This is an old revision of the document!
Drăgan Dragoș - Borseta pentru nevăzători
Introducere
Proiectul constă într-o borseta pentru nevăzători care detectează obstacole prin senzori și oferă feedback prin sunete.
Scopul principal este îmbunătățirea mobilității și siguranței persoanelor cu deficiențe vizuale, permițându-le să navigheze mai ușor în medii diverse.
Ideea a pornit de la limitările bastonului tradițional, care detectează obstacolele doar prin contact fizic direct la nivelul solului.
Soluția noastră permite identificarea timpurie a obstacolelor la diferite înălțimi, oferind utilizatorului timp de reacție și prevenind potențialele accidente.
Utilitatea proiectului constă în creșterea autonomiei și încrederii persoanelor nevăzătoare, ajutându-le să se deplaseze independent în medii urbane și interioare.
Descriere generală
Borseta este dotată cu un senzor ultrasonic care permite detectarea obstacolelor din mediul înconjurător. Pentru a oferi feedback utilizatorului, este integrat un buzzer pasiv ce emite semnale sonore cu intensitate variabilă, în funcție de distanța față de obiectele detectate. În plus, borseta include un al doilea buzzer ascuns și un senzor cu infraroșu, care detectează prezența persoanelor din apropiere. Atunci când senzorul detectează o posibilă amenințare, se activează automat o alarmă de securitate.
Sistemul este centrat în jurul unui Arduino Nano care coordonează toate componentele și procesează datele.
Hardware-ul include:
- Senzor laser VL53L0X (comunicare I2C) pentru detectarea obstacolelor
- Senzor ultrasonic HC-SR04
- Buzzer pasiv - navigare
- Buzzer pasiv - alarma
- Buton tactil
- Arduino Nano
- Baterie
- Breadboard
Interacțiunea dintre componente este concepută pentru a transforma datele brute ale senzorului în informații intuitive și utile pentru utilizator, creând astfel o soluție eficientă pentru navigarea independentă.
Hardware Design
| Componentă | Descriere |
|---|---|
| Arduino | Microcontroler folosit pentru citirea datelor de la senzori și controlul ieșirilor |
| VL53L0X | Senzor IR Time-of-Flight conectat prin I2C pentru măsurarea distanței |
| Senzor ultrasonic (HC-SR04) | Detectează distanța până la obstacole folosind unde ultrasonice |
| Buton push (4 pini) | Comutator pentru activarea/dezactivarea buzzerului |
| Buzzer pasiv (navigare) | Emette sunete controlate prin PWM, intensitatea variază în funcție de distanță (conectat la senzorul ultrasonic) |
| Buzzer pasiv (alarmă) | Emette sunet puternic când senzorul IR detectează o prezență |
| Senzor IR (PIR sau IR de proximitate) | Detectează prezența persoanelor din jur pentru protecție împotriva furtului |
| Breadboard (placă de test) | Utilizată pentru asamblarea circuitului |
| Sursă de alimentare | Alimentează întregul circuit |
Software Design
Aplicația a fost dezvoltată în Arduino IDE, folosind limbajul C/C++, pe microcontrolerul Arduino Uno. Comunicarea UART a fost implementată direct, fără utilizarea funcțiilor de nivel înalt precum Serial.begin(), ci prin accesul direct la registrele hardware ale microcontrolerului (USART0), oferind un control precis asupra transmisiei de date seriale.
Librării externe utilizate:
• Wire.h – pentru comunicarea I2C cu senzorul VL53L0X
• VL53L0X.h – librărie oficială Adafruit pentru controlul senzorului de distanță VL53L0X
Funcționalități implementate
Proiectul integrează doi senzori de distanță (VL53L0X și HC-SR04) și două buzzere pasive controlate în funcție de distanțele măsurate. De asemenea, este utilizat un buton fizic (cu întrerupere hardware) pentru a comuta între modurile de funcționare ale buzzerelor (navigare, alarmă, off).
Structura firmware-ului este modulară, împărțind clar:
• Inițializarea perifericelor (USART, I2C, pini)
• Rutine de tratare a întreruperilor (ISR pentru buton)
• Măsurători de distanță (atât I2C cât și ultrasonic)
• Controlul buzzerelor în funcție de distanță
• Alarme bazate pe pattern sonor gradual pentru senzorul IR (VL53L0X)
Rezultate Obţinute
Senzorul ultrasonic măsoară distanțele cu acuratețe, iar buzzerul reacționează corespunzător în funcție de apropierea unui obiect. De asemenea, senzorul VL53L0X cu infraroșu detectează în mod eficient prezența unui corp străin aflat în apropiere, iar semnalul sonor emis de buzzer oferă un feedback intuitiv, sugerând o posibilă amenințare. Funcționalitatea generală corespunde cerințelor propuse.
Concluzii
Produsul final permite detectarea facilă a obiectelor din proximitate, oferind un feedback auditiv clar. Ca direcții de îmbunătățire, intenționez să adaug un motor cu vibrații, pentru a oferi un feedback tactil suplimentar în prezența obstacolelor. De asemenea, pot extinde aria de detecție prin integrarea a încă trei senzori de distanță, montați pe celelalte laturi ale dispozitivului, obținând astfel o acoperire de 360° în jurul utilizatorului.
Download
Partea hardware care este integrată borseta
Produsul final
Bibliografie/Resurse
• Arduino – Documentație oficială și exemple de utilizare
• Optimus Digital – Magazin de componente și sursă de informații tehnice
• Datasheet-urile componentelor – Consultate în special pentru senzorul IR, pentru înțelegerea corectă a tensiunii de alimentare și a semnalului de ieșire
• YouTube – Tutoriale video și demonstrații practice legate de utilizarea senzorilor și a buzzerelor în proiecte embedded
