Arquitetura de Eletrônica

Este documento detalha a arquitetura eletrônica de uma bengala inteligente projetada para pessoas com deficiência visual. Ele aborda a organização e integração dos componentes de hardware que permitem a detecção de obstáculos, o processamento de dados e a entrega de feedback tátil e auditivo ao usuário.

Visão Geral da Arquitetura Eletrônica

A arquitetura eletrônica da bengala inteligente é composta por três módulos principais que trabalham de forma integrada para proporcionar as funcionalidades necessárias ao dispositivo:

1. Módulo de Sensores e Atuadores - Este módulo é responsável pela detecção de obstáculos ao redor da bengala. Ele utiliza sensores ultrassônicos que capturam a proximidade de objetos e transmitem essas informações ao microcontrolador. Os dados coletados são processados para gerar feedback ao usuário, por meio dos atuadores, garantindo segurança e autonomia na navegação.

2. Módulo de Comunicação - O módulo de comunicação inclui o microcontrolador ESP32, que atua como o núcleo de processamento e transmissão de dados. Além de gerenciar os sensores, este módulo possibilita a comunicação via Bluetooth, permitindo integração com dispositivos externos, como smartphones, para funcionalidades adicionais.

3. Módulo de Energia - O módulo de energia é responsável por fornecer alimentação ao sistema eletrônico e assegurar o funcionamento eficiente e estável de todos os módulos integrados.

Fluxograma Geral de Funcionamento

O funcionamento da bengala inteligente pode ser visualizado através de um fluxograma geral, que descreve a lógica de operação do dispositivo. Ele começa com a inicialização do sistema e a verificação de estado dos sensores e da bateria. Em caso de falhas, o sistema sinaliza erros ao usuário. Após a verificação, o sistema entra em um estado contínuo, onde os sensores ultrassônicos monitoram o ambiente para detectar obstáculos e fornecer feedback ao usuário.

Dependendo da direção do obstáculo, atuadores vibratórios são acionados em diferentes regiões (direita e esquerda, embaixo e em cima), permitindo que o usuário identifique a localização do obstáculo através de vibrações táteis. Além disso, existe uma opção de alerta sonoro, que fornece essas informações via aplicativo.

A bengala também possui funcionalidades adicionais, como alerta de localização em caso de perda e conexão com aplicativo via Bluetooth, que possibilita a navegação e configuração do sistema por meio de botões no aplicativo.

O fluxograma abaixo detalha essas etapas e decisões de forma visual:

Lista de Componentes Principais e Funcionalidades

1. Microcontrolador ESP32-WROOM-32UE - Atua como o núcleo de processamento do sistema. Gerencia os dados recebidos dos sensores ultrassônicos, controla os atuadores vibratórios, LEDs indicadores e o buzzer, além de possibilitar a comunicação Bluetooth com o aplicativo.

2. Sensores Ultrassônicos HC-SR04 (4 Unidades) - Detectam obstáculos ao redor da bengala. Medem distâncias com precisão, contribuindo para a navegação segura do usuário.

3. Motor de Vibração 1027 (4 Unidades) - Proporciona feedback tátil ao usuário em uma pulseira conectada, indicando a proximidade de obstáculos detectados pelos sensores.

4. Buzzer - Gera alertas sonoros para informar situações como localização da bengala.

5. MOSFET IRLZ44N (4 Unidades) - Utilizados para acionar os motores de vibração.

6. Diodos Schottky 1N5822 (4 Unidades) - Proporcionam proteção ao MOSFET contra picos de tensão gerados pelos motores de vibração.

7. Baterias Li-on 18650 (2 Unidades) - Fornece energia ao sistema.

8. Módulo de Carregamento TP4056 - Carrega baterias 3,7V com proteção contra sobrecarga, descarga e curto-circuito.

9. Módulo de regulagem de tensão MT3608 - Eleva a tensão da bateria para alimentar a ESP32.

10. Botões de Controle (3 Unidades) - Permitem ao usuário interagir com o aplicativo diretamente da bengala.

11. Módulo INA219 - Monitoramento de tensão e corrente do circuito.

Diagrama da Arquitetura

O diagrama de blocos da bengala inteligente, apresentado na imagem a seguir, organiza visualmente os componentes principais e suas interações. Ele mostra como os sensores capturam dados do ambiente, que são processados pelo microcontrolador para acionar os atuadores, como vibradores e buzzer, enquanto o módulo de energia garante a alimentação estável do sistema e o módulo INA219 monitora a corrente e tensão consumida pelo circuito. Esse diagrama facilita a compreensão da arquitetura, simplifica a análise e implementação do projeto, além de auxiliar na comunicação clara do funcionamento do sistema.

Versionamento

Versão	Data	Modificação	Autor
1.0	24/11/2024	Criação do documento	José Luís
1.1	01/12/2024	Elaboração da arquitetura	Fernanda Diniz
1.2	01/12/2024	Lista de componentes	Fernanda Diniz & Gabriel S. Lima & Nathan Zeidan
1.3	01/12/2024	Fluxograma Geral	Fernanda Diniz
1.4	01/12/2024	Organização das imagens	Fernanda Diniz
1.5	01/12/2024	Revisão do documento	Fernanda Diniz & Gabriel S. Lima & Nathan Zeidan
1.6	20/01/2025	Revisão Diagrama de Arquitetura	Fernanda Diniz
1.7	16/02/2025	Atualização Arquitetura de Eletrônica	Fernanda Diniz