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O FINDIT é um sistema de rastreamento por proximidade desenvolvido com microcontroladores ESP32 e comunicação Bluetooth Low Energy (BLE).
O projeto surgiu a partir da necessidade de facilitar a localização de setores e itens em ambientes com estoques dinâmicos, nos quais mudanças frequentes na disposição física podem dificultar a localização de produtos.
A solução utiliza dispositivos ESP32 configurados como Beacons BLE e um ESP32 atuando como Scanner, capaz de identificar o beacon selecionado e utilizar a intensidade do sinal recebido (RSSI) como referência para indicar sua proximidade.
O projeto foi desenvolvido como Projeto Integrador Multidisciplinar do curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas.
Desenvolver uma solução embarcada de baixo custo capaz de auxiliar na localização de itens ou setores através da intensidade de sinais Bluetooth Low Energy.
O FINDIT foi projetado para funcionar de maneira autônoma, sem depender de conexão Wi-Fi ou acesso à Internet.
O funcionamento básico pode ser representado da seguinte maneira:
┌─────────────────┐
│ ESP32 Beacon │
│ │
│ Transmissão BLE │
└────────┬────────┘
│
│ Bluetooth Low Energy
▼
┌─────────────────┐
│ ESP32 Scanner │
│ │
│ Leitura RSSI │
└────────┬────────┘
│
├── Display OLED
│
└── Teclado 4x4
Cada Beacon transmite continuamente sua identificação através de BLE.
O Scanner procura pelo beacon selecionado e utiliza o valor de RSSI (Received Signal Strength Indicator) para fornecer uma estimativa de proximidade.
Quanto mais forte o sinal recebido, maior tende a ser a proximidade entre o Scanner e o Beacon.
- ESP32 DevKit
- Display OLED SSD1306 0,96"
- Teclado membrana 4x4
- Cabos jumper
- Protoboard
- Alimentação USB / Power Bank
- C / C++
- Arduino
- ESP32
- Bluetooth Low Energy (BLE)
- RSSI
- Comunicação I2C
- Sistemas embarcados
- Interface com display OLED
- Teclado matricial 4x4
O firmware do Beacon configura o ESP32 para transmitir continuamente sua identificação através de Bluetooth Low Energy.
Exemplo:
#define BEACON_NAME "BEACON_01"Foram previstos diferentes transmissores:
BEACON_01
BEACON_02
BEACON_03
BEACON_04
Cada Beacon pode ser associado a um setor ou item que deverá ser localizado.
O Scanner é responsável por:
- realizar buscas por dispositivos BLE;
- identificar o Beacon selecionado;
- obter a intensidade do sinal RSSI;
- estimar a proximidade;
- apresentar as informações no display OLED;
- permitir a navegação através do teclado 4x4.
Durante o rastreamento, o usuário recebe informações visuais sobre a intensidade do sinal e a proximidade aproximada do Beacon.
O Scanner possui uma interface controlada através de um teclado membrana 4x4.
Entre as funcionalidades implementadas estão:
- navegação pelo menu;
- seleção de Beacons;
- início do rastreamento;
- retorno às telas anteriores;
- consulta de informações do Beacon ativo.
O mapeamento completo das teclas está disponível em:
Docs/Manual Teclado FINDIT.pdf
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├── Docs/
│ ├── FINDIT_Projeto_Completo_ABNT.docx
│ └── Manual Teclado FINDIT.pdf
│
├── Firmware/
│ ├── beacon.ino
│ ├── Scanner/
│ │ └── scanner_radar.ino
│ │
│ └── Experimental/
│ ├── esp32_display_interface_lcd.c
│ └── README_LCD.md
│
├── Media/
│ ├── Projeto Findit.jpeg
│ └── demonstracao-findit.mp4
│
├── .gitignore
└── README.md
A pasta
Experimentalcontém uma implementação alternativa desenvolvida para uma arquitetura utilizando display LCD 16x2.
O protótipo físico do FINDIT foi testado utilizando o Scanner ESP32, display OLED, teclado matricial e comunicação BLE com os Beacons.
A demonstração apresenta a utilização da interface do FINDIT e o rastreamento por proximidade através da intensidade do sinal BLE (RSSI).
Durante os testes, o sistema conseguiu:
- detectar Beacons BLE;
- identificar o transmissor selecionado;
- medir a intensidade do sinal em dBm;
- estimar a proximidade com base no RSSI;
- apresentar as informações no display;
- permitir navegação pelo sistema através do teclado.
Nos testes realizados em ambiente interno, o alcance útil observado ficou em aproximadamente 10 metros, podendo variar devido a obstáculos, interferências e características do ambiente.
A estimativa baseada em RSSI não fornece uma posição geográfica exata.
A intensidade do sinal BLE pode sofrer influência de fatores como:
- paredes e obstáculos;
- interferências eletromagnéticas;
- orientação da antena;
- distância;
- características físicas do ambiente.
Portanto, o FINDIT deve ser entendido como um sistema de indicação de proximidade, e não como um sistema de posicionamento preciso.
Entre as possibilidades de evolução do projeto estão:
- utilização de múltiplos receptores para melhorar a estimativa de posição;
- utilização de tecnologias de maior precisão, como UWB;
- persistência de configurações na memória do ESP32;
- cadastro dinâmico de novos Beacons;
- alertas sonoros de proximidade;
- integração com aplicativo mobile;
- aprimoramento da interface gráfica;
- testes em ambientes de estoque reais.
O FINDIT foi desenvolvido como Projeto Integrador Multidisciplinar, integrando conhecimentos relacionados a:
- Algoritmos e Lógica de Programação;
- Arquitetura de Computadores;
- Engenharia de Software;
- Sistemas Operacionais;
- Inglês Técnico.
O desenvolvimento envolveu desde levantamento de requisitos e planejamento até montagem do hardware, implementação do firmware, integração dos componentes e realização de testes.
Projeto desenvolvido pelo Grupo FINDIT:
- Isabely Victória
- Rubens Bartolomeu
- Clara Ferrari
- Filipe Matos Silva
- Vitor Hoshika
O desenvolvimento da parte de software e a implementação do código do sistema FINDIT contaram com a participação de:
- Filipe M. Silva
- Victor Hoshika
- Rubens Bartolomeu
O trabalho envolveu o desenvolvimento e a integração do código necessário para o funcionamento do protótipo FINDIT, em conjunto com as demais etapas realizadas pela equipe do projeto.
A documentação acadêmica completa e o manual de utilização estão disponíveis na pasta:
Docs/
Projeto desenvolvido para fins acadêmicos no curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas — FATEC.