Rodrigo Bassi Guerreiro
Wakey Talkie
Sistema de Despertadores Inteligentes
Este produto consiste em uma rede de dois tipos de dispositivos: um hub centralizado com tela touchscreen e vários despertadores periféricos.
A partir do hub, o usuário pode definir um alarme (o som que deve ser tocado e o horário quando isso deve acontecer) em cada dispositivo periférico. Ele também pode gravar mensagens de áudio de até 15 segundos, que são enviadas para os dispositivos selecionados.
Além de tocar os alarmes no horário especificado, os dispositivos periféricos também podem detectar atividade no ambiente, de forma que, ao receber uma mensagem de áudio ao vivo, ela só é tocada quando é detectada a presença de alguém no ambiente; caso contrário, a mensagem é armazenada e pode ser tocada posteriormente.
A ideia para este produto surgiu ao pensar em uma família com muitos filhos, morando em uma casa grande. Imagine a seguinte situação: você é pai/mãe solteiro(a), morando com seus 3 filhos. Cada um precisa acordar em horários diferentes para se arrumar, mas todos estão tomando café da manhã juntos (que você está preparando!). Em vez de ter que acordar cada um deles na hora certa e sair gritando pela casa quando o café da manhã estiver pronto, você pode usar o Wakey Talkie! Basta programar o horário do despertador de cada um e, quando terminar de cozinhar, enviar uma mensagem para todas as crianças que ainda não chegaram!
Duração
Setembro/2024 - Dezembro/2024
Equipe
3
Tecnologias
ESP32, Raspberry Pi, Python, Protocolos de Comunicação, Corte a Laser
Descrição Técnica
O dispositivo central consiste em uma interface gráfica desenvolvida utilizando a biblioteca Tkinter em Python. Esse script é executado por um computador Raspberry Pi 4, conectado a um monitor touchscreen para maior flexibilidade e interatividade. O monitor fica conectado a um suporte de acrílico cortado a laser. O áudio é capturado por um microfone USB externo com uma taxa de amostragem de 40 KHz.
Todos os tipos de comunicação entre esse hub e os dispositivos periféricos ocorrem por meio de um protocolo serial sem fio, executado pelo módulo Rx/Tx nRF24L01. Essa comunicação inclui configurações de alarme, mensagens de áudio e ACKs que são enviados de volta ao hub. Cada mensagem é codificada em um protocolo de comunicação personalizado, facilitando o processamento do lado do receptor. Em ambos os tipos de dispositivos, os módulos de comunicação se conectam aos pinos de E/S na placa do processador e interagem com eles usando o padrão SPI.
Cada periférico usa um microcontrolador ESP32-WROOM-32, conectado a uma matriz de LEDs RGB 32x32. Todas as suas principais funcionalidades são baseadas em interrupções de timer: atualização da hora, atualização da tela e reprodução de amostras de áudio. As amostras de áudio recebidas via conexão serial sem fio são armazenadas em um buffer duplo, o que permite uma reprodução praticamente sem interrupções. Além disso, um registro de data e hora preciso é obtido da API time.is via Wi-Fi na inicialização e periodicamente durante a execução do dispositivo. Os usuários interagem com esses dispositivos usando botões montados no painel, por meio dos quais podem interromper a reprodução de um alarme ou ouvir uma mensagem armazenada pendente.
Minhas Contribuições
Fui responsável pela implementação da maioria das funcionalidades do hub, incluindo a configuração do Raspberry Pi e da tela touchscreen, o desenvolvimento da interface e a configuração dessa interface para gravação de mensagens de áudio.
Também assumi a função de pesquisar sobre e configurar a transmissão de áudio e sua reprodução no receptor. Isso exigiu experimentos com diferentes tecnologias (por exemplo, Bluetooth, que permitia a transmissão rápida de dados, mas não funcionaria para longas distâncias entre os dispositivos) e formas de envio de dados (streaming de áudio ao vivo vs. gravar uma mensagem completa e enviá-la posteriormente).
Além disso, fui responsável pela maior parte da prototipagem física e sua fabricação, incluindo o suporte de acrílico para a tela sensível ao toque e a estrutura de papelão para os dispositivos periféricos (todos cortados a laser e gravados com os nomes dos membros da equipe!).
Demonstração em Vídeo
Esse vídeo foi feito como uma representação (um tanto cômica) de um potencial uso do Wakey Talkie, estrelado por mim e meus incríveis colegas de equipe!
