CONTROLADOR DE AMBIENTES RESIDENCIAIS UTILIZANDO PROTOTIPAGEM ELETRÔNICA DE BAIXO CUSTO.

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1 CONTROLADOR DE AMBIENTES RESIDENCIAIS UTILIZANDO PROTOTIPAGEM ELETRÔNICA DE BAIXO CUSTO. Autores : Ema Kimberlly Marks RAMOS, Luiz Anthonio Prohaska MOSCATELLI, Pamela Thais de Paula LIMA, Pedro Henrique dos SANTOS e Vinicius Baixo BATISTA, Gabriel Felipe PEREIRA. Identificação autores: Bolsistas PET/FNDE; Orientador: Prof. Dr. Kleber Ersching IFC-Campus Camboriú. Introdução A ideia de conectar objetos entre si utilizando a internet, vem sendo discutida desde 1991, quando a conexão TCP/IP e a internet começou a se popularizar. A internet das coisas, também chamada de IoT (Internet of things), refere-se a uma revolução tecnológica, que tem como finalidade conectar objetos do dia a dia à internet. A ideia é que o mundo físico e o digital sejam integrados através da comunicação entre dispositivos (ZAMBARDA, 2014). Esse conceito também dialoga com outros elementos do âmbito tecnológico, como a domótica, termo que é originado da junção das palavras domus (em latim significa casa) e robótica (controle automatizado de algo), ou seja, através da domótica é possível controlar uma casa automatizada. (BOLZANI, 2013). A conexão entre o mundo físico e o digital pode ser viabilizada através de plataformas de prototipagem eletrônica, como por exemplo, o Arduino (ARDUINO, 2016), o qual é uma plataforma de prototipagem eletrônica open-source de baixo custo, baseada em hardware, software e linguagem de programação de fácil compreensão e que possibilita a implementação de sistemas tecnológicos como a domótica. Usualmente, a conexão entre o mundo físico se dá através de sensores agregados a plataformas eletrônicas (COSTA, 2015). As pessoas com necessidades especiais enfrentam inúmeras dificuldades em seus ambientes de estudo, trabalho e até mesmo lazer. Isto porque não conseguem se adaptar a muitas práticas do cotidiano, que envolvem a participação dos sentidos, habilidades e recursos que uma pessoa portadora de alguma deficiência muitas vezes não consegue desenvolver. (PERON, 2009) A Internet das Coisas também pode ajudar muito a facilitar a vida de portadores de necessidades especiais, tornando-a mais fácil. Sensores em uma casa podem ajudar um portador de deficiência visual, avisando com algum dispositivo sonoro quando ele

2 está se aproximando de um objeto, a fim de evitar acidentes. O presente trabalho descreve um protótipo de uma casa automatizada, desenvolvida com a utilização de uma plataforma de prototipagem eletrônica de baixo custo. O protótipo desenvolvido, objetiva motivar soluções de baixo custo e proporcionar facilidades, principalmente a portadores de necessidades especiais, através da casa automatizada. Materiais e métodos Para produzir o protótipo da casa automatizada, construiu-se uma maquete composta por um dormitório, uma sala e uma área de lazer com piscina e jardim, a qual foi confeccionada com madeira, cola gliter, EVA, isopor, alfinete, palito de sorvete, cola quente, tesoura, filme de PVC, cola para madeira, tinta para tecido e representando a piscina, pote plástico oval. Para desenvolver a parte eletrônica da casa automatizada, os seguintes componentes eletrônicos e equipamentos foram utilizados: 01 Arduino - UNO R3, o qual possui 26 pinos que operam em 5V e corrente máxima de 40 ma. Juntamente com a fonte de alimentação (9 a 12volts) e cabo USB (tipo B); 01 Arduino - Ethernet Shield R3, que possui entrada para cabo RJ-45; 01 Cartão micro-sd de 8GB; 05 LEDs - 05 mm redondo: dois brancos de 2,8v, 01 vermelho 1.97v e 01 verde de 2,2v; 01 LED RGB - 05 mm redondo: vermelho de 1,9 a 2,4v, verde e azul com 3,2 a 3,6v; 01 Aquecedor resistivo 220v - 10W, para recipientes com até 10 litros; 01 Módulo relé de um canal, modelo SRD-S-105D- tensão de operação 5V DC, sendo que, suporta até 7A e sua tensão máxima é de 250V AC; 01 Sensor de umidade e temperatura, modelo AM2302; 01 Protoboard com 840 furos; 06 jumpers macho-fêmea e fios metálicos para condução de eletricidade; 08 resistores de 100 ohms e 01 resistor de 300 ohms;

3 Opcional: 01 alicate de bico, e 01 rolo de fita isolante; Os dispositivos e componentes eletrônicos estão distribuídos da seguinte maneira na casa automatizada: 01 LED na cor azul no dormitório, 01 LED RGB entre a cozinha e a sala, 02 LEDs (01 na cor verde e outro na cor vermelha) no jardim, 02 LEDs na cor branca na calçada residencial, 01 aquecedor resistivo e 01 sensor de temperatura AM3202 posicionados na piscina. Para desenvolver o projeto, além das informações sobre os dispositivos e componentes, é necessário ter um conhecimento prévio e básico sobre microeletrônica, linguagem de programação C++ e instalar a IDE do Arduino no computador. Antes de implementar toda a parte eletrônica no protótipo da casa automatizada, desenvolveu-se todo o circuito eletrônico numa plataforma de prototipagem eletrônica virtual (AUTODESK CIRCUITS, 2016), situação em que verificou-se a possibilidade da utilização de todos dispositivos eletrônicos descritos e a eficácia dos mesmos. A montagem do protótipo ocorreu em duas fases: física e digital. Para desenvolvimento da parte física (circuito eletrônico) foram utilizados: LEDs, sensor AM2302 e módulo relé conectados as portas digitais do Arduino, através de uma ponte pela protoboard (utilizando os fios metálicos e resistores). O acionamento do aquecedor foi feito conectando-o ao terminal C (comum) e ao terminal NA (normalmente aberto) do módulo relé. Já para parte digital (programação), utilizou-se o software do Arduino e computador. Através do cabo USB, realizaram-se os uploads da programação (conhecida como sketch), para a placa de prototipagem Arduino. O sketch diz à placa o que deve ser executado durante o seu funcionamento. A partir da realização do upload, o Arduino não precisa mais do computador, porém é necessário que o mesmo fique conectado a uma fonte de alimentação. Para controlar remotamente as funções da casa, acoplou-se ao Arduino a placa ethernet shield, que permite o acesso das informações via internet, através do fornecimento de um endereço de IP compatível com os protocolos TCP e UDP. No slot da ethernet shield o cartão micro-sd estão inseridos arquivos referentes a implementação da página web, baseada em HTML, correspondente à camada visual em que o usuário poderá interagir com a casa, porém a página ainda não possui um sistema de segurança a invasões e falhas que virão a ser implementados

4 posteriormente. No estado atual, simplesmente tendo acesso ao IP utilizado no programa, qualquer usuário pode acessar o sistema. Resultados e discussões Como vantagens da utilização do Arduino (ferramenta de baixo custo) decorrem os fatos de ser um facilitador de gerenciamentos de objetos através de páginas web e de permitir construções de sistemas automatizados de baixo custo com interface via internet, gerando comodidade e praticidade no controle residencial. No que diz respeito à segurança de falhas e invasões no sistema, o estudo e implementação para melhorias é contínua, visando sempre a integridade do software e consequentemente do usuário. A Figura 1 representa o protótipo da casa automatizada desenvolvida no projeto, onde é possível visualizar as disposições alocadas para as lâmpadas LEDs, aquecedor e sensor de temperatura. A Figura 2 mostra a página web de controle das funções da casa automatizada, que corresponde à camada visual desenvolvida em HTML. Através desse layout um usuário pode acionar as lâmpadas LEDs dos diversos cômodos da casa escolhendo entre as funções ligar e desligar, assim como ligar o controle do aquecedor, utilizando os botões Aquecedor ON e Aquecedor OFF. O controlador de temperatura ficará registrando a todo momento a temperatura atual da água. No momento em que o usuário escolhe uma função (ligar/desligar), um sinal é enviado ao ethernet Shield, o qual é interpretado pelo Arduino e a ação ocorre.

5 Figura 1: Protótipo da casa automatizada desenvolvida no projeto, explicitando a alocação das lâmpadas LEDs, aquecedor e sensor de temperatura (em uma montagem real, fora da maquete, o sensor deve ser localizado dentro da piscina, e não no exterior da mesma). Fonte: os autores. Figura 2: Layout página principal da Web. Fonte: os autores. Conclusão Após o desenvolvimento do projeto, foi possível observar êxito na montagem do protótipo e nos testes realizados. A automação residencial, de modo geral, realiza uma

6 quebra de paradigma e costumes da sociedade atual, proporcionando mais conforto e comodidade, uma vez que possibilita o controle remoto pelo usuário de luzes ou equipamentos de sua casa a distância através da internet. Em trabalhos futuros, objetiva-se viabilizar a segurança do programa utilizado para a automação para prevenir invasões no sistema, uma vez que, como citado anteriormente, basta uma pessoa ter o IP utilizado no programa que ela consegue acessar o sistema. Além disso, pretende-se implementar novas funcionalidades no projeto realizado, como por exemplo: sensor de presença, portão eletrônico, sensor de fumaça, etc. Por fim, verificou-se que é viável a automação de residências utilizando soluções tecnológicas com padrões abertos e de baixo custo Referências: ARDUINO. What is Arduino? Disponível em: < Introduction>. Acesso em: 08 set AUTODESK CIRCUITS. Electronics from beginner to pro: Autodesk Circuits empowers you to bring your ideas to life with free, easy to use online tools Disponível em: < Acesso em: 07 set BOLZANI, Caio. Domótica, a nova ciência do século XXI. Revista Fonte, p , dez Disponível em: < Acesso em: 10 set CRISTIANO ANDRÉ DA COSTA. INTERNET DAS COISAS: Nós, as cidades, os robôs, os carros: tudo conectado! Disponível em: < flippingbook/computacaobrasil/computa_29_pdf/comp_brasil_2015_4.pdf>. Acesso em: 05 set PEDRO ZAMBARDA. Internet das Coisas: Entenda o conceito e o que muda com a tecnologia Disponível em: <http: // 2014/ 08/internet-das-coisas-entenda-o-conceito-e-o-que-muda-com-tecnologia.html>. Acesso em: 05 set PERON, Marluce. Tecnologia a favor das pessoas portadoras de necessidades especiais Disponível em: < tecnologia-a-favor-das-pessoas-portadoras-de-necessidades-especiais.htm>. Acesso em: 07 out