tcc automação residencial

I

ANDR OSTI SAKAGUCHI

SISTEMA DE MONITORAMENTO E CONTROLE PARA RESIDNCIAS COM USO

DE SOFTWARE LIVRE

CURITIBA

2014

II

ANDR OSTI SAKAGUCHI


SOFTWARE LIVRE

CURITIBA

2014

Trabalho de Concluso de Curso de Graduao, apresentado disciplina TE105 - Projeto de Graduao, do Curso Superior de Engenharia Eltrica, do Departamento Acadmico de Engenharia Eltrica, da Universidade Federal do Paran UFPR, como requisito para obteno do ttulo de Engenheiro Eletricista. Orientador: Prof. Dr. James Alexandre Baraniuk

III

TERMO DE APROVAO

ANDR OSTI SAKAGUCHI


DE SOFTWARE LIVRE

Trabalho de concluso de Curso de Graduao aprovado como requisito

parcial para obteno do grau de Engenheiros Eletricistas no Curso de Engenharia

Eltrica, Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paran, pela seguinte banca

examinadora:

Prof. Dr.James Alexandre Baraniuk Orientador - Departamento Acadmico de Engenharia Eltrica

da Universidade Federal do Paran, UFPR.

Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Departamento Acadmico de Engenharia Eltrica


Prof. Dr. Joo Amrico Vilela Junior Departamento Acadmico de Engenharia Eltrica


Curitiba, 10 de Junho de 2014.

IV

DEDICATRIA

Eu, Andr, dedico esse trabalho de concluso de

curso queles que so indispensveis na minha

vida: meu pai Sergio, minha me Waldizia e minha

namorada Talita.

V

AGRADECIMENTOS

Agradeo a todas as pessoas que me acompanharam para realizao deste

trabalho durante o curso de Engenharia Eltrica.

Meu especial agradecimento a meu orientador Prof. Dr. James Alexandre

Baraniuk, por se esforar em passar todo seu conhecimento e se empenhar em me

ajudar para realizao deste trabalho de concluso de curso.

Agradeo Deus, por me dar foras e fazer com que eu realize mais um sonho

em minha vida: me tornar engenheiro.

Aos meus pais, Sergio Taidi Sakaguchi e Waldizia Marques Osti Sakaguchi,

por todo o apoio, carinho e amor que recebi fazendo me tornar uma pessoa melhor.

minha irm, Patrcia Osti Sakaguchi, pela pacincia e apoio nesses anos de

graduao.

minha namorada Talita Aguiar Coelho pelo carinho, apoio, incentivo e amor

dado nas horas mais difceis e que sem ela no conseguiria seguir em frente.

VI

No meio da dificuldade encontra-se a oportunidade."

Albert Einstein

VII

RESUMO

Automao residencial uma das tecnologias promissoras que cresceram

consideravelmente no mundo. Qualidade de vida, conforto, segurana so alguns dos

benefcios que as pessoas podem ter aps se mudarem para uma casa inteligente.

Com um sistema inteligente e programvel, os equipamentos de um domiclio passam

a ser controlados e supervisionados local e/ou remotamente de forma automtica.

Este trabalho foca no desenvolvimento e construo de um sistema de controle e

monitoramento de residncias com uso de hardware livre e de diferentes tipos de

comunicao entre os componentes deste sistema, tais como: RS485, rdio

frequncia de 433MHz e 2,4GHz, bluetooth, infravermelho e ethernet. Atravs de um

supervisrio o usurio poder supervisionar e comandar o sistema por completo.

Palavras Chave: Automao residencial, Sistema, Comunicao, Supervisrio.

VIII

ABSTRACT

Home automation is one of the promising technologies that have been growing

considerably in the world. Quality of life, comfort, security are some of the benefits that

people can have after moving to a smart home. With an intelligent and programmable

system, the equipment of a home shall be controlled and monitored locally or remotely

in an automatically way.

This work focuses on the development and construction of a system of control and

monitoring of houses using open hardware and different types of communication

between the system components, such as: RS485, radio frequency of 433MHz and

2.4GHz, Bluetooth, infrared and ethernet. Through a supervisory the user can make

the total supervision and control of the system.

Keywords: Home Automation, System, Communication, Supervision.

1

LISTA DE ILUSTRAES

FIGURA 1 ILUSTRAO DAS VARIVEIS A SEREM CONTROLADAS .............. 13

FIGURA 2 - ESQUEMTICO DO SISTEMA ............................................................... 1

FIGURA 3 - ESQUEMTICO USO DE REL ........................................................... 16

FIGURA 4 - REL ..................................................................................................... 17

FIGURA 5 - ESQUEMTICO MDULO REL ......................................................... 18

FIGURA 6 - SENSOR DE PRESENA PIR .............................................................. 19

FIGURA 7 - SENSOR DE UMIDADE ........................................................................ 21

FIGURA 8 - ESTRUTURA DE UM MICROCONTROLADOR .................................... 22

FIGURA 9 - KIT DE DESENVOLVIMENTO ARDUINO UNO .................................... 23

FIGURA 10 - ATMEGA328-PU ................................................................................. 23

FIGURA 11 - PINAGEM ATMEGA328-PU ................................................................ 24

FIGURA 12 - PINAGEM ATTINY85 .......................................................................... 24

FIGURA 13 - MAX485 ............................................................................................... 27

FIGURA 14 - RECEPTOR E TRANSMISSOR RF433MHZ ....................................... 30

FIGURA 15 - NRF24L01 ........................................................................................... 31

FIGURA 16 - MDULO ETHERNET ......................................................................... 34

FIGURA 17 - SENSOR IR ......................................................................................... 35

FIGURA 18 - CONTROLE DE ACESSO ................................................................... 37

FIGURA 19 - PGINA DA CASA INTELIGENTE ...................................................... 38

FIGURA 20 - PGINA REFERENTE AO AMBIENTE 1 ............................................ 39

FIGURA 21 ESQUEMTICO 1 .............................................................................. 40




FIGURA 25 CENTRAL ........................................................................................... 48

FIGURA 26 MDULO ............................................................................................ 48

FIGURA 27 PCB MDULO ATMEGA328 .............................................................. 50

FIGURA 28 PLACA MDULO ATMEGA328 ......................................................... 50

FIGURA 29 ESQUEMTICO MDULO ATTINY85 ............................................... 51

FIGURA 30 PCB MDULO ATTINY85 .................................................................. 52

FIGURA 31 PLACA MDULO ATTINY85 .............................................................. 52

FIGURA 32 ESQUEMTICO MDULO ATMEGA328 ........................................... 85

FIGURA 33 AMBIENTE DE TRABALHO PARA O APLICATIVO ........................... 87

FIGURA 34 PROGRAMAO PARA O APLICATIVO ........................................... 88

FIGURA 35 PROGRAMAO CONEXO BLUETOOTH...................................... 88

FIGURA 36 PROGRAMAO ACIONAMENTO POR BOTES ........................... 89

3

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 CDIGOS ENVIADOS PELO CONTROLE ................................. 36

TABELA 2 CDIGO DO CONTROLE E SUA FUNO NO SISTEMA ........ 36

TABELA 3 BIBLIOTECAS ............................................................................. 42

TABELA 4 CDIGO ENVIADO PARA OS MDULOS ................................. 46

TABELA 5 SIMBOLOGIA CENTRAL ............................................................ 48

TABELA 6 SIMBOLOGIA MDULO ............................................................. 49

TABELA 7 LISTA DE ITENS UTILIZADOS ................................................... 54

4

LISTA DAS SIGLAS

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

AM - Modulao em Amplitude

ASK - Amplitude Shift Keying

AURISIDE - Associao Brasileira de Automao Residencial

Byte - Unidade de armazenamento

CPU - Unidade Central de Processamento

Datasheet - Folha de dados

DHT22 - Sensor de umidade

EEPROM - Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory

EIA - Electronic Industries Association

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica

ICSP - In Circuit Serial Programming

IDE - Integrated Development Environment

IP - Internet Protocol

KB - Kilo Byte

LM35 - Sensor de temperatura

MDF - Medium Density Fiberboard

MCU - Micro Controller Unit

nRF24L01 - Mdulo de rdio frequencia de 2,4GHz

PCB - Printed Circuit Board

PHP - Personal Home Page

PWM - Pulse width modulation

RS - Recommended Standard

SRAM - Static Radom Access Memory

TCP - Transmission Control Protocol

TV - televiso

UDP - User Datagram Protocol

Vcc - Tenso contnua

Vca - Tenso alternada

Web - World Wide Web

5

SUMRIO

RESUMO.......................................................................................................... VII

ABSTRACT ..................................................................................................... VIII

LISTA DE ILUSTRAES ................................................................................. 1

LISTA DE TABELAS .......................................................................................... 3

LISTA DAS SIGLAS ........................................................................................... 4

SUMRIO........................................................................................................... 5

1.1 CONTEXTUALIZAO ................................................................................ 7

1.2 OBJETIVOS ................................................................................................. 8

1.3 JUSTIFICATIVA ........................................................................................... 8

1.4 DIFERENCIAL EM RELAO A OUTROS PROJETOS ............................. 9

1.5 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA .............................................................. 10

2 AUTOMAO RESIDENCIAL ...................................................................... 11

3 IMPLEMENTAO DO PROJETO ............................................................... 14

3.1 EQUIPAMENTOS ...................................................................................... 15

3.1.1 Atuadores ................................................................................................ 16

3.1.2 Sensores ................................................................................................. 18

3.2 MICROCONTROLADOR ............................................................................ 21

3.2.1 ATmega328 ............................................................................................. 23

3.2.2 ATtiny85 .................................................................................................. 24

3.3 FONTE DE ALIMENTAO ....................................................................... 25

3.4 CENTRAL ................................................................................................... 25

3.5 MDULO .................................................................................................... 26

3.6 COMUNICAO ........................................................................................ 27

3.6.1 RS485 ..................................................................................................... 27

3.6.2 RDIO FREQUENCIA ............................................................................. 29

3.6.3 Bluetooth ................................................................................................. 32

3.6.4 Ethernet ................................................................................................... 33

3.6.5 INFRAVERMELHO ................................................................................. 35

3.6.6 SUPERVISRIO ..................................................................................... 37

3.7.1 Introduo ............................................................................................... 39

3.7.2 Programao do supervisrio web .......................................................... 43

6

3.7.3 Programao da central .......................................................................... 43

3.7.4 Programao dos mdulos ...................................................................... 46

4 PROTTIPO ................................................................................................. 47

4.1 PRIMEIRA ETAPA ..................................................................................... 47

4.2 SEGUNDA ETAPA ..................................................................................... 49

4.3 TERCEIRA ETAPA .................................................................................... 53

5 CONCLUSO ................................................................................................ 55

5.1 CONSIDERAES FINAIS ....................................................................... 55

5.2 TRABALHOS FUTUROS ........................................................................... 55

REFERNCIAS ................................................................................................ 57

APNDICE A PGINA HOME ...................................................................... 61

APNDICE B PGINA AMBIENTE 1 ............................................................ 64

APNDICE C PROGRAMAO CENTRAL ................................................. 68

APNDICE D PROGRAMAO MDULO 1 ............................................... 78

APNDICE E PROGRAMAO MDULO 2 ............................................... 82

APNDICE F ESQUEMTICO MDULO 1 .................................................. 85

APNDICE G PCB MDULOS ..................................................................... 86

APNDICE H APLICATIVO ANDROID ......................................................... 87

ANEXO A DHT22 .......................................................................................... 90

ANEXO B MAX485 ........................................................................................ 91

ANEXO C nrf24l01 ........................................................................................ 92

7

1 INTRODUO

1.1 CONTEXTUALIZAO

A evoluo da tecnologia sempre esteve pautada no atendimento das novas

necessidades do homem que este est sempre em busca do desenvolvimento de

novos mecanismos que possam lhe trazer benefcios como conforto, qualidade de

vida, segurana com custos decrescentes. A revoluo da maneira como as pessoas

se conectam e se comunicam hoje em dia somado a popularizao dos equipamentos

eletrnicos proporciona uma vasta gama de praticidade na realizao de tarefas do

cotidiano jamais antes pensadas.

A automao residencial surgiu justamente para melhorar a qualidade de vida,

segurana, praticidade, conforto e se executa de maneira eficiente resultando em

economia de energia dentro de uma residncia.

Segundo Bolzani (2004), a automao residencial vem com o objetivo de

integrar equipamentos e servios de maneira em que eles fiquem centralizados em

um sistema inteligente e programvel, atravs do qual sejam possveis o controle e

superviso de diversas tarefas de modo automtico. A preocupao crescente com

a sustentabilidade resultando na busca por processos cada vez mais eficientes para

reduo de consumo de energia est cada vez mais presente na realidade diria de

empresas, de organizaes no governamentais e da sociedade. Um dos estudos em

relao a esse assunto a implementao das redes inteligentes de energia Smart

Grid. O uso deste conceito aliado com uma casa inteligente resulta em uma das

vantagens que esta proporciona aos moradores.

Segundo dados de mercado levantados pela Associao Brasileira de

Automao Residencial (AURESIDE, 2014), ocorreu entre os anos de 2008 e 2011 o

crescimento de 120% de aumento de empresas com interesse em oferecer solues

de automao residencial no Brasil. Este aumento configurou uma queda de 50% nos

valores finais dos produtos e servios ofertados nos ltimos cinco anos. Este

panorama favorvel aliado a solues de fcil instalao faz com que o volume de

projetos com automao no Brasil cresa de 30 a 40% ao ano e ainda deve continuar

crescendo neste ritmo por um longo perodo, pois o mercado ainda pouco explorado.

8

1.2 OBJETIVOS

O principal objetivo deste trabalho criar e tornar operacional um sistema para

automatizar uma residncia utilizando diferentes tipos de comunicao. Para a

comunicao entre o usurio e a central de controle sero utilizados os seguintes

mtodos: ethernet, bluetooth e infravermelho. J a comunicao entre o controlador e

os mdulos de automao utilizados em cada ambiente da residncia ser feita

atravs de RS485, Radio Frequncia de 433Mhz e 2,4Ghz.

Para o alcance do objetivo principal foram determinados objetivos secundrios

que so: contextualizao da automao residencial no cenrio brasileiro; composio

de um sistema de automao residencial; estudo de diferentes tipos de comunicao;

implementao de um prottipo.

1.3 JUSTIFICATIVA

Segundo a CISCO (2013), empresa lder mundial na transformao em como

as pessoas se conectam, se comunicam e colaboram, a "internet das coisas

apontada como a prxima onda da tecnologia. A ideia de disponibilizar conexo em

todos os lugares e fazer com que os objetos "conversem" a grande aposta da Cisco,

segundo a qual este ser um mercado de US$ 19 trilhes na prxima dcada.

A popularizao dos dispositivos de automao que podem ser conectados

em rede permitindo o controle de diversas variveis de interesse remotamente, vem

ao mesmo tempo tornando este tipo de tecnologia mais acessvel ao pblico e abrindo

novos caminhos de possibilidades para esta nova era.

Uma das aplicaes deste conceito que tem mostrado uma rpida evoluo e

aceitao com certeza a automao residencial. Casas inteligentes controladas por

aplicativos de celular, ou via internet, com capacidade de trocar informaes entre

equipamentos eletrnicos e que permitem a interao do usurio remotamente esto

cada vez mais presentes na vida das pessoas, garantindo muito mais conforto,

segurana e economia a este tipo de ambiente.

9

Segundo dados retirados do censo demogrfico de 2010 do IBGE, no Brasil

existem 57.324.167 domiclios particulares permanentes onde 56.595.495 possuem

energia eltrica. De acordo com a Associao Brasileira de Automao Residencial

(AURESIDE) cerca de 300.000 casas so automatizadas no Brasil e a quantidade de

interessados por esta tecnologia vem crescendo consideravelmente.

Tendo em vista o status da evoluo desta tecnologia aliado s vantagens

acima apresentadas e ao cenrio brasileiro, que est se tornando favorvel, decidiu-

se abordar mais a fundo caractersticas tcnicas sobre a automao de residncias

neste trabalho de concluso de curso.

1.4 DIFERENCIAL EM RELAO A OUTROS PROJETOS

Verificou-se os trabalhos relacionados ao tema que foram realizados no curso

de Engenharia Eltrica da Universidade Federal do Paran, sendo apresentado na

sequncia os que se relacionam diretamente ao tema.

Domtica voltada para plataformas mveis com sistema operacional Android.

Neste trabalho o objetivo foi de desenvolver um aplicativo para plataformas mveis

para realizar o gerenciamento e utilizar o microcontrolador LPC1768 para realizar a

automao dos dispositivos (MARUAN B. MENDES e THIAGO M. MARCENGO,

2011).

Sistema embarcado com acesso sem fio. Neste projeto foi utilizado um

hardware genrico de roteamento sem fio, um equipamento multifuncional que atende

algumas necessidades de um escritrio, como por exemplo: Servios de

compartilhamento de arquivos e impressoras, rede sem fio, monitoramento com

cmera, roteamento e armazenamento de arquivos (EDUARDO M. NICKEL e

WILLIAM K. S. M. BESSA, 2010).

Automao residencial utilizando protocolo CAN. O protocolo CAN teve o

principal enfoque do trabalho, porm foi feito um resumo dos demais protocolos

existentes em automao residencial. Foi criado um sistema com o protocolo CAN

utilizando um computador pessoal como integrador da rede de dados CAN, os

componentes usados e um software para integrar todos os equipamentos (EDUARDO

H. C. FERREIRA, 2009).

10

Domtica automao residencial. Trabalho realizado com nfase em explicar

o que a automao residencial e os padres utilizados pelos fabricantes (SUHELEN

R. HERNASKI, 2010).

O trabalho que ser realizado a seguir se diferencia dos demais citados acima

com especial enfoque em como o sistema se integrar com os equipamentos.

Portanto o foco ser nas comunicaes que iro ocorrer entre todos os equipamentos

do sistema. Existiro diferentes tipos de comunicao tais como: ethernet, bluetooth,

infra-vermelho, rdio frequncia e RS485. Estes variados tipos de comunicao daro

flexibilidade ao sistema de automao residencial.

1.5 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA

Este trabalho de concluso de curso est dividido em cinco captulos. O

primeiro captulo apresenta a contextualizao do tema abordado, os objetivos

principais e secundrios, a justificativa da importncia do tema assim como o

diferencial em relao a outros trabalhos de concluso de curso. O captulo 2 revisa

os conceitos sobre automao residencial. No terceiro captulo feita uma reviso

bibliogrfica a respeito do sistema a ser criado, apontando os componentes do

sistema e suas funcionalidades. Ainda neste captulo abordado os tipos de

comunicaes utilizados para interligao dos dispositivos do sistema. O quarto

captulo exibe o esquemtico e placas de circuito impresso do sistema que foi utilizado

para criao do prottipo. E por fim, o ltimo captulo abrange as principais concluses

obtidas a respeito do trabalho desenvolvido.

11

2 AUTOMAO RESIDENCIAL

Segundo CEDOM (2013): A automao residencial tambm chamada

domtica, cuja palavra consiste da juno entre casa em latim domus com a palavra

robtica. o conjunto de tcnicas de controle e monitoramento que proporciona o

gerenciamento de todos os recursos habitacionais.

Domtica, notao largamente empregada na Europa, pode tambm ser

explicada segundo publicao feita pela Associao Espanhola de Domtica (Cedom,

2012): a automatizao e o controle aplicados residncia. Esta automatizao e

controle se realizam mediante o uso de equipamentos que dispem de capacidade

para se comunicar interativamente entre eles e com capacidade de seguir as

instrues de um programa previamente estabelecido pelo usurio da residncia e

com possibilidades de alteraes conforme seus interesses. Em consequncia, a

domtica permite maior qualidade de vida, reduz o trabalho domstico, aumenta o

bem-estar e a segurana, racionaliza o consumo de energia e, alm disso, sua

evoluo permite oferecer continuamente novas aplicaes.

Esta tecnologia comeou a ser definida nos anos 70 por um grupo de

pesquisadores britnicos a partir da criao de um protocolo com o objetivo de

comunicar dispositivos entre si. Este protocolo se chama X10 e ainda utilizado nos

dias de hoje.

As indstrias dominam esta rea da modernizao devido aos benefcios

proporcionados. As tarefas passaram a ser realizadas automaticamente atravs de

controladores programados reduzindo acidentes e falhas de equipamentos, trazendo

maior segurana aos usurios, gerenciando o consumo de energia, aumentando a

produtividade e eficincia. Este resultado positivo altamente difundido para o ramo

industrial tornou-se base para implementao de uma casa inteligente, onde as

principais vantagens so conforto, qualidade de vida, segurana, economia de

energia, praticidade e valorizao do imvel.

A implementao da domtica traz o aumento da qualidade de vida, uma vez

que proporciona facilidade na execuo de tarefas dirias a medida em que estas

podem ser programadas para serem executadas de maneira corriqueira sem mesmo

precisar de interveno do usurio, gerando assim maior sensao de conforto.

12

Uma das principais necessidades do ser humano a de se sentir seguro, tanto

quanto ao seu patrimnio quanto sua sade fsica. A presena de um sistema que

possibilite o controle de variveis monitoradas como por exemplo presena,

iluminao, alarmes de invaso e de incndio, vazo de gs e gua, imagens de

segurana, controle de acesso, entre outras, resultam em um domiclio mais seguro.

Existe tambm a necessidade de implementao de um sistema seguro para a

preveno de acidentes com pessoas que precisam de cuidados especiais, como

idosos e deficientes fsicos.

Outro fator benfico deste tipo de sistema a possibilidade do gerenciamento

de energia, onde possvel se realizar o controle de dispositivos que consomem maior

energia, tais como aquecimento, ar condicionado, iluminao, fazendo com que seu

funcionamento seja feito somente quando necessrio, evitando assim desperdcios.

Em termos prticos pode-se dizer que a automao residencial proporciona a

praticidade de substituir as aes humanas por aes pr-programadas

implementadas automaticamente pelo sistema. Dentre elas destacam-se:

acionamento automtico de luzes atravs de sensores de presena; controle de

intensidade de luminosidade; controle de sistemas de irrigao, motores e cortinas

eltricas; climatizao; monitoramento de ambientes com o uso de cmeras,

acionamento de alarmes de invaso ou de controle ao incndio; controle de acesso,

entre outros itens.

Alm de todos os benefcios j citados, no mercado atual onde crescente a

busca por tecnologia e modernizao, a indstria da automao residencial traz

perspectiva de valorizao de imveis como casas inteligentes.

A Figura 1 resume os elementos que podem ser controlados e monitorados

em uma casa.

13

FIGURA 1 ILUSTRAO DAS VARIVEIS A SEREM CONTROLADAS FONTE: TECMUNDO (2011).

Segundo informaes retiradas do artigo sobre automao residencial feito

por Accordi e Dodonov (2012) foram desenvolvidos diferentes tipos de protocolos, ou

seja, padres de comunicaes para a automao residencial, alguns destes foram

criados especificamente para automao residencial e outros foram adaptados de

outros setores, como por exemplo do setor automobilstico. Os protocolos encontrados

so: X-10, CEBus, ZigBee, DALI, entre outros.

O X-10 um protocolo de somente envio, utilizando a rede eltrica como meio

de comunicao, a informao enviada de forma binria transmitida sempre que o

sinal senoidal de tenso eltrica passa pelo zero.

O CEBus trata-se de um protocolo que segue o modelo OSI, porm das 7

camadas que este modelo divide, so usadas apenas as camadas fsica, rede,

aplicao e enlace. Os meios fsicos que podem ser utilizados com este protocolo so:

14

rede eltrica, par tranado, cabo coaxial, infravermelhos, rdio frequncia e fibra

ptica.

O ZigBee um protocolo que diferente do X-10, envia e recebe os dados sem

o uso de fios a frequncias de 868 MHz, 915 MHz e tambm de 2,4 GHz. Os

equipamentos so flexveis, de fcil instalao e econmicos no ponto de vista de

consumo de energia.

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) um protocolo de comunicao

utilizado para o controle unicamente de iluminao. constitudo de um cabo de dois

fios com fluxo de informao bidirecional (Teixeira, 2011). A norma IEC 60929

especifica o padro internacional onde independente dos fabricantes dos produtos, o

protocolo assegura a intercambialidade e a interoperabilidade dos dispositivos. O

protocolo DALI no pode ser usado para controle de outros sistemas que no sejam

de iluminao porm, eficaz para a seleo de informaes como por exemplo a

ocorrncia de um defeito em uma luminria, fazendo-se til o seu interfaceamento

com sistemas automticos em edifcios quando so necessrios relatrios de

superviso remota e emisso de ordens de servio. Cada unidade que se deseja

controlar com o uso deste protocolo recebe um endereo, assim possvel se

comunicar com cada componente.

3 IMPLEMENTAO DO PROJETO

Um sistema de automao residencial composto por uma rede de

comunicao que integra diferentes dispositivos eletrnicos que tm por funo o

monitoramento e controle dos ambientes, propiciando todas as aplicaes descritas

no item anterior. Os elementos constituintes deste sistema sero: Equipamentos,

comunicao, supervisrio e programao. O diagrama esquemtico do projeto pode

ser visto na Figura 2.

14

FIGURA 2 - ESQUEMTICO DO SISTEMA FONTE: O AUTOR (2014).

15

O sistema que este trabalho prope ter por finalidade a integrao de todos

os dispositivos necessrios para se realizar o gerenciamento e controle de um

domiclio.

Cada ambiente de uma casa possuir um mdulo controlado por ATmega328

ou Attiny85 a fim de fazer o controle de lmpadas, televises, cortinas, entre outros.

Alm dos mdulos acoplados em cada ambiente, tambm necessrio acoplar uma

central que ser capaz de armazenar todos os dados do sistema.

Para realizar a integrao entre todos os dispositivos optou-se por estudar

diferentes tipos de comunicao tais como: padro serial RS485, ondas de rdio

frequncia, bluetooth ,protocolo ethernet e raios infra-vermelho. Com esta diversidade

de comunicaes o sistema preparado para as diferentes situaes nos domiclios.

Por exemplo o controle de porto, luminrias, aquecimento de piscina, ou seja,

equipamentos que esto em um ambiente externo, sem conexo com o interior da

residncia.

Cada mdulo ter a possibilidade de se comunicar com outro mdulo e

tambm com a central.

A central estar conectada internet atravs da comunicao ethernet com a

finalidade de, atravs de um supervisrio, ter a possibilidade de controlar e monitorar

toda a residncia, podendo o usurio interferir nos equipamentos de sua residncia

mesmo no estando prximo a ela. Para realizao desta operao, a central tambm

se comunicar com os mdulos de forma ativa, ou seja, enviando comandos.

Alm do uso do supervisrio o usurio poder fazer o controle de sua

residncia atravs de um controle remoto que emita raios infra-vermelho e tambm

atravs de um celular, tablet com o uso do bluetooth.

3.1 EQUIPAMENTOS

Para o desenvolvimento do controle e monitoramento de uma residncia,

necessrio escolher adequadamente os equipamentos que compe o sistema. O

microcontrolador ter o papel de comandar os sensores e atuadores por meio de

lgicas pr-definidas. O usurio dar as ordens ao microcontrolador que por sua vez

16

far o processamento das medies feitas pelos sensores e tambm realizar aes

por meio dos atuadores.

3.1.1 Atuadores

Os atuadores sero os elementos fsicos mais prximos do equipamento a ser

operado, necessrios para que as funes ordenadas pelo morador sejam traduzidas

em aes. Como exemplo de atuadores temos: rel, solenoides, contatores, entre

outros.

Estes dispositivos so basicamente interruptores eletromecnicos. O

microcontrolador enviar um sinal para mudana de estado destes interruptores,

acionando ou desligando os equipamentos ligados a ele.

Os itens que podem ser controlados so cortinas, portes eltricos,

eletrodomsticos, ar-condicionado, avisos sonoros de alarme, avisos visuais,

lmpadas.

3.1.1.1 Rel

O exemplo mais comum a ser citado o acionamento de uma lmpada com

uso de rel, conforme Figura 3.

FIGURA 3 - ESQUEMTICO USO DE REL FONTE: O AUTOR (2014).

17

Ao conectar um rel a uma lmpada, este funcionar como um interruptor,

quando o residente desejar acender a luz, o microcontrolador receber o comando e

mandar, atravs de sinal eltrico, o rel fechar os contatos acendendo assim a

lmpada. Como o rel opera com um sinal de tenso de 5Vcc, o microcontrolador

capaz de fornecer a tenso adequada para mudana de estado dos contatos do rel.

De acordo com a ABNT, o rel de proteo um dispositivo por meio do qual

um equipamento eltrico operado quando se produzem variaes nas condies

deste equipamento ou do circuito em que ele est ligado, ou em outro equipamento

ou circuito associado.

Para o projeto ser usado um rel com bobina e contato interno. Ao passar

corrente pela bobina, esta induz um campo magntico atraindo um pino interno

fechando o contato conforme ilustrado na Figura 4.

FIGURA 4 - REL FONTE: ELECTRONICA-PT (2014).

Para fornecer uma corrente adequada ao rel preciso conectar um transistor

a fim de aumentar a corrente fornecida pelo microcontrolador. Tambm necessrio

utilizar um diodo para no ocorrer inverso do sentido de corrente podendo danificar

o microcontrolador. Pode-se ver na figura 5, o esquemtico composto por transistor,

diodo, resistncia e o rel.

18

FIGURA 5 - ESQUEMTICO MDULO REL FONTE: O AUTOR (2014).

3.1.2 Sensores

Segundo o livro Sensores Industriais (THOMAZINI e ALBUQUERQUE, 2005),

sensor termo empregado para designar dispositivos sensveis a alguma forma de

energia do ambiente que pode ser luminosa, trmica, cintica, relacionando

informaes sobre uma grandeza que precisa ser medida, como: temperatura,

presso, velocidade, corrente, acelerao, posio, etc.

Os sensores so responsveis pelo monitoramento de grandezas fsicas em

uma automao residencial, as quais podem ser temperatura, umidade, presena,

entre outras, podendo estas serem detectadas pontualmente e transformadas em

sinais eltricos que sero tratados pelo controlador.

Existem diversos tipos de sensores e eles podem ser divididos em sensores

analgicos e sensores digitais. Os sensores analgicos so baseados em sinais

analgicos, ou seja, sinais que variam entre dois valores de tenses. Est variao

pode ou no ser linear dependendo do sensor utilizado. Os sensores digitais utilizam

valores de tenses definidos, por exemplo o nvel de tenso alto (1) ou nvel de tenso

baixo (0), no existindo valor intermedirio entre estes.

19

3.1.2.1 Sensor de presena

O sensor de movimento muito utilizado na domtica, pois este capaz de

detectar movimentos ocorridos em uma determinada rea de alcance. Atualmente, em

vrios edifcios este tipo de dispositivo utilizado para acendimento automtico de

luminrias em reas comuns, outro uso bastante empregado no quesito de

segurana, onde o sensor aciona um alarme caso ocorra o movimento de um objeto

ou de uma pessoa.

O mtodo de medio de intruso feito por sensores que utilizam

infravermelho, como o PIR, que um dispositivo eletrnico capaz de detectar a

presena de pessoas ou animais atravs da diferena do calor emitido pelo corpo em

questo e o espao ao redor. Para obter uma melhor cobertura da regio em que est

inserido o PIR tem uma lente de Fresnel que distribui os raios infravermelhos em

diferentes zonas horizontais ou inclinadas aumentando assim sua rea de atuao.

Na Figura 6 encontra-se o sensor PIR.

FIGURA 6 - SENSOR DE PRESENA PIR FONTE: FUTURLEC (2014).

Outro dispositivo utilizado para deteco de presena feito com o uso do

sensor PIR associado ao sensor ultrassnico, com o uso de dois sensores diferentes

feita dupla deteco para evitar alarmes falsos. O funcionamento do sensor

ultrassnico ocorre com a ativao do cristal de quartzo, que emite ondas

ultrassnicas em frequncias entre 25 e 40kHz para realizar a deteco de presena.

Essas ondas emitidas so comparadas com a frequncia do sinal refletido (efeito

Doppler) e a diferena entre elas interpretada como presena no espao de

cobertura do sensor (Silva, 2009).

20

3.1.2.2 Sensor de temperatura

Existem diversos tipos de sensores de temperatura empregados em

automao residencial, cada um com sua caracterstica especfica para se empregado

em diferentes casos, como por exemplo: medies de temperatura em ambientes

abertos onde existe a necessidade de um encapsulamento no sensor, medies de

temperatura com maior exatido, medies de temperatura em faixas diferentes das

temperaturas ambientes, entre outras.

Um sensor utilizado em projetos eletrnicos o sensor de temperatura LM35.

Este sensor empregado na medio de temperaturas ambientes devido a sua faixa

de medio, entre -55C a 150C, e tambm por sua preciso.

O sensor faz uma medio da temperatura ambiente e fornece uma tenso

analgica conforme a temperatura medida. Ao conectar um microcontrolador a este

sensor, o microcontrolador poder fazer a anlise dessa tenso analgica fornecida

pelo sensor, transformando assim em um valor em graus Celsius compreensvel pelos

moradores.

Outro sensor que tambm faz medio de temperatura o sensor DHT22 que

tem a capacidade de realizar a medio de temperatura e tambm de umidade.

3.1.2.3 Sensor de umidade

Um exemplo de sensor de umidade o sensor DHT22, tambm chamado de

AM2302. Sua sada de sinal calibrada digital, dependendo de um microcontrolador

para a anlise do sinal.

Pode-se ver na Figura 7 o sensor de umidade.

21

FIGURA 7 - SENSOR DE UMIDADE FONTE: O AUTOR (2014).

A alimentao deve ser entre 3.3 e 6 Vcc e a corrente, durante a transmisso

do sensor com o microcontrolador, de 2,5mA. Suas especificaes podem ser

encontradas no datasheet no anexo A.

O uso de um sensor de umidade em conjunto com o sensor de temperatura

pode futuramente auxiliar na criao de um sistema automtico de climatizao de ar.

Para este projeto foi usado a biblioteca chamada DHT.h criada pela empresa

Adafruit a fim de se obter os valores de temperatura e umidade do sensor. Ao realizar

a programao necessrio digitar para se obter os valores de umidade e temperatura

os seguintes comandos criados pela empresa (ADAFRUIT, 2011):

float u = dht.readHumidity();

float t = dht.readTemperature();

No caso apresentado as variveis u e t receberam a atribuio dos valores de

umidade e temperatura. A partir deste momento pode-se usar essas variveis para

enviar para a central os valores medidos.

3.2 MICROCONTROLADOR

Na domtica, o microcontrolador um dos principais dispositivos, ele que

ir formar o sistema adquirindo dados dos sensores e controlando os atuadores

atravs de um supervisrio que ser explicado no captulo 3.6.6.

22

O microcontrolador ou MCU (micro controller unit) um dispositivo que possui

todas as funcionalidades de um computador, porm esto encapsulados em um nico

chip. Os componentes essenciais formadores so:

Unidade central de processamento (CPU);

Memrias de dados e de programa;

Barramentos de dados, instrues e de controle;

Portas de entrada e de sada (E/S);

Perifricos tais como conversores analgicos digitais, osciladores internos.

FIGURA 8 - ESTRUTURA DE UM MICROCONTROLADOR FONTE: PASTRO (2012).

Os microcontroladores utilizados exigem uma frequncia de clock inferior aos

microprocessadores modernos, mas sua utilizao satisfatria para este projeto. O

seu consumo de energia pequeno assim como seu custo por possuir memria e

capacidade de processamento inferiores as de um computador do tipo desktop. Os

microcontroladores no possuem conectores de entrada e sada, acessrios como

botes, leds, displays e por isso necessrio montar um kit de desenvolvimento. O kit

de desenvolvimento que vem sendo cada vez mais utilizado o Arduino, mostrado na

Figura 9. (ARDUINO, 2013)

23

FIGURA 9 - KIT DE DESENVOLVIMENTO ARDUINO UNO FONTE: ARDUINO (2013).

Os diversificados tipos de MCU se diferem em suas propriedades fsicas, tais

como: quantidade de memria, tenso de alimentao, velocidade de processamento,

arquitetura fsica e instrues. Para o projeto ser utilizado o chip do prximo item.

3.2.1 ATmega328

Ser utilizado para o prottipo o microcontrolador ATmega328, conforme

Figura 10.

FIGURA 10 - ATMEGA328-PU FONTE: O AUTOR (2014).

O ATmega328 um microcontrolador 8 bit da famlia AVR e sua pinagem

pode ser vista na figura 11.

24

FIGURA 11 - PINAGEM ATMEGA328-PU FONTE: ATMEL (2014).

O ATmega328 um microcontrolador de alta performance, porm com baixo

consumo de energia. A execuo das funes so feitas em um nico ciclo de clock.

Dos 28 pinos, possui 14 pinos digitais de entrada e sada, onde 6 destes pinos podem

ser usados como sada PWM. Existem tambm 6 pinos de entradas analgicas. A

tenso de operao de 5 Volts. Sua memria flash de 32KB onde 0.5KB so

usados pelo bootloader. Tambm possui 2KB de SRAM, 1KB de EEPROM e um clock

de 16MHZ ao acoplar um cristal, (ATMEL, 2014).

Para o prottipo do sistema de domtica o uso deste microcontrolador

possibilitar a leitura da medio de sensores e o acoplamento de atuadores.

3.2.2 ATtiny85

O tambm microcontrolador ATtiny85 (Figura12) ser empregado no sistema

a fim de se observar como se comporta este tipo de chip visto que sua capacidade de

pinos reduzida se comparado ao ATmega328.

FIGURA 12 - PINAGEM ATTINY85 FONTE: ATMEL (2014).

25

Este chip possui um encapsulamento com 8 pinos e um oscilador interno de

20Mhz. Sua memria flash de 8 Kbytes para armazenar o cdigo, 512 bytes de

SRAM interna para processar as informaes e 521 bytes de EEPROM para

armazenar os dados. Dos oito pinos, seis so pinos de entrada e sada, sendo o

restante pino de alimentao 2,7 a 5,5 Vcc e terra, (ATMEL,2014).

3.3 FONTE DE ALIMENTAO

Todos os componentes do sistema precisam ser alimentados com um valor

de tenso adequado. Os dispositivos que sero acoplados nos ATmega328 do

sistema operam com uma tenso entre 3,3 Vcc e 5 Vcc. Para o microcontrolador

fornecer estas tenses necessrio o uso de uma fonte de alimentao externa entre

os limites de 7 Vcc a 12 Vcc.

3.4 CENTRAL

A central consiste de um microcontrolador ATmega328 capaz de se conectar

internet a fim de se fazer o controle e monitoramento via web e tambm ela que

ir receber informaes vindas dos mdulos tais como informaes dos estados dos

equipamentos e dos sensores. Ao receber um comando via supervisrio do usurio,

a central dever enviar dados para os mdulos atravs de comunicao serial RS485

e rdio frequncia de 433Mhz e 2,4Ghz.

A central composta pelos seguintes componentes:

Kit de desenvolvimento Arduino UNO

Mdulo Ethernet W5100

Fonte de alimentao

MAX485 (RS485)

Transmissor e receptor RF 433Mhz

nRF24L01 2,4Ghz

No quarto captulo ser abordado a montagem e esquemtico deste

equipamento.

26

3.5 MDULO

Para montagem dos mdulos ocorrer duas situaes distintas. A primeira

situao com o uso do ATmega328 e a segunda com o uso do ATtiny85.

Os mdulos que sero microcontrolados por um ATmega328 e sero

responsveis por cada ambiente em que estiverem instalados podero ser

controlados via Bluetooth e raios infravermelho. Este mdulo composto pelos

seguintes componentes:

ATmega328

Fonte de alimentao

MAX485 (RS485)

Transmissor e receptor RF 433Mhz

nRF24L01 2,4Ghz

Bluetooth

Infravermelho

Sensores

Atuadores

Com o uso do ATtiny85 o usurio ter um menor nmero de facilidades devido

a capacidade deste microcontrolador, por este motivo o morador ter somente a

possibilidade de controlar seu cmodo atravs de Bluetooth, ou pelo supervisrio da

internet. A composio deste mdulo ser:

ATtiny85

Fonte de alimentao

Bluetooth ou rdio frequncia ou RS485

Atuadores ou sensores

No quarto captulo ser abordado a montagem e esquemtico deste

equipamento.

27

3.6 COMUNICAO

O sistema de domtica a ser implementado ser constitudo de uma central

microcontrolada que se comunica enviando comandos e recebendo dados com vrios

mdulos tambm microcontrolados, distribudos por diferentes ambientes de uma

mesma habitao.

Sero estudados diferentes tipos de comunicao entre central e mdulo: por

fio, por rdio frequncia de 433Mhz e 2,4Ghz.

Os tipos de comunicao utilizados pelos usurios para acionar os

equipamentos sero: bluetooth, ethernet e infravermelho.

3.6.1 RS485

O mtodo mais usualmente utilizado para comunicao entre dispositivos

feito com o uso de cabos. Os cabos fazem a conexo atravs de um barramento,

assim todos os dispositivos que forem capazes de realizar esta comunicao podem

ser conectados ao barramento.

O microcontrolador no capaz de fornecer uma corrente adequada para

envio de dados a uma longa distncia, para isso necessrio utilizar um dispositivo

para aumentar a potncia do sinal a ser enviado.

O dispositivo escolhido para realizar esta comunicao o MAX485, conforme

figura 13.

FIGURA 13 - MAX485 FONTE: O AUTOR (2014).

O mdulo MAX485 utiliza o padro de comunicao RS-485, tambm

conhecido como EIA-485, o RS advindo da abreviao de Recommended Standard.

28

Este nome uma padronizao criada pelo comit Electronic Industries Association

onde o objetivo era de padronizar uma interface comum de comunicao de dados

entre vrios componentes. Mais informaes sobre o MAX485 podem ser vistas no

anexo B.

A comunicao RS485 feita pela diferena entre as tenses que as linhas

transmitem, resultando em 1 ou 0. Pode ser feita a comunicao half-duplex e full-

duplex. A comunicao half-duplex um mtodo de envio de dados onde eles

trafegam somente em um sentido por vez, assim, a capacidade total da linha pode ser

usada. Por outro lado, a comunicao full-duplex um mtodo de envio de dados

simultneo, ou seja, os dados podem ser enviados e recebidos ao mesmo tempo. Para

o projeto ser utilizado a comunicao half-duple.

Existem 4 terminais (DE, RE, GND e VCC) no mdulo MAX485 e um borne

de sada (A, B). Os terminais VCC e GND so a alimentao de 5Vcc e o terra

respectivamente, para transmisso necessrio alimentar com 5Vcc os terminais DE

e RE e com o GND nos terminais RE e DE do receptor.

Para realizao da comunicao entre os diversos mdulos e a central foi

usada a biblioteca VirtualWire.h. Esta biblioteca tem por finalidade o envio de

pequenas mensagens, sem endereamento utilizando modulao ASK, ou seja, o

sinal digital a ser transmitido variado em funo da alterao da amplitude da onda

portadora. Esta onda portadora comutada entre dois valores, usualmente ligado e

desligado, 1 ou 0 . O uso da modulao ASK serve como sincronizao entre o

transmissor e o receptor.

O comando utilizado para envio dos dados aps definida a mensagem a ser

entregue :

vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg));

A leitura da mensagem que foi entregue feita atravs de armazenamento

dos dados (&buflen) em um vetor de tamanho varivel conforme a mensagem. Para

programao necessrio que o vetor de armazenamento dos dados esteja em uma

funo condicionante SE, est funo ir analisar se existe alguma mensagem

recebida. Caso exista esta mensagem o microcontrolador ser capaz de informar cada

dado desta mensagem que foi armazenada em um vetor:

if (vw_get_message(buf, &buflen))

{

mensagem = &buflen;

29

}

3.6.2 RDIO FREQUENCIA

A comunicao feita por rdio frequncia no utiliza cabos entre os

equipamentos. So utilizados rdios para fazer a transmisso e o recebimento dos

dados por meio de campos ou ondas eletromagnticas ponto a ponto.

Rdio frequncia so sinais que se propagam por um condutor cabeado,

normalmente cobre, e so irradiados no ar atravs de uma antena. Uma antena

converte um sinal do meio cabeado em um sinal wireless (sem fio) e vice-versa. Os

sinais irradiados no ar livre, em forma de ondas eletromagnticas, propagam-se em

linha reta e em todas as direes (SENAI,2014).

Para o projeto sero utilizadas duas faixas de frequncia distintas: 433Mhz e

2,4Ghz.

3.6.2.1 Rdio frequncia 433Mhz

Para a comunicao entre a central e os mdulos, o uso de rdio frequncia

ser um dos mtodos utilizados. Com este mtodo os mdulos podero ser instalados

com mais facilidade em locais mais afastados e em locais onde os eletrodutos no se

interligam com o cmodo onde a central estar localizada, por exemplo em portes

que esto localizados fora da casa onde o acesso por fio difcil e dispendioso de ser

realizado.

O mdulo a ser adotado para o uso da faixa de frequncia de 433MHz pode

ser visto na Figura 14:

30

FIGURA 14 - RECEPTOR E TRANSMISSOR RF433MHZ FONTE: O AUTOR (2014).

A modulao em amplitude (AM), que na acepo de Haykin e Moher (2011),

a forma com que o mdulo realiza a transmisso de dados, ou seja, a portadora tem

sua amplitude variada conforme a informao que se deseja transmitir.

Segundo dados retirados do fabricante (ON SHINE ENTERPRISE, 2010) o

alcance de transmisso de at 200 metros. A taxa de transferncia de 4KB/s com

uma potncia de transmisso de 10mW. O mdulo de recepo opera com uma

sensibilidade de -105dB.

Na figura 14 pode ser visto a direita o mdulo de transmisso, e na esquerda

o mdulo de recepo. Para utilizao destes mdulos basta aliment-los com 3,3Vcc,

acopl-los ao terra e por fim enviar o sinal digital ao mdulo. Este sinal digital ser

amplificado pelo mdulo e enviado via ondas eletromagnticas ao mdulo receptor.

O envio e recebimento de dados com o uso destes mdulos tambm feito

via biblioteca VirtualWire.h.

Para se obter o alcance mximo necessrio a implementao de antenas.

O comprimento da antena calculado em funo da sada do amplificador e o meio

fsico que ser transmitido o sinal, no caso o ar. Utilizando uma haste vertical, o

comprimento da antena 1/4 do comprimento de onda da frequncia envolvida. O

valor de 1/4 uma constante que representa uma onda senoidal quando passa de um

meio para outro.

O comprimento de onda :

=

(3.1)

onde

: lmbida, ou seja, comprimento de onda, em metros;

31

c: a velocidade da onda eletromagntica no meio 300x10 elevado a 8 m/s;

f: a freqncia.

Para freqncia igual a 433Mhz obtemos:

=300108

433108 (3.2)

= 0,69284 (3.3)

Com isso, o comprimento da antena igual ao comprimento de onda dividido

por 4:

=

4 (3.4)

=0,69284

4 (3.5)

= 17,3 (3.6)

3.6.2.2 Rdio frequncia 2,4Ghz

Outra possibilidade de implementao de comunicao por rdio frequncia

a utilizao de mdulos NRF24L01, esse nico mdulo possui a capacidade de

transmisso e recepo de ondas eletromagnticas na faixa de frequncia de 2,4GHz.

As caractersticas do mdulo NRF24L01 podem ser vistas no Anexo C.

FIGURA 15 - NRF24L01 FONTE: O AUTOR (2014).

32

Este dispositivo de transmisso e recepo de sinais utilizado em aplicaes

industriais permitindo comunicao de vrios pontos de modo a formar uma rede

completa.

A capacidade de alcance de recepo e envio de sinal de 100 metros, com

um consumo pequeno de energia. No h necessidade de acoplar uma antena. Este

mdulo possui protocolo de comunicao ShockBurst para transmisso de dados.

3.6.3 Bluetooth

Para o usurio comandar a residncia inteligente, um dos mtodos utilizados

para comunicao entre os dispositivos mveis e o mdulo o uso de bluetooth. Para

isso so utilizados receptores que usam a tecnologia bluetooth. No sistema escolhido

os dispositivos mveis (celulares ou tablets) sero os responsveis pela transmisso

de dados.

A tecnologia Bluetooth um dispositivo de curto alcance, cujo

objetivo eliminar os cabos nas conexes entre dispositivos eletrnicos, tanto

portteis como fixo. As principais caractersticas desta tecnologia so suas

confiabilidades, baixo consumo e mnimo custo. Vrias das funes das

especificaes opcional, o que permite a diversificao dos produtos.

Dispositivos Bluetooth operam na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical)

centrada em 2,45 GHz em sua camada fsica de Rdio (RF) que era

formalmente reservada para alguns grupos de usurios profissionais. Nos

Estados Unidos, a faixa ISM varia de 2400 a 2483,5 MHz. Na maioria da

Europa a mesma banda tambm est disponvel. No Japo a faixa varia de

2400 a 2500 MHz. Os dispositivos so classificados de acordo com a potncia

e alcance, em trs nveis: classe 1 (100 mW, com alcance de at 100 m),

classe 2 (2,5 mW e alcance at 10 m) e classe 3, (1 mW e alcance de 1 m,

uma variante muito rara). Cada dispositivo dotado de um nmero nico de

48 bits que serve de identificao. Os dispositivos Bluetooth se comunicam

entre si e formam uma rede denominada piconet, na qual podem existir at

oito dispositivos interligados, sendo um deles o mestre (master) e os outros

dispositivos escravos (slave); uma rede formada por diversos "masters" (com

um numero mximo de 10) pode ser obtida para maximizar o nmero de

conexes. A banda dividida em 79 portadoras espaadas de 1 Megahertz,

portanto cada dispositivo pode transmitir em 79 diferentes frequncias; para

33

minimizar as interferncias, o dispositivo "master", depois de sincronizado,

pode mudar as frequncias de transmisso dos seus slaves" por at 1600

vezes por segundo. Em relao sua velocidade pode chegar a 3 Mbps em

modo de transferncia de dados melhorada (EDR) e possui trs canais de

voz. Toda transferncia de dados se d no canal fsico que se subdivide em

unidades de tempo, denominadas ranhuras. E os dados intercambiados entre

os dispositivos transitam em forma de pacotes, estes por sua vez devero

chegar a estas ranhuras para que a transmisso de dados ocorra com

sucesso. Uma das caractersticas da tecnologia Bluetooth a capacidade de

transmisso de dados bidirecional, e isso se deve a tcnica por ela utilizada

de mltiplo acesso ou Duplex por diviso de tempo (TDD). Sobre o canal

fsico podemos dizer que composto por uma camada de enlace fsico e

canais com seus devidos protocolos de controle. A hierarquia abaixo e acima

dos nveis de enlaces a seguinte: Canal fsico, enlace fsico, comunicao

lgica, enlace lgico e canal L2CAP. (BONATTO e OLIVEIRA, 2013)

Neste sistema ser criado uma aplicao para dispositivos mveis com

sistema operacional Android. Este aplicativo ser o responsvel por utilizar a

tecnologia de transmisso bluetooth para enviar dados, por exemplo do celular para o

mdulo acoplado ao microcontrolador. O microcontrolador ir fazer o tratamento dos

comandos recebidos pelo celular. O dispositivo bluetooth receptor recebe os dados e

envia via serial ao microcontrolador. O Apndice H mostra como foi feito o aplicativo.

3.6.4 Ethernet

O acesso ao supervisrio, que ser explicado no prximo captulo, se dar por

uma pgina na web conectada internet. Esta pgina se conectar ao

microcontrolador central para coletar comandos feitos pelo usurio e mostrar como o

sistema est se comportando, ou seja, quais equipamentos esto operando, como

esto comportando os sensores.

Para isso, o Arduino Uno deve ter a capacidade de se comunicar via protocolo

ethernet com o roteador. Inserindo um mdulo ethernet no atmega328, este se

conectar a internet.

O mdulo escolhido possui um chip Wiznet W5100 com uma biblioteca de

network (IP) com suporte aos protocolos TCP e UDP, (WIZNET, 2011).

34

A conexo entre o ATmega328 e o mdulo ethernet feita por ICSP, mtodo

de gravao de dispositivos programveis. Este mtodo faz com que aps a

montagem do circuito seja possvel fazer a gravao de um programa no chip atravs

da porta serial.

O mdulo ethernet se conecta a central e para ter conexo com a internet

necessrio utilizar um cabo de rede com conector RJ45, fazendo assim a ligao do

Wiznet W5100 com o roteador da residncia. Na figura 16 pode-se visualizar o mdulo

ethernet a ser utilizado no sistema.

FIGURA 16 - MDULO ETHERNET FONTE: O AUTOR (2014).

Com o uso deste mdulo dever ser programado na central as configuraes

de rede utilizando a biblioteca Ethernet.h.

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };

byte ip[] = { 192,168,0,99};

byte gateway[] = { 192,168,0,1};

byte subnet[] = { 255,255,255,0};

Server server(8080);

A varivel declarada como byte mac o endereamento fsico do mdulo

ethernet a ser utilizado. Byte IP representa o endereo de IP que o microcontrolador

assumir e byte gateway o endereo de IP do roteador. Byte subnet representa a

mscara de rede. Por fim, a porta do servidor a ser utilizado escolhida e setada, no

caso acima a escolhida foi 8080.

35

3.6.5 INFRAVERMELHO

O uso de sensores infravermelho muito empregado nas residncias. O

controle remoto, por exemplo, funciona atravs do envio de sinais infravermelho para

televises, ar-condicionado, equipamentos de som a fim de regular a intensidade de

volume, regular o brilho, ligar e desligar, acionar portes de garagem.

Para o sistema, o meio de comunicao por infravermelho possibilitar o uso

de um controle remoto para acionamento dos equipamentos de cada ambiente.

Dever ser acoplado aos mdulos de cada ambiente um sensor de

infravermelho, usualmente chamados de sensores IR e o modelo a ser utilizado no

projeto ser o TSOP4838.

FIGURA 17 - SENSOR IR FONTE: O AUTOR (2014).

Primeiro necessrio escolher um controle remoto para envio dos sinais, a

partir deste dever ser analisado e colocado em uma tabela os cdigos que so

enviados ao apertar de um boto. Com esta tabela de cdigos possvel programar

qual ao ser feita ao ser pressionado os diferentes botes do controle remoto.

Para o uso deste sensor utilizou-se a biblioteca IRremote.h (SHIRRIFF, 2009).

Utilizando a biblioteca ao executar o comando a seguir foi possvel obter os

valores de forma decimal recebidos pelo sensor.

if (irrecv.decode(&results))

{

Serial.println(results.value, DEC);

}

36

Nos mdulos de cada ambiente ser programado no ATmega328 o que cada

cdigo executar de funo. Pode-se ver a seguir o que cada cdigo de cada boto

apertado do controle executa no ambiente.

TABELA 1 CDIGOS ENVIADOS PELO CONTROLE

Boto do

controle

Cdigo

recebido

1 1

2 2

3 3

4

5

6

7

8

9

0

4

5

6

7

8

9

0

FONTE: O AUTOR, 2014.

Os cdigos que o controle remoto enviou so exatamente o nmero do teclado

alfanumrico do controle. Com esta tabela pode-se definir o que cada boto ir

executar no ambiente em que estivar instalado o sensor infravermelho.

TABELA 2 CDIGO DO CONTROLE E SUA FUNO NO SISTEMA

Boto do

controle

Cdigo

Recebido

Ligar/

Desligar

Equip. 1

Ligar/

Desligar

Equip. 2

Ligar/

Desligar

Equip. 3

1 1 X

2 2 X

3 3 X


37

3.6.6 SUPERVISRIO

Todo o sistema ser monitorado e controlado por um supervisrio, ou seja,

ser implementada uma interface grfica no qual o usurio poder visualizar como

est se comportando sua residncia assim como control-la.

Para realizao do supervisrio, optou-se por desenvolver uma pgina na web

(World Wide Web), que est conectada internet e pode ser acessada por

computadores, ou por quaisquer outros dispositivos com acesso internet, em

qualquer lugar do mundo.

A base de linguagem de programao PHP ser usada para comunicao

entre a pgina da web e o microcontrolador. Esta linguagem possui cdigo fonte livre.

O cdigo para criao da pgina pode ser visto no apndice A.

Ao realizar a programao da mensagem foi utilizado no computador o

servidor apache XAMPP. Esse servidor possibilita a comunicao atravs de portas

entre o roteador que o computador est conectado e o microcontrolador que possui a

placa ethernet.

Para ter acesso a pgina onde poder monitorar e controlar sua residncia, o

usurio dever entrar dados como login (autenticao) e senha, forma pela qual o

usurio poder restringir o acesso somente s pessoas autorizadas que desejam

utilizar o controle de sua moradia, conforme prxima figura.

FIGURA 18 - CONTROLE DE ACESSO FONTE: O AUTOR (2014).

38

Para realizao desta autenticao foi utilizado uma biblioteca pronta em php

chamada Page Password Protect 2.13.

Aps feito este processo, uma pgina ser aberta conforme Figura 19.

FIGURA 19 - PGINA DA CASA INTELIGENTE FONTE: O AUTOR (2014).

Nesta pgina o usurio poder visualizar a planta da sua residncia e partir

dela escolher qual o ambiente que deseja fazer o controle e monitoramento.

Quando o usurio acessa algum ambiente uma nova pgina se abre, esta

nova pgina (figura 20) mostrar informaes como:

Equipamentos que esto sendo monitorados que podem ser controlados;

Sensores de temperatura, umidade;

Lmpadas.

Para a pgina web se conectar com o mdulo ethernet acoplado no

microcontrolador foi necessrio definir o mesmo ip e mesma porta na pgina web.

39

FIGURA 20 - PGINA REFERENTE AO AMBIENTE 1 FONTE: O AUTOR (2014).

3.7 PROGRAMAO

3.7.1 Introduo

A comunicao serial usada para programao dos chips ATmega328, j

que estes j possuem bootloader de fbrica, ou seja, o sistema operacional j vem

carregado e pronto para uso.

A programao foi feita utilizando o software(programa) Arduino IDE, de

cdigo aberto. O ambiente Arduino escrito em java e baseado no programa

Processing, onde uma das possveis linguagens de programao utilizadas o C, esta

foi escolhida para o projeto.

A programao realizada se divide em trs tipos:

a) Programao do supervisrio web;

b) Programao para a central;

c) Programao para os mdulos.

40

Para o uso dos dispositivos de comunicao foram utilizados diversos tipos

de bibliotecas prontas a fim de garantir o correto envio e recebimento das mensagens,

porm as mensagens que sero enviadas de um mdulo para outro ou de um mdulo

para a central e vice-versa foi criada pelo autor deste trabalho seguindo regras que

sero melhor explicadas a seguir.

O principal componente da programao a declarao de variveis de cada

ambiente:

char Luz1[7] = "0001L#";

Esta varivel uma string, ou seja, uma cadeia de caracteres que definir o

estado de cada equipamento: ligado (1) ou desligado (0). Os trs primeiros dgitos

representam trs equipamentos e seus estados: 1 ou 0. O quarto dgito representa o

ambiente que est sendo controlado, no caso mostrado seria o primeiro ambiente. O

quinto dgito representa que se deseja controlar os equipamentos ou que se deseja

saber o estado desses equipamentos, que ser melhor explicado nos prximos

tpicos. E o ltimo dgito a interpretao que um comando foi recebido e sempre e

ter o smbolo #.

A seguir ser exemplificado uma situao do que ocorre no sistema no envio

das mensagens. Para o exemplo ser enviado via internet o comando para acender

duas lmpadas do primeiro ambiente e uma lmpada do segundo ambiente.

Primeiramente os mdulos enviam o estado de cada ambiente para a central

de forma automtica em intervalos constantes de tempo.

FIGURA 21 ESQUEMTICO 1 FONTE: O AUTOR (2014).

41

Aps a central receber o estado de cada ambiente e armazenar em sua

memria o computador ou dispositivo mvel que est conectado internet solicita

esses estados dos ambientes para a central e ela retorna estes.


Quando o usurio deseja acender as lmpadas de diferentes ambientes, ele

envia atravs de seu dispositivo, via internet, o comando de acendimento para a

central.


42

A central analisa a mensagem que foi recebida e envia para o mdulo, este

tambm analisa a mensagem e acende as lmpadas. Aps o acendimento o mdulo

retorna a central o novo estado do sistema, assim a central sempre saber o estado

de cada mdulo que representa cada ambiente.


Este processo ir acontecer enquanto o sistema estiver ligado. Caso o usurio

realiza um comando via bluetooth ou infravermelho o comando ser sempre enviado

a central para ela estar sempre atualizada em relao ao sistema todo.

Com a definio do endereamento de cada mensagem, para a comunicao

ocorrer corretamente foram utilizadas bibliotecas prontas, ou seja, foi usado um

conjunto de fun es pr-escritas por outros programadores. A Tabela 3 exemplifica

as bibliotecas utilizadas.

TABELA 3 BIBLIOTECAS

Dispositivo HARDWARE BIBLIOTECA

RF433 RF 433MHz VirtualWire

RS485 MAX485 VirtualWire

RF2,4Ghz nRF24L01 NRF24

SUPERVISRIO/Ethernet

BLUETOOTH

INFRAVERMELHO

W5100

BLUETOOTH

TSOP4838

SPI, servidor

XAMPP(apache)

O autor

IRremote


43

3.7.2 Programao do supervisrio web

As pginas dos ambientes variam suas caractersticas conforme os

equipamentos nelas instalados. Cada projeto de casa inteligente possuir pginas que

variam conforme os equipamentos de cada usurio.

Para a pgina de cada ambiente do supervisrio foi definido caracteres

diferentes para declarao da varivel Luz anteriormente citada. Pode-se notar a

seguir que a varivel Luz agora tratada como msg, pois representa uma mensagem

que est sendo enviada para o arduino central.

$msg = "0001L#";

O quarto dgito representa o ambiente em que se deseja controlar, podendo

ser de 1 a 7 respectivamente. A pgina da web necessita saber o estado em que cada

equipamento se encontra e para isso ela solicita o estado de cada equipamento para

a central atravs da mudana do quinto dgito (A,B,C,D,E,F,G):

$msg = "0001A#"; //receber estado dos equipamentos do ambiente 1

Quando o usurio deseja controlar sua residncia pelo supervisrio, ao

acionar algum equipamento atravs dos botes encontrados no site o quinto dgito

muda para L, enviando assim o novo estado dos equipamentos escolhidos:

$msg = "0101L#";

No exemplo("0101L#") nota-se que est sendo enviado para o

microcontrolador("0101L#") o acionamento do segundo equipamento("0101L#") do

primeiro ambiente("0101L#").

Finalmente, para requisitar os valores dos sensores de temperatura e

umidade a pgina da web modifica o quinto caractere para U ou T, representando a

umidade e temperatura respectivamente.

$msg = "U#"; // requisio de temperatura

$msg = "T#"; //requisio de umidade

3.7.3 Programao da central

A seguir, ser mostrada as principais linhas de programao para a central.

Para acesso a programao completa visualizar o apndice.

44

O primeiro passo para programao do microcontrolador a definio de

variveis e tambm de bibliotecas para os mdulos de comunicao:

#include //biblioteca spi

#include //biblioteca para mdulo ethernet

#include //biblioteca virtualwire

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; //ethernet shield

byte ip[] = { 192,168,0, 99 }; //ip escolhido para o microcontrolador

byte gateway[] = { 192,168,0, 1 }; //ip do roteador

byte subnet[] = { 255, 255, 255, 0 }; //mscara de rede

EthernetServer server(8081); //porta escolhida para o servidor

char Luz1[7] = "0001L#"; //string do estado do primeiro ambiente

char Luz2[7] = "0002L#"; //string do estado do segundo ambiente

char Luz3[7] = "0003L#"; //string do estado do terceiro ambiente

char Luz4[7] = "0004L#"; //string do estado do quarto ambiente

char Luz5[7] = "0005L#"; //string do estado do quinto ambiente

char Luz6[7] = "0006L#"; //string do estado do sexto ambiente

char Luz7[7] = "0007L#"; //string do estado do stimo ambiente

char msg[7] = "0000L#"; // String onde guardada as msgs recebidas da web

O microcontrolador ficar em constante processo de recebimento de

comandos vindos do supervisrio e tambm dos mdulos. Primeiramente o programa

analisar o estado de cada ambiente vindo dos mdulos e em seguida a conexo com

a internet.

Caso haja conexo com a internet o microcontrolador far a leitura do que

est recebendo do supervisrio atravs do comando:

msg[1]=msg[2];msg[2]=msg[3];msg[3]=msg[4];msg[4]=msg[5];

msg[5]=msg[6];

msg[6] = client.read();

A funo cliente.read() faz a leitura pelo mdulo ethernet do que for enviado

pelo supervisrio e assim armazenado em uma string chamada msg.

Aps o armazenamento o microcontrolador passa a analisar cada caracteree

desta mensagem em sequncia.

45

Por exemplo:

if (msg[6]=='#') // analisa se o ltimo caractere o #

{

if (msg[5]=='A') client.write(Luz1);

if (msg[5]=='L')

{

if (msg[4]=='1')

{

// Caso L#, ele copia os bytes anteriores p/ a

// string 'Luz' e cada byte representa um

// dispositivo, onde '1'=ON e '0'=OFF

Luz1[0]=msg[1];

Luz1[1]=msg[2];

Luz1[2]=msg[3];

if (Luz1[0]=='1') comando1(); else comando2();



}

}

Sempre ser analisado os dois ltimos caracteres da mensagem. Caso o

ltimo for # quer dizer que foi recebido um comando. Ao analisar o penltimo

caractere ocorrer duas opes, ou ser um caractere requisitando o estado dos

equipamentos em relao a um determinado ambiente (A,B,C,D,E,F,G), ou ser um

caractere(L) que manda executar o acionamento dos equipamentos.

Quando receber uma mensagem de acionamento (liga, desliga) o ATmega328

executa a funo comando(). Esta funo representa o que deve ser enviado via rdio

frequncia ou RS485 para os demais mdulos conforme tabela3.

46

TABELA 4 CDIGO ENVIADO PARA OS MDULOS

Ambiente Liga

Equip. 1

Desliga

Equip. 1

Liga

Equip. 2

Desliga

Equip. 2

Liga

Equip. 3

Desliga

Equip. 3

1 010 011 012 013 014 015

2 020 021 022 023 024 025

3 030 031 032 033 034 035

4

5

6

7

040

050

060

070

041

051

061

071

042

052

062

072

043

053

063

073

044

054

064

074

045

055

065

075


O primeiro dgito (0) representa a central, o segundo representa o ambiente

de 1 a 7 e o terceiro representa o que deve ser feito com o equipamento, ligar ou

desligar.

O envio desses cdigos feito pela sequinte programao:

void comando1()

{

char *msg = "010";

vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg));

}

3.7.4 Programao dos mdulos

Os mdulos possuem o papel de leitura dos sensores e acionamento dos

equipamentos nos ambientes que esto acoplados.

Para realizar o acionamento dos equipamentos os mdulos analisam se esto

recebendo alguma mensagem atravs do cdigo:

uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN];

uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN;

Aps recebida uma mensagem, esta mensagem analisada seguindo a

tabela 1 anteriormente mostrada.

if((buf[0] == '0') && (buf[1] == '1')&&(buf[2] == '0'))

47

{

digitalWrite(saida1,1);

}

Se a leitura da mensagem for igual a um valor existente na tabela, ento o

microcontrolador mudar o estado de um pino de sada digital pr-configurada. Este

pino de sada digital acionar o rel que for configurado.

O mdulo tambm receber comandos feitos por bluetooth e infravermelho.

Esses comandos sero interpretados e conforme os cdigos recebidos ser

executada uma ao nos equipamentos do ambiente.

No final da execuo desses comandos o controlador envia central o novo

estado do ambiente. Com esse envio de estado, caso a central perca a sua fonte de

energia, ela receber novamente o comportamento de cada ambiente, no perdendo

assim o controle do sistema.

.

4 PROTTIPO

4.1 PRIMEIRA ETAPA

A partir do esquemtico mostrado na figura 2 foi desenvolvido um prottipo

inicial a fim de observar o comportamento do sistema utilizando os microcontroladores

e os dispositivos que realizam as comunicaes.

Primeiramente a central composta pelo Arduino, ethernet shield, rdio

transmissor e receptor 433Mhz, mdulo MAX485 e rdio nRF24L01 foi conectada da

maneira apresentada na figura 25.

48

FIGURA 25 CENTRAL FONTE: O AUTOR (2014).

TABELA 5 SIMBOLOGIA CENTRAL

Nmero Componente

1 Cabo ethernet com conexo RJ45

2 Ethernet shild acoplado a um Arduino

3 Mdulo RF433Mhz

4

5

nRF24L01

MAX485 para comunicao RS485


Aps feita a montagem da central, montou-se os mdulos conforme a figura 26.

FIGURA 26 MDULO FONTE: O AUTOR (2014).

49

TABELA 6 SIMBOLOGIA MDULO

Nmero Componente

1 ATmega328

2 nRF24L01

3 Mdulo RF433Mhz

4 MAX485 para comunicao RS485


Esta montagem serviu de base para teste de comportamento das mensagens

enviadas entre cada microcontrolador no sistema assim como as conexes

necessrias para o correto funcionamento de cada dispositivo.

4.2 SEGUNDA ETAPA

A segunda etapa a ser realizada foi de criao de esquemtico com todas as

ligaes necessrias da central e dos mdulos. Estes foram divididos em dois tipos:

com o microcontrolador atmega328 e o outro com o microcontrolador attiny85.

Para realizao do esquemtico foi utilizado o programa Eagle. Este programa

tem a funo de conectar os componentes utilizados e apartir do esquemtico criar

uma placa de circuito impresso.

Para o mdulo microcontrolador por atmega328 foi criado o esquemtico

conforme Apndice F.

Com o esquemtico pronto, foi possvel criar uma placa de circuito impresso

conforme Figura 27.

50

FIGURA 27 PCB MDULO ATMEGA328 FONTE: O AUTOR (2014).

FIGURA 28 PLACA MDULO ATMEGA328 FONTE: O AUTOR (2014).

51

O mdulo da figura 28 possui trs sadas a rel com contato normalmente

aberto para acionamento de lmpadas, ventiladores, entre outros, podendo operar em

uma faixa de at 15A e 125Vac ou 24Vcc. Este mdulo encontra-se pronto para ser

controlado por infra-vermelho via controle remoto, bluetooth via dispositivo mvel,

assim como pelo supervisrio conectado internet Este supervisrio envia sinais para

acionamento via rdio frequncia e RS485. Pode-se conectar uma fonte de 5Vcc at

30Vcc para alimentao do mdulo. Tambm foi projetado pinos para conexo de

sensor de presena. Estes se encontram ao lado direito do Crystal de 16Mhz.

J o mdulo com o microcontrolador attiny85 possui o esquemtico e placa

de circuito impresso conforme as ilustraes seguintes.

FIGURA 29 ESQUEMTICO MDULO ATTINY85 FONTE: O AUTOR (2014).

52

FIGURA 30 PCB MDULO ATTINY85 FONTE: O AUTOR (2014).

FIGURA 31 PLACA MDULO ATTINY85 FONTE: O AUTOR (2014).

53

Este mdulo capaz de se comunicar via bluetooth com um dispositivo mvel

com sistema operacional Android. Foram acoplados pinos ao lado do microcontrolador

para expanses futuras de uso das portas digitais, podendo assim ser programadas e

usadas com sensores. A placa criada possui uma sada a rel conforme

especificaes dadas no mdulo anterior.

Caso o usurio no possua o aplicativo que foi criado para demonstrao no

laboratrio de Engenharia Eltrica, este poder controlar utilizando um aplicativo que

envie dados para o mdulo bluetooth. Para conexo com o mdulo bluetooth basta o

usurio parear seu dispositivo mvel com o dispositivo linvor, nome dado ao mdulo

bluetooth. Ao fazer o pareamento ser solicitado uma senha para conexo, cuja senha

a ser digitada : 1234.

Para o mdulo com ATmega328 as sadas fecharo o contato ao receberem

caracteres D, E, F e abriro os contatos ao receberem os caracteres a, b, c. No

caso do mdulo com ATtiny85 a sada fechar o contato ao receber o caractere A e

abrir o contato ao receber o caractere a.

4.3 TERCEIRA ETAPA

A terceira etapa compreende a montagem do sistema de forma completa, ou

seja, com a central, os mdulos e equipamentos a serem acionados.

Para esta etapa os mdulos e a central foram colocados em caixas de madeira

MDF.

O prottipo final foi montado em uma base de madeira para, de forma didtica,

testar todos os equipamentos e comunicaes disponveis no acionamento de

lmpadas.

A seguir ser mostrado na Tabela 7 todos os itens utilizados no projeto para

implementao da central, mdulos e do supervisrio para em trabalhos futuros ser

feito o desenvolvimento a partir destes itens. Para realizao da programao dos

supervisrios e o uso do bluetooth, o autor deste projeto foi responsvel por criar as

lgicas e portanto podem ser vistas na Tabela 7 onde se encontram essas lgicas no

trabalho.

54

TABELA 7 LISTA DE ITENS UTILIZADOS

ITEM HARDWARE SOFTWARE ONDE OBTER

1 ATmega328 - http://www.labdegaragem.org/loja/garagi

no-4/garagino-rev1.html

2 Shield ethernet - http://www.labdegaragem.org/loja/ethern

et-shield.html

3 RF433 - http://imall.iteadstudio.com/im12062801

4.html

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

MAX485

nRF24L01

-

-

-

-

-

-

Attiny85

Rel, resistores,

diodos,

transistores

-

-

Supervisrio/

Programao

Pgina web

Arduino IDE

VirtualWire

IRremote

RF24

-

-

http://imall.iteadstudio.com/max485-

module.html

http://imall.iteadstudio.com/im12060600

2.html

Captulo 3.7

Apndice A e B

www.arduino.cc

http://www.airspayce.com/mikem/arduin

o/VirtualWire/

http://arcfn.com

http://maniacbug.github.io/RF24/


3.html

Loja de matrias eletrnicos

14

15

Bluetooth

-

-

Bluetooth


9.html

Apndice D


55

5 CONCLUSO

5.1 CONSIDERAES FINAIS

Desenvolver um sistema que possa alm de ser funcional, mas tambm

economicamente acessvel, pode trazer a sociedade a maior difuso da automao

residencial no Brasil. Os brasileiros j possuem em suas residncias equipamentos

que podem ser automatizados e esto apenas a um pequeno passo de aumentar

ainda mais o conforto, segurana e qualidade de vida.

A automao residencial j est deixando de fazer parte somente do cotidiano

de pessoas de maior poder aquisitivo no Brasil. Com o avano da tecnologia e com a

implementao de sistemas cada vez mais baratos mostra que populaes de classe

mdia e tambm de baixa renda tm a oportunidade de automatizar seus domiclios.

Com esse trabalho pde-se mostrar detalhadamente como pode ser projetado

e implementado um sistema de monitoramento e controle de uma residncia com

diversos tipos de comunicao. O prottipo desenvolvido mostrou sua performance

de forma robusta e satisfatria nos ensaios realizados no laboratrio do departamento

de Engenharia Eltrica da Universidade Federal do Paran.

5.2 TRABALHOS FUTUROS

Como melhoria futura para criar um sistema com melhores caractersticas de

processamento, mais funcionalidade, pode-se estudar:

O uso de uma central mais elaborada (raspberry pi, mini pc)

Inserir uma central com LCD sensvel ao toque

Inserir sistema de circuito fechado de tv (CFTV)

Rede mais inteligente com Zigbee

Inserir criptografia entre as comunicaes.

Adequao do sistema em protocolos j existentes atravs de um circuito

adaptador.

56

Extenso para edificaes como shoppings e condomnios.

Interoperabilidade independente de fabricantes

Flexibilidade e expanso (com adicionamento de pontos de

entradas/sadas-I/O.

57

REFERNCIAS

ABNT (s.d.). Associao Brasileira de Normas Tcnicas. Disponvel em: . Acesso em 10 de agosto de 2013. ACCARDI, A.; DODONOV, E. (2012). Tecnologias, Infraestrutura e Software, Automao residencial: Elementos bsicos, arquiteturas, setores, aplicaes e protocolos, So Carlos, v. 1, n. 2, p.156-166, nov. 2012. ADAFRUIT (2011). Biblioteca DHT22. Disponvel em: . Acesso em 25 de maio de 2014. ARDUINO. Kit de desenvolvimento Arduino. Disponvel em: . Acesso em 8 de agosto de 2013. ATMEL (2013). Especificaes Tcnicas ATtiny85. Disponvel em:. Acesso em 05 de novembro de 2014. ATMEL (s.d.). Especificaes Tcnicas ATmega328. Disponvel em:. Acesso em 05 de novembro de 2014. AURESIDE (s.d.). Associao Brasileira de Automao residencial. Disponvel em: . Acesso em: 20 de Novembro de 2013. AURESIDE (2014). Mercado brasileiro de Automao destaque em publicao alem. Disponvel em: . Acesso em: 17 de maro de 2014. BOLZANI, C. A. M. (2011). Smart Homes And Support to those with Alzheimer`s. Disponvel em: . Acesso em: 15 de Novembro de 2013. BOLZANI, C. A. M. (2004). Residncias Inteligentes, Ed. Livraria da Fsica, So Paulo, Brasil.

58

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tcc automação residencial