Estudo de caso: Domótica para automação residencial

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INSTITUTO FEDERAL CATARINENSE 
Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estudo de caso 
DOMÓTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autoras: 
Professor: 
 
 
Luzerna, 07 de dezembro de 2018 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
A palavra domótica deriva da junção das palavras casa e robótica, se tratando, 
portanto, do termo utilizado para automação residencial. O principal objetivo da 
domótica é utilizar tecnologias para facilitar a vida do usuário em sua residência 
tornando mais confortável o ambiente, mais seguro e possibilitando, em alguns casos, 
a redução no consumo de energia. 
O mercado mundial tem crescido muito em relação a equipamentos inteligentes 
para diversos controles residenciais, porém ainda há grande dificuldade de interação 
entre equipamentos pois na grande maioria são controles isolados, com padrões 
diferentes para comunicação. Estas limitações prejudicam a possibilidade de controles 
mais completos e baratos. Neste trabalho, será apontado uma opção de controle de 
luminosidade da sala de estar controlando persianas e luminária através da leitura de 
um sensor de luminosidade, serão utilizados partes de sistemas comerciais existentes 
e será feira a integração dos mesmos através de controlador. 
As persianas motorizadas disponíveis no mercado, que serão utilizadas neste 
estudo de caso são da empresa Emteco, e possuem controle por interruptor ou controle 
remoto para descida e subida. Se trata de um controle isolado somente para a persiana 
que não leva em consideração nenhum fator para operação além do comando do 
usuário. 
 Em relação ao sensor de luminosidade, grande maioria dos sensores 
disponíveis no mercado são sensores para detecção de escurecimento que fecham um 
contato para energizar uma lâmpada, e, portanto, utilizando uma saída digital. Para este 
estudo de caso, foi considerado o sensor de luminosidade da empresa Lumicenter 
Lighting analógico que possui um driver dimmerizável para conectar a luminária 
conforme o ajuste manual de potenciômetro. Uma outra tecnologia isolada somente para 
interligação de luminária, muito útil em ambientes comerciais, bibliotecas ou galerias de 
arte onde se visa manter uma luminosidade constante durante o dia. 
O controlador escolhido para este estudo de caso, que deve integrar os sistemas 
comerciais prontos, é o Arduino Uno R3 que será responsável pelo gerenciamento de 
informações do sensor e comandos do usuário. A interação entre usuário e sistema será 
através de Wi-Fi e rede ethernet. Alguns circuitos amplificadores e dimmer serão 
considerados neste estudo de caso. 
 
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2. CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
 
Como já citado, o controlador utilizado será o Arduino Uno R3 com um módulo 
de Ethernet shield e este deve estar conectado à rede interna de internet da residência. 
A persiana motorizada da empresa Emteco, possui motor de 230Vca, 
dimensionado de acordo com o torque necessário para o tamanho de cada persiana. O 
conjunto mecânico tem também o ajuste dos limites da persiana não sendo necessário 
o uso de fins de curso para o controle. No caso desta tecnologia, o interruptor que faz 
parte do conjunto, não será utilizado, pois a operação do motor será feita através do 
controlador. As saídas do controlador vão acionar módulos com relés, os quais farão a 
energização de atuadores, o controle do motor da persiana da porta e para o motor da 
persiana da janela. 
O sensor de luminosidade, modelo RESENS00013 fornecido pela empresa 
Lumicenter Lighting possui ângulo de detecção de 90° e tensão de trabalho de 0-10Vcc. 
A leitura do sensor deverá passar por circuitos amplificadores para que fique compatível 
em escala com a entrada analógica do controlador. O driver dimmerizável, não será 
utilizado pois o controlador terá uma saída PWM e um circuito desenvolvido, já utilizado 
em aplicações com Arduino, para a função de dimmer da luminária de LED. 
A fonte utilizada tem entrada de tensão de 220Vca e saída de tensão de 10Vcc. 
Servirá para alimentação do Arduino, os módulos dos relés, circuitos amplificadores, 
circuito dimmer entre outros. 
Para o desenvolvimento do aplicativo para Android, será utilizada a plataforma 
web gratuita MIT App Inventor. 
 
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3. CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMENTO 
 
Através do aplicativo desenvolvido para o sistema operacional Android, o usuário 
poderá comandar a luminosidade da sala de estar mesmo não estando em sua casa, 
acessando o controlador através do IP, se o Arduino estiver conectado à rede da casa 
neste momento. 
 O aplicativo contará basicamente com quatro modos de trabalho: Manual, Luz 
Natural, Privacidade e Luminosidade, conforme Figura 01. 
 
 
Figura 1 - Tela inicial de aplicativo 
 
No modo Manual, o usuário poderá subir ou descer as persianas e aumentar ou 
diminuir a luminosidade da luminária através dos botões no aplicativo, da forma que 
desejar e sem levar em consideração a leitura do sensor, conforme Figura 02: 
 
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Figura 2 - Tela operação manual aplicativo 
 
No modo Luz Natural, uma mensagem de confirmação será exibida e caso 
confirmada pelo usuário, as persianas da porta e da janela subirão completamente, 
permitindo a entrada da luz natural, a luminária permanece apagada. 
No modo Privacidade, uma mensagem de confirmação será exibida e caso seja 
confirmada pelo usuário, as persianas da porta e da janela descerão completamente, 
tornando a sala de estar um ambiente privativo, caso a luminosidade fique muito baixa 
a luminária fará o ajuste para uma luminosidade pré-programada automaticamente. 
No modo Luminosidade, será possível o usuário ajustar um valor de 
luminosidade que deseja para sua sala de estar, dentro dos limites possíveis. O 
controlador consultará o horário atual e de acordo com o horário, dará sugestões ao 
usuário através de mensagens de confirmação. No caso de detectar ser dia, irá sugerir 
para subir a persiana da porta, depois a persiana da janela e depois ir aumentando a 
luminosidade da luminária, sempre nesta ordem. Se mesmo após ter excedido o limite 
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possível de luminosidade na luminária, a luminosidade desejada na leitura do sensor 
não for atingida, aparecerá a mensagem de alerta na tela sobre a possibilidade de algum 
erro ter ocorrido. A mesma mensagem de erro ocorrerá se caso após um comando, o 
sensor de luminosidade continuar com o mesmo valor de leitura. Já, se a luminosidade 
solicitada for atingida, os próximos passos não serão sugeridos, ou a luminosidade da 
luminária não terá mais variação. E se o usuário não quiser executar um dos passos, o 
próximo passo será sugerido, por exemplo caso o usuário tenha desejado não subir as 
persianas da porta, o próximo passo é sugerir para subir as persianas da janela. 
Se o aplicativo detectar que o momento atual é noite, não seguirá os passos, 
somente acionando o acendimento da luminária e aumentando sua luminosidade até 
obter o valor solicitado, dando as mesmas mensagens de erro da condição anterior. 
 
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4. PROJETO ELÉTRICO E TELEFONIA 
 
O projeto elétrico desenvolvido anteriormente sem as considerações da 
domótica precisará sofrer algumas alterações para a passagem de cabos dos motores 
das persianas e alocação do sensor de luminosidade. 
Para alocação do controlador, fonte e outros módulos e circuitos, foi considerado 
uma caixa de montagem plástica com tampa 450x300x200mm para garantir que todo o 
equipamento fique comportado dentro da caixa. Foi considerada instalação da caixa no 
quarto de solteiro, na altura de uma tomada alta. 
A fonte de tensão do controladore os comandos dos motores serão alimentados 
pelo circuito C2 das tomadas gerais do apartamento. A alimentação dos motores sairá 
como CM da caixa e foram considerados três retornos para cada motor, sendo eles o 
comum, o retorno para subir e o retorno para descer a persiana. 
Deverão ser passados mais dois eletrodutos da caixa de passagem octogonal 
da sala para levar os cabos na altura acima da janela e acima da porta e por isso foram 
representadas tomadas altas. Um eletroduto deve ser passado por dentro da parede 
entre a sala e o quarto de solteiro, para alimentação do quadro do controlador que 
chegará juntamente com o circuito de alimentação do climatizador daquele cômodo. 
Além disso, um eletroduto de telefonia deve ser passado da caixa do controlador até a 
caixa octogonal da sala para passagem do cabo do sensor que deve ficar instalado ao 
lado da luminária e direcionando sua área de alcance de 90° para a parede mais escura, 
exatamente como na ilustração da Figura 03. Também deverá ter um eletroduto do 
quadro geral de telefonia até o quadro do controlador, para a passagem do cabo de rede 
para conexão do controlador Arduino com o roteador do apartamento. 
A Figura 03 representa a forma como deverão ser distribuído os novos 
eletrodutos, levando em consideração os eletrodutos para os circuitos elétricos e para 
os circuitos de telefonia (os eletrodutos de telefonia estão representados com as 
palavras rede e sensor). 
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Figura 3 - Ajustes de projeto inicial 
 
Para a alimentação dos motores (circuito CM) foram considerados cabos de 
2,5mm² e os retornos de 1,5mm² por se tratar somente do comando dos motores. Para 
a ligação do sensor de luminosidade foi considerado cabo blindado 2x22AWG. 
 
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5. CONCLUSÃO 
 
A domótica, termo utilizado afim de designar a automação residencial, tem por 
objetivo utilizar tecnologias com o propósito de facilitar a vida do usuário, tornando o 
ambiente em que o mesmo reside mais confortável, seguro e de certa forma mais 
econômico, já que em alguns casos possibilita a redução no consumo de energia. 
No presente trabalho, foi proposta uma opção de controle de luminosidade da 
sala de estar através do controle das persianas e da luminária. Para isso, foram 
utilizados sistemas comerciais já existentes, os quais, através do controlador Arduino 
Uno R3 foram integrados. Além disso, foram usufruídos neste projeto um módulo de 
Ethernet shield conectado à rede interna de internet do apartamento. O aplicativo para 
Android desenvolvido para esta aplicação foi realizado através da plataforma web 
gratuita MIT App Inventor. 
. Através do aplicativo acima citado, o usuário será capaz de comandar a 
luminosidade da sala de estar mesmo à distância, acessando o controlador através do 
IP, caso o Arduino esteja conectado à rede da residência neste momento. 
Além disso, foram realizadas alterações no projeto elétrico e de 
telecomunicações para este apartamento, para que se tornasse possível a aplicação da 
domótica no mesmo. 
Pelos avanços na área da domótica é possível afirmar que a tendência é que, 
com o passar do tempo, sejam implementados cada dia mais sistemas de automação 
residencial, já que como a produção de equipamentos capaz de interagir com tal 
tecnologia tem subido progressivamente, sua aplicação está se tornando cada vez mais 
viável. 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
REVISTA AECWEB. Domótica: a tecnologia está em casa. Colaborador Alvim 
Alves Junior. Disponível em: <https://www.aecweb.com.br/cont/a/domotica-a-
tecnologia-esta-em-casa_14128>. Acesso em: 07 de dezembro de 2018.