Construa um Estadiómetro Digital: Acompanhe a Altura com Arduino e Sensor a Laser

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino Nano Rev 3	1
Sensor a Laser CJMCU-530 (VL53L0X)	1
Encoder Rotativo KY-040	1
Display OLED SSD1306 128x64	1
Buzzer Passivo	1
Resistores 10 kΩ	2

Sobre o Projeto

Acompanhe o crescimento do seu filho com um estadiómetro digital!

Na infância, minha mãe media minha altura na parede com fita métrica e anotava em caderno. Agora tenho uma neta recém-nascida; quando ela começar a andar, os pais vão querer acompanhar o crescimento. Daí nasceu a ideia do estadiómetro digital.

Baseado em Arduino Nano e sensor Time-of-Flight (ToF), que mede o tempo que a luz laser leva para voltar ao sensor.

Passo 1: Peças e Componentes

• Arduino Nano Rev 3
• CJMCU-530 (VL53L0X) sensor laser
• Encoder rotativo KY-040
• Display OLED SSD1306 128x64
• Buzzer passivo
• 2x Resistores 10 kΩ (pull-up I2C)

Passo 2: O Sensor

O VL53L0X da STMicroelectronics é módulo laser ToF de nova geração em encapsulamento minúsculo, mede distâncias absolutas até 2 m com precisão independentemente da reflectância do alvo. Laser invisível (940 nm), seguro (Classe 1). Integra array de SPADs (Single Photon Avalanche Diodes).

Comunicação I2C. Como o OLED também usa I2C, são necessários 2 resistores pull-up 10 kΩ nas linhas SCL e SDA.

Usei o breakout CJMCU-530 com o VL53L0X.

Passo 3: Operação e Posicionamento do Sensor

Monte o dispositivo no centro do topo do batente da porta; se muito próximo à parede/obstáculo, o feixe IR causa crosstalk e medições erráticas. Alternativa: haste de extensão para afastar da parede (menos prático).

Meça cuidadosamente a distância entre o piso e o sensor (offset) e calibre (próximo passo). Após calibrado, não precisa recalibrar a menos que mova o dispositivo.

Ligue o dispositivo e posicione-se abaixo, ereto e firme. A medição é feita quando o dispositivo detecta altura estável por > 2,5 s. Emite som de "sucesso" e mantém a medida no display.

Passo 4: Calibração do Offset

Pressione o botão do encoder para entrar no modo calibração. Gire o knob: horário adiciona cm, anti-horário subtrai. Range: 0 a 2,55 m. Pressione novamente para confirmar. Dois tons diferentes no buzzer dão feedback acústico. Timeout de 1 min: se não ajustar, sai do modo sem alterar offset salvo. Offset gravado na EEPROM do Arduino (persiste após desligamento).

Passo 5: Código

A ST fornece API completa para VL53L0X (inclui gestos). Para simplificar, usei a biblioteca Pololu VL53L0X para Arduino, mais direta que compilar a API da ST.

Configurei sensor em modo HIGH ACCURACY e LONG RANGE para flexibilidade na altura de instalação e offset. Resulta em detecção mais lenta, mas suficiente para este uso.

Offset armazenado na EEPROM. No loop, nova medição comparada à anterior; se estável por 2,5 s (e não for Out-of-range/Timeout), subtrai do offset e mostra fixa no display. Toca melodia curta no buzzer como confirmação.

Passo 6: Esquemático

Passo 7: Gabinete/Case e Montagem

Como não consigo cortar janelas retangulares em caixas comerciais, projetei case em CAD e mandei imprimir 3D. Não é a opção mais barata, mas oferece precisão e flexibilidade no posicionamento dos componentes.

O chip laser fica exposto (sem vidro de proteção) para evitar crosstalk e medições erráticas. Se quiser cobrir, precisa de procedimento de calibração complexo (documentação ST).

Arquivos: HTAY.ino (código), HTAY.stl (modelo 3D).

GitHub bibliotecas: Pololu VL53L0X Arduino

Esquemático