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PROJETO FÍSICO
Desenvolvimento de Sistema para Acionamento e
Desligamento Remoto de Equipamentos Elétricos
Residenciais
4º BIMESTRE
ALUNO:
DANIEL LUIZ BARDUCO
ORIENTADOR:
Manoel Camillo de Oliveira Penna Neto
__________________________________
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ
ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO FINAL DE GRADUAÇÃO II
ii
Daniel Luiz Barduco
Engenharia Elétrica – PUCPR
Trabalho Final de Graduação II
Desenvolvimento de Sistema para Acionamento e
Desligamento Remoto de Equipamentos Elétricos
Residenciais
Projeto Físico apresentado ao Professor da disciplina Trabalho Final de Graduação II, do curso de Engenharia Elétrica, Pontifícia Universidade Católica do Paraná, sob orientação do Prof. Manoel Camillo de Oliveira Penna Neto
CURITIBA
2018
iii
SUMÁRIO
RESUMO .................................................................................................................... iv
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... v
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 6
2. DETALHAMENTO DO PROJETO...........................................................................7
2.1 Descrição dos componentes do diagrama de blocos e suas interconexões.......8
2.1.1 ESP-8266 NodeMCU....................................................................................8
2.1.2 Medidor de Energia PIMA.............................................................................9
2.1.3 Módulo Relé................................................................................................11
2.1.4 Sensor de corrente não invasivo SCT-013..................................................12
2.1.5 Sensor de corrente ACS 712......................................................................14
2.1.6 Protocolo MQTT..........................................................................................16
2.2 Ambiente de Desenvolvimento..........................................................................17
2.1.1 IDE Arduino.................................................................................................17
2.1.2 IDE Android Studio.....................................................................................17
3. TESTES E RESULTADOS.................................................................................... 18
4. CONCLUSÃO........................................................................................................21
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................23
6. ANEXO A – ALGORITMO ARDUINO......................................................................24
7. ANEXO B - ALGORITMO ANDROID STUDIO........................................................29
iv
RESUMO
Diante da necessidade cada vez maior do uso da energia elétrica em escala
global e nacional, este projeto contempla a elaboração de uma ferramenta capaz de
auxiliar a sociedade (mais especificamente o consumidor residencial de energia
elétrica) a controlar um problema que está sempre em pauta: o consumo de energia
elétrica e consequentemente os valores gerados pela sua utilização demasiada e
também de forma ociosa. Visando alcançar uma solução para este problema que está
sempre na atualidade, uma alternativa encontra-se na criação de um Sistema para
Acionamento e Desligamento Remoto de Equipamentos Elétricos Residenciais que
proporcionará ao usuário da unidade consumidora um controle em tempo real da
quantidade de equipamentos utilizados e de energia elétrica consumida em sua
residência através de um aplicativo de celular (Android) de forma remota, e que
consequentemente possibilitará uma economia no consumo e um menor valor na taxa
de uso de energia. Uma vantagem que este sistema irá oferecer, será permitir que
este controle seja feito principalmente no horário de pico. As ferramentas necessárias
para a confecção desse sistema, se encontra em tecnologias atuais de hardware e
software associados à IoT (Internet das Coisas), tais como o microcontrolador ESP-
8266, que possui conexão WIFI, relés para acionamento e desligamento de cargas,
medidor de energia PIMA com saída serial, protocolo de comunicação MQTT,
ambiente de desenvolvimento baseado em linguagem de programação C e o
desenvolvimento de um aplicativo de celular baseado em linguagem Java.
v
LISTA DE FIGURAS E TABELAS
Figura 1 - Diagrama de blocos representando o sistema do projeto............................8
Figura 2 - Imagem real do ESP-8266 utilizado..............................................................9
Figura 3 - Arquitetura de mensagem do protocolo PIMA.............................................9
Figura 4 - Esquemático da conexão física entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o
medidor PIMA.............................................................................................................11
Figura 5 – Módulo Relé ..............................................................................................11
Figura 6 - Esquemático da conexão entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o módulo
relé..............................................................................................................................12
Figura 7 – Sensor de corrente não invasivo SCT-013................................................13
Figura 8 – Esquemático da conexão entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o sensor
SCT-013.....................................................................................................................13
Figura 9 - Sensor de corrente não invasivo ACS 712..................................................15
Figura 10 - Esquemático da conexão entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o sensor
ACS 712.....................................................................................................................15
Figura 11 – Esquemático do paradigma Publisher/Subscriber....................................16
Figura 12 – Interface do Aplicativo..............................................................................19
Figura 13 – Parâmetros utilizados para comunicação.................................................19
Figura 14 – Log de mensagens do servidor Broker.....................................................20
Tabela 1 - Custos para o desenvolvimento do projeto.................................................21
6
1. INTRODUÇÃO
Para entender o objetivo desse projeto, inicialmente precisamos descrever as
tendências que permeiam o consumo de energia elétrica no mundo e especificamente
no Brasil, para que possamos destacar o nível de relevância que este problema é
situado.
Com o passar dos anos, a quantidade de equipamentos elétricos que se faz
presente nas residências, principalmente dos países desenvolvidos e em fase de
desenvolvimento, tende-se a aumentar, somado a esta variável, o aumento
populacional acompanha um aumento pela demanda de energia elétrica.
Especificamente no Brasil, o investimento no setor de energia elétrica terá que ser
muito alto para suprir a quantidade do consumo que virá. Segundo um estudo
divulgado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) em 2014, o consumo brasileiro
irá triplicar em 2050, chegando a 1.624 terawatt-hora (Twh), isso significa que daqui a
32 anos, teremos em nosso país uma demanda energética similar ao que é utilizado
na União Europeia hoje. [1]
Diante deste cenário, há um problema a ser lidado no ponto que tange o
investimento e consumo de energia elétrica em nosso país. A existência de restrições
de ordem financeira, social e ecológica podem dificultar por exemplo a construção de
novas usinas hidrelétricas (principal fonte de energia nacional) e linhas de
transmissão.
Um Sistema para Acionamento e Desligamento Remoto de Equipamentos
Elétricos Residenciais é uma intervenção deliberada com o objetivo de promover
determinadas alterações no perfil e magnitude da curva de carga, essas mudanças
podem ser a redução da potência no horário de pico, o preenchimento de vales,
mudanças na carga, conservação estratégica, crescimento estratégico e construção
de curvas de carga flexíveis.
Dessa forma, nesse projeto será desenvolvido um sistema que permitirá ao
usuário da unidade consumidora a visualização em tempo real da quantidade total de
energia consumida e também controlar o acionamento e desligamento de
equipamentos elétricos através de um aplicativo na plataforma Android de forma
remota. Este sistema terá o objetivo de diminuir o consumo de energia elétrica e dessa
forma postergar o investimento em novas fontes de energias, bem como deslocar a
curva de demanda do horário de pico para o período fora de pico.
7
Para a consecução destes objetivos, este trabalho foi fragmentado em mais 5
seções além deste introdutório, adicionando também ao final as referências
bibliográficas. Na seção 2 teremos o detalhamento do projeto, na seção 3 será
apresentado um cronograma do projeto, na seção 4 será apresentado os
procedimentos de teste e validação do projeto, na seção 5 será apresentado os riscos
do projeto e por fim na seção 6 será feita a conclusão de todo conteúdo apresentado.
2. DETALHAMENTO DO PROJETO
O projeto contempla a estrutura mostrada na figura 1. Uma parte já foi
implementada durante um projeto PIBIC. A parcela já desenvolvida está relacionada
à funcionalidade em que o usuário da unidade consumidora poderá ter acesso em
tempo real à medida da potência consumida pelos equipamentos elétricos em sua
residência através de um web browser. A forma como foi desenvolvida esta parte do
projeto explica-se do seguinte modo:
Foram utilizados os componentes: medidor de energia (PIMA), o
microcontrolador ESP-8266 NODE MCU, que serão detalhadamente descritos na
seção 2.1. Foi estabelecida uma conexão física entre o medidor de energia e a placa
ESP-8266, dessa forma, com as conexões estabelecidas, foi desenvolvido um
algoritmo através do ambiente de desenvolvimento Arduíno (que também será
descrito na seção 2.2), que proporcionou funcionalidade de transmitir para um MQTT
Broker as informações recebidas pelo microcontrolador, referentes aos dados de
medida de potência total consumida. A visualização dessas informações é feita em
tempo real através de um navegador, que pode ser acessado pelo celular (ou também
através do navegador do notebook ou desktop), através do site Cloud MQTT .
A projeto que foi desenvolvido, proporcionará ao usuário a seguinte
funcionalidade: controlar remotamente quais equipamentos poderão ser desligados
de sua residência. Esses equipamentos estarão ligados aos terminais de um relé, que
por sua vez possui uma conexão física com o ESP8266, juntamente com a carga, está
conectado um sensor de corrente, para que possa ser feita a medida e então calcular
a potência consumida por tal equipamento. O usuário poderá ainda, ver em tempo real
a quantidade de potência total consumida pela unidade consumidora.
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Figura 1: Diagrama de blocos representando o sistema do projeto
2.1 Descrição dos componentes do diagrama de blocos e suas
interconexões.
2.1.1 ESP-8266 NodeMCU
Para implementação dessa interface foi selecionada a placa ESP8266,
produzida pelo fabricante Espressif Systems. Trata-se de um chip Wi-Fi de baixo
custo, que possui a pilha de protocolos TCP / IP completa, e que possui uma unidade
microcontroladora. O NodeMCU é desenvolvido tendo em vista a conexão de projetos
de automação e IoT à rede WiFI, onde suporta a rede 802.11 b/g/n, opera com
frequência de 2.4GHz e possui suporte a WPA e WPA2. A programação do módulo
pode ser feita utilizando-se o software LUA ou a IDE do Arduino. O módulo ainda
possui antena embutida, conector micro USB para conexão com computador, 11 pinos
de I/O e conversor Analógico/digital. O módulo WiFi ESP8266 é um SoC (System-on-
a-Chip ou Sistema-em-um-Chip) com protocolo TCP/IP integrado que consegue dar a
qualquer microcontrolador acesso a sua rede WiFi. O ESP8266 é capaz tanto de
9
hospedar uma aplicação quanto descarregar todas as funções de redes WiFi a partir
de outro processador de aplicação. [2]
Figura 2: Imagem real do ESP-8266 utilizado
2.1.2 Medidor de Energia PIMA
O medidor de energia PIMA é um equipamento responsável por determinar a
potência total de energia elétrica consumida em uma unidade consumidora, ou seja,
todos os equipamentos elétricos que estão ligados às tomadas da residência do
consumidor e que estão gerando consumo de energia, serão mensurados através
desse medidor. Ele possui uma saída serial que permite enviar as informações de
potência total consumida através de bytes, que serão recebidos pelo módulo
ESP8266-NODEMCU. O medidor possui a seguinte formação de pacotes: [3]
Figura 3: Arquitetura de mensagem do protocolo PIMA
Preâmbulo: É a sinalização inicial de um pacote. Consistem em 2 bytes com os
caracteres hexadecimais AA e 55.
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Identificador: É o número de série do medidor. Sua apresentação será feita com
5 bytes, no formato BCD, que permitem uma numeração de 10 dígitos. Os bytes mais
significativos devem ser apresentados no pacote antes dos menos significativos.
Tamanho: É a contagem do número de bytes referentes aos caracteres de
ESCOPO+ÍNDICE e DADOS. Sua apresentação é feita com 1 byte.
Escopo + índice: Identifica o tipo de informação a ser mandado. Este
identificador seguirá o padrão contido na Figura 3. É admitido apenas um escopo e
um índice por pacote.
Dados: Corresponde aos valores propriamente ditos. Este identificador seguirá
às definições do Protocolo de Aplicação definido no âmbito da Associação Brasileira
de Normas Técnicas. Para informações apresentadas no formato BCD, os bytes mais
significativos devem ser apresentados no pacote antes dos menos significativos.
CRC: Caractere de redundância cíclica da mensagem CRC16 (X16 + X15 + X2
+ 1), aplicado sobre todos os bytes do pacote, exceto o PREÂMBULO e o próprio
CRC, com semente zero. O byte menos significativo deve ser apresentado antes do
mais significativo.
Conexão física entre medidor PIMA e placa ESP-8266
O procedimento para conexão entre o medidor de energia e o ESP – 8266 foi
da seguinte maneira: na placa foi usado três pinos que se conectam ao medidor PIMA,
um pino VCC (3,3 Volts), um pino terra (GND) e um pino para leitura serial (RXD0),
como se pode observar na figura a seguir. O que foi conectado a esses três pinos são
o VCC, GND e saída serial do medidor, respectivamente. As conexões foram feitas
utilizando fios “jumpers”.
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Figura 4: Esquemático da conexão física entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o medidor PIMA.
2.1.3 Módulo Relé
Um relé é um interruptor operado eletricamente que permite ligar ou desligar
um circuito usando tensão e / ou corrente muito maior do que um microcontrolador
poderia suportar. Não há conexão entre o circuito de baixa tensão operado pela placa
microcontroladora e o circuito de alta potência. O relé protege cada circuito um do
outro.
O relé é um simples interruptor mecânico. Ativa quando a entrada atinge 5v e
desliga quando a entrada é 0v. O módulo fornece três conexões rotuladas: COM, NC
e NO. NC significa " Normally Closed". Isto significa que quando o relé não tem sinal
(LOW ou 0V de um microcontrolador), o circuito conectado estará ativo; inversamente,
se você aplicar 5V ou puxar o pino HIGH, desligará o circuito conectado. NO significa
"Normally Open" e funciona de maneira oposta; quando você aplica 5V, o circuito é
ligado e, a 0V, o circuito é desligado. Os relés podem substituir um interruptor manual.
Figura 5: Módulo relé
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Conexão física entre o Módulo Relé e placa ESP-8266
O módulo relé possui as seguintes conexões: um VCC, um terra (GND) e um
IN1, que fará o acionamento ou desligamento da carga em questão. De forma análoga
aos módulos anteriores, o VCC e o GND do relé se conectam respectivamente ao
VCC e GND do ESP-8266, o pino IN1 se conecta com o pino D4. O relé possui ainda
duas saídas C e NO, a primeira se conecta diretamente à rede de energia, a segunda
faz o mesmo percurso, mas antes passando primeiramente pela carga [5].
Figura 6: Esquemático da conexão entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o módulo relé
2.1.4 Sensor de corrente não invasivo SCT-013
O sensor de corrente SCT-013 é muito versátil e tem como principal vantagem
o fato de não precisar de contato elétrico com o circuito para medir a corrente elétrica
alternada. Ou seja, não precisamos abrir o circuito para ligá-lo em série com a carga,
basta apenas “abraçar” um dos fios ligados ao equipamento a ser monitorado. Este
sensor será conectado de forma análoga aos outros mencionados ao
microcontrolador.
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Figura 7: Sensor de corrente não invasivo SCT-013
Conexão física entre o sensor SCT-013 e placa ESP-8266
Figura 8: Esquemático da conexão entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o sensor SCT-013
Cálculo do resistor de carga
Segundo informações do datasheet, o SCT-013-000 (100A), tem na saída uma
variação de corrente. Assim, no microcontrolador conseguimos ler quase que
diretamente a variação de tensão, mas no de 100A vamos precisar de um componente
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adicional: o “burden resistor” (“resistor de carga”), para gerar a variação de tensão que
precisamos para efetuar a leitura no microcontrolador.
Para calcular o resistor de carga, vamos seguir alguns passos:
1. Determinar a corrente máxima que vamos medir
No nosso caso, é um sensor de 100A, logo vamos determinar esse valor como
corrente máxima
2. Converter a corrente máxima RMS para corrente de pico, multiplicando-a por √2
Primary peak-current = RMS current × √2 = 100 A × 1.414 = 141.4A
3. Dividir a corrente de pico pelo número de voltas do CT (2000) para determinar a
corrente de pico na bobina secundária Secondary peak-current = Primary peak-
current / no. of turns = 141.4 A / 2000 = 0.0707A
4. Para melhorar a resolução da medição, a voltagem através do resistor de carga
no pico de corrente deve ser igual a metade da tensão de referência (AREF/2).
Com a tensão de referência, teremos: Ideal burden resistance = (AREF/2) /
Secondary peak-current = 2.5 V / 0.0707 A = 35.4 Ω. Como não existe um resistor
com esse valo nominal, utilizaremos dois resistores com valor nominal de 33
ohms.
2.1.5 Sensor de corrente ACS 712
Este sensor usa o efeito hall para detectar o campo magnético gerado pela
passagem de corrente, gerando na saída do módulo (pino OUT) uma tensão
proporcional de 66mV/A. O sensor também pode medir correntes entre -30 e +30A de
maneira fácil e segura, sendo do tipo invasivo. Ou seja, é preciso interromper o circuito
para realizar a medição.
O sensor de corrente ACS712 pode ser utilizando com corrente alternada (AC)
e corrente contínua (DC). Os bornes de ligação são completamente isolados da saída
para o microcontrolador.
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Figura 9: Sensor de corrente ASC 712
Conexão física entre o sensor SCT-013 e placa ESP-8266
Figura 10: Esquemático da conexão entre a placa ESP-8266 NodeMCU e o sensor ACS 712
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2.1.6 Protocolo MQTT
O protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) foi utilizado com
para transmitir a informação obtida através da interface de comunicação (potências,
hora e data). O padrão de troca de mensagens no MQTT utiliza o paradigma
publisher/subscriber [6], no qual o componente que gera a informação é chamado de
publisher, e todos os componentes interessados em obter a informação são chamados
subscribers. Esse paradigma permite a conexão fracamente acoplada e assíncrona
entre o produtor da informação e os consumidores. Para realizar esse acoplamento,
o MQTT define um componente denominado broker, no qual a informação é publicada
(pelo publisher). Todos os componentes interessados em obter a informação se
registram no broker como subscribers, que passam a receber a informação publicada.
Figura 11: Esquemático do paradigma Publisher/Subscriber
Nesse projeto optamos pela implementação do broker através do paradigma
de computação na nuvem. Nesse paradigma, o processamento e o armazenamento
de informações ocorrem em componentes externos, que executam em recursos
computacionais de terceiros, oferecidos como um serviço, em locais físicos não
conhecidos e acessíveis através da Internet. Nesse projeto utilizamos o serviço da
nuvem CloudMQTT, que fornece um broker MQTT distribuído.
As mensagens do protocolo PIMA são publicadas no CloudMQTT através de
uma conexão que é aberta com o mesmo, e transmitindo-se a informação através de
mensagens MQTT. Da maneira semelhante, qualquer dispositivo ou sistema pode-se
conectar ao CloudMQTT como subscriber, e então receber a informação que o
publisher tornou disponível.
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A comunicação com CloudMQTT ocorre sobre a pilha de protocolos da Internet.
Dessa maneira, o módulo de interface de comunicação deverá fornecer, de um lado,
a comunicação serial com o medidor de energia, e de outro lado, a comunicação via
MQTT sobre os protocolos Internet. Além disso, como um dos requisitos desse projeto
era a transmissão da informação fosse por comunicação sem fio, e optou-se pela
comunicação acesso Internet WIFI.
2.2 Ambiente de Desenvolvimento (IDE)
2.1.1 IDE Arduíno
O ambiente de desenvolvimento integrado Arduíno é a interface responsável
pela criação do algoritmo (em linguagem C) a ser compilado na placa ESP-8266. É
através desse IDE que o ESP-8266 poderá agregar as funcionalidades dos módulos
RTC, relé, do medidor de energia PIMA e também do circuito medidor de potência. Os
algoritmos a serem desenvolvidos contemplam o fornecimento de data e hora pelo
RTC, o processo de acionamento e desligamento de cargas pelo relé, a
implementação de comunicação via MQTT, a implementação do CRC 16, a captação
dos dados de medida de potência fornecida pelo medidor de energia e também a
captação de potência individual de cada equipamento de energia. [7]
2.1.2 IDE Android Studio
O ambiente de desenvolvimento integrado Android Studio é a interface que será
responsável pela criação do aplicativo para celular descrito no projeto (desenvolvido
em linguagem JAVA). Esse software possui uma gama muito alta e robusta de
recursos para desenvolvimento de aplicativos, como editor de código inteligente,
emulador de aplicativos, suporte para trabalhos em equipes, criação e edição
avançado de layout do aplicativos, etc. [8]. É através desse IDE que será criado o
corpo do aplicativo do celular e suas funcionalidades, onde o usuário poderá visualizar
os equipamentos elétricos ligados à rede, a potência consumida de cada um e a
capacidade de poder controlar o ligamento e desligamento das cargas remotamente.
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3 TESTES E RESULTADOS
Levando em consideração o objetivo proposto, foi possível desenvolver um
aplicativo na plataforma Android que possui as seguintes finalidades: o usuário poderá
visualizar em tempo real o total da potência consumida em sua unidade consumidora,
poderá desligar e ligar determinadas cargas que estejam conectadas nos terminais
dos relés, visualizar em tempo real a potência consumida por cada carga e também
nomear quais equipamentos estão conectados aos relés. Foi utilizado no projeto dois
tipos de sensores de corrente para que houvesse uma comparação de precisão de
medição entre ambos, em testes individuais, utilizando uma carga de 25W de
potência, ambos foram satisfatórios, medindo uma corrente em torno de 0,18 A, com
uma tensão de 127 V, multiplicando-se a corrente pela tensão, (0,18*127 = 22,86 W).
Para o desenvolvimento das finalidades supracitadas, foi elaborado dois
algoritmos em dois ambientes de desenvolvimento: um no software Arduino e outro
no software Android Studio. O primeiro contempla a criação de instruções para que
seja possível a conexão do ESP8266 com a internet, o que torna possível a
comunicação com o servidor broker, para que permita publicar informações que
utilizam o protocolo MQTT como base de comunicação. Através desse algoritmo, é
possível publicar para o broker informações sobre o consumo total da residência,
consumo individual dos equipamentos e também os status (ligado/desligado) dos
equipamentos conectados aos terminais dos relés. O segundo contempla a criação
de um aplicativo de celular que possui uma interface de comunicação de envio e
recebimento de informações, tais como acionar e desligar cargas, receber
informações de potência total consumida, de potência consumida por equipamento e
também receber um nome específico para determinado equipamento. A figura 12 a
seguir mostra como ficou a interface com o usuário.
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Figura 12: Interface do aplicativo
Para que seja possível fazer a comunicação do cliente com o Broker, é
necessário algumas informações para que o microcontrolador e o aplicativo Android
tenham acesso ao servidor. Na figura 13 a seguir, temos os parâmetros que devem
ser utilizados pelo desenvolvedor para que exista a comunicação entre os
equipamentos.
Figura 13: Parâmetros utilizados para comunicação do microcontrolador e celular ao
broker
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As informações que devem ser declaradas tanto no Android Studio quanto no
Arduino, serão os parâmetros Server, User, Password e Port. Tais informações são
necessárias para que o usuário garanta uma segurança e unicidade de informações
de forma que não exista conflito de informações entre usuários distintos, que
acarretaria em falhas de comunicação e até mesmo sobreposição de informações
relacionados a recebimento e envio de mensagens.
Através de um web browser, podemos acessar a página do servidor broker e
também ter acesso às informações de quando um equipamento é ligado ou desligado,
nesse exemplo em questão, temos três cargas que estão ligadas (SLED1, SLED2 E
SLED3), o consumo individual da carga 1 (CIndividual) e também o consumo total da
unidade consumidora (CTotal). É através desse servidor que podemos nomear
sempre que quisermos o nome de quaisquer equipamento que esteja conecado aos
terminais do relé. Para isso, basta apenas clicar em baixo da palavra Topic e escrever
em seu campo de texto equipamento1, equipamento2 ou equipamento3, para
renomear respectivamente um dos três dispositivos (o nome é autosugestivo), em
seguida clicar em baixo da palavra Message, no campo de texto, para nomear qual
carga do interesse do usuário, para finalmente clicar em Send, logo em seguida a
mensagem será recebida e gravada no aplicativo através se um comando para dar
um “subscribe” na informação enviada pelo usuário.
Figura 14: Log de mensagens do servidor Broker
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Custos para Desenvolvimento do Projeto:
Equipamentos utilizados Custo individual aproximado(R$)
ESP8266-NODEMCU (2 usados) 45,00
Relé de um canal (3 usados) 15,00
Relé de 4 canais (1 usado) 40,00
Protoboard (1 usado) 110,00
Sensor de corrente 50,00
Sensor de corrente 30,00
Jumpers para conexão 30,00
Tabela 1: Custos para o desenvolvimento do projeto.
4 CONCLUSÃO
Fazendo-se uma análise sobre o projeto desenvolvido, pode-se
inferir que muitos resultados foram alcançados e outros não. A proposta
de poder ligar e desligar equipamento de forma remota pelo usuário, a
visualização em tempo real do consumo total da unidade consumidora e
o consumo individual de alguns equipamentos foram concluídos de forma
satisfatória. Porém, alguns problemas também foram encontrados, à
princípio, a interface do usuário teria um botão para adicionar outros
microcontroladores, mas essa função não foi possível pela complexidade
de se referenciar muitas variáveis na reutilização de uma Activity (arquivo
onde pertence o algoritmo) no Android Studio toda vez que fosse
adicionado um novo dispositivo, dessa forma, o aplicativo desenvolvido
ficou configurado de forma fixa para que se utilizasse dois
microcontroladores. Também não foi possível fornecer em todos
equipamentos um sensor de corrente, pois o aluno não possuía verba o
suficiente para arcar com essa parte do projeto, tendo em vista todos os
outros gastos já arcados, além de que no microcontrolador utilizado
possui apenas uma entrada analógica.
Apesar das dificuldades encontradas, o foco do projeto pelo aluno
tinha por finalidade implementar uma forma de conscientização para o
22
usuário sobre economia de energia elétrica para residências a baixo
custo, incentivar a inclusão de alternativas tecnológicas, gerar
informações para o usuário sobre seu consumo de energia elétrica e
demonstrar uma alternativa que contribua para a conscientização do
consumo de energia e também proporcionar uma mudança no hábito de
consumo de energia do consumidor. Tal proposta se torna de um assunto
muito relevante quando se trata em investimento no setor de energia
elétrica, pois a tendência ao consumo apenas aumenta com o passar dos
anos, sendo necessário o investimento de milhões de reais para que seja
possível acompanhar tal demanda. Levando em consideração ainda que
o consumo de energia elétrica de aparelhos que ainda estão conectados
na tomada (standby), podem fazer parte de até 12% da conta de energia
elétrica do consumidor, o projeto desenvolvido tornaria possível um
consumo mais consciente de energia, que geraria para o consumidor uma
economia na tarifa a ser paga e também se utilizado em grande escala
poderia também postergar maiores investimentos no setor de energia.
O projeto em si, ainda pode oferecer ao usuário muitas melhoras,
como a inserção de um sensor de corrente em todos os dispositivos, para
que seja feito o fornecimento de consumo individual para todas as cargas,
pois o microcontrolador utilizado possui apenas uma entrada analógica,
que permite a utilização de apenas um sensor de corrente e
consequentemente apenas uma carga por microcontrolador poderá ser
usada. Para que isso seja possível, deve-se ainda estudar uma alternativa
de expansão de portas analógicas e também se necessário das portas
digitais, para que possa ser conectado mais cargas a serem manipuladas
pelo consumidor. Outro passo a ser levado em consideração ainda, é o
design do aplicativo, para que o usuário esteja satisfeito ao manipular
todas as funções, inclusive o tutorial, que não pode ser totalmente
23
finalizado por questões de prioridades do projeto. Levando em conta
essas questões, o projeto ainda pode evoluir bastante para apresentar ao
usuário um melhor ambiente de funcionalidades.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] PAC, Demanda por eletricidade no Brasil vai triplicar até 2050. Disponível
em: < http://www.pac.gov.br/noticia/13554306> Acesso em 01 maio 2018.
[2] BLOG FILIPEFLOP, Como programar o módulo ESP8266 NodeMCU.
Disponível em: < https://www.filipeflop.com/blog/esp8266-nodemcu-como-
programar/> Acesso em 01 maio 2018.
[3] COPEL. ETC 3.11 – ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA PARA SAÍDA SERIAL
ASSÍNCRONA UNIDIRECIONAL, Maio, 2018. Disponível em: <
http://www.copel.com/hpcopel/root/pagcopel2.nsf/0/4310F832B8AD31D00325776F0
05DCDDB/$FILE/ETC311%20Saida%20Serial%20Medidores%20eletronicos.pdf>.
Acesso em: 01 maio 2018.
[4] BLOG FILIPEFLOP, Relógio com Módulo RTC DS1307. Disponível em: <
https://www.filipeflop.com/blog/relogio-rtc-ds1307-arduino/> Acesso em 01 maio
2018.
[5] BLOG FILIPEFLOP, Controlando lâmpadas com Módulo Relé Arduino.
Disponível em: < https://www.filipeflop.com/blog/controle-modulo-rele-arduino/ >
Acesso em 01 maio 2018.
[6] Buteco Open Source. O que é MQTT. Disponível em
<https://blog.butecopensource.org/mqtt-parte-1-o-que-e-mqtt/> Acesso em 01 maio
2018.
[7] ARDUINO. What is Arduino? Arduino organization. Disponível em:
<https://www.arduino.cc/en/Main/Software>. Acesso em 01 maio 2018.
[8] Developers, androidstudio. Disponível em: <
https://developer.android.com/studio/?hl=pt-br > Acesso em 01 maio 2018.
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6 Anexo A – Algoritmo Arduino
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7 Anexo B – Algoritmo Android Studio
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