Controle de Nivel Caixa d'Agua

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    08-Jul-2015

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CABRAL e CAMPOS (2008)SISTEMAS DE AUTOMAO RESIDENCIAL DE BAIXO CUSTO: UMA REALIDADE POSSVEL Michel Madson Alves Cabral Bolsista do PIBITI - CNPq. E-mail: michelmadson@hotmail.com. Antonio Luiz Pereira de Siqueira Campos Doutor em Engenharia Eltrica. Professor do CEFET RN. Pesquisador do CNPq Nvel 2. E-mail: antonioluiz@cefetrn.br.RESUMO O presente trabalho apresenta uma introduo automao residencial e apresenta dois sistemas de baixo custo para serem usados com esse propsito. O primeiro sistema foi implementado para controle liga/desliga de uma bomba dgua para reservatrios. O segundo foi projetado para auxiliar pessoas com necessidades especiais ou para ser usado em auditrios, auxiliando no incio e fim das apresentaes, ligando e desligando as lmpadas. Ambos os sistemas so de baixo custo e tm boa funcionalidade. Foi analisado o funcionamento dos dois sistemas, vendo suas principais caractersticas. PALAVRAS-CHAVE: Automao residencial, Controle liga/desliga, Baixo custo. LOW COST HOME AUTOMATION SYSTEMS: A POSSIBLE REALITY ABSTRACT This paper presents an introduction to home automation and two low cost automation systems to be used for that purpose. The first system was implemented to on/off control to switch a water pump to a tank. The second was designed to help people with special needs or to be used in auditoriums, helping at the beginning and the end of the presentations and turn on or turn off the lights. Both systems are low cost and have good functionality. It examined the operation of the two systems, seeing their main features. KEY-WORDS: Home automation, ON/OFF Control, Low Cost.Holos, Ano 24, Vol. 326CABRAL e CAMPOS (2008)SISTEMAS DE AUTOMAO RESIDENCIAL DE BAIXO CUSTO: UMA REALIDADE POSSVEL INTRODUO Automao residencial bastante difundida hoje em dia em todos os pases industrializados. Este tipo de automao tambm conhecido como domtica e efetivamente a aplicao das tcnicas e ferramentas de automao predial em um cenrio domstico. Neste domnio de aplicao, o custo, ainda muito elevado, o principal fator que limita a difuso destes sistemas. Alm disso, a falta de padronizao e uniformizao de protocolos de comunicao para os sistemas de automao residencial , freqentemente, um problema para os tcnicos necessrios concepo e instalao dessas instalaes, especialmente quando o sistema tem de ser instalado num edifcio prexistente cujo cabeamento eltrico no pr-arranjado para suportar esse nvel de automao (MAINARDI, 2005). O termo Domtica usado para designar residncias que empregam servios automatizados. Tecnicamente falando, uma rede domtica pode ser representada por um conjunto de servios interligados que realizam diversas funes de gerenciamento e atuao, podendo estar conectados entre si por meio de uma rede de comunicao interna e/ou externa (MARIOTONI, 2002). Os sistemas de controle domsticos (Home Control System HCS) esto se tornando cada vez mais comuns e parte integrante de habitaes modernas. O controle computadorizado de alarmes, sistemas de climatizao e outras aplicaes para habitaes uma caracterstica bem vinda para residncias. Muitas tecnologias vm se desenvolvendo dentro do vasto leque de opes que compreende a automao residencial. Algumas j se tornaram mandatrias em todos os tipos de ambientes, como os sistemas para controle de iluminao, presentes em casas, apartamentos e escritrios, alm de grandes empresas, teatros, hotis e hospitais. Seu papel fundamental proporcionar mais conforto, economia e segurana (KELLY, 1997). Diversos empreendimentos atualmente vm sendo viabilizados com tecnologia e uma caracterstica comum a todos: foram idealizados no momento de pr-construo, em fase anterior ao lanamento imobilirio. O imvel atual preparado para o futuro, tem, por exemplo, uma rede de eletrodutos especial, visando a distribuio inteligente das mdias (telefones, TV a cabo, satlites, Internet banda larga, entre outras) que chegam aos lares e escritrios, permitindo a total flexibilizao da distribuio e a formao das j demandadas redes de computadores residenciais (Home Network IN) e escritrios domsticos (Home Offices). Como qualquer novidade, a Automao Residencial inicialmente percebida pelo usurio como um smbolo de status e modernidade. No momento seguinte, o conforto e a convenincia por ela proporcionados passam a ser decisivos. neste sentido que se deseja estimular o desenvolvimento destas idias e propag-las no meio acadmico. Este artigo demonstra dois sistemas de baixo custo que podem ser empregados em automao residencial, visando facilitar o dia-a-dia de pessoas comuns ou com necessidades especiais, solucionando alguns problemas rotineiros e aparentemente comuns. A primeira aplicao consiste num sistema de automao para controle liga/desliga de um motor eltrico para caixa dgua e foi intencionalmente realizado com o mnimo de custos. O outro sistema um sistema de controle remoto de luz infra-vermelho, para auxiliar pessoas com necessidades especiais.Holos, Ano 24, Vol. 327CABRAL e CAMPOS (2008)DESCRIO DOS SISTEMAS Nesta seo, sero descritos os dois sistemas de automao residencial implementados, descrevendo-se os circuitos, seu funcionamento e as principais dificuldades encontradas na implementao. A. SISTEMA DE AUTOMAO PARA CONTROLE DO TIPO LIGA/DESLIGA DE UM MOTOR ELTRICO PARA BOMBEAR GUA PARA UM RESERVATRIOMuitas vezes quando se est em uma casa de praia, ocorre um problema muito comum, que a escassez total de gua, ou ainda, o sangramento da caixa, desperdiando gua, um bem cada vez mais escasso. Isso provoca diversos transtornos, tendo, por exemplo, que esperar vrios minutos para se tomar um banho, ou no realizar tarefas de higiene, causando o acmulo de loua ou dejetos em vasos sanitrios. Ter um controle do nvel de gua na caixa dgua seria uma soluo bastante plausvel, pois alm de solucionar os problemas j citados, evitaria o desperdcio de gua provocado pelo transbordamento na caixa dgua, sem se preocupar com o monitoramento da caixa. justamente pensando nisso que foi efetuado o sistema de automao para controle liga/desliga de um motor eltrico para caixa dgua, cujo objetivo principal solucionar parte dos problemas citados proporcionar todas essas solues. Podendo assim, gerar um maior conforto para quem utiliz-la e com a vantagem de ter um baixo custo, pois o seu sistema bastante simples de ser implementado. O sistema ilustrado na Figura 1.Figura 1 Sistema implementado.Holos, Ano 24, Vol. 328CABRAL e CAMPOS (2008)O sistema composto por dois pares de fios, com as pontas desencapadas, imersos dentro da caixa dgua que funcionam como sensores resistivos. Quando o nvel da gua est abaixo do sensor2 (par de fios mais curtos), a porta inversora I2 (porta 2) ligada a esses fios, coloca a sua sada em nvel lgico alto, gerando uma corrente suficiente para saturar o transistor Q1 BD135, que funciona como chave eletrnica, operando na regio de corte e de saturao (NASHELSKY, 2004). Quando o transistor Q1 BD135 ligado, o tiristor D1 TIC106, que est ligado em srie com o transistor, fica diretamente polarizado, esperando apenas um pulso de disparo na sua porta (AHMED, 2000). Quando o nvel de gua fica abaixo do sensor1 (par de fios mais logos), a porta inversora I1 (porta 1) ligada a esses fios, coloca a sua sada em nvel lgico alto, isso ir gerar uma tenso de aproximadamente 5V (TOCCI, 2007), que, ao passar por um divisor de tenso montado por um resistor de 12k (R4) e um de 1k (R5), produzir uma corrente suficiente para disparar o tiristor D1 TIC106 (AHMED, 2000). Quando o tiristor D1 TIC106 ligado, uma tenso de aproximadamente 12V aplicada na bobina do Rel ligando o motor eltrico, enchendo a caixa dgua. A partir do momento em que o reservatrio comea a ser cheio, o sensor1 novamente atingido pela gua, fazendo com que a porta I1 coloque sua sada em nvel lgico baixo (TOCCI, 2007). Isso retira o pulso da porta do tiristor D1, mas no suficiente para comut-lo, pois a corrente de conduo do mesmo ainda maior do que a corrente de comutao, fazendo com que a bomba permanea ligada (AHMED, 2000). Quando o nvel da gua se eleva at atingir o sensor2 a porta inversora I2 ir colocar em sua sada nvel lgico baixo (TOCCI, 2007), fazendo com que o transistor Q1 entre na regio de corte e, conseqentemente desligue o tiristor D1. Ao D1 ser desligado, o Rel fica sem tenso de alimentao na bobina desligando o motor. A Figura 2 ilustra o prottipo montado no laboratrio da Uned Zona Norte de Natal.Figura 2 Sistema montado em protoboard. A Figura 3 ilustra a foto do sistema montado em placa de circuito impresso e colocado dentro de uma fonte de computador retirada de uma sucata. Pode-se ver que o sistema Holos, Ano 24, Vol. 329CABRAL e CAMPOS (2008)bem menor que a caixa da fonte de computador. necessrio encontrar uma embalagem mais apropriada para o sistema, o que permitir a reduo final do mesmo.Figura 3 Sistema montado em placa de circuito impresso. B. INTERRUPTOR INFRAVERMELHOOutro problema bastante comum ter de ligar e desligar lmpadas antes de uma apresentao ou aula. Alm disso, esse problema pode ser estendido a pessoas com necessidades especiais. O segundo sistema foi desenvolvido exatamente para resolver esse problema, ou seja, ligar e desligar lmpadas remotamente. O sistema tambm pode ser modificado para acionar outros dispositivos alm de lmpadas. Assim como o primeiro sistema detalhado anteriormente, esse sistema tambm de baixo custo. A Figura 4 ilustra o sistema implementado.Figura 4 Interruptor infravermelho.Holos, Ano 24, Vol. 330CABRAL e CAMPOS (2008)O sistema acionado por um controle remoto convencional de TV que opere de 36kHz a 38kHz, como os de televisores Philips, por exemplo. O circuito integrado IC1 o sensor infravermelho TSOP2236 que fornecer pulsos em sua sada quando uma tecla do controle remoto for pressionada. O resistor R1 e o capacitor C5 so recomendados para suprimir rudos provenientes da fonte de alimentao. A porta inversora CMOS do IC2 4049, R2 e o LED1 servem como indicar visual para mostrar que os pulsos esto sendo recebidos. O diodo D1 serve para deixar passar corrente apenas em um sentido. A rede R3, R4 e C2 formam um filtro passa-baixas, fazendo com que pulsos estreitos sejam aplicados na porta de gatilho do IC3, que um CI 555, montado na configurao monoestvel. Cada rajada de pulsos que so recebidas pelo sensor infravermelho (IC1) produz um pulso de disparo no clock do 74LS74 (IC4) colocando sua sada em nvel lgico alto ou baixo, fazendo com que o transistor Q1 sature ou corte, ligando ou desligando o Rel. Os IC5 um regulador de tenso cuja tenso de sada de 5V. O capacitor C3 serve para reduzir rudos de alta freqncia provenientes da fonte de alimentao de 12V. O sistema est em fase final de testes e assim que estiver concludo ser implementado em placa de circuito impresso. A Figura 5 ilustra a foto do sistema montado em protoboard, no laboratrio da Uned Zona Norte de Natal. O sistema que ser implementado em placa de circuito impresso ser bem menor.Figura 5 Foto do interruptor infravermelho montado em protoboard. CONCLUSES Neste trabalho foram apresentadas algumas solues de baixo custo para sistemas de automao residencial. Os sistemas se mostraram simples e de baixo custo. Teve-se o cuidado de se escolher componentes fceis de serem achados no mercado local, escasso emHolos, Ano 24, Vol. 331CABRAL e CAMPOS (2008)lojas boas de componentes eletrnicos. Os sistemas podem ser utilizados por pessoas leigas na rea de eletrnica e so de fcil manuteno. O projeto de controle liga/desliga de bomba dgua foi apresentado na Expotec da Uned ZN e ganhou o prmio de melhor trabalho. O pblico demonstrou grande interesse em adquirir esse projeto. Esse interesse aliado ao baixo custo torna o projeto bastante vivel para fins comerciais. O interruptor eletrnico pode ser bastante til para pessoas com necessidades especiais e para auditrios. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem bolsa do Programa Institucional de Iniciao em Desenvolvimento Tecnolgico e Inovao - PIBITI. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS AHMED, A., Eletrnica de Potncia, Prentice Hall do Brasil, 2000. KELLY, G, Home Automation: Past, Present & Future, Electronics Australia, Fevereiro, 1997.MAINARDI, E., BANZI, S., BONFI, M. e BEGHELLI, S., A low-cost Home AutomationSystem based on Power-Line Communication Links, 22nd International Symposium on Automation and Robotics in Construction, ISARC 2005 - September 11-14, 2005, Ferrara, Itlia. MARIOTONI, C. A. e ANDRADE Jr., E. P., Descrio de Sistemas de Automao Predial Baseados em Protocolos PLC Utilizados em Edifcios de Pequeno Porte e Residncias, Revista de Automao e Tecnologia de Informao. Volume 1, nmero 1, 2002. NASHELSKY, L. e BOYLESTAD, R. L. ATTIA, Y. A. I. e KITCHENER, J. A. Dispositivos Eletrnicos e Teoria de Circuitos. Prentice Hall do Brasil, 2004. TOCCI, R. J., WIDMER, N. S. e MOSS, G. Y L., Sistemas Digitais - Princpios e Aplicaes, Prentice Hall do Brasil, 2007.Holos, Ano 24, Vol. 332