Monitoramento Inteligente de Resíduos com Arduino 101: Integração BLE e WiFi

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade	Observações
Arduino 101	1	Microcontrolador principal, envia dados via BLE.
Seeed Base Shield V2	1	Simplifica todas as conexões.
Arduino WiFi Shield 101	1	Conectado ao Arduino 101 para transmissão via WiFi.
Arduino MKR1000	1	Alternativa ao WiFi Shield 101; usada da mesma forma.
Sensor Ultrassônico HC-SR04 (Genérico)	1	Do kit Grove Arduino 101; qualquer sensor ultrassônico funciona.
Bateria 9V (genérica)	1	Fonte de alimentação.
Conector de Bateria 9V	1
Fios Jumpers (genéricos)	1 conjunto
Chave Deslizante	1
LED (genérico)	3

Ferramentas Necessárias

• Pistola de Cola Quente
• Furadeira Manual Bosch

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE
• Blynk – App para visualização do projeto em dispositivos móveis.

Sobre o Projeto

Introdução

Sistema Inteligente de Monitoramento de Lixo usando Internet das Coisas (IoT).

Vivemos em uma era onde tarefas e sistemas se fundem com o poder do IoT para criar sistemas mais eficientes e executar trabalhos rapidamente! Com todo o poder na ponta dos dedos, esta é nossa solução.

A Internet das Coisas (IoT) deve incorporar transparentemente um grande número de sistemas diferentes, fornecendo dados para milhões de pessoas. Construir uma arquitetura geral para IoT é complexo, devido à enorme variedade de dispositivos, tecnologias de camada de enlace e serviços envolvidos.

Uma das principais preocupações ambientais é o gerenciamento de resíduos sólidos, que impacta a saúde e o meio ambiente. A detecção, monitoramento e gestão de resíduos é um dos problemas primários da era atual. O método tradicional de monitorar manualmente o lixo em lixeiras é um processo trabalhoso, que consome mais esforço humano, tempo e custo, os quais podem ser evitados com as tecnologias atuais.

Esta é nossa solução: um método no qual o gerenciamento de resíduos é automatizado. Nosso sistema de monitoramento de lixo IoT, uma forma inovadora que ajudará a manter as cidades limpas e saudáveis.

Siga para ver como você pode causar impacto ajudando a limpar sua comunidade, casa ou arredores, dando um passo para uma melhor forma de viver :)

Visão Geral do Sistema de Monitoramento

A ideia surgiu ao observarmos que o caminhão de lixo passava pela cidade duas vezes ao dia. Embora completo, era ineficiente. Por exemplo, a rua A é movimentada e enche rápido, enquanto a rua B, após dois dias, mal está pela metade. Isso realmente acontece e nos deu o momento "Eureka"!

Nosso sistema fornece um indicador em tempo real do nível de lixo em uma lixeira a qualquer momento. Com esses dados, podemos otimizar rotas de coleta e reduzir consumo de combustível. Permite que coletores planejem coletas diárias/semanais.

Critérios

O modelo básico funciona assim:

1. Primeiro, insira a altura da lixeira. Isso ajuda a gerar a porcentagem de lixo.
2. Dois critérios devem ser satisfeitos para indicar que a lixeira precisa ser esvaziada:
   • Quantidade de lixo: Se a lixeira estiver metade cheia, não precisa esvaziar. Nosso limite (threshold) é 75% da capacidade (ajustável).
   • Tempo: Se uma lixeira enche 20% e não muda por uma semana, o lixo começa a apodrecer. Nosso nível de tolerância é 2 dias; se estiver abaixo de 75% mas com 2 dias de idade, também precisa ser esvaziada.

A Eletrônica

Com esses critérios em mente, a parte técnica:

• Um sensor ultrassônico (sensor de distância) é colocado no interior da tampa, voltado para o lixo. À medida que o lixo aumenta, a distância entre o sensor e o lixo diminui. Esses dados em tempo real são enviados ao microcontrolador.
• Nosso microcontrolador, o Arduino 101, processa os dados e, com ajuda do WiFi, envia para um app.
• O app representa visualmente a quantidade de lixo com uma pequena animação.

Este processo indicará todas as lixeiras que precisam de atenção, permitindo ao usuário tomar a rota mais eficaz.

Sobre Nós

Postamos todos nossos projetos no Instructables, onde você pode explorar, documentar e compartilhar criações DIY. Também pode se inscrever no nosso Canal YouTube. Postamos muitas fotos em andamento e conversamos no Instagram.

Se gostar do que fazemos e quiser nos apoiar, faça no Patreon. Para consultas de trabalho: technovationrobot@gmail.com

Materiais

Hardware:

• Grover Base Shield v2
• Arduino 101
• Bateria 9V (Gearbest) – alimenta o Arduino
• Recipiente Plástico (Gearbest) – caixa à prova d'água para componentes
• Sensor Ultrassônico (Gearbest) – componente-chave
• Jumpers (Gearbest)
• Arduino MKR1000 (Amazon) – microcontrolador com WiFi integrado
• Tinta Spray Branca – para acabamento profissional

Ferramentas:

• Furadeira Elétrica (Gearbest)
• Pistola de Cola Quente (Gearbest)

Software:

• Arduino IDE
• Blynk – App Android para comunicação com microcontroladores WiFi.

Sobre a Gearbest: você encontra todos os produtos, especialmente para hobbyistas. Barato e boa qualidade, altamente recomendado!

Construa o Modelo

Hora de fazer nosso próprio sistema para testar o conceito em casa, em pequena escala! Procure um pequeno recipiente plástico velho e certifique-se que os componentes caibam.

Remova a tampa e marque os dois "olhos" do sensor ultrassônico. Este será o lado voltado para o fundo da lixeira.

Use a maior broca (a minha era 10mm) e fure os buracos. Se ainda estiverem pequenos, lixe levemente até o sensor encaixar perfeitamente, rente à superfície.

Pintura Spray

Escolhemos branco, mas pode escolher a cor que preferir. Aplique duas demãos dentro e fora, não esqueça a tampa. Nota: Os fumos são tóxicos, faça ao ar livre.

Fixe o Sensor Ultrassônico

Empurre o sensor e aplique pontos de cola quente para fixá-lo. Faça um furo para a chave e encaixe tudo no lugar.

O Circuito

Monte a Base Shield no Arduino 101 e conecte o sensor ultrassônico no pino D6.

Gabinete

Encaixe todos os componentes com cuidado e feche a caixa.

Usei a lixeira de casa para testar o modelo.

Corte e cole dois pedaços de fita dupla face e fixe o sistema na tampa da lixeira, garantindo que o sensor aponte para baixo.

Introdução ao App Blynk

Para conectar à internet usamos uma plataforma pronta chamada Blynk, disponível na Google Play Store. Há inúmeros exemplos de como usar o app com Arduino no IDE: Arquivos > Exemplos > Blynk.

Link do app Blynk: https://play.google.com/store/apps/details?id=cc.

Configurando o App e o Código

Para programar o Arduino 101, primeiro instale os drivers necessários. No Arduino IDE, vá em Ferramentas > Placa > Gerenciador de Placas, procure por "intel curie boards" e instale a versão correspondente ao seu IDE.

Baixe as bibliotecas necessárias: WiFi101, Blynk e Ultrasonic, todas no Gerenciador de Bibliotecas do Arduino (Sketch > Incluir Biblioteca > Gerenciar Bibliotecas).

Teste

No app Blynk, criamos uma representação com 3 LEDs do nível de lixo. Selecione Arduino 101 como microcontrolador e como "tipo de conexão" BLE, NÃO Bluetooth clássico!

Você receberá por e-mail o "auth token" que deve ser inserido no código (indicado no código).

Resultados!

Aqui estão os resultados do conceito funcionando!

Capturas de tela do meu celular enquanto enchia a lixeira. No app Blynk, alinhamos três LEDs verticalmente: Verde (0-25%), Laranja (25-65%), Vermelho (65-100%).

Após colocar 10% de lixo e fechar a tampa, o LED verde acende, os outros permanecem apagados. A 50%, verde e laranja acesos. No máximo, todos os três LEDs e um sorriso acendem! Parabéns, o modelo funciona :)

Passo 14: GPS

IMPORTANTE

Não implementamos este passo pois precisaríamos de pelo menos 20 modelos para instalar nas lixeiras da cidade, o que ficaria muito caro. Apenas apresentamos a ideia, que quando simulada aleatoriamente deu a rota mais curta com resultados corretos!

Planeamos fundir nosso projeto com o Google Maps. Funcionaria assim:

1. Percorra a cidade manualmente coletando coordenadas GPS de cada lixeira. Salve no Google Maps.
2. No sistema do modelo, em vez de um LED, faça o mesmo para o número de lixeiras (ex: 20).

Quando o motorista inicia o dia, abre o Blynk e vê quais lixeiras precisam de atenção. Seleciona cada uma (cada uma com seu número) e gera a rota mais curta e eficiente!

Oportunidades Amplas

Após construir um, percebemos o quão amplamente este sistema pode ser usado para transformar uma tarefa cansativa em algo eficiente! O impacto em uma cidade ou país em grande escala é compreensível, e esperamos que no futuro seja implementado. Mas além disso, cada indivíduo pode se beneficiar: uma comunidade, um condomínio ou até uma casa podem usar esta ferramenta poderosa alimentada pela IoT para simplificar a vida!

Passo 16: Complicações

Algumas complicações previstas para escala maior:

• Garantir que sensores ultrassônicos estejam corretamente posicionados. Se o lixo acumular no meio, o sensor pode dar dados enganosos.
• Podem jogar líquidos/água na lixeira. O design precisa ter eletrônica à prova d'água e software embarcado robusto.
• O MAIOR problema: disponibilidade de redes 3G/4G. Nosso modelo caseiro contornou isso usando WiFi. Este é o único grande obstáculo, embora eu acredite que em poucos anos todo canto do mundo terá conexão à internet.

Conclusão

O projeto como um todo parece promissor, mas definitivamente precisa de pequenos ajustes. Adoraríamos ver suas versões, sugestões ou ideias – deixe nos comentários.

Esperamos que tenham gostado, continuemos trabalhando em ideias para impactar nossas vidas e ambiente. Curtam, compartilhem e inscrevam-se para não perder os próximos projetos.

FELIZ MAKER : )

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Cubex, o cofre sensor. Assista AQUI.

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Código

App IoT Monitoramento de Lixo (Arduino)

Este app exibe o nível de lixo em tempo real com três LEDs verticais no Blynk. Verde: 0-25%, Laranja: 25-60%, Vermelho: 60-100%.

#define BLYNK_PRINT Serial
#include <BlynkSimpleCurieBLE.h>
#include <CurieBLE.h>
#include <Ultrasonic.h>

// Token de autenticação do Blynk (obtenha no app, Configurações do Projeto)
char auth[] = "8b7229b2c3ec4b999eca6781903a208d";

BLEPeripheral blePeripheral;
WidgetLED green(V1);
WidgetLED orange(V2);
WidgetLED red(V3);
Ultrasonic ultrasonic(7);
int distance = 0;
int thresh[3] = {20, 12, 4};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  delay(1000);
  blePeripheral.setLocalName("garbage");
  blePeripheral.setDeviceName("garbage");
  blePeripheral.setAppearance(384);
  Blynk.begin(blePeripheral, auth);
  blePeripheral.begin();
  Serial.println("Aguardando conexões...");
}

void loop() {
  distance = ultrasonic.distanceRead();
  Serial.print(distance);
  Blynk.run();
  if (distance <= thresh[0] && distance >= thresh[1] && distance >= thresh[2]) {
    green.on();
    Serial.println(1);
  } else if (distance <= thresh[0] && distance <= thresh[1] && distance >= thresh[2]) {
    green.on();
    orange.on();
    Serial.println(2);
  } else if (distance <= thresh[0] && distance <= thresh[1] && distance <= thresh[2]) {
    green.on();
    orange.on();
    red.on();
    Serial.println(3);
  } else {
    green.off();
    orange.off();
    red.off();
    Serial.println(0);
  }
  delay(100);
}

Esquemáticos

Conecte a Base Shield V2 ao Arduino 101, depois o sensor ultrassônico no slot/pino D6. Diagrama no Fritzing para quem não usa a Shield.