Automação veicular através de uma interação entre Arduino
e Sistema Android
Ademir Conessa Arroyo, Ricardo Ribeiro Rufino
Universidade Paranaense (Unipar)
Paranavaí, PR, Brasil
[email protected],[email protected]
Resumo. Este artigo apresenta conceitos de automação veicular, através do
uso da interação de duas tecnologias open source Android, Arduino,
utilizando a comunicação bluetooth, com o objetivo de mostrar como
funcionam alguns sistemas passivos nos veículos atuais, simulando um
módulo de um carro, para isso foi feito uma vasta revisão bibliográfica sobre
as tecnologias utilizadas e conceitos de automação. Foi desenvolvido um
protótipo para apresentar este funcionamento.
1. Introdução
A tecnologia esta cada vez mais presente nos veículos, despertando assim um interesse
crescente em estudos que apontem melhorias e possam agregar valor a este seguimento.
Segundo a revista O Mecânico [2009] a vitrine da tecnologia é a indústria automotiva!
Este trabalho apresenta através de um protótipo que utiliza a interação de duas
tecnologias open source Arduino e Android, com o uso de mais uma tecnologia para
comunicação sem fio Bluetooth, o funcionamento de alguns sistemas passivos de um
veiculo. O Arduino simula um módulo do veículo para controlar o funcionamento dos
acessórios, um Smartphone com sistema Android faz o papel de um controle que de
forma remota envia sinal para o Arduino executar as funções desejadas pelo usuário. Os
comandos do Arduino foram programados em linguagem C++, no celular Smartphone
foi instalado um programa que foi desenvolvido em Java para Android utilizando a IDE
do Eclipse para a codificação.
2. Metodologia
Para este trabalho foram feitos vários estudos de revisão bibliográfica tanto sobre os
materiais que compõem o experimento, quanto as tecnologias que são utilizadas. Essas
revisões tiveram como campo de estudo livros, revistas, jornais, artigos científicos,
trabalhos publicados e materiais distribuídos na internet.
3. Desenvolvimento
No desenvolvimento foram somados os hardwares e softwares utilizados para a criação
do protótipo, bem como a codificação necessária para executar os comandos de acordo
com o que estiver especificado no programa, foram apresentados conceitos sobre as
tecnologias utilizadas, e o resultado do produto deste trabalho, com pontos de atenção
para prevenção de erros e assim evitar danos e garantir que o produto possa auxiliar de
forma positiva o usuário, com o intuito de se criar um produto que possa ser aprimorado
para o uso comercial.
3.1. Materiais utilizados
Farol, lanterna trazeira, lanterna de teto, ventilador de arrefecimento, trava elétrica para
carro, motor de partida, bomba elétrica de combustível, motor do vidro elétrico,
lâmpadas, fios, reles, uma placa de prototipação arduino Leonardo, um smartphone com
android, mini fusíveis para proteger o sistema e uma bateria de 12volts.
3.2. Descrição da tecnologia aplicada
Dos materiais utilizados o Arduino e o Sistema Android merecem destaque, porém não
podemos deixar de citar a tecnologia de comunicação sem fio Bluetooth que é o meio
por onde as informações vão ser transmitidas. Essas tecnologias estão sendo unidas para
comandar e por em funcionamento os acessórios, e é através dessas tecnologias que este
protótipo executa uma simulação de módulos que comandam os equipamentos dos
veículos.
3.2.1. Arduino
Segundo ERUS [EQUIPE DE ROBÓTICA DA UFES, 2012], Arduino é uma
plataforma de prototipagem de código fonte aberto, tanto o hardware quanto a parte de
software e bibliotecas, o que permite que qualquer pessoa com conhecimentos básicos e
eletrônica possa utilizar sem ter que se preocupar com direitos autorais.
É uma plataforma onde software e hardware se interagem através da
programação que utiliza a linguagem C, com variações para a linguagem java, pode-se
chamar de computação física, hardware e software são open-source o que permite a
contribuição dos usuários [SOUZA, 2014].
Surgiu da dificuldade que os alunos de design na cidade de Ivrea na Itália tinham
em utilizar a tecnologia em seus trabalhos no Interaction Design Institute, e através do
professor Massimo Banzi em parceria de David Cuartielles pesquisador da
Universidade de Marmo, na Suécia, tiveram a ideia de construir algo para suprir esta
necessidade, e a partir dessa parceria surgiu o Arduino, um microcontrolador
desenvolvido para custar mais barato que uma saída para comer pizza, possibilitando
que qualquer acadêmico que tivesse conhecimentos básicos em eletrônica pudesse se
beneficiar do produto [EVANS, et al, 2013].
A criação do Arduino tem contribuído muito no avanço da automação, muito se
estuda sobre automação hoje nas universidades, os acadêmicos dentro de cursos em
várias áreas da computação e da engenharia estão desenvolvendo produtos tecnológicos
capazes de coisas fascinantes.
No trabalho A Automação Residencial Utilizando Smartphone com Android,
Bluetooth e Conversor Rs-485 [SILVA, 2013] se utiliza um aparelho celular tipo
Smartphone com Android para controlar os equipamentos eletroeletrônicos de uma
residência através de conversores instalados na própria residência com o intuito de
simplificar a vida das pessoas.
3.2.2. Android
Tecnologia desenvolvida pela Open Handset Aliance, seu detentor atual é a Google, nos
últimos anos tem-se investido pesado em sua melhoria, tano por parte da OHA, quanto
de seus outros investidores como empresas interessadas em trazer mais equipamentos
com Android para o mercado [ANDROID, 2012].
A frequente evolução das tecnologias móveis deve dar inicio na nova revolução
tecnológica e dominar a área da computação (MYERS et al., 2003).
O Android é uma pilha de software de código fonte realmente aberto criado para
uma variedade de dispositivos com diferentes fatores e formas [ANDROID,2012].
O Sistema Operacional Android é baseado no kernel do Linux, possui uma
interface que possibilita ao usuário uma riqueza de detalhes, o SO é escrito em C e C++,
e os aplicativos em Java para Android, ele não faz distinção entre um programa nativo e
um desenvolvido pelo usuário o que permite desenvolver aplicações capazes de acessar
vários recursos que estão disponíveis no dispositivo [ABLESON, et al., 2012].
3.2.3. Bluetooth
Surgiu em 1998 através de um consorcio feito da parceria entre as companhias Ericsson,
Intel, Toshiba e Nokia, depois outras empresas se juntaram ao consorcio, a partir daí a
utilização desta tecnologia se popularizou e passou a ser conhecido por esse nome (
ALECRIM; 2008).
O nome foi dado em homenagem a façanha de um antigo rei da Noruega e
Dinamarca por ter unido as três tribos, norueguesas, suecas e dinamarquesas, e o
conceito da tecnologia Bluetooth é basicamente o mesmo, unificar diferentes
dispositivos. Por este motivo o rei Harold Blatand (em inglês, Harold Bluetooth)
recebeu esta homenagem pelo seu feito (CÂMARA, 2012).
É um padrão de comunicação de baixo custo que foi desenvolvido para ser
utilizado por aparelhos como celulares, tablets, notebooks, rádios e outros, para a
transmissão de dados com consumo mínimo de energia, por se tratar de um meio de
baixo custo e de distribuição mundial se utiliza frequência de rádio, ou seja a
radiofrequência para fazer esta comunicação, a faixa ISM (Industrial, Scientific,
Medical), que opera à frequência de 2,45 GHz, é utilizada em vários países, com
variações que vão de 2,4 GHz a 2,5 GHz. (ALECRIM, 2008).
Por existir vários tipos de aparelhos que utilizam esta tecnologia, o alcance
máximo esta dividido em três classes:



1ª Classe: potência máxima de 100mW(miliWatt), alcance de até
100metros.
2ª Classe: potência máxima de 2,5mW, alcance de até 10 metros.
3ª Classe: potência máxima de 1mW, alcance de até 1metro.
Mesmo parecendo insignificante a 3ª classe tem um alcance suficiente para
conectar por exemplo um fone de ouvido ao celular que estiver no bolso de um amigo.
3.3.
Montagem
Antes da montagem é bom destacar que foram feitos vários testes com os equipamentos
que foram utilizados, como forma de prevenir qualquer possível erro que pudesse vir a
ocorrer e assim danificar a placa do Arduino.
O sistema elétrico foi o primeiro a ser montado, para se ter uma noção do que
seria necessário para a transmissão de corrente elétrica, em seguida foi feito a
programação do shild bluetooth(Rl232Ttl), na placa do Arduino, para a programação foi
utilizada a IDE Arduino versão 1.6.4 e a linguagem de programação C++. Utilizando a
IDE Eclipse Versão Luna Service Release 1a (4.4.1), foi desenvolvido uma interface
escrita em Java para Android que representa o comando para o acionamento dos
acessórios do protótipo, o programa desenvolvido foi instalado em um Smartphone com
sistema operacional Android que exerce a função de controle remoto. Os comandos são
passados via conexão Bluetooth através do shild instalado na placa do Arduino, com a
função de recepção de dados do Smartphone para que o Arduino execute as funções
desejadas pelo usuário.
Para que o Arduino execute os comandos recebidos do Smatphone, foram
criados métodos que incluem funções através de loops que são necessários para a
ativação dos componentes. Tais métodos exigem atenção, pois neste tipo de projeto
existem alguns quadros que devem ser respeitados, no caso de funções que serão
executadas como por exemplo, um veículo em que se for dar partida de forma remota é
imprescindível que se preste atenção se o carro esta em ponto morto, caso contrário
pode oferecer riscos físicos ao usuário, por isso a partida deve ser abortada, para tanto
foi utilizado uma manopla de cambio automático, que em sua construção já conta com
um interruptor que informa à central qual a marcha em que se encontra posicionada no
momento. Os demais equipamentos foram utilizados neste protótipo respeitando seu
funcionamento, sendo uma cópia quase perfeita de como é no veículo, claro que foram
substituídos alguns itens por outros que servem para executar funções semelhantes,
como é o caso do ventilador do radiador do carro, que necessita que a central receba um
sinal do sensor de temperatura de arrefecimento para que o coloque em funcionamento,
neste caso foi utilizado um módulo de humidade e temperatura Dht11 que terá uma
função semelhante, enviar sinal de temperatura. Em relação a iluminação os comandos
são passados do Android e, no caso de teste este permanecerá aceso até que o usuário
envie um comando para apagar, visto que a intenção é que o próprio usuário possa testar
a iluminação do seu veículo sem ter que recorrer a ajuda de outra pessoa para isto. Para
todos os acessórios foram utilizados reles e fusíveis com a finalidade de proteger o
sistema, devido ao fato de os equipamentos veiculares trabalharem com uma voltagem
de 12V o que pode causar danos ao Arduino, pois as saídas do Arduino operam a uma
voltagem mais baixa em media 5V.
Todos os testes ocorreram com sucesso, os resultados foram todos satisfatórios,
a interface desenvolvida para o Smartphone foi construída com botões personalizados,
de forma intuitiva permitindo uma melhor interação homem máquina. A resposta do
Arduino aos comandos foram os esperados e foram alcançados de forma fácil graças a
facilidade de utilização da placa do Arduino, o que indica que pode-se pensar em um
aperfeiçoamento deste produto para o futuro.
4. Considerações finais
A minha conclusão é que com o uso dessas tecnologias fez com que fosse possível a
construção deste protótipo visto que são tecnologias que se integram com muita
perfeição e facilidade, concluo também que é possível a produção de uma ferramenta
como esta para uso comercial claro com alguns ajustes, que vai servir de auxilio ao
usuário, possibilitando utilizar seu Smartphone para controlar funcionalidades do seu
carro. Porém é preciso que o usuário esteja atento à que este tipo de produto permite
uma verificação nos equipamentos, e que em caso de alguma avaria em um dos sistemas
do seu veículo ele deve procurar uma oficina especializada.
5. Referências
ABLESON, WF. et al.(2012). Andorid em Ação. Apresentando o Android: A
plataforma Android.3ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier.
INFO WESTER. www.infowester.com/.Tecnologia. Bluetooth o que é e para que serve.
30 de janeiro de 2008. Por: Alecrim,E. Disponivel: http://www.infowester.com/
bluetooth.php. Acessado em:21/05/2015.
ANDROID COMMUNITY. (2012).Disponível:<http://source.android.com.
/source/community/index.html>.Acessado: 16/05/2015.
EVANS, M. et al (2013). Arduino em Ação. Capítulo 1 Olá Arduino. 1.ed.São
Paulo:Novatec, agosto de 2013,Capítulo 1, 45p.
ERUS(2012). Equipe de Robótica da UFES. Minicurso Arduino. JACEE 2012.
Revista O Mecânico (2009). Edição especial Automec. Automec e a tecnologia
automotiva. GG Editora de Publicações Técnicas. Osasco SP. Ed.182. (2009).
Silva, J.S. (2013). Automação Residencial Utilizando Smartphone Android,
Bluetooth e Conversor RS-485. Disponível em:<http://www.repositorio.uniceub.br
/bitstream/235/4909/1/20663730.pdf>. acesso em: 25/05/2015.
SOUZA,T.M.X.(2014). Estudo Comparativo entre as Plataformas Arduino e Pic.
5f. Artigo Científico (Graduação)-Universidade Paranaense, Paranavaí, 2014.