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SOS BEBÊ A BORDO

Ricardo Yassuo Hassegawa1

kindjp@gmail.com Samuel Reis Júnior1

samuelreisjr@hotmail.com

Prof. Dr. José Antônio Poletto Filho2 jpoletto@uol.com.br

Resumo – A divulgação pela mídia das mortes de crianças esquecidas no interior de

veículos motivou a pesquisa para resolver este problema que aflige a sociedade atual, com desenvolvimento de um sistema automatizado para verificar a presença de criança na cadeirinha ou bebe conforto e avisar o usuário do veículo sobre esse perigo, utilizando sensor magnético, um sensor de peso desenvolvido, uma sirene, um controlador e a teoria adquirida no curso, após testes e ajustes, foi realizado com sucesso.

Palavras-Chave: Automatizado; controladores; magnético; sensor; sistema.

Abstract– The disclosure in the media of the deaths of children forgotten in vehicle motivated research to solve this problem that afflicts modern society, with development of an automated system to verify the presence of the child seat or baby comfort and warn the user of the vehicle this danger by using magnetic sensor, a weight sensor developed , a siren , a controller and the theory acquired in the course, after tests and adjustments, was successful .

Keywords: Automated; controllers; magnetic; sensors; system. 1 INTRODUÇÃO

O tema escolhido para realização do Trabalho de Conclusão (TC) do curso de

Tecnologia em Mecatrônica Industrial, da Faculdade de Tecnologia de Garça -

Fatec, o qual aborda o problema sobre o esquecimento de crianças dentro de

veículos, muitas vezes levando a óbito, revela a preocupação do pesquisador com

as questões sociais, propiciando informação para minimizar o problema e a

contribuição para o progresso da ciência, o que reflete à relevância do tema em

questão.

1 Alunos do sexto termo do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial – FATEC Garça 2 Docente da Faculdade de Tecnologia de Garça – FATEC

2

No Brasil, apesar de não existirem estatísticas oficiais, vários casos foram

divulgados na mídia, o que motivou a realização da pesquisa, com o objetivo de

alertar sobre a situação, para que pais ou responsáveis pelas crianças fiquem mais

atentos e possam prevenir para que acidentes deste tipo não venham a ocorrer.

Nos Estados Unidos, a ONG Kids and Cars (2014), que trata de todos os tipos

de acidentes envolvendo crianças e automóveis, contabilizou 550 casos desde 1998.

De acordo com artigo publicado na Annals of Emergency Medicine (2013) por

pesquisadores da Universidade do Estado da Louisiana, a realidade é que de 15 a

25 crianças morrem todos os anos de hipertermia3, porque foram esquecidas no

interior dos veículos.

As questões postas justificam a escolha do tema, pela relevância social, de

atender a comunidade com o uso de tecnologia avançada e com custos acessíveis,

para a aquisição de um sistema de alarme para resolver o problema.

1.1 Objetivo Geral

Desenvolver um protótipo com os recursos da mecatrônica para avisar aos

pais caso ocorra o esquecimento de um bebê no interior do veículo, acabando de

vez com esse tipo de problema.

1.2 Objetivo Específico

Desenvolver um sistema de alarme que avisa caso uma criança seja

esquecida no banco traseiro do carro.

1.3 Relevância

Como relevância social evitar a morte de uma criança que é sem dúvida o

bem mais precioso de uma família. A relevância acadêmica se constitui na pesquisa

como referencial teórico e na metodologia do protótipo, como prática.

3A Hipertermia é caracterizada pelo aumento da temperatura normal corporal, superior a

40ºC.

3

1.4 Metodologia

A metodologia utilizada é o desenvolvimento experimental de um protótipo,

instalado na cadeirinha ou bebê conforto controlando a presença de uma criança no

carro. Utilizando sensores para identificar a presença da criança e um sistema de

controle que alarma quando houver esquecimento da criança.

2 REVISÃO DA LITERATURA

A temperatura externa ao carro tem pouca relação com a rapidez da elevação

da temperatura interna: em um ambiente a 14ºC, o interior do carro pode alcançar,

na primeira hora, entre 22ºC e 36ºC. Cerca de 80% das mudanças na temperatura

no interior do veículo ocorrem nos primeiros 30 minutos, ou seja, até em um dia de

temperatura amena, o interior de um carro pode tornar-se letal. A agressão aos

bebês no início aparenta branda: o calor causa apenas desconforto físico, mas a

situação pode se agravar causando exaustão e desidratação. Quando a temperatura

corporal do bebê atinge 40ºC, ocorrem à disfunção do sistema nervoso central,

provocando convulsões, coma e a morte por AVC (ONG KIDS AND CARS, 2014).

Em Dezembro de 2014 três crianças morreram, após terem sido esquecidas

por horas dentro dos carros. O primeiro caso aconteceu em São Bernardo do

Campo, na Grande SP segundo BALOGH (2014). O funcionário público pegou a

filha, de dois anos e quatro meses, na casa da avó e, em vez de levá-la para a

escola, foi direto para o trabalho. Ao chegar à escola no fim do dia para buscar a

menina, foi informado pelas funcionárias da escola que a unidade estava fechada e

que a menina não estava lá. Somente neste momento que ele viu a menina no carro.

Ela já estava sem vida. O pai ficou completamente abalado e a mãe da criança,

estava inconsolável. A família mora em São Paulo e a menina foi matriculada em

São Bernardo do Campo por causa do trabalho do pai.

PEIXOTO (2014) afirma: Em Belo Horizonte, uma criança de um ano e 11

meses morreu depois de ser esquecida pela mãe durante cinco horas dentro de um

carro. A tragédia deixou a mãe em estado de choque. Ela é técnica em eletrônica e

saiu para levar a filha ao berçário, mas foi direto para o trabalho, no aeroporto da

Pampulha. Cinco horas depois, ela saiu para ir buscar a menina no berçário e,

somente quando chegou ao local, no começo da noite, descobriu a tragédia. A

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diretora do berçário, disse que a mulher tocou o interfone e pediu para levarem a

filha. Depois de informar à mãe que a criança não tinha ido ao berçário naquele dia,

a diretora foi até o portão e já encontrou a mãe transtornada e a criança morta na

cadeirinha no banco de trás do Fiat Uno. Normalmente quem levava a criança para a

escola era o pai, mas neste dia ele precisou viajar e a tarefa coube à mulher.

No Rio de Janeiro, uma criança de dois anos morreu após ter sido deixada

trancada dentro de um carro de transporte escolar irregular no bairro do Jardim

América. Segundo a polícia, a condutora do veículo teria ido a um salão de beleza

quando a criança ficou presa no carro e morreu (FOLHA DO ESTADO DE SÃO

PAULO, 2014).

Segundo STEIN (2013), a necessidade de se lembrar de tantas

responsabilidades do dia a dia, a memória condensa uma série de informações,

organizando um roteiro no cérebro. — Esse processamento na memória existe para

guiar uma pessoa a fazer o que se quer fazer sem pensar. Nesse caso da tragédia,

o que aconteceu foram consequências graves para esse processo — avalia a

psicóloga.

Ainda segundo a mesma autora, o esquecimento ocorre porque o bebê

estava dormindo, não emitindo sons, o que fez com que o pai não deixasse o estado

automático em que estava, comum para o cérebro, e acabasse esquecendo o bebê

no carro. O ato de esquecer não tem implicações nenhuma na vida rotineira. A

memória funciona bem todos os dias, quando não acontecem falhas. Isso permite

que, enquanto o cérebro funciona no automático, libere espaço e energia para

trabalhar com várias coisas ao mesmo tempo.

Pasqua (2013) observa que a comoção causada pela morte de um bebê

esquecido no carro também é alimentado pelo temor de que qualquer um de nós

esteja sujeito a viver algo tão terrível: Diante de um caso desses, temos medo de

que o mesmo possa acontecer conosco e com os nossos filhos. Temos medo pela

própria estrutura da sociedade quando as crianças são vítimas de violência.

Waldemar (2013) afirma: episódios que causam o esquecimento de bebês

dentro do carro geram abalo porque nos confrontam com as falhas do modo de vida

moderno. Ele sugere que toda a sociedade partilha da responsabilidade pela

tragédia. Todos nós temos tendência a viver no automático. As pessoas estão

sempre correndo, produzindo, tentando fazer mais. A cabeça está a maior parte do

tempo no passado ou no futuro. Esse pai provavelmente estava com a cabeça em

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alguma coisa importante. O problema não é apenas desse pai, é de toda a

sociedade. Serve-nos de alarme.

2.1 SENSORES

Para o desenvolvimento do protótipo, procedeu-se um aprofundamento

teórico sobre os tipos de sensores possíveis de serem utilizado no projeto, para

embasar a opção que melhor se adéque ao protótipo.

Sensor Infravermelho Passivo tem ajuste de sensibilidade, que detecta o calor

humano. Muito usado para alarmes de invasão, funciona com sensor piroelétrico.

Ele detecta a movimentação de luz infravermelha, emitida por corpos quentes. É

composto por um circuito eletrônico, detector de luz infravermelha e uma lente. Por

não emitir, mas apenas detectar na sua área de atuação a movimentação de luz

infravermelha é chamado de passivo. Se o corpo humano se movimentar em frente

do sensor ele emite uma luz infravermelha detectada pelo sensor que interpreta e

transforma em variação de tensão. Para ter melhor desempenho, ele é usado em

ambientes internos com no máximo 50 metros quadrado de área. Assim, esse

sensível sensor não gera alarmes falsos. Um exemplo é o sensor infravermelho

passivo IRP-310i. Ele tem um circuito microcontrolado para fazer sua leitura, sensor

piroelétrico de duplo elemento, e uma lente de fresnel para proteção contra luz

branca e radiação UV. Com um circuito especial de proteção para minimizar os

eventuais disparos falsos. Custo de R$30,25. (THOMAZINI /ALBUQUERQUE, 2010,

TELESYSTEM, 2013, SAFEDRON 2013 e JFL, 2015).

Características Técnicas:

Sensor: Duplo elemento piroelétrico;

Detecção máxima: 12 metros / 90º;

Tempo de acionamento: 2 a 3 segundos;

Tempo de estabilização: 60 segundos;

Tensão de alimentação: 11 a 18 VDC;

Consumo: 12 mA a 12 VDC;

Dimensão: 62x90x48 mm;

Peso aproximado: 80 gramas;

Compensação de temperatura.

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Infravermelho ativo funciona com um circuito que emite luz invisível ao olho

humano e outro circuito receptor que detecta a mesma. Eles trabalham em conjunto,

colocados frente a frente ou lado a lado, com o uso de espelhos e distância

estabelecida pelo fabricante. O sensor é acionado quando o feixe de luz for

obstruído. O clima pode atrapalhar seu funcionamento, como exemplo a chuva,

neblina e o sol podem obstruir e causar disparo falso. Exemplo IntelBras Sensor

Infravermelho Ativo (barreira) IVA 1100 DF valor R$173,90. (THOMAZINI e

ALBUQUERQUE, 2010 e KABUM, 2012).

Características:

Miras para ajuste embutidas;

Alcance externo de 100 m e interno de 300 m;

Tempo de resposta ajustável;

Ângulo de detecção: ± 5° vertical, ± 90° horizontal;

Corrente de consumo: < 65 mA;

Temperatura de Operação: -25°C a 55°C;

Tempo de resposta: 50 - 700 ms (selecionável);

Tensão de Alimentação: 12 - 24 VDC / 11 - 18 VAC.

Sensor Barreira ultrassônica, sinais ultrassônicos com frequência muito alta.

Com um emissor e receptor. Como o infravermelho ativo ele detecta se houver

movimentação obstruindo o feixe de som. Exemplo Linha IFO M18 - Difuso -

Energético Corrente Contínuo. (THOMAZINI e ALBUQUERQUE, 2010 e SABER

ELETRÔNICA, 2013).

Características:

Ajuste de distância Trimpot;

Tipo de luz Infravermelha 950 nm, pulsada;

Proteção Inversão polaridade e curto-circuito;

Consumo (sem carga) < 30 mA;

Corrente de comutação 200 mA;

Frequência de comutação 200 Hz;

Temperatura de operação -25...+70˚C.

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Sensor de peso, ele atua pela variação da resistência ôhmica de um

extensômetro, quando é deformada pelo peso a resistência sofre variação. O sensor

precisaria de um comparador de resistência. Exemplo sensor de peso Usinainfo,

valor R$22,50. (THOMAZINI e ALBUQUERQUE, 2010 e USINAINFO, 2011).

Características:

Potência nominal: 1,0 ± 0,1 mV / V;

Temperatura: -20 ~ 65 ° C;

Excitação Tensão: 5VDC;

Tensão máxima de trabalho: 8VCC;

Material: liga de alumínio;

Dimensões (CxLxA): 34x34x8,7mm;

Peso: 20g.

Sensor capacitivo trabalha gerando e detectando mudança no campo

eletrostático. Seria o ideal por conseguir detectar a presença da criança pelo

dielétrico do corpo humano. Exemplo Sensores Capacitivos - C18 – Metaltex valor:

R$87,13. (THOMAZINI e ALBUQUERQUE, 2010, METATEX, 2014 e ELETROLICO,

2011).

Características:

Distância de detecção desde 8 até 25mm;

Há duas opções de alimentação:

10 a 30VCC;

90 a 250VCA;

Possui LED indicador de operação.

Chave Tactil como sensor, um botão n/a. Exemplo Chave Táctil 6x6mm 4

Terminais – 4,3mm valor R$0,10 (SOLDA FRIA, 2015, MILCOMP, 2015 e

METALTEX, 2014).

Características:

Contatos: 1 NA;

Corrente Máxima: 50mA;

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Resistência no Contato Max: 0,1 Ohm;

Rigidez Dielétrica: 250VA - 1 minuto;

Vida útil: >100.000 operações;

Peso: 4 gramas.

Sensor final de curso, sensor de contato N/A: são denominados sensores

mecânicos ou chaves comutadoras que detecta movimentos, posições ou presença

usando recursos mecânicos no circuito. Eles atuam no modo liga/desliga quando

uma ação mecânica acontece no seu elemento atuador. Exemplo CHAVE MICRO

SWITCH MINI MILCOMP valor R$2,60 (MILCOMP, 2015, METALTEX, 2014 e

SABER ELETRÔNICA, 2013).

Características:

Contato aberto;

Terminais 2;

Haste 18mm;

Corrente máxima 5A;

Voltagem máxima 250V;

Dimensão 20X6, 3MM.

Sensor indutivo trabalha com campo magnético, quando tem a presença de

um objeto de ferro este é captado pelo sensor. São sensores que detectam a

presença de materiais condutores de energia elétrica de natureza metálica (ferro).

Essa detecção é feita através do campo magnético, pode atuar como um

contato NA ou NF para corrente alternada ou contínua, exemplo Sensor Indutivo

LM30-2015A valor R$85,00. (THOMAZINI e ALBUQUERQUE, 2010, DIGEL, 1999,

AUTONICS, 2015 e SENSORBRAS, 2013).

Características:

Distância de Comutação de Serviço entre 0 e 8mm;

Voltagem 90-250 VCA;

Diâmetro 30mm.

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Sensor magnético usa o campo magnético para converter o sinal, usando um

reed switch e um imã. São usados para detectar a posição de uma peça ou posição

de algum mecanismo. São conhecidos como sensor magnético, por atuarem pela

ação de um campo magnético fazendo o chaveamento, pode ser NA ou NF.

(THOMAZINI e ALBUQUERQUE, 2010 e ICOS, 2001).

Características:

Tensão Trabalho 5Vdc, 12Vdc, 24Vdc, 110Vac e 220Vac;

Potência Máxima 5W a 20Vac;

Corrente Máxima 0,5A.

2.2 Controladores para o sistema

Em relação aos sistemas de controle a serem utilizados, a opção igualmente

selecionada mediante o aprofundamento teórico sobre o tema.

A lógica a relés possui custo viável e ideal para automatização de pequenas

máquinas com poucos sensores e atuadores.

Outra possibilidade de sistemas de controle são os circuitos integrados (CIs),

em comparação com os relés, os CIs são menores, mais rápidos e possuem uma

vida útil maior. Em muitos sistemas de controle que utilizam relés e CIs, a lógica de

controle, ou algoritmo, é definida permanentemente pela interligação elétrica.

Computadores comerciais começaram a ser utilizados como controladores em

sistemas de controle de grande porte no início da década de 1970. O computador

proporciona uma grande vantagem em comparação com a lógica por interligação

elétrica, utilizada em sistemas com relés e CIs, por ser programável. Porém, os

primeiros computadores eram caros, difíceis de programar, grandes e sensíveis a

ambientes hostis encontrados no chão de fábrica.

O CLP – Computador Lógico Programável – foi desenvolvido a partir de uma

demanda na indústria automobilística norte-americana. Suas primeiras aplicações

aconteceram em 1968 na Hydronic Division da General Motors, devido à grande

dificuldade de mudar a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança

na linha de montagem ocasionando altos gastos de tempo e dinheiro.

Os primeiros CLPs lançados eram equipamentos grandes e relativamente

caros, sendo viável somente para aplicações que contivessem pelo menos 150

10

relés. Com as melhorias de projeto e uso cada vez maior de circuitos integrados,

tornou-se viável a sua utilização em circuitos equivalentes a 15 relés.

Segundo a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC, 1993) Controlador

Lógico Programável é definido como:

“Sistema eletrônico operando digitalmente, projetado para uso em um

ambiente industrial, que usa uma memória programável para a armazenagem

interna de instruções orientadas para o usuário para implementar funções

específicas, tais como lógica, sequencial, temporização, contagem e aritmética, para

controlar, através de entradas e saídas digitais ou analógicas, vários tipos de

máquinas ou processos. “O controlador programável e seus periféricos associados

são projetados para serem facilmente integráveis em um sistema de controle

industrial e facilmente usados em todas suas funções previstas.”

Os CLPs não possuem uma Interface Homem-Máquina (IHM) padrão, sendo

necessário criar tal interface por meio de programas específicos para esse fim, os

chamados Sistemas Supervisórios, ou Supervisory Controland Data Acquisition

(SCADA), que são programas criados para o monitoramento de processos. O termo

controle supervisório está associado com os processos industriais, onde gerencia as

atividades de unidades operacionais integradas para atingir determinados objetivos

econômicos para o processo, e com a automação da manufatura, onde coordena as

atividades de vários equipamentos que interagem em células de manufatura ou

sistemas. Pode-se utilizar diversos programas para criação do referido sistema.

(GROOVER, 2008).

A cada ciclo de varredura o CLP realiza a leitura de todas as entradas,

verificando o estado de cada uma, armazenando os resultados obtidos em uma

região da memória chamada de “tabela de imagem das entradas” e executa a lógica

de controle presente no programa. Em seguida, atualiza o estado da tabela de

imagem das saídas, também de acordo com a lógica de controle, e inicia-se um

novo ciclo.

Vantagens do CLP:

- Facilidade e flexibilidade para alterar os programas. O CLP pode ser

reprogramado e operar com uma lógica distinta.

- O programa pode ser armazenado em memória para reaplicação em outro

sistema ou ser guardado como sistema reserva (backup).

11

- No caso de defeito, sinalizadores visuais no CLP informam ao operador a

parte do sistema que está defeituosa.

Desvantagens do CLP em relação aos relés:

- Custo mais elevado;

- Uso de algum tipo de programação ou álgebra booleana no projeto, técnicas

que são desconhecidas de uma boa parte dos eletricistas;

- Necessita de maior qualificação da equipe de manutenção.

Vantagens do relé:

- Imunidade a ruídos elétricos e interferências eletromagnéticas;

- Simplicidade de entendimento, fiação e manutenção (em sistemas simples);

Desvantagens do relé:

- Grande complexidade da fiação e sua verificação em sistemas grandes e

complexos;

- Pouca flexibilidade para mudanças, pois qualquer modificação na lógica dos

relés implica refazer todos os desenhos esquemáticos, fiação e testes;

- Ocupam um grande espaço dentro dos painéis.

O CLP tem um campo de aplicação muito vasto. É utilizado

fundamentalmente nas instalações em que é necessário um processo de manobra,

controle e supervisão.

Desta forma, sua aplicação abrange desde processos de fabricação industrial

até qualquer processo que envolva transformação de matéria-prima. Podemos citar

algumas aplicações em processos industriais:

- Indústria de açúcar e álcool;

- Indústria petroquímica;

- Máquinas de embalagens;

- Mineração;

- Papel e celulose;

- Indústrias alimentícias;

- Indústrias de plástico;

- Instalações de ar condicionado e calefação.

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Micros controladores.

Os micros controladores podem ser programados para diversas funções. São

usados na indústria para controlar circuitos, estão embutidos em sistemas. É

formado por um processador, circuitos de memória e periféricos de entrada e saída.

Seu funcionamento é semelhante com a dos CLPs.

3 METODOLOGIA

Detalhamento do funcionamento do Protótipo.

Conhecer as necessidades:

Identificar a presença de uma criança na cadeirinha

Avisar sonoramente quando for trancado o carro com a criança.

Não ser ativado com o carro em funcionamento

Não depender de ser ligado para não ser esquecido

Para o sensor de presença, o ideal é o capacitivo, pois consegue identificar o

dielétrico do corpo humano, mas devido seu alto custo tornou-se inviável para o

projeto.

A alternativa foi desenvolver um sensor com cinco chaves táctil (figura1) em

fila para identificar a presença da criança na cadeirinha, esta foi a opção mais viável

pelo custo e por não precisar alterar a estrutura da mesma. O seu campo de atuação

pelos testes foi de acordo com o esperado. Ele superou todos os outros sensores no

quesito custo benefício.

Figura 1 sensor de presença

Fonte: os autores

13

Esse sensor foi instalado na cadeirinha entre a estrutura e a capa (figura 2).

Figura 2 Sensor instalado na cadeirinha

Fonte: os autores

A necessidade de outro sensor para certificar a presença da criança, para não

gerar alarme falso. (EX: Bolsa esquecida em cima da cadeira). Para o sensor do

cinto de segurança (figura 3) da cadeirinha o final de curso seria ideal pelo preço e

durabilidade, mas identificou-se a necessidade de abrir a fivela do cinto

inviabilizando seu uso, pois poderá danificar o mecanismo da trava. O sensor de

magnetismo superou as expectativas pelo custo e atuando conforme a necessidade

proposta.

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Figura 3 sensor da trava do cinto

Fonte: os autores

Para controlar o sistema optamos pela utilização dos réles devido ao seu

baixo custo e também pela simplicidade do sistema, eliminando assim, a

possibilidade de utilizar CLP ou microcontrolador que elevaria os custos.

Abaixo, o esquema elétrico (figura 4).

Figura 4 Esquema elétrico.

Fonte: os autores

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O sistema desenvolvido funciona automaticamente, não tem necessidade de

ser ligado ou desligado pelo usuário do automóvel. É acionado mediante três

situações: primeira situação: alarme antifurto manda um sinal para o sistema

desenvolvido. Segunda situação: a trava elétrica do veículo manda o sinal ou

terceira situação: caso o veículo não tenha o alarme e nem a trava elétrica,

necessita a instalação de um sensor de posição da trava da porta. Após o sinal o

sistema verifica através de sensores a presença de uma criança na cadeira e ativa a

sirene do sistema desenvolvido. O sistema fica desligado com um sinal do sistema

de ignição do veículo.

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O protótipo serviu para viabilizar as pesquisas e o projeto do sistema de

alarme desenvolvido. Ocorreram pequenos reajustes, o sistema de sensor táctil foi

feito com um sensor no meio da cadeirinha como sensor de presença, mas foi feito a

modificação colocando cinco sensores ao invés de um, pois como a criança nem

sempre fica dormindo no centro da cadeirinha existiam pontos não detectados pelo

sensor central.

A princípio usou-se a sirene do veículo, modificou-se adicionando outra

sirene com som diferente da sirene do alarme do veículo para que não se confunda

o disparo do protótipo com o alarme do carro.

O protótipo foi instalado no veículo da marca Fiat modelo Siena, este com

sinal de pulso positivo do alarme. Para carros com sistema de alarmes que mandam

sinal positivo o sistema sofreu alterações de ligação nos relês, o primeiro teste com

a criança estava tudo bem, mas ao se deixar uma bolsa esquecida na cadeirinha o

alarme dispara, foi identificado à necessidade de outro sensor para não ocasionar

disparos falsos.

A solução foi instalar um sensor reed switch no cinto de segurança da

cadeirinha. Após testes finais o sistema funcionou conforme as expectativas. O

sistema foi instalado em um Toyota Corolla e um GM Kadett, todos funcionando

satisfatoriamente.

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