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+====== Sensor de distância por ultra-sons ======
+//Conhecimento necessário:
+[HW] [[pt:hardware:homelab:digi]],
+[AVR] [[pt:avr:timers]],
+[LIB] [[pt:software:homelab:library:timer]], \\
+[LIB] [[pt:software:homelab:library:module:lcd_graphic]], [LIB] [[pt:software:homelab:library:module:sensor]] //
+===== Teoria =====
+[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:srf05.jpg?160|Sensor de distância ultrasónico SRF05}}]
+Um sensor de distância por ultra-sons determina a distância a um objecto através da medição do tempo necessário ao som ser reflectido de volta a partir do objecto. A frequência do som está algures no intervalo dos ultra-sons, isto assegura um direcção mais concentrada da onda sonora porque um som com alta frequência dissipa-se menos no ambiente. Um sensor de distância ultra-sónico típico consiste em duas membranas. Uma membrana produz um som, outra captura o seu eco. Basicamente, são uma coluna e um microfone. O gerador de som gera pequenos (o comprimento é um par de períodos) impulsos de ultra-sons e dispara o cronómetro. A segunda membrana regista a chegada do impulso de som e pára o cronómetro. A partir do tempo medido é possível calcular a distância percorrida pelo som. A distância até ao objeto é metade da distância percorrida pela onda sonora.
+[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:sensor_ultrasonic_principle.png?280|Princípio de funcionamento de um sensor de distância por ultra-sons.}}]
+Os sensores ultra-sónicos têm variados usos na vida quotidiana. São usados para substituir fitas métricas em dispositivos de medição para locais de construção. Os carros são equipados com sensores de estacionamento ultra-sônicos. Além de medir distâncias, podem apenas registar a presença de objetos num determinado alcance ou faixa, por exemplo, em zonas de perigo à volta de máquinas em laboração. Se o transmissor e o receptor de ultra-sons estão separados, a velocidade de fluxo da substância entre elas pode ser medida, pois a onda de som propaga-se mais lentamente a montante e vice-versa.
+===== Prática =====
+O HomeLab está equipado com o sensor de distância ultra-sônico Devantech SRF04/SRF05. O SRF04/SRF05 é apenas sensor e não dá informação directa sobre a distância. Além dos pins de alimentação, o sensor tem também um pino de disparo e um pino de eco. Uma diferença importante entre o SRF05 e o SRF04 é que é possível, no caso de SRF05, usar um único conector físico de pins para o disparador e o sinal de eco. Isto permite ao sensor usar o conector de três fios standard (alimentação, terra e sinal). Quando o pin de disparo está definido como high, o sensor gera ondas ultra-sónicas de 40 kHz com 8 períodos de duração. No momento do disparo, o pino de eco vai a high e assim continua até que o som refletido atinge o sensor de volta. Assim, o sinal de eco reflete, basicamente, o tempo durante o qual o som chega ao objeto e volta a partir do mesmo. Ao medir esse tempo, multiplicando-o depois pela velocidade do som e, por fim, dividindo o resultado por dois, é calculada a distância ao objecto.
+Para usar o SRF04/SRF05 com o AVR, os pins de disparo e eco devem ser ligados a alguns dos pins AVR. Para medir o tempo, é adequado usar um temporizador de 16 bits, por exemplo o //timer3//. De seguida é apresentada uma função que é baseada no controlador Atmega2561 que executa todos os processos de medição - gera o sinal do disparador, começa o temporizador, mede o comprimento do sinal de eco e converte-o na distância em centímetros. A função  bloqueia o processador, significando que o mesmo é ocupado pela função até que o resultado da medição seja recebido mesmo que a medição demore muito tempo. Quanto mais rápido o eco chegar mais rápido o resultado é retornado. Se o eco não chegar, a função espera por ele durante 36 ms e retorna 0. É importante deixar aproximadamente 20 ms de intervalo entre cada medição, para o som gerado durante a medição anterior se desvanecer e a nova medição não ser afetada por este. É importante notar que as ondas sonoras não se perturbam entre si quando vários sensores ultra-sônicos são usados simultaneamente.
+<code c>
+#define ULTRASONIC_SPEED_OF_SOUND 33000 // cm/s
+// Ultrasonic distance measuring
+unsigned short ultrasonic_measure_srf05(pin triggerecho)
+{
+    // Pin setup
+    pin_setup_output(triggerecho);
+    // Set timer 3 to normal mode
+    // with period of F_CPU / 8
+    timer3_init_normal(TIMER3_PRESCALE_8);
+    // Create trigger pulse
+    pin_set(triggerecho);
+    // Reset timer
+    timer3_overflow_flag_clear();
+    timer3_set_value(0);
+    // Wait ~10 us
+    while (timer3_get_value() < 18) {}
+    // End trigger pulse
+    pin_clear(triggerecho);
+    //short delay
+    sw_delay_ms(1);
+    //set the pin as input
+    pin_setup_input_with_pullup(triggerecho);
+    // Wait for echo start
+    while (!pin_get_value(triggerecho))
+    {
+        // Timeout ?
+        if (timer3_overflow_flag_is_set())
+        {
+            return 0;
+        }
+    }
+    // Reset timer again
+    timer3_set_value(0);
+    // Wait for echo end
+    while (pin_get_value(triggerecho))
+    {
+        // Timeout ?
+        if (timer3_overflow_flag_is_set())
+        {
+            return 0;
+        }
+    }
+    // Convert time to distance:
+    //   distance = timer * (1 / (F_CPU / 8)) * speed / 2
+    return (unsigned long)timer3_get_value() *
+        ULTRASONIC_SPEED_OF_SOUND / (F_CPU / 4);
+}
+</code>
+A função apresentada permite ao utilizador escolher o pin de eco/disparo, de modo que o sensor possa ser ligado onde é mais adequado ou onde existe mais espaço. Além disso, a liberdade de escolher os pins permite utilizar a função também em outros dispositivos que não só no HomeLab. A função apresentada pertence já à biblioteca do HomeLab e não é necessário reescrevê-la. Uma coisa deve ser lembrada: a função na biblioteca do HomeLab está rigidamente ligada à velocidade de relógio do módulo de controlo do HomeLab. Usando a função com outras frequências de relógio, esta gerará resultados incorretos. Para usar a função com outras frequências de relógio, esta deve ser implementada manualmente. O código seguinte demonstra o uso do sensor ultra-sónico SRF04/SRF05 com a biblioteca do HomeLab. Ao ligar o sensor é muito importante observar a polaridade da fonte. Sensores incorretamente ligados ficam irremediavelmente estragados.
+<code c>
+// The example program of the ultrasonic distance sensor of the HomeLab
+// Measuring the distance is blocking.
+#include <stdio.h>
+#include <homelab/pin.h>
+#include <homelab/delay.h>
+#include <homelab/module/sensors.h>
+#include <homelab/module/lcd_gfx.h>
+// Pins of ultrasonic sensor
+// Robotic HomeLab II
+//pin pin_pin_trigger_echo = PIN(F, 2);
+// Robotic HomeLab III
+pin pin_trigger_echo = PIN(B, 2);
+// Main program
+int main(void)
+{
+	unsigned short distance;
+	char text[16];
+	// Robotic HomeLab II
+	// Switching to external sensors
+	/*
+	pin ex_sensors = PIN(G, 0);
+	pin_setup_output(ex_sensors);
+	pin_set(ex_sensors);
+ 	*/
+	// Initialization of LCD
+	lcd_gfx_init();
+	// Clearing the LCD
+	lcd_gfx_clear();
+	// Line selection
+	lcd_gfx_goto_char_xy(1,1);
+	// Name of the program
+	lcd_gfx_write_string("Ultrasonic sensor");
+	// Little delay
+	sw_delay_ms(100);
+ 	// Endless loop.
+	while (1)
+	{
+		// Measuring
+		distance = ultrasonic_measure_srf05(pin_trigger_echo);
+		// Was the measuring successful ?
+		if (distance > 0)
+		{
+			// converting the distance to text.
+			sprintf(text, "%3d cm   ", distance);
+		}
+		// Were there errors during the measuring ?
+		else
+		{
+			// Text of the error.
+			sprintf(text, "Error    ");
+		}
+		// Displaying the text on the LCD
+		lcd_gfx_goto_char_xy(3, 3);
+		lcd_gfx_write_string(text);
+		// Little delay
+		sw_delay_ms(500);
+	}
+}
+</code>
+Para se certificar-se de que o sensor ultra-sónico começou realmente a trabalhar, deve verificar-se se o pequeno LED, que está localizado na parte de trás do sensor, pisca a cada medição.