Detectores de movimento e atuadores lineares

Detectores de movimento

Os detectores de movimento, como o nome sugere, são sensores usados ​​para detectar o movimento. Eles são comumente vistos em alarmes de segurança e sistemas de iluminação acionados por movimento, mas podem ser usados ​​em conjunto com atuadores lineares para uma ampla gama de aplicações frias. Uma aplicação comum de atuadores lineares e os detectores de movimento usados ​​juntos estão dentro de casas mal-assombradas para sustos de pulo. Mas, juntos, atuadores lineares e detectores de movimento também podem ser usados ​​para uma ampla gama de projetos de automação residencial.

Detector de movimento

Quando você pensa em detectores de movimento, geralmente pensa em 2 tipos:

  • Infravermelho passivo - Que mede as mudanças no calor corporal (energia infravermelha) para detectar o movimento
  • Microondas - Que mede os reflexos de objetos usando microondas para detectar movimento

Esses dois tipos de detectores de movimento são os mais comuns, pois costumam ser usados ​​em aplicativos como sistemas de segurança. Embora existam muitos outros tipos de detectores de movimento disponíveis, incluindo sensores reflexivos de área, que usam luz inferida, sensores de vibração e sensores ultrassônicos [1] Para uso com amadores e projetos DIY, o tipo de detector de movimento mais comumente disponível e usado é o sensor de movimento infravermelho passivo (PIR). Por causa disso, o restante deste blog se concentrará em como usar um detector de movimento PIR com seu atuador linear. Embora cada tipo de sensor tenha implementações diferentes, muito do que é descrito abaixo sobre como controlar um atuador linear com um detector de movimento será semelhante para todos os tipos de detectores de movimento.

E quanto aos sensores de proximidade?

Os sensores de proximidade não são detectores de movimento, pois detectam a proximidade de um objeto em vez de movimento. Funcionalmente, um sensor de proximidade pode dizer a que distância um objeto está do sensor, esteja ele se movendo ou não. Enquanto detectores de movimento, só dispararão quando houver movimento, independentemente da proximidade do objeto. Você pode utilizar sensores de proximidade como detectores de movimento, pois a saída dos sensores de proximidade muda quando um objeto ou pessoa se move na frente do sensor. Embora os sensores de proximidade detectem apenas o quão perto o objeto mais próximo está do sensor, então se algo se movesse atrás do objeto mais próximo, o sensor de proximidade não detectaria esse movimento. Embora seja possível usar um sensor de proximidade como detector de movimento, pode não ser a melhor solução para o seu projeto.

Sensor de proximidade

Configurando Seu Detector de Movimento PIR

Se você está procurando projetar seu próprio robô de susto de salto para o Halloween ou tem outro projeto sensível ao movimento em mente, você vai querer utilizar seu detector de movimento PIR como uma chave de entrada para determinar quando seu atuador linear deve se mover. Para fazer isso, você vai querer usar um microcontrolador, como um Arduino, para ler a saída de seu detector de movimento PIR e para conduzir seu atuador linear. A saída do detector de movimento PIR é semelhante a um simples botão, quando há movimento o sensor envia um sinal alto ou voltagem ao microcontrolador e quando não há movimento ele envia um sinal baixo ou voltagem. Você também pode querer testar seu sensor PIR antes de instalá-lo em seu projeto, pois alguns sensores PIR permitem que você ajuste a sensibilidade do sensor para um melhor desempenho.

Sensor PIR conectado ao Arduino 

Como você não saberá quando alguém passará pelo seu detector de movimento, você precisará estar constantemente lendo a saída do sensor PIR no loop principal do seu código ou pode fazer uso de interrupções externas. As interrupções externas são pinos do Arduino que detectam uma mudança na tensão e, em nosso caso, podem ser usadas para alertar o Arduino de que nosso sensor PIR detectou movimento. Dependendo da sua aplicação, qualquer método de leitura da saída do sensor PIR é viável, embora o último seja considerado a prática recomendada, pois garante que seu código não perderá nenhum movimento detectado pelo sensor PIR. Se você planeja usar uma interrupção externa para detectar uma mudança em seu detector de movimento, você precisará consultar a folha de dados do Arduino para garantir quais pinos de seu microcontrolador podem ser usados ​​como pinos de interrupção. Caso contrário, você pode simplesmente conectar a saída do sensor PIR a qualquer um dos pinos de entrada digital do Arduino. O sensor PIR também precisará ser conectado a uma fonte de alimentação apropriada e a um aterramento comum.

Atuador Linear de Controle de Movimento

Em ambos os exemplos abaixo, o Arduino controla o atuador linear usando um motorista de motor. Para aprender a conduzir um atuador linear com um driver de motor ou outros componentes intermediários, como relés, você pode conferir nossa postagem em Como controlar um atuador linear com um Arduino. Além disso, nenhum dos exemplos abaixo utiliza um atuador linear de feedback ou interruptores de limite externos em seu design, o que lhe daria mais controle sobre seu atuador do que sem ele. Se você estiver interessado em como e quais opções de feedback estão disponíveis, você pode verificar nossa postagem sobre o assunto Aqui.  

O exemplo de código acima mostra como configurar uma interrupção no IDE do Arduino onde a interrupção será disparada na borda ascendente do pulso de tensão. Você pode configurar sua interrupção para ser disparada em pontos diferentes em uma mudança de voltagem e deve consultar a folha de dados do seu microcontrolador para determinar as opções disponíveis. Depois de identificar e selecionar um pino de interrupção apropriado, o último aspecto que você precisa fazer para configurar sua interrupção é escrever sua rotina de serviço de interrupção. A rotina de serviço de interrupção é uma função simples que o código executará sempre que a interrupção for disparada. Em nosso caso, nossa rotina de serviço de interrupção motionDetector simplesmente define o sinalizador motionDetected como alto quando a interrupção é disparada.

Uma vez que seu Arduino leu a saída de seu sensor PIR, usando uma interrupção externa ou simplesmente lendo a saída, como você utiliza esse feedback para controlar seu atuador linear dependerá de seu projeto e sua aplicação. Como o sensor PIR fornece apenas um feedback binário, como um botão de pressão, o nível de controle sobre o atuador linear será limitado. Uma maneira de controlar o atuador linear com esse feedback é dizer ao atuador para se mover sempre que for detectado movimento, o que pode ser útil em aplicações como sustos de salto robótico em uma casa mal-assombrada. O código acima mostra como você pode implementar esse design. Assim que o sinalizador motionDetected é definido como alto, estendemos o atuador linear para frente e, após 10 segundos, o sinalizador é redefinido para baixo e o atuador se retrai para o próximo salto assustador. Como usamos apenas o detector de movimento para avisar ao Arduino que alguém está lá, usamos um cronômetro para zerar o sinalizador e esperar a próxima pessoa passar.

Outro método é alternar entre as posições estendida e retraída do atuador linear toda vez que o movimento for detectado, o que pode ser útil em aplicações de automação residencial. A implementação desta abordagem é mostrada acima. Na rotina de serviço de interrupção, o sinalizador motionDetected é alternado toda vez que o sensor PIR detecta movimento. Quando o sinalizador é definido como alto, o atuador linear é estendido e quando o sinalizador é definido como baixo, o atuador é retraído. Também adicionamos outro sinalizador timerFlag que é usado para adicionar tempo de atraso após o detector de movimento PIR ser acionado. Este sinalizador é definido como HIGH quando a interrupção é disparada pela primeira vez e só é enviada para baixo após o atraso de tempo projetado, que é de um minuto neste exemplo. Também é usado para garantir que o valor do sinalizador motionDetected não seja alternado até após esse retardo.

Referência:

  1. Tross, K. (outubro de 2019). O Guia do Iniciante em Sensores de Movimento. Obtido de: https://www.safewise.com/resources/motion-sensor-guide/
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