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Automação de iluminação residencial utilizando

1. IscP5 oscP5 int luz new int 6 Array que possibilita a adi o de mais bot es toggle no Touchos oid oscEvent OscMessage theOscMessage Todas as vezes que se receber uma naova mensagem OSC esse processo se iniciar String addr thelscMessage addrPattern aptura a string re if addr indexar 1 toggle 1 je iniciar com ne int i int Caddr chorat 9 0x38 jesce ra se os 9 pr racteres e coleta luz i int the0scMessage get 0 f loatValue coloca o valor 8 ou 1 em luz i oid draw if luz 1 0X arduinoPort write s Figura 4 21 Definindo par metros de comunica o Fonte Autor Agora devemos informar no c digo o que o programa deve executar quando uma mensagem OSC recebida isto feito atrav s da fun o oscEvent A partir do momento que uma nova mensagem interceptada pela porta 8000 as seguintes linhas do c digo permitem que ela possa ser salva como uma string interpretando quais foram os caracteres recebido e qual o valor 0 ou 1 coletado Se a string for iniciada com os caracteres 1 toggle conforme estabelecidos pela interface gr fica anteriormente continua a execu o Para a interpreta o de qual o n mero do bot o foi pressionado na interface gr fica deve se desconsiderar os 9 primeiros caracteres da string e subtrair o ltimo de 0x30 conforme tabela ASCII feito isto se tem um valor inteiro que deve ser salvo em um
2. o de produtos e equipamentos eletr nicos e da inform tica integrados podem controlar cortinas e persianas udio v deo som ambiente TV seguran a ilumina o climatiza o telefonia dentre outras utilidades A seguir s o descritos alguns dos principais sistemas que est o dentre os mais empregados atualmente no mbito da automa o residencial 2 4 1 Controle de ilumina o Os sistemas de controle de ilumina o podem prover variadas fun es para controlar a luminosidade de uma resid ncia um dos fatores que mais chamam a aten o do usu rio a possibilidade de economia proporcionada por solu es de detec o de presen a ou controle de intensidade de luz conhecida como dimeriza o Podem trabalhar em conjunto com sistema de entretenimento proporcionando a intensidade de ilumina o correta para cada situa o assistir filme ler livros dentre outros Ainda podem trabalhar juntamente com projetos arquitet nicos provendo cen rios diferenciados para os ambientes da casa promovendo temas como rom ntico ou festivo Pode tamb m ser programado para automaticamente ligar ou desligar simulando a presen a de pessoas mesmo quando a casa esta inabitada Sistemas de ilumina o mais inteligentes podem incluir ainda timers ou sensores de luz solar permitindo que as l mpadas sejam acesas quando a luz solar for insuficiente ou conforme um hor rio programado 19 2 4 2 Sistemas de seguran a
3. Depin em 2002 e Schaefer em 2004 apresentaram solu es que trabalhavam com dispositivos m veis O primeiro apresentou uma solu o para c lculo de planilha de rally de regularidade em um celular utilizando a plataforma Java 2 Micro Edition J2ME onde o usu rio entra com os dados do percurso e a solu o retorna o tempo ideal para percorr lo J o segundo mostrou uma solu o para coletar e transmitir informa es atrav s de dispositivos m veis e alimentar uma base de dados remota para controle de gastos em viagem aplicado a uma empresa transportadora Estes gastos s o informados pelos motoristas dos caminh es que est o em viagem e enviados via e mail A base alimentada remotamente serve para gera o de gr ficos consultas e relat rios das despesas podendo ser gerados por per odo e ou n mero do celular pela qual as despesas foram informadas Kriiger em 2002 apresentou uma solu o de baixo custo para monitoramento de seguran a predial utilizando recursos da internet Desenvolveu um m dulo para o monitoramento de portas janelas e de presen a Esses m dulos comunicavam se com um microcomputador atrav s da porta paralela As principais fun es do sistema instalado no microcomputador s o enviar mensagens eletr nicas ao usu rio e gerar um arquivo de log com as atividades detectadas pelo monitoramento Galvin em 2004 apresentou a especifica o e o desenvolvimento de um prot tipo de Software para integra o e
4. 4 seg 6 jun 22 30 Reinaldo Oliveira Q Auto Format EA Archive Sketch Fix Encoding amp Reload Serial Monitor TEM Board Serial Port gt Burn Bootloader gt 4 b v Arduino Uno Arduino Duemilanove or Nano w ATmega328 Arduino Diecimila Duemilanove or Nano w ATmegal68 Arduino Mega 2560 Arduino Mega ATmega1280 Arduino Mini Arduino Fio T Mgr lato EE SS uuaa ust doue __ sketch arduino Arduino 0022 Arduino BT w ATmega328 Arduino BT w ATmegal68 LilyPad Arduino w ATmega328 LilyPad Arduino w ATmegal68 Arduino Pro or Pro Mini SV 16 MHz w ATmega328 Arduino Pro or Pro Mini SV 16 MHz w ATmegal68 Arduino Pro or Pro Mini 3 3V 8 MHz w ATmega328 Arduino Pro or Pro Mini 3 3V 8 MHz w ATmegal68 Arduino NG or older w ATmegal68 Arduino NG or older w ATmega8 Figura 4 9 Configura o do modelo de placa escolhido Fonte Autor O desenvolvimento do c digo iniciado ap s estes procedimentos Conforme o quadro 2 aproveitando as informa es fornecidas no quadro 1 p gina 43 definiremos qual c modo cada pino representa e qual seu respectivo comando para ativar ou desativar os atuadores Quadro 2 Tabela com referencias de comando e ee LIGA COMANDO DESLIGA Fonte Autor 46 O desenvolvimento do c digo deve se basear nestes comandos para que seja vi vel a integra o com os outros c digos necess rios para a implementa o do prot tip
5. 66199 1 par metro i que ser utilizado na fun o seguinte Para a interpreta o se o comando foi de 66599 1 desligar ou ligar 0 ou 1 o c digo insere o par metro no objeto luz i onde 1 representa o bot o acionado 57 Codigo Processing Mono Processing 1 2 1 Codigo Processing Mono oid setup 1 oscP5 new OscP5 this 8000 Inicia a escuta do oscP5 po arduinoPort new Serial this Serial List 0 9608 oid draw if luz 1 DI se valor r arduinoPort write s Envia o care o arduino if luz 1 UN se valo arduinoPort write S Envia c 2 O arduino Figura 4 22 Fun o oscEvent Fonte Autor A seqii ncia do c digo permite a escrita e envio do comando correto para ligar ou desligar a l mpada atrav s da porta serial aproveitando os comandos j citados no quadro 2 concluindo a integra o entre as 3 camadas de desenvolvimento 58 O 9 O Codigo Processing Mono Processing 1 2 1 oo Hugo Figura 4 23 Escrita do comando na porta serial Fonte Autor 4 3 6 Configurando e sincronizando a interface grafica no iPad O primeiro passo deve ser fazer o download do aplicativo TouchOSC atrav s da App Store da Apple o custo do aplicativo na data atual 4 99 quatro dollares e noventa e nove centavos 59 O iPad e o computador rodando o Processing devem estar conectados na mesma rede Wi Fi No M
6. REAS C FRY B Processing A Programming Handbook for Visual Designers and Artists Cambridge MIT Press 2007 SCHAEFER Carina Prot tipo de aplicativo para transmiss o de dados a partir de dispositivos m veis aplicado a uma empresa de transportes 2004 52 f Trabalho de Conclus o de Curso Bacharelado em Ci ncias da Computa o Centro de Ci ncias Exatas e Naturais Universidade Regional de Blumenau Blumenau 12 AP NDICE A int mensagem 0 Manda um sinal para a mensagem serial int pinoLEDsala 12 qual pino o led est conectado int LEDsala 0 valor do brilho do pino int pinoLEDcozinha 11 int LEDcozinha 0 int pinoLEDsuite 10 int LEDsuite 0 int pinoLEDbanheiro 9 int LEDbanheiro 0 int pinoLEDquarto2 8 int LEDquarto2 0 void setup Serial begin 9600 entrada serial 73 void loop if Serial available gt 0 Checa se existe uma nova mensagem chegando mensagem Serial read Coloca o sinal da porta serial em mensagem if mensagem S9f Sen sinal recebido for SALA MAIUSCULO LEDsala 255 Seta o brilho do LED 255 ligado if mensagem zz Si Se o sinal recebido for sala minusculo LEDsala 0 Seta o brilho do LED O desligado if mensagem C LEDcozinha 255 if mensagem c LEDcozinha 0 if mensagem MIO LEDsuite 255 if mensagem m LEDsuite 0 if men
7. o o acionamento das l mpadas No caso do Rel eletro mec nico a comuta o realizada alimentando se a bobina do mesmo Pode ser tamb m usado para acionar l mpadas sirenes e outros Dependendo da carga do rel corrente m xima que seus contatos podem conduzir pode se at acionar motores 3 2 3 Diodo O diodo ligado reversamente deve estar presente sempre que se usa um rel ou qualquer outro dispositivo que contenha uma bobina Isso necess rio pois quando o rel muda de estado gera uma descarga el trica na parte do circuito que o alimentou podendo danificar o transistor e impedir tamb m que essa descarga passe para o circuito 28 3 2 4 Transistor O consumo em m dia de um rel de aproximadamente 40mA Por isso n o se pode lig lo diretamente na sa da do Arduino pois o rel consome mais corrente do que a sa da do Arduino pode fornecer Para resolver esse problema usamos um transistor NPN que ser acionado pelo pino do Arduino e este sim ligar o rel conforme esquem tico da figura 3 1 VCC ARDUINO Figura 3 1 Esquem tico ligando rel e transistor ao Arduino Fonte http www Arduinors net blog batendo reles pelo Arduino acessado em 01 de junho de 11 3 2 5 Microcontrolador A utilidade do microcontrolador neste prot tipo consiste em interpretar as fun es recebidas via Processing e acionar o atuador correto permitindo ligar ou desligar as l mpadas da maque
8. o de infraestrutura para ilumina o abriu as portas para a cria o de novos servi os e muitas outras aplica es No in cio a id ia de automa o era focada principalmente no meio industrial pois facilitaria controle ou linhas de produ o com o passar dos tempos a automa o come ou a aparecer em meios comerciais edif cios condominiais Mas agora o momento a para a automa o residencial um mercado que passa se tornar realidade no Brasil com solu es diferenciadas e inteligentes voltadas principalmente para o conforto e acessibilidade do usu rio Juntando a automa o residencial com a necessidade de poder controlar e monitorar dist ncia chega se aos dispositivos m veis 16 Os dispositivos m veis oferecem uma conectividade que outros dispositivos n o possuem A tend ncia que o desenvolvimento de aplica es para os dispositivos m veis aumente significativamente em poucos anos DEPINE 2002 No ano de 1996 Besen apresentou uma solu o para controle de um ambiente residencial atrav s de um microcomputador controlando vari veis como ilumina o temperatura e supervis o de janelas e portas O sistema possui dois m dulos o m dulo Controlador que foi desenvolvido utilizando o microcontrolador 8031 respons vel pelo controle das vari veis e pelo m dulo Supervisor que opera em um microcomputador e tem como objetivo interagir com o usu rio e com o Controlador
9. que tem uma certa semelhan a com o C e o C 44 Figura 4 7 Ambiente de desenvolvimento Arduino Fonte Autor Deve se ent o iniciar o ambiente do Arduino em seguida podemos conectar o microcontrolador a porta USB do seu computador por padr o o Mac OS reconhece o Arduino como uma nova interface de rede caso ocorra tal etapa poder ser cancelada devendo ser configurada usando o pr prio ambiente de desenvolvimento do Arduino conforme Figura 4 8 Arduino File Edit Sketch E 2 06 4 seg6jun 2226 Reinaldo Oliveira Q Auto Format eT EO Archive Sketch 4 ae Fix Encoding amp Reload Gean E E Serial Monitor OREN EO ante Board gt ut iE ku Serial Port gt v dev tty usbmodem641 d usbmodem641 _ Burn Bootloader gt dev cu omenen dev tty iPhonedeReinaldoOliveir dev cu iPhonedeReinaldoOliveir dev tty LeoK850i SerialPort1 dev cu LeoK850i SerialPort1 dev tty Bluetooth Modem dev cu Bluetooth Modem dev tty MacBookProdeLeonardoLim dev cu MacBookProdeLeonardoLim dev tty Bluetooth PDA Sync dev cu Bluetooth PDA Sync Figura 4 8 Configura o da interface serial Fonte Autor 45 Tamb m necess rio certificar se que o ambiente de desenvolvimento est preparado para o hardware escolhido para iniciar o projeto No caso do autor o modelo escolhido foi o Arduino UNO Esta verifica o pode ser resolvida conforme Figura 4 9 Arduino File Edit Sketch OM O 2 02
10. transistor resistor LED microcontrolador notebook e iPad J a parte de Software ser subdividida em tr s ambientes de desenvolvimento sendo eles Software Arduino Software TouchOSC interface editor e Software Processing um Software para o desenvolvimento da planta baixa da maquete residencial o AutoCAD um aplicativo para iOS o TouchOSC Basicamente computa o f sica uma forma de comunica o entre o mundo f sico real e o mundo virtual do computador A transforma o de energia princ pio b sico necess rio para tornar isso poss vel SEBASTIAN 2008 O dispositivo iPad juntamente com sua interface gr fica transforma o fato de pressionar um bot o virtual na tela do dispositivo em energia el trica que pode ser utilizada e processada por um sistema computacional circuitos microcontrolador e a parte de Software programa a eles associado Esse sistema por sua vez emitir uma resposta na forma de energia el trica que por meio de atuadores ser transformada novamente em formas de energia que interagem com o ser humano a luz da l mpada 3 1 Componentes de comunica o Ricquebourg em 2006 e outros autores sugerem que a camada de comunica o deve proporcionar duas necessidades tornar poss vel a comunica o entre os diversos dispositivos e equipamentos e conectar a casa ao mundo externo Cook em 2003 entre outros autores adicionam mais uma necessidade a conex o entre a casa e os usu
11. ambientes desde industriais prediais No desenvolvimento da plataforma considerou se a decomposi o do sistemas em camadas cada um com suas fun es responsabilidades e protocolos de entrada e sa das de dados no entanto a integra o destas camadas foi crucial para o funcionamento do sistema devendo portanto todas elas utilizarem os mesmos par metros nos c digos de programa o Na finaliza o todas as camadas dependem de informa es das outras camadas para o correto funcionamento 5 2 Descri o da Aplica o do Modelo Alguns experimentos foram realizados para testar o funcionamento do prot tipo Em primeiro lugar o hardware foi testado sem conex o wifi com os comandos sendo enviados diretamente pelo notebook Ent o testou se todo o sistema incluindo o iPad 5 2 1 Testes do Hardware Os testes do hardware objetivaram verificar a A correta comunica o entre o notebook e o microcontrolador b O correto funcionamento dos comandos x respectivas l mpadas 63 Para a verifica o do correto funcionamento pode ser efetuado o envio de comandos atrav s da funcionalidade Serial Monitor dispon vel no Software de compila o do Arduino ao enviar o comando S mai sculo dever ser acionado a luz do c modo sala ao enviar 660 99 s minusculo deve ocorrer o desligamento Figura 5 1 Detalhe do hardware microcontrolador e l mpada Fonte Autor 5 2 2 Teste do Sistema Uma v
12. aqui como uma maquete Palavras Chave iPad Arduino Automa o Residencial OSC protocol ABSTRACT This paper presents the specification and implementation of a prototype to control remotely using an iPad and an Arduino microcontroller This set of devices have the goal to automate the lighting of a residence providing ease and dynamism for users with disabilities or not So the innovative iPad tablet can control all the lighting in a home through simple touch screen and Wi Fi For this communication will be needed beyond the iPad tablet with its custom GUI an Arduino microcontroller hardware free Software Processing for reading the data sent over Wi Fi network to the computer and forwarded to the microcontroller The iPad will send UDP packets containing OSC protocol over Wi Fi access to computer processing Software installed this Software will send the microcontroller to the sequence of actions required which will perform the desired function turn on or turn off the lights for a particular room in a residence represented here as a model Keywords iPad Arduino Home automation OSC protocol 10 CAPITULO 1 INTRODU O 1 1 Apresenta o do Problema Atualmente a maneira mais habitual de se acionar uma l mpada nas resid ncias atrav s do uso de interruptores no entanto este procedimento exige locomo o e a necessidade de estar no mesmo c modo com a crescente populariza o e incentivo de produ o dos tablets no
13. barras chaves e bot es A resposta entrada do usu rio imediato e oferece uma interface de fluidos A intera o com o sistema operacional inclui gestos tais como tocar e apertar que tem defini es espec ficas dentro do contexto do sistema operacional iOS e sua interface multitoque 3 3 6 Aplicativo TouchOSC O aplicativo permite que controle remotamente e receba informa es de outros Softwares ou hardwares que implementam protocolos OSC ou MIDI como Apple Logic Pro Express Renoise Pure Data Max MSP Jitter Max for Live OSCulator VDMX Resolume Avenue 3 Modul8 Plogue Bidule Reaktor Quartz Composer Vixid VJX16 4 34 Supercollider FAW Circle vvvv Derivative TouchDesigner Isadora e muitos outros Sua interface grafica pode ser visualizada na figura 3 5 Figura 3 5 Interface TouchOSC Fonte HTTP hexler net Software TouchOSC O aplicativo vem com alguns layouts por padr o no entanto para o projeto em quest o foi utilizado o Software free TouchOSC Editor para a personaliza o da interface gr fica 35 CAP TULO 4 MODELO PROPOSTO 4 1 Apresenta o Geral do Modelo Proposto A proposta da arquitetura do prot tipo mostrada na figura 4 1 direcionada para o cen rio de automa o de ilumina o por m podendo alcan ar v rios outros objetivos A camada de comunica o e intera o com o usu rio ser utilizando um tablet iPad o qual definir todo o controle de ilumina o este
14. casa Determinando regi es funcionais dentro da resid ncia e subdividindo os c modos Uma outra transforma o na evolu o das resid ncias automatizadas aconteceu gra as ao telefone No in cio eram aparelhos fixos presos a fios e transmitiam apenas voz mas com o passar dos anos a sua mobilidade e r pida evolu o tecnol gica veio a tona possibilitando al m da comunica o por voz a capacidade de trafego de dados Estes aparatos acabaram por agregar cada vez mais funcionalidade ao ponto de serem comparados a computadores Um exemplo desta evolu o o iPhone o smartphone da Apple APPLE 2008 al m de integrar alta tecnologia e uma interface f cil de usar possui custo relativamente acess vel Com a possibilidade de agregar com capacidade de toque e maior tamanho surgiram os tablets que por esta raz o possibilitam maior acessibilidade a deficientes Com toda esta evolu o tecnol gica surgiu a id ia do autor sobre pesquisa de casas automatizadas e integra o destes servi os de uma maneira mais eficiente inteligente e flex vel 2 1 Taxonomia Automa o residencial uma cole o de equipamentos sistemas e subsistemas que mant m habilidade para interagir entre si permitindo o estabelecimento de fun es independentes MURATORI 2004 a atua o de dispositivos nas fun es de el trica hidr ulica e ar condicionado permitindo o uso customizado de aparelhos el tricos e 15 garantindo e
15. com usu rio possibilitar a personaliza o e adequa o da interface gr fica que ser provida ao usu rio Esse processo efetuado atrav s do Software TouchOSC editor nesta etapa dever ser criada e programada a interface gr fica com a quantidade necess ria de bot es e com a nomea o correta de cada um para a integra o com as outras camadas Cada c modo da casa automatizada representado por um bot o que poder ser controlado atrav s da interface gr fica do usu rio 4 2 6 Camada de Interface Gr fica do Usu rio A interface gr fica do usu rio roda em utilizando um Software j existente o TouchOSC desenvolvido em iOS Sua conex o com o computador se estabelece por meio de Wi Fi e dessa forma permite ao usu rio controlar sua resid ncia remotamente Esse desacoplamento importante n o s pela comodidade do gerenciamento remoto mas tamb m por motivos de acessibilidade permitindo adequa o com o perfil do usu rio que ir utiliz la A interface disponibiliza um menu para o envio de comandos ao sistema de controle Basta tocar no bot o desejado e a interface enviar a mensagem OSC espec fica via UDP para o endere o IP definido como destino e ir alterar o estado do atuador 40 4 3 Descri o do funcionamento 4 3 1 Constru o da maquete Para a realiza o do prot tipo foi necess ria a constru o de um maquete residencial a fim de representar uma casa e seus respectivos c modos
16. das interfaces com o usu rio mais comentadas nos ltimos tempos Apresentando uma tela de 9 7 e um timo desempenho Disponibiliza recursos como personaliza o de telas uso aceler metro para controle de cargas multi touch acesso a Internet entre outros 2 6 Acessibilidade Os recursos como personaliza o de telas e a facilidade das telas touch screen t m sido remodeladas para facilitar o acesso s novas funcionalidades da casa por todos os moradores sejam eles crian as adultos idosos ou portadores de alguma defici ncia Os sistemas de controle residenciais tamb m t m evolu do com o compromisso de n o s beneficiar os moradores com o m ximo em conforto e seguran a mas tamb m utilizar os recursos eficazmente Segundo Farias amp Buchalla a funcionalidade e a incapacidade dos indiv duos s o determinadas pelo contexto ambiental onde as pessoas vivem ou seja se o ambiente em que estes indiv duos vivem estiver adaptado s suas necessidades e capacidades a sua defici ncia pode ser mascarada 23 Ainda contando com essa afirma o pode se garantir que se um ambiente tiver caracter sticas de facilita o o aumento da qualidade de vida ir aumentar Dessa maneira se encaixa no mbito deste projeto o conceito de acessibilidade que pode ser definido como processo de facilita o de acesso das pessoas a ambientes ou atividade ampliando as facilidades e capacidades por parte de pessoas porta
17. e void Loop if Serial avai lable gt 0 Checa se existe uma no if mensagem 5 54 LUZsala 255 mensagem Serial read Coloca o de O gt EE sinal sinal recebido for Seta o brilho do LUZ qa mensagem chegando da porta serial em mensagem SALA MAIUSCULO Ligado A i Figura 4 11 Configura o da porta de entrada Fonte Autor A figura 4 12 ilustra o trecho do c digo que l as informa es recebidas pela porta serial com taxa de transmiss o 9600 Constantemente o c digo executa a opera o de checagem se existe novas mensagens chegando na porta e escreve o dado obtido em uma constante chamada mensagem 48 sketch_arduino Arduino 0022 6 void setup Serial begin 9680 entrada serial if mensagem Sf Se o sinal recebido for SALA MAIUSCULO LUZsala 255 Seta o brilho do LUZ 255 Ligado if mensagem SIN 3e o sinal recebido for sala minusculo b LUZsala Seta o brilho do LUZ desligado 4 v Figura 4 12 Leitura da porta com taxa de transmiss o 9600 Fonte Autor Aproveitando as informa es fornecidas no quadro 1 na p gina 43 o c digo com os comandos referentes a ligar ou desligar cada l mpada de um respectivo c modo embarcado conforme figura 4 13 49 sketch_arduino Arduino 0022 if mensagem EN S
18. economia nos gastos com energia gua e g s na ordem de 30 De acordo com MURATORI as fases de um projeto integrado podem ser citadas como segue 21 a Desenho da infra estrutura distribui o e dimensionamento de conduites caixas de passagem quadros de distribui o e demais conex es entre os sistemas b Compatibiliza o elimina o de sobreposi es ou redund ncias relativas aos aspectos dos diversos sistemas envolvidos no projeto integrado c Detalhamento da fia o e cabeamento especifica o das caracter sticas t cnicas do cabeamento especial necess rio ao projeto d Planilhas de cargas automatizadas listagem dos equipamentos e itens que ser o inclu dos na automa o do im vel para um correto dimensionamento do sistema de automa o e seus acess rios e Especifica o de equipamentos os equipamentos locados no projeto bem como as caracter sticas t cnicas e especifica es gerais desses equipamentos devem ser listados no memorial descritivo que acompanha o projeto f Detalhamento das funcionalidades descri o das fun es executadas pelos equipamentos escolhidos funcionando como manual do usu rio para consultas e manuten o futura do sistema g Programa o muitas vezes n o atribui o do projetista podendo ser delegada a um profissional mais familiarizado com determinados equipamentos 2 5 2 Integra o com novas Tecnologias Entre as p
19. para a funcionalidade do sistema todo No entanto existe extrema facilidade de adicionar novas uncionalidades Estas etapas mostrar o como a interface ir paracer no iPad O aplicativo utilizado para o desenvolvimento da interface gr fica foi o TouchOSC editor Possui interface amig vel e de f cil configura o Como o desenvolvimento do prot tipo utilizando o tablet iPad foi usado a interface conforme a Figura 4 16 52 ANOO TouchOSC Editor Untitled 1 E PE amp X 9 om SO New Open Save_ Save As Undo Grid Q 20 F Sync About Layout Size iPad E Layout Orientation horizontal H Page Name 1 Figura 4 16 Interface do aplicativo TouchOSC editor Fonte Autor O pr ximo passo a cria o dos bot es Para o projeto em quest o foi usado o modelo de bot es toggle por apenas ser necess rio o envio de sinal 1 para ligar e 0 para desligar A cria o dos bot es pode ser feita clicando com o bot o direito no local desejado e escolhendo Toggle Button conforme figura 4 17 t TouchoSC Editor omc EI Carregado 4 ter 7jun 330 Reinaldo Oliveira Q EO earren ano TouchOSC Editor Untitled 1 ion E B B x F zoom 75 a q New Op Save Save As 1 r Undo pet e D syne About Layout Size iPad EZ Layout Orientation horizontal 8 LED Label V Label H Push Button Toggle Button XY Pad Fader V Fader H Rotary V Page Name Rotary H Multi To
20. propostos o prot tipo tem o limite de somente poder controlar dez pinos isso se da pelo fato da linguagem estar preparada para a leitura espec fica de um caractere da string recebida este fator poderia ser contornado com uma altera o no modo de como feita a leitura construindo uma nova fun o e leitura para cada novo bot o implementado 69 6 2 Sugest es para Trabalhos Futuros Como tentativa de tornar o prot tipo mais eficiente e m vel eliminando o uso do notebook e plataforma Processing como ponte de comunica o entre o iPad e o microcontrolador sugere se a inclus o de um hardware com capacidade wifi acoplado ao Arduino Este hardware j existe no mercado no entanto n o foi implementado devido aos custos do projeto estarem relativamente altos Seria necess ria a adequa o do c digo de programa o inclus o de novas bibliotecas permitindo os novos hardwares comunicarem entre si E Outra necessidade que poderia ser desenvolvida o aplicativo especifico para o projeto desenvolvendo uma interface gr fica podendo conter a planta baixa da resid ncia que se quer automatizar com isso a tela touchscreen seria melhor aproveitada e a garantia de recebimento dos pacotes enviados pela nova plataforma com um fator de confirma o de recebimento do pacote por parte do hardware microcontrolador Al m da automa o e dimeriza o da ilumina o poderia ser proposta a automa o de outros sistemas da resid
21. Arduino e ampliar as possibilidades de uso da tecnologia h tutoriais simples e de f cil leitura ARDUINO 2008 As plataformas Arduino e Processing permitem em conjunto ou de modo isolado o desenvolvimento de tecnologias apropriadas para interfacear criar e engenhar experimentos did ticos em laborat rios Origin rias no contexto das artes seu emprego de certo modo facilitado pelas preocupa es que seus desenvolvedores iniciais tiveram em viabilizar a constru o de prot tipos em um ambiente gr fico interessante 32 3 3 3 Software TouchOSC interface editor O Software TouchOSC editor foi utilizado para a personaliza o da interface gr fica O download pode ser efetuado atrav s do site do desenvolvedor A figura 3 4 representa o ambiente de desenvolvimento do programa 8 0 08 TouchOSC Editor Untitled 1 OD b E EK KS b mem e q New Open Save Save As Cut Copy Paste Delete Undo Redo Grid 1 20 E Sync About Layout Size iPhone iPod Touch EE Layout Orientation vertical EZ Page Name 1 Figura 3 4 Ambiente de personaliza o TouchOSC Fonte Autor 3 3 4 AutoCAD AutoCAD um Software do tipo CAD computer aided design ou desenho auxiliado por computador criado e comercializado pela Autodesk Inc desde 1982 utilizado principalmente para a elabora o de pe as de desenho t cnico em duas dimens es 2D e para cria o de modelos tridimensionais 3D N
22. Cerio Universit rio da Brasilia CENTRO UNIVERSIT RIO DE BRAS LIA UniCEUB CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTA O Reinaldo Oliveira Neto AUTOMA O DE ILUMINA O RESIDENCIAL UTILIZANDO MICROCONTROLADOR ARDUINO E TABLET IPAD VIA WI FI Orientador Prof M C Maria Marony Sousa Farias Bras lia Junho 2011 Reinaldo Oliveira Neto AUTOMACAO DE ILUMINACAO RESIDENCIAL UTILIZANDO MICROCONTROLADOR ARDUINO E TABLET IPAD VIA WI FI Trabalho apresentado ao Centro Universitario de Brasilia UniCEUB como pr requisito para a obten o de Certificado de Conclus o de Curso de Engenharia de Computa o Orientador Prof M C Maria Marony Sousa Farias Bras lia Junho 2011 Reinaldo Oliveira Neto AUTOMACAO DE ILUMINACAO RESIDENCIAL UTILIZANDO MICROCONTROLADOR ARDUINO E TABLET IPAD VIA WI FI Trabalho apresentado ao Centro Universitario de Brasilia UniCEUB como pr requisito para a obten o de Certificado de Conclus o de Curso de Engenharia de Computa o Orientador Prof Maria Marony Sousa Farias Este Trabalho foi julgado adequado para a obten o do T tulo de Engenheiro de Computa o e aprovado em sua forma final pela Faculdade de Tecnologia e Ci ncias Sociais Aplicadas FATECS Prof Abiezer Amarilia Fernandez Coordenador do Curso Banca Examinadora Prof Maria Marony Sousa Farias mestre em Engenharia El trica Orientadora Prof Jos Julim Bezerra Junior Instituto Militar d
23. No ambiente de automa o a instala o de equipamentos de monitora o e vigil ncia eletr nica podem ser considerados como sistema de seguran a Tem como principal objetivo aumentar a seguran a e monitoramento remoto por parte dos seus moradores Os sistemas de seguran a e alarme podem estar integrados a uma central de controle com circuito de TV fechado sendo monitorada a dist ncia assim como sensores de presen a alarmes acionamento de port es permitindo o controle de acesso por meio de internet 2 4 3 Sistemas de Entretenimento Os sistemas de entretenimento podem por exemplo administrar as fun es de equipamentos de udio e v deo atrav s de um controle centralizando eliminando o uso de diversos controles remotos espalhados nas resid ncias Outro exemplo de sistema de automa o focado para o entretenimento pode ser o fato de o controle de udio e v deo podendo ser distribu dos permitindo criar zonas de ambiente de som em diferente c modos da casa reproduzindo somente nos ambientes desejados 2 4 4 Sistemas de climatiza o Os sistemas de climatiza o devem prover a temperatura ideal e agrad vel de acordo com as temperaturas ambiente acionando ou desligando automaticamente aquecedores e condicionadores de ar em determinados hor rios atrav s da coleta de fatores externos ou atrav s da internet 20 2 4 5 Outros sistemas Pode se automatizar acionamento de bombas de limpeza irriga o de j
24. Se iniciar com o nome 1 toggle int 1 int addr charAt 9 0x30 desconsidera se os 9 primeiros caracteres e coleta o seguinte entao converte para um numero inteiro subtraindo 0x30 em ASCII luz i int theOscMessage get 0 floatValue coloca o valor 0 ou 1 em luz i void draw if luz 1 0 se valor recebido for O ArduinoPort write s Envia o caracter s para o Arduino if luz 1 1 se valor recebido for 1 ArduinoPort write S Envia o caracter S para o Arduino if luz 2 0 ArduinoPort write c if luz 2 1 ArduinoPort write C if luz 3 0 ArduinoPort write m if luz 3 1 ArduinoPort write M if luz 4 0 ArduinoPort write b if luz 4 1 ArduinoPort write B if luz 5 0 ArduinoPort write q if luz 5 1 ArduinoPort write Q 11
25. a o USB Arduino Figura 4 2 Fluxo das Camadas Fonte Autor 4 2 1 Camada F sica A camada f sica agrega os seguintes dispositivos f sicos notebook cabo USB hardware microcontrolador rel s transistores diodos e l mpadas Nessa camada ocorre a convers o de fen menos f sico qu micos em sinais el tricos A conex o entre o hardware microcontrolador e o computador feita via USB O microcontrolador Arduino est ligado fisicamente aos rel s e por sua vez as l mpadas que dever o ser acionadas 38 4 2 2 Camada de Comunica o Essa camada respons vel em prover um mecanismo que adequadamente formate roteie e transporte informa es entre o usu rio e as l mpadas O meio de propaga o escolhido para a comunica o entre o iPad que servir de interface gr fica para o usu rio e o computador ser Wi Fi utilizando pacotes UDP contendo mensagens OSC A comunica o entre o computador e o hardware Arduino se dar atrav s de conex o USB no entanto a interpreta o dos pacotes recebidos via Wi Fi ficar por conta do Software Processing camada l gica de interface computacional O hardware microcontrolador enviar sinais el tricos para a ativa o dos rel s e conseqiientemente as l mpadas 4 2 3 Camada l gica de Interface Computacional Programa o Processing A interpreta o dos dados enviados pelo aplicativo TouchOSC camada de interface gr fica do usu rio
26. aa eee Reo Rae at eta 20 20 ARREBA agata baratari aaa A qua 22 CAPITULO 3 BASES METODOL GICAS E REFERENCIAL TE RICO rr 24 3 1 Componentes de COMUNICA O urari gerraren 24 do Componentes DISIDOS cs EAEE q A 27 dd Componentes de Software akaatu kartara arkada 31 CAPITUEO4 MODELO PROPOSTO assa no arena EEE 35 4 1 Apresenta o Geral do Modelo Proposto rrura 35 4 2 Camadas URAREN AAE 37 4 3 Descri o do funcionamento eeta atadian rta ioari 40 CAP TULO 5 APLICA O PR TICA DO MODELO PROPOSTO rr 62 5 1 Apresenta o da rea de Aplica o do modelo rss 62 5 2 Descri o da Aplica o do Modelo assa amada 62 5 3 Resultados da Aplica o do Modelo rrura 64 5 4 Custos do modelo proposto ss serasa a raras ke aaa 65 5 5 Avalia o Global aa RAL Lara AA E 66 CAPITULO 6 CONCLUS O ATT 68 Gly eu RR OS PRI RR PER RR OP PR RN 68 6 2 Sugest es para Trabalhos Futuros earra aaa aaa acata 69 REFERENCIAS oct cst tact a Sa AR pb ad 70 ADE NDICE A aaa EEA 72 APENDICE E a Eia Pai aaa iaia araia eika 75 LISTA DE FIGURAS Figura 3 1 Esquem tico ligando rel e transistor ao Arduino rrura 28 Figura 32 Placa Arduino UNO EE 29 Figura 3 3 Crescimento do iPad no Mercado EO 30 Figura 3 4 Ambiente de personaliza o TouchOSC rrura 32 Figura 3 53 terface TouchOS lea 34 Figura 4 1 e DEA 35 Figura 432 gt Fl xodas Camadas aea aaa aaa 37 Prue pS E balkane E aak ae 40 Figura 4 4 Foto maquete sendo constru
27. ac OS X voc pode localizar isso clicando na ma a no canto superior esquerdo e em seguida Sobre Este Mac gt Mais informa es gt Rede Caso n o possua uma rede Wi Fi dispon vel pode ser criada uma rede ad hoc entre os dispositivos 66599 Uma vez instalado o aplicativo pressione o bot o i na parte superior direita do aplicativo Depois selecione connections a tela do iPad ser como a da figura 4 24 no campo host deve ser informado o endere o IP do computador que estar rodando o Processing A porta de sa da deve ser a mesma informada no c digo Processing neste caso 8000 iPad TouchOSC Enabled koal Host endereco IP do seu computador Port outgoing 8000 Port incoming 9000 Local IP address Figura 4 24 Configurando endere o IP e porta de sa da Fonte Autor Em seguida devemos sincronizar a interface criada no Software TouchOSC editor para isso abra o aplicativo e a interface desenvolvida anteriormente na etapa 4 3 4 Interface 60 Gr fica em seguida clique no bot o sync na parte superior do aplicativo a tela no computador ser apresentada como a Figura 4 25 r TouchOSC Editor Ooms 1 39 4 ter 7 jun 13 34 Reinaldo Oliveira Q TouchOSC Editor interface do sistema mono touchosc ee TT e s b Q E EA amp a B D D d no ber y g New Open Save SaveAs Cut Cop Past Delete Unde Rede Gria O GIZ sync About Layout Size iPad Layout Orientation horizontal P
28. age Name AQQ Sync with iPhone iPod Touch 1 To sync the current layout to your device 1 Make sure your iPod iPhone is connected to the same Wi Fi network as this computer 2 Open TouchOSC and go to Layout gt Add 3 Select this machine s name from the list to download the layout Stop Sync Quarto 2 Figura 4 25 Sincronizando a nova interface com o iPad Fonte Autor Em seguida no iPad clique sobre Layout e Add dever aparecer o nome da sua m quina No momento em que clicar ser feita a sincroniza o e download da interface criada Depois selecione a interface sincronizada conforme figura 4 26 61 iPad amp TouchOSC Add gt 3 botoes LogicPad Mix 2 iPad interface do sistema mono v interface do sitema Figura 4 26 Selecionando a interface gr fica para exibi o Fonte Autor Certifique se que dentro de Options Stay Connected esteja marcado como ligado accelerometer e send z messages desligados 62 CAPITULO 5 APLICACAO PRATICA DO MODELO PROPOSTO 5 1 Apresenta o da rea de Aplica o do modelo Inicialmente por se tratar de um prot tipo acad mico apenas testes de implementa o em micro escala foram feitos no entanto atrav s de um estudo e avalia o podemos constatar sua viabilidade comercial e de implementa o em ambientes heterog neos n o apenas para a automa o de ilumina o e sim de diversos dispositivos e em diferentes tipos de
29. agem disponibilizada no pr prio site do fabricante Da mesma maneira com o objetivo de redu o de custos alguns itens que forma comprados em mercado nacional se comprados por importa o o custo pode ser barateado Os custos est o representados no quadro 3 Alguns itens foram or ados em d lar para a disposi o dos custo foi usada a taxa de cambio atual USD X BRL 66 Quadro 3 Custo total dos equipamentos utilizando no projeto Origem Quantidade Valor Unit rio e RT Itens eletr nicos R 60 00 iPad R 2 299 00 otebook R 3 599 00 Maquete R 100 00 Software TouchOSC R 10 00 Valor Global 2 R 2 299 00 R 3 599 00 2 2 lt SZ ZO ZO a Ww Pf ZO amp 5 GF ZO GO 19 ba bei oN x D 5 e D D D E 5 5 S 5 N EO EO 9 Fonte Autor 5 5 Avalia o Global do Modelo O uso do iPad notebook e Arduino interligados por uma rede sem fio apresenta importantes vantagens em rela o aos atuais m todos de acionamento de l mpadas A facilidade e comodidade talvez sejam os mais n tidos no primeiro momento no entanto a acessibilidade promovida pela solu o se destaca no mbito de import ncia para a sociedade entre outros fatores a economia de energia promovida pela solu o tamb m pode ser levada em considera o Nos testes a configura o da comunica o foi estabelecida em minutos Neste trabalho a interfer ncia eletromagn tica de outras fontes o
30. ando as quest es de hardware e Software em uma explica o detalhada e a forma de funcionamento constitui num modelo para o desenvolvimento de um prot tipo de automa o de ilumina o residencial baseando se para isto no arcabou o te rico desenvolvido nos Cap tulo 2 e 3 Apresentar ainda um passo a passo de como implementar e demonstrar de maneira pr tica o prot tipo de automa o Cap tulo 5 Aplica o do Modelo Proposto Este cap tulo trata especificamente das metodologias de aplica o e testes para o modelo proposto conta ainda com um modelo de resolu o do problema baseando se para isto no arcabou o te rico desenvolvido nos Cap tulo 2e3 Cap tulo 6 Conclus o Esse cap tulo trata especificamente do final do projeto com suas conclus es e apresentando propostas para projetos futuros 14 CAPITULO 2 AUTOMA O NO CONTEXTO HISTORICO E SOCIAL Um dos principais marcos de evolu o na hist ria das resid ncias foi sem d vida a introdu o da eletricidade N o somente pelo fato de transformar o modo como elas eram iluminadas mas tamb m por possibilitar o desenvolvimento de novas tecnologias que transformaram o modo que vivemos A ilumina o el trica controlada independentemente em cada c modo estendeu o per odo noturno modificando os h bitos das pessoas e o ciclo de vida das fam lias A localiza o das tomadas tinham e de certa forma ainda t m uma fun o social na
31. ardim monitoramento de medi es de gua ou g s dentre outras aplica es 2 5 Integrando 2 5 1 Integra o com Arquitetura e Engenharia No mbito de integra o com arquitetura e engenharia v rios fatores devem ser observados As exig ncias de adequa o dos im veis modernos est o cada vez mais criticas alem de constituir as exig ncias de controle de ilumina o sistemas de seguran a entretenimento entre outros estes devem ser idealizados e projetados prevendo suas integra es Desta forma n tido a depend ncia desses sistemas com rela o a sua instala o el trica fontes de alimenta o e posicionamento de dispositivos sendo ent o sugerido a implementa o com acompanhamento de projetistas e arquitetos para garantir uma solu o otimizada e integrada Al m destes um projeto bem desenvolvido garantiria um melhor aproveitamento dos recursos empregados prevendo a escalabilidade destes sistemas permitindo futuras expans es adi es de equipamentos atualiza o de hardware e Software e uso de novos dispositivos de controle O projetista ent o deve conhecer bem as diversas tecnologias existentes de modo a elaborar o ambiente adequado para cada caso Segundo OLIVEIRA Nos Estados Unidos acredita se que o investimento em sistemas de automa o residencial corresponda em m dia a 10 do custo total da obra com um retorno em m dio prazo na forma de racionaliza o dos servi os de manuten o e
32. cnol gicas oferecidas neste s culo descritas e discutidas no decorrer da pesquisa impulsionaram o desenvolvimento do mercado de automa o residencial O panorama abordado no Cap tulo 2 evidencia a necessidade e benef cios de sistemas de resid ncias inteligentes principalmente por pessoas deficientes o contexto nos possibilita perceber que al m de acessibilidade podemos considerar a automa o como um conjunto de ferramentas que promove maior bem estar conforto e economia para as pessoas possibilitando amplificar as intera es entre os moradores sejam eles idosos crian as ou deficientes e as suas resid ncias Desta forma a cria o de um sistema de automa o de ilumina o residencial e a viabilidade tecnol gica da utiliza o do uso de um tablet para o controle no ambiente residencial proposto nesta monografia foi validada por meio de uma arquitetura adequada e da integra o entre os c digos desenvolvidos A plataforma que integrou iPad Arduino Processing cumpriu o estabelecido no escopo que foi proposto inicialmente A principal dificuldade encontrada foi a integra o entre os c digos pois todos deviam possuir os mesmos par metros e para receber informa es dos demais Apesar das linguagens serem baseadas em C e C a troca de informa es se davam atrav s de bibliotecas espec ficas j que inicialmente o autor teve que superar a falta de conhecimento das mesmas Apesar de atingir os objetivos
33. conomia de energia el trica e agua BOLZANI 2004 Inclui o uso de equipamentos especializados que podem controlar lampadas eletrodom sticos aquecedores ar condicionado e perceber em que local da casa as pessoas est o MEYER 2004 Automa o de resid ncias s o solu es que utilizam equipamentos microcontrolados de maneira que se integrem e interajam entre si trocando informa es e tomando decis es orientadas pelo usu rio ou a ele para proporcionar conforto acessibilidade e seguran a A Automa o Residencial se fundamenta na integra o dos sistemas constituintes de uma resid ncia como por exemplo seus eletrodom sticos equipamentos de udio v deo e inform tica persianas port es e portas autom ticas dentre outros que s o os sistemas aut nomos presentes hoje em dia nas resid ncias Dessa forma o termo Automa o Residencial tamb m denominada Automa o Dom stica ou Dom tica representa a utiliza o de processos automatizados em casas apartamentos e escrit rios BOLZANI 2004 2 2 A evolu o hist rica e social A hist ria de casas automatizadas longa e sempre esteve presente em livros filmes imprensa e internet e tem revelado que t o importante a descoberta de novas tecnologias quanto as aplica es que impulsionam sua utiliza o No fim da d cada de 1870 Thomas Edison inventou a l mpada comercial e impulsionou todo o mercado de equipamentos el tricos A implanta
34. da cascas a he RSA RA a iia 41 Figura 4 5 Liga es F SICAS users parva tematen taide 42 Figura 4 6 Liga es dE 42 Figura 4 7 Ambiente de desenvolvimento Arduino rss 44 Figura 4 8 Configura o da interface GEO aate ane age tadas sta i ada 44 Figura 4 9 Configura o do modelo de placa escolhido 45 Figura 4 10 Definindo os pinos no GOES rrura 46 Figura 4 11 Configura o da porta de entrada aate a ika akan 47 Figura 4 12 Leitura da porta com taxa de transmiss o 9600 sr 48 Figura 4 13 Comandos para ligar ou desligar l mpadas 49 Figura 4 14 Escrita do comando na no pino respectivo surra 50 Figura 4 15 Envio de comandos via Serial Monitor err 51 Figura 4 16 Interface do aplicativo TouchOSC editof rra 52 Figura 4 17 Criando BOL ES arteari 52 Figura 4 18 Personalizando a Interface sais aa es weet Bae en Shee 53 Figura 4 19 Imporiando a Biblioteca OE akta atea kartara rera 54 Figura 4 20 C digo contendo as bibliotecas e objetos 55 Figura 4 21 Definindo par metros de comunica o rss 56 Figura 4 22 Fun o OSCE VEN AAE 57 Figura 4 23 Escrita do comando na porta Serial rss 58 Figura 4 24 Configurando endere o IP e porta de sa da 59 Figura 4 25 Sincronizando a nova interface com o iPad rra 60 Figura 4 26 Selecionando a interface gr fica para exibi o rra 61 F
35. do que conversem usando nos c digos as mesmas constantes par metros 54 e comandos respectivamente Ou seja os par metros usados nas outras camadas devem interagir atrav s desta camada sendo esta primordial para todo o funcionamento do sistema Para a correta leitura dos pacotes contendo protocolo OSC necess ria importa o da biblioteca oscP5 esta biblioteca pode ser baixada atrav s do site http www sojamo de libraries oscP5 crie uma nova pasta chamada oscp5 dentro da pasta de bibliotecas do Processing e coloque o conte do da biblioteca dentro feito isso o ambiente estar preparado para receber os pacotes OSC Deve se ent o iniciar o ambiente de desenvolvimento do Processing 4 3 5 1 Escrevendo o c digo Processing O primeiro passo ap s ter iniciado o ambiente Processing certificar se que podemos incluir a biblioteca oscP5 atrav s dos passos mostrado na figura 4 19 Processing File Edit Tools Help EI 4 17 4 ter7jun 1200 Reinaldo Oliveira Q Run BEE Macintosh HD Present OR E dida Stop gt pa eee Import Library gt DXF Export A bako rei Show Sketch Folder 38K AEA JavaScript Add File Minim Audio Network sketch ju OpenGL PDF Export Serial 1 0 Video Figura 4 19 Importando a Biblioteca oscP5 Fonte Autor Ap s a importa o das bibliotecas oscP5 e Serial necess ria para enviar uma mensagem serial ao microcontrolador devemos cr
36. doras de algum tipo de defici ncia Com a acessibilidade proposta pelo prot tipo podemos trazer em car ter macro a inclus o social promovida a este tipo de pessoas Segundo dados do censo de 2000 aproximadamente 14 5 da popula o brasileira portadora de algum tipo de defici ncia mental auditiva visual ou motora dentre estes tem se aproximadamente 6 com defici ncias fisicas A necessidade de acessibilidade portanto se mostra verdadeiramente necess ria na sociedade brasileira Sob forma isolada pode se de fato encontrar diversos sistemas de automa o residencial que realizam diversas tarefas como acendimento autom tico de luzes abertura autom tica de portas climatiza o do ambiente entre outros exemplos O car ter diferencial do projeto aqui proposto a personaliza o e a facilidade de passar o controle da situa o para a m o do deficiente Por este motivo foi proposta a utiliza o do iPad por ser uma plataforma totalmente intuitiva com tela em tamanho ideal para a proposi o de bot es em tamanho acess vel para os deficientes 24 CAPITULO 3 BASES METODOL GICAS E REFERENCIAL TE RICO O projeto compreende tr s divis es b sicas comunica o componentes f sicos e Softwares A comunica o se d atrav s wifi e USB utilizando como protocolos de comunica o UDP e OSC A parte dos componentes f sicos pode ser novamente dividida em partes menores sejam elas l mpadas rel s diodo
37. e Engenharia Rio de Janeiro RJ Prof Luis Cl udio Lopes de Ara jo Mestre UniCEUB Centro Universit rio de Bras lia AGRADECIMENTOS A Deus por n o ter permitido que eu fraquejasse durante esta etapa Agrade o a minha orientadora Prof Maria Marony por ter acreditado no meu trabalho pela paci ncia e apoio ao longo destes anos Agrade o ao amigo e Prof Luis Magno por todo o apoio no desenvolvimento da monografia Aos meu amigos de faculdade em especial Thiago Alencar Leonardo Lima e Camilla Oliveira por toda a aten o e conselhos durante a jornada na Universidade Aos meus pais por todo incentivo e cria o SUMARIO AGRA DEC TINGE INT OOS ana ced et acess tle DO SR 4 SUM RIO cs etaa A aaa adie 5 LISTA DE FIGURA AAE 6 LISTA MEGA OGPA 7 RESUMO sata A aaa ekia 8 ABSTRACT Aurrekari arrikada beareo re 9 CAPITULO T INTRODU O ss reage sd iil Mico sates itera cB a 10 1 1 Apresenta o do Problema aketaren a US e 10 M24 Objenvosdo Trabalhos Ek deca acta sarees ret 10 13 Justificativa e Import ncia do Trabalho rrura 11 14 6 Hscopordo Trabalhos EO 12 1 5 Resultados Bs aea 12 1 6 Estrutura do ETA ALM setas a E Rs aqi 12 CAPITULO 2 AUTOMA O NO CONTEXTO HISTORICO E SOCIAL sossesseeseeee11ss 14 SE Eban EEE 14 2 2 A evolu o hist rica e SOCIAL caca ieta dara eas ag aitik 15 dd ZEGOE EEN 17 2 4 Aplica es nos dias GIDOIEN eg teetan ee 18 2 5 Lauda el a io RSRS RR RS PRO
38. e Software 3 3 1 Software Arduino Development Enviroment Para o desenvolvimento upload e debug do c digo de programa o no hardware do microcontrolador Arduino foi necess rio o uso do Software livre de desenvolvimento da plataforma Nesse ambiente necess rio usar a linguagem de programa o Wiring que derivada da linguagem C e C Algumas bibliotecas espec ficas j fazem parte do aplicativo e por se tratar de Software livre existe a possibilidade de adicionar ou criar outras dependendo do que ser criado ou modificado O Arduino IDE possui a capacidade de reconhecimento de todas as estruturas da linguagem C e tamb m de alguns recursos da linguagem C com o c digo criado e compilado poss vel realizar o upload para a placa Arduino ou seja caso o c digo obede a s regras da linguagem e nenhum erro seja identificado gerado o c digo bin rio equivalente ao que foi criado e ent o gravado no microcontrolador para posterior utiliza o 3 3 2 Software Processing O Processing PROCESSING 2008 REAS amp FRY 2007 uma linguagem de programa o tamb m licenciada como open source e voltada para manipula o gr fica Tamb m foi desenvolvida no contextos das artes e do design e viabiliza que pessoas que tenham pouca familiaridade com linguagens de programa o e mestrias em outras reas do conhecimento possam obter resultados rapidamente Tamb m para fomentar a intera o entre Processing e
39. e o sinal recebido for MATUSCULO LUZsala 255 Seta o brilho do LUZ 255 Ligado if mensagem SN Se o sinal recebido for s minusculo LUZsala A Seta o brilho do LUZ desligado if mensagem EN LUZcozinha 255 if mensagem c H LUZcozinha if mensagem DN LUZsuite 255 if mensagem DN LUZsuite if mensagem EN LUZbanheiro 255 if mensagem EN LUZbanheiro if mensagem DN LUZquarto2 255 if mensagem OA 1 LUZquarto2 1 Figura 4 13 Comandos para ligar ou desligar l mpadas Fonte Autor Por fim o c digo dever escrever o comando requisitado 0 ou LOW ou 255 ou HIGH no pino correto proporcionando acionar o atuador correto acendendo ou apagando as l mpadas respectivas conforme figura 4 14 50 oo sketch arduino Arduino 0022 pnalogrite pinoLUZsala LUZsala escreve o valor analogico no pino do LUZ sala ana logiirite pinoLUZcozinha LUZcozinha pnalogWrite pinoLUZsuite LUZsuite pnalogWrite pinoLUZbanheiro LUZbanheiro ana loglrite pinoLUZquartoZ LUZquartoZ digo Arduino Controle de iluminacao residencial Figura 4 14 Escrita do comando na no pino respectivo Fonte Autor A verifica o do c digo pode ser executada pressionando o primeiro bot o direita dispon vel dentro do ambiente de desenvolvimento chamado verify Caso o c digo este
40. eneficiariam com o a automa o residencial o imobili rio teria vantagens pelo fato de classificar im veis de acordo com o n vel de tecnologia empregado Os propriet rios e os construtores poderiam ser capazes de avaliar o retorno do capital investido em tecnologia para diferenciar seus im veis dos que n o possuem nenhum benef cio de automatiza o e assim atrair compradores Do outro lado da cadeia os fabricantes de produtos podem melhorar o foco de seus produtos e o marketing associado a eles Da mesma forma que a localidade do im vel a quantidade de vagas de estacionamento e os servi os de seguran a s o fatores importantes que posicionam o im vel em uma escala de valores a presen a ou n o de tecnologia pode se tornar tamb m um aspecto relevante no processo de decis o da compra 18 2 4 Aplica es nos dias atuais Muito se fala sobre novidades tecnol gicas tend ncias futuristas e outras solu es que poder o equipar nossos lares no futuro Este o problema estamos sempre falando em futuro no entanto com as atuais facilidades e at mesmo incentivo de produ o de novas tecnologias em solo nacional nos deixa perceber que j a hora de vivermos o presente da automa o residencial Nas condi es atuais o ambiente de uma casa inteligente pode apresentar diversos outros subsistemas que podem de certa maneira possuir integra o e controle unificado Isso vem sendo proporcionado devido r pida evolu
41. ez verificada a correta comunica o entre o notebook e o microcontrolador efetuou se o teste da plataforma completa O iPad possui o aplicativo TouchOSC previamente instalado por meio deste aplicativo que ser o enviados os comandos que acionaram as l mpadas Para que seja poss vel enviar os dados do tablet para a o Arduino necess rio que o tablet e o computador que receber as informa es estejam na mesma rede wifi o computador 64 dever possui um IP v lido e fixo o Software Processing dever estar em modo run e com o c digo preparado portas e taxas de transmiss o sendo as mesmas configuradas no aplicativo TouchOSC e no hardware microcontrolador para receber e enviar as informa es de maneira correta Ap s a correta conex o os testes de fato podem ser efetuados ao pressionar o bot o denominado Sala na tela do tablet a luz correspondente dever acender na maquete Isso ocorre pelo fato que o momento em que o bot o pressionado pressionado o aplicativo dispara o envio de um pacote com a string 1 togglel onde 1 representa o numero do bot o e o valor para ligar ou desligar a luz a string capturada e o Processing faz a interpreta o desconsiderando os nove primeiros caracteres da string e transformando o ultimo caractere em um n mero O valor recebido inserido em um outro par metro o qual submetido a uma nova leitura e envio do comando S mai sculo ou s min sculo pa
42. ggle Multi Fader V Multi Fader H Figura 4 17 Criando Bot es Fonte Autor 53 D E necess rio observar na figura 4 18 na barra lateral esquerda que deve se manter o nome do bot o toggleN onde N o numero do bot o isto necess rio pois a pr xima camada far um filtro dos pacotes recebidos com este comando Mantendo tamb m a marca o em modo auto isto far com que o pacote UDP com protocolo OSC enviado atrav s do iPad v com as informa o 1 toggleN Podemos adicionar tamb m texto para a facilita o do entendimento do usu rio final clicando com o bot o direito e selecionando label V IODO TouchOSC Editor interface do sistema mono touchosc b B PK OB E re Gu E New Open Save Save As Cut Copy aste Delete indo Grid J 20 5 Sync About Name togglel Color Gray H X goti W uan E e z Sala TI 10 MH ugar osc M auto 1 Value Range S From olf To mf Suite M C Local feedback off Banheiro Quarto 2 Figura 4 18 Personalizando a interface Fonte Autor 4 3 5 Processing Esta etapa por representar a camada de interface l gica computacional proporcionar comunica o correta entre o Software TouchOSC instalado no iPad e o hardware microcontrolador Arduino Assim como na cria o da interface gr fica esta etapa tamb m foi criada totalmente em conjuntos com as outras camadas devendo operar de maneira que integre as 3 camadas fazen
43. iar respectivos objetos e um array para a 55 inicializa o e adi o de mais bot es O c digo pode ser analisado na integra no APENDICE B deste documento Codigo Processing Mono Processing 1 2 1 oid setup oscP5 new OscP5 this 8088 Inicia a escuta do oscP5 p arduinoPort new Serial this Serial list B 9680 oid oscEvent OscMessage theOscMessage Todas as vezes que se receber uma naova mensagem 0S String addr thelscMessage addrPattern if addr indexOf 1 toggle led Se int i int addr charAt 9 8x38 er eiros carac luz i int theOscMessage get 8 f LoatValue coloca o valor L i Figura 4 20 C digo contendo as bibliotecas e objetos Fonte Autor As linhas do c digo mostradas na figura 4 21 s o usadas para inicializar os objetos oscP5 permitindo iniciar a escuta de novas mensagens recebidas atrav s da porta 8000 a qual dever ser tamb m configurada na interface do iPad E a porta serial permitindo tanto leitura quanto escrita nas portas escolhidas O trecho Serial list 0 indica qual porta gostar amos de escrever no projeto em quest o necess rio que seja 0 Em seguida temos o valor do baud que representa o numero de eventos por segundo que s o transferidos neste prot tipo foi utilizado o valor 9600 56 BOO Codigo_Processing_Mono Processing 1 2 1 Codigo Processing Mono Serial arduinoPort
44. igura 5 1 Detalhe do hardware microcontrolador e l mpada rrura 63 Figura 5 2 Teste de funcionamento do sistema sic cities sar Sateen asia a 64 LISTA DE TABELAS Quadro 1 C modos x Pinos raa Quadro 2 Tabela com referencias de comando Quadro 3 Custo total dos equipamentos utilizando no projeto RESUMO Este trabalho apresenta a especifica o e implementa o de um prot tipo para controle de automa o residencial dist ncia utilizando um iPad e um microcontrolador Arduino Esse conjunto de dispositivos tem como objetivo automatizar a ilumina o de uma resid ncia provendo facilidade e dinamismo para usu rios deficientes ou n o De forma inovadora o tablet iPad poder controlar toda a ilumina o de uma resid ncia atrav s de simples toques em tela e comunica o Wi Fi Para isso s o necess rios al m do tablet iPad com sua interface gr fica personalizada um hardware microcontrolador Arduino o Software livre Processing para leitura dos dados enviados pela rede Wi Fi ao computador e reenvio ao microcontrolador maquete residencial para a representa o de uma casa O iPad enviar pacotes UDP contendo protocolo OSC via Wi Fi ao computador com Software Processing instalado este Software encaminhar ao microcontrolador a seqii ncia de a es necess rias o qual realizar a fun o desejada acender ou apagar as luzes de um determinado c modo de uma resid ncia representada
45. im aciona o rel 42 eu que su EEE E A A A A a A a A A A A E A A A A A A A RA POPUP NO PN PPA PDA PO ND PAN ND ND PU PN PN ND OL PP PN ND A NNE ND AE Dat over oe oo ot se oo er eres CU eee ee er o er e er os our errors ss ee que uu vue Figura 4 5 Liga es F sicas Fonte Autor Figura 4 6 Liga es F sicas Fonte Autor Cada c modo tem seu controle independente atrav s de um determinado pino no Arduino conforme quadro 1 43 Quadro 1 C modos x Pinos zer Fonte Autor Sempre que se usa um rel ou qualquer outro dispositivo que contenha uma bobina necess rio colocar um diodo invertido em paralelo com a bobina Isso necess rio pois quando o rel desligado gera uma descarga el trica na parte do circuito que o alimentou O diodo nesse caso serve para impedir que essa descarga passe para o circuito 4 3 3 Ligando o Arduino No desenvolvimento do prot tipo foi utilizado como um dos ambientes de desenvolvimento o aplicativo Arduino conforme figura 4 7 necess rio para a escrita do c digo e upload dentro do hardware No caso do autor foi utilizada a vers o para Mac OS X no entanto vers es para outros sistemas operacionais podem ser encontrados tamb m atrav s do site HTTP Arduino cc en Main Software A linguagem utilizada para o desenvolvimento do prot tipo foi a linguagem pr pria do Arduino
46. ja correto deve ser executado o upload para o hardware isso poss vel pressionando o pen ltimo bot o esquerda A partir deste momento j pode ser testada a funcionalidade da automa o atrav s do envio de comandos usando a fun o serial monitor proveniente no ambiente de desenvolvimento do Arduino conforme ilustra o 4 15 51 Arduino OO KS OO 0 55 seg6jun 2338 Reinaldo Oliveira Q ee ee GEIS EK I E lore A sketch_arduino Arduino 0022 OO DOEL e sera Monitor DO GGE C digo A int mensagem Manda um sinal para a m 1 dev tty usbmodem641 int pinoLUZsala 12 int LUZsala 8 int pinoLUZcozinha 11 int LUZcozinha 8 int pinoLUZsuite 10 int LUZsuite O int pinoLUZbanheiro 9 int LUZbanheiro int pinoLuZquarto2 8 int LUZquarto2 0 I r f he za C Autoscroll No line endin 9600 baud Serial begin 9608 entrada seria g E E oid Loop if Serial avai lable gt 8 mensagem Serial read if mensagem SI Binary sketch size 2208 bytes of a 32256 byte maximum Figura 4 15 Envio de comandos via Serial Monitor Fonte Autor 4 3 4 Interface gr fica A interface gr fica foi criada totalmente em conjunto com as camadas de aplica o e de interface l gica computacional no que diz respeito depend ncia de linguagem de programa o e compatibilidade Ou seja os par metro usados aqui s o pr requisitos
47. mercado nacional porque n o utilizarmos esses novos gadgets tecnol gicos de maneira inovadora dentro de nossas resid ncias 1 2 Objetivos do Trabalho O objetivo geral do trabalho desenvolver um prot tipo que visa automatizar a ilumina o de uma resid ncia via Wi Fi ligado a um microcontrolador Arduino usando como plataforma de comunica o um tablet m vel iPad Possibilitando acender ou apagar a dist ncia as luzes de uma resid ncia Esse procedimento se dar atrav s de toque de determinados bot es na tela do dispositivo m vel possibilitando escolher a luz de qual c modo ser ligada Para o correto funcionamento da solu o algumas tarefas dever o ser executadas Como objetivos espec ficos destacam se o desenvolvimento de uma arquitetura para implementa o f sica do projeto Ou seja implementar no Arduino de forma correta as l mpadas que representam as luzes da casa ligando nas sa das anal gicas do microcontrolador com a finalidade de prover a energia necess ria quando o comando for enviado pelo dispositivo m vel A programa o do hardware microcontrolador Arduino Ou seja desenvolvimento do c digo de programa o na linguagem pr pria do microcontrolador para que este receba as informa es do iPad ao computador e interprete de forma correta qual comando foi enviado 11 A adequa o e programa o da interface gr fica para o iPad do aplicativo que enviar protocolos OSC ou seja desenvol
48. ncia por exemplo o monitoramento de c meras atrav s da rede 3G eliminando a necessidade do tablet estar na mesma rede wifi 70 REFERENCIAS APPLE Apple Iphone Mobile Phone Ipod and Internet Device 2008 Disponivel em http www apple com iphone Acessado em 15 de mar o de 2011 ARDUINO Arduino Dispon vel em lt http www Arduino cc gt Acesso em 03 de mar o de 2011 BESEN Nelson Sistema dom tico para automa o e controle de um c modo residencial 1996 69 f Trabalho de Conclus o de Curso Bacharelado em Ci ncias da Computa o Centro de Ci ncias Exatas e Naturais Universidade Regional de Blumenau Blumenau BOLZANI C Resid ncias Inteligentes Editora Livraria da F sica 2004 BOLZANI C NETTO M The engineering of micro agents in smart environments International Journal of Knowledge based and Intelligent Engineering Systems v 13 n 1 p 31 38 2009 DEPIN F bio M Prot tipo de Software para dispositivos m veis utilizando Java ME para c lculo de regularidade em rally 2002 55 f Trabalho de Conclus o de Curso Bacharelado em Ci ncias da Computa o Centro de Ci ncias Exatas e Naturais Universidade Regional de Blumenau Blumenau E Sebastian Going keyless How it will help people with mobility issues Dispon vel em http www disaboom com Living accessiblehomearticles going keyless how it will help people with mobility issues aspx 2008 GALVIN Deleon Prot
49. o 4 3 3 1 O c digo Arduino A primeira etapa de desenvolvimento de programa o foi utilizando o ambiente de desenvolvimento do Arduino O c digo esta integralmente apresentado no Ap ndice A deste documento A figura 4 10 ilustra o trecho do c digo do Arduino que onde se define qual pino representar cada c modo alem disso zerado o valor do brilho de cada l mpada o qual A poder variar de 0 255 sendo que 0 representa desligado e 255 representa ligado ou ainda LOW para desligado e HIGH para ligado int mensagem A int pinoLUZsala int LUZsala 6 12 int pinoLUZcozinha 11 int LUZcozinha int pinoLUZsuite 10 lint LUZsuite O int pinoLUZbanheiro 9 int LUZbanheiro int pinoLUZquarto2 8 lint LUZquarto2 Binary sketch size 2208 bytes of a 32256 byte maximum 5 sketch_arduino Arduino 0022 odigo Arduino Controle de iluminacao residenciql Manda um sinal para a mensagem serial qual pino o LUZ esta conectado valor do brilho do pino Figura 4 10 Definindo os pinos no c digo Fonte Autor 47 Na seqii ncia do c digo conforme figura 4 11 se configura qual ser a taxa de transmiss o de para o recebimento dos dados na porta serial Na situa o do projeto foi escolhida o valor escolhido foi 9600 sketch arduino Arduino 0022 int pinoLUZquarto2 8 int LUZquarto2 E
50. o desenvolvimento do projeto foi utilizado para o 33 desenho da planta baixa da maquete residencial E amplamente utilizado em arquitetura design de interiores engenharia mec nica engenharia geogr fica engenharia el trica e em v rios outros ramos da ind stria O AutoCAD atualmente disponibilizado em vers es para o sistema operacional Microsoft Windows e Mac OS embora j tenham sido comercializadas vers es para UNIX 3 3 5 10S iOS o sistema operacional para devices m veis da Apple foi desenvolvido originalmente para o iPhone no entanto hoje tamb m usado em iPod Touch iPad e Apple TV No projeto em quest o o sistema operacional que rodar no iPad A Apple n o permite o sistema operacional rodar em hardware de terceiros A interface do usu rio do iOS baseado no conceito de manipula o direta utilizando gestos em multi toque A intera o com o sistema operacional inclui gestos como apenas tocar na tela deslizar o dedo e o movimento de pin a utilizado para se ampliar ou reduzir a imagem Conta com aceler metros internos que s o usados por alguns aplicativos para responder agita o do aparelho um resultado comum o comando de desfazer ou rod la em tr s dimens es um resultado comum a mudan a do modo retrato para modo paisagem A interface do usu rio do iOS baseado no conceito de manipula o direta utilizando gestos multi touch Elementos de controle de Interface consistem de
51. parte dos sistemas operacionais por ser de baixo custo e visto que os computadores atualmente possuem v rias portas USB mostra que essa forma de conex o a mais indicada para o projeto Outro fator que evidencia o porqu de utilizar essa conex o a quest o da placa Arduino UNO possuir uma entrada e sa da de dados via USB 26 USB Universal Serial Bus tem a particular fun o de permitir a conex o de muitos perif ricos simultaneamente pode se conectar ate 127 dispositivos em um barramento USB ao barramento e este por uma nica tomada se conecta placa m e MONTEIRO 2004 3 1 3 UDP O UDP user data protocol foi o protocolo utilizado para a transmiss o dos pacotes entre o iPad e o computador isso se da pelo fato do aplicativo usado no iPad enviar os pacotes desta maneira Segundo a RFC 768 User Datagram Protocol UDP usa o protocolo IP internet protocol como subjacente utilizado como modo de transmiss o de pacotes de comunica o por um computador ligado a uma rede de computadores Este protocolo prov um procedimento de envio de mensagens por programas para outros programas O protocolo orientado transa o a entrega e um a dupla prote o n o s o garantidas 3 1 4 OSC O uso do protocolo OSC neste projeto se da pelo fato do aplicativo utilizado para a troca de comunica o entre iPad e computador enviar as mensagens usando este formato Os motivos pela escolha deste aplica
52. perando na mesma frequ ncia como por exemplo telefones sem fio roteadores Wi Fi ou mesmo fornos de microondas n o foi objeto de estudo a obstru o devido ao fechamento de portas ou movimenta o de pessoas causou instabilidade no sistema e o n mero de pacotes perdidos aumentava substancialmente devido a esses eventos Durante os testes em redes wifi com baixa intensidade devido a dist ncia do roteador ou interfer ncias externas o prot tipo se mostrou inst vel ao acionar o bot o no tablet nem sempre o pacote foi capturado pelo Processing promovendo uma ilus o ao que realmente estava ocorrendo na tela do tablet era mostrado que o bot o estava acionado e portanto a luz tamb m deveria estar no entanto nem 67 sempre isso foi verificado A utiliza o de um notebook pessoal como meio de transporte dos pacotes um ponto delicado para tornar o sistema comercial esse fator pode ser contornado atrav s do uso de outros componentes acoplados ao microcontrolador existem shields dispon veis no mercado que possuem a funcionalidade wifi ou at mesmo com a possibilidade de inserir chips telef nicos GSM Neste caso o notebook seria dispensado e o envio dos comandos seria de maneira direta entre o iPad e o microcontrolador O uso destes complementos foi descartado no projeto em quest o devido ao seu custo e a dificuldade de encontr los no mercado nacional 68 CAPITULO 6 CONCLUSAO 6 1 Conclus es As oportunidades te
53. que ter o suas ilumina es automatizadas O primeiro passo para essa representa o foi o desenvolvimento de uma planta baixa utilizando Software AutoCAD a planta composta por dois quartos dois banheiros sala cozinha e uma garagem A Figura 4 3 ilustra quais s o os c modos automatizados e como ser o fisicamente distribu dos na maquete GARAGEM Figura 4 3 Planta baixa Fonte Autor Para a constru o da maquete foi utilizado papel pluma A maquete possui fabrica o pr pria do autor e est em escala 1 33 Em cada c modo da resid ncia s o implementadas funcionalidades independentes para controle de ilumina o que acrescentam intelig ncia no cen rio automatizado 41 Figura 4 4 Foto maquete sendo constru da Fonte Autor 4 3 2 Liga es f sicas Ap s a conclus o da maquete iniciaram os trabalhos de prototipagem e liga o f sica das l mpadas nos respectivos c modos Cada l mpada deve ser ligado a um circuito como o das figuras 4 5 e 4 6 e a um determinado pino no Arduino O consumo m dio de um rel aproximadamente 40mA Por esse motivo n o se pode lig lo diretamente na sa da do Arduino pois o rel consome mais corrente do que a sa da do Arduino pode fornecer Para contornar essa defici ncia foi usado um transistor NPN que ser acionado pelo pino do Arduino e este s
54. ra Cap tulo 2 Automa o residencial no contexto hist rico e social Esse cap tulo apresenta uma descri o profunda e detalhada da como o conceito da automa o residencial evoluiu durante os tempo se tornou um s mbolo de futuro livre de tarefas dom sticas facilidades e comodismo para seus usu rios al m de um levantamento de como a dom tica vem sendo trabalhada nos dias atuais tornando se conceito de futurismo aliando o campo de aplica o tecnol gica e se integrando com o espa o arquitet nico e de telecomunica es Ainda mostrando as vantagens de existirem casas inteligentes podendo ser considerada um promotor de qualidade de vida sendo que a constru o destes sistemas tecnol gicos 13 contribuiriam para a acessibilidade de pessoas com necessidade especiais corroborando ainda para a ascens o de sua autonomia e independ ncia Cap tulo 3 Bases metodol gicas para resolu o do problema Neste cap tulo apresentado o referencial te rico e tecnol gico que comp e a teoria por tr s do projeto Al m de tratar da aplica o dos conte dos vistos nas disciplinas pertinentes e em outras publica es visando a implementa o de solu es para o problema levantado no capitulo anterior Para isso ser o apresentados sucintamente as ferramentas que auxiliar o no desenvolvimento do projeto Cap tulo 4 Modelo Proposto Este cap tulo trata do desenvolvimento e a vis o do projeto especific
55. ra o Arduino atrav s de uma conex o serial iniciada Com isso o Arduino executar a liga o da l mpada do c modo sala Figura 5 2 Teste de funcionamento do sistema Fonte Autor 5 3 Resultados da Aplica o do Modelo Como resultado da finaliza o do prot tipo infere se a possibilidade acionar atuadores para ligar ou desligar as luzes de uma maquete residencial 65 O resultado obtido atrav s de um conjunto de Softwares e hardwares Com o uso do dispositivo m vel iPad e permitido o envio de uma mensagem ao computador conectado ao hardware microconrolador interpretando e acionando o rel correto e correspondente de cada c modo da maquete Se espera do iPad em conjunto com o Software TouchOSC o correto envio da mensagem ao computador para a an lise do pacote e reenvio ao hardware Arduino 5 4 Custos do modelo proposto O or amento do projeto foi onerado em fun o de ser acad mico portanto diversos testes e falhas foram apresentados durante a implementa o sendo necess rios diversos insumos que acabaram por ser dispensados durante o processo de constru o Para a constru o final do projeto n o necess ria a compra dos diversos itens eletr nicos relacionados no in cio do desenvolvimento O kit Arduino iniciante dispensado sendo necess rio somente o Arduino UNO Como sugest o para redu o de custos podemos citar o fato da plataforma Arduino ser Open Hardware desta forma sua mont
56. respons vel por enviar as informa es fornecidas por seu usu rio via Wi Fi a um computador que servir de camada de comunica o entre o tablet e o hardware microcontrolador Figura 4 1 Esquem tico Fonte Autor 36 O prot tipo proposto formado por diversos aplicativos e diferenciados hardwares e componentes entre eles a b c d e f 8 h JU k D Microcontrolador Arduino UNO Notebook iPad Rel s L mpadas Conex es Cabo USB Maquete residencial Software Arduino Software Processing Software TouchOSC interface editor Aplicativo TouchOSC No notebook ser executado o aplicativo Processing que dever estar em modo run durante todo funcionamento do prot tipo Este ser o meio de comunica o entre o iPad e o hardware microcontrolador O notebook ainda ser utilizado para a compila o e embarca o do c digo dentro do microcontrolador usando o Software Arduino Development Enviroment e a personaliza o da interface gr fica que ser embarcada no iPad O aplicativo TouchOSC o respons vel por alterar o estado dos objetos que forem conectados ao microcontrolador esta altera o ser feita via Wi Fi enviando pacotes UDP do iPad para novamente ao notebook 37 4 2 Camadas e seu funcionamento A figura 4 2 representa o fluxo das camadas e funcionamento do prot tipo proposto Camada de comunica o Wifi Macbook Desenvolvimento Camada de comunic
57. rincipais preocupa es dos projetista ou instaladores de sistemas de automa o deve ser citada a integra o entre estes sistemas e novas tecnologias Apesar dos novos produtos possu rem tecnologias complexas disp em de interfaces amig veis e que podem ser operadas com facilidade pelo usu rio final Quando um grande numero de produtos trabalham sem comunica o e integra o acabam virando uma dificuldade para o usu rio final por exemplo o fato de existirem dois sistemas de controle de ilumina o que n o conversam entre si atuando de forma separada as tecnologias acabariam por entrar em conflito No entanto quando se prev essa automa o no in cio de um projeto de uma resid ncia acarretaria em economia para o usu rio diminu do a quantidade de cabos e ainda aumentando as possibilidades dos sistemas 22 2 5 3 Integra o com Telecomunica o Entre os fatores que mais impressionam o usu rio nem sempre a engenharia por tr s da automa o est em primeiro lugar e sim a forma moderna que ele estar controlando e acessando tudo Hoje um dos fatores que podem se tornar um grande atrativo para a automa o residencial permitir ao usu rio o controle dos processos atrav s de tablets e celulares especialmente os produtos da Apple iPad iPhone ou iPod Paralelamente a isso est o fato de se poder controlar o sistema residencial de fora da casa usando variadas redes de telecomunica o O iPad uma
58. rios 25 3 1 1 Wifi A tecnologia wifi foi utilizada por possibilitar implementar comunica o e conex o sem fio entre computadores e outros dispositivos compat veis como celulares impressoras e tablets que estejam pr ximos geograficamente Neste projeto ela o meio de comunica o que possibilita a conex o e envio de mensagens entre o tablet iPad e computador por n o utilizar cabos permitir o usu rio a controlar as necessidade de qualquer ponto dentro dos limites de alcance da transmiss o de radiofregii ncia Wi Fi um conjunto de especifica es para redes locais sem fio WLAN Wireless Local Area Network baseada no padr o IEEE 802 11 O nome Wi Fi tido como uma abreviatura do termo ingl s Wireless Fidelity embora a Wi Fi Alliance entidade respons vel principalmente pelo licenciamento de produtos baseados na tecnologia nunca tenha afirmado tal conclus o http www infowester com wifi php 3 1 2 USB No prot tipo proposto a necessidade do uso do USB se faz pelo fato do computador precisar enviar mensagens ao hardware microcontrolador Portanto necess rio que haja conex o que al m de prover energia ao computador tamb m seja utilizada para a transmiss o de informa o Outra raz o que leva a escolha da conex o USB devido a sua simplicidade na configura o e manuseio Por se tratar de uma conex o confi vel devido a protocolos pr prios possuir compatibilidade com grande
59. sagem POI 74 LEDbanheiro 255 if mensagem b LEDbanheiro 0 if mensagem Q LEDquarto2 255 if mensagem q LEDquarto2 0 analog Write pinoLEDsala LEDsala escreve o valor analogico no pino do LED vermelho analog Write pinoLEDcozinha LEDcozinha analogWrite pinoLEDsuite LEDsuite analog Write pinoLEDbanheiro LEDbanheiro analogWrite pinoLEDquarto2 LEDquarto2 analogWrite pinoLEDlove LEDlove 75 AP NDICE B C digo Processing Automacao de iluminacao Residencial import oscP5 Importa biblioteca OSC P5 library import netP5 import Processing serial Importa biblioteca serial library Serial ArduinoPort define ArduinoPort como conex o serial OscP5 oscP5 define oscP5 como conex o OSC int luz new int 6 Array que possibilita a adi o de mais bot es toggle no TouchOSC void setup oscP5 new OscP5 this 8000 Inicia a escuta do oscP5 por mensagens na porta 8000 enviadas do telefone ArduinoPort new Serial this Serial list 0 9600 define que a porta 9600 a para serial do Arduino void oscEvent OscMessage theOscMessage Todas as vezes que se receber uma naova mensagem OSC esse processo se iniciar 76 String addr theOscMessage addrPattern captura a string recebida coleta e interpreta de onde vem e qual valor if addr indexOf 1 toggle 1
60. se d atrav s do Software Processing este aplicativo ser respons vel por intermediar as mensagens enviadas pelo iPad e redirecionar ao Arduino O c digo desenvolvido para o Processing ir interpretar os pacotes OSC enviados atrav s da rede Wi Fi por protocolo UDP traduzir para comandos espec ficos que podem ser entendidos pelo microcontrolador Arduino e envia los via USB para o mesmo para que possam ser executados de forma correta Camada de aplica o Toda a programa o desta camada deve estar em total sintonia com as camada de interface gr fica do usu rio 4 2 4 Camada de Aplica o Programa o Arduino O objetivo dessa camada mostrar a ferramenta que foi usada para a programa o do hardware microcontrolador Arduino A programa o do c digo do microcontrolador deve estar em total sintonia com as informa es recebidas pela camada l gica de interface computacional Esta camada deve prover o funcionamento da automa o atrav s do ciclo de 39 desenvolvimento incluindo as fases de programa o simula o instala o teste depura o e implementa o Toda a informa o proveniente das outras camadas faz com que a programa o tenha que se tornar interativa e inteligente o suficiente para que o algoritmo entenda as informa es repassadas pelas outras camadas e interfira no comportamento da casa 4 2 5 Camada de personaliza o de Interface com o Usu rio O objetivo da camada de interface
61. te Os microcontroladores s o dispositivos semicondutores e possuem uma vasta utiliza o no mercado seja na rea de automa o residencial microondas automa o industrial ou embarcada rob s da linha de montagem automotiva ou computadores de bordo e at automa o predial elevadores e alarmes Por ser limitado geralmente n o empregado 29 caso seja necess rio utilizar uma quantidade de mem ria acima de sua capacidade GIMENEZ 2004 3 2 5 1 Microcontrolador Atmega328P O ATmega328P um microcontrolador 8 bits de baixa potencia que foi desenvolvido pela empresa ATMEL Esse microcontrolador de arquitetura RISC que trabalha a uma freq ncia de 16MHz Este microcontrolador possui as mem rias Flash EEPROM e RAM O ATmega328P possui 32K Bytes de mem ria Flash 1k Byte de mem ria EEPROM e 2k bytes de RAM Ele tamb m e composto por catorze portas digitais e seis portas anal gicas ATMEL 2011 3 2 5 2 Arduino Arduino segundo o site oficial uma plataforma eletr nica de prototipagem de c digo aberto baseada em hardware e software flex veis e f ceis de usar Seu prop sito atender a artistas designers hobbistas ou qualquer um que esteja interessado em criar objetos ou ambientes interativos O m dulo pois que ser utilizado para controle e tamb m como atuador mais complexo ser a plataforma Arduino exibido na figura 3 2 Figura 3 2 Placa Arduino UNO Fonte http ww
62. tipo de sistema de CRM para dispositivos m veis utilizando a tecnologia NET 2004 89 f Trabalho de Conclus o de Curso Bacharelado em Ci ncias da Computa o Centro de Ci ncias Exatas e Naturais Universidade Regional de Blumenau Blumenau KR GER Erasmo Prot tipo de sistema de seguran a predial atrav s de monitoramento utilizando recursos da internet 2002 61 f Trabalho de Conclus o de Curso Bacharelado em Ci ncias da Computa o Centro de Ci ncias Exatas e Naturais Universidade Regional de Blumenau Blumenau 71 MEYER Gordon Smarth Home Hacks Tips amp Tools for Automating Your House Sebastopol O Reilly M dia 2004 MURATORI Jos Roberto FORTI Jos C ndido OMAI Paulo Associa o Brasileira de Automa o Residencial Home Cabling Training Manual 2004 MURATORI Jos Roberto AURESIDE Integra o de Sistemas Residenciais Congresso BICSI 2001 S o Paulo 2001 MURATORI J R Instala es El tricas com novas abordagens 2008 Artigo dispon vel em http www institutodofuturo com br setor eletrico set08 htm Acesso em 05 de mar o de 2011 N Farias C M Buchalla A classifica o internacional de funcionalidade incapacidade e sa de da organiza o mundial da sa de conceitos usos e perspectivas Revista Brasileira de Epidemiologia 8 2 187 193 2005 PROCESSING Processing Dispon vel em lt http www processing org gt Acesso em 03 de mar o de 2011
63. tivo ser o discorridos no andamento do projeto Open Sound Control OSC um protocolo para comunica o entre computadores sintetizadores de som e outros dispositivos multim dia HT TP opensoundcontorl org No projeto em quest o serve para enviar mensagens entre a aplica o TouchOSC e o Software Processing Uma aplica o identificada pelo endere o IP e por uma porta 172 20 85 123 3000 As mensagens podem ser enviadas como inteiros floats e string E sempre iniciada por por exemplo a mensagem contendo o nome bot o pressionado e o seu valor dever ser nomedobotaovalor si mensagem com dois valores uma string e um inteiro Para o funcionamento no Processing necess rio o uso de uma biblioteca espec fica oscP5 27 3 2 Componentes F sicos 3 2 1 L mpadas A l mpada incandescente ou l mpada el trica um dispositivo el trico que transforma energia el trica em energia luminosa e energia t rmica Thomas Alva Edison em 1880 construiu a primeira l mpada incandescente utilizando uma haste de carv o muito fina que aquecendo at pr ximo ao ponto de fus o passa a emitir luz No projeto em quest o s o usadas l mpadas de 6 3V de menor tamanho utilizadas na simula o de ilumina o dos c modos 3 2 2 Rel s Rel uma chave eletro mec nica ou n o podendo estar aberta ou fechada dependendo do momento que um sinal aplicado a principal aplica o no projeto em quest
64. troca de dados com um aplicativo cliente servidor de uma empresa atrav s de dispositivos m veis A aplica o visa auxiliar o trabalho de relacionamento entre empresa e clientes diretamente no campo disponibilizando informa es importantes para o usu rio sobre seus clientes e tamb m fazendo a parte de for a de vendas no front 17 O desenvolvimento desse trabalho prev a implementa o de um prot tipo de controle de automa o de ilumina o residencial a dist ncia onde ser utilizado um dispositivo m vel que suporte envio de pacotes com mensagens OSC Para o ambiente residencial prev se o desenvolvimento de uma maquete ligada a circuitos de ilumina o e hardware microcontrolador Arduino No desenvolvimento da programa o do hardware ser usada linguagem de programa o Arduino para o desenvolvimento da camada de interface l gica computacional entre o dispositivo m vel e o hardware microcontrolador ser usada linguagem Processing e para a camada de interface gr fica ser utilizado editor de interface para TouchOSC 2 3 Benef cios Assim como outras novidades postas no mercado automa o residencial inicialmente recebida pelos usu rios como um s mbolo de status e modernidade Com o passar do tempo a aceita o da nova tecnologia passa a ser sinal de conforto integra o acessibilidade e acesso remoto E por fim ela se tornar uma necessidade vital e um fator de economia Entre os setores que se b
65. uxe e as comodidade que a tecnologia atual proporciona possibilitando ainda um aumento de qualidade de vida para uma parcela populacional que possui desvantagens em rela o a atual forma de organiza o social Por meio deste pressuposto que o projeto em quest o pretende aplicar este conceitos tecnol gicos a favor de pessoas com dificuldade de acessibilidade promovendo uma maior inclus o social 12 1 4 Escopo do Trabalho O projeto consiste na implementa o automa o de ilumina o residencial O prot tipo ser demonstrado usando uma maquete com a ilumina o correspondente de cada c modo N o faz parte do escopo do projeto desenvolver o controle de automa o de ilumina o em uma resid ncia real nem o desenvolvimento de um aplicativo em linguagem espec fica para o sistema operacional da Apple 0 iOS O projeto consiste em desenvolver mais uma funcionalidade para o tablet iPad permitindo a interliga o entre o microcontrolador Arduino Software Processing e o aplicativo TouchOSC 1 5 Resultados Esperados Com a finaliza o do projeto espera se ter uma maquete de ilumina o residencial totalmente automatizada podendo portanto acionar a dist ncia determinadas a es como acender ou apagar uma luz atrav s do tablet iPad usando comunica o sem fio 1 6 Estrutura do Trabalho Al m deste cap tulo introdut rio esta monografia est estruturada em mais cinco cap tulos e organizada da seguinte manei
66. vimento da interface gr fica com os bot es necess rios para representar cada c modo de uma resid ncia A programa o da camada de comunica o entre o computador e o Arduino Ou seja desenvolvimento do c digo de programa o na linguagem Processing essa camada receber as informa es via Wi Fi enviada pelo dispositivo m vel ao computador interpretando e enviando o comando correto ao hardware Arduino A realiza o e adequa o da maquete residencial Ou seja desenvolvimento de uma maquete em escala 1 33 de uma resid ncia para a representa o dos ambientes e adequa o das liga es el tricas na maquete 1 3 Justificativa e Import ncia do Trabalho Com a populariza o da internet computadores e nos ltimos anos os dispositivos m veis e redes sem fio as pessoas tem alterado o modo como se comunicam trabalham e se entret m Agora com o incentivo para a produ o dos tablets em solo nacional proporcionar um aumento da quantidade destes dispositivos na vida dos brasileiros instigando a criatividade das pessoas a se familiarizarem com esses novos equipamentos eletr nicos novas interfaces e com o conceito de interliga o de dispositivos em rede Tamb m pode se esperar mudan as nas rotinas dom sticas potencializando a possibilidade das resid ncias deixarem de ser inertes e se tornarem din micas e interativas com seus moradores poss vel ver claramente as vantagens que o avan o da ci ncia tro
67. w Arduino cc acessado em 20 de mar o de 2011 30 A razao por ter sido escolhida a placa Arduino UNO foi devido ao seu tamanho reduzido e ampla quantidade de informa es dispon veis nos f runs desenvolvedores A plataforma de programa o da placa chamada Arduino Environment oferece uma IDE para o desenvolvimento de c digos Para que ocorra a comunica o com o computador a placa oferece uma porta USB na qual utilizada tanto para provimento de energia quanto para transmiss o de informa o Esse processo ocorre de forma paralela 3 2 6 iPad Estudos feitos pela empresa Morgan Stanley mostram que o iPad pode se tornar o dispositivo m vel mais popular da hist ria Hoje cada vez mais as pessoas buscam mobilidade e os tablets passaram a ser uma alternativa mais eficiente para as pessoas que costumavam usar netbooks Por esses e outros motivos a escolha do gadget da Apple foi apontada para o desenvolvimento do projeto do autor 45 49 A if 339 35 a iPod Legacy 0 4M 30 iPhone 6 1M Netbooks 7 6M 25 iPod Touch 8 6M Nintendo DS 8 8M iPad Base Case 13 0M Sony PSP 14 5M iPad Bull Case 16 0M 24 5 15 10 5 ze ed mec A 10 20 30 42 SO 60 7Q DO iPod Legacy iPod Touch TE Phone rr Netbooks fi iPad Base Case rr Nintendo DS Sory PSP rr Pad Bul Case Figura 3 3 Crescimento do iPad no Mercado Fonte Morgan Stanley 31 3 3 Componentes d

Automação de iluminação residencial utilizando

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