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Artigo sensor ultrassonico

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DESENVOLVIMENTO DE INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA POR MEIO ULTRASSÔNICO
Henrique Renan Zini da Silva
Estudante - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Chapecó
hrzsweb@gmail.com 
 
Hugo Alves dos Santos
Estudante - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Chapecó
hugoshaman@gmail.com
Luiz Felipe Biffi Tomazoni
Estudante - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Chapecó
felipetomazoni@hotmail.com
Resumo- A proposta desse artigo é desenvolver um instrumento de medição, contemplando o seu funcionamento, especificando aspectos tais como: sensibilidade, conformidade, faixa de medição, estabilidade, resolução de entrada e saída, tempo de resposta, histerese, zona morta, valor da incerteza de medição e suas possíveis componente. E ainda, uma interfase com software LabView, com possibilidade de ajuste do instrumento.
Palavras-Chave: Arduino. LabView. Instrumentação.
1 Introdução 
Os sistemas ultrassônicos aliados ao seu baixo custo possibilitam o emprego em muitas aplicações. Os dispositivos baseados no método de pulso-eco, por transdutores elétricos, são utilizados amplamente nas medições de distâncias quando não há necessidade de grandes precisões e tempo de respostas de medições. Outros dispositivos são utilizados para medições de distancia, como o laser, aparelho mais robusto e de alto valor comercial, podendo alcançar 30 vezes o valor de um sensor ultrassônico, porem seu valor converte em uma precisão de 1,5 mm com a amplitude de medição de 40 metros.
2 Conhecimento Teórico
	 
Para inciar-se a explanação do desenvolvimento do instrumento de medição, será apresentado a seguir as ferramentas de software e o principio de funcionamento de sensores ultrassônicos.
2.1 Software LabView
	 
	
	O Software LabView, baseado em plataforma para aplicações em engenharia e ciências, tem como objetivo a automatização de medições, de processamento de dados de sinais, de sistemas controle de instrumentos, de sistemas de testes e validações. Também conta com o projeto de sistemas embarcados de controle e monitoramento, e a possibilidade de utilização no ensino e pesquisa. Composto pelo painel frontal, que contém a interface, e pelo diagrama de blocos. 
	Basicamente, é um ambiente gráfico com amplo direcionamento quando tratado de sinais.
2.2 Plataforma Arduino Uno
	
	A plataforma Arduino Uno, fora desenvolvida para linguagem C, com objetivo de facilitar a programação do microcontrolador ATmega328p. Pois sem essa plataforma, se torna de alta complexidade a programação do mesmo. Uma vez que o desenvolvimento do código se torna de fácil aprendizagem e intuitiva. Porem o problema deste é o engessamento de algumas funções apresentadas pelo microcontrolador.
	Tal plataforma será utilizada para realizar o acionamento do sensor de distancia e também, como ponte entre o software LabView e o sensor.
Figura 01 – Arduino Uno.
 
2.3 Sensor Ultrassônico
Os modelos de sensores ultrassônicos fazem o uso de ultrassons, consistem basicamente no mesmo principio de funcionamento de um sonar. Onde ao emitir uma onda, a mesma pode refletir quando em contato com uma superfície.
O módulo, HC-SR04, apresentado na figura 01, inclui transmissores de ultrassom, receptor e circuito de controle. Com quatro pinos. (VCC, Trigger, ECHO, GND).
Figura 02 – Sensor Ultrassônico HC-SR04.
Tem como funcionamento, apresentado na figura 03, a emissão de uma onda quando acionado Trig (10 micro segundos), habilitando o envio de uma onda pulsante de 4kHz através do pino Echo. Esta que por sua vez, caso refletida, ao retornar ao ponto de origem, é detectada e desativa a onda pulsante. Sendo assim, através da relação entre a velocidade do som e o tempo de acionamento, pode-se realizar o cálculo da distancia, a formula é apresentada na equação “Distância”. Lembrando que a distancia deve ser dividida por dois, pois o tempo percorrido pelo sinal é o dobro da distância.
Figura 03 – Funcionamento do Sensor Ultrassônico.
Distância = [Tempo ECHO em nível alto * Velocidade do Som] / 2
A tabela abaixo apresenta as características do sensor escolhido.
	Tensão de trabalho
	5V
	Corrente de trabalho
	15mA
	Frequência de trabalho
	4KHz
	Range Máximo
	4m
	Range Mínimo
	2cm
	Ângulo de efeito
	15 graus
	Trigger Input Signal
	10uS TTL pulse
	Echo Output Signal
	Input TTL lever signal and the range in proportion
	Dimensão
	45*20*15mm
	Resolução
	3mm
Tabela 01 – Características do Sensor Ultrassônico. 
3 Desenvolvimento de interface de comunicação e monitoramento	
O desenvolvimento da comunicação e monitoramento deveria ser através do Software LabViwew, porém por opção da equipe de projeto, optou-se por utilizar o monitor serial fornecido pela plataforma de programação do Arduino.
Figura 04 – Monitor Serial do Arduino.
4 Conclusão
O sensor utilizado apresentou comportamento satisfatório para medição de corpo de teste. Desde que o mesmo apresente uma superfície mais plana possível. Pois quando utilizado em corpos circulares a tendência da onda mecânica é contornar o objeto e consequentemente, a medida pode ficar distorcida com a medida real.
O sensor ainda apresenta o aumento do erro diante do aumento da distancia, implicando assim em uma não linearidade da medição.�
5 Referências Bibliográficas
ARAÚJO, Thayron. Sensor Ultrassônico com Arduino. Disponível em: < http://blog.fazedores.com/sensor-ultrassonico-com-arduino/ > Acesso em 06/07/2016.
FILIPEFLOP. Sensor de Distância Ultrassônico HC-SR04. Disponível em: < http://www.filipeflop.com/pd-6b8a2-sensor-de-distancia-ultrassonico-hc-sr04.html >. Acesso em: 06/07/2016.
FOGIA, Aguivone Moretti. Trena ultrassônica com HC - SR04 (ATMEGA328). Disponível em:< http://microcontroladores-c.blogspot.com.br/2013/08/trena-ultrassonica.html >. Acesso em 30/06/2016.
BLOG EMBARCADO. UltraSonic Sensor + Simulino. Disponível em: < http://blogembarcado.blogspot.com.br/2012/12/ultrasonic-sensor-simulino.html > Acesso em: 28/06/2016.
Arduino UNO
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Sensor Ultrassônico HC-SR04
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Funcionamento do Sensor Ultrassônico
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