Alarme IOT: Uma experiência Internet das Coisas (Arduino/NodeMCU)

Projeto executado durante orientação de TCC da turma de Eletrotécnica subsequente (08 a 12/2019)

DESCRIÇÃO

Este trabalho trata da criação de um alarme residencial interligado à internet, fazendo uso de tecnologias da internet das coisas (IOT), de modo que o proprietário da residência seja avisado e possa interagir com elementos da residência no caso de uma invasão, ativando ou desativando recursos.

Para o objeto IoT do projeto final foi escolhida a placa NodeMCU, que é uma placa de desenvolvimento que já possui conexão Wifi com o chip ESP8266 integrado, uma interface usb-serial e um regulador de tensão 3.3V, podendo ser programada com a linguagem LUA ou a IDE do Arduino (FILIPEFLOP,2019);

Para a aplicação do projeto final, a ser executada em Smartphone, foi escolhida a plataforma Blynk (2019), que é uma plataforma IoT independente de hardware e terceirizada que já oferece um aplicativo de desenvolvimento e infraestrutura de rede para o gerenciamento de dispositivos, proporcionando facilidade e agilidade no desenvolvimento e com opção de uso gratuito porém limitado

RESULTADOS E DISCISSÕES

O diagrama de blocos da implementação pensada para o projeto é apresentado na figura a seguir, porém neste trabalho foram implementados somente os blocos destacados em verde claro: sensores PIR em 2 setores independentes, com ativação / desativação do alarme por botão físico e pelo aplicativo, alerta sonoro em sirene de 12v e alerta no aplicativo Blynk, em caso de intrusão:

Diagrama de blocos com os sensores, atuadores e funcionalidades previstas inicialmente para 

Comandos e alertas no Smartphone previstos na concepção inicial do projeto:

• Comandos
• Ativar / desativar setor
• Ativar / desativar cerca elétrica
• Função pânico (dispara alarme / sinal luminoso )
• Mostrar status da central
• Abrir / fechar portão elétrico
• Relatório de sinistros
• Ligar / desligar eletrodoméstivo (ex: aparelho de som, lâmpada)
• Acionar efeito sonoro (ex: latido, tiro)
• Acionar máquina de fumaça
• Alertas:
• Invasão (disparo)
• Ativação/desativação do alarme
• Campainha acionada
• Portão aberto há mais de X minutos
• Cerca desativada há mais de X minutos
• Alarme desativado há mais de X minutos
• Falta de energia
• Bateria baixa
• RECURSOS:
• Ativação automática de setor desativado e sem detecção de movimento há mais de X minutos (com alerta pelo smartphone)
• Ativação de setores geral ou individual
• Ativação / desativação por senha no teclado, controle RF ou smartphone

Entre as dificuldades encontradas, que justificam o alcance da execução do projeto estão:

• Limitada quantidade de portas da placa NodeMCU que obrigaria o uso de um expansor (não executado); 
• Necessidade de uso de conversor de nível lógico (executado) devido ao fato da placa funcionar com 3,3 e a maioria dos sensores e atuadores com 5V;
• Limitação a plataforma Blynk em modo gratuito;

Temporizador Com Arduino Para Substituição (Engenharia Reversa) De Placa Controladora De Fornos Microondas

Projeto executado durante orientação de TCC da turma de Eletrotécnica subsequente (09/2021 a 02/2022)

RESUMO:

O objetivo deste trabalho é executar, utilizando uma placa Arduino e demais componentes necessários, um projeto experimental que possa substituir uma placa controladora de um forno microondas, como uma forma de reengenharia a título didático ou mesmo prático e tem como importância a ampliação do conhecimento dos alunos envolvidos sobre esse tipo de eletrodoméstico, sobre a criação de projetos físicos e lógicos usando a plataforma Arduino com a prática de criação de circuitos eletrônicos e de programação na linguagem do Arduino. O projeto teve natureza prática e exploratória e foi executado em sua maior parte com base em pesquisas de vídeos, artigos e projetos similares na internet, além de bibliografia relacionada, com a finalidade de conhecer o básico sobre o funcionamento de um aparelho microondas, os componentes que poderiam ser utilizados e a forma de conexão entre eles. O trabalho executado possibilitou comprovarmos a eficácia do uso da plataforma Arduino para o projeto, além de adquirirmos conhecimento teórico e prático sobre componentes e funcionamento de um forno microondas, uso de

portas digitais, implementação de circuitos eletrônicos e lógica de programação.

OBJETIVO: O objetivo deste trabalho é criar, utilizando uma placa Arduino e demais componentes necessários, um projeto que possa substituir uma placa controladora de um forno microondas, recebendo a programação de tempo através de um teclado simples composto por chaves tácteis, apresentando a cronometragem do tempo em um display e controlando o acionamento dos relés originais do microondas.

COMPONENTES BÁSICOS DE UM FORNO MICROONDAS DE INTERESSE PARA O PROJETO:

• Placa controladora: placa eletrônica equipada com microcontrolador e que, conectada a um teclado, controla o funcionamento do aparelho. É o componente que será substituído por este projeto;
• Interruptores de porta: normalmente ficam acoplados à porta do aparelho e servem para que a placa controladora identifique se a porta está aberta ou fechada;
• Relés: são usados para acionamento dos atuadores do aparelho listados a seguir, sendo um de 20A para os de corrente/potência mais alta e outro de 10A para os de corrente/potência mais baixa;

Componentes de corrente / potência mais alta (acionado pelo relé de 20A):

• Magnetron: é uma válvula diodo envolvida por dois imãs permanentes, acondicionada em um chassis com dissipador e antena, que irradia microondas na frequência de 2.450 MHz. Essas ondas atingem os alimentos, agitando principalmente as moléculas de água, que possuem cargas positivas e negativas e essa agitação causa atrito entre as moléculas, gerando calor e cozinhando o alimento

Corrente / potência mais baixa (acionado pelo relé de 10A):

• Ventilador de microondas: serve para dissipar as ondas eletromagnéticas geradas pelo magnetron;
• Motor de rotação do prato: motor que gira o prato onde colocamos o alimento, para que este seja aquecido por igual;

ESQUEMA BÁSICO DE UM FORNO MICROONDAS:

Diagrama de ligações do projeto:

Fotos do projeto montado:

Todos componentes do projeto

Detalhe da placa arduino

Teclado de comandos simplificado

Circuito optoacoplador e relés

DICAS: Após todos os testes usando protoboard e jumpers, o ideal é, no circuito final:

• usar conexões que usem cabos de melhor qualidade usando barras de pinos ou barras de conectores, mantendo apenas os jumpers que já venham acoplados a sensores ou atuadores usados (se forem de boa qualidade), pois os jumpers genéricos (principalmentes os do tipo macho) dão muito mal contato;
• usar uma placa de circuito impresso para os circuitos complementares que não estejam na forma de módulos Arduino, evitando o uso de protoboardes, que também estão sujeitas a mal contato ou desconexão de cabos.

Links adicionais:

• Artigo completo
• Código-fonte do projeto