Automacao Residencial com App e Comando de Voz para Idosos e Pessoas com Deficiencia - TCC

UNIVERSIDADE DE nome AUTOMATIZAÇÃO RESIDE N CIAL ACIONAMENTO VIA APP Passo Fundo 2023 RESUMO Este trabalho propõe o desenvolvimento de um dispositivo de automação residencial responsável por controlar equipamentos domésticos e interagir com pessoas em um ambiente por comando de voz e oferecer ao usuário uma interface por meio de um aplicativo A atuação deste protótipo diante de diversas complicações apresentadas às pessoas com deficiência motora idosos como a ativação de objetos domésticos a partir de um comando de voz eou de um aplicativo de celular O funcionamento do equipamento é baseado na captura de palavras gravadas em um banco de dados que após o processamento digital do sinal são convertidas em uma linguagem interpretada por um módulo conectado a um microcontrolador Após interpretar os dados o microcontrolador é responsável por enviar os sinais para as saídas acionando a eletrônica doméstica Palavraschave AUTOMAÇÃO DOMÓTICA COMANDO DE VOZ MICROCONTROLADOR APP ABSTRACT This work proposes the development of a home automation device responsible for controlling domestic equipment and interacting with people in an environment by voice command and offering the user an interface through an application The performance of this prototype in the face of several complications presented to people with motor disabilities the elderly such as the activation of household objects from a voice command andor a cell phone application The operation of the equipment is based on capturing words recorded in a database that after digital signal processing are converted into a language interpreted by a module connected to a microcontroller After interpreting the data the microcontroller is responsible for sending the signals to the outputs triggering the home electronics Keywords AUTOMATION HOME AUTOMATION VOICE COMMAND MICROCONTROLLER APP LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 Iot Internet das Coisas 15 Figura 2 Relés 25 Figura 3 Microcontrolador 27 Figura 4 LaunchPad TM4C123G da Texas Instruments 28 Figura 5 Módulo WiFi ESP8266 29 Figura 6 Smartphone 29 Figura 7 DHT11 31 LISTA DE SIGLAS PLC Power Line Carrier IoT Internet of thing AR Automação Residencial PWM Pulse Width Modulation APP Aplicativos RISC Reduced Instruction Set Computer MCU Microcontrolador RGB Red Green Blue ARM Advanced Risc Machine EEPROM ElectricallyErasable Porgrammable ReadOnly Memory UART Universal Asynchronous ReceiverTransmitter SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 13 11 objetivo geral 14 12 objetivos específicos 14 13 justificativa 14 2 REVISÃO DA LITERATURA 14 21 História da automação no brasil domótica via telemóvel 14 22 automação residencial domótica 16 221 Planejamento de uma residência automatizada 20 222 Projeto de Iluminação 22 223 Projeto de Climatização do ambiente 23 224 Sistema de Irrigação inteligente 23 225 Sistema de Cortinas e persianas inteligentes 24 226 Sistema de segurança 24 23 COMUNICAÇão atuadores e sensores 24 231 Atuadores 24 232 Sensores 25 233 Comunicação 26 24 TIPOS DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL 26 241 Sistemas de automação 26 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 27 31 Microcontroladores 27 311 Microcontrolador PIC 27 312 Microcontrolador ARM Lauch Pad TM4C123G 28 32 módulo wifi esp8266 esp12e 28 33 Smartphone 29 34 sistema operacional android 30 35 Sensores 30 351 Sensor de temperatura DHT11 30 4 CONSIDERAÇÕES PARCIAIS 31 REFERÊNCIAS 32 APÊNDICE A CRONOGRAMA 35 INTRODUÇÃO Hoje em dia nos encontramos cada vez mais dependentes de novas tecnologias e ferramentas que oferecem maior conforto e comodidade sem a necessidade de promover esforços excessivos para alcançar o que desejamos e dessa forma muitas vezes nos tornamos totalmente dependentes desses benefícios Todos os dias somos motivados a usar diferentes tecnologias e ferramentas específicas para desenvolver mecanismos automatizados capazes de realizar tarefas simples ou complexas mas sem precisar sair do sofá ou da cama para poder realizálas Com tecnologias e sistemas de comunicação em evolução que oferecem maior comodidade podese monitorar residências e outros ativos onde quer que esteja Não é diferente podese verificar o que está faltando na geladeira por exemplo para que na volta possa parar em algum lugar para comprar o que está faltando Este trabalho visa realizar desenvolvimento e instalação de um sistema de automação residencial através do estabelecimento de uma rede sem fio Esse sistema vai permitir o controle de equipamentos previamente definidos que irão se conectados a um dispositivo através de uma placa desenvolvida especialmente para o projeto Através de um aplicativo criado com requisitos específicos é possível verificar ou modificar o estado dos equipamentos ligados à rede podendo assim escolher o tipo de ação a realizar através desta interface remota A intenção deste trabalho é mostrar a diversidade tecnológica que envolve o mundo da automação residencial e suas aplicações O mercado de automação residencial está passando por um processo decisivo Com a universalização da Internet e a adoção mundial de um padrão de sistema simples tecnologicamente avançado e adaptável a diferentes necessidades um grande número de aplicações e equipamentos estão surgindo em uma velocidade maior que a própria Internet Os aplicativos serão estritamente orientados ao usuário que poderá configurar toda a casa de acordo com suas necessidades e não precisará mais se adaptar a sistemas de terceiros Na introdução situe os sistemas de automação sem fio Utilize exemplos Os objetivos não são colocados aqui objetivo geral O objetivo principal desse tralhado é o acionamento controle e monitoramento de parte de um sistema de automação residencial tanto no modo de operação manual quanto automático Esse monitoramento se dará através de um aplicativo para smartphone dedicado para esse fim objetivos específicos Desenvolver um aplicativo de celular para que o usuário possa controlar o status ligadodesligado do equipamento Conceber o sistema de automação residencial controlado por dispositivos móveis utilizando o sistema operacional Android Construir um protótipo para visualização da aplicação do sistema de forma a atender as necessidades propostas justificativa Os sistemas automatizados estão cada vez mais presentes no nosso dia a dia Imóveis comerciais e residenciais já possuem sistemas de controle embutidos que facilitam muitas atividades visando proporcionar benefícios aos indivíduos como comodidade de operação e conforto controle de iluminação temperatura verificação de janelas e a operação dos portões também podem ser acionados com mais facilidade A razão deste trabalho vem da curiosidade por novas tecnologias a domótica aborda bem os assuntos relacionados a esse processo REVISÃO DA LITERATURA História da automação no brasil domótica via telemóvel No Brasil a automação residencial ainda é muito recente Em meados da década de 1970 esse sistema foi reforçado nos Estados Unidos onde surgiram os primeiros módulos inteligentes utilizando a rede elétrica como meio físico de transmissão de dados Este sistema foi denominado PLC Power Line Carrier e sua tecnologia não permitiam o controle integrado de vários sistemas mas sim sistemas independentes Com o advento da era dos computadores da Internet e de outros dispositivos móveis foi necessário criar novos sistemas de uso integrado Nas economias mais desenvolvidas a domótica tem evoluído positivamente aumentando a procura formando novos técnicos especializados e reduzindo os custos de instalação Temse evidências de que os consumidores que procuram a sua primeira casa já estão a pensar em automatizalas tendo em conta a utilização de equipamentos sustentáveis onde os recursos naturais estão cada vez mais presentes e onde a monitorização remota deixou de ser um fator insignificante em projetos Diversos dispositivos estão sendo inseridos no mercado em decorrência do crescimento dos setores de automação e IoT Internet das Coisas figura 1 O desenvolvimento de dispositivos como sensores atuadores e plataformas embarcadas com microcontroladores ou microprocessadores vem sendo cada vez utilizados em automações melhorando sua eficiência e seu custobenefício SOUZA 2018 p36 Figura 1 Iot Internet das Coisas Fonte Data Science Um dos dispositivos é o SpeakUp Click Board utilizado em sistemas de reconhecimento de fala Usando uma interface de computador simples podese configurálo para reconhecer mais de 200 comandos de voz diferentes gravando uma palavra ou frases de 2 segundos e atribuindo uma função Depois de fazer os preparativos necessários no site da Mikroelektronika conhecido como Libstock podese encontrar vários exemplos de compiladores mikroC mikroBasic e mikroPascal para ajudálo no projeto Outro exemplo é a Alexa AWS 2020 é uma assistente virtual desenvolvida pela Amazon atualmente a assistente doméstica mais promissora Diferentemente de propostas vazadas anteriormente a Amazon lançou o altofalante inteligente que dispensa softwares e dispositivos eletrônicos como celulares e computadores Como qualquer outro assistente virtual capaz de controlar dispositivos domésticos inteligentes eles possuem alguns pontos que diferem de outros dispositivos já relatados Pode fazer chamadas para amigos e familiares que tenham dispositivos habilitados para eco Pode ser usado com serviços de localização como localização de restaurante e bar informações de avaliação de clientes Qualquer pessoa pode identificar quem está presente em um ambiente com base em conversas privadas feitas pelo Echo Este é um dispositivo baseado em nuvem portanto pode haver complicações futuras se algo der errado com a nuvem automação residencial domótica Automação é o conceito de transformar atividades repetitivas em atividades automatizadas utilizando dispositivos que coletam dados e atuam em um processo reduzindo a necessidade de intervenção humana resultando em maior velocidade das operações menos erros e fidelidade da informação que é melhor gerenciada CARDOSO 2018 Quando a palavra AR Automação Residencial é mencionada a primeira reação de muitas pessoas é que não sabem o que a palavra significa e sua real importância Para definir o conceito de ambiente doméstico automatizado imagine um conjunto de máquinas com funções de trabalho sem descanso tentando atender a todas as necessidades que os habitantes da casa possam ter SILVA 2013 Desta forma podese dizer que uma casa automatizada deve parecer normal como qualquer outra casa mas com a ajuda de sistemas embarcados Por muito tempo os sistemas encontrados em residências automatizadas tinham funções independentes sem muita interação entre eles Exemplos podem ser os sistemas por trás do monitoramento de câmeras de segurança sistemas de iluminação e sistemas que abremfecham portões SILVA 2013 No entanto tais sistemas sempre desempenhavam suas funções de forma isolada Atualmente existem sistemas que fornecem soluções para essa interação e para vincular todos os elementos de uma casa proporcionando aos usuários uma gama de soluções e alto grau de funcionalidade SILVA 2013 É o conjunto de serviços realizados graças a uma tecnologia integrada que pode atender às necessidades básicas de segurança comunicação conforto e gerenciamento de energia de uma residência A automação residencial também é conhecida na Europa como domótica e no Brasil é utilizado o termo automação residencial A automação residencial é a automação e o controle aplicados à casa Esta automatização e controlo é conseguido através da utilização de equipamentos capazes de comunicar entre si de forma interativa e capazes de seguir as instruções de um programa previamente estabelecido pelo utilizador da residência e com possibilidade de modificações de acordo com os seus interesses Como resultado a domótica permite uma melhor qualidade de vida reduz as tarefas domésticas aumenta o bemestar e a segurança racionaliza o consumo de energia e além disso a sua evolução permitenos oferecer constantemente novas aplicações MURATORI E DAL BÓ p70 O fator definidor da automação residencial é a integração de múltiplos sistemas que podem realizar atividades por meio de instruções programáveis A integração deve abranger todos os sistemas tecnológicos da residência tais como Instalação elétrica em geral iluminação e controle de consumo em geral Sistema de segurança alarmes circuito fechado de TV e detector de vazamento de gás Sistemas multimídia áudio e TV jogos eletrônicos projetor de cinema e tela automática Utilidades irrigação do jardim ar condicionado bombas e aquecimento A automação industrial veio antes da automação residencial e graças à grande evolução da microeletrônica com controladores lógicos programáveis CLPs a partir da década de 60 várias empresas de tecnologia que atuavam na automação industrial se voltaram para a automação residencial sem perceber que esta tinha características diferentes da primeira Na automação industrial foram criados equipamentos específicos para controle seguro na ausência de falhas e com respostas imediatas aos comandos e alta perfeição Na automação residencial esses critérios não precisam ser tomados com tanto cuidado porém os dispositivos desenvolvidos precisam de um acabamento mais fino e com interfaces que permitam ao usuário obter o que deseja sem recorrer a um manual por exemplo O primeiro marco na automação residencial remonta à década de 1970 com o lançamento do protocolo X 10 nos Estados Unidos que foram os primeiros módulos inteligentes que utilizaram a rede elétrica residencial como meio de comunicação entre diferentes dispositivos de automação residencial Esta tecnologia chamada Power Line Carrier PLC tornou possível automatizar uma casa sem ter que mudar a infraestrutura da rede elétrica da casa À medida que os computadores pessoais se tornaram cada vez mais populares na década de 1980 pensouse em usálos como centros de automação e controle No entanto ele tinha uma grande desvantagem em usálo para esse fim pois precisava manter o PC constantemente ligado o que levava a um consumo de energia muito alto Outra desvantagem está relacionada à centralização do serviço pois ao rodar no mesmo PC pode ocorrer um travamento e comprometer todo o funcionamento do sistema de automação Com esses problemas surgiu a ideia de começar a desenvolver dispositivos que utilizem microcontroladores e microprocessadores embarcados para evitar o alto consumo de energia e abandonar o uso de computadores pessoais Ao mesmo tempo várias outras tecnologias foram integradas à automação residencial como as comunicações sem fio que permitem ao usuário monitorála e controlála de qualquer lugar da casa BORTOLUZZI 2013 Domótica é o nome dado à tecnologia encarregada de gerenciar os recursos de uma residência Para Castrucci e Bottura 2006 a automação é considerada como qualquer sistema informatizado que visa substituir as tarefas do trabalho humano eou que visa soluções rápidas e econômicas para serviços modernos Trentino 2012 p 9 destaca que A domótica uma combinação do latim Domus que significa casa e Robótica permite aos usuários controlar sua casa como fechar janelas alterar a temperatura do ar condicionado de acordo com a hora do dia ligar e desligar as luzes abrir e fechar portões entre outras possibilidades Portanto pode ser definido como um ramo das tecnologias de informação e comunicação responsável pela automação e controle aplicado ao habitat Qualquer dispositivo que tenha um comando de operação geralmente um sinal elétrico ou eletrônico pode ser automatizado como iluminação áudio e vídeo projetores ar condicionado ventilação cortinas persianas e toldos irrigação chafarizes piscinas Controlado pela presença de sensores lareiras etc OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 A automação residencial traz uma série de benefícios para os usuários que a adoram como facilidade de comunicação segurança entretenimento e o mais importante conforto e economia de energia À medida que a tecnologia se torna mais presente na vida das pessoas de todas as idades os benefícios mencionados têm estimulado a busca por casas e apartamentos que possam abraçar a inserção da tecnologia Somente nos últimos 4 anos a demanda por tais serviços cresceu 300 mostrandose como um segmento de mercado com grande potencial nos próximos anos SILVA GAMBAROTO 2016 A automação sempre existiu em múltiplos campos de atividade aprimorando e auxiliando humanos em diversas tarefas já que quase toda tecnologia vem da guerra e a automação não é exceção Aplicações recentes são voltadas para o setor militar utilizando tecnologia de ponta com alta precisão SILVA GAMBAROTO 2016 Segundo Arruda 2013 as mudanças nos sistemas elétricos estão levando as empresas a aplicarem a automação em seus processos a fim de melhorar a qualidade e qualidade dos serviços prestados principalmente para reduzir custos Um bom exemplo já pode ser visto no campo da distribuição de energia onde se observa a aplicação da automação nas atividades de coleta e processamento de dados por meio de medidores inteligentes Sistemas inteligentes devem interagir com os moradores da casa e aprender com suas ações Seu objetivo básico deve ser proporcionar maior conforto e segurança seja na detecção de emergências como incêndio ou vazamentos de gás e água seja na identificação e sinalização de situações que exijam evacuação NUNES 2002 Desde o início foi constatado existirem lugares de aplicação dessas ideias tirandoas do papel e vinculandoas às habitações Alguns países foram pioneiros e mostraramse de grande relevância na área como Japão Estados Unidos da América e França já em Portugal a ideia ganhou o nome de Domotica vindouro do francês Domotique No Inglês o conceito ficou conhecido como Home Automation ou a mais atual Intelligent House SILVA GAMBAROTO 2016 Dentre as diversas aplicações da automação passando pela automação industrial de escritório e comercial vem a vez da automação residencial o termo Domótica é utilizado neste trabalho que Barros 2010 define como uma tecnologia ou uma fusão de tecnologias recentes Os recursos da sua casa e tornála inteligente A origem da palavra Domótica vem de sua analogia francesa domotique que surgiu na França em 1980 O termo se origina da junção das palavras latinas domus que significa casa e robô que controla algo automaticamente Conforme Angel 1993 a automação residencial é um novo campo de aplicação tecnológica cujos princípios básicos são melhorar a qualidade de vida aumentar o bemestar e a segurança dos moradores em busca de reduzir o trabalho doméstico e também visar o uso racional de energia e consumo Quando vemos as vantagens da domótica no nosso diaadia podemos imaginar uma casa mais moderna energeticamente mais eficiente mais segura e mais gerenciável ao sair de casa com um valor moderno e eficiente além de melhorar o conforto Valor para o negócio alguns dos principais benefícios da automação residencial para tornar sua casa mais moderna funcional fácil de usar mais fácil de controlar mais eficiente em termos energéticos e mais segura SILVA GAMBAROTO 2016 Planejamento de uma residência automatizada A tecnologia trouxe muitos avanços na vida cotidiana Pequenas doses de facilidade são introduzidas na vida cotidiana facilitando gradualmente tarefas que de outra forma seriam mais complexas ou extenuantes sem o suporte de equipamentos modernos SILVA 2013 Desde a Revolução Industrial a automação lentamente tomou seu lugar nas atividades cotidianas começando pela linha de montagem e a automação industrial tornouse fundamental para a produção Assim são reconhecidas as enormes vantagens dos processos repetitivos mecanizados GROOVER 1987 Com a proliferação da tecnologia e a proliferação de soluções mais complexas para problemas simples a automação forçou a indústria a resolver problemas domésticos Os exemplos são inúmeros alguns dos quais são citados a seguir segurança automatizada sensores alarmes fechaduras eletrônicas câmeras de segurança controle de iluminação ambiente controle de temperatura atendimento automatizado de animais de estimação necessidades de alimentação iluminação etc jardins automatizados irrigação e iluminação SILVA 2013 A busca pela comodidade está sempre presente e esses aparelhos proporcionam comodidades que tornam a própria vida mais prazerosa diminuindo o estresse e a preocupação de quem os possui Isso impulsiona o crescimento do mercado de serviços de automação visando garantir que a tecnologia possa se expandir e abranger cada vez mais áreas SILVA 2013 Existem vários elementos por trás da automação residencial desde sensores simples até hubs de automação complexos que fornecem a experiência ideal para as necessidades desejos e condições de cada usuário Esta seção descreve os elementos básicos da automação residencial SILVA 2013 O controlador controla os equipamentos de automação sensores e atuadores Ele monitora as informações dos sensores e é capaz de enviar comandos aos atuadores para ativar ou desativar determinados dispositivos Em geral podem ter interfaces independentes na forma de controles remotos ou centros de automação complexos ALMEIDA 2009 Sensores são dispositivos que detectam estímulos medem e monitoram grandezas físicas e eventos temperatura umidade etc convertendoos em valores que podem ser manipulados por um sistema computacional Eles encaminham informações sobre eventos para o controlador para que o controlador possa enviar comandos apropriados aos atuadores ALMEIDA 2009 Um atuador é um dispositivo eletromecânico que recebe comandos de um sistema de automação e aciona o dispositivo de automação São os módulos de acionamento que conectam a rede e os equipamentos ALMEIDA 2009 Existem atuadores para portas janelas persianas fechaduras magnéticas sirenes luzes indicadoras etc O barramento é o meio físico responsável pela transmissão das informações eletricidade telefone etc Uma interface é um dispositivo ou mecanismo navegador de internet celular painel controle remoto switch etc que permite ao usuário visualizar informações e interagir com um sistema automatizado CASADOMO 2010 O planejamento de um sistema de automação residencial deve considerar primeiramente dois fatores os desejos do usuário e quanto ele deseja gastar Uma forma de coletar essas informações é por meio de questionários O questionário orientará o planejamento do sistema de automação e ajudará a definir os equipamentos ideais serviços e infraestrutura necessários tecnologias compatíveis em termos de interoperabilidade escalabilidade possibilidade de expansão longevidade ou não obsolescência etc Garantir o desempenho segurança qualidade e durabilidade dos sistemas de Automação Residencial ACCARDI DODONOVI 2012 Será necessário verificar o estado da casa se está em construção reforma ou moradias já concluídas No caso de moradias prontas devese avaliar também a necessidade de retrofit Para diagnosticar com mais precisão o roteamento ideal da fiação a necessidade de itens elétricos suplementares distúrbios a definição da localização da sala técnica do quadro de distribuição etc é necessário ter à mão uma planta baixa da casa O projeto deve estar de acordo com os códigos e normas vigentes em cada área como cabeamento estruturado elétrica etc ACCARDI DODONOVI 2012 Outro fator importante a ser avaliado é o custo x benefício do projeto considerando não só o preço mas também a segurança da solução adotada a continuidade da tecnologia facilidade de atualização e outros fatores que contribuem para o sucesso do projeto O sucesso da implantação de um sistema de automação residencial depende de um projeto único envolvendo integração de infraestrutura dados voz imagem e rede multimídia equipamentos de controle e software ACCARDI DODONOVI 2012 Entender essas tecnologias é fundamental para chegar a uma solução que proporcione aos usuários uma experiência prática e prazerosa na forma como interagem com o sistema confirmando as recomendações práticas da Automação Residencial ACCARDI DODONOVI 2012 Projeto de Iluminação A iluminação afeta a saúde e o bemestar humano podendo ser benéfico ou prejudicial CAVALIN CERVELIN 2006 Além disso a luz de um determinado ambiente pode ser projetada para transmitir certos sentimentos ao indivíduo Com um sistema de controle de iluminação inteligente você pode acentuar os detalhes arquitetônicos de uma sala ou criar uma atmosfera especial seja ela romântica ou festiva Ao acender e apagar as luzes automaticamente protegem a casa de intrusos fazendo com que pareça ocupada na ausência do proprietário TEZA et al 2002 A NBR 5413 estabelece valores específicos para iluminação artificial para cada ambiente porém sabese que a intensidade da luz natural varia ao longo do dia portanto essa variação pode afetar a iluminação artificial do ambiente Por conta disso podemos ter uma iluminação mais do que ideal em determinados horários do dia desperdiçando energia e prejudicando o meio ambiente Também podemos ter uma iluminação abaixo do ideal comprometendo o bemestar dos presentes Automatização é definida como a implementação de tecnologia que proporciona o gerenciamento dos diversos dispositivos presentes no ambiente Entre eles estão a iluminação artificial CRUZ LISBOA 2014 um sistema inteligente de controle de iluminação que pode ser utilizado em diversos ambientes Segundo Cavalin 2006 p146 Em alguns casos principalmente em prédios de uso coletivo por esquecimento as lâmpadas podem permanecer acesas quando não são necessárias gerando desperdício de energia elétrica Sistemas inteligentes podem gerenciar e controlar a iluminação para evitar esse desperdício O uso de iluminação artificial na intensidade máxima pode aumentar desnecessariamente a conta de energia elétrica O controle de iluminação através de dispositivos móveis atende as perspectivas mais atuais do mercado mundial pois oferece requisitos de praticidade utilizando conceitos de IoT WANZELER FULBER MERLIN 2016 Projeto de Climatização do ambiente Será possível construir ou adaptar arquiteturas resilientes que desafiem o cenário atual de automação e climatização tradicionais de ambientes que utilizam equipamentos de climatização Tecnologia da Informação e Tecnologia de Automação permitirão controlar a temperatura média do ambiente sensor acionadores e demais componentes Sistema de Irrigação inteligente A irrigação é uma técnica destinada a fornecer às plantas uma quantidade de água suficiente no momento certo para proporcionar sobrevivência e produtividade A seleção de um sistema de irrigação deve levar em consideração não só o rendimento máximo da planta mas também sua eficiência que é a relação entre a quantidade de água requerida pela cultura e a taxa de aplicação do sistema Quanto menor a perda de água mais eficiente é o sistema ARRUDA et al 2018 Os sistemas de irrigação funcionam com sensores de umidade do solo que são capazes de identificar se o solo está úmido Com base nisso se o terreno estiver seco o sensor envia informações ao microcontrolador que então aciona uma válvula motorizada que libera o canal de água para uma área da horta que foi implantada ARRUDA et al 2018 Numa habitação é importante gerir o caudal de água descarregado para que seja econômico Essa automação pode ser vista em torneiras e sistemas de irrigação onde as torneiras podem ser controladas por sensores de presença ou botões temporizados que controlam o tempo de vazão Os sistemas de irrigação por outro lado incluem o acionamento de um botão para liberar a água que dura um período de tempo e depois termina OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 Sistema de Cortinas e persianas inteligentes Uma casa inteligente é muitas vezes pensada como uma casa na qual muitas de suas funções domésticas desde fechar cortinas até ativar e operar remotamente um forno são controladas automaticamente por um computador Persianas lâmpadas e outras cortinas de proteção controladas por computador que podem ser essencialmente consideradas como amortecedores de energia são a forma mais comum de controle solar Muitos projetos incluem persianas que podem ser dobradas levantadas e inclinadas com base na presença detectada do sol Estes são frequentemente incorporados em vãos de grade dupla para proteção para manter o calor fora da área ocupada e participar do fluxo solar OESTERLE 2001 Sistema de segurança Se precisar sair de casa seja para viajar trabalhar ou um pequeno passeio você pode configurar um modo de saída onde pode reduzir o consumo de energia do equipamento escolhido para tais operações colocar em modo ativo o sistema de segurança OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 COMUNICAÇão atuadores e sensores Atuadores Os relés visto na figura 2 são basicamente dispositivos elétricos cuja função é produzir mudanças repentinas mas predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída Um relé possui um circuito de controle que quando alimentado por corrente aciona um eletroímã que altera a posição de outro par de contatores que estão conectados a um circuito secundário ou comando AZEVEDO 2017 Figura 2 Relés Fonte Desterro Eletricidade O funcionamento básico de uma válvula solenóide é de que quando existe uma tensão aplicada ao componente a válvula é aberta se a tensão é nula então a válvula fecha Neste trabalho serão utilizadas válvulas solenóides alimentadas por 12V LONGO 2015 O servo motor é um pequeno motor que muda o seu posicionamento de acordo com o sinal enviado a ele O sinal é um PWM e o seu posicionamento se ocorre de acordo com a largura do pulso do PWM enviado Possui 3 pinos para ligação o pino de alimentação que deve ser ligado a 5V de tensão pino GND e o pino de entrada do sinal PWM Para se posicionar em 0 graus a PWM deve ter uma largura de banda correspondente a 1ms para 90 graus deve ser 15ms e para 180 graus deve ser de 2ms o período da PWM deve corresponder a 18ms LONGO 2015 Sensores O controle do sensor é baseado em princípios de segurança evitando surpresas imprevistas quando chove como abertura inadequada de portas e janelas Por exemplo quando o usuário sai de casa e esquece de fechar uma janela que está aberta ela pode ser fechada remotamente O aplicativo é usado para exibir as informações que o sensor recebe por meio dele Assim o usuário pode visualizar o status dos sensores de sua residência a partir de seu smartphone Assim que o movimento dentro da casa for reconhecido o sensor de presença indicará e notificará o usuário por meio do aplicativo OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 O sensor de temperatura indicará a temperatura e a umidade dentro da casa para que os usuários possam verificar facilmente o calor o frio e a umidade da casa O sensor de chuva notificará o usuário se começar a chover por meio de uma notificação e janelas e portas podem ser configuradas pelo APP para fechar quando começar a chover OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 Comunicação A comunicação é feita através da rede o que garante uma instalação mais fácil uma vez que não são necessárias alterações mais complexas nas habitações existentes Esses dispositivos se conectam a tomadas para que possamos desligar e operar outros dispositivos como TVs e luzes Cada módulo receptor é instalado com seu endereço chamado de endereço X10 atribuindo um código de casa a ambos os componentes o que garante que dispositivos instalados em casas diferentes compartilhando a mesma rede não causem problemas OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 TIPOS DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Sistemas de automação Segundo Pinheiro 2004 a automação residencial está dividida em três graus de integração que podem determinar o grau de automação de uma edificação 1 Sistemas Autônomos 2 Sistemas Integrados 3 Sistemas Complexos Sistemas autônomos um sistema com funções que são exclusivamente responsáveis por ligar e desligar um dispositivo ou subsistema configurado em seu controlador e não se comunicar com outros dispositivos e subsistemas na mesma rede O sistema é caracterizado pela independência com cada dispositivo tendo seu próprio controle o que impede a possibilidade de inserir controles mais complexos como interagir com a mudança de canais de TV A maioria desses sistemas tem baixo consumo de energia e pode usar um NoBreak para garantir que eles continuem funcionando em caso de falha na rede OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 Um sistema integrado por sua vez possui controle centralizado onde todos os processos são executados por um único elemento que desempenha o papel de receber todas as informações processálas conforme seu cronograma e enviálas aos atuadores Para este sistema a instalação de todos os componentes deve ser feita de forma ponto a ponto e os sensores e atuadores devem ser conectados à unidade central por meio de cabos OLIVEIRA PIOLLA SOARES 2020 Já os sistemas complexos o maior diferencial e atrativo desses sistemas é a capacidade de customizar e controlar todas as necessidades do proprietário recursos que pareciam futuristas há pouco tempo como controlar e gerenciar toda a internet residencial a partir de um computador ou celular que poderia ser acessado SILVA CARVALHO p 5 Todos os sistemas de cabeamento são necessários para permitir que todos os equipamentos se comuniquem entre si instalados antes da construção ou na fase inicial do projeto DESENVOLVIMENTO DO PROJETO Microcontroladores Microcontrolador PIC Muitas vezes confundido com microprocessador possivelmente devido à semelhança de nome um microcontrolador figura 3 consiste em um único circuito integrado que reúne um núcleo de processador memória volátil e não volátil e várias entradas e saídas de dados Ou seja nada mais é do que um computador muito pequeno capaz de realizar determinadas tarefas com eficiência e em um tamanho muito compacto MONK 2017 Figura 3 Microcontrolador Fonte Achei Componentes 2021 Os microprocessadores por outro lado contêm apenas um processador muito pequeno em um circuito integrado Portanto não possui periféricos como contadores conversores e memórias diversas Portanto ele só pode executar funções lógicas e aritméticas definidas pelo programa A importância dos microcontroladores se deve basicamente à alta demanda por sistemas embarcados no mercado atual Ou seja um sistema computacional compacto e acessível que atende necessidades específicas Com apenas um microcontrolador você pode montar sua própria placa com ferramentas que atendem aos requisitos do seu projeto economizando custos e aumentando a eficiência das peças escolhidas SANTOS 2016 Microcontrolador ARM Lauch Pad TM4C123G Desenvolvida pela Texas Instruments a LaunchPad TM4C123G é comercializada como um kit de desenvolvimento de baixo custo da plataforma ARM baseado nos microcontroladores da família ARM CortexM4F TEXAS INSTRUMENTS 2019 Esta é apresentada na Figura 4 Dentre as principais características dos microcontroladores ARM destacamse alta velocidade grande número de modelos e fabricantes design simples e variedade de softwares disponíveis Além disso também estão disponíveis entre outras funcionalidades 2 conversores AD de 12 bits 8 barramentos UART 6 barramentos I²C e 4 barramentos SPI TEXAS INSTRUMENTS 2019 Figura 4 LaunchPad TM4C123G da Texas Instruments Fonte Texas Instruments 2019 módulo wifi esp8266 esp12e O módulo WiFi ESP8266 foi desenvolvido visando possibilitar a conexão de um microcontrolador a uma rede WiFi de forma fácil eficaz e com baixo custo Este módulo apresentado na Figura 5 suporta as redes 80211 bgn podendo se comunicar com um microcontrolador através de uma conexão UART Esta comunicação ocorre através de comandos denominados pela fabricante de comandos AT Possui um ótimo custo x benefício e possui uma grande comunidade de usuários Figura 5 Módulo WiFi ESP8266 Fonte FILIPEFLOP 2019 Smartphone Segundo o site G1 três em cada quatro celulares vendidos no Brasil são smartphones Portanto à medida que sua popularidade aumenta é um recurso valioso que também pode ser usado para automação residencial conforme mostrado na Figura 6 Muratori espera uma taxa média de crescimento anual de 30 para esse segmento pois a demanda é impulsionada pela proliferação de novas tecnologias e pela possibilidade de integração com smartphones e tablets Figura 6 Smartphone Fonte TargetHost sistema operacional android O sistema operacional Android foi desenvolvido pela Google e é um software de uso livre atualmente mantido pela Open Handset Aliance OHA As aplicações executadas pelo Android são desenvolvidas na linguagem de programação Java Foi desenvolvido um pacote de instalação do Android chamado Android SDK com o objetivo de facilitar a programação LUZ 2018 Tal pacote adiciona ao Eclipse uma das mais conhecidas IDEs para Java funcionalidades para desenvolvimento para Android O Android SDK fornece um conjunto de bibliotecas como o SQLite que facilitam a utilização dos recursos encontrados nos dispositivos O Android funciona somente em smartphones tablets ou emuladores LUZ 2018 Ele possui várias versões sendo mais utilizadas atualmente as versões 50 e 51 Uma característica importante dos dispositivos que executam Android é o uso de telas sensíveis ao toque Tal característica tem sido um dos fatores diferenciais na utilização do Android pois facilita e agiliza a navegação do usuário e torna mais rápido o acesso aos aplicativos existentes no aparelho LUZ 2018 Sensores Sensor de temperatura DHT11 O sensor DHT11 é um sensor de temperatura e umidade com um sinal digital em sua saída Sua tecnologia garante excelente estabilidade e confiabilidade Um microcontrolador de alta performance de 8 bits garante isto no encapsulamento do módulo Este sensor inclui um elemento resistivo do tipo NTC que faz a medição da temperatura Possui excelente qualidade resposta rápida habilidade de antiinterferência e vantagens antes só encontradas em dispositivos de alto custo Segundo Queiroz et al 2015 o DHT11 figura 7 é um sensor digital de temperatura e umidade que permite medir temperaturas de 0 a 50 graus Celsius com precisão de 20 Celsius para mais ou para menos e umidade na faixa de 20 a 90 com precisão de mais ou menos 5 O sensor envia os dados para o microcontrolador utilizando apenas um pino Os outros dois são Vcc e GND sendo que o terceiro pino não é utilizado THOMSEN 2015 Figura 7 DHT11 Fonte RoboCore CONSIDERAÇÕES PARCIAIS A conclusão é que a automação residencial do ponto de vista econômico tornase um excelente instrumento de otimização de gastos em uma residência tendo seu custo amortizado em um período bastante atrativo Do ponto de vista ambiental e social esse produto também se torna um instrumento para evitar o desperdício desnecessário de energia e água além de ser um instrumento para a inclusão de pessoas com deficiência nas atividades diárias que não realizam ter acesso Atualmente apesar do custo ainda elevado dos equipamentos a automação residencial já é um importante diferencial de vendas em diversos empreendimentos de alto padrão em diversas cidades brasileiras Nesse projeto está sendo desenvolvido um sistema de casa inteligente baseado na Internet que pode ser controlado remotamente mediante autenticação do usuário é proposto e implementado Foi desenvolvido um sistema de casa inteligente de baixo custo que não requer um PC pois todo o processamento é feito pelo microcontrolador No apêndice A encontrase o cronograma do projeto onde contempla as datas e prazos para a realização dos próximos passos deste trabalho REFERÊNCIAS ALMEIDA R A tecnologia por trás da mágica novembro 2009 Disponível em httpquicazecom126atecnologiaportrasdamagica ACCARDI Adonis DODONOVI Eugeni Automação Residencial Elementos Básicos Arquiteturas Setores Aplicações e Protocolos ISSN 23162872 TIS São Carlos v 1 n 2 p 156166 nov 2012 Tecnologias Infraestrutura e Software ARRUDA Gabriel Távore de et al Sistema de Irrigação Inteligente Automatizado VI Congresso de Iniciação Científica do IFSP Itapetininga ISSN 2318311X 2018 ABREU Eduardo Rodrigues de VALIM Paulo Roberto Oliveira Domótica Controle de Automação Residencial Utilizando Celulares com Bluetooth VIII SEGeT Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia 2011 ARRUDA L F O momento atual e a automação O Setor Elétrico Equipamentos para iluminação São Paulo v 81 p112112 1 out 2013 ANGEL Patrícia Marta Introducción a la domótica tomo I Embalse EBAI 1993 AZEVEDO Fernando Araujo de Otimização de Rede de Distribuição de Energia Elétrica Subterrânea Reticulada através de Algoritmos Genéricos 2010 Disponível em httpacervodigitalufprbrbitstreamhandle188424884DISSERTACAO20FERNANDO 20AZEVEDO202010pdfsequence1isAllowedy BARROS A L Edifícios Inteligentes e a Domótica Proposta de um Projeto de Automação Residencial utilizando o protocolo X10 2010 105 f TCC Graduação Curso de Informática de Gestão Universidade Jean Piaget de Cabo Verde Cidade da Praia 2010 BRIAN TURNER 2021 Disponível em httpswwwpaulotrentincombrapresentacoesdomoticaviadispositivosmoveiscomarduinotccunoesc Acesso 10 de junho de 2022 BOLZANI C A M Casas Inteligentes um curso de Domótica 1ª Ed São Paulo Livraria Da Física 2004 327 p Disponível em Acesso em 26 ago 2013 BOLZANI Caio Residências Inteligentes São Paulo Livraria da Física 2004 CARDOSO Rhenann Dayvid Marins Cardoso AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências Humanas e Sociais da Fundação Carmelitana Mário Palmério FUCAMP para obtenção do grau de bacharel em Engenharia Civil Monte Carmelo MG dezembro 2018 CASADOMO Domótica Introducción Agosto 2010 Disponível em httpwwwcasadomocom CAVALIN G CERVELIN SInstalações elétricas prediais conforme norma NBR54102004 Sl Ed Érica 2006 CRUZ A A LISBOA E F Webhomeautomação residencial utilizando raspberry piRevista Ciência e Tecnologia v 17 n 31 2014 CASTRUCCI PBL BOTTURA C P Enciclopédia das Automáticas São Paulo Blucher 2007 v1 CHEMIN Beatris Francisca Manual da Univates para trabalhos acadêmicos planejamento elaboração e apresentação e como redigir e apresentar um trabalho científico Lajeado Univates 2015 FREITAS Geovana Leitão de et al Automação residencial novas soluções residenciais usando a tecnologia Encontro de extensão docência e iniciação científica ISSN 24456042 2019 GROOVER M P Automation Production Systems and Computer Integrated Manufacturing Systems 2ª Ed Prentice Hal 1987 LONGO Lucas Internet das coisas uso de sensores e atuadores na automação de um protótipo residencial Trabalho de Conclusão de Curso de graduação apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso 2 do Curso Superior de Engenharia de Computação da Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Pato Branco Pato Branco 2015 LUZ Helder José Santos Sistema de automação residencialpredial utilizando arduino e sistema operacional Android 2018 48 f Monografia Graduação em Engenharia de Controle e Automação Escola de Minas Universidade Federal de Ouro Preto Ouro Preto 2018 MONK Simon Programação com Arduino Começando com Sketches 2nd edição São Paulo Bookman 2017 MURATORI José Roberto DALBO Paulo Henrique Automação residencial Domótica história definições e conceitos São Paulo terjul 2011 70 p NUNES RJC Análise comparativa de tecnologias para domótica 2002 JEACI 2002 Disponível em httpwwwdomobusnetdocs02JEACI02pdf OLIVEIRA Felipe Fernandes de PIOLLA Leonardo de Oliveira SOARES Pedro Henrique Levada Domótica A Automação Residencia Trabalho de Graduação apresentado à Faculdade de Tecnologia de Jundiaí Deputado Ary Fossen como requisito parcial para a obtenção do título de Tecnólogo em Gestão da Tecnologia da Informação sob a orientação do Professor Ms Claudio Luís Vieira Oliveira Jundiaí 2020 SANTOS Pedro Miguel Pereira Internet das coisas O desafio da privacidade 2016 Disponível em httpscomumrcaappthandle104002617545 SILVA I V F CARVALHO S S Domótica Uma Abordagem Sobre Redes Protocolos e Soluções Microprocessadas de Baixo Custo Disponível em httpssemanaacademicaorgbrsystemfilesartigosrevistasemanaacademicadomoti capdf SILVA Maurício Cesar GAMBARATO Vivian Toledo Santo Domótica e tecnologias utilizadas na automação residencial Tekhne e Logos Botucatu SP v7 n2 Abril 2016 SANTIAGO Pedro Fachadas inteligentes e bioclimática Revista da Faculdade de Ciência e Tecnologia Porto ISSN 16460499 4 2007 3847 SILVA Paulo Henrique de Oliveira Sistema de segurança de tranca de porta e controle de acesso Trabalho apresentado ao Centro Universitário de Brasília UniCEUB como prérequisito para a obtenção de Certificado de Conclusão de Curso de Engenharia de Computação Brasília 2013 SUTTO Giovanna Comunicação síncrona e assíncrona como trabalhar melhor quando tempo e espaço são diferentes 2021 Disponível em httpswwwinfomoneycombrcarreiracomunicacaosincronaeassincronacomotrabalharmelhorquandotempoeespacosaodiferentes TRENTIN P M Automação residencial via dispositivos móveis 2012 78 f Monografia graduação Curso de Informática Universidade do Oeste de Santa Catarina Videira 2012 Disponível em httpswwwpaulotrentincombrapresentacoesdomoticaviadispositivosmoveiscomarduino tcc unoesc Consultado em 09 de junho de 2022 TERUEL E C Uma proposta de framework para sistemas de automação residencial com interface para WEB 2008 158 f Dissertação Mestrado em Tecnologia Gestão Desenvolvimento e Formação Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza São Paulo 2008 TEZA V R et al Alguns aspectos sobre a automação residencial domóticaFlorianópolisSC 2002 VAIDYA V D and VISHWAKARMA P A Comparative Analysis on Smart Home System to Control Monitor and Secure Homebased on technologies like GSMIOTBluetooth and PIC Microcontroller with ZigBee Modulation International Conference on Smart City and Emerging Technology ICSCET 2018 VENTURI E Protótipo de um sistema para controle e monitoração residencial através de dispositivos móveis utilizando a plataformanetBlumenauSC julho de 2005 WANZELER T FULBER H MERLIN B Desenvolvimento de um sistema de automação residencial de baixo custo aliado ao conceito de internet das coisas iotXXXIV Simpósio Brasileiro de Telecomunicações Santarém PA p 4044 2016 20 13 Ficou muito genérico Se tiver algo mais específico coloque O resumo deve falar sobre o trabalho desenvolvido ou a desenvolver Aqui você está falando dos objetivos Falta a parte de estudos sobre os sistemas que serão abordados A ordem seria algo como 1 Estudos sobre2 Desenvolvimento dos sistemas3 Desenvolvimento do aplicativo4 Testes e validação do protótipo Se for ponto seguimento deve continuar falando sobre o Brasil VocÊ começa com o Brasil e emenda com os EUA Passou a ser um fator relevante em projetos Conforme mostra a Figura 1 Faltou uma referência para isto Faltou refefência Echo ou Eco É sequência de raciocínio O ponto tem que ser o seguimento Como exemplos podem ser citados os sistemas A citação ficou solta no texto Faltou uma referência É T rentino ou Trentin São parágrafos soltos falando sobre a automação Faça um parágrafo seu resumindo essas ideias que desse jeito fica meio solta Utilize uma figura para auxiliar as explicações Fica difícil de entender o que se deseja explicar Foi tirado de um artigo Faça um resumo e coloque seu texto Como você não leu as referências do texto cite apenas o texto do Accardi Faltou falar das interfaces do sistema Ficou muito genérico É isso sobre o projeto de climatização Revise esse título Os itens ficaram soltos Por que estão sendo vistos Vistos na Figura 2 É um sinal com modulação por largura de pulsos PWM Concordância concordância capítulo novo página nova Aqui é para você falar sobre o seu sistema o que você vai desenvolver como TCC Faça um diagrama de blocos Estes itens devem estar na revisão Não tinham sido vistos até agora Como mostra a Figura 3 Você precisa falar sobre as suas necessidades Por exemplo precisa ter tantas entradas e saídas analógicas ou digitais Precisa de uma saída PWM Depois disso você pode falar quais as suas opções e escolher uma delas Coloque uma referência para este componente Por que o smartphone Como ele vai entrar em seu projeto E o seu aplicativo E umidade Não encontrei nas suas referências Não está claro qual é o seu sistema E aqui você fala que foi desenvolvido um sistema O que foi desenvolvido Também precisa de numeração Veja a forma correta de se escrever a referência Veja a anotação anterior Anotação anterior