Radar de velocidade
Esta é umas das atividades da disciplina laboratório de física I do curso de Engenharia da computação da UFAM ministrada pela Professora Marisa Cavalcante.
1.Objetivos
1.1 O objetivo é desenvolver um dispositivo de baixo custo e fácil implementação, capaz de monitorar a velocidade de objetos em movimento. O sensor será calibrado para fornecer leituras precisas e confiáveis, e contará com um sistema que mostra os valores medidos.
1.2 Sendo o aprendizado o principal foco do desenvolvimento deste dispositivo, assim acumulando experiência para que desenvolvamos técnicas de programação, de montagem de protótipos e raciocínio conjuntivo com temas de física.
1.3 Utilizar formulas físicas.
2.Justificativas
O projeto visa oferecer uma aprendizado lúdico da Velocidade média com o microcontrolador arduino e seus componentes, assim o individuo aprenderá física com exemplos bem mais visuais. Saindo um pouco da teoria e do quadro para um exemplo mais real.
3. Qual relação existe entre o radar de velocidade e física?
Em Física I ficamos até mesmo cansados de medir a velocidade média de um móvel e muitos chegam a pensar: "OK... Mas como isso é aplicado na prática?". A verdade é que não vai existir uma pessoa realizando fómulas instantaneamente para determinar a velocidade de um carro, mas sim um equipamente que é visto nas ruas e estradas, como também nas mãos das autoridades. A ideia desse artigo é unir a area de engenharia da computação com física, ou seja, iremos criar nosso próprio radar de velocidade usando um microcontrolador, sensores, atuadores e componentes eletrônicos. Por meio da manipulação de fómulas matemáticas da física como V = (∆S/∆T) e se necessário outras.
4. Vamos começar entendendo: O que é um radar de velocidade?
Um radar de velocidade é um dispositivo eletrônico que é usado para medir a velocidade de um veículo em movimento, como um carro. Ele funciona emitindo ondas de rádio ou micro-ondas em direção ao veículo e depois mede a velocidade do veículo com base na mudança na frequência dessas ondas refletidas pelo veículo. Isso é conhecido como o efeito Doppler.
Quando um veículo se aproxima do radar, as ondas refletidas pelo veículo têm uma frequência diferente daquelas emitidas pelo radar, devido à compressão das ondas à medida que o veículo se aproxima (aumentando a frequência) ou à expansão das ondas à medida que o veículo se afasta (diminuindo a frequência). O radar calcula a velocidade do veículo com base nessas mudanças de frequência.
Os radares de velocidade são frequentemente usados por autoridades de trânsito e polícia para monitorar o excesso de velocidade nas estradas e aplicar as leis de trânsito. Eles são uma ferramenta importante para garantir a segurança nas estradas, incentivando os motoristas a respeitar os limites de velocidade estabelecidos e reduzir o risco de acidentes de trânsito.
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| RADAR DE VELOCIDADE |
6. Como irá funcionar essa ideia?
Materiais necessários:
1. Arduino Uno ou similar. R$92.00
2. 2 LDRs (também conhecidos como fotocélulas). R$0.40
3. Protoboard. R$14.00
4. 2 Resistores de 10k ohms (para cada LDR). R$0.40
5. Jumpers. R$22.00
6. 2 Lasers Point R$7.00
7. 1 Display lcd I2C R$33.90
Vamos Integrar dois LDRs (Light Dependent Resistors) em paralelo a um Arduino, empregando os pinos 0 e 1 como entradas analógica e usaremos um display lcd 16x2 com comunicação i2c para mostrar a velocidade média. LDRs são sensores de luz que ajustam sua resistência de acordo com a quantidade de luz que incide sobre eles. Vou descrever as etapas para a conexão desses sensores:
Aqui estão as etapas para a ligação dos sensores:
1.Conectar os LDRs à Protoboard:
- Insira os dois LDRs na protoboard. Certifique-se de que um terminal de cada LDR esteja em uma linha de um lado da protoboard e a outro terminal esteja em uma linha do lado oposto. Cada LDR terá dois terminais.
2.Conectar um Resistor de 10k ohms a cada LDR:
- Conecte um resistor de 10k ohms a um terminal de cada LDR. Isso formará uma conexão em paralelo com o LDR. O resistor ajuda a criar um divisor de tensão para obter uma leitura analógica precisa. Conecte o outro extremo dos resistores a uma linha de terra (GND) na protoboard.
3.Conectar os termianis Não Conectados dos LDRs:
- Conecte os terminais não conectados dos LDRs a duas linhas separadas na protoboard.
4.Conectar os Fios ao Arduino:
- Conecte um fio jumper a cada uma das duas linhas da protoboard onde os terminais não conectados dos LDRs estão conectados.
- Conecte o fio jumper do primeiro LDR ao pino analógico 5 (A5) no Arduino.
- Conecte o fio jumper do segundo LDR ao pino analógico 4 (A4) no Arduino.
5.Conectar o Terra (GND) e a Alimentação (+5V):
- Conecte um fio jumper do terra (GND) no Arduino a uma linha da protoboard.
- Conecte outro fio jumper do +5V no Arduino a outra linha da protoboard.
6.Carregar o Código no Arduino:
- Agora, você pode escrever e carregar um programa no Arduino para ler os dados captados pelos pinos analógicos pinos 0 e 1. Você pode usar a função "analogRead()" para ler os valores e fazer o processamento desejado.
O que faremos agora é um processo importante, nós iremos checar o valor da resistência que melhor se adequa ao nosso ambiente, preste atenção nos cards deixados no tinkercad a seguir:
Teste LDR
Ao finzalizar o teste acima a equipe chegou ao acordo de que o valor captado da luz ambiente que melhor se adequava era 500, isso significa de que quando a luz do laser for menor que 500 ele executará uma ação. Vale lembrar que a simulação do teste acima com o teste real estão meio fora de escala devido ao fato de ser um ambiente virtual.
Etapas para a ligação do display lcd16x2 por comunição i2c:
1.Conecte o Display LCD ao Arduino:
- Conecte o módulo do display LCD I2C ao Arduino. Geralmente, você terá quatro fios para conectar: VCC, GND, SDA e SCL.
VCC: Conecte este pino ao 5V do Arduino.
GND: Conecte este pino ao GND (terra) do Arduino.
SDA: Conecte este pino ao pino A4 (SDA) do Arduino.
SCL: Conecte este pino ao pino A5 (SCL) do Arduino.
2.Instale a Biblioteca do Display LCD:
- Antes de usar o display LCD, você precisará instalar uma biblioteca que permita controlar o display. Uma biblioteca comum para displays I2C é a "LiquidCrystal_I2C". Você pode instalá-la a partir do gerenciador de bibliotecas da IDE do Arduino.
3.Configure o Display LCD no Código:
- Modifique o seu código do Arduino para configurar e usar o display LCD.
Depois de seguir essas etapas, seu Arduino estará pronto para ler dados captados dos sensores LDRs. Certifique-se de escrever o código apropriado para o que deseja fazer com as leituras dos sensores e uso do display
Captação de dados pelo LCD com Saida no Display LCD
O radar de velocidade opera da seguinte maneira, independente do sentido do veículo, já que o código deste projeto é adaptado para essas diferentes situações. Quando o objeto em movimento cruza o ponto de detecção do primeiro sensor, um temporizador é iniciado para medir o tempo que levará para o objeto alcançar o segundo sensor. É fundamental destacar que utilizamos a fórmula da velocidade média, onde o intervalo de tempo (delta tempo) é registrado pela contagem do temporizador, e o deslocamento (delta espaço) é representado pela distância entre os lasers.
Isso permite que o radar de velocidade calcule a velocidade do objeto em movimento com base na simples relação entre o tempo que levou para percorrer a distância entre os sensores e disponibilize o resultado no display utilizado. A velocidade é, portanto, calculada como a razão entre a distância entre os sensores e o tempo decorrido, seguindo a fórmula:
Velocidade = Distância / Tempo
Dessa forma, o radar de velocidade é capaz de medir com precisão a velocidade do objeto, independentemente da direção do movimento, tornando-o uma ferramenta valiosa para aplicação do ensino lúdico de Física I no seu nível mais básico
Você pode encontrar o arquivo .ino do projeto final no github:
Além de ter a interação com o projeto virtual a baixo.
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