Automacao Residencial Arduino Android

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CENTRO UNIVERSITÁRIO SALESIANO DE SÃO PAULO – UNISAL 
Curso de Ciência da Computação 
Automação Residencial com Integração do Arduino e 
SO Android: Um Estudo de Caso¹ 
Fabiano Augusto Cardoso da Silva 
e-mail: fabianoaugustoacs@hotmail.com 
 
RESUMO – O desenvolvimento de 
microcontroladores programáveis tem 
possibilitado o surgimento de diversos aplicativos 
nas mais variadas situações, das quais a 
automação residencial tem recebido atenção 
especial devido ao fato de proporcionar 
segurança. Este trabalho tem por objetivo 
apresentar a viabilidade da integração entre o 
Arduino e smartphones com o SO Android, 
direcionados para controlar alguns aspectos de 
uma residência. O projeto apresenta o 
funcionamento de um sistema de automação 
residencial utilizando um microcontrolador 
ATmega2560 com um Ethernet shield e módulo 
de identificação por rádio frequência, capaz de 
controlar lâmpadas e sensor de temperatura 
através de um aplicativo do sistema operacional 
Android para celular ou tablet. 
 
Palavras chaves: “Automação residencial”, 
“Arduino”, “Android”, “ATmega2560”. 
 
 
 
 
¹ Trabalho de conclusão de curso apresentado 
ao Centro Universitário Salesiano de São 
Paulo, como parte dos requisitos para a 
obtenção do Grau de Bacharel em Ciência da 
Computação. Orientador: Prof. Ms. Carlos 
Henrique L. Feichas. 
ABSTRACT - The development of programmable 
microcontrollers has made possible the 
emergence of various applications in the most 
varied situations, where the home automation has 
received special attention due to security. This 
work aims to present the feasibility of integration 
between Arduino and smartphones with Android 
OS, targeted to control some aspects of a 
residence. The design features the workings of a 
home automation system using a microcontroller 
ATmega2560 with an Ethernet shield and radio 
frequency identification module, able to control 
lights and temperature sensor through an 
application of the Android operating system for 
mobile or tablet. 
 
Keywords: “Automation home”, “Arduino”, 
“Android, “ATmega2560”. 
 
I - INTRODUÇÃO 
Atualmente pode-se verificar a necessidade da 
comodidade e facilidade das pessoas em 
diversas atividades do dia a dia, em especial a 
automação residencial. O objetivo do projeto visa 
disponibilizar a interação do cliente com a 
residência através de tecnologias de baixo custo 
disponíveis no mercado. O cliente terá interação 
total com todos os dispositivos da residência 
ligados ao microcontrolador, através de uma 
conexão estabelecida entre o roteador wireless e 
o aplicativo do celular. A interação continua 
também por meio do acesso aos portões da casa 
através de cartões de identificação por rádio 
frequência. Para a conclusão do projeto foram 
utilizados diversos componentes para o Arduino, 
descritos durante este artigo. Foi desenvolvido 
um aplicativo para o sistema operacional Android 
para o gerenciamento dos dispositivos da 
residência, ele é responsável para enviar as 
requisições ao roteador wireless que são 
processadas na placa do arduino, assim ativando 
e desativando os atuadores e sensores ligados a 
ele. 
 
II - DEFINIÇÕES IMPORTANTES 
A seguir são apresentados os conceitos 
fundamentais que orientam a produção do projeto 
desenvolvido. 
 
A. Microcontroladores 
Um microcontrolador é um computador dentro de 
um único chip, contendo um processador, 
memória e periféricos de entrada/saída. É um 
microprocessador que pode ser programado para 
funções específicas, em contraste com outros 
microprocessadores de propósito geral (como os 
utilizados nos computadores). Eles são 
embarcados no interior de algum outro dispositivo 
(geralmente um produto comercializado) para que 
possam controlar as funções ou ações do 
produto. Um outro nome para o microcontrolador, 
portanto, é controlador embutido. Os 
microcontroladores se diferenciam dos 
processadores, pois além dos componentes 
lógicos e aritméticos usuais de um 
microprocessador de uso geral, o 
microcontrolador integra elementos adicionais em 
sua estrutura interna, como memória de leitura e 
escrita para armazenamento de dados, memória 
somente de leitura para armazenamento de 
programas, EEPROM para armazenamento 
permanente de dados e interfaces de entrada e 
saída de dados. [1] 
B. Sistema operacional do celular 
O sistema operacional do celular é o conjunto de 
aplicativos cuja função é gerenciar os recursos do 
sistema. Por exemplo, definir qual aplicativo será 
executado primeiro pelo processador, 
gerenciamento da memória, etc. É a plataforma 
de interação entre você e o celular. [2] 
 
C. Automação residencial 
Hoje o conceito de Automação Residencial está 
mudado. Temos ao nosso alcance uma gama de 
possibilidades práticas e econômicas que utilizam 
a automação, desde a básica até a mais 
abrangente, em sistemas de integração para 
diversos ambientes. O resultado é um ambiente 
prático, confortável, agradável, mais bonito, 
valorizado e seguro, tudo isso de acordo com o 
interesse do usuário. Trata-se da aplicação de 
sistemas de controle baseados na automação 
para todas as funções encontradas no ambiente, 
integrando seus acionamentos e visando sempre 
a praticidade, simplicidade e objetividade dos 
comandos. Todas estas funções sem se desfazer 
da beleza, do conforto e valorizando o ambiente. 
[3] 
 
III - DESCRIÇÃO DO PROJETO 
Para o desenvolvimento deste projeto foi criada 
uma maquete que representa uma casa real com 
os principais itens a serem controlados pelo 
smartphone com Android: duas lâmpadas, um 
termômetro, um feixe de raio laser e um sensor 
de temperatura. A proposta é demonstrar a 
viabilidade de se controlar, remotamente, esses 
componentes de acordo com as necessidades do 
usuário. Nesse contexto, o sistema apresenta 
uma interface simples, amigável para que o 
usuário leigo possa controlar alguns aparelhos 
em sua residência. A Figura 1 apresenta a 
maquete com os componentes citados 
anteriormente. 
 
Figura 1 – Maquete com os componentes [12] 
 
As conexões dos componentes foram realizadas 
por meio de fios em uma “protoboard” e do 
microcontrolador “arduino”, em alguns 
componentes foi necessário utilizar a solda para 
uma conexão mais robusta. A Figura 2 apresenta 
com foram feitas as conexões. 
 
Figura 2 – Conexão Geral [12] 
 
 
 
 
O aplicativo para Android foi desenvolvido com 
um design simples e intuitivo para o usuário. Na 
tela principal conforme a Figura 3, são muitos 
dispositivos que podem ser controlados, porém 
somente algumas aplicados a esse projeto. 
 
Figura 3 – Tela principal [12] 
 
Figura 4 – Tela de controle das lâmpadas [12] 
 
Figura 5 – Tela de controle do alarme [12] 
No momento que é acionado alguma 
funcionalidade o aplicativo é enviada uma 
requisição para ser processada no Arduino. 
 
A comunicação do sistema de automação 
funciona por meio de uma conexão wireless entre 
o smartphone e o roteador, por sua vez ligado ao 
Ethernet Shield por um cabo de rede RJ45, que 
esta conectado ao arduino. O aplicativo do 
smartphone envia requisições ao arduino via rede 
wireless, o arduino processa a requisição e 
executa a função. Na Figura 6 é possível ver o 
fluxo de comunicação do sistema. 
Figura 6 – Fluxo de comunicação [12] 
 
IV - METODOLOGIA UTILIZADA 
Definição dos componentes utilizados no projeto. 
 
Arduino Mega 
O Arduino mega 2560 é uma placa 
microcontroladora baseada no ATMega2560. Ele 
tem54 entrada / saída digital (dos quais 14 
podem ser usados como saídas PWM), 16 
entradas analógicas, tensão de funcionamento é 
de 5V, memória flash de 256 KB sendo 8 KB 
utilizada pelo bootloader, velocidade de clock 16 
MHz, uma conexão USB e um conector de 
alimentação. A Figura 7 apresenta o modelo 
utilizado no projeto. [4] 
 
 
Figura 7 – Arduino Mega 2560 [4] 
 
Ethernet Shield 
O Ethernet shield permite que uma placa Arduino 
possa se conectar à uma rede local via cabo 
RJ45. O shield é baseado no chip Wiznet W5100 
ethernet, que fornece suporte a rede TCP e UDP. 
Ele suporta até quatro conexões de soquete 
simultâneas e tem velocidade de conexão de 
10/100 MB. A Figura 8 apresenta o modelo 
utilizado no projeto. [5] 
Figura 8 – Ethernet Shield Wiznet W5100 [5] 
 
Módulo de Identificação por Rádio Frequência 
O módulo de identificação por Rádio Frequência 
também conhecido como módulo de RFID, 
permite que uma placa Arduino faça a leitura e 
gravação em cartões e tags de codificação 
eletrônica com frequência de 125 KHz. Não é 
necessário o contato direto com o objeto, em uma 
distancia de 6 cm a identificação do cartão ou tag 
é feita automaticamente. O módulo é baseado no 
chip Philips MFRC522, voltagem de 
funcionamento de 3.3V e frequência de operação 
13.56 MHz. A Figura 9 apresenta o modelo 
utilizado no projeto. [6] 
 
Figura 9 – Módulo de identificação por Rádio Frequência [6] 
 
Rele Shield 
O rele shield fornece a maneira mais fácil de 
controlar dispositivos de alta tensão. O relé é um 
dispositivo eletromecânico ou não, com inúmeras 
aplicações possíveis em comutação de contatos 
elétricos. Servindo para ligar ou desligar 
dispositivos. É normal o relé estar ligado a dois 
circuitos elétricos. No caso do Relé 
eletromecânico, a comutação é realizada 
alimentando-se a bobina do mesmo. Quando uma 
corrente originada no primeiro circuito passa pela 
bobina, um campo eletromagnético é gerado, 
acionando o relé e possibilitando o funcionamento 
do segundo circuito. Sendo assim, uma das 
aplicabilidades do relé é utilizar-se de baixas 
correntes para o comando no primeiro circuito, 
protegendo o operador das possíveis altas 
correntes que irão circular no segundo circuito 
(contatos). A Figura 10 apresenta o modelo 
utilizado no projeto.[7] 
 
Figura 10 – Rele Shield [7] 
Sensor de temperatura 
O sensor de temperatura LM35 é um sensor de 
precisão, fabricado pela National Semiconduct, 
que apresenta uma saída de tensão linear relativa 
à temperatura em que ele se encontrar no 
momento em que for alimentado por uma tensão 
de 4-20V dc e GND, tendo em sua saída um sinal 
de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura, 
sendo assim, apresenta uma boa vantagem com 
relação aos demais sensores de temperatura 
calibrados em “KELVIN”, não necessitando 
nenhuma subtração de variáveis para que se 
obtenha uma escala de temperatura em Graus 
Celsius. A Figura 11 apresenta o modelo utilizado 
no projeto. [8] 
 
Figura 11 – Sensor de temperatura LM35 [8] 
 
Sensor de luminosidade LDR 
O sensor de luminosidade LDR é um tipo de 
resistor cuja resistência varia conforme a 
intensidade da luz que incide sobre ele. Um LDR 
é um raio de infra-vermelho de entrada que 
converte a luz em valores de resistência. É feito 
de sulfeto de cádmio ou seleneto de cádmio. Sua 
resistência diminui quando a luz é muito alta, e 
quando a luz é baixa, a resistência no LDR 
aumenta.[9] A Figura 12 apresenta o modelo 
utilizado no projeto. 
 
Figura 12 – Sensor de luminosidade LDR [9] 
 
Raio laser 
O raio laser é formado por partículas de luz 
(fótons) concentradas e emitidas em forma de um 
feixe contínuo. Para fazer isso, é preciso 
estimular os átomos de algum material a emitirem 
fótons. Essa luz é canalizada com a ajuda de 
espelhos para formar um feixe.[10] A Figura 13 
apresenta o modelo utilizado no projeto. 
 
Figura 13 – Caneta laser [10] 
 
Visor LCD 
É um módulo composto por uma tela de cristal 
liquido de 16 colunas por 2 linhas, que funciona 
em 5V, utiliza um chipset ST7066/HD4478 de 
interface paralela. Este ligado a placa do arduino 
possibilita exibir as informações em tempo real 
em seu visor. A Figura 14 apresenta o modelo 
utilizado no projeto. 
 
Figura 14 – Visor LCD 16x2 [11] 
 
Ferramentas necessárias 
Foram utilizadas as seguintes ferramentas para o 
desenvolvimento do projeto: IDE Eclipse para o 
desenvolvimento do aplicativo em Android, IDE 
arduino para o desenvolvimento do código 
gravado no microcontrolador. Ferro de solda para 
a conexão entre os fios e módulos. Multímetro 
para a verificação dos contatos. 
 
V -LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO 
Neste projeto foram utilizadas as linguagens 
“Wiring” similar a C/C++ para a gravação no 
microcontrolador e Android que é JAVA para o 
aplicativo do smartphone. 
 
Um exemplo das principais funções em “Wiring” e 
JAVA: 
 
A. Acionamento da lâmpada é feito pela saída 
digital 12, quando recebe o comando HIGH ele 
liga e quando recebe o LOW desliga. 
 
pinMode(lampada1, 12); 
void lampada_on(){ 
digitalWrite(lampada1, HIGH); 
} 
void lampada_off(){ 
digitalWrite(lampada1, LOW); 
} 
 
B. Acionamento da lâmpada é feita por meio de 
requisições HTTP entre o aplicativo e o arduino, a 
placa Ethernet shield permite a atribuição de um 
endereço IP, criando uma rede local e quando o 
arduino recebe do comando pré-determinado ele 
executa uma função. 
public void onClick(View arg0) { 
ClienteHttpGet clienteOFF = new 
ClienteHttpGet("http://192.168.0.155:8090/?CMD
=L1OFF");} 
 
C. Ativação do alarme, quando o alarme é ativado 
a caneta laser lança um feixe de raio laser sobre 
o sensor de luminosidade. O efeito sonoro é 
ativado quando o qualquer objeto bloqueie o feixe 
de raio laser de chegar ao sensor, assim 
deixando valor da luminosidade menor que 100, 
por sua vez emitindo o som e exibindo no visor 
LCD o texto “Invasor Detectado”. 
 
void ativa_alarme(){ 
 valorLido_luminosidade = analogRead(LDR); 
 lcd.clear(); 
 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("Alarme Ativado"); 
 delay(200); 
 while(valorLido_luminosidade < 100){ 
 digitalWrite(Buzzer, HIGH); 
 delayMicroseconds(Tom); 
 lcd.clear(); 
 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("Invasor"); 
 lcd.setCursor(4,1); 
 lcd.print("Detectado"); 
 delay(1000); 
} } 
 
VI - TESTES E RESULTADOS 
Foram realizados testes de desempenho de 
tempo no acionamento das lâmpadas, do sensor 
de temperatura e do raio laser pelo aplicativo do 
smartphone. E também na leitura e acionamento 
de funções pelo cartão de identificação por rádio 
frequência. 
 
A. No teste de acionamento das lâmpadas pelo 
aplicativo o resultado foi satisfatório, o tempo de 
resposta foi de aproximadamente 1s entre o 
clique no aplicativo até o momento da lâmpada 
estar ligada ou desligada. 
 
B. No teste de solicitação da temperatura 
ambiente o resultado foi satisfatório, o tempo de 
resposta foi de aproximadamente 0,5s entre o 
clique no aplicativo até o momento de exibição no 
visor de LCD. 
 
C. No teste de acionamento do raio laser o 
resultado foi satisfatório, o tempo de resposta foi 
de aproximadamente 0,5s entre o clique no 
aplicativo até o momento da ativação. 
 
D. No teste de leitura e acionamento de funções 
pelo cartão de identificação por rádio frequência,o resultado foi satisfatório, o tempo de resposta 
foi de aproximadamente 0,5s da aproximação do 
cartão até o acionamento de uma função. 
 
VII – CONCLUSÕES 
 
Diante do sistema apresentado após os 
resultados pode-se concluir que o desempenho 
foi ótimo, tendo em vista os materiais de baixo 
custo utilizados. O aplicativo desenvolvido é 
intuitivo e fácil de usar. O artigo descreveu os 
conceitos fundamentais e materiais necessários 
para o desenvolvimento do projeto. O sistema 
como um todo ficou simples, objetivo e rápido 
fazendo que qualquer usuário possa utilizar sem 
problemas. 
 
Referências 
[1]http://eletronicos.hsw.uol.com.br/microcontrolad
ores1.htm 
[2]http://www.zoom.com.br/celular/deumzoom/sai
ba-tudo-sobre-sistema-operacional-de-celular 
[3]http://www.gdsautomacao.com.br/public/index.
php?option=com_content&view=article&id=51:o-
que-e-automacao-residencial&catid=1:latest-news 
[4]http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega25
60 
[5]http://arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShiel
d 
[6]http://www.b2cqshop.com/best/RC522.pdf 
[7]http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Relay_S
hield_for_Arduino_%28SKU:DFR0144%29 
[8]http://www.webtronico.com/lm35-sensor-de-
temperatura.html 
[9]http://www.technologystudent.com/elec1/ldr1.ht
m 
[10]http://mundoestranho.abril.com.br/materia/co
mo-funciona-o-raio-laser 
[11]http://store.fungizmos.com/items/357 
[12]http://arduino4fun.wordpress.com/2012/12/19/
projeto/ 
 
Fabiano Augusto Cardoso da Silva 
Atualmente é analista de sistemas na empresa 
Liebherr Brasil. É formado como Técnico em 
Informática pelo SENAC de Guaratinguetá, e está 
cursando o 8º período de Ciência da Computação 
no Centro Salesiano de São Paulo – UNISAL, 
Lorena,SP.