488X APS 9 SEMESTRE

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UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA
ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
CAMPUS SOROCABA
JULIANO RODRIGO RODRIGUES
DISCIPLINA: ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
PROTÓTIPO: SONAR
CONTROLE E AUTOMAÇÃO DE SISTEMA, CINEMÁTICA DOS MECANISMOS E INSTRUMENTAÇÃO
SOROCABA
2017
JULIANO RODRIGO RODRIGUES
DISCIPLINA: ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
PROTÓTIPO: SONAR
CONTROLE E AUTOMAÇÃO DE SISTEMA, CINEMÁTICA DOS MECANISMOS E INSTRUMENTAÇÃO
Trabalho apresentado para disciplina de Atividades Práticas Supervisionadas, do Curso de Engenharia de Controle e Automação apresentado à Universidade Paulista – UNIP.
SOROCABA
2017
RESUMO
	
O presente trabalho tem por objetivo montar um protótipo de um mini sonar com baixo custo, apresentar toda teoria, história e montagem de um protótipo que possui uma tecnologia antiga, porém inovadora e que foi muito importante para a evolução tecnológica da humanidade.
Serão abordados tópicos de segurança e meio ambiente.
A segurança de um local pode ser realizada por robôs munidos de sensores ultrassônicos.
O problema da extinção dos Peixes-boi pode ser resolvido, com a ajuda de sonares instalados em embarcações científicas.
	
Palavras-chave: protótipo de mini sonar; ultrassom; radar
ABSTRACT
This work aims to build a prototype of a mini sonar with low cost, present all theory, history and assembly of a prototype that has an old technology, but innovative and that was very important to the technological evolution of humanity.
They will discuss security issues and the environment.
The safety of a location can be done by robots provided with ultrasonic sensors.
The problem of extinction of Manatees can be solved with the help sonars installed on scientific vessels.
Keywords: mini sonar prototype; ultrasound; radar
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Emissão de sonar de um morcego	1
Figura 2: Ambiente ISIS - Proteus	3
Figura 3: Problema da refração negativa	6
Figura 4: Refração positiva	7
Figura 5: Princípio de funcionamento	8
Figura 6: Princípio de funcionamento	10
Figura 7: Servo mecanismo	11
Figura 8: Princípio de funcionamento- Motor DC	13
Figura 9: Sensor Ultrasônico HC-SR04	14
Figura 10: Dimensão do sensor ultrasônico	15
Figura 11: Limitações de posicionamento	15
Figura 12: Arduino	16
Figura 13:Protoboard	17
Figura 14: Cabos	18
Figura 15: Servomecanismo S0009	18
Figura 16: Dimensão Servo mecanismo S-0009	19
Figura 17: Montagem dos componentes para teste	20
Figura 18: Teste do Sensor ultrassônico	20
Figura 19: Montagem para testes	21
Figura 20: Dados Coletados	21
Figura 21: Tabela 1	22
Figura 22: Montagem no Proteus	22
Figura 23: Montagem do protótipo	23
Figura 24: Detecção	23
Figura 25: Robô Vigilante	25
Figura 27: Projeto Peixe-boi	26
Figura 28: Peixe-boi	27
SUMÁRIO
1INTRODUÇÃO	1
1.1	História	2
2	TEORIA	2
2.1 Teoria de Controle	2
2.2 Proteus	3
2.2.1 ISIS (Sistema Schematic Entrada Inteligente)	3
2.3 Sensores	3
2.3.1 Critérios para escolha de um sensor	4
2.3.2 Classificação de Sensores	4
2.4Sonar	5
2.4.1 Sonares Modernos	7
2.4.2 Tipos principais de sonar	7
2.4.3 Pesquisas Nacionais	8
2.5 Sensores Ultrassônicos	8
2.5.1 Aplicação de ultrassom	9
2.5.2 Características do ultrassom	9
2.5.3 Princípio de funcionamento	10
2.6 Servo Motores	10
2.6.1 Tipos de servo motores	12
2.7 Motores DC (Corrente Contínua)	12
3 COMPONENTES UTILIZADOS NO PROTÓTIPO	13
3.1 Sensor ultrassônico HC-SR04	13
3.1.1 Funcionamento:	14
3.1.2 Especificações:	14
3.1.3 Limitações do sensor	15
3.2Arduino	16
3.3 Protoboard	17
3.4 Cabos	17
3.5 Servomecanismo S-0009	18
3.5.1 Especificação Técnica	19
4TESTES	19
4.1 Testes de funcionamento do sensor ultrasônico	19
5 MONTAGEM	22
5.1 Lay Out da Montagem	22
5.3 Montagem do Protótipo	23
6 PROGRAMAÇÃO	24
7 SEGURANÇA	25
8 MEIO AMBIENTE	26
8.1 Pesquisa de vida do Peixe-boi	26
8.2 Peixe boi	26
9 CONCLUSÃO	28
10 BIBLIOGRAFIA	28
28
1 INTRODUÇÃO
O presente trabalho tem como objetivo construir um mini sonar que será controlado através de uma placa eletrônica interagindo com um computador, que realizará detecção de objetos por ultrassom. Será apresentado a seguir: a história, teoria, etapas de construção, testes e funcionamento.
 	O protótipo irá funcionar baseado no sistema de localização que muitos animais na natureza desenvolveram, tal como um morcego. Ele emite um som que por sua vez, retorna como um eco e seu cérebro cria uma imagem das coisas: árvore, frutas, mariposa, entre outros, conforme figura 1.
Figura 1: Emissão de sonar de um morcego
Fonte: darwinismo.wordexpresss.com
Como o som tem uma velocidade constante (condições ideais) 340,29 m/s é possível saber a distância dos objetos calculando o tempo que o som gasta para ir e retornar. Como o som tem uma velocidade constante (condições ideais) 340,29 m/s é possível saber a distância dos objetos calculando o tempo que o som gasta para ir e retornar.
Onde:
d = Distância;
v=Velocidade;
t= Tempo
1.1 História
O submarino mais antigo que se tem conhecimento é de uma imagem criada por Leonardo da Vince que foi um matemático britânico que elaborou diagramas de submarino na década de 1570.
Existem vários tipos de submarinos, onde os nucleares são os mais importantes, ficando meses submersos, sendo sua única limitação, o alimento da tripulação, pois é necessário repor.
Munida de armas nucleares, é uma das melhores armas de guerra já criada pelo homem.
2 TEORIA
2.1 Teoria de Controle
A Teoria de Controle utiliza o tempo contínuo e o transforma em um sistema ou em um sinal de frequência, sendo na maioria das vezes utilizados os controladores. Atualmente são usados Microprocessadores e Microcontroladores, que são acompanhados de um hardware de entrada e saída de sinais analógicos e digitais.
Supervisionar e manter o processo em um determinado ponto de operação, controlar as tomadas de decisões, e enviar sinais de correção para os atuadores, sendo possível medir o valor da variável controlada e aplicar o valor conveniente a variável manipulada (sinal de correção) de modo a limitar o erro ou desvio, é um dos objetivos deste trabalho, mostrando assim os benefícios de controle bem realizado: diminuição de funções repetitivas melhora de produtividade, diminuição de erros e perdas no processo.
2.2 Proteus
Proteus é um pacote de software para desenho assistido por computador, simulação e desenho de circuitos eletrônicos. É composto por duas partes principais, a ISIS que é o ambiente de desenho do circuito que inclui o VSM simulador, e os ares, o designer PCB.
A desenvolvedora e fabricante do pacote de software é a empresa Labcenter Electronics.
Com design PCB Proteus pode ser projetado com auxílio do computador, circuitos eletrônicos e placas de circuito impresso (Port. Placas de Circuito impresso).
2.2.1 ISIS (Sistema Schematic Entrada Inteligente)
O Sistema Inteligente de entrada esquemática ISIS é o ambiente para o projeto e simulação de circuitos eletrônicos conforme figura 2.
Figura 2: Ambiente ISIS - Proteus
Fonte: www.labcenter.com
Pode-se simular sistemas eletrônicos e interagir durante a simulação diretamente com o circuito. Mudanças de botões, chaves e potenciômetros são executados em tempo real, bem como indicadores LED e display LCD.
O Proteus também pode simular microcontroladores, basta compilar os arquivos. HEX ou .COF.
2.3 Sensores
Um sensor é um dispositivo que detecta e responde a algum tipo de entrada a partir do ambiente físico. A entrada específica pode ser de luz, calor, movimento, umidade, pressão, ou qualquer um de um grande número de outros fenômenos ambientais.
A saída é geralmente um sinal de que é convertido para exibição legível na localização do sensor ou transmitido eletronicamente sobre uma rede para a leitura ou para tratamento adicional.
Os sensores de movimento em vários sistemas, incluindo luzes de segurança em casas, portas automáticas e acessórios de banho geralmente enviamalgum tipo de energia, tais como micro-ondas, ondas de ultrassom ou feixes de luz e detectar quando o fluxo de energia é interrompido por algo entrando em seu caminho.
Um foto-sensor detecta a presença de luz visível, a transmissão de infravermelhos (IR), e / ou ultravioleta (UV) de energia.
 
2.3.1 Critérios para escolha de um sensor
Existem certas características que devem ser consideradas quando se escolher um sensor. Eles são as indicadas a seguir:
· Exatidão;
· Condição ambiental - Geralmente tem limites para temperatura / umidade;
· Range - limite de medição do sensor;
· A calibração - Essencial para a maioria dos dispositivos de medição como as leituras muda com o tempo;
· Resolução - Menor incremento detectado pelo sensor;
· Custo;
· Reprodutibilidade - A leitura que varia é repetidamente medida no mesmo ambiente.
 
2.3.2 Classificação de Sensores
Os sensores são classificados nos seguintes critérios:
· Temperatura - termistores, termopares, RTD, IC e entre outros;
· Pressão - fibra óptica, vácuo, manômetros base líquida elástica, LVDT, eletrônico;
· Fluxo – Eletromagnético, pressão diferencial, o deslocamento posicional, massa térmica, etc;
· Sensores de Nível - pressão diferencial, frequênciaultrassônica de rádio, radar, o deslocamento térmico, etc.;
· Proximidade e deslocamento - LVDT, fotoelétrico, capacitivos, magnéticos, ultrassom;
· Biossensores - espelho ressonante, eletroquímicos, ressonância de plasma de superfície, luz endereçável ou potenciométrica;
· Imagem - dispositivos de acoplamento de carga, CMOS;
· Gás e química - Semicondutor, infravermelho, condutância, eletroquímica;
· Aceleração - giroscópios, acelerômetros;
· Outros - umidade, sensor de umidade, sensor de velocidade, massa, sensor de inclinação, força, viscosidade.
 
2.4 Sonar
	O nome sonar vem da II guerra mundial, a partir das primeiras letras de navegação sound and ranging.
	O Sonar usa ondas sonoras, para detectar e localizar objetos no fundo do mar por meio de ondas sonoras que os alvos refletem ou reproduzem podendo calcular a distância através do tempo de enviar e receber o sinal, também sendo usado como meio de comunicação entre navios. Sua maior utilização subaquática, sonar funciona através de envio de ondas sonoras e ecos, permitindo mapear o fundo do mar e oferecendo extrema utilidade para o submarino. Tendo a mesma lógica que um radar que usa pulsos sonoros em vez de onda de rádio. Propagam-se poucos metros e retorna ao emissor ao encontrar algumobstáculo.
	Seu funcionamento é basicamente como o radar, a diferença que em vez de ondas de rádio, que não se propagam sob a água é usado pulsos sonoros.
	Esse pulso é emitido ao encontrar algo, retornando ao emissor, sabendo-se o tempo que leva para esse pulso ir e voltar, tem como calcular a distância em que se encontra o objeto, com uma boa precisão. Essa precisão não é 100% precisa, pois os pulsos sofrem atenuação pela temperatura, pressão da água, mudando com as estações do ano, posições geográficas e condições atmosféricas.
	Considerando que as moléculas nos líquidos estão mais próximas umas das outras, a velocidade do som na água é 4,4 vezes maior que no ar. Sendo que sua velocidade e direção das ondas dependem da temperatura, quantidade de sal e profundidade da água.
	Com o aumento da temperatura faz com que a velocidade do som seja maior. O fenômeno chamado refração é quando o som se propaga através de camadas de água de diferentes temperaturas, sendo desviadas as ondas sonoras, sendo essa refração negativa (verão) ou positiva (inverno).
A figura 3 demonstra a refração negativa, que acontece durante o verão, aonde a temperatura da água vai diminuindo conforme a profundidade, sendo as ondas desviadas para o fundo do mar, caso o objeto perto da superfície, o sonar pode não conseguir detectar.
Figura 3: Problema da refração negativa
Fonte: www.naval.com.br 
	Segue a seguir a refração positiva, que acontece durante o inverno, sendo que a temperatura da água aumenta com a profundidade, sendo assim as ondas sonoras se curvam para a superfície. Nesse caso o alcance do sonar é maior que na refração negativa, sendo que se o objeto está na superfície o sonar pode detectá-lo com mais facilidade conforme é demonstrado na figura 4.
Figura 4: Refração positiva
Fonte: www.naval.com.br 
2.4.1 Sonares Modernos
	O sonar moderno tem muitas aplicações, entre elas, mapear o fundo do oceano. Ao contrário do sonar primitivo, que usa apenas um feixe de som por vez, o novo tipo de sonar conhecido como batimetria, utiliza múltiplos feixes de som. Esse novo sonar permite fazer uma leitura exata de obstáculos submersos escondidos. Seus componentes emitem ondas sonoras que capturam o objeto de vários ângulos diferentes. O Sistema recebe do sonar os sinais em tempos diferentes, criando um mapa batimétrico usando os dados.
	Atualmente ele é muito utilizado, para orientar navegações, revelar presença de cardumes, detectarem minas, e medir profundidade, sendo também geradas imagens em preto e branco.
2.4.2 Tipos principais de sonar
Sonar Ativo
	O sonar ativo cria um pulso, chamado de “ping”, e depois há uma reflexão do pulso. O pulso pode ser constando ou pode mudar sua frequência. O Receptor correlaciona a frequência das reflexões do chip conhecido. O ganho do processamento permite que o receptor receba a mesma informação se um pulso muito curto de mesma potência for emitido.
Sonar Passivo
	O sonar passivo não ouve transmissão, são militares, alguns são cientificas. Os sistemas passivos têm geralmente grandes bases de dados sonoros, sendo que o sistema do computador frequentemente usa esses dados para identificar as classes de navios.
2.4.3 Pesquisas Nacionais
	O (IPqM) que é o instituto de pesquisas da marinha, está desenvolvendo aquisição dos sinais analógicos provenientes dos Staves (Coluna vertical de três hidrofones), condicionamento do sinal, digitalização, pré-processamento, formação de feixes, direcionais e formação para compatibilização com o Sdac (Sistema de detecção, acompanhamento e classificação).
	A (IPqM) está realizando alguns experimentos com hidrofones montado pelo instituto. Esse experimento consiste em sistema sonar passivo totalmente nacional, com funcionalidades especificar para atender as demandas dos submarinos.
2.5 Sensores Ultrassônicos
O ouvido humano pode ouvir frequência som ao redor 20Hz ~ 20kHz, o ultrassom é a onda de som além da capacidade humana de 20 kHz.
O princípio de medição de distância do ultrassom ecoando no ar, é medir o tempo de retorno da onda quando se encontra obstáculo, e, em seguida, calcular a distância entre o transmissor. Assim, o princípio de medição de distância de ultrassom é o mesmo com radar.
Onde:
L= Distância medida;
C= Ultrassons espalhando no ar
T= Tempo
Figura 5: Princípio de funcionamento
www. playground.arduino.cc
2.5.1 Aplicação de ultrassom
A área de aplicação do ultrassom tornou-se cada vez mais generalizada:
· Medição de profundidade e espessura;
· Testes ultrassônicos;
· Imagem ultrasônica (ultrassom de gestantes);
· Usinagem (polimento e perfuração);
· Soldagem ultrasônica;
· Robôs;
· Objetos de medição de distância;
· Detecção de altura de nível;
· Segurança pública;
· Detecção de estacionamento.
2.5.2 Características do ultrassom
· Desempenho estável;
· Medição de distância com precisão;
· Alta densidade;
2.5.3 Princípio de funcionamento
O sensor de “ping” detecta objetos emitindo um estouro curto emultrassom e, em seguida, “escuta” o eco.
Sob o controle de um micro controlador (impulso de disparo), o sensor emite uma explosão curta 40 kHz (ultrassons).
Esta explosão viaja através do ar, atinge um objeto e então salta de volta para o sensor. 
O sensor fornece um pulso de saída que irá terminar quando o eco é detectado, daí a largura do impulso corresponde à distância ao alvo conforme figura 6.
Figura 6: Princípio de funcionamento
www.playground.arduino.cc
2.6 Servomotores
Um servomotor é um pequeno dispositivo que incorpora um motor de CC de dois fios, uma caixade engrenagens, um potenciômetro, um circuito integrado, e cabos de saída conforme figura 7.
Figura 7: Servomecanismo
Fonte: www.pesadillo.com
Enquanto o sinal codificado existe na linha de entrada, o servo irá manter a posição angular. 
Uma utilização bastante comum é em aeromodelos controlados por rádio, como carros, aviões, robôs, fantoches e barcos à vela.
Servomecanismos são classificados pela velocidade e torque. Normalmente existem dois servosmotores para um mesmo tipo: um voltado para velocidade (porém sacrifica o torque), e outro no sentido de torque (porém sacrifica a velocidade).
 	Servomecanismos existem em diversos tamanhos, mas usam esquemas de controle semelhantes e são extremamente úteis em robótica. Os motores são pequenos e são extremamente poderosos para seu tamanho e também consome energia proporcional à carga mecânica. 
As engrenagens de um servomotor variam de servo para servo. Podem ter engrenagens de plástico, e servos mais caros têm engrenagens de metal que são muito mais robustos e suportam grandes velocidades.
O potenciômetro de um servo é o dispositivo de feedback. A eletrônica de um servo são praticamente os mesmos em todos os servos.
Servos são construídos a partir de três peças básicas; um motor, um potenciômetro (resistência variável) que está ligado ao eixo de saída, e uma placa de controle. O potenciômetro permite que o circuito de controle para controlar o ângulo atual do servo-motor.
O potenciômetro é alimentado no circuito de controle e quando o circuito de controle detecta que a posição está correta, ele para o motor. Se o circuito de controle detecta que o ângulo não é correto, ele irá desligar o motor na direção correta até que o ângulo esteja correto. Normalmente, um servo é utilizado para controlar um movimento angular de entre 0 e 180 graus. 
   A quantidade de energia aplicada ao motor é proporcional à distância que deve operar. Assim, se o eixo precisa girar uma grande quantidade, o motor irá funcionar a toda velocidade. Se ele precisa virar apenas uma pequena quantidade, o motor irá funcionar a uma velocidade mais lenta. Isso é chamado de controle proporcional.
2.6.1 Tipos de servomotores
Servomotores padrão têm três fios, que são para alimentação (4-6 V). O tamanho e a forma do servomotores são dependentes da aplicação.
O servo motor tipo RC é muito utilizado em aeromodelismo devido à sua acessibilidade, confiabilidade e simplicidade de controle por microprocessadores. São servos de baixa potência que pode ser alimentado por baterias pequenas de corrente contínua na faixa de 100 mA a 2,0A.
Há também servomotores de alta potência e que são alimentados a partir de fontes AC e utilizados em aplicações industriais.
2.7 Motores DC (Corrente Contínua)
Os motores DC se utilizam do magnetismo, que é um princípio físico para gerar movimento. Constituídos internamente de ímãs, com princípios básicos de repulsão e atração, para causar movimento, conforme demonstrado na figura 8, a armadura possui um eletroímã que tem um determinado campo magnético. Outro ímã permanente, também chamado ímã campo, devido à sua função, é colocado em torno do núcleo do motor. Assim, o norte atrai o sul, e depois repele se repelem, sucessivamente, dessa maneira, fazendo girar seu eixo. Sempre que a armadura passa pela posição horizontal os comutadores tocam as escovas, que liga o campo eletromagnético da armadura. Desta forma, o pólo sul está sempre abaixo do centro horizontal da armadura e ele sempre repelir do pólo sul e ser atraído pelo pólo norte.
Algumas aplicações do motor DC podem ser: o ventilador no forno de micro-ondas, furadeira elétrica, secador de cabelo, motor das janelas de um carro entre outros. O mecanismo é simples e tem uma ampla aplicação universal para a vida diária.
Este motor é controlado por uma corrente contínua, que fornece várias vantagens, tais como: um controle excelente sobre a velocidade de aceleração e de desaceleração. Um mecanismo simples e de baixo custo.
Fonte: www.eletrica4u.com
Figura 8: Princípio de funcionamento- Motor DC
3 COMPONENTES UTILIZADOS NO PROTÓTIPO
3.1 Sensor ultrassônico HC-SR04
O Sensor ultrassônico HC-SR04 é capaz de medir distâncias de 2cm a 4m com ótima precisão e baixo custo. Este modelo possui um circuito pronto com emissor e receptor acoplados e 4 pinos (VCC, Trigger, ECHO, GND) para medição e é compatível com o microprocessador Arduino.
Figura 9: Sensor Ultrasônico HC-SR04
Fonte: www.omecatronico.com.br
3.1.1 Funcionamento:
Com o pino Trigger em nível alto por mais de 10s, o sensor emitirá uma onda sonora que ao encontrar um obstáculo rebaterá de volta em direção ao módulo. O pino ECHO ficará em nível alto, então o cálculo da distância pode ser feito de acordo com o tempo em que o pino ECHO permaneceu em nível alto após o pino Trigger ter sido colocado em nível alto.
A velocidade do som pode ser considerada idealmente igual a 340 m/s, logo o resultado é obtido em metros se considerado o tempo em segundos.
Na fórmula a divisão por 2 deve-se ao fato que a onda enviada é rebatida, logo ela percorre 2 vezes a distância procurada.
3.1.2 Especificações:
- Alimentação: 5V DC;
- Corrente de Operação: 2mA;
- Ângulo de efeito: 15°;
- Alcance.: 2cm ~ 4m;
- Precisão.: 3mm.
Figura 10: Dimensão do sensor ultrasônico
Fonte: www.omecatronico.com.br
3.1.3 Limitações do sensor
O sensor “ping” possui limitação de posicionamento e problemas de detecção de objetos muito pequenos, conforme demonstrado na figura 11:
Limitações:
a) O objeto estar a mais do que 4 metros distância;
b) A superfície reflexiva em um ângulo raso de modo que o som não seja refletido de volta parao sensor;
c) O objeto ser muito pequeno de modo a não conseguir refletir o som suficiente de volta para o sensor, ou se o sensor for montado abaixo em seu dispositivo, que poderá detectar o som que reflete fora do chão.
Figura 11: Limitações de posicionamento
Fonte: www.omecatronico.com.br
3.2 Arduino
Arduino é uma empresa que se concentra em criar e vender hardwares e softwares para a criação de projetos interativos.
Todas as informações sobre como conectar suas placas-mãe é open-source; isto significa que, qualquer um pode ter acesso a alterações de seu software.
O arduino UNO dispõe de 14 pinos digitais de entrada / saída, 6 entradas analógicas, um ressonador cerâmico 16 MHz, a conexão USB, um fone de poder, um cabeçalho ICSP e um botão de reset.
A placa mãe pode ser ligada através de um plugue USB, ou através de um adaptador de CA-CC ou à uma bateria. A placa utiliza a sua própria linguagem de programação, baseada em C e Java.
Sua base de dados é automaticamente carregada uma vez que está ligado a um computador.
Ele pode ser alimentado apenas por uma fonte externa (uma bateria). A maioria dos componentes, sensores e a linguagem de programação são feitos pela empresa que mantém suas informações Open Source, ou seja, para qualquer um usar e aprender.
Figura 12: Arduino
Fonte: www.arduino.cc
3.3 Protoboard
O protoboard é uma placa de montagem onde é possível montar projetos de circuitos, simulação, e testes de componentes eletroeletrônicos, com a vantagem de não ser necessário utilizar solda, de maneira bem simples, rápido e reutilizável.
Ele foi projetado por Ronald J. Portugal, em 1971.
Os circuitos de construção ou de prototipagem em uma placa de ensaio são também conhecidos como “breadboarding”.
A maioria dos componentes eletrônicos podem ser interligados através da inserção de suas ligações ou terminais nos furos e, em seguida, fazer as ligações através de fios. A placa de ensaio possui tiras de metal de baixo da placa e podem ser interligados através dos furos na parte superior.
Figura 13:Protoboard
Fonte: www.multcomercial.com.br, 2016
3.4 Cabos
Normalmente são feitos de cobre (Cu) ou alumínio (Al). O cobre é mais pesado, porém, mais condutor de eletricidade do que o alumínio. Eletricamente, o condutor de alumínio tem uma área de secção transversal aproximadamente 1,6 vezes maior do que o cobre, mas com metade do peso(que pode economizar no custo do material).
O processo de Anneling, é o processo de aquecimento e resfriamento do material condutor para torná-lo mais maleável e menos frágil.
O revestimento do condutor pode ser: estanho, níquel, prata, liga de chumbo. 
O isolamento comumente termoplástico (PVC) ou termo-endurecível (EPR, XLPE).
Os plásticos são um dos tipos mais comumente usados como isolantes para condutores elétricos. Possui bom isolamento, flexibilidade e qualidades resistentes à umidade. Embora existam muitos tipos de materiais isolantes de plástico, o termoplástico é um dos mais comuns. 
Figura 14: Cabos
Fonte: www.multcomercial.com.br, 2016
3.5 Servomecanismo S-0009
Foi selecionado o servo mecanismo modelo S-0009, por ter asaída rotativa (angular). Nele será acoplado o sensor ultrassônico HC-SR04, dessa maneira o servo mecanismo dará o movimento de varredura ao sensor ultrassônico fazendo o movimento rotativo de 0 a 180º para detecção de objetos.
Outro ponto forte para a escolha do componente é a interface com o microcontrolador Arduino, além de ter um custo bem baixo.
Figura 15: Servomecanismo S0009
Fonte: www.banggood.com, 2016
3.5.1 Especificação Técnica
· Modelo: S0009;
· Tensão: 4.8 – 6.0V
· Corrente: 260mA – 300mA;
· Dimensão: 22.3x11.8x26.3mm;
· Tipo: Analógico;
· Motor: 3 Pólos;
· Torque: 1,5 Kgf.cm
· Velocidade: 0,1 seg
· Peso: 9g
Figura 16: Dimensão Servo mecanismo S-0009
Fonte: www.banggood.com, 2016
4 TESTES
4.1 Testes de funcionamento do sensor ultrasônico
Foram realizados testes do sensor ultrasônico. Foi ligado ao microprocessador Arduino para coletar dados do sensor.
Foi posicionado o sensor de maneira a minimizar as reflexões de chão. Todos os testes foram conduzidos em um ambiente fechado e livre de perturbações externas.
Para realização dos testes, foi feita uma montagem conforme figura 17.
Figura 17: Montagem dos componentes para teste
Fonte: www.arduino.cc, 2016
Dados do Teste:
· Altura do sensor: 101.6 cm em relação ao solo;
· Objeto: Cilindro com diâmetro 8.9cmem posição vertical.
Figura 18: Teste do Sensor ultrassônico
Fonte: Próprio Autor
	Foi utilizado um computador para realizar a interface homem x máquina com o microprocessador do protótipo.
	Com o software instalado no computador, que foi adquirido através do site oficial do controlador arduino, é feito a programação em uma linguagem C++.
Figura 19: Montagem para testes
Fonte: Próprio Autor
Figura 20: Dados Coletados
Fonte: Próprio Autor
Foram realizados testes em função da distância e o tempo de resposta do “ping”.
Em tabelas seguintes serão apresentados os valores de tempo de resposta t (s), conforme Tabela 1.
Para os testes, foram colocados obstáculos nas seguintes distâncias: 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140,160, 180 e 200mm.
Figura 21: Tabela 1
	Distâncias Reais (mm)
	Distâncias Medidas
	Tempo medido
	dr (mm) 
	dm (mm) 
	t (ms) 
	20
	20,102
	116,2
	40
	40,065
	231,6
	60
	60,112
	347,5
	80
	80,106
	463
	100
	100,139
	578,8
	120
	120,154
	694,5
	140
	140,206
	810,4
	160
	160,199
	926
	180
	180,243
	1041,9
	200
	200,255
	1157,5
Fonte: Próprio Autor
5 MONTAGEM
5.1 Lay Out da Montagem
	Foi utilizado o software Proteus para representar a montagem do protótipo, conforme figura 22.
Figura 22: Montagem no Proteus
Fonte: Próprio Autor
5.3 Montagem do Protótipo
	Foi utilizado um protoboard para fazer a interface com todos os demais componentes.
Figura 23: Montagem do protótipo
Fonte: Próprio Autor
Figura 24: Detecção
Fonte: Próprio Autor
6 PROGRAMAÇÃO
const int pingPin = 7;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
pinMode(pingPin, OUTPUT);
digitalWrite(pingPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(pingPin, HIGH);
delayMicroseconds(5);
digitalWrite(pingPin, LOW);
pinMode(pingPin, INPUT);
duration = pulseIn(pingPin, HIGH);
inches = microsecondsToInches(duration);
cm = microsecondsToCentimeters(duration);
Serial.print(inches);
Serial.print("in, ");
Serial.print(cm);
Serial.print("cm");
Serial.println();
delay(100);
}
{
return microseconds / 74 / 2;
}
long microsecondsToCentimeters(long microseconds)
{
return microseconds / 29 / 2;
}
}
7 SEGURANÇA
7.1 Segurança Robô-Sonar
	Como se sabe, as empresas têm um custo muito elevado com serviços de segurança de seu patrimônio.
	Com base nisso, um museu de Los Angeles resolveu testar robôs para fazer a segurança do local.
	O robô utiliza a tecnologia sonar e infravermelho. Além de fazer a segurança contra eventuais intrusos, ele é capaz de monitorar a qualidade do ar, temperatura e umidade na galeria, pois este fator é muito importante para preservação das artes.
	O robô tem autonomia para operar durante 12 horas. A imagem captada pelo sensor é gravada na memória, e então ela faz o monitoramento de comparação da disposição correta das artes, caso alguma coisa esteja fora de seu devido lugar, o vigilante soa um alarme.
Figura 25: Robô Vigilante
http://notocarporfavor.wordpress.com/tag/sr2-security-robot/https://notocarporfavor.wordpress.com/tag/sr2-security-robot/
8 MEIO AMBIENTE
8.1 Pesquisa de vida do Peixe-boi
Peixe-boi é o mamífero aquático mais ameaçado de extinção no Brasil. A pesquisa está sendo realizado no estuário do Rio Mamanguape.
Grupos de pesquisadores estão utilizando a tecnologia do sonar para realizar um estudo populacional de peixe-boi na região. Com essa tecnologia é possível localizá-los e determinar o número de peixes-boi no estuário da Paraíba, que é protegida ambientalmente.
Além das universidades federais de Pernambuco e Ceará, o projeto conta com patrocínio privado.
O Sonar é montado na lateral de um barco e faz uma varredura dentro da água.
Além do estudo populacional, é possível também monitorar o comportamento dos peixes-boi através de imagens realizadas através do monitor do aparelho.
O aparelho é capaz de fazer imagens bioacústicas que os animais fazem embaixo d´água.
Também é utilizado um hidrofone para auxiliar na captação dos sons dos animais.
Figura 26: Projeto Peixe-boi
Fonte: http://g1.globo.com/pb/paraiba/noticia/2012/08/projeto-peixe-boi-tem-queda-nas-visitas-apos-mortes-de-animais-na-pb.html, 2016
8.2 Peixe boi
	Mais conhecidos como peixe-boi, também é chamado de vacas-marinhas, manatins ou lamatins dependendo da região. São mamíferos aquáticos da família dos triquequídeos . Possuem um corpo grande e arredondado, muito parecidos com as morsas. Podem medir até 4 metros e pesar até 800 quilos.
	O peixe boi da Amazônia chega a medir no máximo 2,5 metros e pesar no máximo 300 quilos.
	No Brasil, os peixes-boi habitavam diversas áreas entre o Espírito Santo ao Amapá, vivendo em águas doces e salgadas, porém, devido a caça predatória, apenas existem hoje no rio Amazonas e em águas doces.
	Desde 1967, são protegidos por lei e sua caça e comercialização são consideradas crimes ambientais.
Figura 27: Peixe-boi
Fonte: www.saudeanimal.com.br, 2016
9 CONCLUSÃO
No presente trabalho, o objetivo foi colocar o conhecimento tanto na prática quanto a teoria.
Esse tipo de sistema pode ser montado por qualquer pessoa, para diversos fins e aplicações que se possa imaginar.
Também poderá ser utilizado em dispositivos de segurança residencial, com o intuito de detectar pessoas que tentem invadir, pois esse tipo de sistema utilizou-se de componentes de baixo custo e de fácil montagem.
10 BIBLIOGRAFIA
Livro: K. OGATA. Engenharia de Controle Moderno - Segunda Edição. Prentice-Hall do Brasil, 1990.
www. playground.arduino.cc
www.naval.com.br 
www.pesadillo.com
www.eletrica4u.com
www.omecatronico.com.br
www.multcomercial.com.br
www.banggood.com
www.arduino.cc
www.culturamix.com/tecnologia/sonar
www.vermelho.org.br/noticia/270122-1
http://tecnodefesa.com.br/instituto-de-pesquisas-da-marinha-avanca-no-sonar-nacional-passivo
http://noinvento.blogspot.com.br/2011/08/sonar.html
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/sonar.htm
http://guiadoestudante.abril.com.br/aventuras-historia/herancas-primeira-guerra-armas-objetos-dia-dia-surgiram-conflito-788057.shtmlhttp://www.naval.com.br/blog/destaque/
Fonte: www.saudeanimal.com.br