Congresso de Inovação, Ciência e Tecnologia do IFSP - 2016

APLICATIVO MÓVEL ANDROID PARA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL

ALISSA LUMI OMATSU1, VERA LÚCIA DA SILVA2, ELIZABETH PEREIRA LACERDA3

1 Técnico em Automação Industrial Integrado, Bolsista PIBIFSP, IFSP, Câmpus Suzano, alissalumi@gmail.com2 Professor EBTT, Orientadora, IFSP, Câmpus Suzano, verals@ifsp.edu.br3 Técnico em Automação Industrial, Bolsista PIBIFSP, IFSP, Câmpus Suzano, thbe_lacerda@hotmail.com. Área de conhecimento (Tabela CNPq): Engenharia Mecatrônica – 9.16.00.00-6

Apresentado no7° Congresso de Iniciação Científica e Tecnológica do IFSP

29 de novembro a 02 de dezembro de 2016 - Matão-SP, Brasil

RESUMO: A tecnologia móvel e os dispositivos móveis estão se tornando populares e abrem um conjuntode possibilidades para o desenvolvimento de aplicações e soluções para diversas áreas, como a automaçãoresidencial. Outra característica importante do uso dessa tecnologia é o seu baixo custo. Assim, este projetode pesquisa visa aplicar softwares livres em dispositivos móveis para supervisão e automação residencial.Para isso, investiga técnicas e ferramentas para o desenvolvimento de programas a serem embarcados emdispositivos móveis para soluções de projetos em automação residencial, utilizando as Linguagens deProgramação Java/C++ e o ambiente de desenvolvimento App Inventor, conexão com Internet com a placaEthernet Shield e o microcontrolador Arduino.

PALAVRAS-CHAVE: Android; App Inventor; Arduino; Dispositivos Móveis.

ANDROID MOBILE APPLICATION FOR HOME AUTOMATION

ABSTRACT: Mobile technology and mobile devices are becoming popular and open a range of possibilitiesfor the development of applications and solutions for various areas such as home automation. Anothersignificant feature of this technology is its low cost. Thus, this research project aims to apply free softwareon mobile devices for supervision and home automation. For this, investigates techniques and tools for thedevelopment of programs to be embedded in mobile devices for design solutions in home automation, usingJava / C ++ programming languages and App Inventor development environment, Internet connection withEthernet Shield card and the Arduino microcontroller.

KEYWORDS: Android; App Inventor; Arduino; Mobile Devices.

INTRODUÇÃO As pessoas buscam cada vez mais ferramentas e procedimentos que permitam o aumento da

segurança, assim como, obter mais conforto e comodidade em suas residências. Um dos fatores que contribuipara a elevação da automatização nas residências brasileiras é a sensação cada vez maior de insegurança. Aautomação residencial torna-se um conjunto de soluções para situações cotidianas, promovendo benefíciosdiretamente ligados à segurança física dos habitantes e do patrimônio (BOLZANI, 2004).

Este projeto utiliza tecnologia móvel na automação residencial, focando em tecnologias de baixocusto, porém com capacidade de realizar ações similares as tecnologias e sistemas mais sofisticados, cujo oscustos as impedem de serem acessíveis a todas as classes sociais. Portanto, esta pesquisa tem por objetivodesenvolver um projeto de automação residencial, utilizando softwares livres e tecnologia móvel,possibilitando o desenvolvimento de um projeto mais acessível economicamente.

MATERIAIS E MÉTODOS

Esta seção apresenta a descrição de materiais e tecnologias utilizadas no desenvolvimento do projeto.

SOFTWARES EQUIPAMENTOS

- IDE Arduino e as Bibliotecas para a Ethernet Shield e controle dos motores- App Inventor- AutoCad

- Plataforma Arduino – UNO REV 3 e Placa Ethernet Shield – W5100- Roteador Wireless TP-Link- Dispositivo Móvel com Sistema Operacional Android - 4 Leds de alto-brilho e uma lâmpada real- 2 motores para o portão automático e uma Ponte H- 2 relês de 5VDC/127VAC e 1 Fonte de 127 V/5 V- 3 protoboards, Jumper e resistores

Segundo McRobets (2011, p. 22), o Arduino é um pequeno computador possível de se programarentradas e saídas entre o dispositivo e os componentes externos conectados a ele. A placa ethernet shieldpode conectar ou controlar o Arduino em uma rede na internet, disponibilizar páginas simples, enviar dadospara sites contendo dados de sensores ou utilizá-lo como servidor web (McRoberts, 2011, p. 385).

O App Inventor é uma ferramenta de programação baseada em blocos, que permite odesenvolvimento de aplicativos para dispositivos móveis com Sistema Operacional Android (ABLESON etal., 2012). MIT App Inventor é disponibilizado via web e administrado pela equipe do Centro do MIT para aaprendizagem Móvel com a colaboração do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificialdo MIT e do MIT Media Lab (MIT App Inventor, 2015).

A metodologia abordada baseou-se em compreender o funcionamento de cada componente dehardware e os programas para seu controle separadamente, para posteriormente realizar a junção de suasfuncionalidades. Foi desenvolvido uma maquete de residência e os programas para a automatização.

Os componentes (lâmpada, portão automático, leds e ventilador) foram instalados, configurados eseus circuitos eletroeletrônicos e esquemas elétricos foram elaborados, conforme Figura 1.

FIGURA 1: Esquema Elétrico do Protótipo

A lâmpada incandescente instalada apresenta tensão de 110 V. Esta tensão é maior do que a doArduino. Então, aplicou-se um relé, transistor e diodo no circuito para alcançar a tensão desejada de 5 V eproteger o circuito para que não haja curto. O relé foi alimentado com tensão de 12 V na parte da bobina paraexercer as mudanças nos contatos de NA e NF e na central do contato ligado na tensão de 110 V.

Para o ventilador, foi utilizado um motor de 5 V, com o circuito base semelhante ao da lâmpada,alterando apenas a parte comum alimentanda com tesão de 5 V. Os leds foram implementados pararepresentarem lâmpadas. Para o acionamento do portão foi utilizado um módulo Ponte H, para que o motortenha os dois sentidos de rotação, que permite abrir e fechar o portão basculante.

A implementação exigiu o estudo da Linguagem de Programação C/C++, devido sua utilização paracriar os programas a serem embarcados na Plataforma Arduino. O passo seguinte foi adquirir o conhecimentoteórico e prático das bibliotecas do Arduino e Ethernet Shield para a programação. E, por fim, um aplicativofoi desenvolvimento no App Inventor para automação residencial.

RESULTADOS E DISCUSSÃOComo resultado desse projeto foi elaborada uma maquete de uma residência, simulando a

automatização de algumas funcionalidades de uma casa, como o controle da iluminação, portão automático eum ventilador. Todas funcionalidades foram controladas por meio de um dispositivo móvel com SistemaOperacional Android. Um celular de modelo Samsung Galaxy com Android 4.4 foi utilizado para os testes.

A arquitetura da maquete da residência foi organizada de forma a disponibilizar os elementos aserem controlados de forma adequada. A planta da maquete apresenta medidas reais utilizadas na construçãodo protótipo e foi elaborada no software AutoCad, conforme Figura 2. A Figura 3 exibe o protótipo.

FIGURA 2: Planta da Maquete FIGURA 3: Protótipo da Maquete

No projeto foram simulados quatro elementos de uma residência a serem controlados: uma lâmpadareal, quatro Led´s, um ventilador e um portão basculante automático.

Um portão basculante foi projetado, construído e controlado, com base em pesquisa realizadas a respeito do funcionamento desse tipo de portão, permitindo estabelecer as posições dos componentes eidentificar as partes móveis e fixas do protótipo. A Figura 4 exibe a estrutura do portão automático e a Figura5 a interface gráfica do aplicativo Android para o controle do portão e do ventilador da maquete.

FIGURA 4: Estrutura do Portão Basculante FIGURA 5: Aplicativo de controle do Portão e Ventilador

O desenvolvimento dos softwares embarcados para o Arduino e dispositivo móvel foi realizado emetapas. Cada funcionalidade foi implementada e testada de forma individual antes de ser inseridas noprotótipo final. Os experimentos individuais foram desenvolvidos e testados na plataforma Arduino e depoiscontrolados via dispositivos móveis.

Os programas são embarcados no Microcontrolador Arduino e após os testes realizados, o código foimodificado acrescentado alguns recursos para obter o controle via página web e posteriormente via aplicativomóvel. Foram adicionados aos experimentos 1 Roteador, Cabo de rede e a placa Ethernet Shield. As Figuras6 e 7 apresentam exemplos de código fonte desenvolvido para Arduino e Aplicativo móvel Android.

Desenvolveu-se um aplicativo móvel para Sistema Android, utilizando o ambiente dedesenvolvimento App Inventor. O aplicativo desenvolvido foi embarcado em um dispositivo móvel por meiode download, utilizando o aplicativo QRcode ou por meio de cabo USB. O dispositivo móvel deve estarconectado em uma rede wi-fi, que permita o acesso ao Arduino, conectado a placa Ethernet Shield. Ainterface Gráfica do Aplicativo Móvel pode ser observada na Figura 8.

client.println("HTTP/1.1 200 OK"); client.println("Content-Type: text/html"); client.println client.println("<font size='20'>"); if (statusLampadaCozinha) { client.println("LampadaCozinhaLigada!"); } eles { client.println("LampadaCozinhaDesligada!"); } // Limpa String para a próxima leitura readString="";

FIGURA 6: Código Arduino FIGURA 7: Código App Inventor

FIGURA 8: Interfaces gráficas do Aplicativo Móvel: tela de Entrada, Tela de Login, Tela de Controle das Lâmpadas e Tela de Controle do Ventilador e do Portão Automático

CONCLUSÕESO projeto permitiu o desenvolvimento de um protótipo, uma maquete para simular as

funcionalidades de uma residência, possibilitando automatizar essas funcionalidades e exibir os resultados. Foram instalados, configurados e testados sensores e atuadores para a automatização de uma

residência, utilizando o microcontrolador Arduino e a Linguagem de Programação C/C++. Para o controlevia dispositivos móveis foi desenvolvido um Aplicativo para Sistema Operacional Android, utilizando oambiente de desenvolvimento App Inventor.

Os resultados deste projeto, tais como a automatização de lâmpadas, acionar o ventilador, controlar oportão podem ser aplicados na automatização de uma residência real. Também é possível incluir outrasfuncionalidades, como acionar o ventilador por meio de um sensor de temperatura, sensor de presença,controle de acesso (portão), câmera de monitoramento, dentre outras.

O aplicativo desenvolvido também pode ser implementado para outras plataformas de dispositivosmóveis como o sistema operacional IOS e Windows.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, pela força e coragem, em especial aos professores do IFSP deSuzano e a orientadora. Também agradeço o apoio financeiro do IFSP pela bolsa Institucional PIBIFSP.

REFERÊNCIASABLESON, W. F. et al. Android Em Ação. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012.BOLZANI, C. A. M. Residências Inteligentes. 1ª ed. São Paulo: Editora da Física, 2004.MCROBETS, M. Arduino Básico. São Paulo: Novatec, 2011. MIT App Inventor. App inventor. Disponível em: http://appinventor.mit.edu/explore/ai2/tutorials.html.

Acesso em: Jun. 2015.