IMPLEMENTAC˘AO DE TOUCHPAD COM ...paginapessoal.utfpr.edu.br/msergio/portuguese/ensino-de...de solu˘c~oes como fotometro solar, sensor t atil, comunica˘c~ao sem o, entre outros

UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANA

ENGENHARIA DE COMPUTACAO

GIUSEPE PIETRO NIQUELE

MAIKO MIN IAN LIE

SAMUEL PELEGRINELLO CAIPERS

IMPLEMENTACAO DE TOUCHPAD COM

SENSORIAMENTO BASEADO EM LEDS

MONOGRAFIA

CURITIBA

2012

GIUSEPE PIETRO NIQUELE

MAIKO MIN IAN LIE

SAMUEL PELEGRINELLO CAIPERS

IMPLEMENTACAO DE TOUCHPAD COM

SENSORIAMENTO BASEADO EM LEDS

Monografia apresentada como requisito

parcial para aprovacao na disciplina Oficina

de Integracao 2 do curso de Engenharia de

Computacao da Universidade Tecnologica

Federal do Parana.

Orientador:

Prof. M.Sc. Juliano Mourao Vieira

Professores:

Prof. Dr. Hugo Vieira Neto

Prof. Dr. Mario Sergio Teixeira de Freitas

CURITIBA

2012

AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao nosso orientador, prof. Juliano Mourao Vieira (UTFPR - Departamento

Academico de Eletronica), por sua atencao e orientacao. Agradecemos tambem aos profes-

sores da disciplina, Hugo Vieira Neto (UTFPR - Departamento Academico de Eletronica)

e Mario Sergio Teixeira de Freitas (UTFPR - Departamento Academico de Fısica) por

todo o apoio desde o inıcio do projeto e por tornar a disciplina tao interessante. Agradece-

mos a Guilherme da Silva Violada pelas orientacoes e pelo emprestimo do Arduino Mega.

Agradecemos tambem aos colegas Bruno Eduardo de Oliveira Meneguele e Fernando Pa-

dilha Ferreira pelos diversos conselhos e por todo o apoio. Para finalizar, agradecemos

tambem ao prof. Douglas Roberto Jakubiak (UTFPR - Departamento Academico de

Eletronica) por aceitar nosso convite para participar da banca.

RESUMO

Este trabalho consiste na implementacao de um prototipo de touchpad, fazendo uso da

capacidade do LED (diodo emissor de luz) de atuar como fotodetector. Sao feitos alguns

experimentos para determinar a efetividade de diferentes tipos de LEDs como fotode-

tectores. Em seguida, confirmada possibilidade da operacao do LED para os propositos

do trabalho, descreve-se o mecanismo do artefato, que e um touchpad 4x4 baseado na

plataforma Arduino.

Palavras-chave: Diodo emissor de luz. Fotodetector. Touchpad. Arduino.

ABSTRACT

This work consists in the implementation of a touchpad prototype, making use of the abi-

lity of the LED to act as a photodetector. Some experiments are made to determine the

effectiveness of different types of LEDs as photodetectors. Then, confirmed the possibility

of operating the LED (light-emitting diode) for the purposes of this work, the mechanism

of the artifact, that is a 4x4 touchpad based on the Arduino platform, is described.

Keywords: Light-emitting diode. Photodetector. Touchpad. Arduino.

LISTA DE FIGURAS

1 Representacao esquematica de um atomo isolado de silıcio . . . . . . . . . 13

2 O diagrama de bandas de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3 O modelo de ligacoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4 Portadores de carga pelo modelo de ligacoes (esquerda) e pelo modelo de

bandas de energia (direita) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

5 Situacao das bandas de energia de um material (a) Isolante (b) Semicon-

dutor e (c) Condutor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6 Injecao de impureza doadora (a) e aceitadora (b) em um semicondutor . . 17

7 (a) Juncao pn diretamente polarizada (b) Sımbolo do retificador por juncao

pn (diodo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

8 (a) Juncao pn reversamente polarizada (b) Sımbolo do retificador por juncao

pn (diodo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

9 Ilustracao do posicionamento dos LEDs no experimento . . . . . . . . . . . 23

10 Exemplo de resposta do osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

11 Diagrama esquematico do touchpad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

12 Fluxograma do software em execucao no Arduino . . . . . . . . . . . . . . 27

13 Configuracao de teste - Todos os pares sensor/emissor ativados ao mesmo

tempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

14 Operacao do prototipo do touchpad finalizado . . . . . . . . . . . . . . . . 29

15 Medidas para sensor violeta e emissor violeta . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

16 Medidas para sensor violeta e emissor azul . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

17 Medidas para sensor violeta e emissor verde . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

18 Medidas para sensor violeta e emissor laranja . . . . . . . . . . . . . . . . 34

19 Medidas para sensor violeta e emissor vermelho . . . . . . . . . . . . . . . 35

20 Medidas para sensor violeta e emissor infravermelho . . . . . . . . . . . . . 35

21 Medidas para sensor azul e emissor azul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

22 Medidas para sensor azul e emissor violeta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

23 Medidas para sensor azul e emissor verde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

24 Medidas para sensor azul e emissor laranja . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

25 Medidas para sensor azul e emissor vermelho . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

26 Medidas para sensor azul e emissor infravermelho . . . . . . . . . . . . . . 38

7

27 Medidas para sensor verde e emissor verde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

28 Medidas para sensor verde e emissor violeta . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

29 Medidas para sensor verde e emissor azul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

30 Medidas para sensor verde e emissor laranja . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

31 Medidas para sensor verde e emissor vermelho . . . . . . . . . . . . . . . . 41

32 Medidas para sensor verde e emissor infravermelho . . . . . . . . . . . . . 41

33 Medidas para sensor laranja e emissor laranja . . . . . . . . . . . . . . . . 42

34 Medidas para sensor laranja e emissor violeta . . . . . . . . . . . . . . . . 42

35 Medidas para sensor laranja e emissor azul . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

36 Medidas para sensor laranja e emissor verde . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

37 Medidas para sensor laranja e emissor vermelho . . . . . . . . . . . . . . . 44

38 Medidas para sensor laranja e emissor infravermelho . . . . . . . . . . . . . 44

39 Medidas para sensor vermelho e emissor vermelho . . . . . . . . . . . . . . 45

40 Medidas para sensor vermelho e emissor violeta . . . . . . . . . . . . . . . 45

41 Medidas para sensor vermelho e emissor azul . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

42 Medidas para sensor vermelho e emissor verde . . . . . . . . . . . . . . . . 46

43 Medidas para sensor vermelho e emissor laranja . . . . . . . . . . . . . . . 47

44 Medidas para sensor vermelho e emissor infravermelho . . . . . . . . . . . 47

45 Medidas para sensor infravermelho e emissor infravermelho . . . . . . . . . 48

46 Medidas para sensor infravermelho e emissor violeta . . . . . . . . . . . . . 48

47 Medidas para sensor infravermelho e emissor azul . . . . . . . . . . . . . . 49

48 Medidas para sensor infravermelho e emissor verde . . . . . . . . . . . . . 49

49 Medidas para sensor infravermelho e emissor laranja . . . . . . . . . . . . . 50

50 Medidas para sensor infravermelho e emissor vermelho . . . . . . . . . . . 50

LISTA DE TABELAS

1 Resposta dos LEDs como fotodetectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 Relacao dos componentes utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

SUMARIO

1 Introducao 11

1.1 Motivacao e Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2 Fundamentacao Teorica 12

2.1 Fısica de Semicondutores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1.1 Modelo Atomico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1.2 Modelo de Semicondutores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1.3 Portadores de Carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.1.4 Classificacao de Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.1.5 Semicondutores Intrınsecos e Extrınsecos . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.1.6 Juncao pn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.2 Dispositivos Fotonicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.2.1 LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.2.2 Fotodiodo de Juncao pn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.3 O LED como Fotodetector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.4 A Plataforma Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.5 A Linguagem de Programacao Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.6 Touchpad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3 Desenvolvimento 23

3.1 Experimentos Iniciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.1.1 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.1.2 Resultados e Discussao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.2 Implementacao do Touchpad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2.1 Descricao do Dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2.2 Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 Conclusoes 30

A Experimentos 33

A.1 LED Violeta como Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

A.2 LED Azul como Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10

A.3 LED Verde como Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

A.4 LED Laranja como Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

A.5 LED Vermelho como Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

A.6 LED Infravermelho como Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

B Codigos-fonte 51

B.1 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

B.2 Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

C Atas de Reunioes 58

D Cronograma Planejado 67

E Orcamento 68

11

1 Introducao

1.1 Motivacao e Objetivo

Sabe-se, pelo menos desde 1970 [Dietz et al., 2003], que um diodo emissor de luz (LED)

pode ser utilizado como fotodetector. Este uso ja foi explorado para o desenvolvimento

de solucoes como fotometro solar, sensor tatil, comunicacao sem fio, entre outros [Mims,

1992, Rossiter and Mukai, 2005, Dietz et al., 2003]. O uso do LED como fotodetector e

interessante pelo seu baixo custo e pela possibilidade de ser facilmente alternado entre

fotoemissor e fotodetector [Rossiter and Mukai, 2005].

Este trabalho pretende construir, a partir dos resultados obtidos pelos autores

citados anteriormente, um prototipo de touchpad baseado em LEDs atuando como foto-

detectores.

A Secao 2 constroi os conceitos basicos para a compreensao dos fenomenos fısicos

em semicondutores. Estes conceitos e terminologia sao essenciais para a compreensao

do restante do trabalho. A Secao 3 e dedicada a descricao dos experimentos conduzi-

dos, as decisoes tomadas em virtude dos seus resultados, e a implementacao do artefato

consequente destes. Na Secao 4 discutimos os resultados obtidos e possıveis melhoras ao

artefato ou a abordagem no geral.

12

2 Fundamentacao Teorica

Esta secao inicia apresentando o conceito de quantizacao para um atomo individual. Em

seguida o conceito e estendido para solidos semicondutores, atraves de dois modelos que

oferecem pontos de vista diferentes para a interpretacao de fenomenos em semicondutores.

Estes modelos sao entao usados para explicar alguns conceitos que sao fundamentais para

a compreensao da juncao pn, que e o componente principal deste trabalho. Ao fim da

secao sao apresentadas algumas ferramentas que se mostrarao necessarias, e tambem a

definicao de touchpad que utilizaremos ao longo do trabalho.

2.1 Fısica de Semicondutores

2.1.1 Modelo Atomico

No modelo atomico promovido por Rutherford, em 1910, o atomo era composto por

eletrons de pequena massa e negativamente carregados, orbitando um nucleo de grande

massa e com carga equivalente a dos eletrons que o orbitam, mas de polaridade oposta.

A emissao de luz por atomos aquecidos poderia ser entao associada a energia liberada

por eletrons indo de uma orbita mais energetica para uma menos energetica. Mas este

modelo assumia um contınuo de energias, portanto, ainda era contraditorio as observacoes

experimentais dos cientistas da epoca, que indicavam emissoes, por gases aquecidos, em

linhas espectrais discretas [Pierret, 1996].

Em 1913, Niels Bohr propos um modelo que explicava a natureza discreta do

espectro emitido por gases aquecidos. Bohr sugeriu que os eletrons em um atomo poderiam

assumir somente certas orbitas bem definidas, ou seja, poderiam assumir somente certos

valores discretos de momento angular [Pierret, 1996].

Considerando o atomo isolado de silıcio da Figura 1, dez dos seus 14 eletrons ocu-

pam nıveis energeticos bastante internos, sendo fortemente atraıdos ao nucleo atomico.

Esta atracao e tao intensa que esses dez eletrons se mantem praticamente nao afetados

durante interacoes atomicas, por isso, o nucleo e estes dez eletrons sao geralmente cha-

mados de core do atomo. Os quatro eletrons restantes, por outro lado, sao fracamente

atraıdos ao nucleo e sao chamados de eletrons de valencia [Pierret, 1996].

13

Figura 1: Representacao esquematica de um atomo isolado de silıcioFonte: [Pierret, 1996]

2.1.2 Modelo de Semicondutores

Sao apresentados aqui dois modelos para descrever o que ocorre dentro de um semicondu-

tor. O modelo de bandas de energia sera usado quando for necessario enfatizar os aspec-

tos energeticos de um evento em um semicondutor. O modelo de ligacoes sera utilizado

quando for necessario enfatizar os aspectos espaciais de um evento em um semicondutor.

• Modelo de Bandas de Energia

Para o caso de um atomo isolado, a situacao dos nıveis de energia e como descrita

na Secao 2.1.1. Para uma estrutura cristalina na qual os semicondutores sao tipi-

camente utilizados, a situacao energetica e consideravelmente diferente, apesar de

analoga.

Ao agrupar atomos, antes isolados, as forcas interatomicas levam a um espacamento

progressivo nos nıveis de energia possıveis. Esse espacamento da origem a novos

conjuntos de estados energeticos possıveis chamados “bandas de energia” [Pierret,

1996].

A distribuicao de estados possıveis consiste basicamente em duas bandas, chamadas

banda de conducao e banda de valencia, separadas pela chamada banda proibida

(tambem chamada de energy gap, ou ainda, band gap) [Pierret, 1996].

O modelo e geralmente usado na forma do diagrama simplificado da Figura 2. EC

e a menor energia possıvel na banda de conducao, EV e a maior energia possıvel

na banda de valencia e EG = EC − EV e o energy gap (nao indicado na figura),

a energia necessaria para elevar um eletron da banda de valencia para a banda de

conducao.

14

Figura 2: O diagrama de bandas de energiaFonte: [Pierret, 1996]

• Modelo de Ligacoes

Na Secao 2.1.1 foi dito que o atomo isolado de silıcio possui quatro eletrons de

valencia. Porem, quando os atomos de silıcio sao agrupados em uma estrutura

cristalina, eles passam a compartilhar seus eletrons de valencia com seus quatro

vizinhos mais proximos, no que e chamado de “ligacao covalente” [Pierret, 1996].

A representacao bidimensional dos atomos da estrutura cristalina (Figura 3), com

enfase nas ligacoes covalentes que se dao, e a forma como geralmente se representa

o modelo de ligacoes. Na Figura 3, cada cırculo representa o core de um atomo e

cada linha representa uma ligacao covalente.

Figura 3: O modelo de ligacoesFonte: [Pierret, 1996]

2.1.3 Portadores de Carga

Utilizando os modelos apresentados anteriormente, define-se agora os dois portadores de

carga existentes nos semicondutores: o eletron e a lacuna.

Pelo modelo de ligacoes, quando uma ligacao e desfeita, o eletron que era com-

partilhado na ligacao e liberado como um eletron de conducao. Esse eletron de conducao

e o primeiro tipo de portador de carga nos semicondutores (Figura 4 (b)). A ausencia de

15

eletron causada pela quebra da ligacao e chamada de lacuna, o segundo tipo de portador

de carga nos semicondutores (Figura 4 (c)).

Pelo modelo de bandas de energia, quando um eletron recebe uma quantidade de

energia igual ou maior que EG, este eletron salta da banda de valencia para a banda de

conducao, virando assim um eletron de conducao e deixando para tras um estado vazio,

que corresponde a uma lacuna [Pierret, 1996].

Figura 4: Portadores de carga pelo modelo de ligacoes (esquerda) e pelo modelo de bandasde energia (direita)

Fonte: [Pierret, 1996]

16

2.1.4 Classificacao de Materiais

Conhecendo o modelo de bandas de energia e entendendo o papel do band gap na geracao

de portadores de carga, fica simples entender a classificacao de materiais em termos de

condutividade. Pode-se dividir os materiais em tres tipos:

• Isolantes

Sao caracterizados por band gaps muito grandes (Figura 5 (a)). A temperatura

ambiente, muito poucos eletrons sao levados da banda de valencia para a banda de

conducao, assim, existem poucos portadores de carga no material, tornando-o um

condutor pobre [Pierret, 1996].

• Semicondutores

Intermediarios entre isolantes e condutores, a temperatura ambiente, o band gap

moderado que tem e superado (Figura 5 (b)), dando origem a uma capacidade

condutora intermediaria [Pierret, 1996].

• Condutores

O band gap e minusculo ou inexistente, devido a sobreposicao das bandas de

conducao e valencia (Figura 5 (c)), consequentemente existe abundancia de por-

tadores no material, tornando-o um excelente condutor [Pierret, 1996].

Figura 5: Situacao das bandas de energia de um material (a) Isolante (b) Semicondutore (c) Condutor

Fonte: [Pierret, 1996]

17

2.1.5 Semicondutores Intrınsecos e Extrınsecos

Um semicondutor intrınseco e aquele que tem uma quantidade insignificante de impurezas.

Suas caracterısticas sao nativas do material, ou seja, nao sao causadas por aditivos ex-

ternos. Um semicondutor extrınseco, por outro lado, tem suas caracterısticas controladas

pela adicao de impurezas [Pierret, 1996].

Na Secao 2.1.2, foi assumido que a estrutura cristalina era composta puramente

por atomos de silıcio, ou seja, que a amostra de semicondutor era intrınseca. Se um dos

atomos de silıcio for substituıdo por uma impureza pentavalente (Figura 6 (a)), quatro dos

seus eletrons sao compartilhados com os seus quatro vizinhos mais proximos, assim como

um atomo de silıcio faria, mas o eletron restante se tornara um eletron de conducao.

Por sempre ceder este eletron de conducao, impurezas pentavalentes sao chamadas de

“doadoras”. Se a substituicao fosse feita por uma impureza trivalente (Figura 6 (b)), os

seus tres eletrons seriam compartilhados com tres dos seus vizinhos mais proximos, mas

restaria uma ligacao incompleta, que se comportaria como uma lacuna. Esta impureza

teria tendencia a aceitar eletrons para completar a ligacao, assim, impurezas trivalentes

sao chamadas de “aceitadoras”.

Figura 6: Injecao de impureza doadora (a) e aceitadora (b) em um semicondutorFonte: [Pierret, 1996]

Um material tipo n e um material injetado com impurezas doadoras, enquanto

um material do tipo p e um material injetado com impurezas aceitadoras.

18

2.1.6 Juncao pn

Um semicondutor com impurezas doadoras injetadas em um lado e impurezas aceitado-

ras no outro lado forma o que e chamado de juncao pn. Inicialmente, existem apenas

portadores tipo p a esquerda da juncao e apenas portadores tipo n a direita. Havendo

um gradiente de densidade de portadores atraves da juncao, lacunas se difundirao para a

direita, atraves da juncao, e eletrons farao o mesmo para a esquerda. Assim, as lacunas

que neutralizam os ıons aceitadores proximos da juncao na regiao tipo p, desaparecem

pela combinacao com eletrons que se difundiram atraves da juncao. Analogamente, os

eletrons que sao neutralizados na regiao tipo n combinam-se com lacunas que cruzaram

a juncao da regiao tipo p para a tipo n [Millman and Halkias, 1981].

A densidade de cargas e zero na juncao, positiva a direita e negativa a esquerda.

Esta distribuicao da origem a um campo eletrico da direita para a esquerda com intensi-

dade negativa. O equilıbrio se da quando o campo e suficientemente intenso para restringir

o processo de difusao. Em outras palavras, em regime permanente, a corrente de deriva

deve ser igual e oposta a corrente de difusao para que a resultante seja zero, como se

espera de um dispositivo em circuito aberto [Millman and Halkias, 1981].

A movimentacao de portadores que se deu anteriormente deixa ıons (cargas fixas)

nao neutralizados nas vizinhancas da juncao, formando o que e chamado de “regiao de

deplecao”, pois e depletada de cargas moveis [Millman and Halkias, 1981].

Uma juncao pn pode se encontrar em tres situacoes:

• Polarizacao Nula - Circuito Aberto

Esta e a situacao em que a juncao pn se encontra quando esta no equilıbrio que

acaba de ser descrito acima.

• Polarizacao Direta

Se polarizada diretamente, como indicado na Figura 7, a tensao aplicada contribuira

para a diminuicao da barreira de potencial criada pela regiao de deplecao. Sem

interferencia significativa da barreira de deplecao, as lacunas do lado tipo p vao

para o lado tipo n atraves da juncao. Analogamente, eletrons cruzam a juncao no

sentido contrario. A corrente resultante e a soma das correntes destas lacunas e

eletrons [Millman and Halkias, 1981].

19

Figura 7: (a) Juncao pn diretamente polarizada (b) Sımbolo do retificador por

juncao pn (diodo)

Fonte: [Millman and Halkias, 1981]

• Polerizacao Reversa

A polarizacao reversa se da como ilustrado na Figura 8. Isto faz com que as lacunas

do lado tipo p e os eletrons do lado tipo n se afastem da juncao, consequentemente

“espalhando” a regiao de deplecao e aumentando a barreira de potencial associada a

ela. Este aumento da barreira de potencial faz com que a corrente atraves da juncao

seja praticamente nula. Na realidade a unica corrente que atravessa a juncao nestas

condicoes e a chamada “corrente de saturacao reversa”, que se da como resultado

da energia termica, e e extremamente pequena [Millman and Halkias, 1981].

Figura 8: (a) Juncao pn reversamente polarizada (b) Sımbolo do retificador por

juncao pn (diodo)

Fonte: [Millman and Halkias, 1981]

20

2.2 Dispositivos Fotonicos

Esta secao descreve alguns dispositivos fotonicos de consideravel significancia para este

trabalho. O LED e o principal componente eletronico do projeto, sendo analisado e

discutido com mais detalhes nas Secoes 2.3 e 3. O fotodiodo e discutido simplesmente pelo

fato de que o LED, consideradas as caracterısticas da sua operacao fısica, sera utilizado

como um fotodiodo.

2.2.1 LED

Diodos emissores de luz (LEDs) sao juncoes pn que, sob condicoes propıcias de polarizacao

direta, podem emitir radiacoes nas regioes ultravioleta, visıvel e infravermelho do espectro

eletromagnetico [Millman and Halkias, 1981].

Na Secao 2.1.6 foi dito que a polarizacao direta injeta eletrons do lado tipo n para

o lado tipo p, e lacunas no sentido contrario. Estes portadores injetados eventualmente se

recombinam. Em semicondutores como o silıcio, a energia dissipada pela recombinacao se

da na forma de calor, mas em semicondutores como o arseneto de galio (GaAs) a energia

e dissipada na forma de fotons, que se tornam a luz produzida pelo LED [Pierret, 1996].

2.2.2 Fotodiodo de Juncao pn

Um fotodiodo de juncao pn e simplesmente uma juncao pn que foi fabricada especifi-

camente para permitir a incidencia de luz na vizinhanca da juncao. A absorcao de luz

no diodo gera pares eletron-lacuna, que sob a acao do campo eletrico da regiao de de-

plecao sao arrastados para contribuir para a corrente reversa na juncao, ou seja, a corrente

reversa e funcao da quantidade de luz incidente na juncao [Pierret, 1996].

Para a faixa visıvel e proxima da infravermelho, fotodiodos sao geralmente po-

larizados reversamente, pois isso reduz o tempo de transito dos portadores e diminui a

capacitancia do diodo [Sze, 1981].

2.3 O LED como Fotodetector

Sabe-se que juncoes pn podem conduzir eletricamente quando estimuladas por luz de

comprimento de onda propıcio. Considerando que o LED e simplesmente uma juncao

pn, este pode operar como um fotodetector sensıvel a emissoes de comprimento de onda

21

semelhante ao comprimento que emite [Rossiter and Mukai, 2005, Mims, 1992].

Utilizando a fundamentacao construida ate o momento, podemos esbocar uma

explicacao fısica para este fenomeno. Pelo modelo de bandas de energia, a absorcao de

fotons de energia igual ou superior ao band gap do material geram pares eletron-lacuna

[Pierret, 1996]. Assim, considerando a afirmacao, feita em [Mims, 1992], de que um LED

e sensıvel a emissoes de comprimento de onda semelhante ao qual emite, o LED deve

atuar como um fotodetector para emissoes de comprimento de onda igual ou menor que

o comprimento de onda que emite, visto que, pela relacao de Planck:

E = hν E - Energia do foton

h - Constante de Planck

ν - Frequencia da onda associada ao foton

quanto menor o comprimento de onda, maior e a energia do foton. Considerando que a

energia associada ao comprimento de onda que o LED emite ja e o suficiente para superar

o band gap do material, emissoes associadas a energia ainda maior certamente continuam

a ser o suficiente para superar o band gap, ou seja, o LED tambem deve ser sensıvel a

estas emissoes.

Um mecanismo consideravelmente simples para o uso do LED como fotodetector

e o descrito em [Dietz et al., 2003] e que sera usado neste trabalho. O anodo do LED e

aterrado, enquanto o catodo e ligado a um pino de entrada/saıda digital de uma placa

microcontroladora. O pino e ligado em nıvel logico alto, polarizando reversamente o LED

e carregando a sua capacitancia. Em seguida, o pino e alternado para o modo input

(entrada de dados), que permite que a fotocorrente descarregue a capacitancia ate o nıvel

logico baixo. Medindo o tempo que esta descarga leva, tem-se uma metrica da fotocorrente

e, consequentemente, da luz incidente.

2.4 A Plataforma Arduino

O Arduino e uma plataforma de codigo aberto de computacao fısica baseada em uma placa

microcontroladora simples e um ambiente de desenvolvimento para a escrita de software

para a placa. Foi criada como uma plataforma educacional no Instituto de Design de

Interacao Ivrea em 2005 por Massimo Banzi, David Cuartielles, Dave Mellis, Gianluca

22

Martino e Nicholas Zambetti. Foi inspirado pela plataforma Wiring projetada em 2004

por Hernando Barragan [Gibb, 2010].

A plataforma Arduino foi projetada para artistas e designers. Suas vantagens

em relacao a outros microcontroladores destinados a este publico incluem: baixo custo,

inclusao de ambiente integrado de desenvolvimento, ser programavel via USB (Universal

Serial Bus) e ser mantido por uma comunidade [Gibb, 2010].

Optou-se pela utilizacao desta plataforma para este trabalho pois, devido as van-

tagens citadas anteriormente, o Arduino mostrou-se uma solucao suficientemente auto-

contida e com curva de aprendizagem suave.

2.5 A Linguagem de Programacao Processing

Processing e uma linguagem de programacao, ambiente de desenvolvimento, e comunidade

on-line. Foi feita para pessoas que querem criar imagens, animacoes, e interacoes. E uma

opcao gratuita e de codigo aberto, fazendo-a acessıvel a escolas e estudantes individuais.

A comunidade Processing ja escreveu mais de noventa bibliotecas para facilitar visao

computacional, visualizacao de dados, musica, redes, e eletronica [Processing, 2012].

A disponibilidade de funcoes de alto nıvel, para a criacao de solucoes graficas,

diminui significantemente o tempo deslocado para este tipo de tarefa, que nao e o foco

do trabalho. Isso torna a linguagem Processing uma ferramenta conveniente para o de-

senvolvimento do aplicativo pelo qual pretende-se visualizar a resposta do touchpad a ser

construıdo neste projeto.

2.6 Touchpad

Um touchpad e uma superfıcie tocavel de pelo menos 5x8 cm, que permite que o usuario

alimente informacoes para o computador simplesmente tocando-a. As suas vantagens

incluem rapidez de aprendizado, durabilidade, possibilidade de movimentos rapidos e

travessias de longas distancias, entre outros [Schneiderman et al., 2009, Preece et al.,

1994].

23

3 Desenvolvimento

Nesta secao, serao discutidos alguns experimentos que se mostraram necessarios para o

projeto do artefato. Logo em seguida, sera descrito o proprio artefato, cujas caracterısticas

provem dos resultados dos experimentos conduzidos.

3.1 Experimentos Iniciais

De acordo com a fundamentacao teorica, o LED pode ser utilizado como um fotodetector.

Porem, desconhecendo as caracterısticas da resposta do LED como sensor, foi necessaria

a conducao de alguns experimentos para determina-las.

3.1.1 Metodologia

Os experimentos foram baseados na metodologia descrita em [Dietz et al., 2003]. O

mecanismo para o uso do LED como sensor e praticamente o mesmo descrito na Secao

2.3. Dois LEDs foram posicionados lado a lado, cada um com o seu topo apontado para

o topo do outro e com uma distancia de 2 cm entre si, como indicado na Figura 9. Um

deles foi configurado como emissor e o outro como sensor. O emissor esta constantemente

aceso. O sensor tem sua polarizacao alternada, constantemente, entre reversa e nula. O

tempo em que o sensor fica em polarizacao nula (descarga) foi fixado no microcontrolador

como 100µs. Usa-se aqui este valor de tempo pois foi o utilizado em [Dietz et al., 2003] e

mostrou-se adequado para os propositos do experimento.

Figura 9: Ilustracao do posicionamento dos LEDs no experimentoFonte: [Autoria propria]

O tempo de 100µs e o suficiente para que a luz ambiente nao consiga fazer a

capacitancia interna do sensor se descarregar totalmente. Mas a incidencia direta da

emissao de um LED e o suficiente para fazer a capacitancia interna do sensor descarregar

24

totalmente, desde que o LED seja sensıvel ao comprimento de onda do emissor. Assim,

a eficiencia do LED como fotodetector, para os nossos propositos, pode ser caracterizada

pela diferenca no tempo de descarga do LED nos casos de incidencia direta e incidencia

interrompida (sem incidencia) de luz.

O comportamento do LED foi analisado pela leitura da tensao no seu catodo.

Essa leitura e semelhante a Figura 10.

(a) Incidencia direta (b) Incidencia interrompida

Figura 10: Exemplo de resposta do osciloscopioFonte: [Autoria Propria]

Os graficos estao divididos verticalmente por espacamentos de 1V cada, e hori-

zontalmente por espacamentos de 100µs cada. Na Figura 10 (a), a incidencia direta de

luz do emissor no sensor faz a descarga ocorrer mais rapidamente do que na Figura 10

(b). Somente na Figura 10 (a) e atingido o nıvel de tensao considerado como nıvel logico

baixo pelo microcontrolador do Arduino.

Nota-se que a distancia entre os picos nao e exatamente 100µs, variando para

um pouco mais, aproximadamente 120µs. Isto deve-se, muito provavelmente, ao tempo

levado para o microcontrolador processar o resto do codigo responsavel pela iteracao que

altera a polarizacao do LED. Apesar de a diferenca no tempo ser significante o suficiente

para ser notado visualmente pelo leitor mais atento, nao e significante o suficiente para

interferir na interpretacao dos resultados obtidos.

25

3.1.2 Resultados e Discussao

LED emissorLED sensor Violeta Azul Verde Laranja Vermelho Infravermelho

Violeta E E E E E EAzul A D E E E EVerde D B E E E E

Laranja D C B A E EVermelho E C A B A E

Infravermelho E E E E E ALegenda:

A - Excelente B - Boa C - Razoavel D - Ruim E - Imperceptıvel

Tabela 1: Resposta dos LEDs como fotodetectores

O experimento foi feito com um conjunto de seis tipos de LEDs: violeta, azul,

verde, laranja, vermelho e infravermelho. A resposta de cada tipo de LED como sensor

para todos os tipos restantes como emissor foi interpretada e resumida na Tabela 1. Os

graficos obtidos no osciloscopio podem ser vistos no Apendice A. O criterio utilizado

na classificacao resumida na Tabela 1 e, de certa forma, subjetivo. Foi baseado nas

observacoes dos autores quanto a eficiencia do LED para descarregar, frente a incidencia

direta do LED emissor, a sua capacitancia interna ate uma tensao considerada como nıvel

logico baixo pelo microcontrolador do Arduino1.

O comprimento de onda limite na maioria dos fotodetectores esta atrelado dire-

tamente ao band gap do semicondutor. Fotons sao absorvidos e pares eletron-lacuna sao

gerados em um semicondutor somente se a energia do foton for maior que o band gap

[Pierret, 1996]. Assim, teoricamente, um LED deveria ser sensıvel a emissao de LEDs de

comprimento de onda iguais ou menores que o seu, mas, como determinamos empirica-

mente, nao e o caso. Por exemplo, o LED infravermelho seria o mais sensıvel de todos,

pois seria sensıvel a todas as cores do espectro visıvel. A Tabela 1 mostra que isso nao e

verdade.

Esta “incoerencia” foi explicada em [Miyazaki et al., 1998]. Nos seus experimen-

tos, concluıram que a eficiencia de um LED como fotodetector se da pela sobreposicao do

seu espectro de emissao e espectro de extincao (absorcao e espalhamento da luz [Romani,

2011]). Foi mostrado que o LED azul nao e eficiente como fotodetector devido ao fato de

nao haver sobreposicao apreciavel dos seus espectros de emissao e extincao na faixa da

1VIL ≈ 2.2V a 25oC [Atmel-Corporation, 2012]

26

cor azul. Ja para o LED vermelho, apesar de os seus espectros de emissao e extincao nao

coincidirem, existe uma sobreposicao apreciavel que demonstra a sua capacidade de ope-

rar como um fotodetector espectralmente seletivo (no caso, ao seu proprio comprimento

de onda).

Considerados os estudos de [Miyazaki et al., 1998], optamos determinar empırica-

mente as melhores cores de LEDs para os propositos do trabalho, o que nos levou a utilizar

o LED vermelho como sensor e o LED verde como emissor.

3.2 Implementacao do Touchpad

3.2.1 Descricao do Dispositivo

O dispositivo e composto por quatro fileiras de LEDs, como pode ser visto no diagrama

esquematico da Figura 11. Cada fileira e composta por quatro LEDs. Cada um dos

emissores esta em serie com um resistor de 100Ω para limitacao de corrente. Cada fileira

de emissores tem uma fileira de sensores oposta a si.

Figura 11: Diagrama esquematico do touchpadFonte: [Autoria propria]

27

O microcontrolador mede o tempo de descarga dos sensores a todo momento.

Quando nao ha objeto algum na area dentro do touchpad, ha incidencia direta dos emis-

sores nos sensores, assim, o tempo de descarga e muito pequeno. Quando o usuario

posiciona o dedo dentro da area do touchpad, a incidencia de luz em dois dos sensores

sera consideravelmente interrompida, fazendo o seu tempo de descarga aumentar. Como

existe uma fileira de sensores para o “eixo horizontal” do plano do touchpad e outra para

o “eixo vertical”, e possıvel determinar a posicao do dedo do usuario. Um fluxograma do

software em execucao no microcontrolador pode ser visto na Figura 12.

Figura 12: Fluxograma do software em execucao no ArduinoFonte: [Autoria propria]

28

Note, pelo diagrama esquematico da Figura 11, que os emissores nao estao ligados

a uma tensao fixa, mas a pinos digitais do microcontrolador. Isso se deve ao fato de o

touchpad ativar somente um par emissor/sensor por vez. Isso e feito para que evitar que

todos os emissores de uma fileira afetem um sensor ao mesmo tempo. A configuracao da

Figura 13 foi usada para efetuar alguns testes sob estas condicoes. Os testes mostraram

que os emissores que nao estao imediatamente opostos a um sensor, servem apenas como

fonte de ruıdo, sendo, portanto, indesejaveis.

Figura 13: Configuracao de teste - Todos os pares sensor/emissor ativados ao mesmotempo

Fonte: [Autoria propria]

29

3.2.2 Resultados

O dispositivo e funcional e o resultado pode ser visto na Figura 14. Foi desenvolvido

um pequeno aplicativo grafico em Processing para a visualizacao da resposta do touch-

pad (Figura 14 (b)), o seu codigo-fonte esta disponıvel no Apendice B. A resolucao do

touchpad e baixa, 4x4, mas mostrou-se mais que suficiente como prova de conceito.

(a) Acao do usuario (b) Resposta da interface em Processing

Figura 14: Operacao do prototipo do touchpad finalizadoFonte: [Autoria Propria]

30

4 Conclusoes

Reforcamos com este projeto que e possıvel, de fato, utilizar o LED como um fotodetector

de baixo custo. Com os experimentos e a pesquisa executada neste trabalho, foi possıvel

notar como esta simples aplicacao engenhosa do LED envolve conceitos fısicos que, dado

o devido aprofundamento, podem render estudos que vao alem do nıvel da graduacao.

Em relacao ao artefato, existem diversos aprimoramentos possıveis. Como pode

ser visto pelo diagrama esquematico da Figura 11, esta implementacao utiliza 24 pinos di-

gitais. A adicao de um mecanismo de multiplexacao, por exemplo, com um CI 74VHC4051

ou algo semelhante, tornaria a estrutura do projeto muito mais elegante.

Concluiu-se, na Secao 3.1.2, que nao e inteiramente correta a afirmacao de que

um LED pode ser usado como fotodetector para comprimentos de onda menores ou igual

ao que emite. A relacao entre o espectro de emissao e de extincao deve ser considerada.

Assim, optou-se neste projeto pela escolha do LED vermelho como sensor e verde como

emissor, mas pelos experimentos que conduzimos, o uso de ambos emissor e sensor infra-

vermelho obteriam uma resposta em par com o que conseguimos com vermelho e verde,

e ainda por cima teria a caracterıstica de nao expor desnecessariamente detalhes do seu

funcionamento ao usuario, visto que a emissao infravermelho nao faz parte do espectro

visıvel.

31

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Atmel-Corporation. ATmega 640/1280/1281/2560/2561 Datasheet, Revision O, 2012.

Disponıvel em: <http://www.atmel.com/Images/doc2549.pdf>. Acesso em: 11 de Jun.

2012.

Paul Dietz, William Yerazunis, and Darren Leigh. Very Low-Cost Sensing and Commu-

nication Using Bidirectional LEDs. International Conference on Ubiquitous Computing

(UbiComp), October 2003.

Alicia M. Gibb. New Media Art, Design, and the Arduino Microcontroller: A Malleable

Tool. Master’s thesis, Pratt Institute, 2010.

Jacob Millman and Christos C. Halkias. Eletronica Vol. 1. McGraw-Hill, 2nd edition,

1981.

Forrest M. Mims, III. Sun photometer with light-emitting diodes as spectrally selective

detectors. Applied Optics, Volume 31, No. 33, pp 6965-6967, November 1992.

Eiichi Miyazaki, Shin Itami, and Tsutomu Araki. Using a light-emitting diode as a high-

speed, wavelength selective photodetector. Review of Scientific Instruments, Volume 69,

Issue 11, pp 3751-3754, 1998.

Robert F. Pierret. Semiconductor Physics Fundamentals. Addison Wesley & Sons, 1996.

Jenny Preece, Yvonne Rogers, Hellen Sharp, David Benyon, Simon Holland, and Tom

Carey. Human Computer Interaction. Addison Wesley, 1st edition, 1994.

Processing. Overview - Processing.org, 2012. Disponıvel em:

<http://www.processing.org/about/>. Acesso em: 11 de Jun. 2012.

Eric Cardona Romani. Fabricacao e caracterizacao optica e morfologica de nanopartıculas

de ouro em substrato vıtreo. Master’s thesis, PUC-Rio, 2011.

Jonathan Rossiter and Toshiharu Mukai. A Novel Tactile Sensor Using Matrix of LEDs

Operating in Both Photoemitter and Photodetector Modes. Proceedings of the 4th IEEE

International Conference on Sensors, IEEE Sensors, Irvine, California, October 2005.

32

Ben Schneiderman, Catherine Plaisant, Maxine Cohen, and Steven Jacobs. Designing

the User Interface. Pearson, 5th edition, 2009.

S. M. Sze. Physics of Semiconductor Devices. John Wiley, 2nd edition, 1981.

33

A Experimentos

A.1 LED Violeta como Sensor


Figura 15: Medidas para sensor violeta e emissor violetaFonte: [Autoria propria]


Figura 16: Medidas para sensor violeta e emissor azulFonte: [Autoria propria]

34


Figura 17: Medidas para sensor violeta e emissor verdeFonte: [Autoria propria]


Figura 18: Medidas para sensor violeta e emissor laranjaFonte: [Autoria propria]

35


Figura 19: Medidas para sensor violeta e emissor vermelhoFonte: [Autoria propria]


Figura 20: Medidas para sensor violeta e emissor infravermelhoFonte: [Autoria propria]

36

A.2 LED Azul como Sensor


Figura 21: Medidas para sensor azul e emissor azulFonte: [Autoria propria]


Figura 22: Medidas para sensor azul e emissor violetaFonte: [Autoria propria]

37


Figura 23: Medidas para sensor azul e emissor verdeFonte: [Autoria propria]


Figura 24: Medidas para sensor azul e emissor laranjaFonte: [Autoria propria]

38


Figura 25: Medidas para sensor azul e emissor vermelhoFonte: [Autoria propria]


Figura 26: Medidas para sensor azul e emissor infravermelhoFonte: [Autoria propria]

39

A.3 LED Verde como Sensor


Figura 27: Medidas para sensor verde e emissor verdeFonte: [Autoria propria]


Figura 28: Medidas para sensor verde e emissor violetaFonte: [Autoria propria]

40


Figura 29: Medidas para sensor verde e emissor azulFonte: [Autoria propria]


Figura 30: Medidas para sensor verde e emissor laranjaFonte: [Autoria propria]

41


Figura 31: Medidas para sensor verde e emissor vermelhoFonte: [Autoria propria]


Figura 32: Medidas para sensor verde e emissor infravermelhoFonte: [Autoria propria]

42

A.4 LED Laranja como Sensor


Figura 33: Medidas para sensor laranja e emissor laranjaFonte: [Autoria propria]


Figura 34: Medidas para sensor laranja e emissor violetaFonte: [Autoria propria]

43


Figura 35: Medidas para sensor laranja e emissor azulFonte: [Autoria propria]


Figura 36: Medidas para sensor laranja e emissor verdeFonte: [Autoria propria]

44


Figura 37: Medidas para sensor laranja e emissor vermelhoFonte: [Autoria propria]


Figura 38: Medidas para sensor laranja e emissor infravermelhoFonte: [Autoria propria]

45

A.5 LED Vermelho como Sensor


Figura 39: Medidas para sensor vermelho e emissor vermelhoFonte: [Autoria propria]


Figura 40: Medidas para sensor vermelho e emissor violetaFonte: [Autoria propria]

46


Figura 41: Medidas para sensor vermelho e emissor azulFonte: [Autoria propria]


Figura 42: Medidas para sensor vermelho e emissor verdeFonte: [Autoria propria]

47


Figura 43: Medidas para sensor vermelho e emissor laranjaFonte: [Autoria propria]


Figura 44: Medidas para sensor vermelho e emissor infravermelhoFonte: [Autoria propria]

48

A.6 LED Infravermelho como Sensor


Figura 45: Medidas para sensor infravermelho e emissor infravermelhoFonte: [Autoria propria]


Figura 46: Medidas para sensor infravermelho e emissor violetaFonte: [Autoria propria]

49


Figura 47: Medidas para sensor infravermelho e emissor azulFonte: [Autoria propria]


Figura 48: Medidas para sensor infravermelho e emissor verdeFonte: [Autoria propria]

50


Figura 49: Medidas para sensor infravermelho e emissor laranjaFonte: [Autoria propria]


Figura 50: Medidas para sensor infravermelho e emissor vermelhoFonte: [Autoria propria]

51

B Codigos-fonte

B.1 Arduino

#define MAX_DISCHARGE_TIME 90000

#define CHARGE_DELAY_TIME 20

#define QTD_SENSOR_LED 8

#define SIZE_MATRIX 4

#define MIN_VALID_VALUE 50

int M[SIZE_MATRIX][SIZE_MATRIX]; // Utilizada para dar ideia de espacialidade

//para identificacao de "toque".

int N[] = 24,22,12,10,8,6,4,2; // Pinos dos CATODOS dos LEDs sensores.

int P[] = 25,23,13,11,9,7,5,3; // Pinos dos ANODOS dos LEDs sensores.

int E[] = 28,29,30,31,32,33,34,35; // Pinos dos ANODOS dos LEDs emissores.

int values[QTD_SENSOR_LED]; // Valores de "tempo" de descarga.

boolean flag[QTD_SENSOR_LED]; // Flags dos sensores, usado para testar se

//a descarga de determinado sensor ja foi

//temporizada.

void setup()

Serial.begin(9600);

void loop()

unsigned int j;

for(int i = 0; i < QTD_SENSOR_LED; i++)

// Polarizacao reversa dos sensores e

//polarizacao direta dos emissores

pinMode(N[i],OUTPUT);

52

pinMode(P[i],OUTPUT);

pinMode(E[i],OUTPUT);

flag[i] = false;

digitalWrite(P[i],LOW);

digitalWrite(N[i],HIGH);

digitalWrite(E[i],HIGH);

// Delay entre a operacao de cada par emissor-sensor.

delay(CHARGE_DELAY_TIME);

// Isola o pino catodo do LED sensor.

pinMode(N[i], INPUT);

digitalWrite(N[i], LOW);

// Temporiza a descarga de cada sensor.

for (j = 0; j < MAX_DISCHARGE_TIME; j++)

if(((digitalRead(N[i])) == 0) && (flag[i] == false))

//values[i] = j;

flag[i] = true;

if (j > MIN_VALID_VALUE)

values[i] = 1;

else

values[i] = 0;

if (flag[i] == true) break;

// Despolariza o emissor e o seu respectivo sensor.

digitalWrite(E[i],LOW);

pinMode(N[i],OUTPUT);

digitalWrite(N[i],LOW);

storeMatrix();

53

serialPrint();

/* Visao do artefato:

| EMISSOR 1 | EMISSOR 2 | EMISSOR 3 | EMISSOR 4 |

EMISSOR 8 | | | | | SENSOR 8

----------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------

| SENSOR 1 | SENSOR 2 | SENSOR 3 | SENSOR 4 |

Funcao que soma os valores de "descarga" de cada LED de acordo

com a representacao acima.

Detalhes da implementacao:

-> Faz-se uma "calibragem" onde valores menores de MIN_VALID_VALUE

sao considerados zero, isso mostra-se necessario para identificar

quando ha presenca de toque. Se maxValue == 0 entao nao ha pre-

senca de toque. Portanto todos os valores da matriz M serao zero.

-> Analisa-se o maior valor da matriz bidimensional, isso informa

em qual posicao da matriz o toque foi efetuado.

-> Se maxValue > 0, a posicao M[column][row] sera 1, o resto sera

zero.

-> Por fim, M[k][i] == 0 significa ausencia de toque, e M[k][i] == 1

significa presenca de toque.

*/

void storeMatrix()

int row;

54

int column;

int maxValue = 0;

for(int i = 0; i < SIZE_MATRIX; i++)

for(int k = 0; k < SIZE_MATRIX; k++)

M[k][i] = values[i] + values[QTD_SENSOR_LED - k - 1];

if (M[k][i] < MIN_VALID_VALUE) M[k][i] = 0;

if (M[k][i] > maxValue)

maxValue = M[k][i];

row = k;

column = i;


if (maxValue == 0) break;


if ((i == column) && (k == row))

M[k][i] = 1;

else

M[k][i] = 0;

// Imprime a matriz M na saida serial.

void serialPrint()

// Separador, indica o fim/inicio da matriz.

Serial.print(";");


55


Serial.print(M[i][k], DEC);

Serial.print(" ");

Serial.print("\n");

B.2 Processing

import processing.serial.*;

//constantes

int WIN_W = 500;

int WIN_H = 500;

int BG_COLOR = 200;

int BOX_BASE_SIZE = 20;

int BOX_SPC = 3; // espacamento, em numero de blocos

int BOX_NUM = 4; // ordem da matriz

int matrix[][] = new int[BOX_NUM][BOX_NUM];

int i, j, init_x, init_y, a = 0, b = 0;

int inBuffer;

Serial port;

char c;

int printFlag = 0;

void setup()

size(WIN_W, WIN_H, P3D);

port = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);

background(BG_COLOR);

strokeWeight(2);

56

//centraliza os blocos na tela

init_x = (width - ((BOX_NUM * BOX_BASE_SIZE) +

((BOX_NUM - 1) * BOX_BASE_SIZE) * BOX_SPC))/2;

init_x = init_x + BOX_BASE_SIZE/2;

init_y = init_x;

void draw()

while (port.available() > 0)

inBuffer = port.read();

c = char(inBuffer);

print(c);

if (c == ’ ’)

//ignore espaco

continue;

else if (c == ’;’)

//indica fim/comeco

a = 0;

b = 0;

printFlag = 1;

continue;

else if (c == ’\n’)

//pule uma linha na matriz

a = 0;

b++;

else

//empilhe um valor

matrix[a][b] = c;

if (a < 4) a++;

pushMatrix();

57

translate(init_x, init_y, 0);

if (printFlag == 1)

background(BG_COLOR);

for (i = 0; i < BOX_NUM; i++)

for (j = 0; j < BOX_NUM; j++)

pushMatrix();

translate(i * BOX_BASE_SIZE + i * BOX_SPC * BOX_BASE_SIZE,

j * BOX_BASE_SIZE + j * BOX_SPC * BOX_BASE_SIZE,

matrix[i][j]/2);

fill(150, 150, 255);

box(BOX_BASE_SIZE, BOX_BASE_SIZE, (matrix[i][j] - 48)*150);

fill(0, 0, 0);

popMatrix();

popMatrix();

delay(200);

printFlag = 0;

else

popMatrix();

58

C Atas de Reunioes

• 21/Mar - Reuniao com Guilherme da Silva Violada. Presentes: Maiko, Samuel.

Marcamos uma reuniao, durante o almoco, com Guilherme da Silva Violada, um dos

autores do trabalho que nos precede no uso de LEDs como sensores, na disciplina de

Oficina de Integracao. Nos familiarizamos com o principal problema do seu trabalho,

a suposta incapacidade de manter uma frequencia de atualizacao da matriz de LEDs

que possibilitasse o efeito de persistencia de visao. Guilherme se disponibilizou para nos

auxiliar quando se necessario.

• 23/Mar - Reuniao com o Orientador. Presentes: Maiko, Samuel. Marcamos uma

reuniao com o professor Juliano Mourao Vieira, do DAELN. Pedimos para que adotasse a

posicao de orientador no nosso projeto, visto que ele ja orientou dois grupos, desta mesma

disciplina, que trabalharam com a funcionalidade do LED como sensor. Explicamos o

que entendemos dos artigos que havıamos lido ate entao [Rossiter and Mukai, 2005, Dietz

et al., 2003], e o projeto que tınhamos em mente: a exploracao do LED como sensor na

implementacao de um touchpad. O professor aceitou ser nosso orientador e pediu para

que encaminhassemos, via e-mail, os artigos que havıamos lido.

• 24/Mar - Primeiro Experimento Informal. Correspondencia via e-mail. Samuel

reproduz com sucesso a funcionalidade do LED como sensor. Utilizando um exemplo de

codigo (obtido na internet), um LED comum, em serie com um resistor de 68Ω, foi ligado

da seguinte forma:

– Porta digital 2 do Arduino no catodo do LED.

– Porta digital 4 do Arduino no anodo do LED.

O codigo trata de alternar as portas digitais para polarizar o LED de acordo com os tres

modos de operacao, citados em [Dietz et al., 2003], mas aumentando o brilho do LED com

o escurecimento do ambiente, e diminuindo com a maior iluminacao. Expondo o LED a

luz ambiente da iluminacao domestica de um quarto a noite, Samuel conseguiu com que

o temporizador do codigo variasse (sem ordem aparente) entre, aproximadamente 200 e

2000. A partir dos resultados de Samuel, Maiko tenta reproduzir o fenomeno, com pouco

sucesso. Com o mesmo circuito, fora o fato de o resistor ser de 100Ω, o temporizador

so retornou 0. Porem, o LED variou (apesar de instavelmente) o seu brilho quando o

seu redor era coberto com as maos. Consideramos isto como um comeco relativamente

promissor.

59

• 28/Mar - Proposta Presentes: Giusepe, Maiko, Samuel. Apresentamos a proposta

para os professores e o resto dos alunos da disciplina, no horario da aula. Por ser, de

certa forma, uma continuacao de trabalhos anteriores, o assunto ja era conhecido pelos

professores e nao houve problemas. A proposta foi aceita.

• 01/Abr - Formalizacao das Reunioes. Correspondencia via e-mail. Com a proposta

aceita, formalizamos as reunioes do grupo para as manhas de quinta-feira no laboratorio

livre de eletronica. Combinamos, tambem, o que fazer no tempo da proxima aula. A dizer,

ler o basico sobre matriz de LEDs para implementarmos uma na bancada. O objetivo foi

familiarizar o grupo com a o uso da plataforma Arduino para a manipulacao de LEDs.

• 04/Abr - Familiarizacao com as ferramentas. Presentes: Giusepe, Maiko, Samuel.

Passamos o horario de aula implementando uma matriz de LEDs. Foi um tempo bem

aproveitado para nos familiarizarmos com a manipulacao das portas digitais do Arduino.

O professor Hugo nos tirou algumas duvidas, como o significado e utilidade de um resistor

pull-up e pull-down, o conceito de Schmitt-trigger, e como isto seria util no nosso projeto.

• 05/Abr - Segundo Experimento Informal. Correspondencia via e-mail. Samuel

reproduz, mais convincentemente, a funcionalidade do LED como sensor. Mudando os

parametros de tempo de polarizacao do codigo anterior, foi possıvel conseguir uma resposta

mais coerente do LED. A proximidade do dedo ao redor do LED fez o temporizador variar

entre, aproximadamente, 200 a 2300. O circuito e o mesmo do primeiro experimento que

Samuel fez, mas desta vez com um LED verde alto-brilho em serie com uma resistencia de

50Ω. Maiko tenta reproduzir os resultados anunciados por Samuel, mas, usando somente

a luz ambiente, como foi feito anteriormente, nao houve resposta do temporizador. Assim,

foi ligado outro LED, alimentado em 5V, em serie com um resistor de 100Ω para servir

de emissor. Com os dois LEDs, emissor e sensor, virados para cima (paralelos entre si),

nao obtivemos nenhum resultado apreciavel. Lembrando que um LED emite luz dentro

de um “cone”, com angulacao em torno de 60 graus, apontado para cima, encurvou-se os

terminais dos LEDs para que os seus “cones” estivessem virados um para o outro. Desta

forma o resultado foi extremamente satisfatorio: o temporizador media algo em torno de

300-600 com incidencia direta de luz, e algo em torno de 2400-2600 ao se colocar um dedo

entre os LEDs (sem encostar). Com o sucesso do experimento, Maiko fez mais alguns

testes com diferentes cores de LEDS como emissor e sensor. Seguem os resultados:

– sensor: [vermelho] / emissor: [vermelho]

– Incidencia direta de luz: 300-600

60

– Incidencia interrompida: 2000-2400

– sensor: [verde] / emissor: [verde]

– Incidencia direta de luz: 2400

– Incidencia interrompida: 30000+

– sensor: [vermelho] / emissor: [verde]

– Incidencia direta de luz: 20

– Incidencia interrompida: 2000-2400

– sensor: [verde] / emissor: [vermelho]

– Incidencia direta de luz: (20000+) muito instavel

– Incidencia interrompida: (20000+) muito instavel

Assim, conseguimos, pela primeira vez, uma nocao razoavel de escala para estimarmos a

sensibilidade obtenıvel pelo LED como sensor.

• 11/Abr - Reproducao do Experimento Informal em Aula. Presentes: Giusepe,

Maiko, Samuel. Reproduzimos os resultados obtidos anteriormente, desta vez com todo o

grupo presente. A diferenca nas condicoes (sala clara, aberta vs. quarto escuro, fechado)

mostrou significante impacto na escala de valores do temporizador. O pico que era algo

em torno de 2000, para sensor vermelho e emissor verde, passou para algo em torno de

300. Neste momento notamos que o projeto provavelmente precisaria calibracao frequente.

Passamos a compreender o codigo que estavamos usando o suficiente para escrevermos uma

versao propria, cuja primeira versao fizemos nesta aula.

• 12/Abr - Primeira Reuniao Formal. Presentes: Giusepe, Maiko, Samuel. Passamos a

experimentar com mais pares emissor/sensor, para verificar a resposta dos sensores quando

o emissor que esta em sua frente e interrompido, mas os seus vizinhos ainda estao acesos.

O resultado, como era de se esperar, pelo fato de os LEDs nao terem emissao unidirecional,

foi que os emissores vizinhos de fato interferem na leitura do sensor. Isso foi considerado

uma vantagem, visto que este nıvel de sensibilidade vai permitir a interpretacao da “queda

de luminosidade” como um gradiente ao inves de simplesmente uma leitura nula em de-

terminado sensor. Esta manipulacao de diversos sensores exigiu alteracoes no codigo, que

passou a ser mais escalavel em relacao a capacidade de manipulacao de mais sensores.

Surgiram varias ideias de implementacoes de scripts na linguagem de prototipacao grafica

61

Processing, para visualizarmos as saıdas dos sensores, visto que se tornou pouco viavel

comparar estas saıdas pelo Serial Monitor da interface grafica do Arduino. Considerando

a necessidade de os LEDs estarem com seus “cones” apontados um para o outro para apre-

sentar resultados aceitaveis, passamos a considerar estrategias diferentes do que havıamos

pensado para a estrutura do touchpad. A intuitiva “matriz” passou a ser considerada uma

opcao inviavel.

• 15/Abr - Escrita da Fundamentacao Teorica. Giusepe inicia o processo de escrita

da fundamentacao teorica da monografia. Durante a realizacao da atividade, Samuel e

Maiko prestam auxılio fazendo sugestoes e indicando referencias. A atividade foi provei-

tosa, ja que foi possıvel estabelecer quais topicos seriam abordados, bem como o grau

de aprofundamento que receberiam na monografia. Definiu-se tambem, dentre os varios

textos sugeridos, quais possuıam informacoes que se adequavam ao escopo do projeto.

• 18/Abr - Reproducao do Experimento em Aula. Presentes: Giusepe, Maiko e

Samuel. Reproduzimos os experimentos anteriores (com um par de LED emissor/sensor),

porem, incluindo LEDs emissores infravermelho. O objetivo foi verificar a hipotese de

que este tipo de LED traria melhores resultados em relacao a sensibilidade. A priori,

percebemos que os dados colhidos eram semelhantes aos LEDs de alto brilho, mas com

escalas diferentes nas incidencias direta e interrompidas de luz. Ja proximos ao termino da

aula, resolvemos elaborar uma nova abordagem, ja que a abordagem da “matriz” estava se

mostrando inviavel. A alternativa encontrada foi uma especie de “quadrado de LEDs”, o

qual seria composto por duas fileiras de sensores e duas de emissores, de forma semelhante

ao esquema abaixo:

Emissores

_ _ _ _ _ _ _ _

| |

| |

Sensores | | Emissores

| |

| |

| _ _ _ _ _ _ _ _ |

Sensores

62

• 19/Abr - Segunda Reuniao Formal. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Testamos

o conceito do quadrado de LEDs, elaborado no dia anterior, embasados no novo codigo

implementado pelo Samuel. Esperavamos interpretar os valores obtidos por pares de

sensores como uma posicao em uma matriz bidimensional, equivalente a superfıcie do

quadrado. Contudo, os valores obtidos nao se mostraram suficientemente coerentes para

os nossos propositos. Entre as explicacoes possıveis para os resultados insatisfatorios,

estariam: a flexibilidade excessiva dos terminais dos LEDs quando encaixados nos trilhos

da protoboard, que deixava os angulos de incidencia de luz desuniformes; a interferencia

da luz ambiente.

• 25/Abr - Discussao Sobre a Organizacao do Projeto em Aula. Presentes: Giu-

sepe, Maiko e Samuel. Apos a explicacao do professor Mario Sergio, debatemos sobre

a estruturacao e construcao do documento que apresentarıamos aos professores na qua-

lificacao. Maiko apresentou um esboco contendo palpites sobre quais topicos necessari-

amente seriam abordados, quais poderiam ser discutidos, bem como a distribuicao das

tarefas para cada membro da equipe. Tambem discutimos, pensando na apresentacao

final, qual professor irıamos convidar para compor a banca examinadora. Samuel propos

convidarmos o professor Alexandre Pohl do departamento de eletronica da UTFPR, pois o

mesmo possui grande conhecimento na area de fotonica. Decidimos que ficaria a cargo de

Samuel estabelecer contato com o professor. A discussao realizada foi produtiva, porque

esclareceu alguns pontos chaves acerca do projeto que nao estavam claros.

• 25/Abr - Terceiro Experimento Informal. Correspondencia via e-mail. Maiko ex-

plica que fez testes com um par de LEDs vermelhos (paralelos entre si) envolvidos com fita

isolante. A fita isolou os LEDs um do outro e lateralmente do ambiente. O objetivo era

passar o dedo acima dos LEDs e verificar se o reflexo do emissor era captavel pelo sensor.

No primeiro teste, Maiko verifica que com uma luz branca no ambiente, a reacao do sensor

e instavel. No segundo teste, sem luz ambiente, a captacao fica ainda mais instavel. Ao

final do e-mail, estavam anexados graficos que resultaram dos testes.

• 26/Abr - Terceira Reuniao Formal. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Resolvemos

realizar testes parecidos com os feitos por Maiko, utilizando todos os tipos de LEDs que

dispunhamos. Observamos que os resultados colhidos eram semelhantes aos obtidos na

noite anterior. Notamos tambem que pequenas variacoes na angulacao da posicao do LED

afetam consideravelmente a escala do grafico produzido. Diante disso, passamos o resto do

tempo que possuıamos, tentando solucionar o problema. Uma solucao notavel proposta

63

foi a de calibracao, usando uma media de valores passados do temporizador, para que

o valor limiar que considerarıamos como “com dedo acima” e “sem dedo acima” fosse

relativa a escala dos valores dentro do pequeno intervalo de tempo onde foram feitas as

amostras dos valores usados na media. Em relacao ao convite comentado em 25/Abr, o

professor Alexandre Pohl agradece o convite feito pela equipe, mas se diz impossibilitado

de participar, pois ja tem viagem agendada na data marcada, sendo assim, a equipe ainda

tem que decidir qual sera o professor escolhido para a defesa do projeto.

• 02/mai - Tempo em aula. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Maiko tenta imple-

mentar o aplicativo que sera utilizado para visualizar a interpretacao dos dados medidos

pelos sensores. Foi utilizada a linguagem de programacao Processing. O aplicativo exibe

uma matriz bidimensional de blocos, que aumentam de altura se os sensores identificarem

presenca de toque na posicao, da superfıcie do artefato, correspondente aquela posicao na

matriz bidimensional.

• 09/mai - Tempo em aula. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Resolvemos discutir

uma abordagem que facilitasse o processo de coleta e visualizacao dos dados. O conteudo

da discussao girou em torno da prototipagem do projeto e da estruturacao do codigo.

Decidimos que testarıamos duas configuracoes: a do quadrado de LEDs e dos pares de

LEDs (isolados da luz ambiente com fita isolante e paralelos entre si) dispostos em uma

matriz bidimensional. Para evitar o problema da flexibilidade que protoboard proporciona

aos LEDs, resolvemos utilizar uma placa de fenolite para fixar os LEDs a placa e impedir

que a movimentacao dos componentes atrapalhassem a coleta de informacoes.

• 10/mai - Quarta Reuniao Formal. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Conforme

decidido no dia anterior, comecamos a montar o quadrado de LEDs na placa de fenolite.

Basicamente, uma parte do tempo foi dedicada a compra dos materiais que irıamos utilizar.

A outra parte do tempo utilizamos para planejar a disposicao dos componentes de forma

a facilitar a soldagem na placa.

• 11/mai - Desenvolvimento do primeiro prototipo. Conforme combinado pela equipe

nos dias 09 e 10 de maio, Samuel comeca o desenvolvimento do primeiro prototipo. Os

componentes utilizados foram: uma placa de fenolite perfurada, oito LEDs emissores

(polarizacao direta), oito LEDs sensores (polarizacao reversa), 8 resistores de 100Ω, solda

e fios de rede cat5e como jumpers. As ferramentas utilizadas para confeccao do artefato

foram: Ferro de solda, sugador de solda e multımetro. O codigo fonte do programa no

Arduino foi ajustado para interpretar o circuito como uma matriz 4x4.

64

• 16/mai - Tempo em aula. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Passamos parte do

tempo testando o prototipo do quadrado de LEDs, montado sobre a placa de fenolite. A

priori, os resultados que produzimos nao estavam condizentes com o que esperavamos, pois

os resultados colhidos pelos sensores nao apresentavam precisao suficiente para determinar

qual era a posicao do dedo dentro do perımetro do quadrado. Uma justificativa que

consideramos plausıvel, e que cada linha de LEDs sensores, individualmente, estaria sob

a influencia de duas ou mais linhas de LEDs emissores. Para corrigir esse problema

pensamos em intercalar a emissao de luz das duas fileiras, configurando-as para que nao

ficassem acessas ao mesmo tempo. O resto do tempo da aula foi dedicado a adaptar o

codigo que estamos utilizando para essa nova configuracao.

• 17/mai - Quinta Reuniao Formal. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Nos reunimos

para testar a ideia pensada na aula anterior. Procedemos com os testes e percebemos que,

para um determinado par de LEDs sensor/emissor, a presenca do dedo entre eles pouco

influenciava nos valores que coletamos. Novamente pensamos que o problema estivesse no

formato em cone dos LEDs, que faz com que o feixe de luz seja emitido com um certo

angulo de divergencia. A solucao que escolhemos foi de encapar os LEDs emissores com

intuito de diminuir essa angulacao. O tempo foi bem proveitoso, e diante do sucesso desta

configuracao adotada, algumas imagens foram feitas e guardadas para referencias futuras.

• 23/mai - Tempo em Aula. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Comecamos a proje-

tar a estrutura e construcao do segundo prototipo. Maiko sugeriu que seria interessante

utilizarmos LEDs alto brilho da cor azul pois, supostamente, sao sensıveis somente a

frequencias mais altas que a sua propria. Assim, utilizando LEDs da cor azul como emis-

sores/sensores, o sensor seria sensıvel ao emissor azul, mas minimizaria a interferencia da

luz ambiente, ja que nenhuma emissao do espectro visıvel e infravermelho afetaria o sensor.

Discutimos tambem a possibilidade de utilizarmos logica combinacional para diminuir a

quantidade de portas logicas utilizadas na placa Arduino. Alem disso, planejamos alterar

a logica do artefato para que os pares emissor/sensor sejam ativados somente um por vez,

para impedir que um sensor seja afetado por mais de um emissor ao mesmo tempo.

• 24/mai - Sexta Reuniao Formal. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Com todos os

componentes em maos Samuel e Giusepe, elaboraram o projeto de construcao do segundo

prototipo, bem como as adaptacoes (propostas no dia anterior) do primeiro prototipo.

Maiko desenvolve o codigo que sera utilizado para a amostragem dos dados captados

pelos sensores.

65

• 27/mai - Experimento Informal. Presentes: Giusepe. Giusepe constroi o prototipo

modelo 2 (pares de LEDs paralelos entre si).

• 30/mai - Tempo de Aula. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Continuando as

melhores para o prototipo 1, comentadas no dai 16/mai, efetuamos alguns testes que

mostraram ser eficiente a abordagem de ativar apenas um par emissor/sensor por vez.

Para isso, seria necessario mudar tanto o software quanto o hardware do prototipo. Ini-

cialmente, planejamos utilizar uma porta XOR CMOS para que a polarizacao reversa do

sensor ligasse o emissor oposto a ele, mas a abordagem nao foi eficiente, uma vez que a

corrente de saıda da porta era baixa demais para que o emissor acendesse o suficiente

para ser util. Ideias como a utilizacao de um amplificador operacional foram sugeridas,

mas logo descartadas, pelo pouco tempo restante para o projeto. Samuel convida o prof.

Douglas Roberto Jakubiak para participar da nossa banca no dia da apresentacao, este

aceita o convite prontamente.

• 31/mai - Sexta reuniao formal. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Maiko mostra

ao grupo a ideia de fazer a analise da descarga da capacitancia interna do LED utilizando

um osciloscopio. Esta abordagem elimina uma camada de abstracao entre a leitura dos

dados e o fenomeno fısico, uma vez que nao se trata de uma medida em pino digital e

temporizada via software, mas de uma medida analogica diretamente do catodo do LED

sensor. Maiko fica de realizar varias rodadas de testes com todos os tipos de LEDs alto

brilho que encontrassemos comercialmente para descobrir a eficiencia de cada um como

sensor para a emissao de todos os outros (inclusive o seu proprio tipo).

• 04/jun - Reuniao de emergencia. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Reuniao

solicitada por Samuel para definir todas as tarefas a serem executadas ate o dia 13/jun,

dia da entrega da monografia. Ficou definido que Samuel iria terminar o prototipo 1

(tanto hardware quanto o software), que sera a forma final. Giusepe terminara as atas.

Maiko terminara a monografia e o programa em Processing.

• 05/jun - Bateria de testes. Presente: Maiko. Maiko executa no laboratorio livre quase

todos os testes informados no dia 31/mai. Os testes saıram conforme o esperado para

alıvio de toda equipe. Samuel finaliza o prototipo 1 definido no dia anterior.

• 06/jun - Tempo de aula. Presentes: Giusepe, Maiko e Samuel. Maiko apresenta ao

grupo os resultados dos testes realizados. Restavam testes com os LEDs infravermelho,

que acabamos concluindo neste dia. O grupo recorre as referencias bibliograficas para

66

interpretar os resultados obtidos e conclui que sao satisfatorios. Samuel demonstra para o

grupo a operacao da versao final do prototipo 1, que funciona como esperado. Com isso,

resta somente concluir a monografia.

67

D Cronograma Planejado

1. Proposta: Elaboracao da proposta de projeto.

2. Pesquisas e testes

2.1: Testes LED Sensor: Aprendizagem do funcionamento de LED como sensor.

2.2: Arduino: Aprendizagem da plataforma Arduıno.

2.3: Matriz de LEDs: Aprendizagem do funcionamento de uma matriz de LEDs.

2.4: Prototipo 1: Testes efetuados com o prototipo 1.

2.5: Prototipo 2: Testes efetuados com o prototipo 2.

3. Qualificacao: Elaboracao da qualificacao do projeto.

4. Prototipo

4.1 Projeto Prototipo 1: Elaboracao do diagrama esquematico final do prototipo 1.

4.2 Projeto Prototipo 2: Elaboracao do diagrama esquematico final do prototipo 2.

4.3 Artefato do Prot. 1: Soldagem do circuito do prototipo 1.

4.4 Artefato do Prot. 2: Soldagem do circuito do prototipo 2.

5. Monografia: Elaboracao da monografia.

6. Defesa oral: Elaboracao de materiais para defesa oral em sala.

7. Revisao monografia: Correcao de possıveis erros e/ou ajustes em geral.

68

E Orcamento

Relacao dos componentes adquiridos.

Quantidade Componente Valor Uni. (R$) Valor Total (R$)20 LED vermelho de alto brilho 0,60 12,0020 LED verde de alto brilho 0,75 15,0010 LED emissor infravermelho 0,70 7,004 LED azul de alto brilho 0,65 2,604 LED violeta de alto brilho 0,75 3,004 LED laranja de alto brilho 0,85 3,401 Arduino Mega 100,00 100,001 Protoboard de 1380 furos 40,00 40,00

10 Resistores 100Ω 5% 0,05 0,501 Barra de pinos 1,45 1,451 Placa de fenolite 30x15cm 5,90 5,90

Total Geral 190,85

Tabela 2: Relacao dos componentes utilizados

Documents

IMPLEMENTAC˘AO DE TOUCHPAD COM ...paginapessoal.utfpr.edu.br/msergio/portuguese/ensino-de...de solu˘c~oes como fotometro solar, sensor t atil, comunica˘c~ao sem o, entre outros