Cofre para Coding Dojo com Arduino

Esta página descreve a montagem de um "Cofre" para uso em um Coding Dojo com Arduino.

Motivação

O Garoa vem realizando há anos sessões do Coding Dojo com Arduino usando um display de 7 segmentos e um potenciômetro (originalmente de forma artesanal e mais recentemente com o Garoa Dojo Shield). Este hardware é plenamente adequado para uma primeira experiência de programação, mas:

• As variações do desafio são limitadas, reduzindo a atração por uma segunda sessão.
• É voltado para o novato em programação e Arduino.
• Depois da décima vez, os instrutores perdem o pique (pelo menos eu!)

O hardware proposto apresenta um nível maior de complexidade, tanto na variedade dos elementos como no comportamento final desejado. Novatos podem ser atendidos por um subconjunto do comportamento proposto para o cofre.

Elementos do Hardware

O hardware é composto por:

• Um servo motor, que é a trava do cofre
• Um botão para comandar a abertura
• Um LED bicolor (acende verde ou vermelho) para indicar se o comando de abertura foi aceito
• Um potenciômetro, alterado para girar continuamente, para entrada da combinação
• Um sensor de efeito Hall, para detectar se a tampa do cofre está aberta ou fechada

Comportamento Desejado

1. No estado inicial o cofre está aberto e a trava desativada. O botão e o potenciômetro são ignorados, apenas o sensor da tampa é monitorado.
2. Quando o sensor da tampa indicar que ela foi fechada, a trava é acionada. Botão e potenciômetro passam a ser monitorados.
3. Quando o botão for apertado, é conferido se a combinação foi entrada corretamente.
   1. Se sim, acende o LED na cor verde, a trava é liberada, aguarda abrir e volta ao estado inicial.
   2. Se não, acende o LED é aceso na cor vermelha.
4. A combinação correta é:
   1. Girar no sentido horário até a posição 7
   2. Girar no sentido anti-horário até a posição 2
   3. Girar no sentido horário até a posição 9

Sugestão de Tarefas para Solução

A lista abaixo é um sugestão das tarefas a serem feitas para montar uma solução. Exceto por dependência diretas a ordem das tarefas não importa.

• Controle do Servo motor:
  • Mover o servo
  • Determinar as posições para travado e livre
• Botão:
  • Detectar botão apertado e solto
• LED:
  • Acender o LED na cor vermelha
  • Acender o LED na cor verde
• Potenciômetro:
  • Ler a posição atual
  • Determinar se está sendo girado no sentido horário ou anti-horário
  • Determinar se a combinação foi entrada corretamente
• Sensor de efeito Hall:
  • Detectar a abertura e fechamento da tampa

Resolvidas individualmente estas tarefas, evoluir com a lógica do programa para obter o comportamento desejado.

Opções Simplificadas

Algumas sugestões de problemas simplificados:

• Acender o LED conforme a tampa está aberta ou fechada
• Usar o botão diretamente para travar e liberar a tampa, sem necessidade da combinação
• Travar automaticamente quando fecha a tampa e liberar quando aperta o botão
• Considerar a combinação como uma posição do potenciômetro (por exemplo, libera a trava quando aperta o botão se o potenciômetro está na posição 8).

Detalhes dos Componentes e Conexões ao Arduino

• Servo motor:
  • Motor que permite controlar a posição angular de 0 a 180 graus
  • Posição é definida pela largura do pulso no seu sinal de controle
  • Arduino vem com biblioteca e exemplo para controle de servo motor [1]
  • Sinal de controle ligado ao pino digital 2
• Botão:
  • Chave de contato momentâneo
  • Um contato está ligado ao pino 3 e o outro a GND
  • Quando o botão está apertado o pino 3 estará ligado a GND, quando solto o pino 3 estará desconectado
  • Ver exemplo Digital | DigitalInputPullup
• LED:
  • LED que acende vermelho ou verde conforme a polaridade da alimentação
  • Conectado aos pinos digital 4 e 5
• Potenciômetro:
  • Resistor variável
  • Um extremo conectado ao +5V e o outro a GND
  • Terminal central ligado ao pino analógico 0
  • Ver exemplo AnalogreadSerial
  • Devido à alteração para girar livremente tem uma região onde a leitura não é confiável
• Sensor de efeito Hall:
  • Sensor A1120LUA
  • Funciona como um botão que é apertado pelo polo sul de um imã
  • Saída ligada ao pino 6

Sketch de teste no github

Montagem Física

Ideias de Aperfeiçoamento

• Incluir um buzzer e disparar se o sensor da tampa indicar que ela foi aberta sem a devida combinação.