Bike! Pedalando pelas noites!

Minhas voltas com as bikes são antigas... Desde moleque pedalo e admiro as magrelas, já pedalei as speed, bicicross e muitas trilhas com as mountain, porém hoje, pai de família, normalmente só me restam as noites para dar aquela saída para pedalar. Numa dessas saídas noturnas um dos malucos motorizados não me viu e quase virei asfalto! Naquele dia fiquei imaginando quantos ciclistas noturnos já passaram pelo mesmo tipo de evento. Minha bike com vários
sinalizadores tipo "olho de gato" nos raios, pedais e no canote do selim não foram o suficiente para me safar da situação de risco! Após o tradicional suador sentei e fiquei acompanhando os ciclistas da ciclovia e verificando o que cada um deles usava para sinalização durante seus passeios noturnos.
Faróis, leds pisca-pisca eram as idéias mais evidentes. Após este evento estive em uma casa especializada em venda de acessórios para comprar algo semelhante... Para minha surpresa um sinalizador led estava na faixa dos 3 dígitos! Achei caro e não comprei, pensando em fabricar eu mesmo algo em minha garagem. Navegando na net vi alguns projetos de sistemas de projeção de imagem por movimento e como já havia criado um tacômetro com o mesmo princípio achei que criar uma versão para um projeto para bikes seria legal como desafio profissional e também resolveria meu problema em meus passeios de bike noturnos, além ,é claro, principalmente me divertir com o projeto e sua utilização!

Mãos a Obra! A idéia do projeto é utilizar um sistema microcontrolado acoplado aos raios da bike que em rotação fosse capaz de exibir imagens e animações simples. Para conseguir realizar todo o projeto era necessário desenvolver o hardware, o software embarcado no microcontrolador e um software para rodar num computador comum capaz de processar, preparar e enviar as imagens para o microcontrolador. Escolhi um microcontrolador da microchip por afinidade, e ferramentas de software que eu já havia trabalhado e conheço relativamente bem.
Linguagem C para o programa embarcado no microcontrolador e .NET para aplicação PC.

Um pouco de física de movimento...

Para definir algumas grandezas do projeto se fez necessário realizar alguns cálculos básicos a fim de encontrar pontos ideais de funcionamento. Uma das variáveis iniciais importantes é a própria "persistência de visão humana". A persistência da visão humana é um fenômeno que ocorre dentro de nossa retina e define basicamente a velocidade que nossa visão consegue diferencias quadros de imagens. Através desse calculo pode-se saber qual velocidade é necessário imprimir a bike para exibir a imagem de uma maneira contínua.
Utilizando-se apenas um módulo é preciso pedalar razoavelmente rápido... Entre 20 e 40Km/h é possível conseguir uma imagem aceitável. Abaixo disso seriam necessários mais de um módulo idealmente 2 ou 3. Eu como protótipo estou usando apenas um, mas foi suficiente para realizar testes conforme poderão ver nas imagens do video mais a frente.
Com estes cálculos também se podem definir grandezas de tempo em que cada linha de 32 leds será disparada durante o ciclo de rotação em função do calculo da velocidade instantânea.
O Sensor referência é fixado a um ponto do garfo da bike e a cada 3 ciclos o microcontrolador calcula a razão correta de disparos no tempo evitando distorcer a imagem durante aceleração e desaceleração.

Hardware

O hardware é relativamente simples composto por um conjunto de microcontrolador, eeprom alguns shift-registers e uma boa dose de software! Como sabemos com a presença de microcontroladores cada vez melhores e com mais recursos a dificuldade maior neste tipo de projeto é realmente o software.

Utilizei componentes baratos e fáceis de conseguir, o que de certa forma dificultou também na produção do software. A CPU utilizada é um simples uC de 8bits da microchip 16F628, os registradores são os tradicionais e fáceis de obter 74595, e claro muitos LEDS. Sem dúvida o maior problema no quesito de hardware foi obter o sensor hall e memórias EEPROM adequadas. Esses tive que apelar e importar.

É incrível que no Brasil mesmo morando em cidades grandes ainda se encontre tantas dificuldades de comprar alguns componentes... Restando a (nem sempre barata) opção de comprar ou importar pela internet... Existem componentes que poderiam facilitar e reduzir muito este projeto, porém como citei não são facilmente encontrados aqui. Mantive a idéia inicial de produzir algo com baixo custo e componentes possíveis de se comprar.

Softwares:

Como citado anteriormente, para produzir o software do microcontrolador utilizei linguagem C, o software embarcado permite receber dados do PC e é capaz de gravar as imagens geradas no programa PC para a memória EEPROM. Cada frame de imagem de 1Kbyte e é exibido em 256 disparos durante um ciclo de rotação totalizando 8192 pixels binários.Exitem 2 modos de operação, programação e runtime.

O software do PC foi desenvolvido com tecnologia .NET ele é capaz de converter qualquer imagem bitmap 600x600 no formato necessário para carga da EEPROM, definir áreas de gravação de cada frame e claro enviar as imagens convertidas para o sistema microcontrolado.

Abaixo segue video mostrando um pouco deste trabalho... Estarei escrevendo mais detalhes deste projeto em outros posts!

Em uma das imagens do vídeo aproveito para homenagear o ótimo trabalho desenvolvido pelo pessoal do Lab de Garagem! Espero aqui a unidade da região de Campinas!

Parabéns Marcelo!

Abraço de um tb garagista!

Eduardo Duarte

Projeto: Tacômetro de LEDs

O projeto está baseado no microcontrolador de oito bits 16F628 do fabricante Microchip®, mas poderia ter sido feito com um AVR ou qualquer processador pequeno.
O experimento consta de um tacômetro que medirá a rotação (rpm) de um ventilador comum. O resultado desta medição será apresentado através de uma linha de oito LEDs acoplada ao eixo de giro do ventilador aproveitando a rotação do próprio ventilador como varredura. Os números serão então projetados pelo acionamento sincronizado dos LEDs de maneira a produzir cada um dos caracteres numéricos de 0 a 9.

Display de movimento:

O display de movimento pode ser obtido a partir do acionamento preciso de cada pixel sincronizado com o movimento de rotação (caso do experimento em questão).
O movimento de rotação funciona como varredura e o acionamento dos LEDs como estrutura do pixel (On/Off).

Hardware

 O hardware é bem simples está baseado nos testes feitos no Kit com o modulo de LEDs e o conversor série-paralelo 74HC595. O circuito desenvolvido está no anexo 2.
O Microcontrolador utilizado foi o 16F628. O hardware apresenta ainda um cristal de 4MHz, um conversor série/paralelo e um sensor de infravermelho (foto-transistor) para monitoramento o pulso de medição do período de uma volta completa do ventilador.

Software

A metodologia utilizada para desenvolvimento do sistema foi a de máquina de estado. O diagrama de estados abaixo reproduz as condições de estados do sistema.

O sistema

 O funcionamento do sistema esta baseado nas interrupções impostas pelo sensor em RB3. A cada giro do ventilador um pulso será gerado e consequentemente uma interrupção no modulo CCP.

 O SETUP de algumas variáveis importantes do microcontrolador:

    set_tris_A(0x00);

   enable_interrupts(INT_CCP1);   // Habilitação de interrupção CCP1
   enable_interrupts(GLOBAL);     // Habilitação Flag de interrupções globais
   setup_ccp1(CCP_CAPTURE_FE);    // Interrupção CCP1 (modo captura) em bordadescida
   output_high(CLEAR);            // Limpa Latch (buffer de saida)
   output_low(CLOCK);             // Garante clock em nivel lógico zero
   output_low(LATCH);                   // LATCH inicial em zero
   flagPulso=0;                                      // Flag de registro de interrupção
   flagMontado=0;                // Flag de vetor montado
   indVet=1;                              // Indice do vetor
   setup_timer_1(T1_INTERNAL | T1_DIV_BY_8);

 Habilitado flag de interrupções globais e interrupções de CCP1 (borda de descida), ainda como auxiliar na contagem será utilizado o TMR1 (sincronizado pelo clock interno do MPU) e “prescaler” divisor 8.Através do uso da variável “flagPulso” são capturadas duas medidas de TMR1 entre dois pulsos sucessivos o calculo do período de rotação do ventilador se dá através da seguinte equação

A partir da obtenção do período de rotação poderemos determinar a freqüência e sua rotação em rpm.
Depois de realizados os cálculos resta ao programa embutido exibir os resultados no display de movimento.

Exibição do vetor resultado:

Foram criados no arquivo  “numeros.h” os caracteres numéricos de 0 a 9 de maneira e serem utilizados no display. A montagem visual destes caracteres bem como o arquivo .h a ser utilizado na diretiva "#include" são mostrados na figura:

Cada caractere corresponde a uma matriz de 48bits (8 linhas x 6 colunas) e podem ser representados por uma seqüência de 6 bytes (representados na figura por seus valores hexadecimais).
O arquivo cabeçalho define cada um dos caracteres como uma constante matricial [1x6] de bytes, lembrando que cada byte pode representar 8 bits.

-numeros.h

const byte zero[6]= {

0x3C,0x42,0x81,0x81,0x42,0x3C
};

const byte um[6]= {
0x00,0x04,0x82,0xFF,0x80,0x00
};

const byte dois[6]= {
0x84,0xC2,0xA1,0x91,0x8A,0x84
};

const byte tres[6]= {
0x00,0x81,0x89,0x89,0x89,0xFF
};

const byte quatro[6]= {
0x18,0x14,0x12,0x11,0x11,0xFF
};

const byte cinco[6]= {
0x8F,0x89,0x89,0x89,0x89,0x70
};

const byte seis[6]= {
0x78,0x94,0x92,0x91,0x91,0x60
};

const byte sete[6]= {
0x01,0x01,0x01,0x01,0xFF,0x00
};

const byte oito[6]= {
0x76,0x89,0x89,0x89,0x89,0x76
};

const byte nove[6]= {
0x06,0x89,0x49,0x29,0x19,0x0E
};

const byte space= 0x00;

Agora que se têm disponíveis os caracteres para exibição no display, pode-se então através da rotação calculada, decompor o número em seus devidos caracteres de  milhar,centena,dezena e unidade.
Definidos os caracteres após decomposição monta-se um vetor-exibição que será transferido ao display através do latch 74HC595 (bit a bit) de saída série/paralelo.
Cada um dos bytes é então transferido ao latch até que se passem mais 3 interrupções quando um novo valor é inserido no vetor-exibição.

Testes:

Esquemático:

Automatizando impressão de etiquetas de código de barras

Quando se ouve falar de aplicações e dos níveis de controle e agilidade gerados por sistemas que utilizam códigos de barras, realmente não há como negar todas as facilidades que este tipo de implantação impacta. O que nunca é mencionado pelos distribuidores é que apenas investir na aquisição de equipamentos de código de barras nem sempre pode resolver imediatamente um problema de controle de material, é necessário um estudo prévio da aplicação, dos dados necessários e daqueles de que estão disponíveis.

Já observei implantações desorganizadas de equipamentos que simplesmente travaram processos dentro de fábricas porque não foram planejados adequadamente.

• Imagine a situação abaixo:

O cliente solicitou que seu produto fosse entregue com identificação de código de barras onde será informando o código do produto, nota fiscal e o lote, além de imprimir data e quantidade.

A etiqueta poderia ser semelhante à seguinte:

Que passos se devem prosseguir para evitar futuras dores de cabeça?  Este “post” traz algumas experiências pessoais que julgo relevantes avaliar quando se está perante a uma necessidade semelhante visando ajudar outras pessoas a não cometerem erros de avaliação nesse momento, e principalmente ajudar o desenvolvedor a encontrar um caminho para produzir sua solução personalizada de forma rápida e segura.

Existem vários motivos para aplicação de sistemas de código de barras: Necessidade controles em geral, organização de estoque, controles de produção, controles tipo FIFO,controles de inventário, logística de transporte de algum cliente entre muitas outras.

Vários padrões de códigos de barras estão disponíveis para os mais diversos tipos de aplicação. Os lineares como code128, code39, EAN13, Interleaved 2/5 etc para menor densidade de dados e os bidimensionais como maxcode, pdd417 e micropdf quando necessária grande densidade de dados. O primeiro grupo é mais utilizado para informações numéricas e alfanuméricas simples e onde a informação seja conhecida em origem e dimensão.

Os códigos bidimensionais oferecem uma possibilidade de compactação de dados muito maior podendo carregar muitas informações em pouco espaço. O problema dos códigos bidimensionais é que precisam de leitores com scanners próprios para decodificá-los e esses normalmente tem custo mais elevado.

 Veja alguns exemplos impressos abaixo:

Observe a otimização do padrão CODE128 em relação ao CODE39. Os códigos bidimencionais (pdf) contêm uma seqüência bem maior de caracteres:

“01234567890ABDCEF Eletrobits teste padrão pdf bidimensional”

Pensando no caso de uso do início do post, é necessário saber em seu banco de dados ou em seu sistema, onde obter as informações necessárias para enviar ao sistema de impressão, isto é, tabelas de seu banco de dados que contenham as informações relevantes de seu processo e possam ser lidas por uma aplicação e enviadas às impressoras de código de barras.

Estudando previamente as etapas acima, a escolha do equipamento é relativamente simples. A produção ou adaptação de seu software estará baseada nos equipamentos disponíveis e na análise da disponibilidade de dados. Fabricantes de impressoras sempre fornecem drivers e aplicações básicas para operar seus equipamentos, porém esses programas dificilmente atendem demanda de impressão automática em larga escala. Imagine em nosso caso de uso acima que sejam necessários emitir 300 notas fiscais por dia com 10 produtos cada uma e que cada produto seja identificado. Isso gera necessidade de imprimir 3000 etiquetas. Agora imagine que seu funcionário precise digitar essas informações antes de imprimir! Certamente a tarefa, além de impossível, também é recheada de chances de erros!

 Automatizando impressões de código de barras:

Existem inúmeros fabricantes de impressoras de código de barras, Zebra, Intermec, Eltron entre muitas outras e para complicar um pouco cada uma delas tem uma linguagem de programação própria. Zebra (ZPL Zebra printer language,ZPL2),Intermec (IPL-Intermec Printer Language),  EPL etc enfim são várias as linguagens e isso pode dificultar a vida do programador quando existem equipamentos de diferentes fabricantes em uma mesma planta. Algumas impressoras mais modernas são dotadas de emuladores capazes de interpretar linguagens de outros fabricantes, mas isso não é uma regra principalmente quando os equipamentos são menores e mais modestos ou antigos.

Quem já leu um manual de programação de qualquer uma dessas linguagens sabe que são um pouco indigestos, porém é sempre bom conhecer os comandos quando o objetivo é produzir ou adaptar um software capaz e enviar comandos diretamente a essas máquinas.

Visando facilitar a vida dos desenvolvedores os software distribuídos com essas máquinas quase sempre agregam ferramentas capazes de gerarem "arquivos fonte" em formato texto que são rapidamente adaptáveis a aplicações customizadas.

Imprimindo etiqueta para em porta arquivo

Ao imprimir nossa etiqueta anterior para arquivo teremos uma “mascara” do arquivo fonte na linguagem da impressora selecionada. Observe abaixo como esses arquivos podem ser bem diferentes. O Primeiro ZPL, o segundo EPL, são a mesma etiqueta.

Arquivo ZPL:

^XA

^MCY

^XZ

^XA

^FWN^CFD,24^PW695^LH0,0

^CI0^PR3^MNY^MTT^MMT^MD15^PON^PMN^LRN

^XZ

^XA

^MCY

^XZ

^XA

^DFR:TEMP_FMT.ZPL

^LRN

^A0N,60,60^FO28,25^FDEletroBits^FS

^BY2^FO21,120^BCN,90,Y,N,N^FD>;0123456789>6ABCDEF^FS

^BY2,2.7^FO33,441^B7N,17,0,5,0,N^FH^FD0123456789ABCDEF Eletrobits teste padrão PDF bidimensional^FS

^BY2,2.5^FO24,273^B3N,N,98,Y,N^FD0123456789ABCDEF^FS

^BY2^FO595,471^BEN,106,Y,N^FD789403222022^FS

^A0N,36,36^FO536,42^FH_^FDC_A2digos de Barra^FS

^BY7^FO388,440^BFN,5,0^FH^FD0123456789ABCDEF Eletrobits teste padrão PDF bidimensional^FS

^A0N,20,20^FO20,99^FDCode-128 (Auto)^FS

^A0N,20,20^FO22,254^FDCode-39^FS

^A0N,20,20^FO34,420^FDPDF417^FS

^A0N,20,20^FO388,421^FDMicro-PDF 417^FS

^A0N,20,20^FO594,447^FDEAN-13^FS

^XZ

^XA

^XFR:TEMP_FMT.ZPL

^PQ1,0,1,Y

^XZ

^XA

^IDR:TEMP_FMT.ZPL

^XZ

Arquivo EPL:

O

Q610,1

q695

S4

D5

ZT

JF

N

A28,25,0,4,2,3,N,"EletroBits"

B21,120,0,1,2,0,90,B,"0123456789ABCDEF"

b33,441,P,813,169,s0,c0,f0,x2,y17,r90,l5,t0,o0,"0123456789ABCDEF Eletrobits teste padrão PDF bidimensional"

B24,273,0,3,2,5,98,B,"0123456789ABCDEF"

B579,471,0,E30,2,0,106,B,"789403222022"

A536,42,0,1,2,4,N,"C¢digos de Barra"

A20,99,0,1,1,2,N,"Code-128 (Auto)"

A22,254,0,1,1,2,N,"Code-39"

A34,420,0,1,1,2,N,"PDF417"

A594,447,0,1,1,2,N,"EAN-13"

P1

De posse da mascara desses arquivos basta utilizar a ferramenta de programação de sua preferência para ler os seus dados na origem e ingressá-los nos pontos determinados na mascara do arquivo texto. Feito isso basta lançar os dados para sua impressora na porta que estiver operacional.