sistema de monitoramento de consumo de …fabro/if66j/relatorios_finais/2014_1... · pouca oferta...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DIRETORIA DE GRADUAÇÃO E EDUCAÇÃO PROFISSIONAL
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE INFORMÁTICA
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
CAUÃ BARNEZE ROCHA HENRIQUE SIMIÃO FERREIRA LEANDRO FERREIRA HEROSO RAFAEL HENRIQUE ZALESKI
SISTEMA DE MONITORAMENTO DE CONSUMO DE ÁGUA DOMÉSTICO COM A UTILIZAÇÃO DE UM HIDRÔMETRO DIGITAL
TRABALHO DE DISCIPLINA – OFICINA DE INTEGRAÇÃO 3
CURITIBA
2014
CAUÃ BARNEZE ROCHA HENRIQUE SIMIÃO FERREIRA LEANDRO FERREIRA HEROSO RAFAEL HENRIQUE ZALESKI
SISTEMA DE MONITORAMENTO DE CONSUMO DE ÁGUA
DOMÉSTICO COM A UTILIZAÇÃO DE UM HIDRÔMETRO DIGITAL
Trabalho de Disciplina de Graduação – Oficina de Integração 3, apresentado ao Curso de Engenharia de Computação, do Departamento Acadêmico de Eletrônica e do Departamento Acadêmico de Informática, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito parcial para obtenção da aprovação na disciplina.
Professores: Guilherme Alceu Schneider
Gustavo Benvenutti Borba
CURITIBA 2014
RESUMO
ROCHA, Cauã Barneze; FERREIRA, Henrique Simião; HEROSO, Leandro Ferreira; ZALESKI, Rafael Henrique. Sistema de monitoramento de consumo de água doméstico com a utilização de um hidrômetro digital. 2014. 43 f. Relatório Final (Oficina de Integração 3) – Engenharia de Computação, Departamento Acadêmico de Informática, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2014. O presente projeto, desenvolvido para a disciplina de Oficina de Integração 3, do curso de Engenharia de Computação, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, apresenta os conteúdos teóricos e a descrição do desenvolvimento de um protótipo de hidrômetro digital para captação do consumo residencial de água e exibição dos dados através de gráficos em dispositivos móveis. O sistema é composto de um equipamento que deve ser acoplado a saída de água que deseja-se monitorar e de um aplicativo desenvolvido para rodar em plataformas Android. Palavras chave: Hidrômetro Digital. Consumo de Água. Android.
ABSTRACT
ROCHA, Cauã Barneze; FERREIRA, Henrique Simião; HEROSO, Leandro Ferreira; ZALESKI, Rafael Henrique. Monitoring system of domestic water consumption using a digital hydrometer. 2014. 43 p. Relatório Final (Oficina de Integração 3) – Engenharia de Computação, Departamento Acadêmico de Informática, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2014. This project, developed to the subject of Integration Workshop 3, part of the course of Computer Engineering in the Federal Technological University of Paraná, presents the theory and a description for the development of a prototype of a digital Hydrometer to register the residential water consumption and show the data through graphics in mobile devices. The system is compounded by an equipment which have to be coupled on the water outlets aimed to monitor and an application developed to run in Android platforms. Keywords: Digital Hydrometer. Water Consumption. Android.
LISTA DE ILUSTRAÇÔES
Figura 1 - Diagrama de blocos simplificado de um microcontrolador ........................ 17
Figura 2 - Real-Time Clock........................................................................................ 19
Figura 3 - Funcionamento do sensor de fluxo de água ............................................. 21
Figura 4 - Gráfico do volume de água em função do número de voltas do sensor ... 23
Figura 5 - Determinação do coeficiente ..................................................................... 24
Figura 6 – Foto do circuito do hidrômetro .................................................................. 25
Figura 7 – Tela inicial do aplicativo com botões grandes e intuitivos ........................ 26
Figura 8 - Tela de visualização do consumo ............................................................. 27
Figura 9 - Tela anterior, após o gráfico ser deslocado horizontalmente com gesto na
tela. ........................................................................................................................... 28
Figura 10 - Tela do gráfico após aumentar a resolução do gráfico até chegar no dia
09/04/2008 ................................................................................................................ 28
Figura 11 - Especificação da tabela consumo ........................................................... 29
Figura 12 - Fluxograma com as atividades de cada ator durante o processo de
transmissão de dados ............................................................................................... 31
Figura 13 – Parte inferior do invólucro ...................................................................... 32
Figura 14 – Parte superior do invólucro .................................................................... 32
Figura 15 – Processo de impressão do invólucro ...................................................... 33
Figura 16 – Processo de impressão do invólucro ...................................................... 34
Figura 17 – Parte superior do invólucro .................................................................... 35
Figura 18 – Disposição do circuito no interior do invólucro ....................................... 36
Figura 19 – Uso do sensor em uma torneira ............................................................. 37
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÔNIMOS
CPU – Central Processing Unit
CSV - Comma-separated values
EEPROM – Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory
I2C – Inter-Integrated Circuit
IDE – Integrated Development Environment
RTC – Real-Time Clock
SCL – Serial Clock
SDA – Serial Data
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 11
1.1 TEMA ........................................................................................................... 11
1.2 DELIMITAÇÃO DO ESTUDO ........................................................................ 12
1.3 PROBLEMA .................................................................................................. 12
1.4 OBJETIVOS .................................................................................................. 13
1.4.1 Objetivo Geral ................................................................................................ 13
1.4.2 Objetivos Específicos ...................................................................................... 13
1.5 JUSTIFICATIVA............................................................................................ 14
1.6 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ........................................................ 15
1.7 EMBASAMENTO TEÓRICO .......................................................................... 16
1.8 ESTRUTURA DO TRABALHO ...................................................................... 16
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................ 17
2.1 Microcontroladores e Arduino .......................................................................... 17
2.1.1 Microcontroladores ......................................................................................... 17
2.1.2 Arduino .......................................................................................................... 18
2.2 Real-Time Clock ............................................................................................. 19
2.3 Bluetooth ....................................................................................................... 20
2.4 Memória EEPROM ......................................................................................... 20
2.5 Android .......................................................................................................... 21
2.6 Sensor de fluxo de água YF-S201 ..................................................................... 21
2.7 Protocolo I2C ................................................................................................. 22
3 DESENVOLVIMENTO ...................................................................................... 22
3.1 Hardware ....................................................................................................... 22
3.2 Aplicativo ...................................................................................................... 26
3.2.1 Interface ......................................................................................................... 26
3.2.2 Lógica ............................................................................................................ 28
3.3 Comunicação entre hardware e aplicativo .......................................................... 29
3.4 Invólucro ........................................................................................................ 31
4 RESULTADOS ................................................................................................... 35
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 39
5.1 Sugestões para trabalhos futuros ....................................................................... 39
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 41
APÊNDICE(S) ........................................................................................................... 44
APÊNDICE A – Riscos ................................................................................................ 44
APÊNDICE B – Circuito do Sistema ............................................................................. 47
11
1 INTRODUÇÃO
Setenta por cento da superfície do planeta é coberta por água, quase toda
salgada e, portanto, imprópria para o consumo humano. Apenas 2,5% desse total é
potável e a maior parte das reservas (cerca de 80%) está concentrada em geleiras
nas calotas polares [1].
Essa quantidade mínima de recursos aliada ao contínuo e intenso
crescimento demográfico ao longo dos anos, o desenvolvimento industrial e, por
consequência, o aumento do consumo de água nas grandes cidades, tem sido um
dos principais temas de discussões e palestras de conscientização por todo o
mundo.
Um assunto recorrente que há muito deixou de ser restrito às regiões áridas e
desérticas com baixa disponibilidade de água per capita, faz com que governos e
organizações de todo o mundo estejam com atenções voltadas para a criação de
políticas de consumo sustentável, programas de educação ambiental, alternativas e
soluções para a redução e controle do uso da água.
Seguindo essa linha e visando facilitar a percepção por parte de um cidadão
do consumo de água em sua residência, esse trabalho apresenta um protótipo
capaz de adquirir dados em um ponto de consumo escolhido pelo usuário e
apresentar essas informações através de gráficos em um dispositivo móvel
1.1 TEMA
De acordo com a Organização das Nações Unidas, o uso de 110 litros de
água por dia é suficiente para suprir as necessidades de consumo e higiene de uma
pessoa. Entretanto, estatísticas apontam que o brasileiro chega a consumir em
média duzentos litros de água por dia, o que representa aproximadamente 75% a
mais do consumo necessário diário recomendado [2]. E enquanto em países com
pouca oferta de água, como Angola, Camboja, Etiópia, Haiti e Ruanda há uma
média de consumo de 15 litros diários por pessoa, nos Estados Unidos este valor
chega a 575 litros [3]. Muitas vezes este excesso é causado por falta de
conscientização, falta de controle ou simplesmente pelo descuido.
12
A importância da água para a vida torna essencial que seu uso seja feito
com parcimônia. Para tanto, este projeto busca auxiliar o indivíduo no controle do
consumo em um determinado ponto da residência como, por exemplo, chuveiros,
torneiras ou máquinas de lavar.
A necessidade de um acompanhamento do consumo mais detalhado e que
possa ser feito pelo próprio consumidor é uma demanda que vem ganhando espaço
em soluções nos últimos anos. É importante ressaltar que já existem produtos e
ferramentas similares no mercado para o monitoramento do consumo de energia
elétrica em residências [4].
Inspirado em projetos de monitoramento de consumo em um determinado
ponto de uma residência, o protótipo aqui apresentado será capaz de, através da
instalação de um dispositivo de baixo custo contendo um medidor de vazão de água,
um Arduino, um RTC (Real Time Clock), uma bateria e um transmissor Bluetooth,
coletar dados que poderão ser recuperados em um dispositivo com sistema Android
e suporte à comunicação Bluetooth e apresentar essas informações através de
gráficos para o consumidor.
1.2 DELIMITAÇÃO DO ESTUDO
Esse trabalho busca auxiliar os indivíduos no controle do uso de água em
suas residências, fornecendo uma ferramenta que facilita o consumo consciente e
sustentável. Com o objetivo de desenvolver um produto acessível ao usuário final,
procurou-se componentes de baixo custo e uma interface para receber os dados que
fosse comum e de fácil aquisição: smartphones e tablets.
1.3 PROBLEMA
Atualmente, em períodos de escassez de chuvas, os governos e
distribuidoras utilizam rodízios na distribuição da água e, em casos mais severos,
até aplicações de multas para quem passa de seu consumo médio mensal, como o
acontecido recentemente em São Paulo [5].
O assunto sustentabilidade e escassez de água é bastante ativo nas
principais convenções mundiais relacionadas ao meio ambiente e, em muitas das
13
discussões, são apresentadas alternativas e propostas de conscientização e melhor
uso de nossos recursos naturais.
Muitos indivíduos utilizam uma quantidade de água além do necessário para
tarefas simples do dia-a-dia e, com o sistema de registro de consumo atual, não é
possível acompanhar facilmente e adquirir consciência do quanto se está gastando
em uma atividade simples, como lavar a louça. Outro fator que pode acarretar em
altos gastos é a possibilidade de vazamentos em algum cano da residência.
A partir dos problemas apresentados, este projeto procura encontrar uma
nova maneira de medir o consumo de água em pontos isolados de residências. É
um sistema para o usuário e não para a empresa fornecedora, que proporcionará
uma visão mais nítida da quantidade de água que passa em um determinado local
no decorrer do tempo.
1.4 OBJETIVOS
Nesta seção são apresentados os objetivos geral e específicos do trabalho,
relativos ao problema anteriormente apresentado.
1.4.1 Objetivo Geral
Desenvolver uma ferramenta para monitorar o consumo de água em um
ponto de uma residência através de um dispositivo que possua sistema operacional
Android e comunicação por Bluetooth através de dados fornecidos por um
hidrômetro digital.
1.4.2 Objetivos Específicos
Levantar dados do consumo de água a cada segundo, acumulando essa
informação para obter dados em intervalos de tempo de uma hora em um
determinado ponto de uma residência escolhido pelo usuário do sistema;
Transmitir os dados de consumo armazenados no sistema de captação,
através de um transmissor Bluetooth, para um aplicativo Android em um
dispositivo com suporte a comunicação Bluetooth;
14
Traçar os padrões de consumo de água do ponto onde o sistema de captação
foi acoplado e exibi-lo através de gráficos apropriados para o tipo de dado a
ser visualizado no aplicativo mobile;
Permitir ao usuário verificar o histórico de medições e ter um panorama
preciso do consumo do ponto de captação onde o sistema está acoplado
através de algoritmos de agrupamento e representação dos dados.
1.5 JUSTIFICATIVA
Os constantes debates e preocupações acerca do uso racional da água
mostram que as ações necessárias para reduzir esse consumo desenfreado devem
começar na residência de cada cidadão.
Atualmente, o controle da quantidade de água que gastamos é restrito a um
acompanhamento mensal, através da leitura realizada pela companhia de
saneamento de cada região e relativo ao consumo total da residência. Essa
estratégia não permite que o consumidor saiba o consumo exato de um ponto
específico da unidade consumidora como uma torneira, uma máquina de lavar, ou
um chuveiro.
Além disso, podemos citar os problemas de rateio da conta de água em
condomínios. Nesses, existe apenas um ou alguns medidores de água que são
utilizados para medir o consumo total do condomínio ou de conjuntos de
apartamentos. Apesar da obrigatoriedade da instalação de medidores individuais por
apartamento em alguns estados, como é o caso do Rio de Janeiro [6], essa medida
ainda é recente e só é aplicável a novas construções.
“O sistema de medição individual consiste na instalação de equipamento
capaz de medir o consumo de água de cada apartamento, fazendo com que o
morador pague somente por aquilo que consumir” [7]. Isso significa, na prática,
segundo [8], que através do monitoramento de edificações que foram adaptadas
para a leitura individual dos consumos, verifica-se uma redução no consumo global
dos edifícios na faixa de 30% e, na conta de cada condômino, em diversos casos a
redução do valor da conta supera 50%.
O avanço tecnológico possibilitou a criação de diversos dispositivos que
evitam o desperdício de água nas residências, como torneiras com sensores que
desligam automaticamente quando ninguém está utilizando, válvulas de descarga
15
com diferentes opções de vazão e arejadores (“um dispositivo instalado na
extremidade da torneira que diminui a seção da passagem de água e que permite a
entrada de ar dando assim a impressão de maior pressão e volume de água”) [9].
Entretanto, existem poucas soluções no mercado que fornecem ao
consumidor uma maneira simples de acompanhar o gasto de um ponto específico de
sua residência. Com o auxílio de ferramentas tecnológicas, hoje é possível monitorar
com muito mais precisão o perfil de consumo de uma determinada residência
usando dispositivos relativamente comuns, como os smartphones e tablets.
1.6 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
A classificação da pesquisa realizada no presente trabalho, que procura
explorar técnicas mais eficazes e tecnológicas de medição de consumo de água,
tem natureza aplicada, pois pretendemos construir uma ferramenta para aplicação
prática, comum do dia-a-dia das pessoas e voltada a problemas específicos. Devido
ao fato de objetivarmos apurar a eficácia no consumo da água, a pesquisa será
qualitativa. Em relação aos objetivos, ela é predominantemente descritiva. Quanto
aos procedimentos técnicos ela se utiliza de pesquisas bibliográficas e
experimentais.
A pesquisa será feita inicialmente com o levantamento teórico sobre noções
básicas de mecânica dos fluídos para o melhor entendimento do funcionamento e
das limitações do sensor de vazão utilizado, além das características técnicas da
rede de distribuição. Em uma segunda etapa, serão feitos testes experimentais de
precisão, calibração e utilização do sensor de fluxo de água, que possibilitarão uma
correta interpretação das informações coletadas.
Possuindo uma visão mais ampla das limitações do sistema proposto,
elaborar-se-á o aplicativo para Android sem a comunicação implementada, apenas
realizando testes com dados fictícios, conjuntamente com o desenvolvimento do
protótipo de hardware inicial.
Com o protótipo funcionando e o aplicativo interpretando corretamente os
dados, será dado início a etapa final que compreende a comunicação software-
16
hardware através da especificação do protocolo Bluetooth. Testes com o sistema
final serão realizados e registrados.
1.7 EMBASAMENTO TEÓRICO
Referente ao tema consumo de água, serão utilizados como referencial
teórico artigos publicados pela Organização das Nações Unidas, Unesco, Sabesp e
trabalhos de [8]. No que se refere ao desenvolvimento do sistema embarcado
utilizaremos os Datasheets disponibilizados pelos fabricantes dos componentes
utilizados e a referência oficial do microcontrolador Arduino, disponível online. Para o
desenvolvimento do aplicativo Android será utilizada a referência oficial do Google
para desenvolvedores Android, também disponível online. Para o protocolo de
comunicação de dados do sistema, o livro [10].
1.8 ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho terá a estrutura abaixo apresentada.
Capítulo 1 - Introdução: são apresentados o tema, as delimitações da pesquisa, o
problema e a premissa, os objetivos da pesquisa, a justificativa, os procedimentos
metodológicos, as indicações para o embasamento teórico, e a estrutura geral do
trabalho.
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica: são apresentados os conceitos e
equipamentos necessários para a construção do hidrômetro digital.
Capítulo 3 – Desenvolvimento: é apresentado o funcionamento do sistema de
coleta do consumo e do aplicativo mobile para a exibição dos dados.
Capítulo 4 – Apresentação e Análise dos Resultados: são apresentados os
resultados obtidos e discussões pertinentes.
Capítulo 5 – Considerações finais: serão retomadas a pergunta de pesquisa e os
seus objetivos e apontado como foram solucionados, respondidos, atingidos, por
meio do trabalho realizado. Além disto, serão sugeridos trabalhos futuros que
poderiam ser realizados a partir do estudo realizado.
17
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Para uma melhor compreensão e análise do funcionamento e princípios
envolvidos em um sistema de medição de vazão de água, é fundamental
entendermos todos os conceitos nesse processo, bem como as características das
tecnologias utilizadas na construção do protótipo e do aplicativo de monitoramento.
Assuntos, esses, que serão tratados no decorrer dessa seção.
2.1 Microcontroladores e Arduino
2.1.1 Microcontroladores
Um microcontrolador é um circuito integrado composto de diversos elementos
computacionais e periféricos que se comunicam entre si, como pode ser visualizado
no diagrama de blocos da Figura 1, consistindo em um sistema computacional
completo [11]. Cada componente possui uma função específica explicada
brevemente na sequência.
Figura 1 - Diagrama de blocos simplificado de um microcontrolador
Fonte: [12]
Unidade Central de Processamento (CPU): Assim como nos computadores
normais, a CPU de um microcontrolador é responsável por realizar as
operações lógicas e aritméticas, entre outras, sobre os dados recebidos;
18
Memória: Onde todos os dados e programas ficam armazenados, antes,
durante e depois do processamento pela CPU;
Entradas: Dispositivos conectados nas entradas do microcontrolador
fornecem os dados para a CPU processar, estes dados vêm de um sistema
externo;
Saídas: Os dispositivos conectados nas saídas do microcontrolador recebem
os dados após o processamento feito pela CPU.
Além dos componentes principais existem vários periféricos como
conversores AD e DA e temporizadores que podem ser incluídos em um
microcontrolador. Alguns desses periféricos e informações mais detalhadas sobre o
funcionamento de um microcontrolador podem ser vistas em [11].
2.1.2 Arduino
O Arduino é uma ferramenta de hardware, mais especificamente uma placa
microcontroladora, para a criação de computadores que utilizem sensores e
atuadores que possam interagir mais com o mundo físico ao contrário de um
computador convencional. O Arduino é composto por dois componentes principais:
uma plataforma computacional física de código aberto baseada em um
microcontrolador e um ambiente de desenvolvimento para a criação de aplicações
computacionais (IDE). Essa ferramenta contém o que é necessário para sua
operação através de um computador comum, e por isso é utilizado amplamente em
ambientes didáticos. Existem vários modelos diferentes de Arduino e estes podem
ser consultados no site oficial do Arduino Team [13].
O Arduino pode ser utilizado para desenvolver objetos interativos, que
recebem entradas de uma grande variedade de chaves ou sensores, controlando
uma grande variedade de luzes, motores e outras saídas físicas. O Arduino é capaz
de armazenar aplicações criadas em seu ambiente de desenvolvimento podendo
assim realizar as funções desejadas por contra própria, sem a necessidade de um
computador [13].
O uso de um Arduino pode ser estendido através do uso de placas de circuito
periféricas contendo outros dispositivos, por exemplo um módulo Bluetooth,
19
chamadas Shields. Shields são conectados diretamente ao Arduino, utilizando as
portas adequadas [14].
2.2 Real-Time Clock
Um relógio de tempo real (ou RTC, do inglês, Real-Time Clock), é um sistema
composto normalmente por um circuito integrado, conforme Figura 2, um cristal
oscilador e uma fonte de energia. O RTC é capaz de fornecer o tempo atual quando
necessário, pois o mesmo o mantém sempre atualizado, possibilitando a
equipamentos eletrônicos a implementação de funções como alarme e calendário.
Figura 2 - Real-Time Clock
Fonte: [15]
Um RTC só pode ser tão preciso quanto a sua referência usada, normalmente
um cristal oscilador. A frequência característica de um cristal depende do formato do
mesmo e pode ser controlada pelo fabricante dependo dos ângulos em que o
mesmo é cortado. Porém a manufatura de cristais com diferentes ângulos requer um
trabalho complexo e custoso [16]. Os cristais mais utilizados oscilam em frequências
de 32,768 kHz devido ao seu custo-benefício e facilidade de fabricação.
20
2.3 Bluetooth
A tecnologia Bluetooth começou a nascer em 1994, quando engenheiros da
Ericsson Mobile Communications pesquisavam a viabilidade de uma tecnologia que
permitisse uma interface de rádio de baixo custo e baixo consumo de energia entre
telefones celulares e seus acessórios. Em 1997, o conceito por trás do Bluetooth já
havia se desenvolvido e se tornado mais ambicioso, buscando permitir a
comunicação entre os mais diversos tipos de dispositivos em suas trocas de dados e
trazendo funções importantes de pareamento e reconhecimento automático de
dispositivos. Entretanto, apenas em maio de 1998 o Bluetooth foi oficialmente
anunciado e a versão 1.0 de sua especificação veio em julho de 1999 [17].
2.4 Memória EEPROM
As memórias EEPROM - Eletrically Erasable Programmable Read Only
Memory - fazem parte da família de memórias não voláteis, ou seja, a informação
gravada persiste mesmo quando não há alimentação.
Essas memórias são uma evolução das memórias EPROM, as quais
permitem que o usuário apague os dados e as reprograme tão frequentemente
quanto desejado. Por essa característica, as EEPROM e as EPROM foram
projetadas originalmente para pesquisa e desenvolvimento de aplicações, em que a
necessidade de alterar o programa armazenado diversas vezes é bastante comum
[18].
A EEPROM possui diversas vantagens sobre a EPROM, dentre elas, a
capacidade de apagar e reescrever bytes individuais na matriz de memória e o fato
de poder ser apagada eletricamente, característica essa que lhe dá o nome [18].
Essa última vantagem faz com que, uma vez que o mecanismo de transporte
de cargas necessita de correntes muito baixas, o consumo das EEPROM tende a
ser menor e, além disso, o apagamento e a programação dessas podem ser feitos
no próprio circuito [18].
21
2.5 Android
Inicialmente desenvolvido pela empresa Android Inc. que, posteriormente em
2005 foi adquirida pela Google, o Android é um sistema operacional mobile baseado
no kernel do Linux [19]. Com uma interface baseada na manipulação direta do
usuário, foi pensado, primeiramente, para dispositivos com telas sensíveis ao toque
como é o caso de smartphones e tablets.
O seu código fonte é liberado pelo Google sob licenças de uso open source,
apesar de os dispositivos mais recentes serem uma combinação de software
proprietário e open source.
Com grande presença no mercado de dispositivos mobile como celulares e
tablets, e com uma elevada quantidade de aplicações de terceiros desenvolvidos
para o Android, esse sistema operacional foi escolhido para o esse projeto pelo
conhecimento prévio dos envolvidos e pela capacidade de atender a grande maioria
dos donos de dispositivos mobile.
2.6 Sensor de fluxo de água YF-S201
O sensor de fluxo de água YF-S201 consiste de uma carcaça plástica, um
rotor e um sensor de efeito Hall. Conforme o fluxo de água passa pela câmara de
água do sensor, faz movimentar as pás acopladas ao rotor. A medida com que a
vazão de água aumenta, a velocidade com que o rotor gira aumenta
proporcionalmente. O sensor de efeito Hall detecta quando o rotor com as pás
completa um giro. Assim que essa volta completa é detectada, o sensor de efeito
Hall envia um pulso de 5V no cabo de saída do sensor. Essa descrição de
funcionamento é ilustrada pela Figura 3.
Figura 3 - Funcionamento do sensor de fluxo de água
22
Fonte: [20]
De acordo com [21], esse sensor é capaz de trabalhar em uma vazão de até
30 L por minuto, com uma pressão não superior a 2 Mpa e possui uma margem de
erros de aproximadamente 3%.
A escolha desse sensor deu-se pelo fato do seu excelente custo benefício, já
que possui valor baixo, mas é capaz de atender as especificações do projeto. Para o
seu correto funcionamento, foi preciso determinar as suas características quanto à
razão do número de voltas (ou pulsos) por litro. Esse processo será descrito em uma
seção posterior.
2.7 Protocolo I2C
O protocolo I2C trata-se de um conjunto de especificações para construir um
barramento universal e simples que garanta a compatibilidade de circuitos
integrados de diferentes fabricantes. Sua definição foi feita inicialmente pela Philips
[22] e a comunicação projetada para utilizar um número reduzido de pinos. A
especificação lançada em 1998 permitiu uma velocidade de comunicação máxima
de até 3,4 Mbits por segundo.
Todos os dispositivos I2C comunicam-se através de 2 pinos que são
interconectados: Serial Data (SDA) e Serial Clock (SCL). Cada equipamento
conectado ao barramento pode receber um endereço via software e o limite máximo
de conexões que o barramento suporta depende apenas da carga capacitiva
máxima do barramento, que é de 400 pF.
3 DESENVOLVIMENTO
3.1 Hardware
A primeira etapa de desenvolvimento do hidrômetro digital foi a determinação
do coeficiente para calibração do sensor de fluxo de água.
Esse coeficiente é uma constante que relaciona o número de voltas do rotor
com a quantidade de água que passa através do sensor. Essa determinação do
23
coeficiente é necessária devido às diferenças nos processos de fabricação e na
precisão dos componentes que fazem parte do sensor.
Para determinar a constante, foram necessárias inúmeras medições conforme
o procedimento descrito abaixo:
1 – O Sensor é conectado ao Arduino e encaixado no cano antes da torneira.
2 – Foi desenvolvido um programa para que o Arduino possa contar as voltas
do sensor, acumulá-las e mostrar o resultado a cada segundo no monitor serial.
3 – Abria-se a torneira e a água era despejada dentro de uma jarra graduada
com medições com intervalos de 50 mL e um volume máximo de 2 litros.
4 – Após um intervalo de tempo qualquer, a torneira é fechada.
5 – Registra-se o volume de água contido na jarra.
6 – O coeficiente é calculado através da divisão do número de voltas de cada
medição pelo volume de água mensurado.
7 – Após esses passos a jarra é esvaziada e o processo é retomado a partir
do passo número 3.
Esses testes foram realizados repetidamente com variados volumes e para
mais de uma torneira resultando no gráfico apresentado na Figura 4.
Figura 4 - Gráfico do volume de água em função do número de voltas do sensor
Fonte: Autoria própria
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Vo
lum
e (L
)
Número de Voltas
Gráfico do volume de água em função do número de voltas
24
Como pode-se observar na Figura 4, a razão entre o volume de água e o
número de voltas é diretamente proporcional. Com exceção de alguns pontos que
ficaram fora da reta e que podem ser explicados pela utilização de uma vazão da
torneira muito baixa e por erros oriundos de falha humana, é possível verificar que a
relação é linear.
Para determinar qual seria o coeficiente a ser utilizado para os cálculos do
consumo de água, foi traçado um gráfico correlacionando o coeficiente (nesse caso
em número de voltas por litro) com o volume de água medido, conforme mostrado
na Figura 5.
Figura 5 - Determinação do coeficiente
Fonte: Autoria própria
O gráfico da Figura 5 retrata um padrão de funcionamento do sensor muito
próximo ao especificado pelo fabricante. De todas as medidas realizadas, com
exceção de 2 ou 3 distorções já explicadas anteriormente, é possível afirmar que a
taxa de erro não foi superior a 3,5%1.
1 Equação utilizada para a determinação do erro:
���� = |����������� − ���������|
����������100[%]
0
100
200
300
400
500
600
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Co
efic
ien
te (
Vo
ltas
/ L
)
Volume (L)
Determinação do Coeficiente
Coeficiente Coeficiente Médio
25
O coeficiente encontrado através dessas medições foi de 430 voltas por litro,
um valor bem próximo do especificado pelo fabricante que é de 450 voltas por litro.
Com o coeficiente determinado, foi possível, então, integrar todos os outros
componentes do hidrômetro (Figura 6, mais detalhes no apêndice B).
Figura 6 – Foto do circuito do hidrômetro
Fonte: Autoria Própria
A cada segundo o hardware recupera de uma variável temporária o número
de voltas realizadas pelo sensor. O hidrômetro então, com base no coeficiente e no
número de voltas realizadas, calcula a quantidade de água que passou pela
tubulação naquele segundo e acumula em uma outra variável auxiliar.
Em intervalos de uma hora, o hardware recupera os valores do consumo
acumulado nessa variável e grava na memória EEPROM essas informações
juntamente com os dados referentes à data e à hora das medições fornecidos pelo
RTC.
Sempre que o usuário solicitar uma sincronização pelo aplicativo, o Arduino
recuperará as informações da EEPROM e as enviará para o dispositivo mobile via
Bluetooth de acordo com o explicado em seções posteriores.
26
3.2 Aplicativo
3.2.1 Interface
O aplicativo foi desenvolvido para ser abrangente e de fácil utilização, para
que qualquer usuário final não tenha dúvidas a respeito de como acessar suas
funções. Logo que o aplicativo é aberto, o menu inicial é lançado com dois botões
grandes ao usuário, o que evita que ele selecione uma função sem ter a intenção
explícita de fazê-lo (Figura 7).
Figura 7 – Tela inicial do aplicativo com botões grandes e intuitivos
Fonte: Autoria própria
Conforme pode ser observado na Figura 7, o primeiro botão, ao topo, é a
sincronização dos dados entre o aplicativo e o dispositivo físico. O processo é todo
automatizado e não requer mais que um simples clique do usuário, sendo explicado
com mais detalhes na seção que trata da comunicação Bluetooth. O segundo botão,
por sua vez, permite ao usuário visualizar um gráfico de barras com os detalhes do
seu consumo com uma resolução máxima de uma hora. O gráfico é gerado
dinamicamente com base no banco de dados do aplicativo, que recebe os dados a
cada sincronização do usuário.
A Figura 8 apresenta uma tela de consumo. Acima, do lado esquerdo, temos
o logotipo do aplicativo, enquanto que do lado direito temos o botão voltar, que
desempenha a importante função de fechar a tela de consumo quando o usuário não
quiser mais visualizá-la. Segundo [23], o topo esquerdo é o local mais importante de
27
uma aplicação para celulares, sendo o topo direito a segunda posição mais
importante e de maior visibilidade. Ao centro e ocupando a maior parte da tela fica o
gráfico de consumo, cujo eixo horizontal representa um intervalo de datas e o eixo
vertical representa o consumo, que são indicados acima das respectivas barras. É
possível aumentar a resolução da visualização, clicando em uma das barras.
Figura 8 - Tela de visualização do consumo
Fonte: Autoria própria
Ao clicar em uma das barras, o aplicativo indica, abaixo do título “consumo”,
onde o usuário clicou (em qual ano, qual mês e qual dia). E a legenda do eixo
horizontal é ajustada, além de um novo botão surgir na parte inferior da tela,
oferecendo a opção de diminuir a resolução da visualização em um nível em relação
ao atual. Existem três níveis, sendo eles: anual, mensal e diário. Para percorrer o
gráfico em relação ao eixo horizontal, já que não é possível colocar todas as barras
na tela ao mesmo tempo, o usuário deve fazer um gesto arrastando o gráfico para o
lado, o que faz com que o gráfico se desloque o equivalente a duas barras, para a
direita ou para a esquerda, conforme ilustra a Figura 9. A Figura 10 apresenta um
exemplo da máxima resolução de tempo (consumo de um dia).
28
Figura 9 - Tela anterior, após o gráfico ser deslocado horizontalmente com gesto na tela.
Fonte: Autoria própria
Figura 10 - Tela do gráfico após aumentar a resolução do gráfico até chegar no dia 09/04/2008
Fonte: Autoria própria
3.2.2 Lógica
A lógica do aplicativo mobile consiste em receber os dados do hidrômetro,
tratá-los e armazená-los em um banco de dados para que possam ser exibidos
através de gráficos para o usuário.
29
Os dados recebidos pelo aplicativo são gravados na tabela consumo em um
banco de dados utilizando a biblioteca Sqlite do Android, confome especificada na
Figura 11.
Figura 11 - Especificação da tabela consumo
Fonte: Autoria Própria
O aplicativo salva automaticamente os dados de consumo em uma planilha
CSV no próprio dispositivo, o que permite a visualização destes em um computador
e a realização de controles, cálculos e estatísticas mais avançadas. Esta planilha
pode ser encontrada na pasta do sistema de diretórios do dispositivo com o nome
“watermeter” e contém os dados recebidos após uma sincronização.
3.3 Comunicação entre hardware e aplicativo
O que motivou a escolha do Bluetooth na comunicação do hidrômetro digital
foi que todos os celulares com Android a partir da versão 2.3 devem,
obrigatoriamente, possuir suporte a comunicação Bluetooth e seus principais
protocolos [19]. Além disso, o transmissor possui baixo custo e baixo consumo,
permitindo um hardware acessível para o consumidor final. O resultado desta
escolha é um sistema de comunicação abrangente, de baixo consumo e baixo custo.
O módulo Bluetooth utilizado possui um alcance teórico de até dez metros, o
que é suficiente, pois entende-se que o usuário realiza a sincronização do consumo
perto do aparelho. A distância influencia negativamente na sincronização, o que
torna ela mais lenta e sujeita a erros, portanto sugere-se uma distância menor que
30
três metros para uma comunicação rápida e eficaz do hidrômetro com o dispositivo
mobile.
Para assegurar que os dados recebidos pelo software foram os mesmos
dados enviados e que nada foi perdido um protocolo de comunicação foi
implementado.
A comunicação foi realizada pelo envio de strings com a seguinte construção:
no início de cada string recebida está presente o caractere “h” para informar o início
dos dados seguidos por dois dígitos informando qual o tamanho da cadeia de
caracteres de cada dado na medição e quatro dígitos para a quantidade de
medições enviadas. Há então o envio das medições, cada uma iniciando pelo
caractere “d” seguido de ano, mês, dia, hora, litro e mililitro e finalizando a string com
o caractere “t”. Exemplo de string com duas medições realizadas em 4/06/2014 às
15 e 16 horas: H150002|D201406041500156|D201406041600899|T.
Caso a string recebida no software atenda aos termos acima citados, haverá
maior confiabilidade nos dados, o que permite enviar uma confirmação ao
hidrômetro do recebimento integral destes e podendo, portanto, apagá-los da
memória. Caso contrário, o dispositivo de medição continuaria operando
normalmente e ao usuário seria solicitado, através do aplicativo, que realizasse uma
nova sincronização.
As atividades realizadas por cada ator no processo de transmissão de dados
entre o hidrômetro e o aplicativo mobile está descrito na Figura 12.
31
Figura 12 - Fluxograma com as atividades de cada ator durante o processo de transmissão de dados
Fonte: Autoria própria
3.4 Invólucro
Como a utilização do sensor de fluxo envolve o contato direto com a água, foi
necessário criar um invólucro que pudesse ser capaz de conter todos os
32
componentes eletrônicos, permitir que os contatos do sensor possam ser ligados no
Arduino e, acima de tudo, garantir uma vedação apropriada.
Para isso, optou-se pelo desenvolvimento de um modelo de invólucro
impresso em um impressora 3D.
O processo de criação do invólucro impresso iniciou-se com o planejamento
do seu tamanho e formato. Como mostram as Figura 13 e Figura 14, o invólucro é
retangular, com bordas arredondadas e de pequeno tamanho para facilitar o seu
transporte e sua instalação em qualquer local.
Figura 13 – Parte inferior do invólucro
Fonte: Autoria própria
Figura 14 – Parte superior do invólucro
Fonte: Autoria própria
33
Para garantir que qualquer usuário possa realizar a troca das baterias
necessárias para o funcionamento do dispositivo ou de qualquer componente que
possa sofrer alguma avaria, o invólucro foi projetado para que a parte superior seja
encaixada e desencaixada de forma simples e rápida. Apesar disso, o uso de uma
borracha de vedação garante que, quando fechado, a água seja mantida fora do
interior do invólucro, onde estão os componentes eletrônicos.
Apesar de medir pouco mais de 10 cm x 6 cm x 8 cm, cada parte do invólucro
levou mais de 10 horas para ser completamente impressa. As Figuras 15 e 16
ilustram dois momentos parciais dessa impressão.
Figura 15 – Processo de impressão do invólucro
Fonte: Autoria própria
34
Figura 16 – Processo de impressão do invólucro
Fonte: Autoria própria
A impressora utilizada para a impressão do invólucro funciona da seguinte
forma: O injetor de matéria esquenta e suga um filete plástico que está em uma
bobina. Na medida em que o material derrete, ele é injetado em uma base, que se
movimenta em dois eixos e cria as camadas. O processo é feito camada por
camada, assim, quando uma fica pronta, outra se inicia até que o objeto fique
totalmente pronto [24].
35
4 RESULTADOS
Após a montagem do protótipo de funcionamento do sistema, foi possível
realizar o registro do consumo de água em uma torneira e armazenar os dados em
uma memória não-volátil até a sincronização com um aplicativo para dispositivos
mobile desenvolvido pela equipe. O aplicativo gerou uma tabela CSV e armazenou
no cartão de memória do aparelho e também exibiu os dados recebidos do
hidrômetro através de gráficos de fácil utilização.
Foi desenvolvido e impresso em uma impressora 3D um protótipo de
invólucro para proteger o hardware de um possível contato com água. O invólucro
mostrou-se resistente a passagem de água quando suas partes foram submersas
em um recipiente cheio de líquido.
Entretanto, apesar de planejado, o invólucro impresso possui pequenas falhas
decorrente do seu processo de fabricação. As duas partes que formam a caixa do
hidrômetro sofreram uma pequena deformação conhecida como warping durante
sua impressão. Essa deformação ocorre quando a cola necessária para segurar o
modelo 3D na base da impressora começa a se soltar e as bordas da peça dobram-
se levemente para cima [25]. Tal deformação não torna o invólucro inutilizável,
apenas pouco agradável visualmente (Figura 17).
Figura 17 – Parte superior do invólucro
36
Fonte: Autoria própria
Como pode-se observar na Figura 18, a disposição do circuito no interior do
invólucro preenche um espaço razoável garantindo ao usuário a facilidade de
identificar baterias e componentes caso seja necessário trocá-los, e, como era
planejado, se houver alguma alteração de definição do projeto, permite que sejam
utilizados outros componentes no hidrômetro sem a necessidade de se desenvolver
uma outra caixa para armazenar os componentes.
Figura 18 – Disposição do circuito no interior do invólucro
Fonte: Autoria própria
Na Figura 19 é possível perceber como pode ser instalado o sensor de fluxo
em um ponto da residência. Para esse tipo de torneira foi necessário utilizar um
adaptador devido ao diâmetro da entrada do sensor ser diferente do diâmetro da
saída da torneira. Apesar de o sensor ter sido utilizado após a saída de água da
torneira, caso possível, o sensor pode ser posicionado antes da torneira sem risco
de mau funcionamento.
37
Figura 19 – Uso do sensor em uma torneira
Fonte: Autoria própria
O objetivo de criar um dispositivo de baixo custo foi atingido, pois foram
gastos pouco menos de R$ 120,00 (cento e vinte reais), conforme Tabela 1, no
desenvolvimento do protótipo e o valor poderia ser até 40% menor se os
componentes fossem importados.
É importante ressaltar, entretanto, que o custo aqui discriminado não inclui o
invólucro impresso na impressora 3D. A opção por utilizar tal técnica de construção
deu-se pelo fato do material ser uma doação e, caso considerado, o custo do
equipamento e do material utilizado para fazer o invólucro poderia impossibilitar o
projeto no viés econômico.
38
Tabela 1 – Relação do custo dos materiais para o desenvolvimento do projeto
QUANTIDADE PRODUTO PREÇO
1 Módulo Transmissor Bluetooth JY-MCU HC 06
R$ 39,90
1 Arduino Nano R$ 49,90
1 RTC DS1307 R$ 6,00
1 Bateria de Lítio CR2032 R$ 1,50
1 Cristal Oscilador de 32.768 kHz R$ 1,50
1 Sensor de Fluxo YF-S201 R$ 14,90
1 EEPROM 256kb AT24C256 R$ 4,30
VALOR TOTAL R$ 118,00
O resultado obtido no projeto foi o esperado e, apesar de ser um protótipo,
seu funcionamento já é uma solução do problema descrito.
39
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apesar de todas as dificuldades encontradas durante o desenvolvimento
desse projeto, podemos afirmar que os objetivos foram atingidos de forma
satisfatória e que o protótipo provou ser viável no viés econômico, no que diz
respeito à usabilidade e ao seu propósito inicial que é o controle e a conscientização
do consumo racional da água.
A facilidade de uso e a simplicidade do aplicativo mobile torna o projeto apto a
ser utilizado por qualquer pessoa com um mínimo de conhecimento da plataforma
Android.
A oportunidade proporcionada no decorrer do projeto de utilizar pela primeira
vez uma impressora 3D foi de grande valia. Uma tecnologia nova e que está
começando a ganhar espaço nos setores acadêmicos e até mesmo particulares,
possibilitou a criação rápida e customizada do invólucro.
De uma forma geral, é possível perceber que, mesmo após finalizado, ainda
restaram algumas possibilidades de melhorias do projeto inicialmente proposto.
Facilidades a serem acrescentadas e características que não foram abordadas
nesse trabalho podem e devem ser utilizadas para a criação de um protótipo
melhorado conforme já argumentado.
5.1 Sugestões para trabalhos futuros
O sistema atual só permite que um hidrômetro envie dados ao aplicativo,
portanto é interessante o desenvolvimento de um sistema “multi-hidrantes” no futuro,
que permita que o usuário instale o equipamento em vários pontos de sua casa e
monitore-os através de um único dispositivo móvel.
Outra função interessante seria a sincronização automática dos dados através
da rede local da casa onde o dispositivo está instalado. Adicionando suporte a
comunicação wi-fi no sistema de medição, ele enviaria automaticamente seus dados
aos dispositivos finais, ou seja, os dispositivos móveis. Tal desenvolvimento tornaria
a tarefa de sincronização mais prática e menos dependente do usuário.
Atualmente, na primeira vez que é utilizado o dispositivo, é necessário
configurar a data e hora atual no RTC. Esse processo pode ser melhorado para que,
40
quando haja a primeira sincronização do dispositivo, o dispositivo mobile envie
através do módulo Bluetooth informações contendo a data e hora atual do aparelho.
Esse dado poderia ser tratado pelo hidrômetro e enviado automaticamente ao RTC,
facilitando o processo de configuração inicial do sistema.
41
REFERÊNCIAS
[1] Portal Brasil. Saiba mais sobre água, consumo consciente e recursos hídricos no Brasil. 17 set 2010. Disponível em: <http://www.brasil.gov.br/ciencia-e-tecnologia/2010/10/agua-e-consumo-consciente>. Acesso em 02 Ago 2014.
[2] SABESP. Uso racional da água. Disponível em: <http://www.sabesp.com.br/CalandraWeb/CalandraRedirect/?temp=2&temp2=3&proj=sabesp&pub=T&nome=Uso_Racional_Agua_Generico&db&docid=DAE20C6250A162698325711B00508A40>. Acesso em 12 Jul 2014.
[3] PNUD. Pôr fim à crise no setor da água e do saneamento básico. In: ONU. Relatório do desenvolvimento humano 2006. Disponível em <http://www1.folha.uol.com.br/folha/brasil/20061108-idh-capitulo_1.pdf>. Acesso em: 06 Jun 2014.
[4] Kill A Watt. P3 International. Disponível em <http://www.p3international.com/products/p4400.html>. Acesso em 25 Ago 2014.
[5] G1 Ribeirão e Franca. Alckmin anuncia multa a quem aumentar consumo de água em SP. 24 Abr 2014. Disponível em < http://g1.globo.com/sp/ribeirao-preto-franca/noticia/2014/04/geraldo-alckmin-anuncia-multa-quem-desperdicar-agua-em-sp.html>. Acesso em 16 Ago 2014.
[6] O GLOBO. Hidrômetros individuais, obrigatórios nas novas construções, são procurados também por prédios antigos. 17 mai 2011. Disponível em <http://oglobo.globo.com/economia/imoveis/hidrometros-individuais-obrigatorios-nas-novas-construcoes-sao-procurados-tambem-por-predios-antigos-2772897>. Acesso em 29 Jul 2014.
[7] XAVIER, Márcia. Medidores individuais de água reduzem consumo. O TEMPO. Economia. 14 jul 2013. Disponível em <http://www.otempo.com.br/capa/economia/medidores-individuais-de-%C3%A1gua-reduzem-consumo-1.680133>. Acesso em 02 Jul 2014.
[8] COELHO, Adalberto Cavalcanti; MAYNARD, João Carlos de Britto. Medição individualizada de água em apartamentos. Recife: Editora Comunicarte, 1999. [9] PERONA, Jean François. Eficiência do uso da água nas edificações. 2011. 49f. Monografia (Especialização em Construção Civil). Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2011. Disponível em <http://www.cecc.eng.ufmg.br/trabalhos/pg2/75.pdf>. Acesso em 02 Jul 2014.
[10] STALLINGS, Willian. Data and Computer Communications. 10ª Edição. Prentice Hall, 2013.
[11] HEATH, Steve. Embedded Systems Design. 2 ed. London: Newnes, 2003.
42
[12] KINOPF, Bruno Silva; ROCHA, Cauã Barneze; CHOCIAY, Lucas; CABRAL, Mariana F. Machado; ZALESKI, Rafael Henrique. Sistema de Identificação de Participantes em Postos de Controle de Corridas de Orientação. 2013. 34 f. Relatório Final (Oficina de Integração 2) - Engenharia de Computação, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2013.
[13] Arduino Team. What is Arduino? Disponível em: <http://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction>. Acesso em 06 Jun 2014.
[14] MCROBERTS, Michael. Beginning Arduino. New York: Apress, 2010.
[15] DS1307 Real time clock. Disponível em: <http://mlab.taik.fi/paja/?p=2837>
Acesso em 25/08/2014.
[16] Digi-Key Corporation. Enabling Timekeeping Function and Prolonging
Battery Life in Low Power Systems. Disponível em:
<http://www.digikey.com/en/articles/techzone/2011/dec/enabling-timekeeping-
function-and-prolonging-battery-life-in-low-power-systems>. Acesso em: 15 ago
2013.
[17] MILLER, Michael. Discovering Bluetooth. 2001.
[18] TOCCI, Ronald. Sistemas Digitais. 8ª Edição. Editora Pearson, 2003.
[19] Google Inc. Android 2.3 Compatibility Definition. 2010. Disponível em:
<http://static.googleusercontent.com/media/source.android.com/pt-
BR//compatibility/android-2.3-cdd.pdf>. Acesso em 15 Ago 2014.
[20] Hall effect sensor. Disponível em
<http://www.beananimal.com/media/7374/hall-effect-flow-sensor-animation.gif>
Acesso em 18 Jul 2014.
[21] Seeed Wiki. G1/2 Water Flow sensor. Disponível em
<http://www.seeedstudio.com/wiki/index.php?title=G1/2_Water_Flow_sensor>.
Acesso em 22 Jul 2014.
[22] IRAZABAL, Jean-Marc; BLOZIS, Steve. I2C Manual. Philips Semiconductors.
2003. Disponível em:
<http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10216.pdf>. Acesso em 07 Ago
2014.
43
[23] NUDELMAN, Greg. Android Design Patterns: Interaction Design Solutions for Developers. 2013.
[24] GRASEL, Grasiel Felipe. Como funciona a impressão 3D? Disponível em: <http://www.tecnocurioso.com.br/2013/como-funciona/impressao-3D> Acesso em 28 Ago 2014.
[25] Tuesday Tips: How to Minimize Warp. Disponível em: <http://cubify.com/blog/tuesday-tips-how-to-minimize-warp/> Acesso em 28 Ago 2014.
44
APÊNDICE(S)
APÊNDICE A – Riscos
Projeto: Sistema de Telemetria para Controle Doméstico de Consumo de Água
Através de um Hidrômetro Digital
1º Etapa: Identificação do Risco
Denominação do Risco: Queima ou avaria do microcontrolador No da Identificação: 2
Descrição do Risco: Possíveis problemas que possam acontecer com o microcontrolador escolhido,
tais como queima ou perda por fatores diversos.
2º Etapa: Avaliação do Risco
Impacto: Alto: (X) Médio/Alto: ( ) Médio: ( ) Médio/Baixo: ( ) Baixo: ( )
O microcontrolador é uma peça fundamental do projeto, desta forma qualquer problema seria de alto
impacto.
Probabilidade: Alto: ( ) Médio/Alto: ( ) Médio: ( ) Médio/Baixo: (X) Baixo: ( )
A equipe tem experiência no manuseio do Arduino, mas mesmo assim algum problema inesperado
pode ocorrer.
3º Etapa: Resposta ao Risco
Sempre ter cuidado com o manuseio do microcontrolador e qualquer mudança sempre deve ser
avaliada e revisada por outro membro da equipe. Adquirir um microcontrolador reserva ou ter a
possibilidade de mudar para outro parecido e que tenha fácil disponibilidade.
Impacto Reavaliado: Médio Probabilidade Reavaliada: Baixo
Elaborado por: Cauã, Henrique, Leandro e Rafael Data: 07/05/2014
45
1º Etapa: Identificação do Risco
Denominação do Risco: Problemas na precisão ou mal
funcionamento do sensor de fluxo.
No da Identificação: 3
Descrição do Risco: O sensor pode não possuir a precisão desejada, não atuar conforme o
esperado ou ter problemas com o limite máximo de pressão.
2º Etapa: Avaliação do Risco
Impacto: Alto: ( ) Médio/Alto: (X) Médio: ( ) Médio/Baixo: ( ) Baixo: ( )
Caso o sensor não seja compatível com as necessidades mínimas do projeto, será necessário
substituí-lo ou controlar melhor a vazão de água
Probabilidade: Alto: ( ) Médio/Alto: (X) Médio: ( ) Médio/Baixo: ( ) Baixo: ( )
Em experiências anteriores, nas disciplinas mais práticas do curso, como oficinas de integração, os
sensores já foram fonte de problemas nos mais variados tipos de projeto.
3º Etapa: Resposta ao Risco
Estudar detalhadamente as características dos sensores disponíveis e escolher o que melhor se
adequa ao projeto. Possuir uma lista de sensores que possam substituir o escolhido sem que afete o
funcionamento do sistema. Sempre testar o sistema em um ambiente controlado
Impacto Reavaliado: Médio Probabilidade Reavaliada: Baixo
Elaborado por: Cauã, Henrique, Leandro e Rafael Data:07/05/2014
46
1º Etapa: Identificação do Risco
Denominação do Risco: Comunicação sem fio entre estação de
medição e base não estabelecida.
No da Identificação: 1
Descrição do Risco: Problemas com o módulo Bluetooth, sem o qual a estação base não seria
capaz de receber os dados do sistema embarcado, e consequentemente, não apresentar os dados
das medições ao usuário, assim não atingindo o objetivo do projeto.
2º Etapa: Avaliação do Risco
Impacto: Alto: ( ) Médio/Alto: (X) Médio: ( ) Médio/Baixo: ( ) Baixo: ( )
O sistema embarcado poderia continuar registrando as medições, porém essas não seriam mostradas
ao usuário.
Probabilidade: Alto: ( ) Médio/Alto: ( ) Médio: (X) Médio/Baixo: ( ) Baixo: ( )
Devido a falta de conhecimento pleno do funcionamento do módulo de bluetooth, a equipe está sujeita
a complicações de implementação, mas devido ao alto número de referencial disponível na internet
com problemas semelhantes, esse risco não se torna alto.
3º Etapa: Resposta ao Risco
Estratégias e Ações: Estudar detalhadamente o módulo e a especificação Bluetooth. Manter sempre
uma documentação bem detalhada e fácil de se usar. Adquirir um módulo reserva para casa de
avaria no principal.
Impacto Reavaliado: Médio/Baixo Probabilidade Reavaliada: Baixo
Elaborado por: Cauã, Henrique, Leandro e Rafael Data: 07/05/2014
47
APÊNDICE B – Circuito do Sistema
48