FAP-Faculdade de Apucarana

Projeto de TCC

SISTEMA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL IMPLANTANDO PROJETOS EM ARDUINO E

ANDROID

Aluno: Rafael de Carvalho SouzaOrientador: Edmilson Domaredzki Verona

Apucarana/2014

Rafael de Carvalho Souza

SISTEMA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL IMPLANTANDO PROJETOS EM ARDUINO E

ANDROID

Projeto apresentado ao Curso de Sistemas de Informação da Faculdade de Apucarana, para obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação.

Orientador: Prof. Edmilson Domaredzki Verona

Apucarana/2014

Resumo

Neste projeto é apresentado um sistema para automação residencial utilizando a plataforma Arduino. Arduino é uma plataforma que se destaca entre as demais por ser de fácil integração aos sistemas finais com capacidade em sistemas robóticos, comunicação com a internet, comunicação remota, sensores, sistemas eletrônicos e etc. A proposta desse trabalho é adaptar a uma residência o total controle da iluminação de seus cômodos através de uma placa Arduino integrando com um módulo de internet para a comunicação remota utilizando dispositivos como: celulares, tablets, microcomputadores, etc. O objetivo é o proprietário obter o total controle da iluminação da sua residência com maior praticidade e facilidade. A automação residencial passará a ser acessível apenas por um botão no celular ou clique do mouse através de um acesso remoto.

Palavras-chave: arduino, automação residencial, sistema de automação.

Abstract

In this project we present a system for home automation using the Arduino platform. Arduino is a platform that stands out among the others because of its easy integration to end-systems capability in robotic systems, communication with the internet, remote communications, sensors, electronics and so on. The purpose of this work is scalable to a residence full control of lighting their rooms via an Arduino board with a module integrating internet for remote communication using devices such as mobile phones, tablets, computers, etc.. The goal is to get the owner total control of lighting your house with greater convenience and ease. The home automation will be accessible only by a button or mouse click via remote access.

Keywords: arduino, home automation, automation system.

Lista de Ilustrações

Figura 1.1 – Arduino UNO.....................................................................................................13

Figura 1.2 – Arduino Ethernet Shield.....................................................................................14

Figura 1.3 – Shield Ethernet...................................................................................................15

Figura 1.4 – Sensor de Luminosidade.....................................................................................17

Figura 1.5 – Sensor de Temperatura........................................................................................17

Figura 1.6 – Sensor PIR...........................................................................................................18

Figura 1.7 – Estrutura do Projeto.............................................................................................20

Lista de Abreviaturas

TCC Trabalho de Conclusão de CursoFAP Faculdade de ApucaranaIP Internet ProtocolLAN Local Area NetworkTCP Transmission Control ProtocolHTTP Hyper Text Transfer ProtocolADSL Asymetric Digital Subscriber LineHTML Hiper Text Multi LanguageDC Corrente Contínua

Sumário

1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................................10

2 PROBLEMA...........................................................................................................................................11

2.1 PROBLEMATIZAÇÃO.....................................................................................................................11

2.2 SOLUÇÃO PROPOSTA...................................................................................................................11

3 JUSTIFICATIVA E VIABILIDADE........................................................................................................12

4 OBJETIVOS...........................................................................................................................................13

4.1 OBJETIVO GERAL.........................................................................................................................13

4.2 OBJETIVO ESPECÍFICO................................................................................................................13

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.............................................................................................................14

5.1 SISTEMA INTEGRADO...................................................................................................................14

5.2 INTERNET E AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL.....................................................................................15

5.3 DOMÓTICA...................................................................................................................................16

5.6 HISTÓRIA DO ARDUINO...............................................................................................................19

5.7 SOFTWARE DO ARDUINO.............................................................................................................20

5.8 ALIMENTAÇÃO..............................................................................................................................21

5.9 MEMÓRIA.....................................................................................................................................21

5.10 ENTRADA E SAÍDA...................................................................................................................21

5.11 SHIELDS..................................................................................................................................22

5.11.1 Ethernet Shield.......................................................................................................................22

5.12 SENSORES................................................................................................................................23

5.12.1 Sensor de Luminosidade.........................................................................................................23

5.12.2 Sensor de Temperatura..........................................................................................................24

5.12.3 Sensor PIR..............................................................................................................................24

6 DESENVOLVIMENTO...........................................................................................................................25

6.2.1 App Inventor Designer...........................................................................................................26

6.3 INTERFACE.......................................................................................................................................33

6.3.1 Tela Inicial.............................................................................................................................33

6.3.2 Menu Principal.......................................................................................................................34

6.3.3 Controle de Lâmpadas Internas.............................................................................................35

6.3.4 Controle de Lâmpadas Externas............................................................................................36

6.3.5 Tela de Sensores.....................................................................................................................37

6.3.6 Tela de Configuraçoes............................................................................................................38

6.3.7 Tela de Alteraçao de Senha....................................................................................................39

6.4 TESTES...............................................................................................................................................40

6.4.1 Teste de Lâmpadas.................................................................................................................40

6.4.2 Teste de Sensores....................................................................................................................40

6.4.3 Teste de motor........................................................................................................................40

7 CONCLUSAO.....................................................................................................................................41

8 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA..................................................................................................42

ESTRUTURA DO PROTÓTIPO.......................................................................................................................43

1 INTRODUÇÃO

Muito se fala sobre as novidades tecnológicas que irão equipar nossos lares no

futuro próximo.

A tecnologia está em completa evolução a todo instante, principalmente nas áreas

que envolvem computação, sistemas de informação e tecnologia da informação. Sistemas

são de grande importância para o controle e gerenciamento das informações para obter

melhores decisões. Com o avanço tecnológico e integração desses sistemas na sociedade,

eu decidi desenvolver este projeto com a plataforma Arduino por ser um dos dispositivos

mais interessantes e inovadores da atualidade. Arduino tem a capacidade de trabalhar

praticamente com tudo e isso é muito benéfico para a sociedade que a todo instante

necessita de praticidade nos afazeres.

Esse novo conceito permite a um amplo grupo de profissionais a possibilidade de

desenvolver projetos na área da tecnologia. Foi nessa plataforma que encontrei motivação

para a realização desse projeto juntamente com a necessidade de facilitar a vida da

sociedade.

Atualmente a internet tem sido cada vez mais utilizada e grande parte dos usuários

está explorando ainda mais a rede. Existem muitas informações, arquivos e dados

disponibilizados, mas muita coisa ainda não está sendo utilizado na rede, como por

exemplo, o controle de uma residencia.

Através dos benefícios que a placa Arduino oferece de conectar diversos

dispositivos ao computador, juntando com a possibilidade de interligar esse mesmo

computador a rede mundial, vimos à possibilidade de interligar e controlar dispositivos

como aparelhos eletrônicos e eletrodomésticos através da internet de qualquer lugar do

mundo. A pessoa pode, por exemplo: estar viajando, estar em outra cidade, outro estado,

outro país e controlar a iluminação da sua casa. Pode também do trabalho ligar sua

cafeteira e seu forno para quando chegar em casa, seu café e lanche estarem prontos ou

colocar sua máquina de lavar roupas para trabalhar sem precisar estar em casa. Dentre

várias outras possibilidades que podem facilitar a vida das pessoas através desse projeto.

Essa nova abordagem surge com a Automação Residencial e vem apresentando

inúmeros benefícios quando comparamos os sistemas eletrônicos e eletromecânicos

integrados com os sistemas isolados, de eficiência limitada.

9

2 PROBLEMA

A falta de recursos que utilizam a internet para ajudar o usuário a resolver seus

problemas domésticos e controle residencial fez com que o projeto fosse desenvolvido.

A forma de controle de dispositivos em uma residência, ainda é de forma manual, e

os produtos que existem no mercado são de difícil acesso econômico por serem de alto

custo.

Para isso a plataforma Arduino encara complementamente esse problema com

grande capacidade para solucionar e satisfazer os usuários que buscam acessibilidade,

praticidade e facilidade.

2.1 PROBLEMATIZAÇÃO

Quando uma pessoa deixa o seu domicílio, automaticamente fica inacessível o

controle dos dispositivos existentes na residência pelo método de controle via manual que

existem hoje em dia. Para que esse proprietário possa controlar a residência via acesso

remoto, ele necessita de uma tecnologia que tenha capacidade de oferecer esse recurso. O

Arduino é perfeito para essa situação, pois com ele pode estabelecer essa conexão entre o

usuário e a residência, fazendo com que o objetivo de controle dos dispositivos seja

estabelecido.

2.2 SOLUÇÃO PROPOSTA

Analisando a problematização, surgiu a idéia de desenvolver um projeto com

integração à “internet das coisas”, onde se pode utilizar a internet para facilitar o cotidiano

da sociedade, tornando acessível de qualquer lugar do mundo aquilo que só poderia ser

feito de forma presencial e manual.

A proposta é fazer com que facilite o ligar/desligar de uma lâmpada de qualquer

parte da residência, abrir e fechar um portão eletronico, acionar o ar-condicionado,

verificar condições climáticas como, por exemplo: temperatura e umidade, acionar e

receber sinais de alerta caso o alarme seja interrompido, todas as funções utilizando um

aparelho celular conectado à internet.

10

3 JUSTIFICATIVA E VIABILIDADE

Segundo uma pesquisa realizada nos Estados Unidos pela National Association of

Home Builders(2012) a implantação da tecnologia dentro do ambiente residencial oferece

maior comodidade, qualidade de vida, segurança, controle e gerenciamento das instalações,

controle dos gastos com água e energia e contribuição para o meio ambiente.

A National Association of Home Builders(2012) extraiu as seguintesinformações:

84% dos construtores entendem que incorporar tecnologia às residências que

constroem é um importante diferencial mercadológico;

Existe a constatação de que os consumidores na faixa etária que estão entrando no

mercado, adquirindo seu primeiro imóvel, já convivem com naturalidade com a

tecnologia e, portanto, estão sendo exigentes com relação ao seu uso nas residências

que lhes são oferecidas;

Sistemas automatizados que contenham apelo pela sustentabilidade, economia de

energia e preservação de recursos naturais estão sendo cada vez mais requisitados;

Entre as tecnologias emergentes que devem alcançar elevados patamares de

crescimento nos próximos anos, estão os media centers (central de mídias), o

monitoramento a distância, o controle de iluminação e o home care (domótica

aplicada a saúde extra-hospitalar).

Tomando conhecimento disso, temos a conclusão de que a Automação Residencial

ofere aos profissionais e adeptos à tecnologia tornar as habitações cada vez mais eficientes

para atender as solicitações de seus dependentes e usuários.

Além disso, escolhemos o uso da placa Arduino, por ser uma plataforma livre, uma

tecnologia que está em expansão, por possuir baixos custos e que tem muito mercado

futuro.

Outra justificativa é que está em total crescimento o numero de pessoas que buscam

facilidade no seu cotidiano, que tragam economia de tempo e soluções para o dia a dia.

11

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

O objetivo principal é criar um sistema de automação que controle toda a

iluminação em uma residência, controlar alarme, controlar a maior parte elétrica via

qualquer dispositivo android conectado à internet, fazendo com que ações simples e

rotineiras do dia a dia, como o ato de ativar o interruptor de uma lâmpada possam ser feito

tanto de forma manual quanto de forma automática. Vamos desenvolver um projeto que

disponiblizará uma série de comodidade e conforto para as pessoas.

4.2 OBJETIVO ESPECÍFICO

Trazer ao usuário um maior conforto e segurança, automatizando ações rotineiras.

Utilizar sensores para medir as variações do ambiente, como: luminosidade, temperatura

e umidade.

Aumentar o conhecimento no ambiente de robótica, eletrônica e automação,

utilizando ferramentes de desenvolvimento em Java e Web.

12

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 SISTEMA INTEGRADO

Uma das principais preocupações dos projetistas e instaladores de sistemas de

Automação Residencial deve ser a integração entre eles. Os produtos modernos, embora

muitas vezes de complexa tecnologia, dispõem de interfaces "amigáveis" para que possam

ser operados com certa facilidade pelo usuário final.

No entanto, quando uma série de produtos trabalha sem comunicação entre si, o

resultado na maioria das vezes é uma grande confusão operacional. Imagine por exemplo

dois sistemas de iluminação independentes (iluminação de emergência e iluminação por

zonas) atuando de forma separada, um deles se utilizando de sensores de presença e outro

baseado em controle remoto ou dois sistemas de vídeo na mesma residência (fato muito

comum envolvendo o Circuito Fechado de TV que não se comunica com o sistema do

Home Theater, o que obriga a existência de monitores dedicados, custos duplicados, etc.).

Quando se prevê um cabeamento prévio das residências, toda esta integração pode

ser obtida ao final e a um custo muito pequeno. Quando isto não é previsto em projeto, aí

temos a improvisação e o desperdício, que sempre resultam em prejuízos financeiros e

dificuldades operacionais.

Hoje quando falamos em integração de sistemas podemos facilmente considerar

aplicações que até meses atrás seriam pura ficção científica. Quais? Imagine a conexão da

Internet com os controles residenciais, tudo aquilo que o usuario controla dentro de sua

casa, através de uma simples conexão com a Internet poderá ser estendido a praticamente

qualquer local, ou seja, com seu laptop, de qualquer lugar, o usuario vai poder gerenciar o

que ocorre em sua residência, com todos os equipamentos e serviços lá instalados,

inclusive com imagens. Ou quando o usuario estiver viajando e quiser acionar um

equipamento de segurança ou a bomba da piscina, basta discar pelo telefone e digitar os

códigos pré-estabelecidos. (AURESIDE,2014).

13

5.2 INTERNET E AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL

Cada vez mais se fala em conectividade, ou seja, a integração de dispositivos e

equipamentos através de redes de controle. Estas possibilidades se ampliaram

significativamente com o advento e a expansão da Internet. As grandes empresas das áreas

de software, hardware e telecomunicações passaram a investir pesadamente no

desenvolvimento de protocolos de compatibilidade para permitir uma conectividade

perfeita entre equipamentos. Os fabricantes de equipamentos eletrônicos de uso diário se

beneficiam destas pesquisas e incorporam novas tecnologias aos seus produtos. Desta

maneira, hoje podemos acionar e controlar equipamentos a distancia utilizando a Internet,

isto já é uma realidade e reflete uma tendência definitiva. Estamos com certeza

visualizando apenas a "ponta do iceberg" e as possibilidades de novas aplicações se

apresentam diariamente. (Echelon,2014).

Segundo Bob Metcalfe, a conectividade aumenta o poder nas redes, ele trata isto

com a lei de Metcalfe, que diz que, a rede cresce em valor com o quadrado de números de

nós conectados.

A infraestrutura para conectar estes dispositivos à Internet já esta disponível hoje,

diz Ken Oshman, presidente da Echelon. Muitas vezes invisíveis, altamente confiáveis,

dispositivos do dia a dia interligados por redes estão em praticamente todos os lugares -

desde o relógio do Millenium no topo da Torre Eiffel, nas fabricas de semicondutores no

mundo inteiro e lojas da 7-Eleven no Japão, por exemplo. Em prédios, casas, fábricas e

sistemas de transportes ao redor do mundo, equipamentos conectados foram instalados

para garantir maior eficiência aos sistemas que fazem o mundo funcionar. Equipamentos

simples que eram usados de forma rotineira em nossas vidas agora têm seu uso alavancado

para trazer a Internet à vida diária.

Segundo Bob Metcalfe, milhões de produtos usando o protocolo LonWorks -

dispositivos como interruptores nas casas, sensores de presença em edifícios, válvulas e

termostatos em fábricas, e portas automáticas em trens de metrô - estão já instalados ao

redor do mundo. Conectar estes equipamentos à Internet permite uma infinidade de novas

aplicações. Por exemplo, muitos postos de gasolina através do mundo tem redes LonWorks

em seus tanques subterrâneos para monitorar seus estoques de combustível. Conectar estes

14

controles a Internet torna possível criar novas aplicações que nem foram imaginadas

quando se instalaram estes tanques, como monitoramento em tempo real dos níveis de

estoque para otimizar as rotas de reabastecimento - reduzindo custos operacionais e

eliminando perdas devido a uma política inadequada de estoques.(METCALFE, Bob).

5.3 DOMÓTICA

“A palavra Domótica é a junção da palavra latina Domus (casa) e do termo

Robótica (controle automatizado de algo).”

O significado está relacionado à instalação de tecnologiasem residências, com o

objetivo de melhorar a qualidade de vida, aumentar a segurança eviabilizar o uso racional

dos recursos para seus habitantes. Um sistema domótico é dividido emvários subsistemas,

cada qual atua especificamente em um campo de controle. Atualmente estessistemas são

informatizados e computadorizados.

Quando a domótica surgiu com os primeiros edifícios dos anos 80, pretendia-se

controlar a iluminação, climatização, a segurança e a interligação entre esses 3 elementos.

Nos nossos dias a ideia base é a mesma, a diferença é o contexto para o qual o sistema está

pensado. Dessa forma, permite o uso de dispositivos para automatizar as rotinas e tarefas

de uma casa. (GIARETTA,2011).

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5.4 ANDROID

Android é um sistema operacional desenvolvido pela Google, especialmente utilizados em

dispositivos móveis como: smartphones, tablets de diversos fabricantes. Segundo a

Google, mais de 1 milhão e 500 mil aparelhos com o sistema operacional são ativados

todos os dias, sendo utilizado por grandes fabricantes de celulares, como HTC, Samsung,

Sony, Motorola e LG. Suas principais características são:

É gratuito

Código livre

Desenvolvido pela grande empresa Google

Não necessita de Hardware especifico.

Seu núcleo kernel é em Linux, uma versão voltada para dispositivos móveis.

Aplicativos desenvolvidos em Java.

Grande acervo de aplicativos gratuitos e pagos.

Grande comunidade de usuários e desenvolvedores.

Atualmente o Android é o sistema operacional móvel mais usado no mundo.

Segundo a Globo.com em 2013 estava presente em cada 4 de 5 smartphones vendidos,

possuindo 81% deste mercado, sendo a versão predominante a "Gingerbread " presente em

mais da metade dos aparelhos. Também em 2013, foi noticiado que mais de 1 Bilhão de

aparelhos ativos continham o Android e que sua loja virtual, a Google Play, já ultrapassara

mais de 800 mil de apps, jogos e outras variedades.

16

Figura – Diagrama da arquitetura do Android.

5.5 ARDUINO

Arduino é uma plataforma de computação física open-source baseado em uma

simples placa com entradas e saídas e um ambiente de desenvolvimento que implementa a

linguagem Processing/Wiring. Este ambiente de desenvolvimento é multiplataforma

podendo criar as rotinas para Windows, Linux e Mac OS X. Sua linguagem de

programação se assemelha bastante com a linguagem C++, porém o Arduino segue uma

forma simplificada. (ARDUINO, 2014).

O objetivo do projeto é criar ferramentas que são acessíveis, com baixo custo,

flexíveis e fáceis, que podem ser usados desde por profissionais da área quanto por

iniciantes, principalmente por aqueles que não têm alcance aos controladores mais

sofisticados e de ferramentas mais complicadas.

A placa Arduino é composta por um controlador, algumas linhas de E/S digital e

analógica, além de uma interface serial (USB).

O funcionamento básico do Arduino consiste em:

Inserir código

o Conectar a um computador

o Usar interface própria para criar e inserir códigos

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Executar código

o Ler entradas

o Fazer cálculos

o Escrever Saídas

Figura 1.1 Arduino UNO

5.5.1 HISTÓRIA DO ARDUINO

O projeto foi criado em meados de 2005 na cidade de Ivrea na Itália por um

professor chamado Mássimo Banzi, com o intuito de aumentar os conhecimentos escolares

voltados à eletrônica e com custos menores do que os existentes na época. Nasceu pra

complementar o aprendizado de programação, computação física, robótica e gráfica.

Sua estrutura é baseada em Processing e Wiring, Processing é um ambiente de

linguagem de programação para criar imagens, animação e interação.

Atuamente, seu hardware é feito através de um microcontrolador Atmel AVR com

componentes complementares para facilitar a programação e incorporação para outros

circuitos. (ARDUINO,2013).

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5.5.2 SOFTWARE DO ARDUINO

O Arduino IDE é uma aplicação multiplataforma escrita em Java na qual é derivada

dos projetos Processing e Wiring. É esquematizado para introduzir a programação a

artistas e a pessoas não familiarizadas com o desenvolvimento de software. Inclui um

editor de código com recursos de realce de sintaxe, parênteses correspondentes e identação

automática, sendo capaz de compilar e carregar programas para a placa com um único

clique. Com isso não há a necessidade de editar Makefiles ou rodar programas em

ambientes de linha de comando. Tendo uma biblioteca chamada "Wiring", ele possui a

capacidade de programar em C/C++. Isto permite criar com facilidade muitas operações de

entrada e saída, tendo que definir apenas duas funções no pedido para fazer um programa

funcional: Setup, que Inserida no inicio, na qual pode ser usada para inicializar

configuração, e loop, que pode ser chamada para repetir um bloco de comandos ou esperar

até que seja desligada.

O projeto Arduino necessita de um código para a comunicação da placa com os

dispositivos, esse código é informado na janela de comando como mostra a figura abaixo:

Figura – Janela de Comando

19

5.5.3 ALIMENTAÇÃO

A alimentação é feita tanto por uma porta USB, quanto por uma fonte externa de

alimentação. A fonte pode ser de duas formas: através de bateria ou adaptador AC-DC.

A placa pode suportar de 6 a 20 volts, mas é recomendado usar de 7 a 12 volts, para

evitar queimar o dispositivo caso tenha energia acima do normal.

5.5.4 MEMÓRIA

Segundo o fabricante, a placa Uno possui 32 KB de memória. Desse total, são

reservados 0,5 KB para o bootloader, um software de boot instalado.

5.5.5 ENTRADA E SAÍDA

Segundo o site oficial (ARDUINO, 2013),a placa Uno possui 14 pinos digitais que

podem ser de entrada e saída. Para definir se um pino vai ser entrada ou saída, basta

configurar o método “voidsetup()” do código do programa.

Exemplo de definição de pino entrada ou saída:

void setup(){

pinMode(pino12, OUTPUT);

pinMode(pino13, INPUT);

}

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5.5.6 SHIELDS

Shields são dispositivos que permitem novas funcionalidades aos projetos arduino,

é comose fosse um expansor, capaz de trazer novas funções e aplicações pra placa

principal.

5.5.6.1 Ethernet Shield

Figura 1.3 Shield Ethernet

O Arduino Ethernet Shield permite que uma placa Arduino conecte-se a internet. É

baseado no chip ethernet da Wiznet W5100, fornecendo um IP capaz de TCP e UDP. Este

shield suporta até quatro comunicações de socket simultâneas.

O Shield Ethernet se conecta ao Arduino usando barra de pinos maiores do que os

comuns. Isto faz com que os pinos da placa não entrem em contato com outros pinos

colocados na placa de cima, evitando assim curtos. Este shield possui um conector RJ45

padrão.

21

5.5.7 SENSORES

Sensores são componentes de hardware que podem fornecer ao seu computador

informações sobre o local do computador, seus arredores e mais. Os programas em seu

computador podem acessar informações a partir de sensores e então armazenar ou usar

essas informações para ajudá-lo nas tarefas diárias ou para aprimorar sua experiência no

computador.(MICROSOFT, 2013)

Sensores podem ser considerados também como dispositivos que alteram seu

estado decorrente de alguma grandeza física.

5.5.7.1 Sensor de Luminosidade

Figura 1.4 Sensor de luminosidade

Sensor de Luminosidade LDR de 5mm de diâmetro. Este sensor altera a resistência

em seus terminais conforme a luminosidade a que é submetido. Seu funcionamento básico

é captar o nível de luminosidade, se a liminosidade estiver em nível baixo, o sensor já ativa

as lâmpadas para iluminarem em paralelo ao nível de luminosidade.

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5.5.7.2 Sensor de Temperatura

Figura 1.5 Sensor de Temperatura

Sensor de Temperatura NTC de 10k. Este sensor altera a resistência em seus

terminais segundo a temperatura a que é submetido.

5.5.7.3 Sensor PIR

Figura 1.6 Sensor PIR

Sensor PIR é um sensor de movimento, similar aos sensores de alarmes usados hoje

em dia. Depois de alimentado e ativado, basta apenas 2 segundos para que ele possa “tirar

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uma foto” do ambiente e se qualquer coisa se mover após esse período, o pino do alarme é

disparado.

6 DESENVOLVIMENTO

Para desenvolver o projeto ultizaremos uma maquete no modelo de uma residência

com todos os cômodos descritos e suas respectivas iluminações. Será desenvolvido um

aplicativo na plataforma Android para dispositivos como: celular, tablet. Através desse

aplicativo, será possível controlar toda a parte luminária da propriedade com as opções de

ligar/desligar, o aplicativo também terá um módulo que receba e envia dados de sensores,

como por exemplo: sensor de luminosidade, sensor de movimento, sensor de umidade e

temperatura.

Para o dispositivo Andoid ter acesso ao Arduino será necessário utilizar o Ethernet

Shield conectado à placa principal. O Ethernet Shield possui uma identificação através do

IP que é atribuído a ele que estará comunicando com a rede local, Os comandos são

executados através do protocolo HTTP, o microcontrolador Arduino recebe os comandos

via HTML que é compatível com o aplicativo. Nesta seção veremos os materiais e as

ferramentas utilizadas no projeto.

6.1 MATERIAIS

Nesse projeto foi utilizado um notebook Sony Vaio com processador Intel Core i5,

memória RAM de 8GB, HD 650GB, uma placa Arduino Uno, um Ethernet Shield, sensor

de movimento PIR, sensor DHT de umidade e temperatura, sensor de luminosidade, vários

led’s, protoboard, fios de conexão, motor DC 12v, fonte de energia 9v, cabo de rede,

modem de internet e roteador wifi.

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6.2 APP INVENTOR

App Inventor é uma aplicação web de código aberto originalmente fornecido pelo

Google e agora mantido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Essa

aplicação foi usada nesse projeto para desenvolver e criar as telas do aplicativo para o

aparelho com android.

O conjunto é composto por duas seções: o App Inventor Designer para criar os

layouts, botões e outros componentes da tela e o App Inventor Blocks Editor para criar as

lógicas de programação que serão atribuídas aos componentes da tela, cada um com uma

função específica que veremos a seguir.

6.2.1 App Inventor Designer

O Designer é a tela inicial de um projeto. É aqui que você desenha seu aplicativo,

escolhendo a posição dos botões e imagens, inserindo fotos, droplists, checkboxes e outros

componentes disponíveis para a construção de um programa. Ele é dividido em quatro

colunas: Paleta, Visualizador, Componentes e Propriedades.

Figura 1.7 Tela Inicial App Inventor

25

6.2.1.1 Paleta

A primeira coluna, chamada de “Palette” (Paleta), é onde ficam todos os

componentes utilizáveis num aplicativo. Esta paleta é dividida em seções para facilitar a

localização dos componentes, que vão dos básicos (botões, imagens e textos) até uma

seção exclusiva para integração com ferramentas de Lego Mindstorms (uma divisão

daquela brincadeira de montar pecinhas que adiciona sensores, motores e processadores

aos robôs construídos).

Para utilizar um desses componentes basta clicar sobre ele e arrastar para cima da

segunda coluna, chamada “Viewer” (Visualizador).

26

Figura – Coluna “Palette”

6.2.1.2 Visualizador

Na coluna “Viewer”, o usuário pode organizar cada um de seus objetos, montando

o aplicativo como ele deve ser. Uma janela de exibição simula a tela de um smartphone

com o sistema operacional Android, apresentando uma versão próxima da final ao

programador, à medida que ele organiza o espaço de uso do programa.

27

Todos os itens adicionados da “Palette” ao “Viewer” são apresentados na terceira

coluna, chamada de “Components” (Componentes).

Figura 1.8 Coluna “Viewer”.

28

6.2.1.3 Componentes

Na coluna de componentes, ficam armazenados todos os itens adicionados, sejam

eles visíveis ou não na tela do programa. Dessa forma, fica muito mais simples selecionar

cada objeto, pois eles estão listados de forma ordenada e acessível. Aqui também é

possível renomear cada item. Assim, você pode chamar os componentes por nomes que

façam sentido para o seu projeto. É muito mais fácil encontrar cada coisa se você mesmo

criar um nome específico para ela, Como “botão de som” em vez de “Button1”.

É possível também inserir arquivos de mídia pela terceira coluna. Clicando no

botão “Adicionar” (Add) você importa sons, fotos e vídeos do seu computador para o

servidor do App Inventor, e eles ficam disponíveis para que você possa usar no projeto.

Figura 1.9 Coluna “Components”.

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6.2.1.4 Propriedades

Esta é a coluna mais importante do App Inventor Designer, já que aqui você pode

definir os tamanhos e conteúdos dos textos de botões e caixas de informação, tamanho das

imagens, cores de fundo e largura e altura de objetos. Essas e muitas outras configurações

são aplicadas instantaneamente na tela da coluna “Viewer”, permitindo que você tenha

sempre uma ótima ideia de onde e o que está mudando em seu programa.

Uma vez que seu programa esteja parcialmente montado, é hora de começar a

atribuir funções a cada um dos componentes que você selecionou. Para isso é preciso clicar

no botão “Open Blocks Editor” (Abrir Editor de Blocos), que o levará para uma nova tela.

Figura 2.0 Coluna “Properties”.

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Uma forma de testar a aplicação desenvolvida pelo AppInventor, é utilizar o

emulador. Ele está disponível na aplicação, mas necessita que tenha instalado o pacote

JAVA e JDK no computador. Após ser executado, ele mostra uma tela similar ao celular,

que automaticamente coleta as informações do AppInventor e executa a aplicação.

Figura – Emulador do AppInventor

6.3 INTERFACE

31

6.3.1 Tela Inicial

A interface do aplicativo é simples, proporcionando ao usuário facilidade no

reconhecimento dos botões e das opções a serem utilizadas. Na tela inicial, o usuário

declara uma senha de acesso para poder entrar no Menu Principal. A tela contém a logo do

aplicativo, dois botões de decisão:

LOGIN: para validar a senha e entrar no Menu Principal;

SAIR: para encerrar o aplicativo;

Figura 2.1 Tela Inicial

6.3.2 Menu Principal

32

O Menu Principal consiste nas opções de escolha que usuário possui para controlar

as lâmpadas e sensores de sua residência. A tela possui 3 botões:

Lâmpadas Internas: clicando neste botão, o usuário é levado pra outra tela de

controle das lâmpadas internas, como por exemplo: quarto, sala, banheiro;

Lâmpadas Externas: clicando neste botão, o usuário é levado pra outra tela de

controle de lâmpadas externas, como por exemplo: varanda, jardim e garagem;

Sensores: clicando neste botão, o usuário é levado pra outra tela de controle de

sensores, como por exemplo: temperatura, status de luminosidade, sensor de

movimento, etc;

Figura 2.3 Tela Menu Principal.

33

A tela de Controle de Lâmpadas Internas é de interface simples e eficaz. Mostra

para o usuário o status da lâmpada, considerando se ela está Ligada ou Desligada. É

composta por um label indicando o cômodo da casa, por exemplo: COZINHA, contém

tambem uma barra de status para mostrar o status da lâmpada e dois botões: ON para

acender a lâmpada e OFF para desligar a lâmpada.

Figura Controle de Lâmpadas Internas.

6.3.4 Controle de Lâmpadas Externas

34

A tela de Controle de Lâmpadas Externas é de interface simples e eficaz. Mostra

para o usuário o status da lâmpada, considerando se ela está Ligada ou Desligada. É

composta por um label indicando o cômodo da casa, por exemplo: GARAGEM, contém

tambem uma barra de status para mostrar o status da lâmpada e dois botões: ON para

acender a lâmpada e OFF para desligar a lâmpada.

Figura 2.5 Tela de Controle Lampadas Externas.

6.3.5 Tela de Sensores

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Nesta tela contem os sensores do projeto, como por exemplo: sensor de umidade e

temperatura, sensor de alarme e motores.

O objetivo dessa tela é trazer ao usuário tudo que está relacionado á sensores,

tornando fácil o manuseio das operações dos mesmos.

Figura – Tela de Sensores.

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6.3.6 Tela de Configuraçoes

A tela de configurações é composta por itens que faram algumas configurações no

sistema, como por exemplo: uma alteração de senha, configurações de ativação e

desativação de lâmpadas, configurações de alarmes, lista de comandos, etc.

Figura – Tela de Configuraçoes.

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6.3.7 Tela de Alteraçao de Senha

Esta tela permite ao usuário a alteração da senha de login no sistema. Possui um

botão de “Confirmar” para salvar a nova senha ou “Cancelar” para cancelar a operação e

sair da tela.

Figura – Tela de alteração de senha.

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6.4 TESTES

6.4.1 Teste de Lâmpadas

Primeiramente foi feito as ligações e conexões dos led’s, cabos e resistores

necessários no Arduino. Conectamos a placa Ethernet Shield no Arduino, ligamos os cabos

de rede na Shield e no roteador Wi-fi e executamos o comando para ligar o led no

navegador Mozilla Firefox. O resultado foi imediato, a lâmpada foi acesa em questões de

milésimos de segundo. O segundo teste foi feito através do aplicativo, conectamos o

aplicativo na rede, apertamos o botão de ligar e o resultado foi imediato. O status da

lâmpada demora cerca de 1,5 seg para mostrar na tela do aplicativo, pois o arduino recebe

o status e depois manda para o html, que em seguinda o aplicativo faz a leitura.

6.4.2 Teste de Sensores

O primeiro teste foi feito com um sensor DHT de umidade e temperatura. O sensor

DHT já vem com uma biblioteca que faz com que os dados de graus lidos não precisam ser

convertidos, eles já vem com a fração de medida exata para graus celsius, pois geralmente

outros sensores de umidade e temperatura, necessitam que sejam convertidos os dados

lidos em graus celsius. Os dados de medida são lidos pelo Arduino e mandados para o

html, que em seguida o aplicativo faz a leitura.

O segundo teste foi feito com um sensor de luminosidade, que quando ele

verificava a falta de luz, ele enviava um comando para acender a lâmpada ordenada.

O terceiro teste foi feito com um sensor PIR de movimento. Ele fica em estado

stand-by, esperando que seja ativado pelo aplicativo. Quando ativado, o sensor verifica o

movimento, caso ele detecta algum movimento, ele ativa o buzzer emitindo um som.

6.4.3 Teste de motor

O teste foi feito com um motor CC (corrente continua) cuja velocidade dele é alta e

para simular um portao eletrônico, precisou diminuir a tensão dele para chegar na

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velocidade adequada, o teste do motor ainda esta em fase de andamento para eventuais

correções.

7 CONCLUSAO

Acredito que a automação residencial é algo do futuro, algo que facilite a vida das

pessoas em sua residência. Esse pequeno projeto é apenas uma pequena porção de uma

vasta área da automação.

Neste trabalho foi apresentado inicialmente um estudo sobre a utilidade do Arduino

na automação residencial, que juntamente com o termo “Internet das Coisas” facilita o

acesso remoto dos recursos. Falou-se também do Android, que disponibiliza diversas

utilidades e recursos para programadores que desejam engreçar na área, pois esse grande

sistema tem uma enorme intereção com vários dispositivos. Segundo a Google, mais de 1

milhão e 500 mil aparelhos com o sistema operacional são ativados todos os dias, sendo

utilizado por grandes fabricantes de celulares, como HTC, Samsung, Sony, Motorola e LG.

Falamos também sobre o AppInventor, onde se pode desenvolver um aplicativo para o

Sistema Android sem necessita de se ter um avançado conhecimento de programação.

O trabalho consistiu na criação de duas interfaces, sendo elas: hardware e software.

O hardware foi atribuído ao arduino, que por sua grande função dos pinos de entrada e

saída, fizeram comunicação com os demais componentes como: sensores, motores, etc. O

software foi atribuído ao aplicativo android, que possui uma interface ao usuário que pode

ser capaz de reconhecer as funções do sistema e interagir com o hardware.

Complementando esse trabalho, sugiro que outros alunos e interessados na área

faça proveito das informações contidas nesse pequeno projeto e possa evoluir e expandir

cada vez mais a idéia do uso do termo “Internet das Coisas” para trazer comodidade e

facilidade para as pessoas que necessitam de algo que auxiliam no seu cotidiano.

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8 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

ARDUINO. Arduino. Disponivel no site oficial: http://www.arduino.cc/ Acesso em: 19 mai.2014

ARDUINO BRASIL. Arduino. Disponível no site oficial: http://www.arduino.com.br/blog/ Acesso em: 19 mai.2014

AURESIDE. Associação Brasileira de Automação Residencial – Sistemas Integrados. Disponível em:<http://www.aureside.org.br/temastec/default.asp?file=concbasicos.asp&menu=temas>

ECHELON CORPORATION. Press Release Echelon Corp. Criadora do Protocolo

LonWorks. Acesso em: 03 abr.2014

METCALFE, Bob – inventor da Ethernet , fundador da 3Com e colunista da InfoWorld.

Disponível em: http://www.infoworld.com/ Acesso em: 03 abr.2014

MICROSOFT, Sensores. Dísponível em: <http://windows.microsoft.com/pt-

GIARETTA, RAFAEL. Domótica – Disponível em: <http://portalarquitetonico.com.br/domotica/>jbr/windows7/what-is-a-sensor>

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APÊNDICE I

ESTRUTURA DO PROTÓTIPO

Figura 2.6 Estrutura do Projeto

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