Introduction: EnvSmart

Picture of EnvSmart

EnvSmart é um projeto desenvolvido para auxiliar pessoa com mobilidade reduzida em tarefas do dia a dia, como por exemplo no controle de iluminação e aparelhos eletrônicos tais como televisão, ar-condicionado e TV a Cabo. O gerenciamento desses equipamentos será feito pelo usuário através de uma interface simples em um smartphone com sistema operacional Android.

O projeto foi construído utilizando duas placas Arduino Nano que trocam informações entre si, onde uma placa funciona como o servidor web possuindo um endereço IP dentro da rede operante, já a segunda placa funciona como um cliente sendo a responsável por receber as informações do servidor e acionar cada aparelho específico.

O projeto tem o objetivo ajudar pessoas a executarem aquelas que são tarefas simples para qualquer pessoa, mas para uma pessoa com mobilidade reduzida acaba se tornando complexa. Assim, possibilita essas pessoas a terem uma imersão maior ao ambiente e se sentirem mais independentes.

Step 1: Sobre O EnvSmart

Picture of Sobre O EnvSmart

O EnvSmart surgiu como uma necessidade de fornecer maior independência às pessoas que têm mobilidade reduzida, a plataforma foi toda construída com o auxílio de uma pessoa cadeirante e que tem dificuldade em realizar algumas tarefas do dia, como o simples ato de alterar o canal da televisão ou simplesmente acionar uma lâmpada.

Acima é possível ver a tela do aplicativo de controle de todo o sistema do EnvSmart construído para sistemas Android, através dele podemos controlar o sistema de ar-condicionado, televisão, tv a cabo e toda iluminação, além de poder criar cenas prontas para o ambiente e facilitar ainda mais a gestão do ambiente.

A figura também mostra as duas placas Arduinos juntas com um módulo relé, um módulo NFC, um leitor de cartão SD e por fim o LED emissor. O roteador é o responsável por conectar o sistema ao Servidor Web e permitir o usuário ter uma porta de acesso para gerir o sistema.

Step 2: Desenvolvimento Do Aplicativo De Controle

Picture of Desenvolvimento Do Aplicativo De Controle

A plataforma criada para controlar todo o sistema foi desenvolvida para sistemas de smartphones Android. Foram criados botões com um tamanho grande de forma que uma pessoa com mobilidade reduzida consiga utilizá-la sem dificuldades, além de a plataforma sem bem simples e intuitiva.

Para o desenvolvimento do aplicativo foi utilizado o software Android Studio que é um ambiente de desenvolvimento integrado para desenvolver para a plataforma Android.

Step 3: Equipamentos Utilizados E Funcionamento

Picture of Equipamentos Utilizados E Funcionamento

Acima temos a imagem com os equipamentos que foram utilizados para o desenvolvimento do EnvSmart. A ideia na utilização de dois arduinos foi principalmente devido a limitação de memória de programa dessa plataforma, então foi separado em duas partes, onde o primeiro arduino funciona como um servidor recebendo as informações do usuário e transmitindo para o arduino cliente que fica responsável por gerenciar todos os dispositivos conectados a ele.

Com o EnvSmart o usuário irá controlar a iluminação do sistema de duas formas, a primeira é através de cartão NFC, onde o usuário cadeirante ao aproximar a cadeira de roda ao leitor NFC acionará as luzes específicas previamente escolhidas, e o mesmo irá ocorrer ao sair do ambiente que automaticamente irá apagar todas as lâmpadas. A segunda forma de controle é por meio do aplicativo de celular que contém algumas funções específicas para facilitar ainda mais a vida do usuário, por exemplo no controle de equipamentos como televisão, onde o comando final só será enviado ao final dos três dígitos do canal desejado, não tendo problema para o usuário o tempo de espera entre cada dígito.

O cartão SD é o responsável pelo armazenamento de todos os códigos de aparelhos que utilizam o infravermelho para comunicarem. O módulo de cartão SD é ligado ao arduino através do protocolo SPI que será explicado mais abaixo.

Step 4: Protocolos De Comunicação

Para a comunicação entre as duas placas Arduinos foi utilizado o protocolo UART com o auxílio da biblioteca SoftwareSerial que tem o objetivo de emular as funcionalidades do HardwareSerial. O protocolo UART utiliza o pino de transmissão (Tx - Pino D5) e o pino receptor (RX – Pino D4). Por ser uma comunicação assíncrona é definido um BaudRate que defina uma velocidade de recepção e envio, nesse caso definimos como 9600 bps.

Para a comunicação entre usuário e EnvSmart foi utilizada a arquitetura Ethernet que é uma Rede de Área Local (LAN) e utilizando assim o modelo TCP/IP implementado na biblioteca EtherCard onde é definida a porta de comunicação, o endereço IP e o MAC do dispositivo. Na camada de aplicação da pilha TCP/IP é construído o pacote de dados tanto para envio quanto para recebimento utilizando o HTTP através do método GET.

O protocolo de comunicação entre arduino e o módulo de Cartão SD é o SPI (Serial Peripheral Interface) que também é um protocolo de comunicação serial, porém, diferente do protocolo UART esse é implementado de forma síncrona. Os pinos para a comunicação entre dispositivos SPI são definidos como MOSI (Mestre para Escravo), MISO (Escravo para Mestre), SCK (Clock) responsável pelo sincronismo e CS seleciona o escravo ativo.

Step 5: Bibliotecas

Foram utilizadas algumas bibliotecas prontas para fazer o sistema funcionar. A biblioteca EtherCard (https://github.com/jcw/ethercard) é o driver para o chip ENC28J60 encontrado no ethernet shield, e onde é formada a pilha TCP/IP explicada anteriormente. A biblioteca SD (https://github.com/adafruit/SD) é a responsável por fazer a comunicação entre arduino e o cartão SD. A biblioteca IRRemote (https://github.com/z3t0/Arduino-IRremote) é a responsável por emitir o comando infravermelho. A biblioteca PN532 (https://github.com/adafruit/Adafruit-PN532) é quem faz a interação entre o módulo NFC e o arduino. Por fim, a biblioteca SoftwareSerial quq é quem emula a comunicação serial de forma a parecer uma HardwareSerial.

Step 6: Telas Da Comunicação Serial

Picture of Telas Da Comunicação Serial

Acima temos as imagens da tela da comunicação serial do servido e do cliente, nela podemos ver as informações de troca de mensagens entre os dois módulos microcontroladores, na primeira vemos o servidor enviando uma mensagem contendo o equipamento a ser acionado junto ao sinal que deseja que seja realizado. Na segunda imagem tem o cliente recebendo a informação enviada pelo servidor e respondendo com o valor do estado atual das lâmpadas e em seguida podemos ver essa informação no módulo servidor.

Podemos visualizar também quando o módulo cliente recebe o sinal para acionar o infravermelho, que imprimi em seguida a linha do cartão SD que contém o sinal em questão.

Step 7: Montagem Do EnvSmart

Picture of Montagem Do EnvSmart

Acima estão todas as conexões realizadas na montagem do EnvSmart, onde se pode ver como são conectados os componentes através do protocolo SPI e I2C citados anteriormente.

O sistema é todo alimentado com uma fonte de 9V e 1A ligada nas conexões Vin e GND de cada arduino nano.

Comments

Swansong (author)2017-12-13

Bom trabalho, obrigado por compartilhar :)

VictorC269 (author)Swansong2017-12-18

Eu que agradeço Swansong! Obrigado! ;)

gada888 (author)2017-12-13

Sad,none of the content could be understand.

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