CENTRO UNIVERSITÁRIO DO SUL DE MINAS – UNIS-MG
CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
ALAN VIEIRA MOLINA
DANILO LOPES PORTO JÚNIOR
PAULO HENRIQUE SILVA
DOMÓTICA: Do Controle ao Desenvolvimento Prático do Projeto
Varginha
2006
ALAN VIEIRA MOLINA
DANILO LOPES PORTO JÚNIOR
PAULO HENRIQUE SILVA
DOMÓTICA: Do Controle ao Desenvolvimento Prático do Projeto
Projeto de Conclusão do Curso de
Ciência da Computação do Centro
Universitário do Sul de Minas –
UNIS-MG como pré-requisito para
obtenção do grau de bacharel, sob
orientação do Prof. José Eduardo
Silva Gomes.
Varginha
2006
FOLHA DE APROVAÇÃO
ALAN VIEIRA MOLINA
DANILO LOPES PORTO JÚNIOR
PAULO HENRIQUE SILVA
DOMÓTICA: Do Controle ao Desenvolvimento Prático do Projeto
Monografia apresentada ao curso de Ciência da Computação do Centro Universitário do
Sul de Minas – UNIS/MG, como pré-requisito para obtenção do grau de bacharel pela
Banca Examinadora composta pelos membros:
(
) Aprovado
(
) Reprovado
Data
/
/
_________________________________________________________
Profº. Ms. Tomás Dias Sant’Ana
_________________________________________________________
Profº. Agnus Azevedo Horta
______________________________________________________
Profº. Orientador José Eduardo Silva Gomes
Dedicamos este trabalho a todos
aqueles que contribuíram para sua
realização e aos nossos familiares
em especial.
Agradecemos primeiramente a
Deus, a nossas famílias pelo amor e
empenho para conosco em todas as
trajetórias de nossas vidas, pela
compreensão que por muitos
momentos não pudemos estar
presentes como gostaríamos e por
entender o significado do estudo e
do trabalho em nossas vidas,
sobretudo nos apoiando em todas as
circunstâncias; um agradecimento
especial ao Sebastião Ribeiro
Molina que tanto contribuiu e
incentivou o nosso projeto!
"Quanto melhor é adquirir a
sabedoria do que o ouro! e quanto
mais excelente é escolher o
entendimento do que a prata."
(Provérbios 16:16)
RESUMO
MOLINA, Alan Vieira; PORTO JÚNIOR, Danilo Lopes; SILVA, Paulo Henrique.
Domótica: Do Controle ao Desenvolvimento Prático do Projeto. 2006. 61 f.
Monografia (Bacharelado em Ciência da Computação) Centro Universitário do Sul de
Minas – UNIS-MG, Varginha, 2006.
Este trabalho apresenta a implementação de um protótipo de software para
controle de automação residencial além da especificação e construção do ambiente
prático do projeto, “a casa automatizada”. Apresenta uma análise sobre as funções da
Domótica. Nas implementações do protótipo foi desenvolvido um software de controle
e configuração das funções automatizadas via porta paralela, e para a construção da
maquete do projeto foram desenvolvidos um ambiente característico residencial,
funções da Domótica, uma placa de Circuito Eletrônico e especificação dos seus
componentes como análise de estudo em Robótica. Sobre o tema da Domótica, o
presente trabalho abrange as subáreas de Programação, Robótica e Automação e sobre
tudo Informática e Sociedade, na área da Computação.
Palavras-chave: Automação Residencial, Componentes Eletrônicos, Domótica, Porta
Paralela, Protótipo.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1 Porta Paralela (Representação da porta-paralela de um computador portátil)
23
Figura 2.2: Conector DB25 fêmea.. 25
Figura 2.3: Conector DB25 macho. 25
Figura 2.4: Esquema de Funcionamento do DB25 no modo Standard Parallel Port
(SPP) 26
Figura 2.5: Representação das cores do resistor. 31
Figura 3.1: Representação do Circuito Eletrônico utilizado no projeto. 38
Figura 3.2: Transistores NPN e PNP. 39
Figura 3.3: Circuito aberto (corte) e Circuito fechado (saturado) 39
Figura 3.4: Circuito da abertura do portão eletrônico. 40
Figura 3.5: Circuito do fechamento do portão eletrônico. 41
Figura 3.6: Circuito de acionamento das lâmpadas externas. 41
Figura 3.7: Circuito de acionamento da lâmpada interna.. 42
Figura 3.8: Circuito de acionamento da bomba d’água da piscina.. 42
Figura 3.9: Circuito da câmera (movimento horário) 43
Figura 3.10: Circuito câmera (movimento anti-horário) 43
Figura 3.11: Circuito de acionamento do alarme. 44
Figura 3.12: Circuito do sensor de alarme. 44
Figura 3.13: Tela Principal do Protótipo. 45
Figura 3.14: Ilustração da área mapeada para acionar o comando de abertura do portão
47
Figura 3.15: Ilustração da área mapeada para acionar o comando de fechamento do
portão 49
Figura 3.16 região mapeada para acionar o comando de acender as luzes externas da
casa 50
Figura 3.17: região mapeada para acionar o comando de apagar as luzes externas da
casa 51
Figura 3.18: Ícone de acionamento da luz da sala.. 52
Figura 3.19: Casa com a luz da sala acesa.. 52
Figura 3.20: Ícone de desligar a luz da sala.. 53
Figura 3.21: Casa com a luz da sala apagada.. 53
Figura 3.22: Ícone de acionamento do Chafariz (piscina / cascata) 54
Figura 3.23: Ícone de desligar o Chafariz (piscina / cascata) 55
Figura 3.24: Botão de acionamento da câmera.. 55
Figura 3.25: Botões de giro: Esquerda / Direita.. 55
SUMÁRIO
1.
INTRODUCÃO.. 10
1.1
Objetivos. 12
1.1.1
Objetivo Geral 12
1.1.2
Objetivos Específicos. 12
1.2
Estrutura. 12
2
REFERENCIAL TEÓRICO.. 13
2.1
Domótica. 13
2.1.1
Funções Domóticas. 14
2.1.1.1
Função de Gestão. 15
2.1.1.1.1 Gestão de Iluminação. 15
2.1.1.1.2 Gestão da calefação, ventilação e ar condicionado. 15
2.1.1.1.3 Gestão da qualidade do ar 15
2.1.1.1.4 Gestão da funcionalidade dos espaços. 16
2.1.1.2
Função de Controle. 16
2.1.1.2.1 Controle Técnico. 16
2.1.1.2.2 Segurança e tele-transmissão. 17
2.1.1.2.3 Assistência – Saúde. 18
2.1.1.3
Função de Comunicação. 18
2.1.1.3.1 Comunicação – controle. 18
2.1.1.3.2 Comunicação – espaçamento. 18
2.1.1.3.3 Comunicação – serviços. 19
2.1.2
Redes Domóticas. 19
2.2
Delphi 20
2.2.1
Diferenciais do Delphi 20
2.2.2
Justificativa para o uso da linguagem.. 22
2.3
Porta Paralela. 23
2.3.1
Modelos de Porta Paralela. 23
2.3.1.1
Transmissão unidirecional 23
2.3.1.2
Transmissão bidirecional 23
2.3.2
Extensão do cabo paralelo. 24
2.3.3
Endereços da Porta Paralela. 24
2.3.4
Registradores. 25
2.3.5
Conector DB25. 25
2.4
Eletrônica. 27
2.4.1
Histórico da Eletrônica. 27
2.4.2
Circuito Eletrônico. 31
2.4.2.1
Resistores. 31
2.4.2.2
Capacitores. 32
2.4.2.3
Geradores Elétricos. 32
2.4.2.4
Diodo. 32
2.4.2.5
LED.. 33
2.4.2.6
Transistor 34
2.4.2.7
Transistor com Chave. 34
2.4.2.8
Circuito Integrado. 35
2.4.2.9
Motor 35
2.4.2.10 Relê. 36
2.4.2.11 Fotodiodo. 37
3
ATIVIDADES DESENVOLVIDAS. 38
3.1
Montagem do Circuito Eletrônico.. 38
3.1.1
Funcionamento de cada componente dentro do circuito. 38
3.1.2
Funcionamento do Portão Eletrônico. 40
3.1.3
Acionamento das Luzes Externas da casa. 41
3.1.4
Acionamento da Luz Interna da casa. 42
3.1.5
Controle da Bomba D’água da Piscina / Cascata. 42
3.1.6
Controle da Câmera de Vigilância (Segurança) 43
3.1.7
Sensor do Alarme de Segurança. 44
3.2
Implementação do Software de controle (Protótipo) 45
3.2.1
Abertura do Portão Eletrônico. 46
3.2.2
Fechamento do Portão Eletrônico. 48
3.2.3
Controle das luzes externas. 50
3.2.4
Controle das luzes internas. 51
3.2.5
Controle da Bomba D’água da Piscina / Cascata. 54
3.2.6
Controle da Câmera de Vigilância (Segurança) 55
3.2.7
Sensor do Alarme de Segurança. 56
3.2.8
Botão Reset 58
4
RESULTADOS. 59
5
CONCLUSÕES. 60
6
BIBLIOGRAFIA.. 61
1.
INTRODUCÃO
De início surgiu a automação industrial, definindo automação como a
tecnologia que se ocupa da utilização de sistemas mecânicos, eletrônicos e
computacionais na operação e controle de produção. Posteriormente veio a automação
de edifícios comerciais, direcionadas as áreas patrimonial e institucional.
Recentemente, a automação ganha uma nova modalidade, a automação
residencial, um novo mercado recentemente chegado ao Brasil, emergente, promovendo
soluções interessantes voltadas à prestação de serviços ao usuário doméstico.
A domótica, assim tratada a modalidade de automação residencial, é tida
hoje pelo usuário como símbolo de luxo (status) e modernidade. Em um segundo
momento, destaca-se o conforto e as facilidades convenientes a cada execução de um
comando para executar uma função relacionada a alguma atividade, motivada pela
necessidade do usuário. Por fim, torna-se um aparato de soluções para situações
cotidianas, maximizando tempo, promovendo todos os benefícios anteriores, mas ligada
diretamente à segurança física dos habitantes e do patrimônio (lar).
O objetivo da automação residencial é integrar iluminação, entretenimento,
segurança, telecomunicações, condicionamento de ar, controle de caixas d’água,
sistemas de jardim e irrigação, “inteligentes”, programáveis e centralizado.
Por meio da construção de um protótipo de software, capaz de controlar e
configurar funções de domótica a partir de um computador, o presente trabalho trás uma
exemplificação que podemos chamar de real, propõe a construção de uma maquete de
uma casa, contendo as possíveis funções de automação.
A abrangência do tema automação, robótica, eletrônica, computação, bem
como tendências mercadológicas na esfera tecnológica, faz despertar o interesse pela
pesquisa sobre o tema, como elo de aproximação das ciências envolvidas.
Contudo, o desenvolvimento e implementação de rotinas e funções ligadas
ao tema domótica, justificam-se como um laboratório de estudo na construção e
manipulação de componentes eletrônicos, utilizados na Robótica e Automação que,
integrados a Programação, sobretudo via porta paralela, utiliza uma linguagem de
programação de essência acadêmica, propositalmente, promovendo interação entre
tecnologia e as atividades ligadas ao nosso cotidiano.
1.1 Objetivos
1.1.1
Objetivo Geral
O objetivo deste trabalho é desenvolver um software protótipo, para controle
e monitoração das atividades residenciais, bem como construção de um ambiente real,
automatizado para exemplificação destas rotinas (uma maquete).
1.1.2
Objetivos Específicos
•
Desenvolver um software simulador das funções para o ambiente
residencial.
•
Controlar e monitorar objetos e funções de uma residência via
computador, tais como: abertura de portas (garagem), iluminação
interna e externa da casa, irrigação de jardins (piscinas) e dispositivos
de segurança.
•
Construir um ambiente de exemplificação real para as funções de
domótica, fazendo alusão às diversas aplicações possíveis da
automação no contexto residencial.
•
Criar a placa, manipular os componentes eletrônicos, também
utilizados na Robótica e Automação de uma forma geral, como apoio
a pesquisa e estudo do tema.
1.2
Estrutura
O presente trabalho está dividido em cinco capítulos, distribuído por:
Referencial Teórico, contendo os assuntos e temas relacionados no desenvolvimento do
projeto de conclusão do curso (PCC) e suas esferas do conhecimento; Atividades
Desenvolvidas, descrevendo o desenvolvimento do projeto e seu andamento; Recursos
Necessários; Resultados, apontando os resultados obtidos, os possíveis não atingidos e a
sua exatidão dentro do planejado; e por fim; Conclusão.
2
2.1
REFERENCIAL TEÓRICO
Domótica
Domótica é a integração de tecnologias e serviços, aplicadas a lares,
escritórios e pequenos prédios, com o objetivo de automatizar e obter maior conforto e
comodidade, comunicação, economia de energia e aumento da segurança.
A origem do termo domótica, vem da difusão da palavra latina domus (casa),
com a palavra telemática (sobretudo robótica). Foi adotado na Europa para designar o
campo de aplicação tecnológica que visa a integração do espaço arquitetônico, da
informática e das telecomunicações; já nos Estados Unidos e Japão adotou-se a
expressão “intelligent building”. Outro sinônimo para a expressão, é casa inteligente
(smart house), no entanto para este trabalho utilizaremos o termo domótica.
“O objetivo da automação residencial é integrar iluminação, entretenimento,
segurança, telecomunicações, condicionamento de ar, e muito mais através de
um sistema inteligente, programável e centralizado. Pode ser feito de três
formas: Sistemas interligados pela própria rede elétrica existente, sendo
bastante precário, devido a grande instabilidade da rede. Sistemas integrados
por um controle remoto universal, possibilitando o controle de qualquer
equipamento dotado de controle remoto por infravermelho. Sistemas
integrados por central de automação, este é o sistema mais avançado e que tem
a maior autonomia e depende de um projeto específico" (CORCUERA
CAVALCANTI, 2006).
Conforme Breternitz (2001), as primeiras aplicações domóticas utilizavam
sensores e atuadores (dispositivos que alteravam os parâmetros em função de
informações captadas pelos sensores), que numa arquitetura centralizada eram ligados a
um controlador onde estava a inteligência necessária. Geralmente eram sistemas
proprietários, pouco flexíveis, e principalmente caros.
Segundo Angel (1993, p.43), a domótica é um novo domínio de aplicação
tecnológica, tendo como objetivo básico melhorar a qualidade de vida, reduzindo o
trabalho doméstico, aumentando o bem estar e a segurança de seus moradores e visando
também a utilização racional e planejada dos diversos meios de consumo. A domótica
procura uma melhor integração através da automatização nas áreas de segurança,
comunicação, e de controle e gestão de fluídos. Esta proposta integradora busca dar
resposta às necessidades do homem, que podem ser agrupadas em três grupos:
a)
b)
As necessidades de segurança: estão relacionadas com:
•
A qualidade do ar;
•
A prevenção de acidentes físicos e materiais,
•
Assistência à saúde,
•
A segurança contra intrusos.
As necessidades de conforto ambiental: implicam na criação de
um meio ambiente agradável:
c)
•
Conforto térmico,
•
Conforto acústico,
•
Conforto visual,
•
Conforto olfativo,
•
Conforto espacial.
As necessidades de conforto de atividades: vêm facilitar os
hábitos cotidianos:
2.1.1
•
Para dormir,
•
Para alimentar-se,
•
Para cuidar-se,
•
Para manutenção (dos locais e dos materiais),
•
Para comunicar-se,
•
Para entreter-se (divertir-se),
•
Para trabalhar.
Funções Domóticas
Segundo Angel (1993), as funções de domótica nos permitem satisfazer a
um número considerável das necessidades (citadas anteriormente). É definido, três
classes expressivas de funções, segundo o tipo de “serviço” a que elas se dirigem, as
quais se dividem em sub-funções, analisadas por:
2.1.1.1
Função de Gestão
Essa função tem áreas comuns a função de controle. A função de gestão tem
por objetivo automatizar em certo número de ações sistemáticas. As automatizações se
realizam segundo uma programação, um controle dos consumos e uma manutenção. As
ações sistemáticas dessa função se relacionam principalmente com o conforto.
(ANGEL, 1993, p. 48).
2.1.1.1.1
Gestão de Iluminação
Segundo Angel (1993), a gestão de iluminação fornece um dos primeiros
elementos voltados ao conforto, adequado ao ambiente segundo a necessidade de cada
usuário de acordo com a idade, capacidades físico-motoras, uso dos espaços ao longo do
dia, repercussão sobre a ocupação dos espaços. A otimização do uso e economia de
eletricidade é outro aspecto importante desta sub-função, sem deixar de lado o conforto
dos usuários. Como serviços auxiliares podem-se citar a temporização, a variação de
intensidade, o acendimento e apagamento automático programado, comandado à
distância ou por comando de voz.
2.1.1.1.2
Gestão da calefação, ventilação e ar condicionado
Permite ao usuário medir e controlar a calefação, as cargas elétricas e seu
próprio conforto. Teve um grande impulso com a evolução dos sensores e com a
necessidade de racionalização de energia. Entre os confortos gerados por esta gestão,
pode-se citar a otimização em relação ao meio externo; a auto-adaptação em relação aos
equipamentos; a gestão, ambiente por ambiente. Sob o aspecto dos requisitos possíveis,
podemos citar o controle a distância, passagem automática do regime conforto para o
regime redução no caso da ausência de indivíduos, dentre outras. (ANGEL, 1993, p. 5152).
2.1.1.1.3
Gestão da qualidade do ar
Segundo Angel (1993), a domótica pode controlar o ar do ambiente, a
temperatura e umidade e também verificar a existência de gases tóxicos como o gás de
cozinha.
2.1.1.1.4
Gestão da funcionalidade dos espaços
Tem como objetivo, flexibilizar o ambiente quando houver modificações nos
grupos familiares, novos modos de vida e adaptação a novas necessidades. Visa permitir
futuras atualizações nos sistemas atuais, instalação de novos sistemas, interconexões,
permitindo a evolução das necessidades do usuário. (ANGEL, 1993, p.54).
Nota-se que o projeto deve garantir as adaptações a novos equipamentos no
futuro, levando em conta a estrutura do ambiente, é como se fosse pensar em
cabeamento estruturado na disciplina de redes de computadores, porém, com tetos e
pisos flexíveis, ou outras façanhas arquitetônicas, fomentada pela tecnologia.
Os requisitos básicos que a gestão de funcionalidades de espaços deve
atender são:
•
Aumentar a produtividade e a segurança,
•
Empregar todos os recursos de forma mais eficiente possível,
•
Ter flexibilidade para novas e eventuais necessidades de uso.
2.1.1.2
Função de Controle
Conforme Angel (1993, p. 55), a função de controle dá ao usuário, por um
lado, informações sobre o estado de funcionamento dos equipamentos e das instalações
que os integram; e por outro lado, criam um registro dos diversos parâmetros e
eventualmente, induzem os comandos corretivos. Para tanto ele conta com controles
instantâneos e memorizados. Essa função tem por objetivo atuar sobre os dispositivos
de regulagem das instalações, com a finalidade de que as tarefas programadas sejam
respeitadas. As funções de controle associadas com um algoritmo ou com uma unidade
de tratamento da informação conduzirão às funções de comando.
2.1.1.2.1
Controle Técnico
Segundo Angel (1993, p. 56), o controle técnico visa auxiliar o usuário a
fazer o uso dos equipamentos, dispositivos e instalações mais confiáveis e também
prover autodiagnóstico dos mesmos , o que permite, entre outros temas, programar os
gastos.
Está sub-função é responsável por controlar os diferentes equipamentos e
eletrodomésticos, as diferentes redes de alimentação, os diferentes fluídos utilizados na
casa, a presença de intrusos e os parâmetros fundamentais para verificação do estado de
saúde dos membros da família, etc. Os valores apresentados devem ser extremamente
confiáveis, para que possam ser utilizados como assistências ao usuário, como também
ser ergonômica para atender todas as idades dos usuários.
Como exemplo de controles técnicos, temos:
•
Recepção de mensagens de mau funcionamento de equipamentos e
instalações em um monitor de TV ou do outro indicador de controle;
•
Centralização do estado de sistemas em pequenos ou grandes
painéis que indicam portas e persianas abertas, luzes acesas, etc.;
•
Desligamento seletivo de cargas para evitar sobrecargas nos
sistemas;
•
Informações de consumo de água, gás e eletricidade e os custos
dos mesmos;
•
Comandos únicos que atuam sobre diversos equipamentos. Por
exemplo, uma saída de férias: cortar o fornecimento de água e gás,
desligar as luzes, ativar o sistema de alarme, fechar as cortinas, etc.;
2.1.1.2.2
Segurança e tele-transmissão
Segundo Angel (1993, p. 58), a domótica tem como preocupação prioritária
a segurança, pois está associada aos bens materiais, incluindo a prevenção de intrusos,
incêndios e acidentes domésticos. O sistema tem que set confiável, evitando com isso
falsos alarmes e se der fácil manuseio para todos os membros da família.
São responsabilidades desta sub-função:
•
Controle de acesso;
•
Detecção de incêndio;
•
Detecção de fuga de gás e água;
•
Detecção de intrusos;
•
Tele-vigilância;
•
Tele-assistência.
2.1.1.2.3
Assistência – Saúde
Esta sub-função, permite ao usuário a conexão através de um computador
pessoal com centros de assistências médicas, que asseguram o controle e
acompanhamento da evolução de casos graves de doença ou por motivo de acidentes
(ANGEL, 1993, p. 60).
2.1.1.3
Função de Comunicação
Segundo Angel (1993), uma característica possibilitada pela comunicação é
a interatividade. Através desta é permitido o telecomando e a programação para que os
sistemas envolvidos obedeçam a uma certa padronização.
A função de comunicação pode ser classificada por dois ângulos: a
comunicação sem significados, por exemplo, sinais de áudio e vídeo, aonde se busca a
maior fidelidade possível; e a comunicação onde visa-se intercâmbio de informações de
controle do ambiente (ANGEL, 1993, p. 62).
2.1.1.3.1
Comunicação – controle
Com a utilização de Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI), que utiliza
uma técnica comum para serviços de voz, texto, dados e imagens, a função de controle
pode realizar sua função principal, interligar os vários dispositivos entre si e com o
operador do sistema. Além dos serviços já citados, esta rede disponibiliza também a
troca de comando entre vários equipamentos e o operador (ANGEL, 1993, p. 64).
2.1.1.3.2
Comunicação – espaçamento
Segundo Angel (1993, p. 65-66), dentre os serviços oferecidos por esta subfunção, pode-se citar a possibilidade do relacionamento da família com o ambiente
externo e os serviços coletivos dos imóveis. Para realização destes serviços coletivos
tem-se a necessidade de interconectar os aparelhos de áudio e vídeo-comunicação da
casa, fazendo-os comunicarem entre si, permitindo assim um melhor serviço de som e
imagem, aumentando o conforto.
2.1.1.3.3
Comunicação – serviços
Conforme Angel (1993, p. 67), esta sub-função visa a conexão da rede
interna de áudio e vídeo com uma rede exterior, podendo esta ser pública ou privada.
Nos objetivos deste serviço estão incluídos: o tele-trabalho, a tele-educação, telemantimento, a tele-vigilância-assistência.
2.1.2
Redes Domóticas
A rede domótica é o elemento principal de todo o sistema domótico. A rede
domótica, ou em outros termos, o cabeamento é o que permite realizar uma
comunicação entre os diferentes aparatos conectados à rede e é indubitavelmente o
instrumento essencial em que se baseia a domótica. As redes destinadas aos edifícios
inteligentes se baseiam em aplicações, onde uma rede separada e independente é
utilizada para cada função. É assim que existem redes destinadas à segurança, à
detecção de incêndios, ao controle de acessos, à climatização, à informática, etc.
As redes domóticas são, em termos gerais, redes polivalentes que permitem
realizar diferentes funções a fim de simplificar a complexidade da instalação da rede. A
mesma rede domótica assegura, por exemplo, as funções de segurança, conforto e
gestão técnica. A rede pode estar constituída de um ou vários suportes de comunicação
de acordo com as funções que esse sistema domótico realiza (ANGEL, 1993, p. 112).
2.2
Delphi
Delphi é um “compilador e uma IDE¹ para o desenvolvimento de softwares.
Ele é produzido pela Borland Software Corporation (por algum tempo chamada
Inprise). A linguagem utilizada pelo Delphi, o Object Pascal (Pascal com extensões
orientadas a objetos) a partir da versão 7 passou a se chamar Delphi Language. O
Delphi originalmente direcionado para a plataforma Microsoft Windows, agora
desenvolve aplicações nativas para Linux com o Kylix, e para o Microsoft .NET
framework em suas versões mais recentes” (WIKIPEDIA, 2006).
O Delphi “é uma ferramenta RAD (Rapid Application Development),
baseada em Object Pascal, que pode ser utilizada tanto para o
desenvolvimento de aplicações cliente/servidor quanto para aplicações de
uso genérico, como editores de textos, planilhas eletrônicas, etc. Portanto,
quem já conhece Pascal, uma linguagem muito difundida nos meios
acadêmicos, aprende Delphi com maior facilidade. Quem ainda não a
conhece terá que aprendê-la para programar em Delphi” (MARTINS, 1996).
2.2.1
Diferenciais do Delphi
Algumas das características que a Borland divulga como diferenciais do seu
produto em relação aos concorrentes são as seguintes:
•
Possui o compilador mais rápido e otimizado de todas as
ferramentas;
•
Gera executáveis, sem a necessidade da utilização de bibliotecas
RunTime para a distribuição de aplicações. A conseqüência disto é
uma performance muito superior às outras ferramentas;
•
Possibilita a criação de componentes nativos, ou seja, permite que
façamos extensões ao próprio Delphi;
•
É uma ferramenta two-way, isto é, cada componente visual é
implementado através de um conjunto de linhas de código Object
Pascal e esses dois elementos, componente visual e linhas de código,
estão intimamente relacionados, de tal forma que uma alteração em
qualquer um deles se reflete no outro;
¹ IDE: Integrated Development Environment (Ambiente de Desenvolvimento Integrado), “é um programa
de computador que reúne características e ferramentas de apoio ao desenvolvimento de software com o
objetivo de agilizar este processo” (WIKIPÉDIA, 2006).
•
A linguagem possui mecanismos especiais para exception
handling (manipulação de exceção), o que permite a criação de
aplicações mais robustas;
•
Excelente conectividade com bancos de dados, através do Borland
Database Engine (BDE);
•
É totalmente orientada a objetos.
Segundo Martins (1996), existem três versões disponíveis do Delphi:
Desktop, Developer e Client/Server.
A versão Desktop inclui os seguintes softwares: o compilador Delphi; o
Delphi IDE, que é um ambiente integrado para desenvolvimento, teste e depuração de
aplicações; o Borland Database Engine (BDE) que inclui DBase, Paradox e suporte a
ODBC; a Visual Component Library (VCL) com mais de 90 componentes; o Database
Desktop que permite criar, visualizar, classificar, modificar e consultar tabelas de dados
de diversos formatos, incluindo Paradox, DBase e SQL; e o Database Explorer que é
um browser hierárquico de banco de dados, com capacidade de visualizar esquemas de
banco de dados, criar, visualizar e editar dados em tabelas, criar e manter alias, executar
comandos SQL, criar e manter dicionário de dados. Neste contexto, um alias é um nome
que identifica onde estão armazenados os objetos de um banco de dados. Esse nome
pode apontar para um diretório (bancos de dados DBF e Paradox), ou para um servidor
de banco de dados.
A versão Developer contém tudo o que a Desktop contém, mais os seguintes
produtos: o código fonte da VCL; o InstallShield Express, uma ferramenta para criar
software de instalação; o Local Interbase Server que é o sistema gerenciador de banco
de dados relacional da Borland; o ReportSmith, um poderoso gerador de relatórios, com
conexão para bancos de dados PC (DBase e Paradox); interface para o software PVCS
da Intersolv, o qual se destina ao gerenciamento de trabalho em equipe; OCX de
exemplo para criar gráficos, verificação ortográfica, etc.
A versão Client/Server inclui tudo o que foi listado anteriormente, mais os
seguintes produtos: drivers SQL Link nativos para Oracle, Sybase, Interbase e SQL
Server; SQL Database Explorer; ReportSmith com conexões para bancos de dados
padrão SQL; Visual Query Builder, uma ferramenta visual que auxilia a construção de
comandos SQL; Data Pump Expert, uma ferramenta usada para realizar migração de
bases de dados; o servidor de banco de dados Interbase para Windows NT, com licença
para 2 usuários; o software PVCS da Intersolv.
Com relação à geração de relatórios, o Delphi possui duas alternativas de
solução. A primeira é um conjunto de componentes da própria linguagem, que podem
ser arrastados para um formulário drag-and-drop e formatados, conforme a necessidade
do usuário. Esse conjunto de componentes chama-se QuickReports. A vantagem da sua
utilização é que a geração do relatório também é transformada em código de máquina, o
que garante excelente performance durante a sua execução. A desvantagem é que a
segunda alternativa é mais amigável. Essa segunda alternativa é um produto completo,
chamado ReportSmith. Originalmente, esse gerador de relatório não era da Borland. Ele
foi comprado por ela e integrado ao IDE. A desvantagem do ReportSmith é que ele
exige um RunTime.
Outra característica que chama a atenção no Delphi é o fato de que a VCL
(Visual Component Library) é aberta, ou seja, quando um determinado componente da
linguagem não atende exatamente as nossas expectativas, podemos personalizá-lo,
alterando diretamente seu código fonte.
2.2.2
Justificativa para o uso da linguagem
A linguagem escolhida para desenvolver o protótipo de controle foi o
Delphi.
Por ser largamente utilizada para o desenvolvimento de aplicações Desktop e
aplicações multi camadas (cliente/servidor), o Delphi é também, compatível com os
bancos de dados mais conhecidos no mercado, contendo grande quantidade de
componentes prontos em sua biblioteca, facilitando o uso e aprendizado.
Possui grande velocidade de execução de código, é uma linguagem
totalmente orientada a objetos e ainda tem por origem, a linguagem Pascal, conhecida
também por ser uma linguagem acadêmica.
2.3
Porta Paralela
A porta paralela “é uma interface² de comunicação entre um computador e
um periférico. Quando a IBM® criou seu primeiro Computador Pessoal (PC), a idéia era
conectar a essa porta uma impressora, mas atualmente, são vários periféricos que se
podem utilizar desta conexão para enviar e receber dados para o computador (exemplos:
scanners, câmeras de vídeos, unidade de disco removível entre outros)” (WIKIPÉDIA,
2006).
“A partir do sistema operacional Windows 95, tornou-se possível efetuar
comunicações entre dois computadores, através da porta paralela, usando um
programa nativo chamado "comunicação direta via cabo". Esta rede pode
ser implementada, utilizando um cabo DB25, conectado entre os dois
computadores. É no entanto necessária uma configuração específica nos
cabos para que a rede possa funcionar corretamente” (WIKIPÉDIA, 2006).
Figura 2.1 Porta Paralela (Representação da porta-paralela de um computador portátil)
2.3.1
Modelos de Porta Paralela
2.3.1.1
Transmissão unidirecional
A porta paralela Standard Parallel Port (SPP) pode chegar a uma taxa de
transmissão de dados a 150KB/s. Comunica-se com a Unidade Central de
Processamento (CPU) utilizando um barramento (BUS) de dados de 8 bits. Para
periféricos de dados entre periféricos são usados 4 bits por vez.
2.3.1.2
Transmissão bidirecional
A porta avançada Enhanced Parallel Port (EPP) chega a atingir uma taxa de
transferência de 2 MB/s. Para atingir essa velocidade, será necessário um cabo especial.
² Interface: Em ciência da computação, interface é um “contrato” que determina a forma de comunicação
entre componentes e software.
Comunica-se com a CPU utilizando um BUS de dados de 32 bits. Para
transmissão de dados entre periféricos são usados 8 bits por vez.
A porta avançada Enhanced Capabilities Port (ECP), tem as mesmas
características que a EPP, porém, utiliza acesso direto à memória (DMA), sem a
necessidade do uso do processador, para a transferência de dados. Utiliza também um
buffer³ first in first out (FIFO) de 16 bytes.
2.3.2
Extensão do cabo paralelo
A extensão do cabo para interligar um computador a um periférico, é de no
máximo 8m. Na prática, utiliza-se um cabo com extensão menor. Quanto maior a
extensão do cabo, maior é a interferência na transmissão dos dados.
2.3.3
Endereços da Porta Paralela
O computador nomeia as Portas Paralelas, chamando-as de LPT1, LPT2,
LPT3 etc, mas, a Porta física padrão de seu computador é a LPT1, e seus endereços são:
378h (para enviar um byte de dados pela Porta), 378+1h (para receber um valor através
da Porta) e, 378+2h (para enviar dados). Às vezes pode está disponível a LPT2, e seus
endereços são: 278h, 278+1h e 278+2h, com as mesmas funções dos endereços da porta
LPT1 respectivamente. (ROGERCOM, 2006).
Para a Porta LPT1, temos o endereço de memória: 0000:0408, endereço da
Porta: 378 (hexadecimal), 888 (decimal), descrição: Endereço base.
Para a Porta LPT2, temos o endereço de memória: 0000:040ª, endereço da
Porta: 278 (hexadecimal), 632 (decimal), descrição: Endereço base.
Nome da Porta
Endereço de Memória
Endereço da Porta
Descrição
LPT1
0000:0408
378 hexadecimal
888 decimal
Endereço base
LPT2
0000:040A
278 hexadecimal
632 decimal
Endereço base
³ Buffer: Uma região da memória temporária utilizada para escrita e leitura de dados. Os dados podem ser
originados de dispositivos (ou processos) externos ou internos ao sistema.
2.3.4
Registradores
Na utilização da porta paralela conectada a uma impressora, os endereços
terão nomes sugestivos:
Nome
Endereços LTP1
Endereços LTP2
Descrição
Registro de Dados
378h
278h
Envia um byte para a impressora
Registro de Status
379h
279h
Ler o Status da Impressora
Registro de
Controle
37Ah
27Ah
Envia dados de controle para a
impressora
2.3.5
Conector DB25
O DB25 é um conector que fica na parte de trás do gabinete do computador,
e é através deste, que o cabo paralelo se conecta ao computador para poder enviar e
receber dados.
No DB25, um pino está em nível lógico 0 quando a tensão elétrica no
mesmo está entre 0 à 0,4v. Um pino se encontra em nível lógico 1 quando a tensão
elétrica no mesmo está acima de 3.1 e até 5v. (ROGERCOM, 2006).
Figura 2.2: Conector DB25 fêmea
Figura 2.3: Conector DB25 macho
A porta paralela é composta de cinco entradas, em modo padrão, para
recebimento de sinais do mundo externo, dos eventos capturados, para dentro do
protótipo controlador. Elas são usadas para sabermos se um sensor está ativo ou não, no
disparo de alarmes, etc.
As cinco entradas através do conector usado, o DB25, são: Ack no pino 10,
Busy no pino 11, Peper end no pino 12, Slct out no pino 13 e Error no pino 15,
podemos notar que a seqüência não é perfeita, pula-se o pino 14 que é uma saída, a
Auto feed.
Figura 2.4: Esquema de Funcionamento do DB25 no modo Standard Parallel Port
(SPP)
2.4
Eletrônica
Eletrônica é o campo da ciência e da engenharia que trata dos dispositivos
eletrônicos e de sua utilização. É a parte da física que estuda e utiliza as variações de
grandezas elétricas para captar, transmitir e processar informações. Trata dos circuitos
elétricos
e
instrumentos
constituídos
por
válvulas
termiônicas,
dispositivos
semicondutores (tais como transistores, termitores e circuitos integrados), tubos de raios
catódicos e outros componentes, entre os quais aqueles baseados no efeito fotoelétrico
(células fotoelétricas, válvulas fotomultiplicadoras, etc..).
2.4.1
Histórico da Eletrônica
A origem dos aparelhos eletrônicos remonta às pesquisas de Thomas Alva
Edison, que em 1883 descobriu o que chamamos hoje de "Efeito Edison", ou efeito
termiônico. Ele demonstrou a formação de uma corrente elétrica fraca no vácuo parcial
entre um filamento aquecido e uma placa metálica. A corrente era unidirecional e
cessava se a polaridade do potencial entre o filamento e a chapa fosse invertida. Ficou
comprovado que os transmissores da eletricidade estavam eletrizados. Mais tarde, estes
transmissores receberam o nome de elétrons.
Em 1887, Heinrich Hertz, durante as suas experiências com arcos voltaicos,
observou que a luz emitida durante a descarga de alta voltagem de um arco elétrico
influía consideravelmente na descarga produzida por outro arco menor, colocado diante
dele. No momento em que o menor deixava de receber a luz da descarga do maior,
produzia-se uma faísca muito mais curta do que enquanto iluminado. Iniciou-se assim o
estudo da Fotoeletricidade.
Em 1888, William Hallwachs demonstra que um eletroscópio com esfera de
zinco perde sua carga negativa se a esfera for exposta à luz ultravioleta. O fenômeno
tornou-se conhecido como "Efeito Hallwachs" e determinou serem negativas (elétrons)
as cargas emitidas pela esfera de zinco sob a ação do ultravioleta.
Elster e Geitel, ambos físicos alemães, estudam o fenômeno e observam
(1889) que os metais alcalinos sódio e potássio emitem elétrons também sob influência
da luz comum. Trabalharam juntos pesquisando a ionização da atmosfera e o efeito
fotelétrico. Descobriram em 1899 o fenômeno da descarga de um eletroscópio na
proximidade de um radioelemento e enunciaram, em decorrência dessa observação, a
Lei do Decrescimento Radioativo.
Construíram a primeira célula fotoelétrica de utilização prática (1905) de elementos
alcalinos; criaram o primeiro fotômetro fotoelétrico e um transformador Tesla.
Em 1897, J.A. Fleming, físico inglês, faz a primeira aplicação prática do
"Efeito Edison". É considerado um dos pioneiros da radiotelegrafia. Usa a propriedade
unidirecional da corrente movida a elétrons para criar um detector de sinais telegráficos.
A válvula de Fleming é a origem do tubo diodo (1904). Esse aparelho foi a origem de
todas as válvulas utilizadas em telecomunicações. Criou também um ondímetro, um
amperímetro térmico para correntes de alta freqüência e um manipulador de indução
variável . Deve-se a ele a regra, hoje clássica, dos "três dedos", que dá o sentido das
forças eletromagnéticas. Essa regra é usada para a determinação do campo magnético, a
partir do produto vetorial da carga e do campo elétrico.
Lee de Forest, inventor norte-americano, se lançou à promoção da
radiocomunicação, organizando uma companhia telegráfica. Fracassou nessa primeira
tentativa. Em 1906 inventa a lâmpada de três eletrólitos ou tríodo. Acrescenta um
terceiro eletrólito (grade) à válvula de Fleming. A utilidade dessas válvulas como
geradores, amplificadoras e detectoras, foi aos poucos impondo-se. Em 1910, transmitiu
a voz do maior tenor de todos os tempos, Caruso. Mas só com a primeira Guerra
Mundial sua invenção tornou-se amplamente utilizada e foi produzida em larga escala.
Inventou também, o fonofilme, aparelho precursor na indústria do sistema falado.
Jonathan Zenneck, físico alemão, contribuiu para o desenvolvimento na radiotelefonia e
das técnicas de alta frequência na Alemanha. Inventou o medidor de ondas elétricas
(1899) e um processo para multiplicação das frequências (1900). Em 1905 desenvolve o
Tubo de Braun e cria o osciloscópio catódico, origem dos cinescópios dos atuais
aparelhos de televisão. Data de 1907 sua teoria da difusão das ondas elétricas. Depois da
Segunda Guerra Mundial, construiu a primeira estação ionosférica alemã.
Edwin Howard Armstrong, engenheiro eletrônico norte-americano, tem como invenções
no campo da radiotelefonia: o circuito regenerativo (1912), o circuito super-heteródino
(1918) e o circuito super-regenerativo (1920). Desenvolveu um sistema radiofônico de
frequência modulada, diminuindo as interferências nas transmissões e aumentando o
nível de som.
A partir das invenções de Vladimir Zworykin, engenheiro e inventor russo, que se
desenvolveu todo o sistema eletrônico da televisão moderna. É o primeiro a conseguir
transformar uma imagem em uma corrente elétrica. Teve como importante trabalho a
aplicação da eletrônica à medicina.
Inventor do iconoscópio, ponto de partida para o sistema de televisão, colaborou na
elaboração de outros equipamentos eletrônicos, como o microscópio eletrônico.
Sir Robert Alexander Watson-Watt, físico escocês, concebeu um sisema de detecção de
um objeto e de medida da distância por intermédio de ondas eletromágnéticas (1925).
Dessa forma nasceu o RADAR (RAdio Detection And Ranging), cujas primeiras
estações foram instaladas na Inglaterra.
Nos anos seguintes os aparelhos que produzem e detectam ondas eletromagnéticas sobretudo curtas e ultra curtas - são desenvolvidos e as teorias de modulação
aprofundadas. Em 1927 Carson empreende estudos matemáticos relativos ao transporte
de um sinal por uma corrente elétrica portadora (modulação). A modulação de
freqüência é prevista por Armstrong em 1928. A modulação de uma mesma onda
portadora por várias comunicações telefônicas simultâneas permite o surgimento da
técnica das comunicações múltiplas com um mesmo suporte material, colocando o
telefone à disposição do grande público.
Blumldin e Schönberg desenvolvem em 1930 um sistema comercial para tratar a
imagem elétrica produzida pelo tubo de Zworykin para permitir o transporte à distância
e a reconstituição local.
Manfred Barthélemy, físico francês, é considerado um dos criadores da televisão na
França. Dedicou-se primeiro à criação de aparelhos de medição, e depois à radiofonia.
Durante a Primeira Guerra Mundial, construiu instrumentos emissores e participou da
instalação do centro de comunicação na Torre Eiffel. Interessou-se em seguida pela
televisão, aperfeiçoando o dispositivo do escocês John Baird, e foi encarregado de uma
emissão regular de TV em 1935. Por ocasião da Segunda Guerra Mundial, realizou
pesquisas sobre radares. Mais tarde, criou o isoscópio, um tubo aperfeiçoado para a
TV.
Manfred e René elaboraram a transformação da imagem elétrica em imagem lumisosa.
Câmaras, amplificadores, geradores de sinais de imagem, sinais de linha, sinais de
sincronização, multiplicadores de frequência são desenvolvidos e produzidos.
Apesar do desenvolvimento de computadores digitais estar enraizado no ábaco e em
outros instrumentos de cálculo anteriores, foi creditado a Charles Babbage o design do
primeiro computador moderno. O primeiro computador totalmente automático foi o
Mark I, ou Automatic Sequence Controlled Calculator, iniciado em 1939 na
Universidade de Harvard, por Howard Aiken, enquanto o primeiro computador digital
eletrônico, Electronic Numeral Integrator and Calculator (ENIAC) - que usava centenas
de válvulas eletrônicas, foi completado em 1946, na Universidade da Pensilvânia.
O Universal Automatic Computer (UNIVAC) se tornou em 1951 o primeiro
computador a lidar com dados numéricos e alfabéticos com igual facilidade. Também
foi o primeiro computador disponível comercialmente, usado no censo americano da
década de 50.
Os computadores de primeira geração foram suplantados pelos transistorizados, entre o
fim da década de 50 e início da década de 60. Esses computadores de segunda geração
já eram capazes de fazer um milhão de operações por segundo. Por sua vez, foram
suplantados pelos computadores de terceira geração, com circuitos integrados, de
meados dos anos 60 até a década de 70. A década de 80 foi caracterizada pelo
desenvolvimento do microprocessador e pela evolução dos minicomputadores,
microcomputadores e computadores pessoais, cada vez menores e mais poderosos.
Um circuito integrado consiste de muitos elementos, como transistores e resistores
fabricados em uma mesma peça de silício ou outro material semicondutor. O pequeno
microprocessador é o coração de um computador pessoal (PC). Ele contém muitos
milhões de transistores, e pode executar até 100 Milhões de Instruções por Segundo. As
filas de pinos (pernas) são usadas para conectar o microprocessador à placa de circuitos.
Os aparelhos eletrônicos são capazes de medir, controlar, comandar e regular diversas
operações. Destacamos o microscópio eletrônico, os contadores e detetores de
partículas, os aceleradores, radiotelescópios, o eletroencefalógrafo, o eletrodiógrafo, os
computadores, etc.
Existem aparelhos eletrônicos para melhorar a audição e regular o batimento cardíaco
(marcapassos). O rádio e o radar aumentaram a segurança dos transportes.
Computadores eletrônicos, que realizam cálculos e operações das mais complexas e
variadas com uma rapidez espantosa, são usados tanto por bancos, indústrias,
repartições públicas, universidades ou em mesmo casa, no mundo inteiro. O estudo de
harmônicos possibilitou o desenvolvimento de sistemas de comunicação mais modernos
e eficientes BERTULANI (2005).
2.4.2
Circuito Eletrônico
É associação de componentes elétricos com a finalidade de transmitir controladamente a
potência elétrica que lhes é aplicada. Os constituintes elementares dos circuitos elétricos
são chamados de componentes. São eles:
2.4.2.1
Resistores
Resistores elétricos são componentes eletrônicos cuja finalidade é oferecer oposição à
passagem de corrente elétrica através de seu material. A essa oposição é dado o nome de
"Resitência Elétrica".
Os Resistores podem ser Fixos ou Variáveis. Os Fixos são Resistores cuja resistência
elétrica não pode ser alterada (apresentam dois terminais), já os Resistores Variáveis são
aqueles cuja resistência elétrica pode ser alterada através de um eixo ou curso (Reostato,
Potenciômetro).
Os resistores são identificados através de um código de cores, onde cada cor e sua
posição no corpo dos resistores representam um valor ou um fator multiplicativo.
Figura 2.5: Representação das cores do resistor
COR
1ºALGARISMO
2 ºALGARISMO
FATOR
MULTIPLICATIV
O
TOLERÂNCIA
PRETO
-
0
10exp0
-
MARROM
1
1
10exp1
1%
VERMELHO
2
2
10exp2
2%
LARANJA
3
3
10 exp3
-
AMARELO
4
4
10 exp4
-
VERDE
5
5
10 exp5
-
AZUL
6
6
10exp6
-
VIOLETA
7
7
-
-
CINZA
8
8
-
-
BRANCO
9
9
-
-
OURO
-
-
10exp-1
5%
PRATA
-
-
10exp-2
10%
2.4.2.2
Capacitores
Capacitores são dispositivos que armazenam energia elétrica na forma de campo
elétrico, gerado pelas cargas armazenadas em suas armaduras. Forma-se então uma
diferença de potencial (ddp) entre as armaduras. Esta ddp muda, sempre que a
quantidade de cargas armazenadas é alterada. Esse movimento de cargas, para dentro e
para fora das armaduras do capacitor, pode constituir uma corrente elétrica. Existe uma
interdependência entre a variação da tensão e a corrente que atravessa o capacitor.
2.4.2.3
Geradores Elétricos
São dispositivos capazes de transmitir uma ddp, para isso é necessário que exista
alguma transformação. Por exemplo, de mecânica para elétrica; de química para
elétrica.
2.4.2.4
Diodo
Diodo semicondutor é um dispositivo ou componente eletrônico composto de cristal
semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces opostas são
dopadas por diferentes gases durante sua formação.
É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor, usado como retificador
de corrente elétrica, tanto pode ser em estado sólido quanto termiônico.A dopagem do
díodo semicondutor
Após dopadas, cada face terá uma determinada característica diferente da oposta,
gerando regiões de condução do cristal, uma com excesso de elétrons (elétrons), outra
com falta destes (lacunas), e entre ambas, haverá uma região de equilíbrio por
recombinação de cargas positivas e negativas, chamada de barreira de potencial.
A camada onde prevalecem as cargas negativas é chamada de região N (Catodo), pois
existe um excesso de elétrons disponíveis para a condução ("N" quer dizer maioria
negativa.). A camada onde não existem as cargas negativas é chamada de região P
(Anodo), pois não existem elétrons em abundância, ao contrário, existe sua falta,
portanto convencionou-se a falta de elétrons com o termo lacuna ("P" quer dizer maioria
positiva, carga igual e oposta ao elétron).
Da mesma forma que os elétrons se movimentam, as cargas positivas ou lacunas por
convenção também o fazem. Entre as duas regiões, uma de maioria negativa, outra de
maioria positiva, existe uma terceira, esta de maioria neutra, isto é, nem de carga
negativa, nem de carga positiva, é a junção entre ambas, chamada de região neutra da
junção P-N. Na região neutra não há excesso de elétrons nem lacunas porque alguns
elétrons do material tipo N se difundem pela junção e entram em combinação com
algumas lacunas do material tipo P, reciprocamente, algumas lacunas se difundem pela
junção e entram em combinação com os elétrons, por isso também é chamada de região
de junção.
O fenômeno da condutividade em um só sentido é aproveitado como um chaveamento
da corrente elétrica para a retificação de sinais senoidais, portanto, este é o efeito diodo
semicondutor tão usado na eletrônica, pois permite que a corrente flua entre seus
terminais apenas numa direção. Esta propriedade é utilizada em grande número de
circuitos eletrônicos e nos retificadores4.
Os retificadores são circuitos elétricos que convertem a tensão Corrente Alternada
(CA), em tensão Corrente Contínua (CC). CA, significa que os elétrons circulam em
dois sentidos, CC, significa que ela circula num só sentido.
2.4.2.5
LED
O Diodo Emissor de Luz - Light emitter diode (LED), como o próprio nome
já diz, é um diodo (junção P-N) que quando energizado emite luz visível. A luz é
monocromática e é produzida pelas interações energéticas do elétron. O processo de
emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado
eletroluminescência. Em qualquer junção P-N polarizada diretamente, dentro da
estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações de lacunas e elétrons. Essa
recombinação exige que a energia possuída por esse elétron, que até então era livre, seja
liberada, o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz.
4
Retificadores: Circuitos elétricos que convertem a tensão Corrente Alternada (CA), em tensão Corrente
Contínua (CC). CA, significa que os elétrons circulam em dois sentidos, CC, significa que ela circula
num só sentido.
2.4.2.6
Transistor
O transístor (ou transistor) é um componente eletrônico que começou a se popularizar
na década de 1950 tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na
década de 1960, e cujas funções principais são amplificar5 e chaveamento de sinais
elétricos. O termo vem de transfer resistor (resistor de transferência), como era
conhecido pelos seus inventores.
O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico, significa
que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo da
polarização pré-estabelecida. Graças à esta função, a corrente elétrica que passa entre
coletor e emissor do transístor varia dentro de determinados parâmetros préestabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico; esta variação é feita através da
variação de tensão num dos terminais chamado base, que conseqüentemente ocasiona o
processo de amplificação de sinal.
Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados por um microfone, é
injetado em um circuito eletrônico (transistorizado por exemplo), cuja função principal
é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas
características mas com potência suficiente para excitar os altofalantes, a este processo
todo se dá o nome de ganho de sinal.
2.4.2.7
Transistor como Chave
Conforme a polarização um transistor pode atuar em três regiões: região de corte, região
ativa e região de saturação.
Na região ativa o transistor opera como amplificador e nas regiões de corte e saturação
como chave, ou seja, serve para comutação, conduzindo ou não.
O transistor trabalhará na região de corte caso a corrente de base seja menor ou igual a
zero, dessa forma a corrente de coletor será nula. Por outro lado se trabalharmos com
uma corrente de base entre zero e a corrente de saturação (IBSAT), iremos operar na
região ativa. Para uma corrente de base acima de IBSAT, o transistor operará na região
de saturação, ou seja, circular pelo coletor uma corrente limite (ICCSAT), imposta de
acordo com a polarização.
5 Amplificar:
procedimento de tornar um sinal elétrico mais fraco em mais forte.
2.4.2.8
Circuito Integrado
Um circuito integrado é um dispositivo microeletrônico que consiste de muitos
transístores e outros componentes interligados capazes de desempenhar muitas funções.
Suas dimensões são extremamente reduzidas, os componentes são formados em
pastilhas de material semicondutor.
A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanho
reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento.
Uma vez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência
mecânica destes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos
mecânicos, permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.
2.4.2.9
Motor
Todos os motores elétricos valem-se dos princípios do eletromagnetismo, mediante os
quais condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes elétricas
sofrem a ação de uma força mecânica, ou eletroímãs exercem forças de atração ou
repulsão sobre outros materiais magnéticos. Na verdade, um campo magnético pode
exercer força sobre cargas elétricas em movimento. Como uma corrente elétrica é um
fluxo de cargas elétricas em movimento num condutor, conclui-se que todo condutor
percorrido por uma corrente elétrica, imerso num campo magnético, pode sofrer a ação
de uma força.
Num motor há dois eletroímãs em que um impulsiona o outro. O eletroímã
tem algumas vantagens sobre um ímã permanente:
•
Podemos torná-lo mais forte;
•
Seu magnetismo pode ser criado ou suprimido;
•
Seus pólos podem ser invertidos.
Um ímã permanente tem os pólos norte-sul definidos. Um eletroímã também os tem,
mas a característica de cada pólo (norte ou sul) depende do sentido da corrente elétrica.
Quando se altera o sentido da corrente, a posição dos pólos também se altera; do norte
para o sul e de sul para norte.
Um dos eletroímãs de um motor tem uma posição fixa; está ligado à armação externa do
motor e é chamado campo magnético. O outro eletroímã está colocado no eixo de
rotação e tem o nome de armadura. Quando se liga o motor, a corrente chega à bobina
do campo, determinando os pólos norte e sul. Há, também, o fornecimento de corrente
ao ímã da armadura, o que determina a situação norte ou sul dos seus pólos. Os pólos
opostos dos dois eletroímãs se atraem como acontece nos ímãs permanentes. O ímã da
armadura, tendo movimento livre, gira, a fim de que seu pólo norte se aproxime do pólo
sul do ímã do campo e seu pólo sul do pólo norte do outro. Se nada mais acontecesse, o
motor pararia completamente. Um pouco antes de se encontrarem os pólos opostos, no
entanto, a corrente é invertida no eletroímã da armadura, (com o uso de um comutador),
invertendo, assim, a posição de seus pólos; o norte passa a ser o que está próximo ao
norte do campo e o sul passa a ser o que está próximo ao sul do campo. Eles então se
repelem e o motor continua em movimento. Esse é o princípio de funcionamento do
motor de corrente contínua.
Os motores elétricos modernos, utilizados em eletrodomésticos e em máquinas
industriais, possuem um conjunto de espiras, que são ligadas e desligadas, mantendo o
motor sempre impulsionado.
2.4.2.10
Relê
O relê é um comutador elétrico que pode ser operado magnética ou
eletromagneticamente.
Os relês eletromagnéticos são os mais comuns, especialmente nas aplicações que
requerem o controle de um circuito elétrico.
A corrente elétrica de um circuito externo flui através de uma bobina,
estabelecendo um campo eletromagnético. Um induzido de ferro doce é atraído por esse
campo o que provoca a abertura ou fechamento de um contato, conforme o tipo de relê.
Os dispositivos magnéticos possuem, ao invés de uma bobina, um imã
permanente.
A disposição dos contatos também é importante e depende da seqüência de operações
que deve ser realizada no circuito externo: fechamento, abertura, comutação;
fechamento antes da abertura; fechamento depois da abertura. Os relês usados em
centrais telefônicas, por exemplo, fazem combinações dessas seqüências; cada um deles
pode operar até seis conjuntos de contatos.
A força de atração do eletro imã determina o número de contatos que um
relê pode operar, e conseqüentemente, sua velocidade de operação. Circuitos que
exigem alta velocidade devem ter relês em que a massa das partes móveis (induzidos e
contatos) tenha sido reduzida.
É preciso também que a indutância da bobina seja a menor possível, o que se
consegue reduzindo o número de espiras. Isso, porém diminui a força de atração da
bobina, tornando necessário o uso de elevadas correntes de controle no relê. A situação
inversa também ocorre: velocidades lentas de operação são obtidas com o aumento do
número de espiras na bobina, ou com a adição de um indutor em série ou um capacitor
em paralelo.
2.4.2.11
Fotodiodo
O fotodiodo é um diodo de junção construído de forma especial, de modo a
possibilitar a utilização da luz como fator determinante no controle da corrente elétrica.
É um dispositivo de junção pn semicondutor cuja região de operação é limitada pela
região de polarização reversa e caracteriza-se por ser sensível à luz.
A aplicação de luz à junção resultará em uma transferência de energia das
ondas luminosas incidentes (na forma de fótons) para a estrutura atômica, resultando em
um aumento do número de portadores minoritários e um aumento do nível da corrente
reversa. A corrente negra é a corrente que existirá sem nenhuma iluminação aplicada. A
corrente retornará a zero somente se for aplicada uma polarização positiva igual a V0.
Em resumo, podemos dizer então que um fotodiodo é um dispositivo que
converte a luz recebida em uma determinada quantidade de corrente elétrica.
A corrente reversa e o fluxo luminoso variam quase que linearmente, ou
seja, um aumento na intensidade luminosa resultará em um aumento semelhante na
corrente reversa. Podemos admitir que a corrente reversa, é essencialmente nula na
ausência de luz incidente. Como os tempos de subida e de queda (parâmetros de
mudança de estado) são da ordem de nanossegundos, o dispositivo pode ser usado na
aplicação de contagem ou comutação de alta velocidade.
O germânio é mais adequado para luz incidente na região infravermelha, já
que abrange um espectro mais amplo de comprimentos de onda do que o silício, apesar
de sua corrente negra ser maior. O nível de corrente gerada pela luz incidente sobre um
fotodiodo não é suficiente para que ele possa ser usado em um controle direto, sendo
necessário para isto que haja um estágio de amplificação.
3
3.1
ATIVIDADES DESENVOLVIDAS
Montagem do Circuito Eletrônico
O Circuito Eletrônico é o responsável pelo acionamento dos equipamentos
externos (lâmpadas, portões, bombas d’água, etc.).
Figura 3.1: Representação do Circuito Eletrônico utilizado no projeto
Todos os equipamentos externos, responsáveis por desempenhar as funções
de domótica, como ascender lâmpadas, controle de abertura e fechamento de portões,
dispositivos de segurança, sistemas de irrigação ou piscina, são controlados por meio do
funcionamento do circuito eletrônico acima.
3.1.1
Funcionamento de cada componente dentro do circuito
O circuito integrado (CI) utilizado na montagem é o chip 74SL541, com a
função de prevenir que a Porta Paralela receba correntes elevadas. É o dispositivo que
protege a Porta Paralela.
Os resistores são empregados para promover a redução da corrente elétrica
em determinados pontos do circuito eletrônico, a fim de assegurar o bom funcionamento
do mesmo.
O transistor bipolar é constituído por três materiais semicondutores dopados.
Dois cristais tipo N e um tipo P, ou dois cristais tipo P e um tipo N, respectivamente
chamados de NPN e PNP.
Figura 3.2: Transistores NPN e PNP
O transistor como chave, é a forma mais simples de operação de um
transistor. O transistor operando na região de saturação e de corte, funciona como uma
chave, ou seja, um componente que permite a função liga/desliga, capaz de conduzir
corrente ou não. Quando saturado, comporta-se como uma chave eletrônica fechada e
quando em corte, comporta-se como uma chave eletrônica aberta.
Figura 3.3: Circuito aberto (corte) e Circuito fechado (saturado)
No circuito eletrônico montado, o transistor como chave funciona
propriamente como uma chave, ou seja, quando possuir (receber) em sua base uma
tensão de 5 volts, ele fechará um contato de seu emissor com o seu coletor e, desta
forma, acionará o relê.
O relê é responsável pelo acionamento do circuito dos equipamentos,
acionado com 12 volts (Figura 3.1).
O LED é utilizado para nos auxiliar (sinalizar) quanto ao funcionamento do
circuito de cada equipamento, ele indica se os equipamentos estão ligados ou não. A
representação do LED que compõe o circuito, acesso, significa que o respectivo
equipamento está funcionando (circuito correspondente ao equipamento), caso
contrário, apagado, significa que o equipamento está desligado, ou apresentando algum
problema se o mesmo tenha recebido do protótipo de controle o comando para
acionamento.
O relê possui uma bobina, esta produz campo magnético quando em
funcionamento, o diodo tem como função não deixar que nenhum tipo de corrente
respectiva deste campo magnético volte para o transistor, garantindo assim seu bom
funcionamento.
3.1.2
Funcionamento do Portão Eletrônico
A saída D0 que esta conectada ao pino 2, da porta paralela, será responsável
pela abertura do portão e funcionará da seguinte maneira:
Após dar um clique sobre a figura que representa o portão, através do
protótipo de controle (software), a saída D0 recebe 5 volts, esta tensão chega ao CI, que
protege a porta paralela, em seguida aciona o transistor BD137, sabendo-se que o seu
funcionamento é como uma chave, este fecha (saturação) um contato de seu coletor para
seu emissor, acendendo o LED e acionando assim o relê que por sua vez também fecha
seu contato e liga o motor. O motor funciona por um período de tempo, período este que
tem a opção de ser programado por meio do software de controle, após o término deste
tempo programado, à saída D0 é reinicializada e desativa o circuito referente a abertura
do portão eletrônico.
Figura 3.4: Circuito da abertura do portão eletrônico
Para acionamento do fechamento do portão eletrônico é utilizado uma saída
específica da porta paralela (D1), referente ao pino 3 da porta paralela, e aciona outro
circuito (Figura 3.5), referente a saída S2 do CI.
Com a saída S2 do CI, é acionado outro relê que por sua vez aciona o mesmo
motor referente a abertura do portão eletrônico, porém com a polarização do motor
invertida, fazendo com que sua rotação seja contrária ao do comando de abertura,
proporcionando o fechamento do portão eletrônico, no qual também tem o seu tempo de
operação controlado pelo software protótipo.
Figura 3.5: Circuito do fechamento do portão eletrônico
3.1.3
Acionamento das Luzes Externas da casa
Para o acionamento das lâmpadas externas da casa, é utilizada a saída do
pino 4 da porta paralela, entrada D2 do CI, seu circuito eletrônico está ligado à saída S3
do CI, que por funciona de forma semelhante ao circuito das outras saídas e terá seu relê
responsável pelo acionamento das lâmpadas, das quais estão ligadas em paralelo.
Figura 3.6: Circuito de acionamento das lâmpadas externas
3.1.4
Acionamento da Luz Interna da casa
Após clicar na imagem de representação da lâmpada interna da casa, é
acionada saída do pino 5, com 5 volts (porta paralela), entrada D3 do CI, seu circuito
eletrônico está ligado à saída S4 do CI, que por funciona partindo do mesmo princípio,
com um relê responsável pelo acionamento da lâmpada.
Figura 3.7: Circuito de acionamento da lâmpada interna
3.1.5
Controle da Bomba D’água da Piscina / Cascata
Após o comando de acionamento da bomba d’água da piscina, realizado pelo
software protótipo, o pino 6 da porta paralela tem como função acionar o circuito
específico por ligar o motor da piscina, o circuito de acionamento desta função está
ligado por meio da saída S5 do CI, seu funcionamento é igual aos demais, acionado por
seu respectivo relê. Como mostra a figura abaixo:
Figura 3.8: Circuito de acionamento da bomba d’água da piscina
3.1.6
Controle da Câmera de Vigilância (Segurança)
O pino 7 e pino 8 da porta paralela são responsáveis pela movimentação da
câmera. Com o pino 7, em nível auto (setado), é acionada a saída S6 do CI fazendo com
que o motor responsável por acionar a câmera gire no sentido horário, este tempo de
funcionamento é controlado pelo software. O pino 8 em nível alto aciona outro circuito
ligado à saída S7 do CI, que por sua vez, liga o circuito correspondente pelo
acionamento de outro relê e este faz a câmera girar no sentido anti-horário.
Figura 3.9: Circuito da câmera (movimento horário)
Figura 3.10: Circuito câmera (movimento anti-horário)
3.1.7
Sensor do Alarme de Segurança
No desenvolvimento da função de acionamento do sensor de alarme de
segurança são utilizados alguns componentes importantes de relembrarmos suas
funções. Os resistores são usados para diminuir a corrente nos pontos do circuito; o
LED é utilizado para emitir luz para o diodo, fotodiodo, recebe luz e o BD137, é o
transistor com chave.
O funcionamento do circuito parte do seguinte principio; enquanto o
fotodiodo estiver recebendo luz do LED, o BD137 fica aberto, assim que for
interrompido feixe de luz e respectivamente o foto-transistor, é acionado o BD137 que
fecha o coletor com o emissor e chega terra no pino 15 que é um pino de leitura da porta
paralela.
Figura 3.11: Circuito de acionamento do alarme
O software faz a leitura da chegada do sinal pela porta paralela, e aciona o
outro circuito, específico agora por acionar a sirene e promover a abertura do portão de
acesso do cachorro na área externa da casa, e o software controle faz uma discagem via
modem para o telefone do proprietário ou outro telefone cadastrado no sistema. (sistema
de segurança elaborado para demonstrar a função de segurança da dobmótica),
demonstrado abaixo:
Figura 3.12: Circuito do sensor de alarme
3.2
Implementação do Software de controle (Protótipo)
Domótica é a integração de tecnologias e serviços, aplicadas em lares,
escritórios e pequenos prédios, com o objetivo de automatizar e obter maior conforto e
comodidade, comunicação, economia de energia e aumento da segurança. O software de
controle tem como função controlar e monitorar objetos e funções de uma residência via
computador.
Para carregar as funcionalidades de programação usando porta paralela, o
interpretador (Compilador / Delphi) necessita de uma dinamically loaded library
(DLL), é um tipo de biblioteca, carregada dinamicamente durante a execução do
programa, em oposição a quando o programa é carregado para a memória principal ou
começa da memória principal. O carregamento da biblioteca é então atrasado até que a
mesma seja necessária, e caso não haja necessidade, a mesma não será carregada. A
maioria dos sistemas operacionais que suportam bibliotecas dinâmicas também
suportam carregamento dinâmico via Interface de Programação de Aplicativos (API)
sob o qual rodam, que é um conjunto de rotinas e padrões estabelecidos por um
software. Utilizamos a DLL inpout32.
Figura 3.13: Tela Principal do Protótipo
As implementações das funções atribuídas ao protótipo são: abertura e
fechamento de portas (garagem), iluminação interna e externa da casa, irrigação de
jardins (piscinas / cascata) e dispositivos de segurança (sensor / alarme).
Para maior entendimento dos trechos de códigos descritos no trabalho, é
necessário saber o que representam algumas variáveis mais utilizadas.
A variável auxiliar armazena o byte a ser enviado para a porta paralela, cada
saída da porta paralela é responsável por acionamento de uma função de domótica
(como mostrado no desenvolvimento do item 3.1.), sendo um bit correspondente em
cada saída.
Declaramos para cada endereço uma variável (constante) responsável,
facilitando o trabalho de codificação para os acionamentos.
const
base=$378;
bit0=$00;
bit1=$01;
bit2=$02;
bit3=$04;
bit4=$08;
bit5=$10;
bit6=$20;
bit7=$40;
bit8=$80;
Por exemplo, a constante bit0 que recebe $00, equivale a receber o valor de
um byte formado por oito bits zero, ou seja, 00000000 (representação binária); a
constante bit01 que recebe $01, equivale a receber o valor de um byte formado por
00000010; e assim sucessivamente. A primeira linha de código na declaração das
constantes (base=$378) é a atribuição do valor responsável pelo endereço da saída de
dados da porta paralela.
3.2.1
Abertura do Portão Eletrônico
Para acionamento desta funcionalidade é implementado o seguinte código:
procedure TForm1.Image9Click(Sender: TObject);
var i:integer;
begin
i:=7000;
auxiliar:=auxiliar+bit4;
Escrever(base,auxiliar);
delay (i);
auxiliar:=auxiliar-bit4;
Escrever(base,auxiliar);
Image15.BringToFront;
Image15.Visible := true;
end;
Ao clicarmos na imagem do portão eletrônico, no software de controle, é
acionado o comando para abertura.
Figura 3.14: Ilustração da área mapeada para acionar o comando de abertura do portão
Após testes de acionamento do portão, concluímos que o melhor valor
atribuído para o delay (tempo de acionamento do motor responsável pela abertura do
motor) é 7000, considerando a maquete construída (ambiente real), decidimos então
deixá-lo padrão, não havendo necessidade de torná-lo editável no programa executável,
somente ficando disponível alteração diretamente no código fonte. No código fonte para
abertura do portão eletrônico, atribuímos o valor do tempo de acionamento do motor na
variável i.
A variável auxiliar recebe o byte nela armazenado mais (+) o byte
armazenado na constante bit4 (00001000), responsável por setar (1) a saída da porta
paralela responsável por acionar o circuito de abertura do portão eletrônico.
A operação de somar valores binários é necessária e responsável por manter
o comando anterior ativo, ou seja, é possível passar o comando de acionamento de um
dispositivo sem que o comando anterior seja sobrescrito, preservando assim as
configurações das funcionalidades de domótica. Sempre que for necessário acender,
ligar, setar algum comando específico, é utilizado a adição de valores binários,
armazenados na variável auxiliar (tão utilizada em algoritmos de concatenação e
incremento / decremento).
Logo em seguida é chamado o procedimento Escrever (base, auxiliar), ele
faz com que seja lançado o valor, na verdade, endereço da base (constante que recebe
$378), e passa também o valor da variável auxiliar, responsável por ativar o dispositivo.
3.2.2
Fechamento do Portão Eletrônico
O acionamento do portão eletrônico se dá por meio da mesma analogia da
abertura do portão, no entanto, o valor do byte correspondente para acionamento da
funcionalidade é o valor atribuído à variável bit5, ou seja, recebe 00010000 em notação
binária, equivale a 8 em decimal. Veja o código:
begin
i:=6500;
auxiliar:=auxiliar+bit5;
Escrever(base,auxiliar);
delay (i);
auxiliar:=auxiliar-bit5;
Escrever(base,auxiliar);
Image9.BringToFront;
Image15.Visible := false;
É o mesmo algoritmo para abertura, parte do mesmo princípio,
primeiramente é atribuído um valor para o tempo de acionamento do motor do portão
eletrônico, no entanto, em uma outra saída e desta vez para promover o movimento da
caixa de engrenagem no sentido inverso ao da abertura do portão, fazendo com que ele
seja fechado. Desta vez, atribuímos o valor de 6500, ou seja, meio segundo a menos do
que o tempo de acionamento do motor para abertura, para que o portão não corra o risco
de fechar mais do que foi aberto e poder causar danos no decorrer de uso da maquete.
Note que o valor do delay está fazendo referencia por padrão a milisegundos, ou seja,
um segundo dividido por mil.
Posteriormente é feito o decremento (subtração da variável atribuída a ela
mesma) da variável auxiliar, por meio da linha de código: auxiliar:=auxiliar-bit5; em
seguida: Escrever(base,auxiliar); para armazenar o valor decrementado; estas duas
linhas são extremamente importantes no código, sem elas a operação inversa, ou seja,
abrir / fechar, acender / apagar, não seria possível, uma vez que para acionar é
necessário somar, se anteriormente a operação foi fechar o portão por exemplo, a
variável receberia o valor de abrir e fechar simultâneos, provocando um erro.
O acionamento da funcionalidade de fechar o portão eletrônico se dá pela
ação de clicar na imagem do portão aberto, mostrada a seguir.
Figura 3.15: Ilustração da área mapeada para acionar o comando de fechamento do
portão
3.2.3
Controle das luzes externas
Para acender das luzes externas, utilizamos o seguinte código:
Image18.BringToFront;
//Image14.BringToFront;
Image18.Visible := True;
auxiliar:=auxiliar+bit3;
Escrever(base,auxiliar);
Note que é a mesma idéia, a variável auxiliar recebe o valor dela mesma (já
armazenado) mais o valor do byte de acionamento do endereço da saída da porta
paralela do respectivo circuito do equipamento. A variável bit3 recebe o valor de $4, ou
seja, o equivalente a 00001000 em notação binária. Como o comando refere ao
acionamento das luzes externas, é realizado o incremento da variável auxiliar.
O acionamento das luzes externas é realizado no software de controle por
meio de um clique na imagem de uma das lâmpadas apagadas no exterior da casa. Veja:
Figura 3.16 região mapeada para acionar o comando de acender as luzes externas da
casa
Para desligar as luzes externas da casa, é implementado o seguinte código
fonte:
begin
Image3.BringToFront;
Image5.BringToFront;
Image18.Visible := False;
auxiliar:=auxiliar-bit3;
Escrever(base,auxiliar);
end;
Desta vez, a variável auxiliar foi subtraída pela variável bit3, ou seja, o valor
responsável por setar a saída da porta paralela, no entanto, como já havia na saída
correspondente por acender as luzes o valor do bit 1, ao subtrair por ele mesmo,
obtemos o bit 0, o que reseta a saída da porta paralela, fazendo com que as luzes sejam
apagadas.
Para poder apagar as luzes externas da casa por meio do protótipo de
controle, basta clicar na imagem das luzes externas, desta vez, as mesmas apareceram
acesas.
Figura 3.17: região mapeada para acionar o comando de apagar as luzes externas da
casa
3.2.4
Controle das luzes internas
Para acender a luz interna da sala ou como chamamos ou luz da sala
utilizamos o seguinte código:
begin
Image16.BringToFront;
Image13.BringToFront;
auxiliar:=auxiliar+bit2;
Escrever(base,auxiliar);
end;
Assim como nas luzes externas, acender a luz interna da casa, utiliza do
mesmo mecanismo, a variável auxiliar é incrementada somada ao valor do byte de
acionamento do endereço da saída da porta paralela do respectivo circuito do
equipamento. A variável bit2 recebe o valor de $2, ou seja, o equivalente a 00000100
em notação binária.
Para acionarmos o comando de acender a luz interna é necessário clicar
sobre o ícone da lâmpada apagada, e identifica pela Label1 “Luz da Sala”. Veja a
imagem referente ao acionamento do procedimento.
Figura 3.18: Ícone de acionamento da luz da sala
Ao acionar a luz da sala, a imagem da casa faz alusão ao comando, ficando
com a luz da sala acesa, como pode ver na figura abaixo.
Figura 3.19: Casa com a luz da sala acesa
Para desligar a luz da sala é utilizado o seguinte código fonte:
begin
Image17.BringToFront;
Image7.BringToFront;
auxiliar:=auxiliar-bit2;
Escrever(base,auxiliar);
end;
A variável auxiliar foi subtraída pela variável bit2 obtendo o bit 0, fazendo
com que a luz seja apagada.
Para poder apagar a luz da sala por meio do protótipo de controle, basta
clicar no ícone da lâmpada, desta vez, com a lâmpada acesa.
Figura 3.20: Ícone de desligar a luz da sala
A casa volta então a ficar com a luz da sala apagada.
Figura 3.21: Casa com a luz da sala apagada
3.2.5
Controle da Bomba D’água da Piscina / Cascata
O trecho principal do código fonte responsável por ativar a bomba de água,
reproduzindo uma cascata e fazendo encher a piscina é o descrito abaixo:
begin
if label3.Caption = 'Desligado' then
begin
label3.Left := 38;
label3.Caption := 'Ligado';
auxiliar:= auxiliar+bit1;
Escrever(base,auxiliar);
end
A condição verifica o status do procedimento de ativar e desativar o
chafariz. Quando o valor do Caption for “desligado”, ele entra na condição e incrementa
a variável auxiliar mais o bit1, responsável por ativar a saída da porta paralela associada
ao circuito do dispositivo do chafariz, o valor do Caption passa a valer “Ligado”.
O acionamento da bomba d’água é realizado ao clicar no ícone do Chafariz
(desligado), Veja:.
Figura 3.22: Ícone de acionamento do Chafariz (piscina / cascata)
Para desativar o chafariz, basta dar um novo clique no ícone, agora
apresentando o status de ligado. Veja:
Figura 3.23: Ícone de desligar o Chafariz (piscina / cascata)
A seqüência da condição descrita abaixo, é responsável por desativar o
funcionamento da bomba d’água.
else
begin
label3.Left := 29;
label3.Caption := 'Desligado';
auxiliar:=auxiliar-bit1;
Escrever(base,auxiliar);
end;
end;
3.2.6
Controle da Câmera de Vigilância (Segurança)
O controle da câmera de segurança é acionado ao clicar no botão da
respectiva função:
Figura 3.24: Botão de acionamento da câmera
Em seguida é chamado um segundo (form2), formulário que permite
manipular a câmera para a esquerda e para a direita, fazendo movimentos de giros.
Figura 3.25: Botões de giro: Esquerda / Direita
A câmera acoplada na maquete, captura imagem e transmite o vídeo no
software controle.
O código de acionamento do giro da câmera de vigilância para o lado
esquerdo é o descrito abaixo:
begin
i:=10;
auxiliar:=auxiliar+bit6;
Escrever(base,auxiliar);
delay (i);
auxiliar:=auxiliar-bit6;
Escrever(base,auxiliar);
end;
Assim como o funcionamento do portão eletrônico, o mecanismo de rotação
da câmera de vigilância é promovido por uma motor, e possui um tempo de
acionamento. Para a rotação, o tempo de acionamento é quase nulo, para não ocorrer um
toque brusco no movimento da câmera. A variável auxiliar recebe o seu valor
armazenado acrescido do bit6, ou seja, recebe 00100000 em notação binária, equivale a
16 em decimal. O bit da casa seis aciona a saída da porta paralela e esta por sua vez
aciona também o circuito responsável por promover a rotação da câmera para o lado
esquerdo. Logo realizar o movimento, é decrementado, voltando a receber o valor
anterior armazenado na variável auxiliar, evitando que ocorra um erro no acionamento
do giro do lado direito logo em seguida.
Da mesma maneira funciona o acionamento do giro para o lado direito da
câmera, no entanto o incremento da variável é dado pelo bit7, equivalente a 01000000
em binário, ou 64 em decimal.
3.2.7
Sensor do Alarme de Segurança
O acionamento do alarme é feito por um sensor mecânico, exemplificando a
função domótica de segurança (detecção de intrusos), assim que acionado, o alarme
promove algumas ações como, acionamento da sirene de alarme, abertura da porta da
casa do cachorro e ainda faz com que ocorra a discagem do telefone da residência para
um número de telefone desejado. Esta função utiliza uma das cinco portas de entradas
de dados da porta paralela que posteriormente repasse um valor para o software que
detecta e promove as ações especificadas.
Para acionamento do alarme e realização das funções por parte do software é
utilizado o seguinte código fonte.
begin
Acionando o alarme, abrindo a porta do “cão de guarda”:
while (lblreceber.caption<>'119') do
begin
InValue := ler(889);
lblreceber.Caption := IntToStr(InValue);
if (lblreceber.caption='119')then
begin
auxiliar:=auxiliar+bit8;
escrever(base,auxiliar);
//lbla.caption:=('ALARME ACIONADO');
beep();
//Testa os valores necessários
Realizando a discagem para o telefone desejado:
if (combobox1.text <> '') and (edit1.text<>'') then
begin
//Abre a porta de comunicação
s:=Combobox1.text;
hCommFile :=CreateFile(PChar(s), GENERIC_WRITE,
0, // não compartilhado
nil, // sem segurança
OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,0);
// Verifica a abertura da porta
if hCommFile = INVALID_HANDLE_VALUE then
begin
CloseHandle(hCommFile);
end
else
begin
s:='ATDT';
s := s + edit1.text + #13#10;
//Envia a String de Comando
NumberWritten:=0;
Status:=
WriteFile(
hCommFile,PChar(s)[0],Length(s), NumberWritten, nil);
MessageDlg('Retire o telefone do gancho e clique
OK para desligar o modem',
mtInformation,[mbok],0);
//Desconecta a ligação
WriteFile(hCommFile,'ATH',5,NumberWritten,nil);
//Fecha a porta de comunicação
CloseHandle(hCommFile);
end;
end;
end;
end;
end;
3.2.8
Botão Reset
O botão reset tem a função de zerar os valores, ou seja, desligar os
equipamentos e reiniciar os valores. O Código fonte utilizado é:
begin
Image3.BringToFront;
Image5.BringToFront;
Image9.BringToFront;
Image17.BringToFront;
Label3.Caption := 'Desligado';
label3.Left := 13;
Image18.Visible := false;
Escrever(base,bit0);
auxiliar:=bit0;
end;
4
RESULTADOS
O principal ponto do trabalho a ser destacado foi o levantamento de requisito
para implementação do protótipo por meio da porta paralela e estudo bibliográfico dos
componentes eletrônicos. A pesquisa proporcionou a adequação ao tema automação
residencial e programação, dando visão exata das funções a serem desenvolvidas e dos
objetivos a serem atingidos.
A dificuldade encontrada para execução do projeto foi conciliar as
atividades, trabalhos finais das disciplinas, pasta de estágio e atividades extraclasse,
com a disponibilidade de horários da equipe e localização; obstáculo superado a partir
do momento em que estabelecido um planejamento das atividades, incluindo
eventualmente sábados e domingos para reuniões. A medida permitiu maior
entrosamento e participação de todos em cada etapa do processo de desenvolvimento,
proporcionando maior eficácia no desenvolvimento das tarefas coletivas.
O projeto apresentou os resultados esperados. O software protótipo foi
desenvolvido com as funcionalidades previstas (abertura de portões / garagem,
iluminação interna e externa da casa, irrigação de jardins / piscina e dispositivos de
segurança).
O ambiente de exemplificação real (maquete), fazendo alusão às diversas
aplicações possíveis da automação residencial foi construído, destaque para os
dispositivos de segurança, aprimorados, incluindo um sistema de vigilância (câmera de
vídeo) e um detector de intruso implementado com funcionalidades adicionais (abertura
do portão do cão de guarda, acionamento da sirene e discagem para um telefone
programado).
A placa do circuito eletrônico foi construída, os componentes eletrônicos
foram descritos e detalhados, reforçando o referencial teórico no âmbito da robótica e
proporcionando um material de pesquisa para desenvolvimento de futuras
implementações.
5
CONCLUSÕES
A definição do tema e objetivo do projeto possibilitou mesclar duas subáreas
extremamente ricas da Tecnologia da Informação: Robótica/Automação e Programação.
Essa integração de disciplinas nos proporcionou complementar o
conhecimento adquirido em sala de aula, trazendo uma experiência enriquecedora no
desenvolvimento do trabalho em equipe, amadurecimento profissional e crescimento
pessoal.
A escolha do Delphi como linguagem de programação utilizada no
desenvolvimento do protótipo, flexibiliza o entendimento do projeto para base de
futuras implementações e pesquisas, por ser uma linguagem de origem do Pascal, de
finalidade acadêmica, e proporciona todas as ferramentas necessárias para
implementação do protótipo.
O
desenvolvimento
de
todo
circuito
eletrônico
permitiu
adquirir
conhecimentos extras na área de eletrônica. Além de ampliar as opções de escolha das
funções de domótica a serem exemplificadas.
Apesar de atingir todos os objetivos propostos, o presente projeto trás
possibilidades de implementações futuras como, por exemplo: estender o controle das
funções de domótica a distância, via internet, podendo estar utilizando a plataforma
.NET; tratar de questões de segurança da informação; incrementar as funcionalidades
do protótipo e potencialidades do protótipo como: gestão de consumo de energia.
Contudo, o trabalho traz a raiz do tema, fornece base de pesquisa para o
desenvolvimento desde o circuito eletrônico até a implementação do protótipo.
6
BIBLIOGRAFIA
ANGEL, Patrícia Marta. Introducción a la domótica: tomo I. Embalse: EBAI, 1993.
BERTULANI, Carlos. A História da Eletrônica, URL: < http://www.if.ufrj.br>
Acessado em 01 nov. 2006.
CORCUERA
CAVALCANTI.
Arquiteturas
e
Automação,
URL:
<http://www.corcueracavalcanti.com.br> Acessado em 11 nov. 2006.
MARTINS,
Vidal.
Visão
Geral
sobre
Delphi,
URL:
<
http://www.pr.gov.br/batebyte/> Acessado em 01 nov. 2006.
MIRANDA, Juliano Coelho. Slides Semicondutores. 2006. 99 f. Notas de aula da
disciplina de Robótica e Automação – Centro Universitário do Sul de Minas, Varginha
– MG. Disponível no TELEDUC.
PIURKOSKY, Fabrício Pelloso. Notas de Aula, URL: <fabrício.unis.edu.br>
Acessado em 18 nov. 2006.
ROGERCOM. Porta Paralela, URL: <http://www.rogercom.com> Acessado em 01
nov. 2006.
TELEDUC. URL: <http://www.teleduc.unis.edu.br> Acessado em 01 nov. 2006.
VENTURI, Eli. Protótipo de um sistema para controle e monitoração residencial
através de dispositivos móveis utilizando a plataforma .NET. 2005. 69 f. Trabalho
de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências da Computação ) – Centro de
Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau – SC.
WIKIPÉDIA. URL: <http://www.wikipedia.com> Acessado em 11 nov. 2006.