jefferson pg
TRANSCRIPT
UIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SATO
CETRO TECOLÓGICO DEPARTAMETO DE EGEHARIA ELÉTRICA
PROJETO DE GRADUAÇÃO
SISTEMA COM SESOR IFRAVERMELHO PARA MOITORAMETO DE USUÁRIOS DE TRASPORTE
PÚBLICO
JEFFERSO ZORTEA MORO
VITÓRIA – ES JULHO/2009
JEFFERSO ZORTEA MORO
SISTEMA COM SESOR IFRAVERMELHO PARA MOITORAMETO DE USUÁRIOS DE TRASPORTE
PÚBLICO Parte manuscrita do Projeto de Graduação do aluno Jefferson Zortea Moro, apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.
VITÓRIA – ES JULHO/2009
JEFFERSO ZORTEA MORO
SISTEMA COM SESOR IFRAVERMELHO PARA MOITORAMETO DE USUÁRIOS DE TRASPORTE
PÚBLICO
COMISSÃO EXAMIADORA: ___________________________________ Prof. Dr. Evandro Ottoni Teatini Salles Orientador ___________________________________ Eng. Marcelo Souza Fassarella Co-orientador ___________________________________ Profa. Dra. Eliete Maria de Oliveira Caldeira Examinadora ___________________________________ Eng. Alex Brandão Rossow Examinador
Vitória - ES, 25 de Julho de 2009
i
DEDICATÓRIA
Aos meus Pais.
ii
AGRADECIMETOS
Gostaria de agradecer aos meus familiares pelo incentivo e à Maristela pela
compreensão e apoio.
Agradeço ao Profº Evandro pela orientação, e ao Marcelo e demais
funcionários do setor de engenharia da Geocontrol pelo suporte e aprendizado obtido
no período em que pude trabalhar com eles. Muito obrigado.
iii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Código para níveis de ocupação - Cortesia Prof. Ronaldo Balassiano. ..... 13
Figura 2 – Características do sensor infravermelho onde se observa uma forma de
onda típica do sinal elétrico obtido na saída do PIR [4]. ............................................. 16
Figura 3 – Lente de Fresnell [4]. ................................................................................. 16
Figura 4 – Capacitor com meio dielétrico variável ..................................................... 18
Figura 5 – Disposição física de um sensor do tipo Strain Gage [5]. ........................... 21
Figura 6 – Strain Gage em ponte de Wheatstone [5]. ................................................. 22
Figura 7 – Aspecto de um sensor térmico, modelo TPA81 [11]. ................................ 23
Figura 8 – Transmissor e receptor de luz infravermelho [6]. ...................................... 24
Figura 9 – Sensor ótico por interrupção de feixe [5]. .................................................. 25
Figura 10 – Sensor ótico por reflexão [5]. ................................................................... 26
Figura 11 – Funcionamento do sensor óptico por triangulação. .................................. 27
Figura 12 – Curva tensão de saída x distância. ............................................................ 29
Figura 13 – Espectro eletromagnético da luz visível [6]. ............................................ 29
Figura 14 – Característica de transmissão de um sensor PIR comercial [12]. ............ 30
Figura 15 – Módulo GSM 1.0 fabricado na Geocontrol, com partes destacadas. ....... 32
Figura 16 – Visão geral do projeto. ............................................................................. 33
Figura 17 – Fonte de alimentação do circuito contador. ............................................. 34
Figura 18 – Um modelo aplicável ao capacitor eletrolítico. ........................................ 35
Figura 19 – Arbitragem no barramento CAN [7]. ....................................................... 36
Figura 20 – Datagrama CAN normal [7]. .................................................................... 37
Figura 21 – Datagrama CAN estendido [7]. ................................................................ 38
Figura 22 – Pacote RS232 [8]. ..................................................................................... 40
Figura 23 – Modelo do sinal da comunicação RS232 [8]. .......................................... 40
Figura 24 – Diagrama de blocos da arquitetura do MSP430f149 [9]. ......................... 42
Figura 25 – Diagrama de blocos do TSOP32238 e configuração recomendada pelo
fabricante [10]. ............................................................................................................. 43
iv
Figura 26 – Curvas de sensibilidade e de resposta em freqüência, respectivamente,
do TSOP32238 [10]. .................................................................................................... 44
Figura 27 – Modelo de uma das rodas do codificador do mouse e uma possível saída
dos sensores. ................................................................................................................ 45
Figura 28 – Modelo de como contar pessoas através de reflexão. .............................. 47
Figura 29 – Layout do 1º circuito montado. ................................................................ 48
Figura 30 – Protótipo anterior ao projeto final do Guaiamu. ...................................... 49
Figura 31 – Guaiamu, lado dos LEDs e dos fotorreceptores. ...................................... 50
Figura 32 – Guaiamu, lado dos componentes de controle e de comunicação. ............ 50
Figura 33 – Diagrama de bolhas do processo de contagem. ....................................... 52
Figura 34 – Teste dos fotorreceptores realizado em dia ensolarado............................ 55
Figura 35 – Guaiamu instalado no alto da porta para realização de testes. ................. 57
Figura 36 – Guaiamu colocado na lateral da porta para propósito de testes. .............. 58
Figura 37 – Quatro imagens mostrando detalhes do contador por corte de feixe de
luz. ................................................................................................................................ 61
v
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Modelo de ficha de ocupação visual - Cortesia Prof. Ronaldo Balassiano.12
Tabela 2 – Transientes de tensão e suas fontes [3]. ..................................................... 34
Tabela 3 – Preço dos componentes para montar um circuito Guaiamu. ..................... 52
Tabela 4 – Freqüência do sinal TCK no MSP430 [9]. ................................................ 60
vi
GLOSSÁRIO
GPRS – General Packet Radio Service (Serviço Geral de Pacotes por Rádio)
GPS – Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global)
PWM – Pulse width modulation (Modulação por Largura de Pulso)
PIR – Pyroelectric InfraRed (Infravermelho Piroelétrico)
LED – Ligth Emition Diode (Diodo Emissor de Luz)
LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificação da
luz por Emissão Estimulada de Radiação)
IR – InfraRed (Infravermelho)
DSP – Detector Sensível à Posição
ERB – Estação Rádio Base
CA – Controller Area Network (Rede de Controle de Área)
PTC – Positive Temperature Coefficient (Coeficiente Positivo de Temperatura)
VDR – Voltage Dependent Resistor (Resistor Dependente da Tensão)
CSMA/CD+AMP – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection and
Arbitration on Message Priority (Acesso Múltiplo com Detecção de Portadora
/ Detecção de Colisão + Arbitragem na Prioridade da Mensagem)
EIA – Electronic Industries Association (Associação das Indústrias de Eletrônicos)
AGC – Automatic Gain Control (Controle Automático de Ganho)
RISC – Reduced Instruction Set Computer (Computador com Conjunto Reduzido de
Instruções)
LCD – Liquid Cristal Display (Display de Cristal Líquido)
JTAG – Joint Test Action Group (Grupo de Ação Conjunta de Testes)
USART – Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter
(Receptor/Transmissor Síncrono/Assíncrono Universal)
vii
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA........................................................................................................... I
AGRADECIMETOS ...............................................................................................II
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... III
LISTA DE TABELAS ................................................................................................ V
GLOSSÁRIO ............................................................................................................. VI
SUMÁRIO ................................................................................................................ VII
RESUMO ................................................................................................................... IX
1 MOTIVAÇÃO ................................................................................................ 10
1.1 O transporte público .......................................................................................... 10
1.1.1 Melhorias ................................................................................................. 11
1.2 Como contar passageiros .................................................................................. 11
1.2.1 A nova forma de contar ........................................................................... 13
1.3 Objetivos do trabalho ........................................................................................ 13
2 TECOLOGIAS PARA COTAR PASSAGEIROS ................................ 15
2.1 Câmeras ............................................................................................................. 15
2.2 Sensor infravermelho passivo (PIR) ................................................................. 15
2.3 Sensor capacitivo .............................................................................................. 17
2.4 Sensor por ultra-som ......................................................................................... 19
2.5 Sensores de força .............................................................................................. 21
2.6 Sensor Térmico ................................................................................................. 23
2.7 Sensores óticos .................................................................................................. 24
2.7.1 Sensor ótico por interrupção de feixe ...................................................... 25
2.7.2 Sensor ótico por reflexão da luz .............................................................. 26
2.7.3 Sensor ótico por triangulação .................................................................. 27
2.8 Discussão sobre sensores infravermelho passivos e ativos .............................. 29
3 O PROJETO “GUAIAMU” .......................................................................... 32
3.1 Visão geral do projeto ....................................................................................... 32
3.2 Descrição da unidade sensora ........................................................................... 33
viii
3.2.1 Fonte ........................................................................................................ 34
3.2.2 Rede CAN ............................................................................................... 36
3.2.3 Comunicação serial RS232 ..................................................................... 38
3.2.4 O microcontrolador ................................................................................. 41
3.2.5 O circuito de contagem............................................................................ 43
4 MÉTODO DE COTAGEM ........................................................................ 45
4.1 A codificação em quadratura ............................................................................ 45
4.2 Algoritmo .......................................................................................................... 46
4.3 O protótipo ........................................................................................................ 47
4.3.1 Máquina de estados ................................................................................. 52
4.3.2 O Firmware ............................................................................................. 53
5 TESTES E RESULTADOS ........................................................................... 54
5.1 Primeiros testes ................................................................................................. 54
5.2 Testes com o Guaiamu (versão final) ............................................................... 56
5.3 Os problemas..................................................................................................... 58
5.3.1 Controlador CAN externo ....................................................................... 59
5.3.2 JTAG ....................................................................................................... 59
5.4 Adaptações ao projeto ....................................................................................... 60
6 COCLUSÕES .............................................................................................. 63
APÊDICE A ............................................................................................................. 65
REFERÊCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 75
ix
RESUMO
Desenvolveu-se nessa monografia um dispositivo microcontrolado, capaz de
contar quantos passageiros estão dentro de um ônibus. O protótipo desenvolvido foi
avaliado em um típico coletivo que presta transporte público em Vitória-ES.
No protótipo foi previsto uma interface de comunicação CAN para permitir
sua integração com outros módulos digitais, como um rastreador via satélite de
veículos, que emprega tecnologia GPS+GPRS/GSM. Desta forma, além da localização
do ônibus, as empresas que exploram o serviço e os órgãos competentes também
podem ter uma estimativa, em tempo real, da lotação de cada veículo e assim, se
necessário, acrescentar novas linhas para atender pontos estratégicos da cidade.
Durante o trabalho algumas tecnologias foram avaliadas e optou-se por aquela
que apresentou uma boa relação custo x benefício, dadas as restrições impostas de
custo baixo, pequeno tempo de desenvolvimento, facilidade de instalação, metodologia
pouco intrusiva e baixa sensibilidade a fatores externos como temperatura e
iluminação.
Finalmente, testes foram realizados e os resultados alcançados foram
satisfatórios.
10
1 MOTIVAÇÃO
1.1 O transporte público
O modelo tradicional de transporte coletivo em operação em Vitória possui
como estrutura básica, extensas linhas de ônibus que passam por pontos estratégicos,
tentando com isso melhor atender seus usuários. Muitas pessoas enfrentam longas
jornadas na viagem entre o trabalho e suas residências, enfrentando ônibus lotados.
Isso cria nessas pessoas uma aversão a tal meio de transporte e, na primeira
oportunidade, o usuário busca por outra forma de chegar/ir do/ao trabalho. Com as
facilidades vindas, tanto das reduções de impostos por parte do governo, quanto das
vastas ofertas de financiamento oferecidas pelos bancos, o cidadão não encontra muita
dificuldade em adquirir um veículo automotor. Nota-se, então, um aumento na frota de
carros individuais que circulam pelas ruas, e tal crescimento não é acompanhado pelo
aumento da malha viária de nossas cidades. O resultado disso são os freqüentes
engarrafamentos que causam atrasos e, conseqüentemente, grandes transtornos à
população.
Uma forma de minimizar esses problemas é investir na melhoria do transporte
público. Essa solução é interessante afinal, ela traz a possibilidade de tratar o problema
em sua origem: se o transporte é bom, não é preciso mudar a forma de se locomover, o
transporte coletivo atende! Se há satisfação, torna-se menos atrativo comprar um carro,
e com menos gente comprando carros ou deixando de usá-los, é possível ter ruas mais
vazias e os ônibus poderão fluir melhor. Em outras palavras, melhorias feitas no
transporte público acarretam em melhorias no trânsito da cidade (o que também é uma
melhoria para o transporte público).
Nas grandes cidades brasileiras e do mundo, existem mais alternativas quando
se quer sair de casa sem usar o carro. O sistema misto ônibus/metrô é uma delas: os
metrôs funcionam como grandes agentes de vazão, enquanto os ônibus funcionam
como parte distribuidora, que circulam por trechos menores, porém impossíveis de
serem cobertos pelo metrô. Por outro lado, em outras cidades menores como Vitória o
problema é mais grave, afinal a única alternativa de transporte coletivo continua sendo
o ônibus.
11
1.1.1 Melhorias
Melhorias no transporte urbano devem ser feitas. Em 2014 o Brasil sediará a
Copa do Mundo de futebol. As cidades sedes, ou aquelas que aspiram em receber uma
base de imprensa, assumiram o compromisso de melhorar significantemente suas
infra-estruturas, a começar pelo transporte público. De acordo com o Ministério do
Turismo, um montante de 38,51 bilhões de reais serão necessários para fazer a
correção suficiente para atender à demanda por transporte nos locais de interesse para
a Copa [1]. Dessa quantia, São Paulo leva a maior parte, sendo que só para o
transporte rodoviário será gasto nessa cidade 3 bilhões de reais.
Diante dessa realidade, cabe refletir sobre o que seria qualidade no transporte
urbano. Podem-se enumerar várias palavras que remetem a esse assunto, em suma,
tem-se: conforto, pontualidade, segurança, rapidez e tudo isso com um preço acessível.
De uma forma direta, pode-se apresentar uma solução para o problema da falta de
pontualidade e do conforto.
A construção de dispositivos eletrônicos capazes de “saber” quantas pessoas
estão dentro do coletivo em um determinado intervalo de tempo, numa determinada
região pode ser uma boa solução. De posse desta informação, seria possível saber
quais os pontos e horários de pico e, com isso, linhas dedicadas para aquele
horário/trecho poderiam ser criadas. Além disso, o usuário poderia verificar através da
internet, por exemplo, o estado de lotação do ônibus que ele pretende embarcar e, se as
condições do coletivo não forem bem vistas, uma linha alternativa poderia ser
procurada.
1.2 Como contar passageiros
A idéia de contar passageiros não é nova. No Brasil ela tem seus primórdios
com a antiga Empresa Brasileira de Transporte Urbano (EBTU). Antes do advento da
EBTU, quem tomava conta das tarifas eram as próprias empresas, sem fiscalização do
estado. A EBTU era responsável em fazer os cálculos tarifários do transporte urbano
de todas as cidades do país, capacitando o pessoal das prefeituras em como se deveria
12
calcular a tarifa. Para tanto, uma estimativa do uso do transporte deveria ser feita. O
que se usava era colocar fiscais em pontos estratégicos da cidade (ponto de pesquisa),
munidos com uma ficha (Tabela 1) para anotar, dentre outras coisas, qual a linha, o
horário e a lotação do coletivo (código de ocupação). A forma de avaliar o quão cheio
estava o carro era bem interessante: os fiscais também levavam consigo uma segunda
ficha (vide Figura 1) com a ilustração de cinco possíveis configurações de lotação
diferentes para os ônibus, sendo essas configurações rotuladas com letras de ‘A’ a ‘E’,
onde ‘A’ aponta para ônibus vazio e ‘E’ para ônibus superlotado. A EBTU foi extinta
em 1990 pelo Plano Collor, a partir daí o governo parou de subsidiar o transporte
público, deixando o gerenciamento a cargo de cada município.
Tabela 1 – Modelo de ficha de ocupação visual - Cortesia Prof. Ronaldo Balassiano.
13
Figura 1 – Código para níveis de ocupação - Cortesia Prof. Ronaldo Balassiano.
1.2.1 A nova forma de contar
No contexto atual onde a automação é uma realidade acessível, contar
passageiros com fiscais é uma idéia ultrapassada e merece ser revista.
Já existem ônibus que trafegam com circuitos capazes de transmitir dados
relacionados à sua posição geográfica para estações remotas. Quem informa a
localização do veículo é um aparelho GPS (Global Positioning System) e quem oferece
o canal de saída para os dados é um aparelho GPRS (General Packet Radio Service).
O que se sugere é aproveitar essa estrutura para fazer fluir informações extras,
tal como a taxa de ocupação do veículo. Essa taxa deve ser informada por um sistema
eletrônico embarcado, com capacidade de identificar com boa precisão, se o
passageiro está entrando ou saindo do ônibus. Procedendo dessa forma, poder-se-á
dizer quantas pessoas estão no carro naquela coordenada e naquele instante.
1.3 Objetivos do trabalho
Com o intuito de melhorar a infra-estrutura do transporte coletivo urbano no
Brasil, pretende-se nesse trabalho desenvolver um aparelho capaz de contar os
passageiros que entram e saem de um ônibus, para com isso obter a taxa de ocupação
do mesmo.
14
O sistema a ser desenvolvido deve ser capaz de transmitir, em tempo real, uma
estimativa da lotação do ônibus para ações rápidas, a fim de melhorar a qualidade do
serviço prestado à população. Portanto, uma interface de comunicação CAN deve ser
prevista para possibilitar sua integração com outros módulos digitais, como um
rastreador via satélite de veículos, já em fase de implantação no transporte público de
Vitória. O dispositivo deve apresentar também as seguintes características:
• Facilidade de instalação, minimizando as necessidades de cabeamento em um
coletivo;
• Metodologia de medição pouco intrusiva, de modo a causar muito pouco
desconforto aos passageiros, e alterar o menos possível a estrutura do veículo;
• Capacidade de detectar pessoas que sobem e descem pela mesma porta;
• Pouca sensibilidade a fatores externos como temperatura e iluminação;
• Barato, para ser instalado em toda a frota de ônibus;
• Confiável, com uma boa taxa de acertos.
15
2 TECOLOGIAS PARA COTAR PASSAGEIROS
2.1 Câmeras
Durante o processo de pesquisa para a construção dessa monografia, não se
encontrou nenhuma tecnologia que apresentasse melhor precisão do que as que usam
câmeras de vídeo juntamente com circuitos e softwares de tratamento de imagens, para
contar passageiros. Todavia, não era esse o foco do trabalho, pois câmeras são caras e
suas imagens exigem um tratamento muito elaborado para funcionarem corretamente.
Além disso, como foi apresentado no capítulo 1, os métodos antigos de contagem não
exigiam precisão e assim sendo, essa qualidade pode ser deixada de lado como uma
escolha de projeto.
2.2 Sensor infravermelho passivo (PIR)
A sigla PIR vem de Pyroelectric InfraRed, e como esse tipo de sensor é
excitado somente pela radiação infravermelha emitida pelos corpos, ele também é
conhecido por sensor infravermelho passivo.
Os sensores infravermelhos PIR possuem normalmente um amplo ângulo de
abertura de 100°, e alcance de algumas poucas dezenas de centímetros. Para melhorar
esses parâmetros usam-se lentes de ajuste, como a lente de Fresnel, conforme se
observa nas Figuras 2 e 3. Com esse recurso óptico, o ângulo de abertura é reduzido
para 10° e a distância de detecção é incrementada para mais do que 3 metros. As lentes
de Fresnel são lentes plano-convexas que possuem como diferencial serem mais leves
e compactas do que as lentes de mesma natureza feitas de forma clássica.
16
Figura 2 – Características do sensor infravermelho onde se observa uma forma de onda típica do sinal elétrico
obtido na saída do PIR [4].
Figura 3 – Lente de Fresnell [4].
17
Na saída do sensor, faz-se necessário um circuito para amplificar o sinal, uma
vez que esse tem amplitude da ordem de poucos milivolts. Esse sinal tem forma de
onda com características diferentes para quando algum corpo se movimenta em frente
ao sensor, em um sentido ou em outro. Um tratamento direto, com derivadas e análise
da amplitude do sinal, pode ser usado para identificar se uma pessoa está saindo ou
entrando em algum ambiente.
Construiu-se na empresa Geocontrol-Ltda um circuito capaz de contar
passageiros usando sensor infravermelho passivo. O tratamento do sinal foi feito por
meio da análise de sua derivada. O resultado foi bastante animador, uma vez que as
falhas foram poucas e restritas aos casos em que alguém permanecia imóvel abaixo do
aparelho, ou passava ali de forma muito lenta, tal como fazem alguns idosos. No
entanto, quando o sensor foi exposto a condições climáticas diferentes da de
laboratório, o que se notou foi uma oscilação completamente imprevisível, que
dificultava bastante o tratamento do sinal. O que se constatou é que as rajadas de
infravermelho e as correntes de convecção de calor são bem mais acentuadas em
ambientes fora do ar condicionado! O sensor infravermelho passivo foi abandonado,
mas deve ser reconhecido que ele pode ser uma boa solução para contar passageiros,
se claro, o problema das oscilações for resolvido.
2.3 Sensor capacitivo
Os sensores capacitivos funcionam quando um material dielétrico altera a
capacitância de certa região devido a sua presença ali. Em outras palavras, gera-se um
campo elétrico e detectam-se as possíveis mudanças causadas neste campo quando um
alvo se aproxima da face ativa do sensor. Em sensores capacitivos comerciais, a face
ativa é semelhante a uma moeda de 1 real, onde o campo elétrico gerado pela diferença
de potencial, aparece entre duas partes condutoras concêntricas e no mesmo plano, tal
como a parte dourada e a prateada da moeda. Mas para contar passageiros, pode-se
construir um sensor capacitivo diferente. Consideremos um capacitor composto por
18
duas placas condutoras paralelas separadas por um meio dielétrico (por exemplo, o ar),
conforme se observa na Figura 4.
Figura 4 – Capacitor com meio dielétrico variável
Sendo assim, é possível escrever a Equação 1.
= , [ 1 ]
onde :
A é a área em das placas paralelas,
d é distância em entre as placas,
ε é a permissividade do espaço livre (em ⁄ ),
ε é a permissividade relativa do meio (adimensional).
No ar ε = 1,0006 ≅ 1 e na água a 25°C, ε = 80. Ora, sendo o corpo humano
constituído de 70% de água, uma grande mudança no dielétrico do capacitor ocorre
quando uma pessoa é inserida entre suas placas.
A massa do alvo afeta o alcance de detecção: quanto maior a massa, maior o
alcance. Além disso, sensores capacitivos podem igualmente detectar líquidos ou
granulados. Isto significa que eles estão sujeitos a perturbação tais como poeiras,
pequenos animais, objetos em geral, etc. Para resolver esse problema, pode-se regular
19
o sensor numa faixa de atuação que ignore essas perturbações. Os sensores capacitivos
apresentam baixa deriva térmica (a capacitância varia pouco com a temperatura), pois
a constante dielétrica varia pouco com a temperatura.
Um dos problemas em se usar sensores capacitivos para contar pessoas é que a
distância de sensibilidade a obstáculos dos sensores comerciais não passam de 15cm.
Além disso, gastar-se-ia muita energia para criar um campo elétrico que fizesse
funcionar o sensor proposto na Figura 4.
2.4 Sensor por ultra-som
O ultra-som é o nome dado a sinais sonoros que operam em freqüências
superiores àquela que o ouvido humano pode perceber, ou seja, freqüências superiores
a 20 kHz. Por ser uma onda mecânica, o ultra-som tem sua velocidade em função da
densidade e do módulo de elasticidade do meio de propagação, além de estar sujeito
aos fenômenos ondulatórios, tais como reflexão e atenuação. Para obter uma onda de
ultra-som faz-se uso do chamado transdutor de ultra-som. Existem basicamente dois
tipos de transdutores de ultra-som, os capacitivos e os piezelétricos, sendo que o
último é mais usado em aplicações onde o objetivo é medir distância até algum
obstáculo, pois podem operar em maior potência [13].
A possibilidade de mudança da forma de como estão dispostos os elementos
transmissor e receptor em um aparelho de ultra-som, faz com que seu uso seja
estendido para as mais diversas aplicações. Para contar pessoas, a melhor forma é
utilizar um mesmo elemento como emissor e receptor, ou ainda um emissor e um
receptor colocados lado a lado.
Quando a onda de ultra-som em trânsito encontra um obstáculo, parte dela
penetra no mesmo e parte volta devido à reflexão. A essa onda resultante da reflexão
dá-se o nome de eco. No momento em que o eco encontra o transdutor piezelétrico,
este gera um sinal de tensão em seus terminais. Pela análise deste sinal pode-se
determinar a forma do obstáculo e a posição do mesmo.
A técnica de medida é simples: no momento em que o emissor é excitado,
também é disparado um contador. A onda emitida se propaga pelo ar e, se houver
20
algum objeto coberto pelo ângulo de detecção, esse reflete parte do sinal de volta para
o receptor que se encontra no mesmo local ou próximo ao transmissor. Quando a onda
refletida atinge o receptor, a temporização é encerrada e dessa forma é medido o
chamado tempo de vôo (ô) que é o tempo gasto pela onda sonora para viajar do
emissor para o objeto e do objeto para o receptor. Tendo-se esse tempo e sendo
conhecida a velocidade de propagação do som no ar ≅ 330m/s, pode-se
determinar a distância até o objeto (no caso estudado aqui, pessoas).
2! = × ô [ 2 ]
onde:
! é a distância em entre o sensor e o objeto a se medir a distância,
é a velocidade em $⁄ do som no ar, e
ô é o tempo de vôo, de ida e de volta, da onda sonora emitida pelo emissor
de ultra-som (dado em $).
Vale lembrar que a velocidade do som é função das características físicas do
meio, tais como módulo de elasticidade e densidade. Contudo, não é nosso interesse
uma medida precisa, então a aproximação em um valor constante pode ser usada.
Para contar passageiros, uma possível configuração é colocar os sensores no
teto, acima de cada porta do veículo. De acordo com o movimento de aproximação ou
afastamento da pessoa em relação ao módulo ultra-som, pode-se determinar se alguém
está entrando ou deixando o ônibus.
A implementação e calibração do circuito pode ser penosa devido aos mais
diversos tipos de interferência, inclusive interferências de ecos diferentes, provenientes
do próprio pulso transmitido, e isso pode atrapalhar muito no projeto do aparelho.
Módulos de ultra-som podem ser comprados prontos, mas nem sempre funcionam
bem.
Um protótipo de contador de passageiros por ultra-som começou a ser
construído na Geocontrol, mas está atualmente parado devido à grande imprecisão do
21
módulo comprado.
2.5 Sensores de força
São dispositivos feitos a partir de resistores, materiais capacitivos ou até
mesmo semicondutores. Quando estes dispositivos sofrem algum tipo de deformação
devido à mudança da força aplicada nas extremidades do mesmo, seus parâmetros são
alterados, acusando a atuação de uma força. O strain gage (célula de carga) é uma
espécie de sensor de força que, se colocado numa disposição que aproveite a geometria
e dinâmica do projeto, pode ser muito preciso. Ele consiste de uma grade feita de um
fio muito fino que é ligado a uma superfície (ver Figura 5). Quando a superfície se
move, a resistência do fio muda e a variação da força aplicada a superfície pode ser
detectada e até mesmo medida.
Figura 5 – Disposição física de um sensor do tipo Strain Gage [5].
Um contador de passageiros pode ser feito com esse material. Basta espalhar
esses sensores pelas escadas do veículo e processar as informações que deles vierem.
Por exemplo, se for detectado a presença de alguém no degrau inferior, depois no
degrau superior e inferior, e por último somente no superior, pode-se inferir que
alguém subiu no coletivo. Se a seqüência acontecer partindo do degrau superior e
terminar no inferior, pode ser que alguém deixou o veículo.
Um problema desse tipo de sensor é que ele deve ser tocado para funcionar, o
passageiro necessariamente deve pisar no dispositivo, causando possível desgaste,
22
afinal o ônibus é um sistema muito movimentado e o seu piso torna-se, por isso, um
lugar hostil.
Para aumentar percepção à variação na resistência e para compensar possíveis
flutuações de temperatura, os strain gages são muitas vezes utilizados numa
configuração “em ponte de Wheatstone”- apresentada na Figura 6. Para tanto, um
strain gage “dummy” (falso) é introduzido e não fica sujeito à tensão mecânica
aplicada, mas apenas às mudanças climáticas e aos ruídos que ocorrem no meio. Isto
elimina o efeito da flutuação da temperatura na medida da carga, além de reduzir erros
por ação de sinais perturbadores, pois V0 é um sinal diferencial - vide Equação 3.
Figura 6 – Strain Gage em ponte de Wheatstone [5].
% = & '('()'*
− ',',)'-
. . %, [ 3 ]
onde:
Vs é a tensão em % da fonte de alimentação do circuito,
V0 é a tensão em %, cuja a variação informa a deformação no strain gage
ativo,
01 é um resistor, normalmente da mesma ordem de grandeza de 0,
02 é um potenciômetro para ajuste de ganho,
03 é o strain gage ativo, que efetivamente vai servir como sensor de força, e
0 é o strain gage dummy que não será usado como sensor, servirá apenas
para balancear a ponte de Wheatstone.
23
Todos os resistores dados em Ω.
2.6 Sensor Térmico
Sensores térmicos são dispositivos capazes de medir a temperatura de um
corpo à distância, usando para isso o mesmo princípio de funcionamento do sensor
PIR. A diferença entre eles é que, ao contrário do sensor PIR, o sensor térmico não
necessita de que haja movimento para detectar calor. Existem sensores no mercado
que são formados por una matriz de oito sensores colocados linearmente de forma que
se podem medir oito pontos adjacentes simultaneamente.
Figura 7 – Aspecto de um sensor térmico, modelo TPA81 [11].
Como exemplo de sensor térmico comercial, tome o TPA81, um dispositivo
que possui internamente uma fileira de elementos sensíveis ao calor que formam oito
sensores independentes que podem ser comparados a pixels (vide Figura 7). O ângulo
de abertura desse sensor é de 6° por 41°. Como são oito pixels, tem-se que cada um é
responsável pela varredura de 5,12°. Assim sendo, com ajuda de um servo motor,
pode-se construir uma imagem térmica, simplesmente deslocando linearmente o
dispositivo no sentido de sua largura.
Um problema do aparelho citado acima é seu alto preço. Uma única amostra
custa US$110.
24
2.7 Sensores óticos
Todos os sensores óticos usam a luz para detectar objetos. Este sensor é
composto por um emissor LED (Ligth Emition Diode) ou LASER (Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation) e um receptor (fototransistor ou fotodiodo). Os
vários tipos de sensores óticos funcionam da mesma maneira, sendo suas diferenças
dadas pela forma de como o emissor e o receptor estão configurados.
Dependendo da distância entre emissor e receptor, ou da configuração em que
eles estão dispostos, para conseguir um mínimo de sinal no receptor, é necessário uma
potência significativa no emissor. Isso, além de gastar muita energia, reduz a vida útil
dos componentes eletrônicos. Manter o consumo de energia em valores baixos é um
problema que deve sempre ser bem analisado em circuitos de eletrônica embarcada.
Outro problema que deve ser analisado nesses tipos de sensores é a
interferência no sinal recebido devido às diversas fontes de luz ambiente. Para eliminar
problemas de interferência, poupar energia e os componentes eletrônicos usa-se
modular o sinal a ser transmitido.
Com modulação faz-se o IR (InfraRed) transmissor piscar em uma freqüência
particular. O receptor IR faz uso de um filtro passa-faixa, centralizado para tal
freqüência, assim ele pode ignorar tudo mais, não havendo interferências de outros
sinais. Na Figura 8 pode-se ver um diagrama ilustrativo do sinal modulado no
transmissor do lado esquerdo e o sinal demodulado no receptor que está no lado
direito.
Figura 8 – Transmissor e receptor de luz infravermelho [6].
25
A modulação se dá da seguinte forma: a transmissão é feita de forma binária,
quando um valor baixo (0) deve ser transmitido, o sinal é pulsado em uma freqüência
pré-determinada, durante um tempo maior do que o período relativo a essa freqüência,
que está normalmente entre 30KHz e 60KHz. Quando um valor alto (1) deve ser
transmitido, simplesmente não se transmite luz no emissor.
Existem sensores óticos que podem ser usados para implementar um contador
de passageiros. Nas subseções 2.7.1 a 2.7.3 serão apresentados os tipos mais
relevantes.
2.7.1 Sensor ótico por interrupção de feixe
Nessa configuração coloca-se o receptor em frente ao transmissor, de forma a
verificar presença através da interrupção do feixe de luz, como se observa na Figura 9.
O emissor emite a luz de um lado do cômodo e o receptor a detecta do outro lado. Se o
alvo a ser detectado passar entre o emissor e o receptor, a luz deixa de chegar ao
receptor, dizendo ao conjunto sensor que algo está interrompendo o feixe.
Figura 9 – Sensor ótico por interrupção de feixe [5].
Essa configuração é bem interessante quando o objeto a ser detectado pode
parar sobre a linha de detecção do sensor. Na porta de um ônibus esse caso é muito
comum. As pessoas param ou passam lentamente nas portas, seja porque se trata de
um idoso, deficiente físico ou mesmo devido a uma possível lotação excessiva do
26
coletivo, o que torna a locomoção difícil. Veja que detectar é diferente de contar. Para
conhecer o sentido da caminhada de uma pessoa, faz-se necessário o uso de dois
sensores de interrupção de feixes, pelo menos. Se a seqüência de bloqueio dos feixes
for da direita para esquerda, tem-se algo se movendo nesse sentido, caso a seqüência
seja da esquerda para a direita, o sentido de caminhada do alvo é oposto ao anterior.
2.7.2 Sensor ótico por reflexão da luz
Outra opção seria dispor o par emissor/receptor num mesmo encapsulamento,
um do lado do outro, de forma que a única maneira de o sinal de luz emitido pelo
emissor ser captado pelo receptor, é através da reflexão em algum obstáculo. Alguns
métodos como correlação podem ser aplicados nessa última configuração para
melhorar a confiabilidade do sinal recebido, e até mesmo para usar o sensor como
medidor de distância. Todavia, seria necessária para isso uma eletrônica mais precisa e
mais cara. Na Figura 10 se observa tal configuração.
Figura 10 – Sensor ótico por reflexão [5].
A configuração por reflexão tem a vantagem de poder usar o circuito
concentrado em um único ponto, ao contrário do caso visto anteriormente que usa o
emissor de um lado e o receptor do outro. Por outro lado, aqui aparece agravado o
27
problema do excesso de potência que deve ser usada na transmissão, uma vez que
somente uma pequena parcela do sinal transmitido chega ao receptor. Mas melhorias
para isso já foram discutidas anteriormente.
2.7.3 Sensor ótico por triangulação
O funcionamento destes sensores baseia-se no princípio da triangulação
representado esquematicamente pela Figura 11. O emissor (LED) emite um feixe de
luz que é posteriormente focalizado por uma lente. A luz refletida no obstáculo,
segundo um determinado ângulo α, é focalizada por uma segunda lente e o feixe
resultante incide num detector sensível à posição (DSP). A saída do sensor é uma
tensão proporcional ao valor detectado pelo DSP (i.e., proporcional ao ponto de
incidência do feixe no DSP). Aplicando relações trigonométricas, se verifica a relação
de proporcionalidade mostrada na Equação 4.
Figura 11 – Funcionamento do sensor óptico por triangulação.
%4 ∝ 6789:; = <<=. >? !⁄ ?, [ 4 ]
28
onde:
%4 é a tensão de saída do sensor, em %,
6789:; é a uma tensão que varia de acordo com a posição que a luz atinge o
elemento DSP, mostrado na Figura 11,
= é a separação em entre as regiões centrais das duas lentes,
> é distância em entre o elemento sensor, DSP, e a lente da etapa receptora,
! é a distância em da lente da etapa de transmissão até o objeto alvo de
medida.
A função que mostra a variação da tensão de saída com a distância, obtida
experimentalmente, é apresentada na Figura 12. Um aspecto importante desta curva é
o decaimento da tensão de saída para distâncias inferiores a 10 cm, dando a idéia de
que o obstáculo se afasta quando acontece exatamente o contrário. Para que isso não
gere erros em possíveis aplicações, recomenda-se fazer uso de algum tratamento de
sinal, ou até mesmo colocar uma barreira mecânica, de forma que nada consiga se
aproximar a mais do que 10 cm do sensor. No mais, tem-se uma curva correspondente
a prevista pela Equação 4, onde a imagem decai de forma inversamente proporcional
ao domínio.
29
Figura 12 – Curva tensão de saída x distância.
2.8 Discussão sobre sensores infravermelho passivos e ativos
Freqüências de luz dentro do espectro infravermelho são geralmente usadas
na fabricação de sensores óticos. Entende-se por infravermelho toda a região do
espectro eletromagnético com comprimento de onda acima de 0,7µm e abaixo de
350µm, não visível ao ser humano a olho nu, veja a Figura 13.
Figura 13 – Espectro eletromagnético da luz visível [6].
Vale agora esclarecer uma pequena confusão a respeito dos sensores
infravermelho. Na seção 2.2 comentou-se sobre o sensor PIR, e na 2.6 falou-se do
sensor térmico, ambos sensores infravermelho passivos que estão associados à
temperatura do corpo a se detectar. Já na seção 2.7, falou-se de sensores infravermelho
ativos, fabricados para operarem com luz infravermelho. Ora, à primeira vista parece
que se trata de dispositivos que funcionam com princípios de natureza distinta, os dois
primeiros por calor e o terceiro por luz. Na verdade, todos operam pelo mesmo
princípio: absorção de luz infravermelho! A diferença é que os sensores infravermelho
ativos possuem uma fonte de infravermelho que é interrompida ou deixa de ser
refletida por algum obstáculo o qual deseja-se verificar. Já os sensores infravermelho
passivos funcionam captando a luz que o obstáculo alvo irradia.
De acordo com a Lei do deslocamento de Wien1 [2], existe uma relação
simples entre a temperatura do corpo e o comprimento de onda correspondente à
emissão máxima desse corpo. Essa relação é vista na Equação 5, ela esclarece porque
1 Wilhelm Wien (1864-1928).
30
faz-se confusão entre calor e luz, afinal ela relaciona comprimento de onda com a
temperatura.
λAáC = B TF , [ 5 ]
onde:
> é uma constante e vale 2,898 H 10I1 J,
é o valor da temperatura absoluta do corpo (em J), e
KáL é o comprimento em de onda para o qual a intensidade de radiação
emitida é máxima.
Tome como exemplo o corpo humano, cuja pele está a temperatura de 306K.
Sabendo o valor da constante B, tem-se KáL = 9,47μm. Veja através da indicação
por uma seta na Figura 14 que esse valor está dentro da região de absorção dos
sensores PIR comercial.
Figura 14 – Característica de transmissão de um sensor PIR comercial [12].
31
A potência líquida (energia irradiada menos a absorvida) de um corpo, pode
ser calculada com ajuda da Lei de Stefan-Boltzmann2 [2], apresentada na Equação 6.
PQRS = Aσϵ<T3 − T3? [ 6 ]
onde:
6WXY é a potência líquida em Watts,
= é a área em do corpo em análise,
Z é a constante de Boltzmann, que vale 5,67H10I\]IJI3,
^ é a emissividade do corpo (^_`W` abcdc = 0,98),
é a temperatura em J do corpo e
é a temperatura em J do ambiente no qual o corpo está envolvido.
Novamente, para o caso do corpo de um homem adulto que possui uma
superfície de cerca de 2 e temperatura de pele de 306K, num ambiente com
temperatura de 293K, e sendo conhecidas as demais constantes, pode-se obter a
potência líquida 6WXY = 155]. Assim sendo, o sensor infravermelho passivo pode ser
entendido como um sensor ativo, cuja fonte de luz é o próprio corpo cuja presença se
deseja verificar.
2 Joseph Stefan (1835-1893); Ludwig Eduard Boltzmann (1844-1906).
32
3 O PROJETO “GUAIAMU”
3.1 Visão geral do projeto
Na busca por um equipamento que contasse passageiros, construiu-se o
Guaiamu, um projeto que para funcionar faz uso de sensores óticos por reflexão da luz.
Os LEDs que constituem os emissores de luz do sensor lembram os olhos de
uma espécie de caranguejo nativo da fauna brasileira. Guaiamu (ou Guaiamum) é o
nome desse caranguejo, e também o nome dado ao projeto descrito neste trabalho.
O Guaiamu foi desenvolvido na Geocontrol Ltda, empresa com trabalhos
voltados para apresentar soluções na área de segurança pública. O rastreador de
veículos (módulo GSM 1.0) é um dos projetos desenvolvidos lá. Dentro do rastreador
existem três partes básicas: modem GPRS, receptor GPS e microcontrolador (vide
Figura 15). O receptor GPS captura os sinais dos satélites e os repassa para o
microcontrolador. O rastreador conta ainda com um canal onde a comunicação serial
RS232 pode ser estabelecida com outros dispositivos, permitindo assim que mais
informações possam ser enviadas junto com as da coordenadas GPS.
Figura 15 – Módulo GSM 1.0 fabricado na Geocontrol, com partes destacadas.
33
Os módulos Guaiamu, que são instalados sobre cada porta do coletivo, podem
se comunicar entre si via barramento CAN e sempre que houver uma atualização do
número de passageiros, um dos módulos (o da esquerda na Figura 16) fica encarregado
de fornecer ao rastreador, via RS232, informações de quantos passageiros existem
dentro do ônibus. Tais informações podem ser repassadas pelo circuito
microcontrolado para um módulo GPRS, que as envia para ERB’s espalhadas pela
cidade. Dessa forma, os dados que informam a posição do veículo e a quantidade total
de passageiros podem chegar até a um servidor, e a partir daí serem usados da melhor
forma possível.
Figura 16 – Visão geral do projeto.
3.2 Descrição da unidade sensora
O Guaiamu é um circuito microcontrolado, dotado de: fonte com diversas
proteções para sobre-tensão, controlador CAN para comunicação com os outros
módulos, interface serial para comunicação com o módulo rastreador, além de suportar
todos os componentes necessários para contar pessoas.
34
3.2.1 Fonte
De acordo com [3], na bateria de um carro podem aparecer elevados níveis de
tensão, o que representa sérios riscos para uma carga desprotegida. Essas tensões
podem ser geradas por diversas fontes que são enumeradas na Tabela 2.
Tabela 2 – Transientes de tensão e suas fontes [3].
Para evitar danos aos componentes, faz-se necessário a construção de uma boa
fonte de alimentação. A Figura 17 apresenta o esquema de uma fonte desse tipo.
Figura 17 – Fonte de alimentação do circuito contador.
35
Veja que a primeira etapa, com PTC (Positive Temperature Coefficient),
varistores e indutor, é uma etapa de proteção. O PTC tem sua resistência elétrica
aumentada com o aumento da temperatura, o indutor evita mudanças bruscas na
corrente, enquanto os varistores ou VDR (Voltage Dependent Resistor) são
componentes eletrônicos cujo valor de sua resistência diminui à medida que a
diferença de potencial em seus terminais aumenta.
A segunda etapa pode ser vista como etapa de pré estabilização, pois aí
consegue-se uma tensão em níveis controláveis para ser aplicada ao circuito regulador
de 3,3V.
Um fato interessante observado nessa fonte é a presença de vários capacitores
em paralelo (C a C3 ). A capacitância de capacitores em paralelo é o valor da soma da
capacitância desses capacitores. Sendo assim, a análise cartesiana que pode ser feita é
que a soma das capacitâncias é igual a CfS = 22,2002μF que é aproximadamente
igual a C3 = 22μF. Então, para que serve os demais capacitores? Todo o problema é
gerado porque C4 é eletrolítico, cujo modelo pode ser visto na Figura 18, e sua
resposta em freqüência tem características indutivas para freqüências altas. Sendo
assim, os demais capacitores fazem-se necessário justamente para eliminar sinais
parasitas que venham a surgir.
Figura 18 – Um modelo aplicável ao capacitor eletrolítico.
Deste circuito, pode-se afirmar que em baixas freqüências o capacitor tem seu
comportamento determinado pela capacitância . À medida que se aumenta a
freqüência, no entanto, o elemento indutivo h` se torna mais significativo, sendo
dominante em altas freqüências. A resistência 0` se deve, basicamente, ao eletrólito e
às conexões, variando de forma apreciável com a temperatura. A resistência tem um
36
efeito significativo em termos da ondulação da tensão observada nos terminais do
componente, além de ser responsável pelas perdas (aquecimento) do dispositivo.
3.2.2 Rede CA
Como foi dito, a comunicação entre as unidades sensoras é feita via barramento
CAN. A Rede CAN teve seu início em 1983, na BOSCH, para implementar uma rede
interna para automóveis. Inicialmente seu uso foi restrito para unidades de controle
eletrônico nos carros produzidos pela Mercedes. Em 1987 surgiram os primeiros
circuitos integrados para CAN, fabricados pela Intel e pela Philips.
CAN é um barramento serial para interligar dispositivos em rede, seu protocolo
é de múltiplo acesso com detecção de portadora e colisão, e arbitragem na prioridade
da mensagem (CSMA/CD+AMP) [7]. A detecção da portadora especifica que antes de
transmitir todo nó deve verificar se o barramento está livre, para, em caso afirmativo,
iniciar a transmissão. Se acontecer colisões, o nó de menor prioridade sai do
barramento, podendo tentar retransmitir mais tarde. A arbitragem do barramento desse
tipo de protocolo é definida pela mensagem e não pelos nós. Com isso, as mensagens
mais importantes têm prioridade sobre as menos importantes. A Figura 19 apresenta
uma situação típica de arbitragem em barramentos CAN, onde o nó 2 ganha o
barramento justamente por ter menor valor lógico no campo identificador.
Figura 19 – Arbitragem no barramento CAN [7].
37
Um dos conceitos mais importantes para o bom funcionamento da rede CAN
está em seu nível físico. Trata-se da dominância de bits que é a prevalência do nível
dominante sobre o recessivo. A rede CAN faz uso de um meio de transmissão
diferencial, sendo avaliada a diferença de tensão entre os fios CANL e CANH para
assim saber qual é o estado da rede. O estado de bit recessivo é mantido por dois
resistores de pull-up conectados a CANL e CANH. Dessa forma, quando não há
transmissão, a diferença de potencial entre CANH e CANL é de zero volt, e a rede
“enxerga” um fluxo constante de bits recessivos (nível lógico 1).
Quando uma interface CAN deseja gerar um bit dominante, ela força o nível
elétrico do fio CANH para cerca de 3,5 volts, e do fio CANL para cerca de 1,5 volts.
Uma diferença de potencial de aproximadamente 2 volts fica estabelecida entre CANH
e CANL, caracterizando assim um bit dominante (nível lógico 0). A escrita de um bit
dominante na rede sobrescreve o estado de bit recessivo.
Sendo o barramento CAN diferencial e composto por cabo de par trançado,
tem-se uma rede altamente imune a ruídos. A indução de algum sinal que eleve o nível
elétrico em um dos fios, também eleva o nível elétrico do outro fio de mesma
amplitude de tensão. O balanceamento garante que a corrente que flui em cada fio no
momento da transmissão é igual, porém oposta em direção, gerando um cancelamento
do possível ruído.
Existem dois tipos de datagrama CAN: o normal e o estendido, conforme se
observa nas Figuras 20 e 21.
Figura 20 – Datagrama CAN normal [7].
38
Figura 21 – Datagrama CAN estendido [7].
Os campos do datagrama CAN normal são 11, a saber:
• SOF - início de quadro. Um único bit dominante.
• Identificador- quanto maior é a prioridade da mensagem, menor deve ser
o valor lógico desse campo.
• RTR - bit dominante quando requisita dados de outro nó, especificado
pelo campo do identificador.
• IDE - bit dominante quando o campo identificador é de tamanho normal.
• r0 - bit reservado.
• DLC - 4 bits que indicam o total de bytes presentes no campo de dados.
• Data - até 8 bytes de dados.
• CRC - teste de redundância cíclica de 16 bits. Polinômio gerador:
H2i + H2 + H.
• ACK - campo de 2 bits que permite validar a mensagem.
• EOF - 7 bits para sinalizar final de quadro e verificação de erros por bit
stuffing.
• IFS - 7 bits que indicam o tempo para o controlador disponibilizar o
dado para aplicação.
O datagrama CAN estendido é basicamente igual ao normal, a menos de:
• SRR - um bit recessivo que substitui o bit o RTR convencional.
• IDE - um bit recessivo que indica a extensão do identificador com mais
18 bits.
• r1 - bit reservado adicional.
3.2.3 Comunicação serial RS232
O RS-232, também conhecido como EIA RS-232, é usado para troca serial de
dados entre dois dispositivos. RS é uma abreviação de “Recommended Standard”. Ela
relata uma padronização de uma interface comum para comunicação de dados entre
39
equipamentos, criada no início dos anos 60, por um comitê conhecido atualmente
como “Electronic Industries Association” (EIA). Naquele tempo, a comunicação de
dados compreendia a troca de dados digitais entre um computador central (mainframe)
e terminais de computador remotos, ou entre dois terminais sem o envolvimento do
computador. Estes dispositivos poderiam ser conectados através de linha telefônica, e
conseqüentemente necessitavam de um modem em cada lado para fazer a
decodificação dos sinais. Dessas idéias nasceu o padrão RS232. Ele especifica as
tensões, temporizações e funções dos sinais, um protocolo para troca de informações, e
as conexões mecânicas [8].
Embora tenha sofrido poucas alterações desde sua concepção até os dias atuais,
muitos fabricantes adotaram diversas soluções que tornaram impossível a
simplificação da padronização proposta. Se, por exemplo, a norma EIA232 completa
for implementada, 22 dos 25 pinos do conector DB25 (conector normatizado) devem
ser utilizados para sinais ou terra! Para uso em microcontroladores, geralmente usa-se
uma configuração bem mais simples onde somente três fios são necessários (TxD,
RxD e GND). A comunicação se dá de forma assíncrona, sendo o datagrama similar ao
apresentado na Figura 22. O uso de bit de paridade é opcional, assim como o uso de
um segundo bit de stop bit.
40
Figura 22 – Pacote RS232 [8].
Sinais com tensão entre –3 volts e –25 volts, em relação ao terra, são
considerados nível lógico “1”, e tensões entre +3 volts e +25 volts são considerados
nível lógico “0”. A faixa de tensões entre –3 volts e +3 volts é considerada uma região
de transição para a qual o estado do sinal é indefinido – Vide Figura 23.
Figura 23 – Modelo do sinal da comunicação RS232 [8].
41
A norma EIA232 especifica uma taxa máxima de transferência de dados de
20.000 bits por segundo (o limite usual é 19200 bps), assim sendo, os valores
comumente usados são 300, 1200, 2400, 4800, 9600 e 19200 bps. Contudo, em
dispositivos modernos, tais como em microcontroladores, já se pode comunicar à taxa
de 115200 bps. Veja que isso está além do descrito nas normas.
Talvez agora você esteja questionando sobre a inconveniência em construir
circuitos com fonte de alimentação elevadas e simétricas. Pois bem, a maioria dos
equipamentos digitais utiliza níveis TTL ou CMOS, portanto, o primeiro passo para
conectar um equipamento digital a uma interface RS232 é transformar níveis
TTL/CMOS (0 a 5 volts) em RS232 e vice-versa. Isto é feito por conversores de nível.
Um CI que está sendo largamente utilizado para essa finalidade (CI utilizado no
projeto do Guaiamu) é o MAX3232 (da Maxim). Ele inclui um circuito de “charge
pump” capaz de gerar tensões de +10V e –10V volts a partir de uma fonte de
alimentação de +5V; ou +6V e –6V a partir de uma fonte de alimentação de +3,3V,
bastando para isso alguns capacitores externos. Este circuito integrado tem dois
receivers e dois drivers no mesmo encapsulamento.
3.2.4 O microcontrolador
O microcontrolador escolhido para o projeto foi o MSP430F149 fabricado pela
Texas Instruments. Trata-se de um microcontrolador com arquitetura RISC de 16 Bits
que possui como característica marcante seu baixo consumo de energia
(aproximadamente 280 µA/MIPS em modo ativo, 1.6 µA em modo standby e 0.1 µA
em modo de repouso). O modelo MSP430F149 possui capacidade de 60 kbytes de
memória flash de programação, 2 kbyte de memória RAM e 256 bytes de memória
flash/ROM que podem ser usadas para gravar informações de maneira não volátil. A
Figura 24 ilustra a arquitetura do microcontrolador em questão.
42
Figura 24 – Diagrama de blocos da arquitetura do MSP430f149 [9].
Outras características interessantes do MSP430 são:
•Entradas e Saídas Digitais: possuem E/S digital com capacidade de
interrupção por borda de subida ou descida.
• Watchdog Timer (WDT): também presente em todos os modelos, reinicializa
o processador se não for periodicamente desarmado (usado para colocar o processador
em uma situação conhecida no caso de alguma falha de programação). Às vezes é
interessante usar um circuito watchdog externo para se ter uma maior segurança.
•Temporizadores (timers): o MSP430 difere um pouco de outros
microcontroladores pelo fato de cada timer ter um único registrador de contagem e
múltiplos registradores de comparação/captura. No modo contínuo o registrador de
contagem é continuamente incrementado por um dos clocks (dando a volta quando
atinge 0xFFFF) e interrupções de tempo real são geradas quando o registrador de
contagem atinge o valor de um dos registradores de comparação. No modo up a
contagem vai de 0 (zero) até o valor de um dos registradores de comparação. Este
modo foi usado no projeto do Guaiamu para gerar um sinal PWM no pino 2 da porta 1
(só alguns pinos oferecem saída para PWM gerado sem tratamento de interrupções).
Na operação de captura uma interrupção é gerada quando ocorre a mudança de sinal
43
em um pino, neste instante o valor no registrador de contagem é copiado para o
registrador de captura [9].
• Comparador Analógico: compara o sinal presente em um pino com uma
referência interna ou externa.
• Conversor A/D: codifica o nível de um sinal analógico em um valor digital de
10 ou de12 bits.
• USART: implementa comunicação serial síncrona ou assíncrona.
3.2.5 O circuito de contagem
O circuito contador é formado pelos LEDs infra-vermelhos e pelo receptor de
mesmo comprimento de onda. O aparato foi projetado para ficar no teto do ônibus, em
cima de cada escada. Tanto o emissor de luz infravermelho, quanto o receptor ficam
montados lado a lado, tal como é feito em aparelhos de ultra-som. Como mencionado
anteriormente, o princípio de funcionamento é o da reflexão da luz. Se houver alguém
abaixo do sensor, a luz voltará e excitará o receptor de infravermelho.
Existem muitas formas de colher o sinal vindo dos LEDs. Fotodiodos e
fototransistores são comumente usados. Todavia, módulos receptores são uma boa
opção, pois além de serem altamente sensíveis, possuem algumas etapas de pré-
tratamento de sinal muito interessantes [10]. Na Figura 25, pode-se observar o
diagrama de blocos do circuito interno de um desses fotoreceptores e também sua
ligação recomendada pelo fabricante.
Figura 25 – Diagrama de blocos do TSOP32238 e configuração recomendada pelo fabricante [10].
44
O sinal de luz gerado está na parte infravermelho do espectro eletromagnético.
A luz da portadora tem comprimento de onda de 950nm e é modulada a uma
freqüência k = 38kHz (vide Figura 26). Os valores da portadora e da freqüência de
modulação são cuidadosamente escolhidos. Eles devem ser os mesmos para os quais o
receptor foi projetado. O receptor usado nesse trabalho foi o TSOP32238, que tem
características construtivas que o levam a operar exatamente com ondas de
comprimento em torno de 950nm, tal como é ilustrado no gráfico no lado esquerdo da
Figura 26. Trata-se de um receptor com várias etapas de tratamento de sinal já
implementadas internamente. Tem-se a priori uma etapa de detecção com um
fotodiodo e um amplificador de transimpedância que converte o sinal de luz em sinal
elétrico (bloco Input na Figura 25). Logo em seguida tem-se uma etapa de controle
automático de ganho (AGC) que manterá a tensão da saída da primeira etapa em um
patamar razoável para a próxima etapa. O sinal então passa por um filtro passa-faixa
(Band-Pass) para eliminar possíveis ruídos e só então ele é entregue ao demodulador
(Demodulator na Figura 25) que se incumbirá de resgatar o nível que foi modulado no
transmissor. Tem-se ainda uma última etapa que é um adaptador de tensão, colocando
quando necessário na saída do componente, um sinal alto compatível com o sinal alto
do microcontrolador.
Figura 26 – Curvas de sensibilidade e de resposta em freqüência, respectivamente, do TSOP32238 [10].
45
4 MÉTODO DE COTAGEM
4.1 A codificação em quadratura
Um método muito usado para determinar a direção de objetos é o que usa
sensores em quadratura. O mouse mecânico, por exemplo, usa esse princípio para
fazer a conversão do movimento da mão do usuário em movimento do cursor, no
sentido correspondente ao da mão, na tela do computador. Nesses equipamentos, o
movimento da esfera é convertido em movimentos horizontais e/ou verticais por um
par de rodas giratórias (veja a Figura 27), uma roda para o movimento horizontal e
outra roda para o movimento vertical, cada uma das quais completa ou abre o contato
com dois sensores localizados ao lado delas (A e B na Figura 27). Os dois sensores
ficam defasados entre si e o circuito do mouse percebe qual deles fechou o contato
primeiro.
Figura 27 – Modelo de uma das rodas do codificador do mouse e uma possível saída dos sensores.
A expressão “codificação de quadratura” vem do fato de que cada sensor envia
um sinal de onda quadrada defasado 90 graus do outro. Se o primeiro sinal ocorrer
antes do segundo, considera-se que o mouse se movimentou em uma direção; se o
segundo sinal ocorrer antes do primeiro, considera-se que o mouse se movimentou na
direção oposta. É importante destacar que necessariamente na codificação em
46
quadratura, a distância entre os sensores deve ser menor do que a largura do objeto que
ativa os sensores (no caso do mouse, o objeto seria os dentes da roda).
Considerando que quando um dos dentes da roda obstrui o sensor tem-se
nível lógico alto nesse sensor, então a seqüência mostrada à direita na Figura 27 expõe
o caso em que a roda gira no sentido anti-horário. Em tal situação, podem-se distinguir
quatro estados: primeiramente ambos os sensores estavam desobstruídos, então se
tinha o estado 1 (AB = 00), depois o sensor B foi bloqueado e A continuou livre, tem-
se então o estado 2 (AB = 01), após isso passa-se para o estado 3 onde ambos sensores
foram bloqueados (AB = 11), na seqüência o sensor B é desbloqueado e A permanece
obstruído, caracterizando o estado 4 (AB = 10), e quando chega-se novamente ao
estado 1, conclui-se que o sentido do giro foi o anti-horário. O caso em que o sentido
de giro é o horário é semelhante, todavia tem-se o estado 4 substituído pelo 2 e o
estado 2 substituído pelo 4. Veja que a codificação dos estados é feita por código de
Gray, isso é uma característica dos codificadores em quadratura.
4.2 Algoritmo
Agora que já se sabe o princípio de funcionamento do codificador em
quadratura aplicado ao mouse, poder-se-á expandir essas idéias para outro tipo de
aplicação.
Imagine como ficaria a seqüência de estados se os dentes da roda do mouse
fossem substituídos por objetos discretos de mesma dimensão e espaçamento
deslocando-se na direção tangencial ao sentido de giro da engrenagem. Ter-se-ia a
mesma seqüência que a gerada por uma roda de mouse. Se substituir-se os dentes da
roda por pessoas, e preparar um aparato sensor adequado, tal princípio pode ser
explorado para contar passageiros em um coletivo.
Se for usado LEDs para construir um sensor em quadratura, duas configurações
distintas podem ser arranjadas. Uma usando sensores óticos por interrupção de feixe, e
outra usando sensores óticos por reflexão da luz. O Guaiamu faz uso do segundo caso.
Para detectar o sentido de circulação de passageiros, basta um receptor IR e dois
LEDs emissores. Acende-se um emissor de cada vez e avalia-se qual a situação do
47
receptor. Logo em seguida, apaga-se esse LED, ascende-se o segundo e verifica-se
novamente o status do receptor. Dessa forma, multiplexando no tempo o período em
que cada LED fica aceso, é possível trabalhar com somente um receptor.
Imagine que uma pessoa está passando abaixo de um contador, assim como é
mostrado na Figura 28. Se ela se movimenta da esquerda para a direita, primeiramente
o sinal de luz do LED1 encontrará a cabeça do indivíduo e essa refletirá parte do sinal
para o sensor. Logo em seguida, também o LED2 terá sua luz refletida pela cabeça.
Mais tarde, somente o LED2 terá seu feixe bloqueado e por último, nenhuma luz
voltará em direção ao contador, pois já não há ninguém abaixo. Se o sentido do
movimento for o oposto, vale o mesmo raciocínio, porém o primeiro LED a ter sua luz
refletida será o LED2.
Figura 28 – Modelo de como contar pessoas através de reflexão.
4.3 O protótipo
No caminho seguido até o projeto Guaiamu ficar pronto, algumas versões
foram montadas. A Figura 29 mostra o esquema com drive adotado para excitar os
LEDs e a polarização do fotorreceptor. Os sinais ESQUERDA e DIREITA são
responsáveis em “autorizar” o acendimento dos LEDs. Os LEDs são autorizados a
48
acender em momentos distintos. O sinal 38KHZ é encarregado de chavear a corrente
numa freqüência de 38kHz, a fim de fazer o LED autorizado a acender, piscar nessa
taxa. Com isso, sabe-se qual LED é responsável por uma possível excitação do
fotorreceptor.
Figura 29 – Layout do 1º circuito montado.
O circuito controlador foi feito com base no teclado IHM 2.0, produzido na
Geocontrol (Figura 30). Ele foi usado porque possui fonte, display LCD e um
microcontrolador MSP430F149, servindo assim como kit de desenvolvimento
microcontrolado.
O segundo protótipo é uma evolução do primeiro – Vide Figura 30. Veja que o
projeto é composto basicamente de 6 LEDs transmissores de luz, um fotorreceptor e o
teclado.
A montagem sobre um pedaço de canaleta foi feita para oferecer uma base
rígida ao circuito e para possibilitar a variação da posição dos pares transmissores de
49
luz. Isso foi importante para, de forma experimental, localizar uma boa separação entre
os LEDs.
Figura 30 – Protótipo anterior ao projeto final do Guaiamu.
A versão final do Guaiamu pode ser vista nas Figuras 31 (lado dos LEDs e dos
fotorreceptores) e Figura 32 (lado dos demais componentes), nela podem-se identificar
suas partes principais. Veja que os LEDs estão envoltos por uma espécie de espaguete
opaco. Isso foi necessário porque de alguma forma, a luz dos LEDs estava chegando
aos fotorreceptores.
50
Figura 31 – Guaiamu, lado dos LEDs e dos fotorreceptores.
Figura 32 – Guaiamu, lado dos componentes de controle e de comunicação.
A montagem de uma placa do Guaiamu custou cerca de 54 dólares (vide Tabela
3). Esse preço só inclui gastos com componentes e com a placa. Existem mais custos,
como o de pesquisa e de desenvolvimento que não estão computados. Vale lembrar
que em uma produção em série, os preços dos componentes caem bastante, tornando
mais barato o produto final.
51
Quantidade Descrição Fabricante Referência Valor (US$)
2 100pF, 50V, 0603, NP0 Kemet C0603C101J5GACTU 0,026
7 100nF, 50V, 0603, X7R Kemet C0603C104K5RACTU 0,064
2 22uF, 25V, Aluminum Eletrolitic Panasonic EEE-HA1E220W 0,204
2 39pF, 50V, 0603, NP0 Murata GRM1885C1H390JA01D 0,043
3 1uF, 16V, 0603, X7R Taiyo Yuden EMK107B7105KA-T 0,088
3 Mini-Fit 4 vias 0,48
1 Barra de Pinos Dourado 0,11
1 Diodo, 400V, 0.7A, SOD-123 Comchip CGRM4004-G 0,297
1 Zener, 12V, 2%, SOD-323F Fairchild MM3Z12VB 0,027
4 BAR54S, SOT-23 Fairchild BAR54S 0,023
1 Regulador 3,3V , SOT223 Texas TLV1117-33IDCYR 0,72
1 MSP430F149 Texas 10,08
1 CAN Transceiver, SOIC-8 Microchip MCP2551-I/SN 1,1
1 Controlador CAN, SOIC-18 Microchip MCP2515-I/SO 2,26
1 MAX3232CSE, SO16 Maxim MAX 3232ID 4,19
1 MAX6369KA, SOT23-8 Maxim Max6369KA+T 2,33
3 Receptor IR Vishay TSOP32238 1,558
1 10uH Wurth 74477010 3,320
1 Led vermelho, 0603 Vishay 0,073
2 Led verde, 0603 Vishay 0,073
12 LED Infravermelho LED5MM 1,43
1 PTC Bourns MF-SM100/33-2 0,41
1 8MHz Hosonic HC49SM - 8000 0,229
1 32.768kHz Hosonic 0.032768MHZ 0,675
2 10kΩ, 1W, 5%, 2512 ERJ ERJ-1TYJ103U 0,396
1 10kΩ, 1%, 0603 Yageo RC0603FR-0710KL 0,067
1 22kΩ, 1%, 0603 Yageo RC0603FR-0722KL 0,067
1 1kΩ, 1%, 0603 Yageo RC0603FR-071KL 0,067
13 2K2Ω, 5%, 0603 RMC RMCF 1/4 2.2 5% R 0,054
1 22Ω, 5%, 1210 RMC RMCF 1/4 22 5% R 0,165
6 120Ω, 1%, 0603 Yageo RC0603FR-07120RL 0,067
2 100kΩ, 1%, 0603 Yageo RC0603FR-07100KL 0,067
1 100kΩ, Array, 0603 Yageo 1,43
1 1MΩ, Array, 0603 Yageo 1,43
52
1 0Ω, 0603 Yageo RC0603JR-070RL 0,064
1 Mosfet P, 250V, 265mA, SOT223 Zetex ZVP4525GTA 0,788
1 Mosfet P, 200V, 11A, D2PAK Vishay IRF9640S 3,098
1 Mosfet N, 450V, 140mA, SOT223 Zetex ZVN0545GTA 0,990
13 TRANSISTOR NPN, 45V, 800MA Fairchild BC81740MTF 0,12
2 Varistor 38VDC, 1.2kA, 2220 Epcos CN2220K30G 1,980
1 Varistor 14VDC, 120A, 0805 Epcos CT0805K11G 0,423
1 Placa de circuito impresso 13,000
Preço total 54,083
Tabela 3 – Preço dos componentes para montar um circuito Guaiamu.
4.3.1 Máquina de estados
Uma possível máquina de estado para contar pessoas usando o Guaiamu pode
ser vista na Figura 33. Os estados são: Espera, Entrando (Ent.), Ambos Entrando
(AmbosE), Quase Dentro (QuaseD), Entrou, Saindo, Ambos Saindo (AmbosS), Quase
Fora (QuaseF), Saiu. Os sinais de excitação são: sensor de dentro (d), sensor de fora
(f), e os sinais de saída são: saiu (s), entrou (e).
Figura 33 – Diagrama de bolhas do processo de contagem.
53
4.3.2 O Firmware
O firmware foi desenvolvido usando a linguagem C, e a plataforma de
desenvolvimento utilizada foi o Quadravox 2.0.6.9.
Como os LEDs que compõem os emissores de luz do circuito são idênticos e
oscilam na mesma freqüência, faz-se necessário acendê-los um de cada vez para assim
decidir qual LED está gerando o sinal de luz que possivelmente foi refletida. O que se
faz é deixar cada emissor aceso por um intervalo de tempo superior a 10 vezes o
período do sinal multiplexador (10 k⁄ ), e instantes antes de apagá-lo, verifica-se se
existe sinal de luz no fotorreceptor. Se sim, considera-se que a há algo abaixo dele.
Veja que somente dois LEDs e um fotorreceptor são suficientes para verificar o
sentido (entrada ou saída) do movimento de alguém. Contudo, o que se fez no
Guaiamu foi construir 3 linhas paralelas com quatro LEDs em cada uma. Se os LEDs
de uma linha forem considerados como um sensor linear, tem-se um aumento na área
de detecção.
No firmware do Guaiamu, acende-se primeiramente os LEDs que estão mais
internos ao ônibus e em seguida, os mais externos. Como somente um LED é aceso a
cada instante, sabe-se exatamente qual deles é responsável pela luz que chega no
receptor. Uma função chamada “VerificaGente” retorna quatro valores diferentes para
os quatro casos possíveis: a luz de algum LED externo está sendo refletida, a luz de
algum LED interno está sendo refletida, a luz de LEDs internos e externos está sendo
refletida, ou ainda não há luz refletida.
Se essa função for chamada freqüentemente, é possível monitorar e atualizar
os estados da máquina de estados da Figura 33.
Maiores detalhes a respeito do firmware podem ser encontrados no apêndice
A.
54
5 TESTES E RESULTADOS
5.1 Primeiros testes
Em fevereiro de 2009, um protótipo anterior ao Guaiamu (Figura 30) foi
submetido a testes na garagem de uma empresa que presta serviços de transporte
público na Grande Vitória. Na ocasião avaliou-se a eficácia do projeto, bem como
possíveis locais de instalação.
Nos testes realizados, notou-se que havia um grande nível de acertos nas
contagens. Contudo, falhas ocorriam quando o espaçamento entre passageiros era
pequena. Isso ocorre porque, para a máquina de estados considerar que alguém
subiu/desceu do ônibus, o estado “espera” deve ser atingido após o estado “entrou” /
“saiu”, nem que seja por um curto intervalo de tempo. Todavia, quando as pessoas
transitam em fileira e muito próximas, a que vem atrás acaba “sendo vista” pelo
mecanismo, quando esse ainda está em processo de contagem da pessoa da frente. Isso
ocorre porque LEDs, por natureza não são muito colimados e acabam varrendo uma
região que vai além daquela sob o circuito. Uma solução é substituir os LEDs por
LASERs infravermelho. Contudo, deve-se observar que esses dispositivos podem ser
prejudiciais aos olhos humanos, e tal motivo foi decisivo quando se escolheu LEDs
para compor a parte transmissora de luz do Guaiamu.
Erros também ocorreram quando se descia muito rápido do coletivo,
principalmente pela porta traseira, a qual permite uma descida mais livre de
obstáculos. Observou-se que isso ocorreu porque na descida inclina-se muito o corpo
pra baixo, afastando-se do contador.
O Guaiamu deve ser calibrado para ser sensível o bastante para detectar o sinal
refletido pelo corpo da pessoa, mas não muito para evitar reflexões no piso do carro.
Esse é um grande problema do sensor por reflexão de luz, quanto mais perto o
background (fundo da cena) está do corpo a se detectar, maior será a taxa de erros.
Tendo em vista que objetos escuros refletem menos do que corpos com tons mais
claros, quanto mais claro o background é em relação ao corpo a se detectar, maior será
a taxa de erros. Os pisos dos ônibus são construídos de alumínio, que é uma superfície
bastante reflexiva. Para contornar tal problema, poder-se-ia pintar de preto a região do
55
piso que está sob o circuito contador, assim maximizar-se-ia o contraste entre o
passageiro e o piso do carro.
Para fazer a calibração num ponto ideal onde a luz refletida no chão não
consiga excitar o receptor foi criada uma rotina com o nome “calibra”. Trata-se de
uma função feita em linguagem C que faz chavear os LEDs na freqüência de 38opq.
Se houver recepção de sinal de luz, aumenta-se a freqüência de chaveamento dos
LEDs, por meio do controle de PWM do microcontrolador, e verifica-se novamente se
a luz chega ao receptor. O ciclo se repete até o ponto em que a luz refletida seja
incapaz de ser percebida pelo receptor. Para um melhor entendimento, recorra à Figura
26, nela pode-se verificar que a sensibilidade do TSOP32238 cai à medida que a
freqüência de modulação dos LEDs se afasta de k = 38opq.
Figura 34 – Teste dos fotorreceptores realizado em dia ensolarado.
56
É importante frisar que, por se tratar de um aparelho que funciona com luz
infravermelho modulada, a irradiação proveniente de outros tipos de fontes, como a
solar, não surte efeito sobre os receptores de luz. Na Figura 34 observa-se um
momento de teste dos fotorreceptores, realizado em dia ensolarado. O resultado dos
testes não foram diferentes dos realizados em laboratório, mostrando assim a
imunidade dos sensores aos efeitos externos.
O funcionamento correto em condições tão adversas é uma vantagem dos
sensores de infravermelho ativo. O sensor PIR, quando foi exposto as mesmas
condições de clima, mostrou-se bem irregular, não funcionando corretamente.
Um problema que aparece quando erros são inevitáveis é o efeito acumulativo.
Após um dia todo de circulação, no final o aparelho poderá estar marcando lotação
média quando o ônibus está vazio, por exemplo. Para solucionar esse tipo de caso,
podem-se aproveitar os dados do GPS e zerar os dados do aparelho sempre que o
coletivo se encontrar no local correspondente ao seu ponto final.
Em relação ao local de instalação no ônibus, um bom ponto é a região
exatamente sobre a porta, onde fica normalmente a lâmpada que ilumina as escadas.
Numa versão futura, LEDs brancos de alta intensidade luminosa podem ser acoplados
a placa do contador para substituir essa lâmpada.
5.2 Testes com o Guaiamu (versão final)
Foram realizados em laboratório alguns testes com o Guaiamu a fim de
verificar sua eficiência como contador de pessoas.
Primeiramente fixou-se o aparelho no alto da porta do banheiro do setor de
engenharia da Geocontrol e observou-se os resultados por meio de um computador
instalado nas proximidades, que se comunicava serialmente com o circuito através do
protocolo RS232.
Efetuou-se várias entradas e saídas ao banheiro, alcançando-se uma boa taxa
de acertos. Os erros aconteciam geralmente quando a pessoa passava abaixando o
corpo. Isso foi previsto desde os primeiros testes com o segundo protótipo, e uma
57
solução já foi apresentada no item 5.1. A Figura 35 ilustra a montagem feita para este
teste.
Figura 35 – Guaiamu instalado no alto da porta para realização de testes.
Outra configuração arranjada para testes foi colocar o aparato contador na
lateral da porta (vide Figura 36), de forma que a reflexão da luz ocorresse na região da
cintura da pessoa. Essa outra montagem se firmou como sendo a melhor, pois apesar
das várias entradas/saídas no/do banheiro, não houve erros!
O sucesso se dá porque a pessoa passa muito próxima ao circuito,
independente de sua altura. Além disso, a lateral da porta reflete pouco a luz, pois é
feita de material escuro (madeira), ao contrário do chão claro do banheiro que serve
como background do primeiro caso.
O feixe de luz proveniente de um LED não é muito colimado. A área da região
iluminada por ele aumenta de acordo com que se aumenta a distância dessa região em
relação à fonte. De acordo com essa afirmação, a área iluminada no primeiro caso
58
(contador no teto) é maior que a do segundo caso, pois a porta é mais alta do que larga.
Numa instalação lateral, essa informação pode ser considerada: na seção 5.1, sugeriu-
se pintar o chão do carro de preto para diminuir os efeitos de reflexão. Ora, gastar-se-
ia menos tinta pintando uma pequena área lateral do que uma grande área no piso do
carro. Além disso, quanto mais longe a pessoa estiver do contador, mais espaço ela
andará sendo “percebida” pelo aparelho, e isso dá margem a erros previsíveis na
máquina de estados.
Figura 36 – Guaiamu colocado na lateral da porta para propósito de testes.
5.3 Os problemas
Quando se executa um projeto de engenharia com complexidades um pouco
maiores em relação aquelas que você está acostumado a enfrentar, é possível que se
aprenda algo de novo, nem que seja uma forma de não realizar aquilo. No projeto
59
Guaiamu isso aconteceu. Várias escolhas foram bem feitas, outras nem tanto. Nas
seções 5.3.1 e 5.3.2 falar-se-á desses problemas.
5.3.1 Controlador CA externo
A família MSP430 está equipada com vários periféricos, alguns deles já
citados na seção 3.2.4, porém entre estes periféricos não se encontra um controlador
CAN. Alguns microcontroladores, inclusive da Texas Instruments (fabricante do
MSP430), possuem essa facilidade que também é vista em microcontroladores ARM,
DSPIC, e vários outros.
A escolha do microcontrolador é uma etapa crucial no desenvolvimento de
circuitos microcontrolados. No caso do Guaiamu, a escolha do MSP430 aconteceu
porque ele existia nos depósitos da Geocontrol; porque tinha-se em mãos vários
dispositivos que facilitam sua implantação, tais como gravador; porque ele consome
pouca energia (característica relevante em aplicações embarcadas); e porque domina-
se a tecnologia.
Com relação ao controlador CAN externo observou-se que este trouxe muitos
transtornos, não que seja extremamente complexo lidar com ele, mas seu uso implicou
em gasto desnecessário de energia, ocupação extra de pinos do microcontrolador para
fazer o interfaceamento, gerando dificuldades ao momento de se realizar o roteamento
da placa de circuito impresso, além da elevação dos custos de aquisição.
5.3.2 JTAG
O Joint Test Action Group (JTAG) que é uma especificação criada para fazer
testes de placas de circuito impresso (PCB), pois a tarefa se tornou muito dispendiosa
com a aplicação cada vez mais crescente dos circuitos integrados. Em adição aos testes
nas placas, muitos chips estão incluindo à interface JTAG novas tarefas, como
programação e depuração. No projeto do Guaiamu o JTAG foi usado para gravar o
firmware no microcontrolador, mas também poderia ser usada para depuração.
A interface JTAG consiste de cinco sinais lógicos: Reset (TRST), Clock (TCK),
Mode Select (TMS), Data In (TDI), e Data Out (TDO). O sinal Reset é opcional.
60
Os sinais citados anteriormente estão sujeitos a rápida mudança em seus níveis
lógicos. No MSP430, por exemplo, a freqüência do TCK pode chegar a dez mega bits
por segundo (vide Tabela 4). Devido a isso, trilhas curtas são desejáveis para se ter
sinais de qualidade no circuito, evitando efeitos de linha de transmissão.
Tabela 4 – Freqüência do sinal TCK no MSP430 [9].
No Guaiamu não houve problemas na hora de gravar o firmware, contudo a
distância média que as trilhas do JTAG percorrem do microcontrolador ao conector, é
de cerca de 10 cm, um valor perigoso e que por questões de segurança, deve ser
reduzido em futuros projetos. Tendo em vista que a placa do Guaiamu mede 20 cm de
comprimento e 10 cm de largura, analisando na Figura 32 a separação entre o
microcontrolador e o conector JTAG, dá para se ter uma noção dos comprimentos das
trilhas que levam os quatro sinais do JTAG (o Reset não foi utilizado).
5.4 Adaptações ao projeto
Em engenharia não existe um projeto ideal, o que se tem são projetos que
cumprem bem todas as relações que o envolvem, sejam elas financeiras, técnicas ou de
caráter puramente humano. O Profº Rogério Muniz explicou bem: “Engenharia é
física + matemática + bom senso”, e ainda “As vezes a variável mais importante na
engenharia é a variável cifrão”. No Guaiamu quando optou-se em fazer algo que
usasse sensor por reflexão de feixe de luz, fechou-se vários caminhos que poderiam ser
seguidos. Assim como quando escolheu-se o MSP430 como microcontrolador, mais
encruzilhadas deixaram de existir. No final, surgiu um circuito que cumpre o papel
para o qual ele foi proposto: ser um contador de fácil concepção, tanto de hardware
61
quanto de firmware. Além disso, circuitos de peça única, que podem ser montados
completamente numa só placa, são interessantes já que se evita excesso de cabos e
conseqüente dificuldades de instalação, e também são compactos e de pouco impacto
visual. Por ser constituído por uma placa com diversas facilidades tais como fonte,
interface RS232 e CAN, o Guaiamu pode ainda ser usado como plataforma de
desenvolvimento de outros produtos.
Usando os mesmos dispositivos que os usados no Guaiamu (LEDs e
fotorreceptores), montou-se um contador por corte de feixe de luz. A Figura 37 traz a
versão montada em protoboard e controlada pelo teclado citado na seção 4.3. Todavia,
com duas placas de circuito impresso do Guaiamu, pode-se melhorar esse outro
modelo de contador, bastando para isso soldar os LEDs e os respectivos drivers numa
placa, e os módulos receptores e demais componentes em outra. Dessa forma, ao
contrário do sensor por reflexão de luz, separa-se a placa do emissor da do receptor,
mas elas se comunicam por meio de cabos.
Figura 37 – Quatro imagens mostrando detalhes do contador por corte de feixe de luz.
62
Esse tipo de construção mostrou-se, em teste de laboratório, muito precisa na
contagem de pessoas. Sua precisão ocorre porque o problema da reflexão no
background, existente nos dispositivos que usam reflexão da luz, deixa de existir aqui.
A máquina de estados usada é exatamente a mesma da do Guaiamu, porém é
bom lembrar que a lógica de sensibilidade dos sensores muda. Nos sistemas que usam
reflexão, a verificação da existência de pessoas ocorre quando há luz no fotorreceptor
(a luz que refletiu no corpo), já nos aparelhos por corte de feixe ocorre o contrário, a
pessoa é detectada quando não há luz no fotorreceptor (o corpo está entre o emissor e o
receptor).
63
6 COCLUSÕES
Nas indústrias, os sensores são largamente empregados para contar os mais
diversos objetos, e eles fazem isso de forma precisa, praticamente sem erros.
As pessoas, por serem dotadas de vontade própria (diferente dos objetos), se
configuram de forma extremamente complexa para serem completamente abrangidas
por uma categoria de sensor.
Para seu funcionamento, o aparelho construído faz uso de um só tipo de sensor,
o por reflexão da luz, e isso o torna sujeito a falhas, devido aos motivos descritos no
parágrafo anterior e também no decorrer desse trabalho. Contudo, ele atende bem ao
seu propósito.
O Guaiamu oferece grande facilidade de instalação, sem despender de muito
cabeamento, tal como é necessário no sensor por barreira de luz. Porém, ele pode
facilmente ser convertido num aparato dessa natureza, caso seja necessário. Mas seja
qual for a forma escolhida para usar o circuito contador (reflexão ou barreira de luz),
ele será pouco intrusivo, de modo a causar baixo desconforto aos usuários do
transporte público, afinal os sensores usados não precisam ser tocados para funcionar,
e a luz gerada por eles está na parte infravermelho do espectro eletromagnético, ou
seja, numa região invisível aos olhos humanos.
Outra característica marcante do Guaiamu é sua baixa sensibilidade a fatores
externos como temperatura e iluminação, diferente da tecnologia PIR. Isso é muito
importante porque vivemos em um país onde as condições climáticas mudam bastante
em curtos intervalos de tempo, sendo que no verão a taxa de irradiação solar atinge
valores muito altos. Essa irradiação incidente vem através de ondas com diversos
comprimentos, inclusive aqueles correspondentes ao infravermelho.
A idéia de instalar os aparelhos sobre as portas é interessante, pois dessa forma
consegue-se identificar se alguém subiu pela porta de saída (porta traseira), ou desceu
pela de subida (porta dianteira). Com isso, consegue-se detectar as pessoas que não
pagam passagem, ou por estarem isentas, ou simplesmente porque não giram a roleta.
Destaca-se também o baixo custo do Guaiamu, se comparado com tecnologias
como LASER ou por imagens, que poderiam demandar um tempo maior de
64
desenvolvimento, exigindo componentes mais caros e técnicas de eletrônica mais
apuradas.
Um benefício ao projeto seria melhorar sua precisão de contagem. Do jeito que
está não necessariamente se conseguirá uma medida exata do número de pessoas
dentro de um coletivo, mas ter-se-á uma boa estimativa do estado de lotação do
ônibus. Para tanto, uma segunda fase do projeto deve ser levada a cabo para avaliar
estatisticamente a precisão do sistema.
65
APÊDICE A
Abaixo segue o código escrito na linguagem C, do arquivo principal do
firmware gravado no microcontrolador do Guaiamu. Nele podem-se encontrar as
principais funções utilizadas, bem como a descrição em código da máquina de estados,
ilustrada na Figura 33.
/*******************************************************************************/
/* FIRMWARE "GUAIAMÚ2" - Interface com PC
FUNCIONAMENTO BÁSICO COM LEDS EXTERNOS
GEOCONTROL JULHO DE 2009 */
/*******************************************************************************/
#include <msp430x14x.h>
#include "SI_UART.h"
//estados
#define espera 0
#define entrando 1
#define ambos_ent 2
#define quase_den 3
#define entrou 4
#define saindo 5
#define ambos_sai 6
#define quase_for 7
#define saiu 8
#define indeciso 9
//sequencia dos leds
#define L1 1
#define L2 2
#define L3 3
#define L4 4
#define L5 5
#define L6 6
#define L7 7
#define L8 8
#define L9 9
#define L10 10
#define L11 11
#define L12 12
#define FORA 1 //para sinalizar leds mais externos no carro
66
#define DENTRO 2 //para sinalizar leds mais internos no carro
#define PESO 1 //para fazer sistema de votação de sensores
/*********************************************************************/
/* DECLARAÇÃO DAS FUNÇÕES */
/*********************************************************************/
void Delay(INT32U tempo);
INT8U DetectouLuz(void);
void LigaLed(INT8U led);
void DesligaLed(INT8U led);
INT8U VerificaGente(void);
void VotacaoLED(INT8U lado);
void Formata(int converter, INT8U *vetor);
void Calibra(void);
/*************************************************************************/
/* DECLARAÇÃO DAS VARIÁVEIS GLOBAIS */
/*************************************************************************/
INT8U TEMPO_ATIVO = 108;
INT8U PERIODO = 217;
int convertido[4]; //guarda string com valor de passageiros
int passageiros = 0; //deve ser int para guardar informação de sinal
/************************************************************************/
/* FUNÇÃO PRINCIPAL */
/************************************************************************/
void main(void)
/************************************************************************/
/* DECLARAÇÃO DAS VARIÁVEIS LOCAIS+ INICIALIZAÇÃO DE PINOS */
/************************************************************************/
67
INT8U aux;
INT8U estado = espera;
P1DIR |= BIT4 + BIT5 + BIT6 + BIT7; // Define P1.4...P1.7 como saída (LEDs)
P2DIR |= BIT0 + BIT1 + BIT2 + BIT3 + BIT4 + BIT5 + BIT6 + BIT7; //define P2.0....P2.7 como saída (LEDs)
P1OUT &= ~(BIT4 + BIT5 + BIT6 + BIT7); //inicia com 0V na saída
P2OUT &= ~(BIT0 + BIT1 + BIT2 + BIT3 + BIT4 + BIT5 + BIT6 + BIT7); //inicia com 0v na saída
P6DIR &= ~(BIT5 + BIT6 + BIT7); //Define P6.5 .. P6.7 como entrada (sensores)
/*************************************************************************************/
/* INICIALIZANDO AS CONFIGURAÇÕES DO uCONTROLADOR */
/*************************************************************************************/
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; //dasabilita whatch-dog
SVSCTL = VLD_1_8V; // limite de baixa tensão em 2,8V
// clock
BCSCTL1 &= ~XT2OFF;
do
IFG1 &= ~OFIFG;
Delay(1);
while(IFG1 & OFIFG);
BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS;
// timerA (38kHz)
TEMPO_ATIVO = PERIODO >> 1; //divide por dois
TACTL = TASSEL_2 + TACLR; // SMCLK, limpa Tar
CCR0 = (PERIODO - 1); // PWM Periodo
CCTL1 = OUTMOD_7; // CCR1 reset/set (modo de saída 7)
CCR1 = TEMPO_ATIVO; // CCR1 PWM duty cycle
P1DIR |= BIT2; // P1.2 output (37kHz)
P1SEL |= BIT2; // P1.2 e P1.3 TA1/2 opção (ligado a periférico)
TACTL |= MC0; // Start Timer_A em up mode
uart_setup(PC,ba2400); //chama configurações da usart e define taxa
Calibra(); //ajustando a sensibilidade para não "ver" o chão
Formata(passageiros,convertido);
put_string(PC,"CONTADOR DE PASSAGEIROS"); //escreve mensagem inicial na tela do PC
Formata(PERIODO,convertido);
68
put_string(PC,convertido); //escreve o tento de período de clock p/ não ver chão
/**********************************************************************/
/* LOOP INFINITO (MÁQUINA DE ESTADOS) */
/***********************************************************************/
while(1)
aux = VerificaGente();
switch (estado)
case espera:
if(aux == FORA) //verifica lado de FORA
estado = entrando;
else if(aux == DENTRO) //verifica lado de DENTRO
estado = saindo;
else
estado = espera;
break;
case entrando:
if(aux == FORA) //para permanecer aqui
estado = entrando;
else if(aux == DENTRO + FORA) //ambos refletindo
estado = ambos_ent;
else
estado = espera; //caso a pessoa voltar ou a máquina se perder
break;
case ambos_ent:
if(aux == DENTRO + FORA)
estado = ambos_ent;
else if(aux == DENTRO) //ou a máquina passa para o próximo estado...
estado = quase_den;
else if(aux == FORA) //ou ela volta para o estado anterios.
estado = entrando;
else
estado = espera;
break;
case quase_den:
if(aux == DENTRO)
69
estado = quase_den;
else if(aux == 0)
estado = entrou;
else if(aux == DENTRO + FORA)
estado = ambos_ent;
else
estado = espera;
break;
case entrou:
passageiros++; //incrementa "passageiros"
estado = espera;
Formata(passageiros,convertido);
put_string(PC,convertido); //manda dado pela serial
break;
case saindo:
if(aux == DENTRO)
estado = saindo;
else if(aux == DENTRO + FORA)
estado = ambos_sai;
else
estado = espera;
break;
case ambos_sai:
if (aux == DENTRO + FORA)
estado = ambos_sai;
else if(aux == FORA)
estado = quase_for;
else if (aux == DENTRO)
estado = saindo;
else
estado = espera;
break;
case quase_for:
if(aux == FORA)
estado = quase_for;
else if(aux == 0)
estado = saiu;
else if (aux == DENTRO + FORA)
estado = ambos_sai;
70
else
estado = espera;
break;
case saiu:
passageiros--; //decrementa passageiros
estado = espera;
Formata(passageiros,convertido);
put_string(PC,convertido); //mandar algum dado pela serial
break;
default:
estado = espera;
//fim switch
//fim while
//fim da main
/**************************************************************/
/* FUNÇÕES */
/**************************************************************/
/*************************************************************
ATRASO
*************************************************************/
void Delay(INT32U tempo) //função atraso. Delay de "0.01*tempo" [ms]
tempo = tempo * 80; //8000 periodos de clock para 1 ms
while(tempo)
tempo--;
/*************************************************************
VERIFICA SE HÁ LUZ NOS FOTORRECEPTORES
*************************************************************/
INT8U DetectouLuz(void) //verifica se ha luz no sensor
INT16U i=200; //"debounce" para garantir sinal correto ERA 500
Delay(13); //3*0.01 ms para estabilização (cerca de 10 periodos do 37khz)(mudei:2)
71
while(i)
if((P6IN & BIT5)&&(P6IN & BIT6)&&(P6IN & BIT7)) //Todos com 3V3, "sem sinal de luz"
return 0; //não é luz plena
i--;
return 1; //luz plena!!
/***************************************************************
TRANSFORMA DE INTEIRO PARA CARACTER PARA
SER ENVIADO VIA SERIAL RS232
***************************************************************/
void Formata(int converter, INT8U *vetor)
vetor[0] = ' ';
if(converter < 0)
converter = ~converter + 1; //complemento de 2
vetor[0] = '-';
vetor[1] = (converter/100) + '0'; //quociente + 48
converter = (converter % 100); //resto
vetor[2] = (converter/10) + '0'; //quociente + 48
converter = (converter % 10); //resto
vetor[3] = converter + '0';
/************************************************************
LIGA O LED PASSAFO COMO PARÂMETRO "led"
************************************************************/
void LigaLed(INT8U led)
if(led == L1)
P1OUT |= BIT4;
else if(led == L2 )
P1OUT |= BIT5;
else if(led == L3 )
P1OUT |= BIT6;
else if(led == L4 )
P1OUT |= BIT7;
else if(led == L5 )
P2OUT |= BIT0;
else if(led == L6 )
72
P2OUT |= BIT1;
else if(led == L7 )
P2OUT |= BIT2;
else if(led == L8 )
P2OUT |= BIT3;
else if(led == L9 )
P2OUT |= BIT4;
else if(led == L10 )
P2OUT |= BIT5;
else if(led == L11 )
P2OUT |= BIT6;
else
P2OUT |= BIT7;
/**************************************************************
DESLIGA O LED PASSAFO COMO PARÂMETRO "led"
**************************************************************/
void DesligaLed(INT8U led)
if(led == L1)
P1OUT &= ~BIT4;
else if(led == L2 )
P1OUT &= ~BIT5;
else if(led == L3 )
P1OUT &= ~BIT6;
else if(led == L4 )
P1OUT &= ~BIT7;
else if(led == L5 )
P2OUT &= ~BIT0;
else if(led == L6 )
P2OUT &= ~BIT1;
else if(led == L7 )
P2OUT &= ~BIT2;
else if(led == L8 )
P2OUT &= ~BIT3;
else if(led == L9 )
P2OUT &= ~BIT4;
else if(led == L10 )
P2OUT &= ~BIT5;
else if(led == L11 )
P2OUT &= ~BIT6;
else
P2OUT &= ~BIT7;
73
/************************************************************************
ESSA FUNÇÃO RETORNA "FORA" SE HA ALGUEM ENTRANDO
RETORNA "DENTRO" SE HÁ ALGUÉM SAINDO
RETORNA "FORA + DENTRO" SE HÁ ALGUEM NO MEIO DO TRAJETO
*************************************************************************/
INT8U VerificaGente( )
INT8U RetornaValor = 0;
INT8U voto = 0;
INT8U led;
for (led = L1;led <= L10;led=led+3) //leds voltados p/ fora do carro
LigaLed(led);
if(DetectouLuz())
voto++;
DesligaLed(led);
if(voto >= PESO) //peso dos votos
RetornaValor = FORA;
voto = 0;
for (led = L3;led <= L12;led=led+3) //leds voltados p/ dentro do carro
LigaLed(led);
if(DetectouLuz())
voto++;
DesligaLed(led);
if(voto >= PESO)
RetornaValor = (RetornaValor + DENTRO);
return RetornaValor;
/*******************************************************************
FUNÇÃO USADA PARA DEFINIR A FREQUÊNCIA DE OSCILAÇÃO
DOS LEDs, DE FORMA A PERDER O BACKGROUND
74
*********************************************************************/
void Calibra(void) //função que ajusta a sensibilidade do sensor
Delay(50);
while(VerificaGente( ))
PERIODO = PERIODO - 1; //aumenta a frequencia
TEMPO_ATIVO = PERIODO >> 1; //divide por dois
TACTL = TASSEL_2 + TACLR; // SMCLK, Clear Tar
CCR0 = (PERIODO - 1); // PWM Period
CCTL1 = OUTMOD_7; // CCR1 reset/set (modo de saída 7)
CCR1 = TEMPO_ATIVO; // CCR1 PWM duty cycle
P1DIR |= BIT2; // P1.2 output (37kHz)
P1SEL |= BIT2; // P1.2 and P1.3 TA1/2 otions (ligado a periférico)
TACTL |= MC0; // Start Timer_A in up mode
Delay(50);
75
REFERÊCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] REUTERNS BRASIL. Transporte para Copa-2014 exige investimentos de
R$38,51 bi [on line]. 2009. Disponível:
http://br.reuters.com/article/domesticNews/idBRN1944606120080519 [capturado
em 24 jun. 2009]
[2] EISBERG, R.; RESNICK, R.. Física Quântica: átomos, moléculas, sólidos,
núcleos e partículas. 7. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1979.
[3] STO-P Technical Paper. Using d.c. Power Fault Protectors. [on line]. 2000.
Disponível: http://www.sto-p.com/pfp/sto-p.PDF [capturado em 28 mai. 2009].
[4] INFODEV. Automatic Passenger Counting System [on line]. 2002. Disponível:
http://www.infodev.ca/vehicles.html [capturado em 23 set. 2008]
[5] UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA. Sensores Industriais. [on
line]. Disponível:
http://www.engprod.ufjf.br/epd_automacao/EPD030_Sensores.pdf [capturado em
7 abr. 2009].
[6] PONTIFÍCIA UNIVERSIADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL.
Infravermelho [on line]. 2006. Disponível:
http://www.inf.pucrs.br/~eduardob/disciplinas/ProgPerif/sem06.2/trabalhos/Semin
arios/resumos/Infrared.doc [capturado em 11 fev. 2009].
[7] UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS. Escola de Engenharia. Luiz
Roberto Guimarães Barbosa. Rede CA. Belo Horizonte – MG, 2003.
[8] CNZ ENGENHARIA E INFORMÁTICA LTDA. Mini-curso Comunicação
Serial – RS232; Edmur Canzian [on line]. Disponível:
http://www.coinfo.cefetpb.edu.br/professor/leonidas/irc/apostilas/comun_serial.pd
f [capturado em 5 fev. 2009].
[9] TEXAS INSTRUMENTS. MSP430x1xx Family – User’s Guide [on line]. 2006.
Disponível: http://www.ti.com [capturado em 15 fev. 2009].
[10] VISHAY. TSOP32238 [on line]. 2006. Disponível:
http://www.vishay.com/doc?81747 [capturado em 8 dez. 2008].
76
[11] ACRONAME. TPA81 [on line]. 2008. Disponível:
http://www.acroname.com/robotics/parts/R255-TPA81.html [capturado em 22 abr.
2009].
[12] ELTEC INSTRUMENTS. Pyroelectric Detector [on line]. 2006. Disponível:
http://eltecinstruments.com/PDF/Ds/Data%20Sheet%20-%20Model%20400.pdf
[capturado em 27 abr. 2009 ].
[13] Marin, Luismar; “Estudo da Viabilidade Técnica para um Sistema de
Aferição do Estado Interno de Peças de Madeira Baseado em Ensaio não-
Destrutivo por Ultra-Som”, Projeto de Graduação (Graduação em Engenharia
Elétrica), Universidade Federal do Espírito Santo, 2008.