Como ENXERGAR com SOM: SONAR caseiro

Saudade de submarino, né, meu filho? A gente também. É por isso que hoje a gente vai fazer uma experiência que tem tudo a ver com o submarino, que é um sonar caseiro.

Sim. E no final, a gente ainda vai simular uma batalha naval com ele. Antes de qualquer coisa, vamos entender direito o que que é exatamente esse sonar.

E qual a diferença entre um sonar e um radar ou até de um lidar, basicamente serve pra localizar objetos. Que que ele faz? Ele emite uma onda sonora, um som, normalmente é um som ultrassônico, você não consegue ouvir esse som, ele não tá na frequência que a gente consegue ouvir, alguns animais, por exemplo, ouvir, o ser humano não.

Esse som viaja, quando ele bate em algum objeto, ele volta. E aí, o sonar faz um cálculo. Quanto tempo o som demorou pra ir até voltar.

Com isso, ele consegue saber a distância que aquele objeto tá. Esse equipamento é superútil em navegação, você pode saber, por exemplo, onde tá o fundo do mar. Cê tá navegando, cê bota o sonar pra baixo, cê sabe a distância do fundo.

Os submarinos usam pra caramba o sonar e tem dois tipos de sonares de submarino. Esse que eu falei que ele emite um som e pega o reflexo do som, mas eles também têm um sonar passivo. Porque se eles ficarem usando esse emissor de som aí debaixo da água, logo o inimigo percebe que tem um submarino ali.

Então, eles ligam só o de som, eles ficam recebendo ondas sonoras, analisam aquelas ondas e com base nisso sabe se o que tá em volta ali é uma pedra, é um navio, é uma baleia passando e a gente mostrou naquele bora ver do submarino. A diferença dum sonar pro radar é que o radar não emite som, ele emite ondas eletromagnéticas, são ondas de rádio. Então, um avião, por exemplo, não usa o sonar, ele usa um radar ali na frente pra identificar o que ele precisa no meio do caminho.

Debaixo d'água, é melhor usar um sorrir, porque afinal de contas, a gente viu ali no submarino que ondas eletromagnéticas não propagam tão debaixo d'água o som sim. Talvez cê já tenha ouvido falar do é uma espécie de radar também, só que em vez de ondas de rádio, ele vai emitir um laser e esse laser em geral, ele faz um varrimento pra cima e pra baixo, de um lado, pro outro e você consegue pegar um objeto em três D com base nisso. Então, carros autônomos, por exemplo, no vídeo que a gente fez, a gente já mostrou, eles costumam usar lidar pra conseguir saber quais são os objetos que tão andando por ali.

Mas vamos fazer o mais basicão aqui no Manual do Mundo, fazer o roots, o que a gente consegue fazer na unha e o você não vai acreditar. Você só vai precisar de três coisas, basicamente, de um arduino, de um servo motor, esse motorzinho que você consegue controlar indo pra lá e pra cá, que parece um limpador de para-brisas e de um sensor ultrassônico de distância, que a gente já usou muitas vezes aqui. Como cê deve ter imaginado a nossa estrelinha, esse negócio aqui, se você talvez tenha isso aqui no sensor de ré do seu carro.

A gente consegue formar uma imagem parecida com aquelas que cê vê no painel de avião de caça, se a gente girar esse negócio. Então, ele faz uma medição aqui, faz aqui, faz aqui, faz aqui, faz aqui, faz aqui, ele vai varrendo o terreno e vendo se tem algum objeto naquela linha que ele tá apontando. Se tiver algum objeto, ele vai plutar, ele vai desenhar isso numa tela.

Como cê deve ter imaginado também, pra gente fazer esse sensor virar, como se fosse uns olhinhos de uma cabeça, de um lado pro outro, a gente vai usar o servo motor. O projeto que eu vou montar aqui agora foi baseado no que a gente viu no canal chamado How To Mechatronics, então, o link pro projeto original, pros códigos originais e também pros códigos que a gente vai aqui, que foram modificados, tá tudo embaixo na descrição do vídeo, fechou? Vamos parar com a falação e montar essa bagaça, então.

Olha que bacana, uma técnica que a gente acabou de descobrir aqui, que eu acho que vale um joinha só por causa disso, hein. Em vez de colar as coisas direto com a cola quente, pra você preservar os objetos, cê pode passar uma em cima e depois colar por cima da assim cê não vai estragar nem a protoboard, nem o arduino, vira uma espécie de uma fita dupla face. O servomotor vai direto no papelão, mesmo que ele resistente e eu vou fazer uma espécie de uma casinha de papelão pra colar depois o sensor ultrassônico.

Na verdade, eu não colo direto o sensor, eu vou colocar os cabos dele, são quatro, depois eu enrolo com silver tape e colo essa silver tape na casinha de papelão. A última coisa que eu tenho que fazer é encaixar tudo isso em cima do eixo do servo motor. Isso tá ficando chique demais.

Elon Musk que se cuide. O que a gente precisa fazer agora é conectar essas coisas, é relativamente simples. O sensor, ele tem dois fios de alimentação, um positivo e um negativo e dois fios de comando, né, dois fios onde passa informação.

Precisa conversar com ele. O servo motor é mais simples ainda. São dois fios de alimentação e só um de informação.

Se você quiser fazer esse projeto em casa, os pinos que a gente tá usando, esses detalhes técnicos tão todos ali no código de arduino, é só baixar, tá? OK, mas na prática, como é que a gente faz aqui? Primeira coisa que eu tenho que fazer é colocar um código no arduino pra ele botar o cervo na posição zerada, pra ele colocar bem virado pra frente.

E na hora que eu parafusei, aqui eu não sei se ele tava na posição zerada. Então, tem um código de arduino só pra fazer isso, tá? A gente criou uma pastinha com todos os códigos que eu vou usar, cê pode baixar essa pasta e lá dentro cê acha o código já, tá aqui dentro dessa pasta acervo noventa, cê tem que ter o instalado, que é o programinha que coloca o código no arduino, eu já tenho, então, eu clico aqui, ele já entra, beleza?

Aí eu conecto aqui e eu vou subir esse código pra arduino. Na hora que ele subir, provavelmente, esse motor vai dar uma viradinha. Agora, o motor tá zeradinho.

Então, eu vou tirar o parafuso que eu coloquei e vou botar na posição virado pra frente, né, porque eu consigo acertar aqui. Segundo código que eu vou subir aqui, é o código que a gente vai usar no sonar mesmo. Então, tá aqui, Sonar arduino, eu abro isso aqui no e eu simplesmente subo o código aqui no arduino.

Falta uma coisa ainda aqui que a gente vê isso na tela. Não dá pra ver nada, por enquanto é só um zoinho indo pra lá e pra cá. Pra isso, a gente vai ter que usar uma coisa que a gente nunca usou aqui no manual do mundo, que chama é uma linguagem de programação, que o pessoal que gosta de Arduino costuma usar bastante, porque ele permite que você faça algumas coisas aqui na tela do computador.

Então, a gente já tem naquela pasta lá, o código pra você rodar em Processig, mas antes, cê vai ter que dar um download aqui, tem que entrar no site do Processing e baixar, tá? É Processing. org.

Aí você baixa ali pro seu sistema operacional, depois cê entra no nosso zip e tem aqui ó, sonar processing, é só você dar dois cliques e rodar. Vai abrir uma coisa muito parecida com o programinha que roda no Arduino, com o Idea do Arduino. A única coisa que cê vai ter que mudar nesse código que já vem, que a gente já tá mandando pra você, é a porta do Arduino, que pode ser diferente.

Isso, você vai descobrir lá no programinha do Arduino, que porta que tá rodando. No nosso caso, aqui, deixa eu ver, ó. Ele tá rodando na porta com quatro.

Então, vamos colocar aqui no assim, aqui no código, com quatro, que é a nossa porta. Feito isso, é só você dar um play aqui em cima, teoricamente tem que abrir uma tela verde, abriu a tela verde e começou a varrer. Olha que legal, esse movimento que ele tá fazendo, que cê tá vendo aí, ele tá vendo sem alguma coisa na frente, se tiver, vai aparecer vermelho.

De vez em quando dá uma falhinha ou outra e aparece uma linha vermelha, nada a ver ali no meio. Mas, quando tem algum objeto mesmo, ele consegue identificar objeto de tudo isso na teoria. Vamos botar essa caneca aqui, ver se ele pega a caneca.

Pegou. Não deixa eu bater que vai estragar. Pegou a caneca, marvado!

Vamos ver se as distâncias que ele tá marcando tão mais ou menos certas aqui, né? Então, ó, vou colocar uns dez centímetros. A caneca tem que aparecer, é, apareceu na linha, mais ou menos, ali dos dez centímetros.

Vou colocar um pouco mais longe. Ó, ele já apareceu na linha quase dos vinte. Ah, tá ficando cada vez mais longe do nosso radar, aqui, mais ou menos, eu imagino que seja o limite dele.

Exatamente, tá bem na bordinha. Pra você que tá aí do outro lado da tela, cê pode pensar, ah, mas esse brinquedinho, né, que fica pintando de vermelho da tela, não tem muita utilidade. Tem sim.

Isso aqui pode fazer a diferença entre a vida e a morte, se você tiver dentro de um submarino fechado, por exemplo, sem janela, como aquele submarino de guerra que a gente visitou. E você precisa saber o que tá em volta de você. Então, você consegue enxergar com isso.

Ou então, se você tiver numa situação que não existe nenhuma luz, você consegue enxergar a partir do som. Pela tela a gente tem um objeto que tá um pouco distante à direita, depois um objeto bem próximo do centro e um objeto distante à esquerda de novo. Se eu tivesse que soltar um torpedo, agora, por exemplo, eu já saberia onde estão os meus alvos.

Eu acho que dava pra dar uma turbinada nesse negócio e fazer uma espécie de uma guerrinha aqui, hein. Vamos lá pra fora. Essa aqui é a nossa bazuca-ciclópe-morcego-3000.

Bazuca, porque aqui na ponta a gente tem uma linda bazuca de água. Sim, isso aqui tá ligado na torneira e a gente consegue controlar usando uma válvula solenoide, aquela espécie daquela torneira elétrica que cê aperta um botão e ela deixa soltar a água. Ao mesmo tempo, a gente consegue ter o controle do ângulo de inclinação aqui da bazuca.

Então, se eu mirar um pouco mais pra cima, a água vai mais longe, se eu virar mais pra frente, a água vai um pouco mais pra baixo. Como se fosse um canhão mesmo, cê tem que calcular toda a balística da coisa lá. Além disso, essa base, ela vira, ela vira cento e graus, você consegue mirar melhor a bazuca.

Também é um equipamento morcego, porque ele tem um detector solar em cima. Inclusive, esse detector solar é um detector Ciclópe, porque ele usa um olho só. Na verdade, usa um transdutor só, que é aquele microfoninho ou aquela caixinha de som que tem no sonar, porque no sonar cê tem um lado que é uma caixa de som, do outro lado o microfone.

Nesse caso, a caixa de som, o microfone é a mesma peça. Inclusive, é o que se usa como sensor de ré no carro, que a gente comprou e liga no arduino aqui. E tudo vai ser controlado à distância, ou seja, eu vou ficar lá dentro da minha sala e eu vou enxergar os alvos aqui, vou tentar derrubar os alvos sem ver o que eu tô fazendo, só pela imagem do sonar.

Vamos botar um porta-aviões de alvo aqui pra ver se eu consigo acertar, usando só o sonar como base. Olha só que bacana, essa faixa vermelha é o porta-aviões. Ele não tá exatamente na minha frente, né?

Eu tenho que virar o conjunto todo um pouco pra lá. Então, eu vou tentar virar aqui, mais ou menos, uns trezentos e trinta e nove graus, Ele vai virar. Vamos ver.

Vamos tentar disparar. Um, dois, três. Acho que eu tenho que virar um pouquinho pra esquerda, né?

Único detalhe é que eu tava aqui vendo tudo que tava acontecendo. Então, apesar de ser meio difícil acertar o ângulo e tal, eu conseguia enxergar o barquinho lá. Vamos fazer a mesma coisa agora, comigo, controlando dentro da minha sala, sem ver absolutamente nada, como se fosse o Sumarinho de fato.

Agora, lascou, eles tão lá fora, esse aqui é o meu rádio, que eu comunico com a equipe do Convés, que são eles, eles botaram esse alvo, eu sei lá onde, essa câmera tá gravando, lá fora eles tão gravando também e eu tenho que acertar o alvo. Vamos começar aqui, tô vendo três alvos na tela, né? Um grandão no meio, vamos começar por uma mais fácil, né?

Ele vai tá mais ou menos ali, tem que virar quinze graus pra lá, vamos ver. Zero quinze A. Vamos tentar, né?

Ele tá perto, tá mais ou menos a um metro, eu acho que se eu colocar um ângulo de quinze graus, zero quinze. Levantei. Posso atirar meu míssil de água?

Liberado. Capitão Iberê, tiro foi curto e a direita, água. Vamos lá, vamos lá.

Vou ter que jogar bastante pra direita aqui, eu chutaria uns dez graus. Ó, quando ele varre de novo a tela, eu consigo ver se eu acertei, porque o alvo tem que tá bem no meio da tela. Não, não tá mais uns seis graus.

Zero zero seis. Ah, agora acho que foi. Zero vinte E de elevação, vamos subir ali o o tiro.

Posso atirar? Capitão Iberê, liberado. Um, dois, três e.

Alvo abatido. Vamos para o próximo. Zero trinta A, tentando colocar o alvo aqui no meio.

Perfeito. Tá exatamente no meio, só que tá mais longe. Então, eu tava vinte graus a elevação, eu vou colocar trinta e cinco.

Posso tacar fogo aqui? Capitão Iberê, canhão armado, liberado. Equipe de convés, qual é o resultado?

Alvo eliminado. Aê! O outro alvo tava bem pra esquerda, então eu vou voltar ali uns quarenta e cinco graus.

Agora apareceu aqui, tá na minha tela já, tá na minha tela. Tem que voltar mais uns cinco graus. Tá no meio.

Equipe de convés, preparar tiro. Tiro liberado. Um, dois, três e.

Radar voltando. Se tiver verde, Se o nosso radar morcego-ciclópe-sonar, não vale um joinha, eu não sei o que mais. Atenção, capitão, detectamos um alvo adicional, nem todos os alvos foram abatidos.

Repito, nem todos os alvos foram abatidos. Temos o submarino é detectado e ele está se movendo, rápido. Eita, nós.

Lá vem, lá, agora eu tô bom nesse negócio. Agora eu tô bom, cês querem me sacanear? Cês querem me sacanear?

Vamos lá, o submarino tá a zero sessenta zero sessenta e vira completamente a maquininha, ah, tá quase no meio do alvo, zero. Preparar tiro? Autorizado.

Capitão, tiro o longo e a direita. Longo e a direita. Vai dar um minuto, o submarino vai andar.

Preparar tiro? Atenção capitão, nossos instrumentos estão detectando que o submarino está se movendo, está se movendo rápido. Submarino vai andar.

Cadê o submarino? Filho da mãe? Bem no meio.

Preparar tiro. Autorizado. Resultado?

Alvo abatido, parabéns capitão. Cês tavam achando que cês não iam me pegar nessa, né? Que eu tava, que eu tava cru no negócio aqui.

É, rapaz. Aqui é piloto submarino, meu. Tá pensando o quê?

Ó o tamanhinho do alvo que os cara colocaram pra mim, tipo, dez centímetros. Ô, cara.