

Ele é feito em torno de um Arduino Nano e um sensor "Time of Flight" que mede quanto tempo a minúscula luz laser leva para retornar ao sensor.

Etapa 1: peças e componentes

• Arduino Nano Rev 3
• Sensor laser CJMCU 530 (VL53L0x)
• Codificador Rotativo KY-040
• Tela SSD1306 OLED de 128x64
• Campainha passiva
• 2x10KΩ resistores

Etapa 2: o sensor

O ST Microelectronics VL53L0X é um módulo de alcance a laser Time-of-Flight (ToF) de nova geração alojado em um pacote minúsculo, fornecendo medição de distância precisa independentemente das refletâncias alvo, ao contrário das tecnologias convencionais.

Ele pode medir distâncias absolutas de até 2m. O laser interno é totalmente invisível ao olho humano (comprimento de onda 940 nm) e atende aos mais recentes padrões de segurança. Ele integra uma série de SPADs (Single Photon Avalanche Diodes)

A comunicação com o sensor é feita por I2C. Como o projeto também inclui outro I2C instalado (o OLED), são necessários 2 resistores pullup de 10KΩ nas linhas SCL e SDA.

Eu usei o CJMCU-530, que é um módulo breakout com o VL53L0X da ST Microelectronics.

Etapa 3: Operações e posicionamento do sensor

Depois de construído e testado, o dispositivo deve ser montado no centro da parte superior de uma moldura de porta; isso ocorre porque se você montá-lo muito perto de uma parede ou de um obstáculo, o feixe de laser IR sofrerá interferência e criará um fenômeno de diafonia na medição. Outra opção seria instalar o aparelho por meio de uma haste extensora para afastá-lo da parede, mas é mais inconveniente.

Tome cuidadosamente a medida correta do comprimento entre o piso e o sensor (deslocamento a ser definido) e calibre o dispositivo (consulte a próxima etapa). Depois de calibrado, o dispositivo pode ser usado sem a necessidade de calibrar novamente, a menos que você o mova para outra posição.

Ligue o aparelho e posicione-se embaixo dele, em uma posição reta e firme. A medida será tomada quando o dispositivo detectar um comprimento fixo por mais de 2,5 segundos. Nesse ponto, ele emitirá um som de música de "sucesso" e manterá o compasso no visor.

Etapa 4: Calibração Offset

Como mencionado antes, você precisa definir o valor correto (em centímetros) para o deslocamento, a distância entre o dispositivo de medição e o chão. Isso pode ser conseguido pressionando o botão rotativo do codificador (que tem um botão de pressão). Uma vez ativado o modo de calibração, defina a distância correta girando o botão (sentido horário adiciona centímetros, sentido anti-horário subtrai). O deslocamento varia de 0 a 2,55 m.

Quando terminar, basta pressionar o botão novamente. Dois tons diferentes serão gerados pela campainha interna para fornecer um feedback acústico. O modo de calibração tem um tempo limite de 1 minuto: se você não definir o deslocamento dentro desse tempo limite, o dispositivo sai do modo de calibração e volta ao modo de medição, sem alterar o deslocamento armazenado. O deslocamento é armazenado na memória EEPROM do Arduino, para mantê-lo durante os desligamentos subsequentes.

Etapa 5: Código

A ST Microelectronics lançou uma biblioteca API completa para o VL53L0X, incluindo detecção de gestos. Para o propósito do meu dispositivo, descobri que é mais fácil usar a biblioteca VL53L0X da Pololu para Arduino. Essa biblioteca tem como objetivo fornecer uma maneira mais rápida e fácil de começar a usar o VL53L0X com um controlador compatível com o Arduino, em contraste com a personalização e a compilação da API do ST para o Arduino.

Eu configurei o sensor no modo HIGH PRECISION e LONG RANGE, a fim de ter mais liberdade na altura de instalação e configuração de deslocamento. Isso resultará em uma velocidade de detecção mais lenta, o que de qualquer forma é suficiente para o propósito deste dispositivo.

O deslocamento é armazenado na memória EEPROM do Arduino, cujos valores são mantidos quando a placa é desligada.

Na seção de loop, o novo compasso é comparado com o anterior e se 2,5 segundos forem passados no mesmo compasso (e se NÃO for um valor fora do intervalo ou tempo limite), o compasso é subtraído do deslocamento e mostrado continuamente no visor. Uma música curta "bem-sucedida" é tocada pela campainha piezoelétrica, para notificar o usuário por meio de áudio.

Etapa 6: esquemas

Etapa 7: Gabinete / caixa e montagem

Como a minha incapacidade de cortar janelas retangulares em caixas comerciais é muito conhecida, optei por projetar uma caixa com um CAD e enviá-la para impressão 3D. Não é a escolha mais barata, mas é ainda uma solução conveniente porque oferece a possibilidade de ser muito preciso e flexível no posicionamento de todos os componentes.

O pequeno chip de laser é montado sem nenhuma tampa de vidro, para evitar diafonia e medidas erráticas. Se quiser instalar o laser atrás de uma tampa, você precisará realizar um procedimento de calibração complexo, conforme relatado na documentação da ST Microelectronics.