Arthur R. BarcellosInterface de sopro
É uma Interface Humano-Computador que permite que o usuário opere a cadeira sem a necessidade da utilização dos membros. Foi desenvolvida pensando em usuários que não podem utilizar os membros para controlar a cadeira e também não possam utilizar um joystick de queixo.
Funciona com uma mangueira que é presa em uma estrutura apropriada para que o usuário consiga levar à boca sem precisar segurar. O usuário com diferentes intensidades de pressão exercidas mangueira pode controlar as direções da cadeira e acessar o menu de configurações.
Fabricação
Arquivos-fonte
Para a construção do dispositivo de interface de sopro estão disponíveis a lista de componentes bem como o esquemático, gerbers, layout da placa do circuito e firmware do microcontrolador. Os tópicos a seguir são algumas dicas de montagem mais específicas do dispositivo.
Criação da placa do circuito
Para a criação do circuito estão disponíveis os arquvos pdf (construção manual) e gerbers (construção industrial) bem como a lista de componentes para composição da placa. Para criar uma placa de circuito impresso estão disponíveis vários tutoriais na internet e esse detalhamento não será mostrado aqui, apenas estará no tutorial os procedimentos realizados a partir da placa pronta. Caso não saiba como criar uma placa de circuito impresso, recomenda-se fazer a pesquisa.
Furação da caixa
O tamanho da placa é determinado pelas dimensões da caixa pois a caixa já tem comercialmente o tamanho padronizado. A caixa utilizada é uma Patola PB12/2 sem abas. Os cortes e furos necessários para montar o dispositivo são determinados de modo a acomodar melhor os componentes internos e externos e para que dê mais conforto ao usuário.
O principal corte é o de fixação do display. O display deve ser colocado na posição vertical, onde a parte da esquerda do display fique virado para baixo. Para fazer o corte, deve-se apoiar o display na parte de fora da caixa, na superficie maior (sem ser a tampa da caixa) no local onde o display ficará. Com uma fita adesiva marcar as margens do display na caixa. No retângulo formado marque com um lapis outro retângulo com cerca de 3mm da borda da fita adesiva para dentro. Com uma pequena serra circular cortar em volta da margem marcada a lapis. Remover plástico cortado. Com uma lima, retificar o corte e limar de modo que mantenha a borda sempre plana até atingir a borda da fita alargando o corte e verificar se a borda do display passa pelo corte. Retirar a fita adesiva.
O furo para passar a conexão da mangueira, o fio e o botão devem ser feitos na menor superficie na parte inferior com uma furadeira. A conexão deve ficar na parte esquerda, o fio de ficar na parte central e o botão na parte direita. Fazer um furo no centro do local onde será feito o furo e transladar a furadeira para alargar o buraco até passar o componente que for instalado, para isso, deve-se verificar aos poucos para não alargar demais.
Montagem dos componentes internos e externos
Os componentes devem ser colocados em uma certa ordem para que seja menos trabalhoso montar o dispositivo. Depois que a caixa já está com os devidos furos feitos e os fios no display e no botão já soldados.
Colocar o "passa-fio" no buraco central da parte inferior da caixa, em seguida encaixar o display no corte feito pela parte interna da caixa com o painel do display na posição vertical virado para fora com a parte esquerda para baixo. Utilizar cola quente na parte interna da caixa nas proximidades da borda. Colocar o display e pressionar levemente com a parte de fora da caixa sobre uma superficie plana de forma a fazer com que o display cole alinhado com a superficie frontal da caixa. Passar o fio da parte externa para a parte interna da caixa pelo "passa-fio" já instalado. Soldar o conector do fio conforme a instrução da montagem dos cabos. Soldar o conector do cabo flat do display conforme a instrução para montagem dos cabos. Retirar a porca do botão, coloca-lo no buraco da caixa correspondente e enroscar a porca para fixar o botão na caixa.
Fazer o mesmo procedimento para a conexão da mangueira. Soldar o conector no fio do botão. Conectar um pedaço da mangueira na conexão e no sensor de pressão da placa (pedaço de tamanho ideal para não dobrar dentro da caixa e não faltar quando for retirar a placa) encaixar os conectores do cabo, do botão e do cabo flat do display. Encaixar a placa dentro da caixa com o cuidado de verificar se os componentes não estão sendo pressinados. Fechar a caixa e parafusar a tampa (4 parafusos para madeira de 2,5mm x 10mm).
Instruções para montagem do cabo
A conexão do dispositivo com o módulo de Controle/Potência é feita por um conector padrão DB9 fêmea para cabo, cada pino corresponde a um comando em uma sequencia padrão:
*Pino 1: Frente *Pino 2: Trás *Pino 3: Esquerda
- Pino 4: Direita
- Pino 5: Detect
- Pino 6: Menu
- Pino 7: Vcc (12V)
- Pino 8: Gnd
- Pino 9: Conectado com pino 7
Deve ser soldado em cada pino os fios do cabo do tipo "manga" de, no mínimo, 9 vias. Cada cor do cabo é padronizada para evitar erros de ligação entre as pontas.
- Pino 1: Amarelo
- Pino 2: Azul
- Pino 3: Verde
- Pino 4: Laranja
- Pino 5: Branco
- Pino 6: Roxo
- Pino 7: Vermelho
- Pino 8: Preto
- Pino 9: Cinza
Soldar e, se possível, isolar cada fio no ponto de solda para evitar curto circuito entre os terminais e fachar com a caixa apropriada para conector DB9.
O conector melhor para ser utilizado na outra ponta é o conector tipo kk de 9 pinos. O conector macho é soldado na placa, o fêmea é soldado nos fios do cabo depois de passar o cabo pelo passa-fio da caixa do dispositivo. A sequencia de cores para soldar os fios é a seguinte:
- Pino 1: Laranja
- Pino 2: Amarelo
- Pino 3: Azul
- Pino 4: Verde
- Pino 5: Branco
- Pino 6: Roxo
- Pino 7: Cinza
- Pino 8: Preto
- Pino 9: Vermelho
Regulagem do offset do amplificador operacional
Para ajustar o Offset (tensão de saída do Amp. Op.) é utilizado um Trimpot Multivoltas de 100k Ohms (garante maior precisão e facilidade na calibração) com os terminais das extremidades entre os pinos 1 e 5 do Amplificador Operacional e o terminal central do Trimpot no pino 4. A tensão na saída no pino 6 deve ser ajustada pelo Trimpot em 2,5V ou mais próximo possível.
Determinação do resistor do backlight do display
Os displays LCD's como este que é usado no dispositivo de interface de sopro possuem Backlights. A alimentação desses Backlights é, geralmente, a maior responsável pelo consumo de corrente de todo o circuito. Os módulos de controle de cadeira de rodas comerciais fornecem alimentação de 12V com uma restrição de corrente de até 100mA. Com a finalidade de limitar essa corrente caso supere 100mA, é necessário colocar em série com a alimentação do Backlight do display um resistor mesmo que o brilho perca eficiência.
No display FDCC1602E monocromático de fundo verde, é utilizado um resistor de 27 Ohms ligado em série com o fio que liga no pino 15 do Display (alimentação do backlight) do Flat Cable que liga a placa ao display. Esse valor de resistência pode ser diferente conforme o tipo de lâmpada intalada no backlight do display. A melhor maneira de determinar é alimentar o circuito com uma fonte externa de 12V e medir a corrente de alimentação com o multímetro (amperímetro). Caso a corrente seja maior do que 100mA, colocar um resistor de valor baixo (da ordem de 30 ohms) na alimentação do backlight e medir novamente, se ainda a corrente for maior de que 100mA aumentar o valor do resistor até que a corrente seja menor do que 100mA mas que mantenha um brilho que seja o suficiente para que o usuário possa ver o display no escuro.
Gravação do firmware no microcontrolador
O firmware para o dispositivo é o "sopro.hex"
Para instruções sobre a gravação, consulte a página Instruções para gravação de microcontroladores
Uso do dispositivo
O Dispositivo de Interface de Sopro permite que o usuário opere 4 direções e ative funções utilizando apenas intensidades de pressão diferentes. As funções implementadas no firmware são para as seguintes funções:
- Sopro Forte: Frente
- Sopro Fraco: Direita
- Sucção Fraca: Esquerda
- Sucção Forte: Trás
- Sopro rápido e Succção na sequência: Menu
A diferença entre sopro forte e sopro fraco bem como sucção forte e sucção fraca é dada pela calibração do dispositivo. A calibração deve ser realizada por uma outra pessoa que possa pressionar o botão de calibração localizado próximo ao cabo do dispositivo.
Para realizar a calibração deve-se pressionar o botão e manter pressionado até aparecer "CA" no display. Nesse momento deve ser solicitado ao usuário que faça um sopro fraco e logo na sequância pressionar o botão novamente. Em seguida realizar o mesmo procedimento e solicitar ao usuário que faça uma sucção fraca e pressionaro botão. Nesse momento o dispositivo está calibrado para sopro e sucção. O display pode monitorar graficamente a pressão exercida pelo usuário com um indicador limite entre sopro forte e fraco assim como sucção forte e fraca.