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AUTOMAÇÃO DE RESIDÊNCIAS Uma análise da viabilidade da aplicação da domótica. FATEC - Guaratinguetá
Tipologia: Notas de estudo
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Dedico esta conquista aos meus pais Mauro e Miryan aos meus avós Durval e Jorge, e lá no céu às minhas queridas vovós Maria, Ziza, Mercedes e Dozina, aos meus irmãos Ruth, Raphael e Rodrigo ao meu filho Guilherme e toda minha família. Em especial à minha esposa querida Fabiola, que soube compreender que esse trabalho exigia o sacrifício do precioso tempo do nosso convívio familiar.
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar a Deus e a minha Família, também a Santo Expedito o meu padroeiro e protetor ainda às minhas tias Eliane, Ziza e Vera que sempre me ajudaram. Professora Cilmara minha orientadora que se prontificou em ajudar-me reservando horas preciosas para me orientar. Aos Professores Adriano e José Geraldo amigos de primeira hora, sempre dispostos a colaborar de alguma forma. Ao Professor Severino, Professora Yara e a todo o corpo docente da FATEC de Guaratinguetá também a todos os funcionários que me proporcionaram uma passagem por esta instituição da melhor maneira possível. Aos meus colegas de turma e de escola em especial ao meu irmão Raphael. A todos meus companheiros de trabalho da Bundy Refrigeration em Pindamonhangaba em especial aos amigos Tafarel, Serginho, Dimas, Hélio e Eng. Marcus Vinicius. Enfim agradeço a todos que de uma forma ou de outra contribuíram para minha formação humana e acadêmica.
GODOI, Ricardo. S. AUTOMAÇÃO DE RESIDÊNCIAS. Uma análise da viabilidade da aplicação da domótica. Guaratinguetá, 2009. 73p. Monografia, Faculdade de Tecnologia de Guaratinguetá. Resumo A automação residencial tem se destacado com os crescentes avanços tecnológicos e o adventodesenvolvimento sustentável como forma de se economizar energia e de usar a água de da internet. Ao mesmo tempo adquire relevância no que diz respeito ao uma forma racional e ainda no aspecto de ajudar as pessoas com necessidades especiais a ganhar autonomia tornando seu cotidiano mais fácil, simplificando determinadas tarefas dolar. Este estudo tem como objetivo analisar a viabilidade da aplicação da domótica em uma residência mostrando as eventuais vantagens de sua utilização. No decorrer deste trabalho são abordados: a evolução, a definição e as funções dessa tecnologia, também lança-se, luzsobre alguns padrões domóticos, apresenta equipamentos específicos e softwares relacionados à automação residencial traçando uma conexão entre informática e domótica. Porresidencial e em uma abordagem prática projeta uma casa inteligente baseada em um fim analisa a utilização de controladores lógicos programáveis em automação controlador lógico programável CLP.
Palavras-chave: Domótica, Informática, Controlador Lógico Programável.
GODOI, Ricardo. S. AUTOMATION RESIDENCE. An analysis of the feasibility of applying home automation. Guaratinguetá, 2009, 73p. Monograph, School of Technology Guaratinguetá. Abstract The home automation has emerged with the increasing technological advances and the advent of the Internet. At the same time becomes relevant with regard to sustainabledevelopment as a way to save energy and water use in a rational way and also in the aspect of helping people with special needs to gain independence by making their daily lives easier by simplifying certain tasks home. This study aims to examine the feasibility of implementingautomation in a residence showing the possible advantages of its use. In this work are discussed: the development, definition and functions of this technology also throws up, light onautomation drawing a connection between computer and home automation. Finally analyzes some patterns domotic presents specific equipment and software related to home the use of programmable logic controllers for home automation and a practical approach to design a smart house based on a programmable logic controller PLC.
Keywords: Home Automation, Computers, Programmable Logic Controller.
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANSI® – American National Standards Institute® BCI - BatiBUS® Club International CAL - Common Application Language CEBus - Consumer Electronics Bus CIC - CEBus Industry Council CLP - Controlador Lógico Programável CPU - Central Processing Unit CRC - Cyclic Redundancy Check CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection DIN - Deutsches Institut für Normung EIA – Electronics Insdustries Association EIB ® - European Installation Bus® EIB.IR - European Installation Bus Infrared EIB.MMS - European Installation Bus Multimedia Messaging Service EIB.net2 – European Installation Bus Ethernet EIB.PL - European Installation Bus Powerline networking EIB.RF - European Installation Bus Radio EIB.TP - European Installation Bus Twisted pair EHS® - European Home Systems® EHSA - European Home System Association ETS® - EIB Tool Software® IEEE® - Institute of Electrical and Electronics Engineers® IHC - Intelligent Home Control LCIE® - Laboratoire Central des Industries Electriques® LON - Local Operating Network®
LP - Limited Partnership MPDUs - MAC - Media Access Control - Protocol Data Units NAHB - National Association of Home Builders NPDU - Network Protocol Data Unit OSI - Open Systems Interconnection PC - Personal Computer PDAs - Personal Digital Assistants PLC - Power Line Carrier PDU - Protocol Data Unit UTP - Unshielded Twisted Pair
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INTRODUÇÃO
A motivação que levou o autor desta monografia a abordar o tema domótica foi a possibilidade de relacionar toda uma bagagem de conhecimento técnico adquirido nas áreas de elétrica e eletrônica com sua nova área de estudo a tecnologia da informação. Atualmente automação de residências, através do controle e monitoração integrados dos diferentes sistemas e dispositivos como telefonia, informática, rede elétrica, segurança, iluminação, controle predial, hidráulica e gás, entretenimento e climatização vem sendo implantada e destacando-se entre os vários setores. Herdando a tecnologia da automação industrial, a domótica começa generalizar-se no que diz respeito às edificações comerciais, sendo a sua presença cada vez mais comum também em residências das classes abastadas da sociedade. O crescente avanço na área de microeletrônica torna cada vez mais acessível esse tipo de tecnologia vislumbrando-se, então, a implementação do conceito da casa inteligente em residências das classes menos abastadas da sociedade. Muito além do conforto a automação residencial permite racionalização do consumo de energia e água, uma interação do usuário à distância com ganhos na área de segurança e acessibilidade. É relevante no que diz respeito à simplificação das tarefas diárias das pessoas satisfazendo as suas necessidades de comunicação, segurança e entretenimento, tendo nos dias atuais uma importância econômica, com um melhor gerenciamento de recursos como energia elétrica e da água podendo implantar um consumo racional contribuindo também para aspecto ecológico e de inclusão social de pessoas com necessidades especiais. Esse estudo tem a finalidade de buscar informações, tendências a respeito do assunto domótica também pesquisar, junto a fabricantes de equipamentos e softwares da área da domótica para comprovar a eventual viabilidade da implantação desta tecnologia em uma residência.
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O presente trabalho traz informações técnicas de alguns padrões domóticos, fabricantes de equipamentos, desenvolvedores das áreas que estão interligadas a automação residencial. O tema automação residencial desperta grande interesse por ser uma tecnologia recente e com tamanha abrangência, pois permite a gestão de todos os recursos habitacionais e também a convergência desses recursos. Casa inteligente ou casa do futuro são nomes usados para designar a automação residencial ou domótica, no entanto, de maneira isolada já existe em funcionamento diversos exemplos de suas aplicações e um grande contingente de profissionais capacitados para atender tal demanda. Também se traça nesse trabalho um paralelo entre a informática e a domótica onde são apresentados softwares livres ou não, utilizados para fins de automação residencial e tecnologias específicas na área de hardware com o mesmo objetivo. Apresenta-se a utilização de controladores lógicos programáveis CLPs para fins de automação residencial e para finalizar um projeto prático baseado em um controlador lógico programável TP02 da WEG®.
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O termo domótica vem da fusão da palavra latina domus (casa) e robótica. O objetivo da domótica é melhorar a qualidade de vida, reduzindo o trabalho domestico, aumentando o bem estar e a segurança de seus habitantes com redução do consumo de energia. Existem algumas expressões para o termo domótica, por exemplo, “edifícios inteligentes” “casa inteligente” (BOTELHO, 2005). Hoje segundo Silva e Alves (2006) os aparelhos eletroeletrônicos operam isolados em suas funções. A base da revolução da rede doméstica e a automação residencial está em permitir a comunicação entre estes dispositivos e controlá-los através de um gerenciador central a evolução também, deverá permitir controlar a residência remotamente, poupar tempo com tarefas repetitivas, economizar energia, dinheiro e aumentar o conforto. Algumas dessas funções já são aplicadas de modo autônomo como, por exemplo, alarme contra intrusão, irrigação automática de jardins, comandos de abertura e fechamento de persianas, controle de iluminação interna e externa, controle de portões e portas de acesso externas, controle de climatização, entre outros. No entanto, é possível integrar um sistema de comunicação pelo qual todas essas funções autônomas possam comunicar-se com um sistema de comando e supervisão central; Esse sistema de comunicação se integrou através do cabeamento estruturado.
1.2. Evolução
A década de 70 segundo Sena (2005) é considerada um marco importante na história da domótica, quando são lançados nos EUA os primeiros módulos inteligentes de automação residencial, os chamados X-10®. O protocolo X-10® é uma linguagem de comunicação que admite que produtos compatíveis se comuniquem entre si através da linha elétrica existente. Ou seja, é uma tecnologia sem novos fios. No mercado, existe uma gama enorme de produtos X-10®, de diferentes fabricantes. Pela sua característica básica, o sistema X-10® é indicado para aplicações autônomas, não unificadas. Uma de suas restrições é de operar apenas funções simples como liga/desliga. É um sistema de fácil implantação, pois não precisa de intervenção. Em contrapartida, torna-se um sistema
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instável, visto que a rede elétrica pode causar falhas nos componentes seja por duplicidade de fase, ausência de energia ou descargas eletromagnéticas. Outro obstáculo para seu emprego em larga escala é sua pouca integração com os demais sistemas automatizados que utilizam cabeamentos dedicados (áudio, vídeo, alarmes). Porém, a tecnologia X-10® é a de maior sucesso comercial. O mercado americano é o maior consumidor desta tecnologia onde já se venderam dezenas de milhões de equipamentos X-10®. É uma tecnologia de baixo custo devido a sua divulgação em massa onde pode ser facilmente adquirido um dispositivo X-10® até mesmo em supermercados outro fator para a popularização desta tecnologia é sua fácil instalação.
Cronologicamente, o desenvolvimento dos sistemas de automação residencialsurge depois de seus similares nas áreas industrial e comercial. Por óbvios motivos econômicos e de escala de produção, os fabricantes e os prestadoresde serviços, num primeiro momento, se voltam a aqueles segmentos que lhes propiciambrasileiro isto ocorreu de maneira similar, os primeiros sistemas automatizados maior rapidez no retorno de seus investimentos. No mercado de controle foram concebidos para aplicações especificamente industriais, aindana década de 70. (TEZA, 2002, p. 25)
Na década de 80 conforme Sena (2005), com a evolução da informática e o surgimento de interfaces amigáveis e operações extremamente fáceis, novas possibilidades de automação passam a existir no mercado. Entretanto, é no fim da década de 90 que surge uma grande variedade de dispositivos para o mercado de automação residencial. Algumas inovações tecnológicas incorporadas ao nosso dia a dia, como o telefone celular e a Internet, despertaram no consumidor o gosto pelas versatilidades e facilidades que proporcionam. No Brasil, ainda em seu princípio, a domótica já agrega empresas e profissionais do ramo da construção civil que apresentam diversas opções para sistemas de automação de residências. A indústria da construção civil está iniciando um processo de adequação de seus projetos residenciais objetivando implantar uma infra-estrutura e uma cultura para automação residencial. Frequentes são consultas de incorporadores imobiliários que ambicionam aplicar soluções de tecnologia e sistemas em seus novos empreendimentos como: cabeamento estruturado para dados, voz e imagem, sistemas de segurança, áudio e
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execução de tal tarefa. A função de controle tem a finalidade de atuar sobre os dispositivos que regulam as instalações, com o objetivo de que se respeitem as tarefas programadas. Um algoritmo ou uma unidade de tratamento de informações, associados a funções de controle acarretarão em funções de comando, que poderão ser classificadas em funções de Controle técnico, Segurança – tele-transmissão e Assistência – saúde.
1.3.3. Função de Comunicação
Nessa função as potencialidades técnicas da interatividade, que são o controle e espaçamento de informações e serviços se aliam às capacidades de telecomando e de programação. A interatividade indica uma peculiaridade da comunicação que é uma mesma condição da domótica: trata-se de promover sistemas, que pela padronização, podem se comunicar entre si por intermédio de redes auxiliares, e por outro lado, está indicando que o espaço do ambiente terá uma coexistência com todos os sistemas.
2. PADRÕES DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
Há atualmente diversas soluções comerciais voltadas para a Domótica. Podendo se optar por tecnologias desenvolvidas nos Estados Unidos, como o X-10®, o CEBus ( Consumer Electronics Bus ), o SMART HOUSE e o LonWork s®, ou sistemas inicialmente desenvolvidos na Europa, como o BatiBUS®, o EIB® ( European Installation Bus ) e o EHS® ( European Home Systems ). Neste trabalho serão expostas as peculiaridades das tecnologias citadas. 2.1. A tecnologia X-10®
De acordo com Fernandes (2009), foi entre os anos de 1976 e 1978, que a empresa Pico Electronics , de origem escocesa buscou o desenvolvimento de um sistema que permitisse o controle remoto dos aparelhos e da iluminação de uma residência de forma automática utilizando a rede elétrica já existente como meio de transmissão. A fim de capitalizar-se financeiramente para o desenvolvimento e distribuição dos seus produtos, a Pico Electronics associou-se a BSR em 1978, o que resultou na criação da X-10® Ltda., que implementou o sistema X-10®, conhecido nos dias de hoje.
O sistema X-10® PLC (Elétrica) foi originalmente desenvolvido nos anos 70 pela Pico Power Line Carrier Transmissão sob linhas de Energia Eletronics , na Escócia. A Pico formou umaprodutos baseados em X-10® começaram a circular em 1979. Desde então, joint venture com a BSR em 1978 e os primeiros foram criados vários produtos as mais diversas aplicações baseadas nestasolução. A patente original expirou em dezembro de 1997 possibilitando que vários fabricantes passassem a desenvolver e fabricar novos e mais confiáveisprodutos baseados em X-10®. (TEZA, 2002, p. 70)
Alguns princípios foram estabelecidos pelos criadores da X-10® Ltda. em relação à manufatura e comercialização dos seus produtos:
