Soluções tecnológicas selecionadas

Tendo em conta a variedade de possibilidades de módulos de comunicação, a escolha recaiu para os módulos sem fios, uma vez que não acrescem custos acrescidos aquando da sua instalação. Os módulos foram selecionados tendo em conta o seu baixo custo, o seu bom desempenho em ambiente industrial e o ótimo suporte técnico oferecido pela enorme comunidade que os utiliza.

Em seguida é apresentada a placa STM32F4DISCOVERY que servirá de base e suporte para os módulos de comunicação. É também apresentada a placa base STM32F4DIS-BB que tem como principal função adicionar à placa STM32F4DISCOVERY a possibilidade de se conectar à

Ethernet. A escolha destas placas de desenvolvimento prende-se com o facto de estas

oferecerem alto poder de processamento a um baixo custo comparativamente com as demais placas de desenvolvimento de baixo nível. Outra vantagem apresentada pela STMicroelectronics é o ótimo desempenho demonstrado por esta gama de placas nas importantes áreas da indústria e medicina [66], mais propriamente nos painéis de controlo de écrans LCD’s para sistemas de alarmes, medidores de ponta, automação industrial, servomotores AC industriais, inversores, inversores solares e robótica. Por fim, outra vantagem que serve como base para a escolha desta placa é a existência de uma grande comunidade de utilizadores que oferecem atualizações com regularidade e bibliotecas para as mais diversas aplicações. Esta disponibilização de software e bibliotecas open-source oferecem segurança e fiabilidade ao utilizador final.

3.3.1 Módulo Bluetooth HC-05

O HC-05, é um módulo conversor de Bluetooth para série, que pode ser facilmente encontrando

Parâmetros Características

Sistema Operativo Linux, Windows, Mac OS X, Android, iOS

Linguagem Inglês

Linguagem de Programação

C/C++, C#, Delphi/Lazarus, Java, JavaScript, LabVIEW, Mathematica, MATLAB/Octave, Perl, PHP, Python, Ruby,

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adicionar uma conexão Bluetooth a um projeto. As características do módulo são apresentadas na Tabela 17.

Tabela 17 – Características do módulo Bluetooth HC-05 [67].

Característica Valor

Versão Bluetooth v2.0+EDR

Frequência 2.4 GHz ISM band

Modulação GFSK

Emissão ≤4 dBm, Class 2

Sensibilidade ≤-84 dBm at 0.1 % BER Velocidade Assíncrona 2.1 Mbps (Max) / 160 kps

Velocidade Síncrona 1 Mbps / 1 Mbps Segurança Autenticação e Encriptação Conectividade Porta série (RS-232)

Alimentação +3.3 VDC 50 mA

Temperatura -20 ºC até 75 ºC

Contudo, os valores que vêm configurados por defeito podem ser alterados e adaptados dependendo do projeto a desenvolver. Para tal é necessário entrar no modo de comando AT do módulo HC-05 e beneficiar de um vasto conjunto de parâmetros configuráveis que o dispositivo oferece. O processo de configuração é muito simples, consiste essencialmente em manter o pin “key” do módulo HC-05, representado na Figura 35, a high enquanto este estiver a ser alimentado. O dispositivo entra então no modo de comando AT com uma velocidade por defeito de 38400 bps e espera por qualquer comando AT que lhe seja enviado.

Figura 35 – Módulo HC-05 e respetivo esquemático.

3.3.2 Módulo RFM12b

O RFM12b é um módulo rádio emissor/recetor que faz parte da linha de produtos da Hoperf

EZRadio, utiliza modulação FSK e tem integrado todas as funções de RF num único circuito

integrado. Foi projetado par funcionar em aplicações que necessitem de conformidade com a FCC (Federal Communications Commission) ou ETSI (European Telecommunications

Figura 36 – Módulo RFM12b e respetivo esquemático.

O módulo RFM12B, representado na Figura 36, suporta comandos para configurar vários parâmetros como sejam, a frequência, o desvio de frequência, a potência de saída entre outros. A configuração dos parâmetros pode ser realizada utilizando a biblioteca, RF12 library da Jeelabs para o Arduino. Este módulo suporta até 256 grupos de 127 nós cada. O tamanho máximo de cada trama enviada entre módulos é de 128 bits. O módulo pode ser alimentado de 2.2 a 3.8 VDC, sendo que este possui uma interface SPI (nSEL, SCK, MISO e MOSI) responsável pelo envio e receção de dados assim como pela configuração do mesmo.

As suas principais aplicações são o controlo remoto, sensor remoto, aquisição wireless de dados, sistemas de segurança, brinquedos e monitorização de sistemas.

3.3.3 Módulo nRF24L01+

O nRF24L01+ é um módulo transceiver de custo muito reduzido fornecido com um protocolo de banda base embebida (ShockBurst), adequado para aplicações wireless de muito baixo consumo. Produzido pela Nordic, este módulo vem equipado com uma antena embutida que opera na frequência de 2.4 GHz com velocidade de operação de 2 Mbps, com um alcance que pode chegar aos 10 metros em ambiente interiores e 50 metros em ambientes exteriores. Utiliza modulação GFSK, habilidade de anti-interferência, verificação de erros por CRC, comunicação multiponto de 125 canais e controlo de fluxo. O módulo vem equipado com 8 conectores como demonstrado na Figura 37.

Figura 37 – Módulo nRF24L01+ e respetivo esquemático.

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Tabela 18 – Especificações do módulo nRF24L01 [68].

Especificação Valor Tensão de Alimentação 1.9 a 3.6 V Corrente de Alimentação 1 uA Frequência 2.4 Ghz Velocidade de Operação 2 Mbps Modulação GFSK

Comunicação Multiponto 125 canais

Dimensões 2.9 x 1.5 x 0.5 cm

Taxa de Transmissão +7dB

Sensibilidade de Receção ≤ -90dB

3.3.4 Placa STM32F4DISCOVERY

A placa STM32F4DISCOVERY, representada na Figura 38, ajuda o utilizador a descobrir as funcionalidades e recursos da linha STM32F407/417 e a desenvolver de uma forma cómoda as aplicações desejadas. A placa oferece tudo o que é necessário tanto para utilizadores iniciantes como para utilizadores experientes para que a adaptação seja a mais breve possível. Baseada no microcontrolador STM32F407VGT6 ARM Cortex-M4, inclui a ferramenta de debug ST- Link/V2, dois sensores, um acelerómetro e um microfone digital, um áudio DAC com class D

speaker driver integrados, LEDs, botões e um conector USB OTG micro-AB.

Figura 38 – Placa STM32F4DISCOVERY [69].

3.3.5 Placa Base STM32F4DIS-BB

A placa base de desenvolvimento de baixo custo STM32F4DIS-BB representada na Figura 39, especialmente desenvolvida para a placa STM32F4DISCOVERY. Esta placa base oferece ao utilizador da STM32F4DISCOVERY ainda mais recursos do que a STM32F4. Esta placa inclui

funcionalidades adicionais para a STM32F4DISCOVERY, incluindo portas série, USB,

Ethernet, CAN, SPI, I2C, GPIO, Câmara, MicroSD, LCD e interface para touch screen. A placa

base STM32F4DIS-BB e a STM32F4DISCOVERY formam em conjunto o kit de desenvolvimento denominado por DevKit407.

Figura 39 – Placa Base STM32F4DIS-BB. [70]