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AUTOMATIZAÇÃO RESIDENCIAL
Trabalho apresentado como requisito para obtenção de nota na disciplina de Projetos em Eletrônica.
Alunos: Matrículas:
Carlos Antonio dos Santos Brito nº 20121023000218
Renato Lima Gonçalves nº 20120231000178
S4 – Automação Industrial
Juazeiro do Norte – CE, Outubro 2014.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 3
2. LISTA DE COMPONENTES 4
2.1 PIC 18F4550 4
2.2 Relês 4
2.3 Cristal Oscilador 5
2.4 Transistor BC547 6
2.5 Modulo Bluethoot 6
2.6 LRD 7
3. FUNCIONAMENTO 8
4. MODELO DE UMA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL 9
5. ANEXOS 10
5.1 Fotos do Projeto 10
5.2 Programação 11
6. CONCLUSÃO 12
7. BIBLIOGRAFIA 13
1.INTRODUÇÃO
Atualmente pode-se verificar a necessidade da comodidade e facilidade das pessoas em diversas atividades do dia a dia, em especial a automação residencial. O objetivo do projeto visa disponibilizar a interação do cliente com a residência através de tecnologias de baixo custo disponíveis no mercado.
O desenvolvimento de microcontroladores programáveis tem possibilitado o surgimento de diversos aplicativos nas mais variadas situações, das quais a automação residencial tem recebido atenção especial devido ao fato de proporcionar segurança. Este trabalho tem por objetivo apresentar a viabilidade da integração entre o microcontrolador e smartphones com o sistema operacional Android, direcionados para controlar alguns aspectos de uma residência. O projeto apresenta o funcionamento de um sistema de automação residencial utilizando um microcontrolador PIC 18F4550 com um módulo bluetooth, relês, transistores, led's, ldr e um aplicativo do sistema operacional Android para celular ou tablet.
O cliente terá interação total com todos os dispositivos da residência ligados ao microcontrolador, através de uma conexão estabelecida entre o microcontroladorbluetooth e o aplicativo do celular. Foi desenvolvido um aplicativo para o sistema operacional Android para o gerenciamento dos dispositivos da residência, ele é responsável para enviar as requisições ao modulo bluetooth que são processadas no microcontrolador, assim ativando e desativando os atuadores e sensores ligados a ele.
2.LISTA DE COMPONENTES
PIC 18F4550
Relês
Cristais Osciladores
Transistor BC547
Módulo Bluetooth
Resistores 1K e 2,2K
Capacitor 22u e 1u
Botão
Diodo
Protoboard
Leds
Ldr
Dados de alguns componentes
2.1 – PIC18F4550
É o centro de comando do circuito, nela irá estar alojado a programação para a automatização do projeto.
Características do PIC:
- Ele possui memória FLASH para armazenamento de programa: 32 Kbytes;
- Memória SRAM para armazenamento de dados: 2 Kbytes;
- Memória EEPROM de dados: 256 bytes;
- Portas configuráveis como entrada ou saída digitais :35;
- Portas configuráveis como canais de entradas analógicas: 13;
- Módulo CCP (Capture / Compare / PWM)
Capture – Permite a medição do tempo de duração de umevento;
Comparação – compara valores entre os registros do TMR1 eCCPR;
PWM – Pulse Width Modulation – gera sinais de frequência variáveis;
Ele pode armazenar dados de forma temporária durante a execução do programa, podendo ser lida ou escrita em tempo de execução de diversas instruções.
Fig. 1 - PIC18F4550
2.2-Relés
Consideramos o funcionamento dos Relés bem simples, eles trabalham da seguinte forma: quando uma corrente circula pela bobina, esta cria um campo magnético que atrai um ou uma série de contatos fechando ou abrindo circuitos.
A principal vantagem dos Relés é que o circuito de carga está completamente isolado do de controle, podendo inclusive trabalhar com tensões diferentes entre controle e carga.
Fig. 2 - Relés
2.3-Cristal Oscilador
Osciladores de cristais são componentes compostos de dois terminais, ligados a um cristal piezoeléctrico interno. Esse cristal contrai quando submetido a tensão elétrica, e o tempo de contração varia conforme a construção do cristal. Quando a contração chega a um certo ponto, o circuito libera a tensão e o cristal relaxa, chegando ao ponto de uma nova contração. Assim, os tempos de contração e relaxação desse ciclo determinam uma frequência de operação, muito mais estável e controlável que circuitos com capacitores.
Fig. 3 - Cristal Oscilador
2.4–Transistor BC547
Ele é usado principalmente para fins de comutação e amplificação, além de ter ganho de corrente máxima de 800, sendo os seus transistores equivalentes BC548 e BC549.
Os terminais do transistor exigem uma tensão de CC fixado para operar na região desejada de suas curvas características. Isto é conhecido como a polarização. Para as aplicações de amplificação, o transistor é polarizado de modo que é, em parte, para todas as condições de entrada. O sinal de entrada na base é amplificado e feita no emissor. BC547 é usado na configuração de emissor comum aos amplificadores. O divisor de tensão é o modo de polarização comumente usados. Para aplicações de chaveamento, o transistor é tendencioso para que ele permaneça totalmente em se há um sinal na sua base. Na ausência de sinal de base, torna-se completamente para fora.
Fig. 4 - Transistor BC547
2.5-Módulo Bluetooth
Ele oferece uma forma fácil e barata de comunicação com seu projeto pois em sua placa existe um regulador de tensão e você poderá alimentar com 3.3v a 5v, bem como um LED que indica se o módulo está pareado com outro dispositivo. Possui alcance de até 50m.
Fig. 5 –Módulo Bluetooth HC-05
2.6 – LDR
É um componente eletrônico passivo do tipo resistor variável, mais especificamente, é um resistor cuja resistência varia conforme a intensidade da luz que incide sobre ele. Tipicamente, à medida que a intensidade da luz aumenta a sua resistência diminui.
O LDR é construído a partir de material semicondutor com elevada resistência elétrica. Quando a luz que incide sobre o semicondutor tem uma frequência suficiente, os fótons que incidem sobre o semicondutor libertam elétrons para a banda condutora que irão melhorar a sua condutividade e assim diminuir a resistência.
Fig. 6 – LDR
3. FUNCIONAMENTO
Um micro controlador é um computador-num-chip, contendo um processador, memória e periféricos de entrada/saída. É um microprocessador que pode ser programado para funções específicas, em contraste com outros microprocessadores de propósito geral (como os utilizados nos computadores). Eles são embarcados no interior de um dispositivo (geralmente um produto comercializado) para que possam controlar as funções ou açõesdo produto. Um outro nome para o microcontrolador, portanto, é controlador embutido.
Através do bluetooth e um aplicativo para smartphone, aplicativo esse encontrado na play store gratuitamente. Ele pode ser instalado tanto no smartphone como em um tablet com sistema android a parti da versão 3.01. Ao ser pareado o smartphone com o modulo bluetooth é requisitado uma senha de 4 dígitos para que haja a comunicação entre os mesmos, após inserido a senha é feito uma comunicação para transmissão de dados, onde esses dados são transferidos para o microcontrolador através do receptor que no caso é um módulo bluetooth, que transfere via serial para o mesmo.
Após o pareamento o aplicativo se comunica através de uma string, que é um conjunto de caracteres alfanuméricos, cada caractere corresponde a uma função do aplicativo, por exemplo quando o aplicativo manda um comando para ligar a lâmpada da sala manda o caractere 'f', o PIC entende e libera uma tensão de 5V em dos seus pinos que fornece uma corrente de base para o transistor que aciona um relé que por sua vez fecha seus contatos acionando a carga, que no caso pode ser uma lâmpada de 220V ou um ventilador.
O mesmo acontece com todas as outras funções, que no projeto são oito e estão divididas da seguinte maneira:
*Alarme (carga1);
*Lâmpada da sala (carga2);
*Lâmpada do quarto1 (carga3);
*Lâmpada do quarto 2 (carga4);
*Lâmpada da cozinha (carga 5);
*Ventilador do quarto 1 (carga 6);
*Ventilador do quarto 2 (carga 7);
*Lâmpada do quintal (carga 8);
Já o sistema de alarme funciona com um LDR e um laser, ao ser ativado um fleche de lazer é incendido no LDR, ao passar por esse fleche é alterado o valor da resistência do LDR, sendo assim é aplicado uma corrente na base do transistor que por sua vez acionar um relê que fecha os contatos acionando uma sirene.
4.MODELO DE UMA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
O ambiente de uma "casa inteligente" apresenta diversos subsistemas, que deverão ser integrados e possuir um controle unificado. Isso vêm sendo proporcionado devido à rápida evolução de produtos e equipamentos eletrônicos e da informática, concretizada no desenvolvimento de sistemas residenciais integrados, que podem controlar cortinas e persianas, áudio, vídeo, som ambiente, TV por assinatura, segurança (alarmes, monitoramento, CFTV), iluminação, climatização e telefonia, dentre outras utilidades. Na figura a seguir, podemos ter uma ideia da variedade de sistemas que podem coexistir nesse ambiente integrado.
Fig. 6 - Sistemas envolvidos no âmbito da Automação Residencial.
1.Irrigação de jardim (horários programados e sensores de umidade);
2. Cabeamento estruturado (dados, voz e imagem);
3.Circuito fechado de TV;
4.Controle de acesso (biometria, cartões de proximidade, tags para veículos);
5.Controle de iluminação;
6.Controle de utilidades;
7.Controle de monitoramento de elevadores;
8.Controle de monitoramento de medições (gás água e eletricidade);
9.Controle e monitoramento do sistema de climatização;
10.Entretenimento;
11.Redes de dados condominial;
12.Sistema de detecção e alarme de incêndio;
13.Sistema de segura
5. ANEXOS
5.1 Fotos do Projeto
5.2 Programação
#include
#use rs232(baud=19200, xmit=pin_c6, rcv=pin_c7)
short int pisca=0;
char comando;
#INT_RDA
void recepcao_serial()// Interrupcao serial
{
comando=getc();
switch (comando) //teste da comunicacao serial no Terminal
{
case 'a': {pisca=0;output_high(pin_B0);} //LIGA B0
break;
case 'b': {pisca=0;output_high(pin_B1);} //LIGA B1
break;
case 'c': {pisca=0;output_high(pin_B2);} //LIGA B2
break;
case 'd': {pisca=0;output_high(pin_B3);} //LIGA B3
break;
case 'e': {pisca=0;output_high(pin_B4);} //LIGA B4
break;
case 'f': {pisca=0;output_high(pin_B5);} //LIGA B5
break;
case 'g': {pisca=0;output_high(pin_B6);} //LIGA B6
break;
case 'h': {pisca=0;output_high(pin_B7);} //LIGA B7
break;
case 'A': {pisca=0;output_low(pin_B0);} //DESLIGA B0
break;
case 'B': {pisca=0;output_low(pin_B1);} //DESLIGA B1
break;
case 'C': {pisca=0;output_low(pin_B2);} //DESLIGA B2
break;
case 'D': {pisca=0;output_low(pin_B3);output_low(pin_B7);} //DESLIGA B3
break;
case 'E': {pisca=0;output_low(pin_B4);} //DESLIGA B4
break;
case 'F': {pisca=0;output_low(pin_B5);} //DESLIGA B5
break;
case 'G': {pisca=0;output_low(pin_B6);} //DESLIGA B6
break;
case 'H': {pisca=0;output_low(pin_B7);} //DESLIGA B7
break;
case 'L': {pisca=0;output_high(pin_B7);} //DESLIGA B5
break;
case 'P': {pisca=1;output_toggle(pin_B7);} //ALTERNA B7
break;
}}
void main()
{
enable_interrupts(GLOBAL);
enable_interrupts(INT_RDA);
while(1){
while (pisca==1){
output_toggle(pin_B7);delay_ms (300); }
if (!input(pin_e3)){reset_cpu();}
printf("AUTOMAÇÃO SanUSB * Renata,Almir,Fransuir! *\r\n");
delay_ms (2000);
}}
6. CONCLUSÃO
O objetivo desse trabalho é realizar uma explanação dos conceitos envolvidos nos sistemas de Automação utilizados em residências, proporcionando o entendimento necessário para uma posterior análise das implicações de projeto, bem como seu impacto com relação aos atuais padrões de projeto de instalações elétricas praticados.
Vimos também que com o circuito montado para provermos da automação residencial tudo fica mais prático, um circuito ao se ver bastante simples, porém que pode se tornar bem complexo dependendo da sua programação
Com isso, podemos concluir que a automação residencial se configura num desafio do presente, devendo prover ao usuário interfaces amigáveis e descomplicadas, como também disponibilizar a informação e possibilidade de controle da residência a partir de qualquer lugar, através da Internet, de modo a utilizar a eletrônica como "plano de fundo" para colocar em primeiro plano a sociabilidade e bem-estar do usuário.
7. BIBLIOGRAFIA
Aplicativo SanUSB Cargas Pic. Disponível em play.google.com
Automação Residencial. Disponível em docs.google.com
LDR. Pt.wikipedia.org
http://www.gdsautomacao.com.br/public/index.php?option=com_content&view=article&id=51:o-que-e-automacao-residencial&catid=1:latest-news
