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Sensores

Com base nos requisitos que foram levantados clique_Aqui:

Quais tipos de sensores vamos precisar?

Sensores de distância

O micromouse não pode sair tateando o labirinto, seria muito trabalhoso e demorado, a melhor forma de saber a posição das paredes para desviar delas e resolver o labirinto é usando sensores de distância.

Existem 3 tipos de sensores de distância de uso comercial que são importantes de se considerar, e todos se baseiam na ideia de usar luz, som ou ondas eletromagnéticas para medir a distância, são eles:

  • Sensores a laser: Possuem um bom intervalo de medição de 3cm a 2m, possuem um bom tempo de resposta, mas são o tipo mais caro;
  • Sensores ultrassônicos: Tem o maior intervalo de medição e uma boa precisão, porém o seu tempo de resposta é muito alto, o seu preço é razoável;
  • Sensores infravermelho: Tem o menor intervalo de medição, baixa precisão, mas é o melhor tempo de resposta e os mais baratos.
Tipo de Sensor (Modelo Base) Intervalo de Medição Precisão (Comportamento) Tempo de Resposta Preço Estimado (BR)
Laser / Time-of-Flight (VL53L0X) ~3 cm a 200 cm Alta. Mede na casa dos milímetros. Feixe reto e imune à cor da superfície. Rápido. ~20 ms a 33 ms (até 50Hz em modo rápido). Moderado



(R$ 25 - R$ 50)
Ultrassônico (HC-SR04) ~2 cm a 400 cm Média. Erro de ~3 mm, porém o feixe sonoro abre em cone (~15°), pegando obstáculos laterais. Lento. Limitado pela velocidade do som e tempo de eco (~50 ms+ por ciclo). Baixo



(R$ 10 - R$ 20)
Infravermelho Reflexivo (Módulo c/ CI LM393) ~2 cm a 30 cm Muito Baixa. Altamente dependente da cor da parede e da luz ambiente. Quase instantâneo. Limitado apenas pelo circuito analógico (< 1 ms). Muito Baixo



(R$ 5 - R$ 10)

Para complementar a análise, também é relevante considerar o consumo energético dos sensores, uma vez que ele impacta diretamente na autonomia do micromouse. A tabela a seguir apresenta os principais parâmetros elétricos de cada sensor analisado:

Sensor (Modelo) Tensão ($V$) Corrente Mínima Corrente Média Corrente Máxima Potência ($P_{média}$)
HC-SR04 (Ultrassônico) 5V 15 mA 15 mA 15 mA 75,00 mW
VL53L0X (Laser ToF) 2,8V 3 µA 19 mA 40 mA (pico) 53,20 mW
Módulo IR (Módulo Completo) 5V 10,45 mA 11,00 mA 12,50 mA 55,00 mW

Observações:

  • Laser ToF: Possui modos de baixo consumo (HW Standby) entre 3 µA e 7 µA, além do pino XSHUT, que permite seu desligamento via hardware. Embora a corrente média ativa seja de 19 mA, em frequências de operação mais baixas (ex.: 10 Hz), a potência média pode ser reduzida para aproximadamente 20 mW.

  • Ultrassônico: Apresenta consumo constante de 15 mA durante a operação. Recomenda-se respeitar um intervalo mínimo de 60 ms entre medições para evitar interferências no sinal de eco.

  • Módulo Infravermelho: O consumo médio foi estimado em 11 mA, considerando aproximadamente 1 mA do CI LM393 e 10 mA do conjunto emissor/receptor infravermelho, valor típico para sensores dessa categoria.

Possíveis problemas:

  • Ao usar o sensor ultrassônico pode ser que as ondas ultrassônicas reflitam nas paredes do labirinto dificultando a medição de distância;
  • Sensores infravermelho não são bons para medir distância, eles só conseguem saber se tem uma parede perto ou não;

Possíveis alternativas:

  • Já que os sensores infravermelhos são baratos e tem um tempo de resposta muito baixo, podemos usá-los como uma "medida de segurança", colocando mais de um sensor ao redor do rato e frear o caso ele chegue muito perto de uma parede;
  • O sensor a laser pode ser a solução caso os sensores ultrassônicos não se comportem bem no labirinto, não precisamos de muitos, um na frente pode ser o suficiente.

Quantos sensores de cada tipo vamos precisar?

No mínimo 3 sensores de distância, um na frente do rato, um pra direita e outro pra esquerda, além de 1 encoder pra cada motor.

Onde cada sensor ficará posicionado?

Devemos ter um sensor de distância na frente do rato para saber se ele vai bater na parede do labirinto ao acelerar, o mesmo acontece para o lado direito e esquerdo precisamos de pelo menos um sensor de cada lado do micromouse para saber se ele vai bater ao virar pra esquerda ou pra direita.

Os encoders (sensores que medem o ângulo dos motores) serão posicionados no eixo dos motores.

Justificativa

Diferente de aplicações que exigem medição precisa de distância em longos alcances, o micromouse opera em um ambiente estruturado, com paredes próximas, distâncias curtas e decisões rápidas. Nesse contexto, a principal necessidade é detectar sua presença de forma rápida e confiável para evitar colisões e guiar o movimento. Os sensores laser do tipo Time-of-Flight (ToF) se destacam. Isso ocorre porque eles oferecem alta precisão na ordem de milímetros, o que é essencial para manter o robô bem alinhado às paredes e evitar colisões. Além disso, possuem um tempo de resposta rápido (20 ms a 33 ms), permitindo leituras frequentes. Outro ponto importante é que seu funcionamento é pouco afetado pela cor ou textura da superfície, o que aumenta a confiabilidade das medições em diferentes condições.

Dessa forma, a arquitetura proposta considera o uso mínimo de três sensores ToF, posicionados na frente, à esquerda e à direita do micromouse, garantindo percepção espacial suficiente para navegação no labirinto. Complementarmente, sensores infravermelhos podem ser adicionados para reforçar a detecção de obstáculos em curtas distâncias. Por fim, o uso de encoders nos motores é essencial para medir o deslocamento e controlar com precisão o movimento do robô.

Referências

[1] MESKERNEL. How to choosing the best measuring distance sensor. Disponível em: https://meskernel.net/en/measuring-distance-sensor/. Acesso em: 23 abr. 2026.

[2] MERCADO LIVRE. VL53L0X sensor distância ToF laser LiDAR p/ Arduino PIC AVR. Disponível em: https://www.mercadolivre.com.br/vl53l0x-sensor-distancia-tof-laser-lidar-p-arduino-pic-avr/up/MLBU1723215944. Acesso em: 23 abr. 2026.

[3] POLOLU. World’s smallest Time-of-Flight ranging and gesture detection sensor – VL53L0X. Disponível em: https://www.pololu.com/file/0J1187/vl53l0x.pdf. Acesso em: 23 abr. 2026.

[4] MERCADO LIVRE. Módulo sensor ultrassônico de distância HC-SR04. Disponível em: https://www.mercadolivre.com.br/modulo-sensor-ultra-sonico-distancia-hcsr04/up/MLBU1973452557. Acesso em: 23 abr. 2026.

[5] SPARKFUN ELECTRONICS. HC-SR04 Ultrasonic Distance Sensor Datasheet. Disponível em: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf. Acesso em: 23 abr. 2026.

[6] MERCADO LIVRE. 5x sensor de obstáculo infravermelho LM393 para Arduino. Disponível em: https://www.mercadolivre.com.br/5x-sensor-de-obstaculo-infravermelho-lm393--para-arduino-/up/MLBU726571647. Acesso em: 23 abr. 2026.

[7] TEXAS INSTRUMENTS. LM393B, LM2903B, LM193, LM293, LM393 and LM2903 Dual Comparators datasheet. Disponível em: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393.pdf. Acesso em: 23 abr. 2026.

Tabela de versionamento

Data Versão Descrição Autores
22/04/2026 0.1 Criação do documento Arthur Augusto
29/04/206 0.2 Adicionando justificativa José Vinicius
05/05/2026 0.3 Adicionando comparação do consumo dos sensores Arthur Augusto