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RENATO VINICIUS DE LIMA SARTORI

DOMÓTICA – ACIONAMENTO DE DISPOSITIVOS RESIDENCIAIS VIA

SMARTPHONE UTILIZANDO ARDUINO E COMUNICAÇÃO BLUETOOTH.

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

Campus de Sorocaba

Sorocaba

2016




Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao

Instituito de Ciência e Tecnologia de Sorocaba,

Universidade Estadual Paulista (UNESP), como

parte dos requisitos para obtenção do grau de

Bacharel em Engenharia de Controle e

Automação.

Orientador: Prof. Dr. Galdenoro Botura Junior.

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

Campus de Sorocaba

Sorocaba

2016

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Unesp Instituito de Ciência e Tecnologia – Câmpus de Sorocaba




ESTE TRABALHO DE GRADUAÇÃO FOI JULGADO ADEQUADO COMO

PARTE DO REQUISITO PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE BACHAREL

EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO.

APROVADO EM SUA FORMA FINAL PELO CONSELHO DE CURSO DE

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO.

Prof. Dr. Eduardo Paciência Godoy

Coordenador

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Galdenoro Botura Junior

Orientador/UNESP-Campus de Sorocaba

Prof. Dr. Everson Martins

UNESP-Campus de Sorocaba

Prof. Dr. Márcio Alexandre Marques

UNESP-Campus de Sorocaba

Sorocaba

2016

“Dificuldades preparam pessoas comuns para destinos extraordinários.”

C.S Lewis

RESUMO

A crescente busca por comodidade e segurança fez com que novas tecnologias fossem

desenvolvidas a fim de facilitar e dar maior conforto nas tarefas diárias da população. A era das

informações e tecnologias permitiu grandes avanços em relação a automação residencial,

também conhecida como domótica. Este projeto apresenta o ensaio sobre o funcionamento do

sistema integrado de software e hardware para automação de uma casa através de comandos

transmitidos de um celular, via Bluetooth, bem como as vantagens e desvantagens de sua

instalação. O trabalho é composto pela montagem de uma maquete de uma residência e um

aplicativo que foi desenvolvido e programado para enviar sinais para uma placa controladora

(Arduino) de acordo com a necessidade e comando do usuário. Dessa forma, com o projeto será

possível acender e apagar luzes dos cômodos da residência, abrir e fechar o portão e ativar e

desativar o alarme através de comandos de qualquer smartphone compatível com a plataforma

Android e que tenha instalado o aplicativo dedicado ao projeto. O nível de aceitação do projeto

foi de 93,3% de acordo com a pesquisa realizada com pessoas de diferentes faixas etárias.

PALAVRAS-CHAVE: Arduino. Domótica. Automação Residencial. Comunicação

Bluetooth.

ABSTRACT

The growing demand for convenience and security meant that new technologies were

developed in order to facilitate and give greater comfort in the daily tasks of the population.

The era of information and technology has enabled great advances in relation to home

automation. This paper presents the test on the operation of the automation system in a home

through commands transmitted from a mobile phone, via Bluetooth, as well as the advantages

and disadvantages of its installation. The work consists of the assembly a model of a house and

an application that was developed and programmed to send signals to a controller board

(Arduino) according to the user command. Thus, with the project it will be possible to turn

on/off lights of the rooms of the residence, open and close the gate and activate and deactivate

the alarm through commands sent of smartphone compatible with android platform and that

has installed the application dedicated to the project. The level of acceptation of the project

was 93.3% according to the research conducted with people of different ages.

KEYWORDS: Arduino. Home Automation. Bluetooth.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1. Automação baseada em comportamento. Fonte: [12] ............................................... 14

Figura 2. Cozinha Robotizada, empresa Moley. Fonte: [14] ................................................... 14

Figura 3. Aplicativo para operar Cozinha Robotizada da empresa Moley. Fonte: [14]. .......... 15

Figura 4. Parce - Adaptador inteligente para tomadas. Fonte: [16]. ......................................... 16

Figura 5. Avi-on Switch – Interruptor Wireless. Fonte [17]. ................................................... 16

Figura 6. Bluetooth Shield HC-06. Fonte: [19] ........................................................................ 17

Figura 7. Arduino Motor Shield L293d. Fonte: [20]. ............................................................... 18

Figura 8. Arduino / Genuino Uno. Fonte: [21] ......................................................................... 18

Figura 9. Arduino / Genuino Mega. Fonte: [22] ...................................................................... 19

Figura 10. Servo Motor. Fonte: [23]......................................................................................... 20

Figura 11. Mecanismo interno do servo motor. Fonte: [24]. .................................................... 20

Figura 12. Display LCD 16x2. Fonte: [25] .............................................................................. 21

Figura 13. Sensor de Presença PIR. Fonte: [20] ....................................................................... 22

Figura 14. Detalhes do sensor de presença PIR. Fonte: [20] .................................................... 23

Figura 15. Buzzer. Fonte: [28].................................................................................................. 23

Figura 16. Scatternet e piconets. Fonte: [29]. ........................................................................... 24

Figura 17. MIT APP Inventor. Fonte: Autoria própria............................................................. 25

Figura 18. Arduino IDE. Fonte: Autoria própria. ..................................................................... 26

Figura 19. Etapa de montagem da maquete da residência. Fonte: Autoria própria. ................. 28

Figura 20. Maquete finalizada. Fonte: Autoria própria. ........................................................... 28

Figura 21. Montagem dos componentes na maquete. Fonte: Autoria própria. ........................ 29

Figura 22. Aplicativo – Parte de Conexão. Fonte: Autoria própria. ......................................... 29

Figura 23. Aplicativo – Parte de Iluminação. Fonte: Autoria própria. ..................................... 30

Figura 24. Aplicativo – Parte de Acesso. Fonte: Autoria própria. ........................................... 30

Figura 25. Aplicativo – Parte de Segurança. Fonte: Autoria própria. ...................................... 31

Figura 26. Programação APP - Declaração de Variáveis Globais. .......................................... 31

Figura 27. Programação da inicialização do aplicativo. Fonte: Autoria própria. ..................... 31

Figura 28. Programação para conecção Bluetooth (botão Conectar). Fonte: Autoria própria. 32

Figura 29. Programação botão Procurar. Fonte: Autoria própria. ............................................ 33

Figura 30. Configuração da iluminação da cozinha. Fonte: Autoria própria. .......................... 33

Figura 31. Programação da iluminação do quarto, sala e garagem. Fonte: Autoria própria. ... 34

Figura 32. Programação dos botões Alarme e Portão. Fonte: Autoria própria. ....................... 34

Figura 33. Programação botão "Apagar Luz Geral". Fonte: Autoria própria. .......................... 35

Figura 34. Programação Setup() do Arduino. Fonte: Autoria própria...................................... 36

Figura 35. Condição para ativar Buzzer. Fonte: Autoria própria. ............................................ 36

Figura 36. Programação do comando da iluminação do quarto. Fonte: Autoria própria. ........ 37

Figura 37. Maquete finalizada com Arduino ligado. Fonte: Autoria própria. .......................... 38

Figura 38. Fluxograma para utilização do sistema. Fonte: Autoria própria. ............................ 39

Figura 39. Projeto em funcionamento. Fonte: Autoria própria. ............................................... 40

Figura 40. Alerta para presença dentro da casa com alarme ativado. Fonte: Autoria própria. 41

Figura 41. Grau de experiência com tecnologias móveis. Fonte: Autoria própria. .................. 43

Figura 42. Percentual de pessoas que sabem o que é domótica. Fonte: Autoria própria. ........ 43

Figura 43. Percentual de pessoas com dificuldades em conectar e utilizar o aplicativo. Fonte:

Autoria própria. ........................................................................................................................ 44

Figura 44. Percentual de pessoas que utilizaria o sistema em sua residência e conseguiu executar

as tarefas. Fonte: Autoria própria. ............................................................................................ 44

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Subsistemas da Domótica. Fonte: BOLZANI, 2004. ............................................... 13

Tabela 2. Especificação técnica - Arduino Mega. Fonte: (ARDUINO). .................................. 19

Tabela 3. Pinagem do Display LCD. Fonte (BARBACENA, 1996). ...................................... 21

Tabela 4. Questionário realizado para pesquisa com usuários do projeto. Fonte: Autoria própria.

.................................................................................................................................................. 41

Tabela 5. Respostas dos usuários após utilizarem o projeto. Fonte: Autoria própria............... 42

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

GSM – Global System for Mobile Communications

SMS – Short Message Service

APP – Application – Aplicativo móvel

CLP – Controlador Lógico Programável

SDCD – Sistema Digital de Controle Distribuido

USB – Universal Serial Bus

PID – Proporcional Integral Derivativo

I/O – Input / Output

EPROM – Electrically-Erasable Programmable Ready-Only Memory

SRAM – Static Random Access Memory

PC – Personal Computer

SUMÁRIO

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

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 11

2.1. DOMÓTICA INTELIGENTE ................................................................................. 13

2.2. NOVIDADES NA DOMÓTICA ............................................................................. 14

2.2.1. Cozinha robotizada ........................................................................................... 14

2.2.2. Domótica para pessoas com deficiência .......................................................... 15

2.2.3. Adaptador Inteligente para Tomadas ............................................................. 15

2.2.4. Avi-on Switch - Interruptor Inteligente .......................................................... 16

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................................. 17

3.1. ARDUINO ................................................................................................................ 17

3.2. SERVO MOTOR ..................................................................................................... 20

3.3 DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO - LCD ............................................................ 21

3.4 SENSOR DE PRESENÇA ........................................................................................ 22

3.5 BUZZER ................................................................................................................... 23

3.6. PADRÃO DE COMUNICAÇÃO SEM FIO – BLUETOOTH ............................... 24

3.7. MIT APP INVENTOR 2 .......................................................................................... 25

4. MATERIAIS DE MÉTODOS ........................................................................................ 27

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................... 39

6. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 45

7. REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 46

8. Apêndice A – Programação do Arduino ....................................................................... 49

10

1. INTRODUÇÃO

Imagine uma situação em que você saiu para fazer compras ou para uma viagem curta e

recebeu uma visita inesperada de outra cidade que necessita ficar na sua casa, o que fazer para

abrir o portão e liberar a entrada da visita?

Com a automação residencial é possível controlar os dispositivos da residência (como abrir

o portão, por exemplo) de onde você estiver. A crescente busca por comodidade, segurança e

conforto fez que com que a automação, que até então era utilizada somente no meio industrial,

ganhasse espaço no meio residencial.

A automação residencial, também conhecida como domótica, vem crescendo de forma

acelerada no mundo todo. Através dela é possível tornar casas, apartamentos e até mesmo

condomínios em ambientes inteligentes. Além de proporcionar comodidade a domótica

também é útil quando se trata de segurança. Ela possibilita ligar e desligar televisores, ar

condicionados, monitorar ambientes, acionar alarmes, entre outros, utilizando dispositivos de

qualquer lugar do mundo, como smartphones, laptops e tablets.

O ideal para arquitetar uma residência totalmente automatizada é fazer o projeto

considerando, desde a sua construção, os dispositivos que serão automatizados. Isso se faz

necessário devido a infraestrutura de montagem, onde existe a indispensabilidade de um

controlador que deverá estar conectado com todos os dispositivos a serem controlados

(normalmente por cabos).

O trabalho consiste em desenvolver um sistema integrado de software e hardware de uma

residência automatizada, consistindo do controle remoto através de um smartphone compatível

com plataforma Android e protocolo de comunicação Bluetooth. Para isso, foi definido como

central de controle o Arduino pois seu custo é baixo e ele possui uma plataforma de

programação aberta. Dessa forma, ele será programado para trabalhar como controlador de uma

residência recebendo sinais de controle de um smartphone (enviará sinais aos dispositivos para

ligá-los ou desligá-los e receberá o status com a finalidade de confirmar se a ação foi executada

ou não).

11

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A automação, no primeiro momento, foi desenvolvida para o meio industrial, que está ligada

ao controle e supervisão das linhas de produção através de PLC’s, SDCD’s etc. Sua expansão

se deu na aplicação em edifícios comerciais, nas áreas patrimonial e institucional e, por fim, a

automação, que foi um sucesso nas demais áreas, ganhou espaço também no meio residencial

[1].

A ideia de automação residencial já existe desde 1920 quando aparelhos eletrodomésticos

foram desenvolvidos nos Estados Unidos [2] no intuido de facilitar a vida das pessoas. A

comodidade que esses aparelhos trouxeram à população fez com que, cada vez mais, suas

funções fossem expandidas para atender desde tarefas básicas como, por exemplo, esquentar

água sem a necessidade de fogo, até fazer uma refeição (panelas elétricas, etc).

No entanto, esses aparelhos foram criados para realizar tarefas isoladas, isto é, eles não

interagiam entre si, por isso, o termo automação residencial ou domótica, só pôde ser utilizado

com acertividade quando foi realizada a primeira integração de comando através de um único

meio para acionamento de aparelhos com funções distintas. O termo domótica é proveniente da

união da palavra latina Domus (casa) e do termo Robótica [3]. Seu significado está relacionado

à instalação de tecnologias em residências com a finalidade de melhorar a qualidade de vida

através do uso racional dos recursos por seus habitantes [4]. O foco principal desses sistemas

é o gerenciamento de recursos, segurança, conforto e, atualmente, entretenimento [5].

Foi na década de 70 que houve o primeiro sinal de automação residencial, quando foi

inventado, nos Estados Unidos, o dispositivo denominado X-10 que é capaz de enviar sinais de

comando a outros dipositivos através de sinais da própria rede elétrica [2][6]. Apesar da grande

evolução que essa tecnologia trouxe, o sistema era instável e havia a limitação de não retornar

com o status da ação que lhe foi determinada, isto é, caso o usuário enviasse o comando para

acender uma luz, por exemplo, ele não teria como saber se a tarefa foi realmente cumprida ou

não [6].

Com o surgimento dos aparelhos celulares, houve uma grande evolução nos projetos

voltados à automação residencial. Os primeiros benefícios que a automação trouxe para a

domótica foi a possibilidade da comunicação do usuário com o microcontrolador através da

rede GSM. Os comandos já podiam ser enviados para a placa controladora por mensagem SMS.

Para que isso fosse possível, foi necessário desenvolver uma placa capaz de receber esse tipo

de dado e programar o sistema de controle para executar determinadas ações de acordo com o

texto recebido.

12

A evolução desse aparelho veio com a invenção dos smartphones que os tornaram

“inteligentes”. Com o surgimento dos celulares inteligentes, foi possível executar diversas

tarefas na palma da mão que até então eram feitas pelo computador através de softwares,

dedicados aos celulares, que levaram o nome de “aplicativos móveis” ou APP. Os aplicativos

foram desenvolvidos para os smartphones com o intuito de executar taferas específicas para

facilitar o dia a dia do usuário. Um exemplo de APP é a calculadora, que até então era utilizada

em um aparelho dedicado à realizar cálculos e foi desenvolvida para fazer a mesma função no

smartphone.

O avanço da tecnologia fez com que as pessoas mudassem a maneira de se comunicar. O

que antes era feito através de cartas e telegramas, após o surgimento dos celulares, passou a ser

feito por mensagem de texto e, atualmente, utilizam-se os aplicativos para esse fim. Essa

facilidade fez com que essa tecnologia se disseminasse. Na América Latina, 98% da população

se comunica utilizando celular [7] e, somente no Brasil, foram vendidos 35 milhões de

smartphones em 2013, o que tornou o país o quarto maior mercado de smartphones do mundo

[8] [9].

Mais de 40 anos de evolução trouxeram diversos benefícios à automação residencial, porém

a ideia de se ter uma casa inteligente é algo distante para a maioria da população devido a não

consolidação dessa tecnologia no mercado. Isto ocorre pois, apesar de o preço dos

equipamentos estarem acessíveis para grande parte das pessoas, o custo de se implementar um

projeto de domótica em uma residência já construída ainda é alto, pois é necessário alterar

grande parte da sua infraestrutura.

Segundo José Cândido Forti, presidente da AURESIDE, [10] “transformar casas em

confortáveis refúgios capazes de oferecer segurança e economia de custos é uma das vantagens

da automação residencial. O que antes parecia ser um privilégio apenas da família Jetson,

começa a se difundir nos empreendimentos residenciais de alto nível, transformando o conceito

de casa do futuro em casa do presente”.

Os sistemas domóticos podem ser divididos em vários outros subsistemas, os principais

deles estão descritos na tabela 1 [11].

13

Tabela 1. Subsistemas da Domótica. Fonte: [2]

Energia Elétrica – faz o gerenciamento da energia até mesmo com alternativas para sua falta.

Iluminação – controle da iluminação com foco em conforto e diminuição de gasto de energia.

Segurança e Alarme – monitora a entrada e saída da residência.

Multimídia – Controle de audio e vídeo.

Água e Dejetos – Monitora o abastecimento de água, os dejetos e lixo.

Combate a incêndio – Monitora a presença de fumaça e fogo.

2.1. DOMÓTICA INTELIGENTE

A domótica inteligente tem como principais características: possuir memória, ter noção

temporal, interagir com os habitantes e capacidade de interagir com todos os ambientes em

várias condições. Dessa forma, o sistema deve ser capaz de aprender dinamicamente com os

comportamentos dos habitantes, através de sensores e inteligência artificial, gravar em uma

memória e comandar dispositivos de acordo com a necessidade da pessoa, sem que ela tenha

que dar os comandos (apenas através dos compartamentos e costumes), como se a residência

tivesse vida própria [11].

Um exemplo de automação baseada em comportamento é o sistema ABC, que foi a

primeira modalidade aplicada na domótica inteligente [12]. Através do diagrama de blocos da

figura 1 é possível verificar que esse sistema também é dotado de um controlador, porém este

recebe sinais de sensores, regras de segurança e um banco de dados que faz a aquisição, de

acordo com o comportamento do habitante, dos dados de ações da pessoa e cria regras para

executar novamente quando necessário.

14

Figura 1. Automação baseada em comportamento. Fonte: [12]

2.2. NOVIDADES NA DOMÓTICA

2.2.1. Cozinha robotizada

A primeira cozinha robotizada está prevista para ser lançada pela empresa Moley Robotics

em 2017 [13]. Segundo a empresa Moley: “Cozinhar será tão fácil como escolher uma receita

de uma base de dados e esperar” . A cozinha será equipada por dois braços robóticos

articuláveis com mãos que reproduzirão todas as funções humanas com a mesma velocidade,

movimento e sensibilidade de uma pessoa [14], como pode ser visto na figura 2. Ela será

equipada por uma tela touch screen, de onde poderá ser operada.

Figura 2. Cozinha Robotizada, empresa Moley. Fonte: [14]

15

Além disso, o usuário poderá controlar a cozinha através de um smartphone, cujo aplicativo

pode ser visto através da figura 3.

Figura 3. Aplicativo para operar Cozinha Robotizada da empresa Moley. Fonte: [14].

2.2.2. Domótica para pessoas com deficiência

Outra novidade apresentada na domótica foi com relação à utilização da tecnologia para

inclusão de pessoas com deficiência na sociedade, tornando factíveis atividades que até então

não eram possíveis. Um exemplo disso foi com relação a pessoas surdas: como elas sabem se a

campanhia está tocando, se o alarme de incendio está ativo ou até mesmo se seu filho está

chorando? Para auxiliar nessas situações, foram desenvolvidos dispositivos, como o Deaf Smart

Space, que se baseia em sensores que captam e gerenciam sons emitidos no ambiente e os

traduzem por meio de vibrações que serão reconhecidas pelo usuário com deficiência [15].

2.2.3. Adaptador Inteligente para Tomadas

Pensando na redução do consumo de energia, um grupo de alemães desenvolveu um

adptador inteligente para tomadas, denominado Parce (figura 4). Esse conector inteligente é

capaz de medir o consumo dos aparelhos nele conectados e, através da conexão com a internet,

o usuário pode monitorar o quanto cada aparelho está consumindo e comandar remotamente a

energia máxima que cada eletrônico e eletrodoméstico pode consumir [16].

16

Figura 4. Parce - Adaptador inteligente para tomadas. Fonte: [16].

2.2.4. Avi-on Switch - Interruptor Inteligente

Com a finalidade de tornar simples a inclusão de um interruptor em uma residência e se

ter o controle da iluminação através do celular, foi desenvolvido o Avi-on Switch (figura 5).

Essa nova tecnologia se conecta via Bluetooth a um adaptador especial (que fica entre a lâmpada

e a tomada) ou a uma lâmpada com comunicação Bluetooth, da mesma empresa (Avi-on) [12].

A grande vantagem é que para sua instalação não é necessário fazer nenhum tipo de reforma na

residência, apenas fixá-lo na parede.

Figura 5. Avi-on Switch – Interruptor Wireless. Fonte [17].

17

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1. ARDUINO

Arduino é uma placa de prototipagem de origem italiana para desenvolvimento de projetos

que necessitem de funções de um microcontrolador. O intuito inicial do seu desenvolvimento

foi para fins educacionais porém, após o seu lançamento, o sucesso foi tão grande que atingiu

o meio empresarial e residêncial com muitos projetos inovadores [18]. A grande vantagem do

Arduino é não precisar de nenhuma licença de denvolvedor para utilizá-lo, além disso, ele

possui um software dedicado (IDE) para programação (em uma liguagem de alto nível

denominada “Linguagem de Programação do Arduino”, baseada em C++) e comunicação com

o computador através de um cabo USB, o que o torna acessível à maioria das pessoas que

possuem médio conhecimento em informática e eletrônica [18]. Com ele é possível receber

sinais através de sensores, internet, SMS, etc e convertê-los em sinais de saídas para

acionamento de dispositivos como: motores, lâmpadas, televisores etc.

As vantagens desse microcontrolador é que seu custo é baixo e ele dá a possibilidade de

expansão da placa com módulos que podem ser utilizados em conjunto com a placa principal

(Arduino) denominados Shields. Tem-se como exemplo o Bluetooth Shield HC-06 que é uma

expansão do Arduino para possibilitar a utilização da comunicação de dados através do

protocolo sem fio Bluetooth (Figura 6). Além desse, também existe: a expansão para

comunicação ethernet (Ethernet Shield), controle de motores (Motor Shield) – ilustrado pela

figura 7, entre outros.

Figura 6. Bluetooth Shield HC-06. Fonte: [19]

18

Existe uma grande diversidade de modelos do Arduino que deve ser escolhido de acordo

com a necessidade e complexidade do projeto. Alguns deles são: Uno, Mega, Pro, Micro, Pro

Mini, Nano, etc.

Os mais utilizados são o Arduino/Genunio Uno (básico) e o Arduino Mega (possui uma

maior quantidade de I/O) ilustrados pelas figuras 8 e 9, respectivamente. Para esse projeto, ficou

definido a utilização do Arduino Mega devido a quantidade de dispositivos que serão acionados

pelo microcontrolador.

Figura 7. Arduino Motor Shield L293d. Fonte: [20].

Figura 8. Arduino / Genuino Uno. Fonte: [21]

19

A especificação técnica do Arduino Mega pode ser vista através da tabela 2 [18].

Tabela 2. Especificação técnica - Arduino Mega. Fonte: [18].

Microcontrolador Atmega2560

Tensão de Operação 5V

Tensão Alimentação (Recomendado) 7-12V

Tensão Alimentação (Limites 6-20V

Pinos I/O Digital 54 ( 15 podem ser saida PWM)

Pinos Entrada Analógica 16

Corrente DC por pino I/O 20mA

Corrente DC para pino 3.3V 50mA

Memória Flash 256 KB, 8 KB usado para o Bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Frequência de Clock 16 MHz

Comprimento 101,52 mm

Largura 53.3 mm

Peso 37 g

Figura 9. Arduino / Genuino Mega. Fonte: [22]

20

3.2. SERVO MOTOR

O servo motor é uma máquina síncrona muito utilizada em projetos que necessitem de

precisão na posição do motor (figura 10). Ao contrário dos motores contínuos, ele necessita de

um comando de posição (proveniente de uma malha com controle) para que o seu

funcionamento possa ser de rotação nos dois sentidos. No caso desse projeto, ele receberá um

sinal de controle do Arduino que determinará a sua posição e a velocidade de rotação

necessárias para executar as ações requeridas pelo usuário.

O componentes internos do servo motor podem ser vistos através da figura 11, que consiste

em: circuito de controle, potenciômetro, motor, engrenagens e a caixa.

Figura 11. Mecanismo interno do servo motor. Fonte: [24].

Figura 10. Servo Motor. Fonte: [23].

21

Na caixa do sevo ficam todos os seus componentes, exceto a redução de engrenagens. O

circuito de controle é responsável pelo monitoramento do potenciômeto e acionamento do

motor para que se possa obter a posição desejada. O potenciômetro tem a função de monitorar

a posição do eixo de saída do servo e o motor movimenta as engrenagens e, consequentemente,

o seu eixo principal . As engrenagens reduzem a rotação do motor e possibilitam aumentar o

torque no eixo [24].

3.3 DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO - LCD

O display de cristal liquido (LCD) é um dispositivo capaz de exibir dados em sua tela de

acordo com os comandos enviados aos seus terminais. Existem diversos tamanhos de display e

esses são representados na forma matricial AxB, onde A é número de colunas e B o número de

linhas. Para exemplificar, o display 16x2 (figura 12) possui 32 células, isso significa que ele

possibilita apresentar simultaneamente até 32 caracteres.

O módulo LCD utilizado no projeto foi o de 16 pinos e sua descriçã pode ser vista através

da tabela 3 [26].

Tabela 3. Pinagem do Display LCD. Fonte [26]

Pino Função Descrição

1 Alimentação Terra ou GND

2 Alimentação VCC ou +5V

3 V0 Tensão para ajute de contraste

4 RS Seleção: 1 – Dado, 0 – Instrução

5 R/W Seleção: 1 – Leitura, 0 – Escrita

6 E Chip Select 1 - Habilitado, 0 - Desabilitado

Figura 12. Display LCD 16x2. Fonte: [25]

22

Tabela 3. Pinagem do Display LCD. Fonte [26]

Pino Função Descrição

7 B0 LSB

Barramento

de

Dados

8 B1

9 B2

10 B3

11 B4

12 B5

13 B6

14 B7 MSB

15 A (quando existir) Anodo para LED backlight

16 K (quando existir) Catodo para LED backlight

Para o ajuste de contraste deve-se variar a tensão no pino 3 do LCD (tabela 3) e para isso,

utiliza-se um potenciômetro (no caso desse projeto, foi utilizado o de 10K).

3.4 SENSOR DE PRESENÇA

O Sensor de presença, como o próprio nome diz, é capaz de captar variações de movimento

em um determinado ambiente e converter em um sinal analógico. Para esse projeto será

utilizado o PIR (Sensor Infravermelho Passivo) com uma lente frenel (tem a função de ampliar

o campo de detecção do sensor), como pode ser visto na figura 13. Seu funcionamento é

baseado na captação da variação da radiação infravermelha (calor) no ambiente.

Figura 13. Sensor de Presença PIR. Fonte: [20]

23

Através da figura 14, é possível verificar que o sensor é composto por três pinos (Vcc,

Sinal e GND). Além disso, ele possui dois botões para ajuste da sensibilidade do sensor e tempo

de resposta (figura 14) [25].

Figura 14. Detalhes do sensor de presença PIR. Fonte: [20]

3.5 BUZZER

O buzzer possui um elemento piezoelétrico que tem por característica gerar tensão elétrica

quando submetido a uma tensão mecânica ou uma pressão dinâmica e, de forma inversa, quando

recebe uma carga elétrica, ele sofre uma deformação mecânica [27].

No caso desse projeto, o Arduino ficará encarregado de aplicar uma tensão no buzzer (figura

15) fazendo com que ele emita um som de acordo com a frequência programada.

Figura 15. Buzzer. Fonte: [28]

24

3.6. PADRÃO DE COMUNICAÇÃO SEM FIO – BLUETOOTH

O padrão de comunicação Bluetooth foi desenvolvido pela Ericsson (atual Sony-Ericsson

Corporation) em 1998, inicialmente com o intuito de fazer a comunicação sem fio entre

celulares, isto é, eliminar a utilização de cabos para transferência de dados [29]. Atualmente a

comunicação Bluetooth já ganhou espaço em divesas outras áreas (com outros dispositivos),

inclusive no meio industrial.

Para a comunicação, o Bluetooth opera numa faixa de rádio não licenciada de 2.4 a 2.5 GHz

[29]. A desvantagem do Bluetooth em relação aos protocolos de comunicação industriais

(Wireless Hart, por exemplo) é que, por trabalhar numa faixa de frequência não licenciada,

pode sofrer interferências de outros equipamentos de rádio (Walk Talk, por exemplo) o que o

torna menos confiável que os demais que trabalham em faixas de frequências licenciadas.

Essa tecnologia possui alcance de até 30 metros para comunicação e é uma das tecnologias

mais baratas para troca de dados sem fio entre dispositivos. A velocidade de transmissão de

dados é de até 1 Mb/s (1 megabit por segundo) e seu funcionamento basea-se em comunicação

ponto a ponto onde pode-se conectar até 8 dispositivos entre si. Deve-se definir um dispositivo

como mestre o qual será conectado aos demais (escravos). Esse agrupamento de dispositivos

recebe o nome de piconets. Caso haja necessidade de ampliar a quantidade de dispositivos

pareados, é possível fazer a junção de Piconets e esse agrupamento é chamado de scatternet

(figura 16) [29].

Figura 16. Scatternet e piconets. Fonte: [29].

25

3.7. MIT APP INVENTOR 2

O MIT APP Inventor é uma plataforma online destinada ao desenvolvimento de aplicativos

compatíveis com a plataforma Android. Esse programa permite a elaboração e programação

de aplicativos por linguagem de blocos com uma interface amigável (figura 17), o que facillita

a sua utilização.

Figura 17. MIT APP Inventor. Fonte: Autoria própria.

Como a ideia do lançamento dessa ferramenta foi no intuito de expandir o desenvolvimento

de aplicativos para Android para todos os tipos de usuários, o acesso ao MIT APP é gratuito

com a única necessidade de se ter uma conta de e-mail em algum dos canais da empesa Google.

3.8. ARDUINO IDE

O fabricante do Arduino disponibiliza gratuitamente o Arduino IDE (figura 18) que é o

software para programação da placa (baseada em C++). Com ele é possível selecionar qual a

versão do Arduino será programada, além de disponilizar bibliotecas que facilitam na

elaboração do programa.

26

Figura 18. Arduino IDE. Fonte: Autoria própria.

27

4. MATERIAIS DE MÉTODOS

Para execução do projeto foram utilizados os seguintes materiais:

Madeira MDF: utilizada para a construção da maquete;

Diodos emissores de luz (Leds) 5mm: iluminação dos cômodos e garagem;

Resistências 1/4W (4 x 277 Ohms);

Potenciômetro 10K linear: regulação do contraste do display LCD;

Display LCD 16x2: Status de comando do Arduino;

Servo motor TowerPro SG90: abertura e fechamento do portão;

Acrílico: utlizado para fazer o portão;

Arduino Mega2560: controle dos dispositivos da residência;

Sensor de presença: acionar o buzzer quando houver presença e o alarme estiver

ativo;

Buzzer: emitr o som do alarme;

Bluetooth Shield: responsável pela transferência de dados sem fio entre o

smartphone e o Arduino;

Smartphone com plataforma Android: responsável por fazer a interface entre o

usuário e a placa controladora;

Para dar início ao trabalho, foi necessário o desenvolvimento de uma maquete de uma

residência comum. Como o objetivo é apresentar um exemplo próximo do real, fez-se uma

maquete de uma residência de 4 cômodos e garagem. Suas dimensões são de 50 cm de

comprimento e 37 cm de largura, conforme figura 19.

28

Figura 19. Etapa de montagem da maquete da residência. Fonte: Autoria própria.

Um dos cômodos foi deixado sem janela com a intenção de armazenar a parte eletrônica do

projeto (placas e protoboard). Através da figura 20 é possível verificar a montagem do display

(parte inferior direita da figura), do servo motor (parte superior direita da figura) além da

interligação entre os dispositivos, o protoboard e o Arduino.

Figura 20. Maquete finalizada. Fonte: Autoria própria.

A primeira etapa do projeto é referente a parte construtiva e de montagem (hardware). Para

iluminação dos cômodos e da garagem foram utilizados diodos emissores de luz (leds) de 5mm

(com resistências de 277 ohms). A montagem foi feita conforme a figura 21.

29

Figura 21. Montagem dos componentes na maquete. Fonte: Autoria própria.

A segunda etapa do trabalho é referente a parte lógica (software) do projeto que consiste na

elaboração do aplicativo e programação do Arduino para receber os comandos e executá-los de

acordo com a necessidade do usuário. Para o desenvolvimento do aplicativo utilizou-se o MIT

APP Inventor, que é um site disponibilizado pela Google para criação de aplicativos que podem

ser utilizados em qualquer smartphone com a plataforma Android.

O primeiro passo foi a montagem do layout do app de tal forma que a pessoa que for utilizá-

lo não tenha dificuldades em interpretar a função de cada botão. Para isso, dividiu-se o

aplicativo em 4 partes: Conectividade, Iluminação, Acesso e Segurança. A conectividade é

referente a comunicação entre o Arduino e o Smartphone. A primeira linha mostra o status de

conecção, que se inicia com a seguinte mensagem: “Nenhum Dispositivo Conectado”. Quando

há conecção o status se altera para o nome dado ao módulo do bluetooth: “TCC SARTORI”. O

procedimento para conecção consiste em parear o aparelho ao módulo bluetooh (através do

próprio smartphone), em seguida, apertar o botão “Procurar Dispositivo”, selecionar o módulo

bluetooth e pressionar o botão “Conectar Bluetooth”. Foram programadas notificações para

retornar com o status dessa ação, além de o nome do botão se alterar para “Desconectar

Bluetooth” e sua cor mudar de verde para vermelho em caso de sucesso na conecção. Essa

primeira parte do app pode ser vista na figura 22.

Figura 22. Aplicativo – Parte de Conexão. Fonte: Autoria própria.

30

Para o controle da iluminação foi utilizado um label (etiqueta) com o nome de “Iluminação”

e botões com status de “Ligar”, quando a luz estiver apagada e “Desligar”, quando estiver acesa.

Acima de cada botão existe uma etiqueta para indicar a luz de qual cômodo (Quarto, Sala,

Cozinha e Garagem) será comandada. Quando a luz está apagada o nome do cômodo na

etiqueta fica na cor branca, quando está acesa a cor do nome se altera para amarelo. Além disso,

o status do comando é mostrado no Display: “Quarto – off”, Quarto – on”, por exemplo. A

parte do aplicativo referente à iluminação pode ser vista través da figura 23. Além desses, foi

adionado um botão com o nome “Apagar Iluminação Geral” com a finalidade de apagar as luzes

de todos os cômodos e garagem ao mesmo tempo.

Figura 23. Aplicativo – Parte de Iluminação. Fonte: Autoria própria.

A parte do aplicativo destinada ao controle do portão foi denominada de Acesso, que

consiste em um botão com status inicial de “Abrir Portão Garagem” (quando o portão está

fechado, conforme figura 24) e, após a abertura, o nome do botão se altera para “Fechar Portão

Garagem”. No momento em que o portão está abrindo, o display foi programado para exibir a

seguinte mensagem: “Abrindo Portao” . Quando ele está fechando, a seguinte mensagem é

exibida: “Fechando Portao”.

Figura 24. Aplicativo – Parte de Acesso. Fonte: Autoria própria.

31

A última parte do aplicativo consiste na controle do alarme e foi denominada de Segurança.

Para ativar e desativar o alarme colocou-se um botão com o nome de “Ativar alarme”, quando

o alarme estiver desativado (figura 25) e “Desativar alarme”, quando ele estiver ativo.

Figura 25. Aplicativo – Parte de Segurança. Fonte: Autoria própria.

Após a criação do layout do aplicativo, iniciou-se a sua programação, que deve ser feita,

através do MIT APP Invetor, por linguagem de blocos de funções. Inicialmente declarou-se as

variáveis de acordo com a necessidade do aplicativo (figura 26).

Figura 26. Programação APP - Declaração de Variáveis Globais.

Feito isso, programou-se as ações a serem realizadas pelo aplicativo toda vez que ele fosse

inicializado (figura 27).

Figura 27. Programação da inicialização do aplicativo. Fonte: Autoria própria.

32

A programação para o botão Conectar pode ser visto através da figura 28. Primeiramente

fez-se os comandos para verificar se o smartphone está pareado com o módulo bluetooth do

arduino e, caso positivo, ele se conecta ao dispositivo. Quando o dispositivo está conectado o

aplicativo foi programado para que haja a troca da cor e nome do botão e um alerta é exibido

informando que o dipostivo está conectado. Caso não satisfaça a primeira condição imposta

(dispositivo pareado), uma notificação é exibida ao usuário informando que o dispositivo não

está pareado.

Figura 28. Programação para conecção Bluetooth (botão Conectar). Fonte: Autoria própria.

O botão procurar permite a visualização dos dispositivos pareados com o smartphone e a

escolha do dispositivo a ser conectado quando o botão “Conectar” for pressionado. Sua

programação pode ser vista na figura 29. Antes da escolha do dispositivo (primeiro bloco da

figura 29), o aplicativo é programado para listar todos os dispositivos possíveis para se conectar

e, no segundo bloco, a programação é destinada para armazenar o dispositivo selecionado na

variável global “dispositivo” para que ele seja utilizado na programação do botão “Conectar

Bluetooth”.

33

Figura 29. Programação botão Procurar. Fonte: Autoria própria.

Para o comando da iluminação da cozinha foi feita a progração conforme a figura 30 .

Ao pressionar o botão denominado “cozinha”, o aplicativo envia um texto, no caso a letra “c”,

para o módulo Bluetooth, que está programado para recebê-lo e realizar a ação de alterar o nível

lógico da saída referente à iluminação da cozinha para 1 e acender o led instalado neste cômodo.

O Bluetooth Shield por sua vez, retorna com o status do pino (1 para ativo ou 0 para não ativo)

que é armazenado na variável cozinha e, quando o valor é 1 (luz acesa), o texto do botão é

alterado para “Desligar” e a cor do texto da etiqueta (no caso Cozinha) é alterado para amarelo.

Caso seja 0, ele volta para o seu estado inicial.

Figura 30. Configuração da iluminação da cozinha. Fonte: Autoria própria.

Os demais botões de iluminação foram programados de forma similar, apenas alterando o

texto enviado para o comando da luz de cada cômodo, como pode ser visto na figura 31.

34

Figura 31. Programação da iluminação do quarto, sala e garagem. Fonte: Autoria própria.

Os botões referentes ao comando de abertura e fechamento do portão e de ativação do

alarme foram programados de forma semelhante (figura 32). O único detalhe diferente na

programação dos comandos do portão é que o Arduino retorna o valor do ângulo do motor.

Nesse caso, a lógica foi feita baseada no estado inicial 90º (portão fechado) e final 1º (portão

aberto).

Figura 32. Programação dos botões Alarme e Portão. Fonte: Autoria própria.

35

Por fim, a programação do botão “Apagar Iluminação Geral” consiste no envio da letra

“t” ao Arduino (para que ele passe o nível de sinal de todas as saídas referentes à iluminação da

residência para zero) e altere o texto dos botões para o status inicial (ligar) e a cor do texto da

etiqueta para branco (definido como luz apagada), como pode ser visto na figura 33.

Figura 33. Programação botão "Apagar Luz Geral". Fonte: Autoria própria.

A última etapa do trabalho foi a programação da placa controladora através do software

Arduino IDE, que pode ser encontrada no Apêndice A. Primeiramente foi necessário incluir

duas bibliotecas ao programa referentes ao controle do servo motor e à programação do display.

As bibliotecas são “LiquidCrystal.h” e “Servo.h”. Feito isso foram declaradas todas as

variáveis utilizadas no programa, assim como todos os pinos utilizados no Arduino (iluminação,

display, controle do servo, etc).

O programa no arduino pode ser divido em duas partes: setup() e loop(). Todas as linhas

de programação presentes dentro do setup() são rodadas apenas uma vez no programa (na sua

inicialização). Já o loop() é rodado inúmeras vezes até que a placa seja desligada. Na primeira

parte (setup) foi programada a inicialização da comunicação serial da placa Arduino com o

módulo Bluetooth e definido qual será a taxa de transferência de dados, no caso 9600 bits por

segundo, que é o padrão do modulo Bluetooth utilizado. Além disso, programou-se o display

36

para exibir uma mensagem de apresentação: “TCC – UNESP” na primeira linha e “Renato

Sartori” na segunda linha. Feito isso, foram declarados todos os I/O’s do programa e foi

definido o ângulo inicial do servo motor (90º), como pode ser visto através da figura 34.

Figura 34. Programação Setup() do Arduino. Fonte: Autoria própria.

Na segunda parte da programação do Arduino (loop), foram incluidos todos os comandos

que irão rodar constantemente na utilização do projeto. Para ativar o buzzer (som do alarme)

foi inserida uma condição de que tanto o estado da variável “estadoalarme” (controlado pelo

usuário através do aplicativo) como o estado da variável “estadosensor” devem estar com o

nível lógico igual a 1 (High), como pode ser visto na figura 35. A variável “estadosensor” é

alterado de acordo com o status do sensor de presença, que teve seu sinal de saída conectado

ao pino do Arduino definido como entrada em Setup() – Figura 34. Dessa forma, quando o

sensor capta presença, ele envia um sinal para o pino conectado a ele e altera o nível lógico da

variável “estadosensor” para 1.

Figura 35. Condição para ativar Buzzer. Fonte: Autoria própria.

37

Para receber os comandos do aplicativo foi criada uma variável denominada “valorlido”.

Com isso, de acordo com o botão pressionado através do smartphone, um texto é armazenado

na variável criada e comparado no programa do Arduino para executar a ação correta,

correspondente ao comando dado pelo usuário. Para que a ação não fosse executada inúmeras

vezes, colocou-se um comando para fazer o comparativo somente com a comunicação serial

ativa, isto é, quando houver transmissão de dados. Dessa forma, cada vez que o usuário

pressiona um botão, o smartphone envia, via bluetooth, o texto correpondente ao Arduino

(através do módulo Bluetooth) e este faz o comparativo com todas as ações possíveis no

programa uma única vez, afim de buscar o acionamento correto. Um exemplo pode ser visto

através da figura 36. Nesse caso o Arduino deve receber o texto “a” (enviado pelo smartphone)

para inverter o estado da saída referente ao pino do quarto (definido no início do programa).

Isto é, caso a luz esteja acesa, irá apagar e se estiver apagada irá acender. O status é mostrado

no display por 2000 ms (2 segundos) e, após isso, a mensagem de apresentação é exibida

novamente.

Figura 36. Programação do comando da iluminação do quarto. Fonte: Autoria própria.

38

As demais linhas de programação seguem a mesma lógica de reconhecimento de

comando dado pelo usuário através do texto pré-definido para cada ação no aplicativo do

smartphone. No Apêndice A é possível verificar todas as linhas de programação com seus

devidos comentários.

Através da figura 37 é possível visualizar a maquete finalizada já com todos os

dispositivos interligados, o Arduino ligado e o display exibindo a mensagem de apresentação.

Figura 37. Maquete finalizada com Arduino ligado. Fonte: Autoria própria.

39

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para a utilização do sistema, existe a necessidade de, primeiramente, conectar o smartphone

ao módulo Blutooth. Com intuito de restringir o uso do sistema apenas à usuários desejados, foi

incluída uma senha numérica (1080) ao Bluetooth Shield, necessária para parear o smartphone

ao Arduino. O procedimento pode ser visto através do fluxograma da figura 38.

Figura 38. Fluxograma para utilização do sistema. Fonte: Autoria própria.

A comunicação Bluetooth entre o Arduino e o smartphone apresentou-se estável. Em alguns

testes onde o servo motor estava operando com sua capacidade próxima da máxima (ângulo

maior que o máximo determinado pelo fabricante) a potência fornecida pela fonte não foi

suficiente para suprir todos os elementos do projeto e, assim, a corrente caía de tal modo que o

módulo Bluetooth ficava inativo por um instante e perdia a comunicação com o smartphone.

Para solucionar esse problema, regulou-se o ângulo de abertura do portão para que ele não

ultrapassasse o limite máximo de rotação do servo motor.

A transferência do programa desenvolvido no Arduino IDE para a placa controladora deve

ser feita através da porta USB do computador. As comunicações entre o Arduino e o PC e o

Arduino e o Módulo Bluetooth são seriais, por esse motivo, sempre que se tentava transferir os

dados do programa para a placa controladora, havia conflito no tráfego de dados e não era

possível carregar o programa no Arduino. Para solicionar esse problema, toda vez que era

necessário carregar o programa na placa controladora, antes de iniciar a transferência de dados,

40

retirava-se a alimentação elética do módulo Bluetooth, mantendo apenas a comunição serial

entre o PC e o Arduino.

Com o aplicativo já finalizado e a maquete montada, fez-se alguns testes utilizando um

smartphone com plataforma Android. Para isso, foram enviados comandos através do

smartphone, como por exemplo: acender a luz do quarto, abrir portão da garagem, acender luz

da cozinha, etc. O Arduino executou as ações conforme o esperado (ativando as luzes desejadas

e abrindo ou fechando o portão) e o status foi exibido no display de acordo com a ação

executada, conforme figura 39.

Figura 39. Projeto em funcionamento. Fonte: Autoria própria.

Para o teste do alarme, inicialmente programou-se o display para receber o nível lógido

do pino conectado ao sensor a fim de verificar se o mesmo estava funcionando corretamente.

Feito isso, realizou-se o teste ativando o alarme através do aplicativo e, com o sensor de

presença já instalado na sala e devidamente programado, simulou-se o sinal de presença dentro

da casa. O resultado foi de acordo com o esperado, ativando o som do buzzer e alterando a

mensagem do display para “Pega Ladrao!!” (figura 40) até o que alarme fosse desativado

através do aplicativo instalado no smartphone.

41

Figura 40. Alerta para presença dentro da casa com alarme ativado. Fonte: Autoria própria.

Com o intuito de verificar o nível de dificuldade que usuários com diferentes idades e níveis

de conhecimento e afinidade com smartphones teriam ao utilizar o aplicativo, fez-se uma

pesquisa com algumas pessoas. Para isso, 15 indivíduos foram submetidos a fazer o uso do

aplicativo juntamente com a maquete (executar tarefas como: acender a luz de cada cômodo,

abrir e fechar o portão, ativar o alarme etc) e responder o questionário presente na tabela 4.

Tabela 4. Questionário realizado para pesquisa com usuários do projeto. Fonte: Autoria própria.

1.Qual sua experiência com tecnologias

móveis?

Alta Baixa Nula

2.Sabe o que é domótica? Sim Não Ouvi falar

3.Em qual faixa de idade você se enquadra? Até 15

anos

De 16 a

30 anos

De 31 a 50

anos

Acima de

50 anos

4.Qual o nível de dificuldade você

encontrou ao utilizar o aplicativo?

Alta Baixa Nula

5.Conseguiu conectar o bluetooth sem

auxílio de ninguém?

Sim Não

6.Conseguiu executar as tarefas? Sim Não Parcialme

nte

7.Utilizaria esse sistema na sua casa? Sim Não

As respostas dos usuários ao questinário, após a utilização do sistema, podem ser vistas na

tabela 5.

42

Tabela 5. Respostas dos usuários após utilizarem o projeto. Fonte: Autoria própria.

Usuário Quest. 1 Quest. 2 Quest. 3 Quest. 4 Quest. 5 Quest. 6 Quest. 7

1 Alta Não De 31 a

50 anos

Baixa Não Sim Sim

2 Alta Não Acima de

50 anos

Alta Não Parcial Não

3 Alta Não Até 15

anos

Nula Não Sim Sim

4 Baixa Não Acima de

50 anos

Baixa Não Sim Sim

5 Alta Não De 16 a

30 anos

Nula Sim Sim Sim

6 Alta Não De 31 a

50 anos

Baixa Não Sim Sim

7 Alta Sim Acima de

50 anos

Nula Sim Sim Sim

8 Baixa Não De 16 a

30 anos

Baixa Não Sim Sim

9 Baixa Não Acima de

50 anos

Baixa Não Sim Sim

10 Alta Não Até 15

anos

Nula Não Sim Sim

11 Alta Não De 16 a

30 anos

Nula Não Sim Sim

12 Alta Sim De 31 a

50 anos

Nula Sim Sim Sim

13 Alta Sim De 16 a

30 anos

Nula Sim Sim Sim

14 Alta Sim De 16 a

30 anos

Nula Sim Sim Sim

15 Alta Não De 16 a

30 anos

Nula Sim Sim Sim

Para se obter um resultado satisfatório, a pesquisa foi feita com pessoas de diversas faixas

etárias. Notou-se que um percentual muito pequeno (6,7%) de pessoas não tem familiariadade

com tecnologias móveis, como pode ser visto na figura 41.

43

Figura 41. Grau de experiência com tecnologias móveis. Fonte: Autoria própria.

Através da pesquisa foi possível verificar que apenas 26,7% das pessoas sabem o que é

domótica (Figura 42) o que mostra que a concepção de casa automatizada ainda não está

disseminada no Brasil.

Figura 42. Percentual de pessoas que sabem o que é domótica. Fonte: Autoria própria.

A maioria das pessoas não encontrou dificuldades ao utilizar o aplicativo e todas

conseguiram executar as tarefas, mesmo que parcialmente, o que prova que a sua interface com

o usuário é amigável. Por outro lado, apenas 40% das pessoas conseguiram conectar o

smartphone ao módulo Bluetooth sem o auxílio de outra pessoa. A maior dificuldade

encontrada foi em saber que, para toda troca de informações via Bluetooth, existe a necessidade

de, primeiramente, emparelhar o dispositivo com o aparelho celular para depois fazer a

conexão. Para isso, deve-se ter uma noção básica de comunicação Bluetooth e, como a

tendência atual é a transferência de dados por meio da internet (e-mail, aplicativos destinados

a troca de mensagens e arquivos, etc), poucas pessoas estão habituadas com esse tipo de

comunicação entre dispositivos. Os gráficos da pesquisa relacionada à usuabilidade do

aplicativo podem ser vistos através da figura 43.

44

Figura 43. Percentual de pessoas com dificuldades em conectar e utilizar o aplicativo. Fonte: Autoria

própria.

Pode-se notar que, após conectar o smarphone à placa controladora, mesmo os usuários

com pouca experiência com dispositivos móveis conseguiram executar as tarefas e se

interessaram em implementar esse projeto em suas residências. Apenas um usuário (6,7% dos

intrevistados), que não tinha nenhum conhecimento de smartphone, não utilizaria o sistema em

sua casa (figura 44) mas, ainda assim, executou as tarefas de forma parcial. Importante ressaltar

que esse usuário está na faixa etária acima de 50 anos (Usuário 2 – Tabela 6) e possivelmente

não utilizaria o sistema em sua residência pelo receio de não aprender a utilizar o aplicativo.

Figura 44. Percentual de pessoas que utilizaria o sistema em sua residência e conseguiu executar as

tarefas. Fonte: Autoria própria.

45

6. CONCLUSÕES

O sistema desenvolvido obteve um nível de aceitação de 93,3%, constatado através da

pesquisa realizada com pessoas de diferentes idades.

Após os testes realizados, notou-se que o Arduino apresentou uma boa performace

executando todas as ações programadas e, assim, atendendo a necessidade do projeto. A

conexão entre o módulo bluetooth e o smartphone se mostrou estável. Dessa forma, pode-se

concluir que ele é uma ótima opção para automação de residencias no geral, apenas com o

cuidado de quantificar os I/O necessários a fim de especificar o modelo correto para atender a

necessidade de cada projeto.

A resposta da placa controladora aos comandos dados pelo usuário através do aplicativo

dedicado ao sistema foi imperceptível. Para que o display apresentasse a mensagem de status

de cada ação, foi adicionado um delay de 2 segundos para cada comando dado pelo usuário,

sendo esse o único tempo de resposta perceptível pelo mesmo.

Com a construção da maquete e interligação de cada dispositivo a ser comandado, foi

possível notar que o ideal para se ter uma residência automatizada é fazer algumas modificações

na sua infraestrutura pois, apesar de os comandos dados pelo usuário serem todos Wireless, seja

através de um celular convencional, smartphone, tablet etc, a interligação entre a placa

controladora e o elemento que será comando é feita através de cabos.

Com isso, pode-se perceber que a domótica já é algo viável para a maioria da população

pois o custo dos equipamentos está bem mais acessível. O que onera o projeto é a obra que deve

ser feita em uma residência já contruída. Dessa forma, para melhor viabilizar a automação da

residência, o ideal é que no momento da sua construção já seja prevista a instalação da central

controladora e a interligação entre os elementos a serem comandados.

Através da pesquisa realizada com os usuários, foi possível verificar que, apesar de a ideia

da domótica não estar disseminada no Brasil, o projeto teve um nível de aceitação de 93,3% e

apenas 6,7% das pessoas não foram capazes de executar todas as tarefas, atendendo a ideia

inicial do projeto: desenvolver um sistema integrado de software e hardware que

proporcionasse conforto e segurança em residências com um aplicativo amigável afim de

atender até mesmo pessoas com baixo conhecimento na utilização e manipulação de um

smartphone.

46

7. REFERÊNCIAS

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<http://edition.cnn.com/2012/10/09/business/mobile-society-phone-brazil>. Acesso em 10

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[15] AURESIDE. Telefônica anuncia que Domótica e Brasil são estratégicos, 2015.

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[24] FEIS-UNESP. Aula de Servo Motor. Disponível em: <http://www.feis.unesp.br/

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[26] HUINFINITO. Venda de display. Disponível em: <http://www.huinfinito.com.br/

displays/789-display-cristal-liquido-lcd-16x02-az-br.html>. Acesso em 18 maio 2016.

[27] VIGINOSKI, C. L. F. Sistema utilizando vibração de um transdutor piezoelétrico para

medir densidade de um líquido. Curitiba. Universidade Federal do Paraná, 2013.

[28] AMAZON. Venda de Buzzer. Disponível em: <http://www.amazon.com/

uxcell%C2%AE-Triggering-Active-Buzzer-Module/dp/B00G9RFVPC/ref=pd_sxp_redirect>.

Acesso em: 18 maio 2016.

[29] INFOWESTER. Bluetooth. Disponível em: <http://www.infowester.com

/bluetooth.php>. Acesso em: 20 fevereiro 2016.

49

8. APÊNDICE A – PROGRAMAÇÃO DO ARDUINO

#include<LiquidCrystal.h> //biblioteca para programação do display de cristal líquido

#include<Servo.h> // biblioteca para programação do servo motor

LiquidCrystal lcd(22,24,30,32,34,36); //declaração dos pinos utilizados na saída do display

(RS, ENABLE, D4, D5, D6, D7)

int valorlido; //declaração de variável para receber os texto do smartphone via

bluetooth

int quarto = 46; //declaração da variável com número do pino do Arduino

int sala = 47; //declaração da variável com número do pino do Arduino

int cozinha = 48; //declaração da variável com número do pino do Arduino

int garagem = 49; //declaração da variável com número do pino do Arduino

int alarme =0; //declaração da variável de estado

int estadoquarto =0; //declaração da variável de estado

int estadocozinha =0; //declaração da variável de estado

int estadosala =0; //declaração da variável de estado

int estadogaragem =0; //declaração da variável de estado

int estadoalarme = LOW; //declaração da variável de estado

int estadosensor = LOW; //declaração da variável de estado

int sensor = 40; //declaração da variável com número do pino do Arduino

int posicao=0; //declaração da variável de estado

Servo portao; //declaração do servo motor

void setup() {

Serial.begin(9600); //inicializa a comunicação entre o arduino e o bluetooth shield

com taxa de transferência de dados de 9600 bps.

lcd.begin(16,2); //inicializa o display definindo a quantidade de colunas e linhas

(16x2);

lcd.setCursor(2,0); //posiciona o cursor na terceira coluna e primeira linha

lcd.print("TCC - UNESP"); //escrita no display

lcd.setCursor(1,1); //posiciona o cursor na segunda linha e segunda coluna

lcd.print("Renato Sartori"); //escrita no display

pinMode(quarto,OUTPUT); //define o pino referente ao quarto como saída

50

pinMode(cozinha,OUTPUT); //define o pino referente à cozinha como saida

pinMode(sala,OUTPUT); //define o pino referente à sala como saída

pinMode(garagem,OUTPUT); //define o pino referente à garagem como saída

pinMode(sensor, INPUT); //define o pino referente ao sensor como entrada

portao.attach(9); //define o pino 9 como sendo o controlador do servo

portao.write(90); //posiciona o servo em 90º (definido como posição inicial)

pinMode(8,OUTPUT); //define o pino 8 (refente ao Buzzer) como saída.

}

void loop() {

estadosensor = digitalRead(sensor); //armazena o estado do sensor de presença

if(estadoalarme == HIGH){ //ativa o buzzer somente se o alarme estiver ativo e

houver presença (sensor de movimento)

if(estadosensor == HIGH){

tone(8,10000); //ativa o pino 8 como uma freqência de 10 kHz

lcd.clear(); //limpa o display

lcd.print("Pega Ladrao!!");' //escreve no display

}

}

while(Serial.available()){ //permite a entrada no loop apenas quando há comunicação

serial (troca de dados via bluetooth, entre o smartphone e o bluetooth shield)

valorlido = Serial.read(); //armazena o valor recebido pelo smartphone

if(valorlido == 'a'){ //verifica se o valor recebido é "a" para controlar a luz do

quarto

digitalWrite(quarto, !digitalRead(quarto)); //inverte o nível lógico do pino referente ao

quarto


estadoquarto = digitalRead(quarto); //armazena o nível lógico do pino referente ao

quarto

51

Serial.write(estadoquarto); //envia estado do pino referente ao quarto para o

smartphone

if(estadoquarto == HIGH){ //verificar se o estado do pino referente ao quarto é

1

lcd.print("Quarto - On"); //esqueve no LCD

lcd.setCursor(0,1); //posiciona o cursor do display na coluna 0 e linha 1

delay(2000); //atraso de 2 segundo para passar para próxima linha



lcd.print("TCC - UNESP"); //escreve no display


lcd.print("Renato Sartori"); //escreve no display

}else{ //verifica se o estado não está em 1 para rodar a programação

dentro do "else".

lcd.print("Quarto - Off"); //escreve no display

lcd.setCursor(0,1); //posiciona o cursor na primeira coluna e segunda linha



lcd.setCursor(2,0); //posiciona o cursor do display para a terceira coluna e

primeira linha


lcd.setCursor(1,1); //posiciona o cursor da segunda linha e segunda coluna


}

}

if(valorlido == 'c'){ //verifica se o valor recebido é "c" para controlar a luz da

cozinha

digitalWrite(cozinha, !digitalRead(cozinha)); //inverte o nível lógico do pino referente à

cozinha


estadocozinha = digitalRead(cozinha); //armazena o nível lógico do pino referente à

cozinha

52

Serial.write(estadocozinha); //envia estado do pino referente à cozinha para o

smartphone

if(estadocozinha == HIGH){ //verificar se o estado do pino referente à cozinha é

1

lcd.print("Cozinha - On"); //esqueve no LCD

lcd.setCursor(0,1); //posiciona o cursor do display na coluna 0 e linha 1







}else{ //verifica se o estado não está em 1 para rodar a programação

dentro do "else".

lcd.print("Cozinha - Off"); //escreve no display




lcd.setCursor(2,0); //posiciona o cursor do display para a terceira coluna e

primeira linha




}

}

if(valorlido == 's'){ //idem comentários da programação do "if" anterior

digitalWrite(sala, !digitalRead(sala));

lcd.clear();

estadosala = digitalRead(sala);

Serial.write(estadosala);

if(estadosala == HIGH){

lcd.print("Sala - On");

lcd.setCursor(0,1);

53

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(2,0);

lcd.print("TCC - UNESP");

lcd.setCursor(1,1);

lcd.print("Renato Sartori");

}else{

lcd.print("Sala - Off");

lcd.setCursor(0,1);

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(2,0);


lcd.setCursor(1,1);


}

}

if(valorlido == 'g'){ //idem comentários da programação do "if" anterior

digitalWrite(garagem, !digitalRead(garagem));

lcd.clear();

estadogaragem = digitalRead(garagem);

Serial.write(estadogaragem);

if(estadogaragem == HIGH){

lcd.print("Garagem - On");

lcd.setCursor(0,1);

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(2,0);


lcd.setCursor(1,1);


}else{

lcd.print("Garagem - Off");

54

lcd.setCursor(0,1);

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(2,0);


lcd.setCursor(1,1);


}

}

if(valorlido == 't'){ //verifica se o valor recebido é "t" para apagar todas as

luzes

digitalWrite(garagem,LOW); //força o nível lógico da saída referente à garagem

para zero.

digitalWrite(sala,LOW); //força o nível lógico da saída referente à sala para

zero.

digitalWrite(cozinha,LOW); //força o nível lógico da saída referente à cozinha

para zero.

digitalWrite(quarto,LOW); //força o nível lógico da saída referente à quarto

para zero.

}

if(valorlido == 'b'){ //verifica se o valor recebido é "b" para controle do

alarme

estadoalarme = !estadoalarme; //inverte o nível lógico da variável de estado do

alarme

Serial.write(estadoalarme); //envia estado da variável de estado do alarme para

o smartphone

if(estadoalarme == LOW){ //verifica o nível lógica da variável de estado do

alarme

noTone(8); //desliga o som do buzzer


lcd.print("Alarme - Off"); //escreve no display

lcd.setCursor(0,1); //posiciona o cursor do display na primeira coluna e

segunda linha

55



lcd.setCursor(2,0); //posiciona o cursor do display na terceira coluna e

primeira linha




}

else{ //verifica se o estado o estado da variável de estado de

alarme é diferente da comparada no if


lcd.print("Alarme - On"); //escreve no display




lcd.setCursor(2,0); //posiciona o cursor da terceira coluna e primeira linha




}

}

if(valorlido == 'k'){ //verifica se o valor recebido é "k" para controle do

portão

lcd.clear(); // limpa o display

posicao = portao.read(); //armazena a posição do servo motor na variável

posição

Serial.write(posicao); //envia a posição do servo para o smartphone

if(posicao == 90){ //verifica se a posição do servo é igual a 90 (definida

como inicial)

while(posicao > 1){ //executa a ação enquanto a posição do servo for

maior que 1 (até o portão abrir)

56

lcd.print("Abrindo Portao"); //escreve no display

for(posicao; posicao >= 1; posicao -=1 ){ //movimenta o motor até chegar na posição

definida

portao.write(posicao); //informa a posição ao motor (através da saída

definida como sinal do servo)

delay(15); //atraso de 15ms entre movimentos (para não ter um

movimento brusco da posição do servo

}

}

lcd.setCursor(0,1);

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(2,0);


lcd.setCursor(1,1);


}

if(posicao == 1){ //verifica se o portão está aberto

while(posicao < 90){ //executa a ação enquanto a posição do servo for

menor que 90 (até o portão fechar)

lcd.print("Fechando Portao"); //escreve no display

for(posicao; posicao <= 90; posicao +=1 ){ //movimenta o motor até chegar na posição

definida

portao.write(posicao); //informa a posição ao motor (através da saída

definida como sinal do servo)

delay(15); //atraso de 15ms entre movimentos (para não ter um

movimento brusco da posição do servo

}

}

lcd.setCursor(0,1);

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(2,0);


57

lcd.setCursor(1,1);


}

}

}

}

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