quarta-feira, 7 de setembro de 2011

pHmetro

Para quem não conhece, pHmetro é o aparelho utilizado para medir pH de líquidos. Ele é composto de um dispositivo de leitura e uma ponta de prova. Para montar um pHmetro baseado em arduino compramos o kit pH-stamp, da Atlas Scientific. O kit é composto pelo pH-stamp, a ponta de prova e uma solução de calibração. O pH-stamp é um circuito que faz a interface entre uma ponta de prova de pH e o arduino:
Ele possui 6 conexões:
  • Vcc - alimentação da placa (tensão: 3,3 - 5,5v);
  • GND - o bom e o velho terra do arduino;
  • PRB - Sinal da ponta de prova;
  • GND - Terra da ponta de prova;
  • Tx e Rx - Estas duas conexões são responsáveis pela comunicação com o arduino.
As 2 primeiras conexões são conhecidas e não há nenhum mistério nelas. As outras duas, PRB e GND, são conectadas a um conector BNC (conector de cabo coaxial, o mesmo da figura abaixo), sendo que o conector central corresponde ao PRB e o externo ao GND.
As outras duas conexões, Tx e Rx, serão conectadas em portas digitais do arduino. É importante lembrar que a porta Tx do pH-stamp deve ser conectada a porta Rx do arduino e vice-versa. Até aqui, tudo o que eu falei está no manual que veio junto com o kit. No manual tem um código arduino para Duemilanove. Este código não funciona com o arduino MEGA. Fiquei duas horas tentando achar algum erro e estava prestes a desistir quando achei um fórum onde um usuário teve o mesmo problema.
O problema está na biblioteca utilizada no manual (NewSoftSerial) que não funciona com o arduino Mega. A solução é simples, basta fazer as conexões Tx/Rx nas outras portas de comunicação serial do Mega (o arduino mega tem 4 portas seriais). No meu caso, fiz a conexão utilizando a Serial1 do Mega (portas 18 e 19). O código está no final deste post.
Para ler os dados da porta serial eu estou usando um script em Python (estou abandonando o Processing) que lê os valores da porta e faz o gráfico do pH x tempo. O gráfico é atualizado constantemente e enquanto atualiza o gráfico o python salva os dados em um arquivo no computador (dados.dat). Abaixo tem uma imagem da janela do programa.

Para fazer esse script em python precisei aprender sobre dois módulos do python que eu não conhecia. O primeiro foi o pyserial, que faz a comunicação entre o python e o arduino, e o segundo é o pygame, responsável pela parte gráfica. O python tem diversas ferramentas para fazer gráficos e com certeza a pior delas é o pygame. Contudo o pygame tem outras funcionalidades que no futuro serão interessantes. Eu vou melhorar este script e adicionar botões para controle do pHmetro como, iniciar, pausar, salvar etc.

Segue um vídeo do resultado final:


Os dois códigos (arduino e python) você pode baixar clicando aqui!

Últimas considerações sobre este projeto:
Um pHmetro de bancada custa em média R$560,00. Nós precisamos importar o pH-stamp, já que não tem nacional. O custo total do projeto foi:
  • Arduino Mega - US$25,00
  • pH-stamp + ponta de prova + solução de calibração - US$80,00
  • TOTAL: US$105,00 (aproximadamente 180,00 reais)
Final da história, um equipamento equivalente e com as mesmas funcionalidades, por menos de 1/3 do preço.

sábado, 3 de setembro de 2011

Projeto: Harpa Laser

O Matheus Graciano está trabalhando numa harpa laser. O funcionamento é muito simples, um laser é apontado diretamente para um LDR (resistor dependente de luz) e fica-se monitorando o sinal vindo do LDR na porta analógica. Quando o laser é interrompido, o valor lido na porta analógica muda e então sabemos que nota deve ser tocada. Abaixo segue o vídeo da primeira versão da harpa, em breve faremos uma versão melhorada.




Nesta primeira versão da harpa usamos:

  • 7 Lasers vermelho;
  • 7 LDRs;
  • 8 Resistores de 100 Ohms;
  • 1 Botão push;
  • Fios, muitos fios;
  • Algumas peças da Atto.

Esta harpa é composta por 7 "cordas" que devem ser ligadas a 7 portas analógicas. Portanto, tivemos que usar o arduino Mega que tem 16 portas analógicas. Na figura abaixo eu mostro o esquema de como ligar o LDR, o botão e o Buzzer.

Neste projeto, as portas utilizadas são diferentes da imagem acima. Portanto, se for fazer a sua harpa, verifique quais portas você utilizou. No vídeo acima, não utilizamos um buzzer e sim os auto-falantes do micro. Se quiser fazer o mesmo, basta trocar o buzzer do diagrama acima por um plug fêmea de fone de ouvido. Abaixo segue o código Arduino que foi utilizado:



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// Harpa Laser
// Por Matheus Graciano
////////////////////////////////////////////

// Vetores com notas musicais
// A primeira posição é a nota normal
// A segunda é a nota sustenida
float notaA[] = {440.000, 466.164};
float notaB[] = {493.883, 523.251};
float notaC[] = {523.251, 554.365};
float notaD[] = {587.329, 622.254};
float notaE[] = {659.255, 698.456};
float notaF[] = {698.456, 739.989};
float notaG[] = {783.991, 830.609};

// Algumas variáveis
float notaAnterior = 0, notaNova = 0;
int dt = 0, t0, acidente = 0;

void setup(){
pinMode(21, INPUT); //Porta onde está ligado o botao sustenido
pinMode(7, OUTPUT); //Porta do Buzzer
}

void loop(){

//Verifica se o botao está apertado
acidente = digitalRead(21);
// Varre as portas analógicas de 0 a 7 e verifica a nova nota
if(analogRead(0)< 120) {
notaAnterior = notaC[acidente]/4;
}
if(analogRead(1)< 120) {
notaAnterior = notaD[acidente]/4;
}
if(analogRead(2)< 70) {
notaAnterior = notaE[acidente]/4;
}
if(analogRead(3)< 70) {
notaAnterior = notaF[acidente]/4;
}
if(analogRead(4)< 70) {
notaAnterior = notaG[acidente]/4;
}
if(analogRead(5)< 120) {
notaAnterior = notaA[acidente]/2;
}
if(analogRead(7)< 120) {
notaAnterior = notaB[acidente]/2;
}
//Se a nota mudar, ele para e envia a nova nota
if(notaAnterior != notaNova){
noTone(7); notaNova = notaAnterior; t0 = millis(); }
// A nota final dura 1 segundo
if(dt>1000)
{
noTone(7);
}
else{
tone(7, notaNova, 1000);
}
dt = millis()-t0;
}

Em breve postaremos a nova versão da harpa. Antes de finalizar este post, agradecemos a Atto Brinquedos (www.attobrinquedos.com.br) por nos ter doado um conjunto de peças. As peças combinam muito bem com arduino, tem auxiliado bastante nos projetos que estamos realizando.