1. O Projeto

O projeto consiste na integração de tecnologia Wi-fi já existente em aparelhos celulares no controle de aplicações presentes no dia-a-dia dos agricultores. A proposta principal do projeto é o acionamento de qualquer tipo de sistema de irrigação através de um aplicativo baseado na plataforma Android e por transmissão de dados via Wireless. A criação de um aplicativo fará a integração entre o comando no celular e com o receptor instalado na placa arduino será possível receber o sinal de comando e acionar as bombas de água. Nos dias atuais, é cada vez mais necessário o uso da tecnologia em prol da proteção do meio ambiente e também do uso consciente dos recursos naturais.

2. Componentes Principais

Para montagem do projeto serão utilizados os seguintes componentes:

2.1 Placa Arduino Duemilanove com módulo Bluetooth integrado e microcontrolador ATmega 328P.

Figura 1 – Placa Arduino

2.2 Módulo Wireless Nrf24l01+ 2,4ghz Transceiver Rf Arduino

Figura 2 – Módulo Wireless

2.3 Smartphone com Andoid

Figura 3 – Smartphone

3. Descrição dos componentes Principais

3.1 Placa Arduino Duemilanove.

O Arduino Duemilanove é uma placa eletrônica baseada no microcontrolador ATmega328. Ela possui 14 pinos I/O digitais (6 podem ser utilizados como saída PWM), 6 entradas analógicas, um cristal oscilador de 16 MHz, conexão USB (conversor USB serial embutido), cabeçalho ICSP e um botão de reset [10].

A alimentação pode ser via USB ou por uma fonte externa. A placa identifica automaticamente qual fonte está conectada a ela. Alimentação, não USB, pode ser uma fonte ou uma bateria. No caso da fonte basta conecta-lá ao terminal de alimentação da fonte e no caso de uma bateria os cabos devem ser inseridos nos pinos Gnd (terra) e Vin (Entrada de tensão).

A placa pode operar com alimentação externa entre 6 e 20 volts. Entretanto, se a alimentação for inferior a 7 volts o pino 5V pode fornecer menos de 5 volts e a placa pode ficar instável. Se a alimentação for superior a 12 volts o regulador de tensão pode aquecer e avariar a placa. A alimentação recomendada é de 7 a 12 volts.

Os pinos de alimentação são:

• VIN: Entrada de alimentação para a placa Arduino quando uma fonte externa for utilizada. Você pode fornecer alimentação por este pino ou, se usar o conector de alimentação, acessar a alimentação por este pino.
• 5V: A fonte de alimentação utilizada para o microcontrolador e para outros componentes da placa. Pode ser proveniente do pino Vin através de um regulador on-board ou ser fornecida pelo USB ou outra fonte de 5V.
• 3V3: Alimentação de 3,3V fornecida pelo chip FTDI. A corrente máxima é de 50 mA.
• GND: Pino terra.

O ATmega328 tem 32 KB de memória flash para armazenar código (dos quais 2 KB são utilizados pelo bootloader), além de 2 KB de SRAM e 1 KB of EEPROM (que pode ser lida e escrita através da biblioteca EEPROM).

O 14 pinos digitais podem ser usados como entrada ou saída usando as funções de pinMode(), digitalWrite(), e digitalRead(). Eles operam com 5 volts. Cada pino pode fornecer ou receber um máximo de 40 mA de corrente. Alguns pinos têm funções bem especificas:

• Pinos Serial: 0 (RX) e 1 (TX). Usados para receber (RX) e transmitir (TX) dados seriais TTL. Estes pinos são conectados aos pinos correspondentes do chip serial FTDI USB-to-TTL.
• Pinos de interrupção externa: 2 and 3. Estes pinos podem ser configurados para disparar uma interrupção por um baixo valor, uma elevação ou falling edge ou uma mudança de valor. Veja a função attachInterrupt() para mais detalhes.
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, e 11. Fornecem uma saída analógica PWM de 8-bit com a função analogWrite().
• LED 13: Existe um LED já montado e conectado ao pino digital 13. Quando o pino está no valor HIGH, o LED acende; quando o valor está em LOW, ele apaga.

6 pinos são entradas analógicas e cada uma delas tem uma resolução de 10 bits (ou seja, 1024 valores diferentes). Por padrão, elas medem de 0 a 5 volts. Dos pinos analógicos o pino Resete envis o valor LOW para resetar o microcontrolador.

O ATmega328 permite comunicação serial no padrão UART TTL (5V), que está disponível nos pinos digitais 0 (RX) e 1 (TX). Um chip FTDI FT232RL na placa encaminha esta comunicação serial através do USB e os drives FTDI (incluído no software do Arduino) fornece uma porta COM virtual para o software no computador.

O software Arduino inclui um monitor serial que permite que dados simples de texto sejam enviados à placa Arduino. Os LEDs RX e TX da placa piscam quando os dados estão sendo transferidos ao computador pelo chip FTDI e a conexão USB (mas não quando há comunicação serial pelos pinos 0 e 1).

A biblioteca SoftwareSerial permite comunicação serial por quaisquer dos pinos digitais do Duemilanove.

3.1 Módulo Wireless Nrf24l01+ 2,4ghz Transceiver Rf Arduino

– Velocidade de operação de até 2Mbps, podendo ser empregados inclusive em aplicações VoIP de alta qualidade;

– Taxas de transmissão selecionáveis entre 2Mbps, 1Mbps ou 250Kbps;

– Baixo consumo, com tensão de alimentação de 1,9 a 3,6V e corrente em modo Power Down de apenas 1uA, sendo ideal para dispositivos que operam com baterias;

– Regulador de tensão integrado;

– Entradas tolerantes a 5V;

– Particularmente adequado para aplicações de controle industrial;

– 125 canais, com capacidade de comunicação multiponto e frequency hopping, permitindo conexões bastante confiáveis;

– Software disponível para configurar os endereços, gerando interrupções apenas para dados recebidos dentro de uma mesma rede;

– Dimensões: 29 x 15 mm;

– Pode ser conectado a uma grande variedade de microcontroladores com programação muito simples.

3.3 Bombas de Água

A principio, podem ser usados diversos tipos de bombas para este projeto. Devido ao tamanho do protótipo, muito provavelmente serão usadas bombas de combustível automotivas.

4. Android e App Inventor

Android é um sistema operacional para aparelhos eletrônicos do tipo Touchscreen (ex. smartphones, tablets, computadores, etc.) baseado em Linux. O Android é disponibilizado como um sistema de código aberto onde desenvolvedores de aplicativos podem ter acesso a seu código raiz e criarem novas funcionalidades para aparelhos com sistema operacional Android [4].

A interface de aparelhos com Android é chamada de manipulação direta, ou seja, através de toque na tela do dispositivo pode-se realizar ações disponíveis no aparelho.

APP Inventor é um software via web (conectado a um emulador de celular) que permite através de um sistema intuitivo a criação de aplicativos para Android sem a necessidade da utilização de linguagem de programação de alto nível (ex. C, C#, Java, etc.).

Os aplicativos são criados através do APP Inventor Designer no qual se escolhe no portfólio de funções de criação as características da interface do aplicativo. Após desenvolvimento da interface (botões, caixa de texto, imagens, cores, etc.) é necessário configurar a lista de funções a serem executadas no aplicativo. Para isso utiliza-se o App Inventor Blocks Editor e por fim um Emulador de celular com Android para visualização e testes do novo aplicativo. Sendo que o aplicativo pode ser instalado em um celular através do recurso de criação de código 2D.

Figura 4  – Página do APP Inventor 

Figura 5 – Emulador de Celular com Android

A interface do aplicativo é exatamente a mesma interface criada no App Inventor Designer.

Aluno: Bruno César de Araújo Guirau