Arduino UNO R4 - Sensor de Força
Este tutorial ensina como usar um sensor de força com o Arduino UNO R4. Em detalhes, vamos aprender:
- Como um sensor de força funciona
- Como conectar o sensor de força ao Arduino UNO R4
- Como programar o Arduino UNO R4 para ler o valor do sensor de força
Hardware Necessário
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Sobre o Sensor de Força
O sensor de força às vezes é chamado de resistor sensível à força, resistor sensor de força ou simplesmente FSR. É um tipo de resistor que altera sua resistência quando uma pressão é aplicada a ele.
- Acessível e simples de operar.
- Eficaz para detectar pressão física ou aperto.
- Não é eficaz para medir o peso em libras.
O sensor de força é usado em baterias eletrônicas, celulares, consoles de jogos portáteis e muitos outros aparelhos eletrônicos portáteis.
Pinagem
Um sensor de força tem dois pinos. Como ele funciona como um resistor, não precisamos diferenciar esses pinos. Eles são idênticos.
Como Funciona
O sensor de força é como um resistor que muda sua resistência conforme a força com que é pressionado. Quanto mais forte você pressiona, menor é a resistência entre as duas pontas.
Diagrama de Ligação
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Veja A melhor forma de alimentar o Arduino Uno R4 e outros componentes.
Como Programar para o Sensor de Força
O Arduino UNO R4 tem pinos identificados de A0 a A5 que são usados para entrada analógica. Esses pinos convertem a tensão, que vai de 0 volts a VCC, em números inteiros entre 0 e 1023. Esse número é conhecido como ADC ou valor analógico.
Ao conectar um pino do sensor de força a um pino de entrada analógica, podemos usar a função analogRead() para ler o valor analógico do pino. Isso nos diz quanta pressão está sendo aplicada.
Código Arduino UNO R4
/*
* Este código de Arduino UNO R4 foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de Arduino UNO R4 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-force-sensor
*/
#define FORCE_SENSOR_PIN A0 // The Arduino UNO R4 pin connected to the FSR force sensor with 10K pulldown
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int analogReading = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
Serial.print("Force sensor reading = ");
Serial.print(analogReading); // print the raw analog reading
if (analogReading < 10) // from 0 to 9
Serial.println(" -> no pressure");
else if (analogReading < 200) // from 10 to 199
Serial.println(" -> light touch");
else if (analogReading < 500) // from 200 to 499
Serial.println(" -> light squeeze");
else if (analogReading < 800) // from 500 to 799
Serial.println(" -> medium squeeze");
else // from 800 to 1023
Serial.println(" -> big squeeze");
delay(1000);
}
Passos Rápidos
Siga estas instruções passo a passo:
- Se esta é a sua primeira vez usando o Arduino Uno R4 WiFi/Minima, consulte o tutorial sobre como configurar o ambiente para o Arduino Uno R4 WiFi/Minima na Arduino IDE.
- Conecte o sensor de força ao Arduino Uno R4 conforme o diagrama fornecido.
- Conecte a placa Arduino Uno R4 ao seu computador usando um cabo USB.
- Abra a Arduino IDE no seu computador.
- Selecione a placa Arduino Uno R4 apropriada (por exemplo, Arduino Uno R4 WiFi) e a porta COM.
- Copie o código acima e abra-o na Arduino IDE.
- Clique no botão Upload na Arduino IDE para fazer o upload do código para o Arduino UNO R4.
- Pressione o sensor de força.
- Confira o resultado no Serial Monitor.
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Force sensor reading = 132 -> light touch
Force sensor reading = 147 -> light touch
Force sensor reading = 394 -> light squeeze
Force sensor reading = 421 -> light squeeze
Force sensor reading = 607 -> medium squeeze
Force sensor reading = 791 -> medium squeeze
Force sensor reading = 921 -> big squeeze
Force sensor reading = 987 -> big squeeze
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Vídeo
O vídeo de demonstração abaixo usa o código abaixo:
/*
* Este código de Arduino UNO R4 foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de Arduino UNO R4 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-force-sensor
*/
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
// OLED display configuration
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1
Adafruit_SSD1306 display(
SCREEN_WIDTH,
SCREEN_HEIGHT,
&Wire,
OLED_RESET
);
// Force-sensitive resistor input
#define FORCE_SENSOR_PIN A0
// LED pins used to indicate force level
const int ledPins[8] = {
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
};
// Calibrated force sensor range
const int FORCE_MIN = 0;
const int FORCE_MAX = 1000;
// Exponential moving average filter
float smoothValue = 0;
const float alpha = 0.3;
// Initialize hardware and display
void setup() {
Serial.begin(115200);
// Configure LED outputs and turn all LEDs off.
for (int i = 0; i < 8; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
// Initialize the OLED using I2C communication.
if (!display.begin(
SSD1306_SWITCHCAPVCC,
0x3C
)) {
Serial.println("OLED failed!");
// Stop execution if the OLED cannot be initialized.
while (1);
}
display.clearDisplay();
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
// Display startup screen.
display.setTextSize(2);
display.setCursor(20, 25);
display.println("DIYables");
display.display();
delay(1500);
// Initialize the filter with the first sensor reading
// to prevent an incorrect initial value.
smoothValue = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
}
void loop() {
// Read the current FSR value.
int rawValue = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
// Apply exponential moving average filtering
// to reduce sensor noise and fluctuations.
smoothValue =
alpha * rawValue +
(1.0 - alpha) * smoothValue;
int forceValue = (int)smoothValue;
// Convert the sensor value into 8 force levels.
int level = map(
forceValue,
FORCE_MIN,
FORCE_MAX,
0,
8
);
level = constrain(level, 0, 8);
// Turn on LEDs progressively according to the force level.
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (i < level) {
digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
}
else {
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
}
// Output sensor data for monitoring and calibration.
Serial.print("FSR = ");
Serial.print(forceValue);
Serial.print(" | Level = ");
Serial.println(level);
// Refresh OLED display.
display.clearDisplay();
// Display title.
display.setTextSize(2);
display.setCursor(50, 0);
display.println("FSR");
// Configure the force indicator as a battery-style bar.
int barX = 10;
int barY = 25;
int barWidth = 108;
int barHeight = 18;
// Draw the outer bar.
display.drawRect(
barX,
barY,
barWidth,
barHeight,
SSD1306_WHITE
);
// Draw the battery terminal.
display.fillRect(
barX + barWidth,
barY + 5,
4,
8,
SSD1306_WHITE
);
// Calculate the filled portion based on the force level.
int fillWidth = map(
level,
0,
8,
0,
barWidth - 4
);
if (fillWidth > 0) {
display.fillRect(
barX + 2,
barY + 2,
fillWidth,
barHeight - 4,
SSD1306_WHITE
);
}
// Display current force level.
display.setTextSize(1);
display.setCursor(5, 50);
display.print("LEVEL: ");
display.print(level);
display.print("/8");
// Display project branding.
display.setCursor(78, 50);
display.print("DIYables");
display.display();
// Short delay for stable display updates.
delay(30);
}