UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE

CENTRO DE CIÊNCIAS COMPUTACIONAIS

ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO

ATIVIDADE DE INTEGRAÇÃO CURRICULAR - AIC II

PROF. MSC. EMANUEL DA SILVA DIAZ ESTRADA

PROF. MSC. RODRIGO ZELIR AZZOLIN

AJUSTE INTELIGENTE DE

ILUMINAÇÃO – AI²

Ana Paula Sterz, Braian Maciel,

Bruno Torres, Everson Brum, Jusoan Mór,

Letieri Ávila, Luciane Baldassari, Marcelo Saraiva,

Mariela Oliveira, Thiago Dobke, Thiago Fonseca,

Willian Borges, Ygor Aguiar.

RIO GRANDE

DEZEMBRO 2011

Ana Paula Sterz, Braian Maciel,

Bruno Torres, Everson Brum, Jusoan Mór,

Letieri Ávila, Luciane Baldassari, Marcelo Saraiva,

Mariela Oliveira, Thiago Dobke, Thiago Fonseca,

Willian Borges, Ygor Aguiar

AJUSTE INTELIGENTE DE ILUMINAÇÃO – AI²

Projeto de Ajuste de Iluminação Inteligente da disciplina Atividade de Integração

Curricular II, ministrada pelo Prof. Msc. Emanuel Estrada e Prof. Msc. Rodrigo Azzolin na Universidade Federal do Rio

Grande – FURG.

RIO GRANDE

DEZEMBRO 2011

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 4

2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 4

3. PROJETO .......................................................................................................... 5

3.1 Proposta de Projeto ............................................................................................. 5

3.2 Proposta dos Subprojetos ................................................................................... 6

3.2.1 Central de Controle ................................................................... 6

3.2.2 Iluminação ................................................................................ 6

3.2.3 Janelas ..................................................................................... 6

4. ETAPAS DO PROJETO .................................................................................... 7

5. IMPLEMENTAÇÃO DO PROJETO ................................................................. 10

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................... 10

7. CRONOGRAMA .............................................................................................. 11

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁGICAS ................................................................ 11

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1. INTRODUÇÃO

A Automação Residencial nos dias de hoje está facilitando cada vez mais a

vida das pessoas. Com a chegada de novas tecnologias é possível levar facilidade e

conforto para os moradores.

Os sistemas de controle domésticos (Home Control System – HCS) estão se

tornando cada vez mais comuns e parte integrante de habitações modernas. O

controle computadorizado de alarmes, sistemas de climatização e outras aplicações

para habitações é uma característica bem vinda para residências. Muitas

tecnologias vêm se desenvolvendo dentro do vasto leque de opções que

compreende a automação residencial. Algumas já se tornaram mandatárias em

todos os tipos de ambientes, como os sistemas para controle de iluminação,

presentes em casas, apartamentos e escritórios, além de grandes empresas,

teatros, hotéis e hospitais. Seu papel fundamental é proporcionar mais conforto,

economia e segurança (KELLY, 1997).

Também pode ser definido como um conjunto de técnicas que podem ser

aplicadas sobre um processo objetivando torná-lo mais eficiente, ou seja,

maximizando a produção com menor consumo de energia, menor emissão de

resíduos e melhores condições de segurança, tanto humana e material quanto das

informações inerentes ao processo.

2. OBJETIVOS

Este projeto teve como objetivo simular uma automação da luminosidade de

uma residência, controlando a abertura de janelas e cortinas e a intensidade

luminosa de lâmpadas.

O sistema facilitará a vida do usuário, beneficiando-o com conforto e

comodidade, além de evitar desperdício de consumo elétrico, pois evita que

lâmpadas permaneçam ligadas em ambientes que não possuam ninguém.

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3. PROJETO

Através de uma central de controle constituída por um microcontrolador 8051

da Atmel, um painel de comando para escolha dos parâmetros e sensoriamento

distribuído, foi automatizado o sistema de iluminação do interior de ambientes.

Para melhor viabilização do projeto, este foi desenvolvido primeiramente em

ambiente simulado (Proteus®), onde todas etapas e partes do projeto foram feitas

separadamente em blocos e posteriormente formarão o projeto final do sistema.

Para a implementação real do projeto, será utilizada uma maquete de um

ambiente.

A fim de facilitar o desenvolvimento, dividiu-se o sistema de ajuste de

iluminação em três grupos:

Central de controle

Equipe: Bruno Torres, Everson Brum, Jusoan Mór, Thiago Fonseca e Ygor Aguiar

Iluminação

Equipe: Ana Paula Sterz, Braian Maciel, Letieri Ávila e Luciane Baldassari

Janelas/Cortinas

Equipe: Marcelo Saraiva, Mariela Oliveira, Thiago Dobke e Willian Borges

3.1 Proposta de Projeto

O projeto foi elaborado por um sistema automático de controle de iluminação

em interiores, buscando um nível adequado de iluminância em cada ambiente

conforme a NBR-5413, priorizando a eficiência energética através do

aproveitamento de fontes renováveis (luz solar) e sensoriamento.

As motivações que levaram ao grupo a escolha desse projeto foi a

possibilidade de o mesmo ser implementado e desenvolvido em projetos futuros ou

até mesmo em pesquisas posteriores.

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3.2 Proposta dos Subprojetos

3.2.1 Central de Controle

Utilizou-se um microcontrolador 8051 da Atmel como unidade central de

processamento e controle das variáveis de entrada e saída do sistema, onde

através de algoritmo específico serão manipulados e controlados.

Além do microcontrolador é utilizado hardwares de conversão A/D, D/A e

comunicação, filtros contra interferências (ruídos) e uma fonte de alimentação

(127/220VCA saída 12VDC).

A central de controle se encontra num ambiente fechado e protegido contra

fenômenos climáticos, como vento, chuva, umidade e alta temperatura.

3.2.2 Iluminação

O controle de iluminação utiliza lâmpadas LED autobrilho 12VDC para

facilitar o controle de luminosidade através da leitura de sensores específicos (LDR

e Sensores de presença), hardware para manipulação da tensão de alimentação

das lâmpadas e hardware de comunicação e conversão D/A.

3.2.3 Janelas

O controle de iluminação também utiliza o sol como fonte de aproveitamento

da energia renovável. As cortinas se movimentam através da leitura de sensores

específicos (LDR e Sensores de presença) que dependendo da intensidade de luz

dentro do ambiente abrem ou fecham as cortinas. Esse movimento acontece através

de motores de passo controlado por um hardware específico.

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Modelo de Estrutura

4. ETAPAS DO PROJETO

O projeto teve início com a divisão das tarefas em três equipes. Cada equipe elaborou

uma pesquisa referente a cada subprojeto. Os grupo elaboram a simulação de cada

subprojeto no Proteus (Figuras) e após, houve a junção de todos os projetos.

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Lógica Microcontrolador 8051

Lógica LDRs

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Lógica LEDS

Lógicas Motores de Passo

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A partir da simulação concluída, iniciou-se a construção do projeto físico. Abaixo, a

relação dos componentes eletrônicos utilizados:

Qtd. Componente

3 Protoboard

2 4071

2 4081

2 4069

3 Opto Acloplador

3 Relé

33 Resistor (variando de 1kΩ a 10kΩ)

4 LDR

1 Conversor ADC 0808

2 ULN 2003

2 Motor de Passo

2 CI 555

6 Capacitores

36 Leds

O trabalho foi implementado no laboratório de eletrônica da FURG e no laboratório de

eletrônica do IFRS Rio Grande.

5. IMPLEMENTAÇÃO DO PROJETO

Os circuitos foram implementados no protoboard e cada subprojeto foi testado

independente junto ao microcontralador onde foi desenvolvida uma subrotina de testes para

cada subprojeto.

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES

O grupo se deparou com muitas dificuldades relacionadas à eletrônica básica e geral,

problema de conexão nos protoboards, falta de componentes eletrônicos e estrutura nos

laboratórios.

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Embora tudo isso, o grupo atingiu o objetivo de realizar a comunicação do 8051 com a

parte de potência.

A principal dificuldade encontrada foi alterar o projeto para que o 8051 controlasse o

chaveamento do circuito.

7. CRONOGRAMA

Ago Set Out Nov Dez

Apresentação da Proposta X

Simulação de módulos do projeto X X

Implementação do Projeto X X

Relatório Final X X X

Apresentação do Projeto X

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁGICAS

KELLY, G, Home Automation: Past, Present & Future, Electronics Australia,

Fevereiro, 1997.