Notificador De Ruído

O notificador de ruído como o próprio nome diz permite alertar o usuário sobre algum ruído detectado, e com este alerta o usuário pode investigar o que está ocorrendo. O notificador de ruído possui um sensor de áudio que detecta qualquer ruído relevante nas proximidades, e quando detecta este ruído é disparado uma notificação para todos os smartphones e outros dispositivos móveis que possuem o aplicativo do notificador de barulho instalado.

Ele pode ser empregado em vários contextos, como por exemplo monitorar o sono do bebê, caso ele acorde e comece a chorar o notificador de ruído irá alertar os celulares dos pais. Pode ser usado também, para notificar barulhos dentro dos automóveis e ou imóveis, podendo capturar e notificar um barulho em um horário incomum nestes lugares, com isto o usuário pode investigar o que esta ocorrendo evitando até mesmo um roubo.

A imagem acima ilustra o funcionamento geral do projeto. Inicia-se através da detecção de qualquer ruído pelo sensor de som que é ligado a placa ESP8266 NodeMCU. Esta placa deve possuir acesso a internet através de seu módulo WiFi. Ao detectar o ruído ela envia uma requisição HTTP a API, que deve estar hospedada na internet (no meu caso utilizei o serviço nas nuvens da Amazon Web Services). A API por sua vez esta configurada com um dos serviços do Firebase, o Firebase Cloud Messaging (FCM). O FCM possibilita disparar notificações para qualquer dispositivo que tenha uma aplicação configurada com o projeto gerado na base do Firebase. Desta forma, A API aciona o FCM passando o identificador da notificação e o horário que a requisição a API foi realizada. O FCM dispara uma mensagem de notificação para os dispositivos que estão com o aplicativo do projeto.

Com relação a parte física do Arduino, são poucos componentes necessários e bem simples de se montar, conforme mostra o diagrama acima.

Os sensores foram interligados a placa ESP8266 através de uma protoboard e alguns jumpers. O sensor de som possui 3 pinos, sendo que um é o GND (ligado em um pino terra da placa), outro é o VCC (ligado em um pino de 3.3 volts da placa) e o OUT (ligado no pino D3 da placa), responsável por enviar os sinais analógicos para a placa ao detectar um ruído.

Neste projeto o LED serve apenas para identificar quando o sensor identificou um ruído e acionou a API para enviar a notificação, não é um componente vital, mas auxilia a entendermos o processo em funcionamento. O LED possui 2 pinos, o pino menor (catodo) é ligado na porta D2 da placa e o pino maior (anodo) é ligado em uma porta GND, para que o LED ascenda corretamente.

Abaixo a lista de componentes necessários para montar o projeto de acordo com o diagrama:

• 1 Placa NodeMCU ESP8266

• 1 Sensor de Som (Ligado na porta D3)

• 1 Protoboard

• 1 LED (Ligado na porta D2)

• 1 Resistor de 3v

• 5 Jumpers Macho/Femea

Assim como a ligação dos componentes eletrônicos do arduíno, o código dele também é bastante simples. Estou deixando o link do projeto no Github para poderem baixa-lo e executa-lo.

Inicialmente é necessário importar algumas bibliotecas da própria placa ESP8266 necessárias para o módulo WiFi e para realizar requisição HTTP. Depois é necessário definir os componentes de entrada e saída em suas respectivas portas, o sensor de som foi ligado no pino D2 que corresponde a GPIO0 definido como componente de entrada, e o LED no pino D3 que corresponde a GPIO4 definido como componente de saída. Lembrando que o diagrama de pinagem da ESP8266 possui numeração diferente ao referenciar no código, veja o diagrama neste link para melhor entendimento.

Defini-se também as credencias da rede WiFi e o mode de conexão como estação (WIFI_STA). Após a definição é verificado se a placa conseguiu se conectar na rede WiFi especificada. Enquanto a conexão não é estabelecida a verificação ocorre de meio em meio segundo.

Com a conexão a internet estabelecida via WiFi, o Arduíno fica rodando em loop infinito, verificando se o sensor detectou algum ruído no ambiente. Caso não tenha detectado, ele desliga o LED, caso contrário ele liga o LED e chama o método callAPI() responsável por fazer a requisição HTTP a API. Para que a chamada a API não ocorra várias vezes é colocado um delay de 5 segundos, assim mesmo que o ruído seja intermitente a API será acionada de 5 em 5 segundos, se preferir pode estender este tempo.

Ao chamar o método callAPI(), é definido o tipo de requisição (no caso GET) e o endpoint da API, este endpoint vai variar de acordo com o IP do seu servidor e da rota que você criou. Caso a requisição ocorra corretamente é mostrado a mensagem de sucesso no console, caso contrário é mostrado a mensagem de erro gerado pela API no console do Arduíno IDE. Após exibir a mensagem é finalizado a conexão HTTP.

O Firebase é o responsável por receber a notificação disparada pela API e envia-las aos dispositivos móveis que possuem a aplicação deste projeto. Ele deve ser configurando tanto na API quanto na aplicação Android.

Primeiramente deve-se criar um projeto no Firebase, acessando o site firebase.google.com. Ao criar o projeto, será possível adicionar o Firebase ao aplicativo que será criado para receber as notificações. Ao criar o aplicativo será possível baixar uma arquivo chamado google-services.json este arquivo deve ser colocado na raiz do seu projeto no Android. O arquivo contém detalhes de configuração, como chaves e identificadores, para os serviços que você ativar eu seu projeto no Firebase. Ainda no painel do Firebase, vá em configurações e depois em Cloud Messaging. Guarde o valor da chave herdada do servidor e do código do remetente, estas dados serão necessários para configurar a API.

No tópico referente a estrutura geral do projeto já foi passado a funcionalidade da API. Ela é responsável por atender a requisição do Arduíno e acionar o Firebase enviando os dados que irão compor a mensagem de notificação. A API pode ser construídas em diversas linguagens, como Java, Python, Node.JS, e outras linguagens que possuem suporte as bibliotecas do Firebase Cloud Messaging.

Neste projeto foi criado uma API em ASP.Net C# hospedada em um servidor Windows na Amazon Web Services. Este tutorial não tem como objetivo explicar detalhadamente a configuração da API, mas vou deixar o link contendo o código fonte desta API no GitHub.

Todo a solução desta API é criada pelo próprio Visual Studio ao criar um projeto do tipo WEB ASP.NET API. A configuração da API foi realizada em apenas um arquivo (DefaultController.cs). Neste arquivo foi definido o nome da rota, o tipo da rota (GET), os dados da notificação, a requisição ao FCM (passando as chaves e o código gerado ao criar o projeto no Firebase), e o retorno da rota quando ela for chamada.

Após ter criado a projeto no Firebase e vinculado as chaves geradas a rota configurado em sua API, falta apenas criar o aplicativo que receberá as notificações enviadas pela API ao Firebase. Neste projeto foi desenvolvido um aplicativo nativo para Android, mas poderia ter sido feito para iOS, UWP, ou até mesmo um aplicativo multiplataforma. Da mesma forma que API, está sendo disponibilizado um link para acessar o código fonte do aplicativo desenvolvido neste projeto.

O aplicativo criado possui apenas a função de receber as notificações provindas do Firebase, e salvá-las no banco local do aplicativo (utilizando o Realm), e apresentá-las na tela inicial em forma de lista (utilizando adapter). Para receber as notificações do Firebase, deve-se importar a biblioteca do FCM para o código fonte colocando-o no Gradle, e configurar uma classe que herde o método onMessageReceived da classe de serviço FirebaseMessagingService. Este método que irá receber as notificações disparadas pelo Firebase Cloud Messaging.

Ao receber uma notificação do FCM, o código faz o tratamento da notificação jogando ela em uma model do tipo Realm para salvar no banco local do aplicativo. Além disto, é gerado uma notificação no celular para alertar o usuário o mais rápido possível.

Podemos ver no vídeo que o Arduíno consegue identificar o barulho ao estalar os dedos, e com isto ele ascende o LED e envia uma requisição a API configurada para enviar a data e hora da requisição ao Firebase Cloud Messaging, o FCM então dispara a notificação para os dispositivos que possuem instalado o aplicativo criado e registrado para receber estas notificações.

Com este projeto podemos concluir que o emprego do Arduíno em conjunto com algumas outras tecnologias, como uma API Rest-Full e um serviço de Push Notification, possibilitam inúmeras aplicações que podem facilitar as atividades do dia-a-dia. Este tutorial mostra um projeto básico que pode ser realizado com estas tecnologias, mas se pode fazer algo muito mais avançado utilizando outros sensores para Arduíno, que se encaixe em outros contextos de uso mais abrangentes.