¿Cómo hacer un dispositivo inteligente para personas ciegas usando Arduino?

Creo firmemente en una cita de Helen Keller que dice “Lo único peor que ser ciego es tener vista pero no visión”. La tecnología podría ayudar a las personas discapacitadas a vivir una vida normal como lo hacen otros seres humanos. Todo el mundo conoce a la niña india llamada Arunima Sinha quien perdió su pierna en un accidente de tren y tuvo que caminar con piernas ortopédicas por el resto de su vida. Después de un accidente, decidió escalar el Monte Everest con prótesis de piernas y, por lo tanto, la última tecnología le abrió el camino para lograr su sueño.

De hecho, la tecnología puede neutralizar la discapacidad humana; Con esto en mente, usemos el poder de Arduino y sensores sencillos para construir un palo de ciego Esto podría ser un salvavidas para las personas con discapacidad visual. Se instalará un sensor ultrasónico en un bastón que detectará la distancia de una persona a cualquier obstáculo, un LDR para detectar las condiciones de iluminación y un control remoto de RF que el ciego podría utilizar para localizar de forma remota su bastón. Todas las indicaciones se le darán al ciego a través de un Buzzer. Podemos utilizar un motor vibrador en lugar de Buzzer y avanzar mucho más usando nuestra creatividad.

¿Cómo utilizar Arduino para diseñar el circuito?

Ahora que conocemos el resumen del proyecto, avancemos y recopilemos información diferente para comenzar a trabajar. Primero haremos una lista de los componentes, luego los estudiaremos brevemente y luego ensamblaremos todos los componentes para crear un sistema que funcione.

Paso 1: Componentes necesarios (hardware)

Paso 2: Componentes utilizados (software)

Paso 3: estudiar los componentes

Ahora que hemos hecho una lista de todos los componentes que vamos a utilizar en este proyecto. Avancemos un paso más y repasemos un breve estudio de todos los componentes principales.

1. Arduino Nano: Arduino nano es una placa microcontroladora que se utiliza para controlar o realizar diferentes tareas en un circuito. quemamos un Código C en Arduino Nano para indicarle a la placa del microcontrolador cómo y qué operaciones realizar. Arduino Nano tiene exactamente la misma funcionalidad que Arduino Uno pero en un tamaño bastante pequeño. El microcontrolador de la placa Arduino Nano es ATmega328p.
   

   

2. Sensor ultrasónico HC-SR04: La placa HC-SR04 es un sensor ultrasónico que se utiliza para determinar la distancia entre dos objetos. Consta de un transmisor y un receptor. El transmisor convierte la señal eléctrica en una señal ultrasónica y el receptor convierte la señal ultrasónica nuevamente en señal eléctrica. Cuando el transmisor envía una onda ultrasónica, se refleja después de chocar con un determinado objeto. La distancia se calcula utilizando el tiempo que tarda la señal ultrasónica en ir desde el transmisor y regresar al receptor.
   

   

3. Transmisor y receptor RF de 433 mhz: Opera en una frecuencia específica de 433MHz. Hay varios otros dispositivos de radiofrecuencia disponibles en el mercado y, en comparación con ellos, el rendimiento de un módulo de RF dependerá de varios factores, como cuando aumentamos la potencia del transmisor, se obtendrá una gran distancia de comunicación. Provocará un alto consumo de energía eléctrica en el dispositivo transmisor, lo que provocará una vida útil más corta de los dispositivos que funcionan con baterías. Si utilizamos este dispositivo con una potencia de transmisión más alta, el dispositivo creará interferencias con otros dispositivos de RF.
   

   

4. 7805 Regulador de tensión: Los reguladores de voltaje tienen una importancia significativa en los circuitos eléctricos. Incluso si hay fluctuaciones en el voltaje de entrada, este regulador de voltaje proporciona un voltaje de salida constante. Podemos encontrar la aplicación del 7805 IC en la mayoría de los proyectos. El nombre 7805 tiene dos significados: “78” significa que es un regulador de voltaje positivo y “05” significa que proporciona 5 V como salida. Entonces nuestro regulador de voltaje proporcionará un voltaje de salida de +5V. Este IC puede manejar una corriente de alrededor de 1,5 A. Se recomienda un disipador de calor para proyectos que consumen más corriente. Por ejemplo, si el voltaje de entrada es de 12 V y consume 1 A, entonces (12-5) * 1 = 7 W. Estos 7 vatios se disiparán en forma de calor.
   

   

Paso 4: ensamblar el circuito

Necesitaremos diseñar dos circuitos para este proyecto. El primer circuito se colocará en un lugar adecuado en un palo de ciego y el segundo será un transmisor de radiofrecuencia circuito y se utilizará para conocer el circuito principal. Antes de diseñar el circuito en Proteus, debemos incluir la biblioteca Proteus del receptor de RF en el software. Puedes descargar la biblioteca desde Aquí y después de descargar la biblioteca abra el Biblioteca carpeta y copiar MODULO_RF.LIB archivo y péguelo en la carpeta Biblioteca de Proteus. En caso de que no encuentre la carpeta de la biblioteca, haga clic en (C:\Program Files (x86)\Labcenter Electronics\Proteus 8 Professional\LIBRARY). Cuando haya hecho esto, abra la carpeta MODELOS, copie RX.MDF y péguelo en la carpeta PROTEUS MODELOS. En caso de no encontrar la carpeta de modelos, haga clic en (C:\Program Files (x86)\Labcenter Electronics\Proteus 8 Professional\MODELS).

El microcontrolador que se utilizará para controlar todos los sensores del circuito es Arduino Nano. La fuente de alimentación utilizada para el funcionamiento del circuito es una batería de 9 V y este voltaje de 9 V se reduce a 5 V utilizando un 7805 Regulador de voltaje. Se puede observar en el circuito que el Sensor ultrasónico es alimentado por la Vout del regulador de voltaje. Los pines de disparo y eco del sensor están conectados al pin 3 y al pin 2 de Arduino respectivamente. El Resistencia dependiente de la luz (LDR) está conectado al potenciómetro de valor 10k y el Análogo a digital El pin de conversión A1 de Arduino está conectado a ese punto para notar la diferencia de voltaje. Necesitamos conocer la señal que emite el receptor de RF, por lo que hemos conectado el pin A0 del ADC para leer la señal del receptor de RF. La salida de todo el circuito está dada por zumbador entonces, el pin positivo del zumbador está conectado al pin 12 de Arduino y el pin negativo está conectado a tierra del sensor ultrasónico.

No hemos incluido el transmisor de RF en nuestro diagrama de circuito porque lo ensamblaremos en hardware por separado. Siempre que usamos un transmisor y receptor superheterodino de 433 MHz, necesitamos un microcontrolador para interconectarlos, pero en este proyecto necesitamos el único transmisor para enviar señales al receptor, por lo que hemos conectado el pin de datos del transmisor con el Vcc. El pin de datos del receptor pasa a través del filtro RC y luego se conecta al pin de datos A0 del Arduino respectivamente. Pulsaremos repetidamente el pulsador colocado en el transmisor y al pulsar el botón el receptor dará como salida cualquier valor constante.

Paso 5: ensamblar el hardware

Como hemos ejecutado la simulación no estamos en condiciones de hacer un prototipo. Mientras suelda los componentes en la placa Perf, preste especial atención a los pines de Arduino Nano. asegúrese de que los pines no se toquen entre sí, de lo contrario, Arduino podría dañarse. Busque un dispositivo en su casa y conecte en él el circuito compuesto por Arduino y el receptor de RF. Puede utilizar una pistola de pegamento caliente para fijar el circuito en la barra y es mejor poner un poco de pegamento en los terminales positivo y negativo para que los cables de la fuente de alimentación no se suelten si la barra se golpea firmemente contra el suelo.

Paso 6: Comenzando con Arduino

Si no está familiarizado con Arduino IDE antes, no se preocupe porque a continuación puede ver pasos claros para grabar código en la placa del microcontrolador usando Arduino IDE. Puede descargar la última versión de Arduino IDE desde aquí y siga los pasos a continuación:

1. Cuando la placa Arduino esté conectada a su PC, abra el “Panel de control” y haga clic en “Hardware y sonido”. Luego haga clic en “Dispositivos e impresoras”. Busque el nombre del puerto al que está conectada su placa Arduino. En mi caso es “COM14” pero puede ser diferente en tu PC.
   

   

2. Haga clic en el menú Herramienta. y ponga el tablero en Arduino Nano en el menú desplegable.
   

   

3. En el mismo menú Herramientas, configure el puerto en el número de puerto que observó antes en el Dispositivos e impresoras.
   

   

4. En el mismo menú Herramientas, configure el procesador en ATmega328P (gestor de arranque antiguo).
   

   

5. Descargue el código adjunto a continuación y péguelo en su IDE de Arduino. Clickea en el subir para grabar el código en la placa del microcontrolador.
   

   

Para descargar el código, haga clic aquí.

Paso 7: comprender el código

El código está bien comentado y se explica por sí mismo. Pero aún así, se explica a continuación:

1. Al comienzo del código, se inicializan todos los pines de la placa Arduino Nano que están conectados al sensor ultrasónico y al módulo de RF.

const int trigger = 3; //Trigger pin of 1st Sensor
const int echo = 2; //Echo pin of 1st Sensor
const int Buzz = 13; // Pin to connect buzzer
const int Remote = A0; 
const int Light = A1; 

long time_taken;
int dist;
int Signal;
int Intens;
int similar_count;

2. configuración nula() es una función que se utiliza para configurar todos los pines utilizados, como APORTE y PRODUCCIÓN. La velocidad en baudios se define en esta función. La velocidad en baudios es la velocidad de comunicación mediante la cual la placa del microcontrolador se comunica con los sensores integrados en ella.

void setup() 
{
Serial.begin(9600); 
pinMode(Buzz,OUTPUT);
digitalWrite(Buzz,LOW);
pinMode(trigger, OUTPUT); 
pinMode(echo, INPUT); 
}

3. Ahora crearemos una función que calculará la distancia.

void calculate_distance(int trigger, int echo)
{
 digitalWrite(trigger, LOW);
 delayMicroseconds(2);
 digitalWrite(trigger, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigger, LOW);

 time_taken = pulseIn(echo, HIGH);
 dist= time_taken*0.034/2;
 if (dist>300)
 dist=300;
}

4.bucle vacío() es una función que se ejecuta repetidamente en un ciclo. En esta función le indicamos a la placa microcontroladora cómo y qué operaciones realizar. En el bucle principal leeremos los datos de los sensores. Aquí, primero, el pin de disparo se configura para enviar una señal que será detectada por el pin de eco. Se aplican algunas condiciones para que el timbre suene continuamente si se detecta un objeto a una distancia determinada. El timbre emitirá un pitido con una pequeña pausa si detecta oscuridad y emitirá un pitido con una pausa ligeramente mayor si detecta luz.

void loop() 
{ //infinite loop
calculate_distance(trigger,echo);
Signal = analogRead(Remote);
Intens = analogRead(Light);

//Check if Remote is pressed
int temp = analogRead(Remote);
similar_count=0;
while (Signal==temp)
{
 Signal = analogRead(Remote);
 similar_count++;
}

//If remote pressed
if (similar_count<100)
{
  Serial.print(similar_count); Serial.println("Remote Pressed");
  digitalWrite(Buzz,HIGH);delay(3000);digitalWrite(Buzz,LOW);
}

//If very dark
if (Intens<200)
{
  Serial.print(Intens); Serial.println("Bright Light");
  digitalWrite(Buzz,HIGH);delay(200);digitalWrite(Buzz,LOW);delay(200);digitalWrite(Buzz,HIGH);delay(200);
  digitalWrite(Buzz,LOW);delay(200);
  delay(500);
}

//If very bright
if (Intens>800)
{
  Serial.print(Intens); Serial.println("Low Light");
  digitalWrite(Buzz,HIGH);delay(500);digitalWrite(Buzz,LOW);delay(500);digitalWrite(Buzz,HIGH);delay(500);
  digitalWrite(Buzz,LOW);delay(500);
}

if (dist<50)
{
  Serial.print(dist); Serial.println("Object Alert");
  digitalWrite(Buzz,HIGH);
  for (int i=dist; i>0; i--)
    delay(10);
  digitalWrite(Buzz,LOW);
  for (int i=dist; i>0; i--)
    delay(10);
}

//Serial.print("dist=");
//Serial.println(dist);
//Serial.print("Similar_count=");
//Serial.println(similar_count);
//Serial.print("Intens=");
//Serial.println(Intens);
}

Paso 8: Prueba

Como entendimos el código, lo cargamos en el microcontrolador y también ensamblamos el hardware, ahora es el momento de probar nuestro proyecto. Antes de realizar la prueba, asegúrese de que las conexiones estén realizadas correctamente y verifique la continuidad del circuito utilizando el multímetro digital. para girar EN Ambos circuitos utilizan una batería de 9V. Coloque un objeto sobre la superficie que está probando y mueva el sensor ultrasónico frente a él y se notará que el sonido del timbre aumenta a medida que el sensor se acerca al objeto. Hay dos posibilidades: si el LDR está cubierto de oscuridad o si está realizando la prueba a la luz del sol, el timbre comenzará a sonar. Si se presiona el botón en el transmisor de RF, el zumbador sonará durante un largo tiempo. Si el timbre sigue sonando durante mucho tiempo significa que la alarma se ha disparado por error. Si se enfrenta a este tipo de error, abra el monitor serie del IDE de Arduino y verifique los parámetros que están causando este tipo de problema.

Esa fue la forma más sencilla de hacer un dispositivo inteligente para personas ciegas usando Arduino. Siga todos los pasos mencionados anteriormente y después de probar con éxito el proyecto busque una persona discapacitada y ofrézcale este proyecto para hacerle la vida más fácil.