O transmissor de dados, parte superior da Figura 10, ´e composto por um Ardu´ıno UNO e um Shield W5100, que coletam dados provenientes dos cinco sensores LM35 (Temperatura) e dos cinco sensores DHT11 (Umidade) espalhados pelo laborat´orio. Ainda dentro do pr´oprio microcontrolador, implementamos dois m´etodos de fus˜ao de dados redundantes, que s˜ao os seguintes: Kalman e M´edia Ponderada.
Este m´odulo tamb´em ´e respons´avel por enviar os dados dos dez (10) sensores para um banco de dados MYSQL, assim como os dados de temperatura e umidade processados atrav´es da utiliza¸c˜ao dos m´etodos supracitados. Por ´ultimo, podemos notar a interface
para visualiza¸c˜ao das informa¸c˜oes, que auxilia no monitoramento do pr´oprio ambiente (laborat´orio).
As funcionalidades implementadas s˜ao as seguintes:
• Display para a visualiza¸c˜ao das informa¸c˜oes referentes a temperatura e umidade no laborat´orio (poss´ıvel escolher entre Kalman e M´edia Ponderada);
• Led Indicador de envio de dados (pisca conforme envia os dados para o servidor); • Led indicador de falta de Internet (acende acusando a falta de conex˜ao);
• Led indicador de situa¸c˜ao cr´ıtica (acende quando temperatura e umidade alcan¸cam os valores cr´ıticos descritos nas Classes: Calor1, Calor2 ou Perigo);
• Led LIGADO, indicador que o equipamento se encontra ligado.
Para facilitar o entendimento do funcionamento do transmissor, usaremos o fluxo- grama abaixo, representado na Figura 15.
Figura 15 – Fluxograma do transmissor.
Fonte: do pr´oprio autor.
O primeiro passo ´e conectar o Shield Internet, caso haja conex˜ao, os cinco pares de sensores ser˜ao lidos. Caso n˜ao haja, o led indicador de falta de conex˜ao ser´a aceso. Passo
dois, processar os dados dos sensores, usando para isso os m´etodos Kalman ou M´edia Ponderada, e mostrar no display de visualiza¸c˜ao. Passo trˆes, efetuar a classifica¸c˜ao dos dados rec´em coletados (nova instancia), e caso seja necess´ario, acender led referente a situa¸c˜ao cr´ıtica. Passo quatro, enviar os dados para o banco de dados. Por ´ultimo, repetir os passos descritos.
Foi projetado o circuito eletrˆonico como descrito na Figura 16.
Figura 16 – Arquitetura do Transmissor.
Fonte: do pr´oprio autor.
A importˆancia deste circuito, est´a na distribui¸c˜ao dos sensores nas portas do arduino e liga¸c˜ao dos leds indicadores e sa´ıda para a liga¸c˜ao do rel´e respons´avel pelo controle do equipamento controlado no laborat´orio, pois podemos observar, que pela quantidade de sensores utilizados (num total de 10 sensores), acabamos limitando o n´umero de portas do Arduino, este ´e o motivo de utilizarmos o integrado expansor de portas PCF8574, onde conseguimos comunicar um LCD 16 x 2 com apenas duas portas (serial clock(SCL) e serial
data(SDA)) do Arduino, conforme pode ser visto na Figura 17. Com estes procedimentos, conseguimos estabelecer uma comunica¸c˜ao I2C entre o arduino e o LCD, facilitando a utiliza¸c˜ao do mesmo com a ajuda de endere¸camento fornecido pelo PCF8574. Todo o circuito do transmissor foi montado numa Caixa/Gabinete Pl´astico PATOLA PB-209 - 82x170x178mm.
na Figura18temos o prot´otipo j´a em pleno funcionamento no laborat´orio controlado.
Figura 17 – Circuito de liga¸c˜ao ao LCD utilizando o PCF8574.
Fonte: do pr´oprio autor.
Figura 18 – Prot´otipo do transmissor j´a montado e funcionando.
4.3
Receptor prim´ario de controle
O Receptor de controle prim´ario consiste num Ardu´ıno mega que controla um Shield GSM/GPRS e um ESP8266. Este m´odulo de controle ´e respons´avel por receber as informa¸c˜oes oriundas do servidor. Dependendo do valor da classe, ele pode executar a¸c˜oes distintas, tais como: Controle do Ar-condicionado principal via infra-vermelho, controle do Desumidificador e envio de SMSs.
Para facilitar o entendimento do funcionamento do receptor prim´ario, usaremos o fluxograma representado na Figura 19.
Figura 19 – Fluxograma do Receptor 1.
Fonte: do pr´oprio autor.
Passo um, se conecta com o servidor, caso haja conex˜ao com a Internet. Passo dois, recebe a instancia corrente j´a classifica e analisa seu valor. Esse passo se subdivide em cinco outros, de acordo com o valor da classe:
• Situa¸c˜ao 1 = Controla o Ar-Condicionado principal, aumentando a temperatura do ambiente, acender led 1 e desligar desumidificador (caso esteja ligado);
• Situa¸c˜ao 2 = Controla o Ar-Condicionado principal, desligando o mesmo, acender led 2 e desligar desumidificador (caso esteja ligado);
• Situa¸c˜ao 3 = Controla o Ar-Condicionado principal, diminuindo a temperatura da sala, acender led 3 e desligar desumidificador (caso esteja ligado);
• Situa¸c˜ao 4 = Controla o Ar-Condicionado principal, diminuindo a temperatura da sala, acender led 4, ligar desumidificador e mandar um SMS de Alerta;
• Situa¸c˜ao 5 = Controla o Ar-Condicionado principal, diminuindo a temperatura da sala, acender led 5, ligar desumidificador, mandar um SMS de Alerta e desliga os equipamentos.
Ele controla via led infra-vermelho o Ar-condicionado principal, manda mensagem via m´odulo GSM/GPRS e se a classe for atribu´ıda a n´ıvel cr´ıtico, desliga a chave eletrˆonica que controla os equipamentos de grande porte instalados no local monitorado.
Neste m´odulo foi criado inicialmente um circuito para o ”aprendizado”do controle de Ar-condicionado, constitu´ıdo por um LED receptor de infra-vermelho e uma biblioteca para ardu´ıno chamada de IRRemote, alterando a parte de Buffer descrita na biblioteca para um valor mais elevado (200), conseguimos capturar as informa¸c˜oes provenientes do controle do Ar-Condicionado. Com estas informa¸c˜oes conseguimos enviar os comandos diretamente ao Ar-condicionado via LED infra-vermelho.
O ESP8266, fica respons´avel pelo recebimento das informa¸c˜oes vindas da WEB, o mesmo analisa o valor da classe, e dependendo do valor, aciona as portas e controla um sistema visual que ´e constitu´ıdo de cinco leds (Led Azul = Frio, Led Verde = Normal, Led Amarelo = Quente1, Led Vermelho = Quente2 e Led Vermelho = Perigo), al´em de controlar o sistema visual, ele tamb´em manda as informa¸c˜oes para o Ardu´ıno, que as analisa e transmite as informa¸c˜oes em formas de a¸c˜oes que ir˜ao ser tomadas:
• FRIO = Controla o Ar-Condicionado principal, aumentando a temperatura do ambiente;
• Normal = Controla o Ar-Condicionado principal, deixando a temperatura da sala normal em 22oC;
• Calor1 = Controla o Ar-Condicionado principal, diminuindo a temperatura da sala e manda um SMS de Alerta;
• Calor2 = Controla o Ar-Condicionado principal, diminuindo a temperatura da sala e manda um SMS de Alerta;
• Perigo = Controla o Ar-Condicionado principal, diminuindo a temperatura da sala, manda um SMS de Alerta e desliga os equipamentos.
Conforme pode ser visto na Figura20, podemos ver como o mesmo foi montado, mostrando o sistema visual constitu´ıdo pelos leds e na parte superior esquerda, o LED transmissor infra-vermelho que controla o Ar-condicionado.
Figura 20 – Prot´otipo do receptor principal j´a montado e funcionando.
4.4
Receptor de controle para o Ar-condicionado reserva
Este receptor de controle (secund´ario) consiste num Ardu´ıno UNO interligado com um ESP8266. Este m´odulo controla exclusivamente o Ar-condicionado reserva, e foi constru´ıdo separadamente pelo motivo do Ar-condicionado reserva n˜ao estar na mesma sala. As a¸c˜oes tomadas por este m´odulo tamb´em s˜ao diferentes em rela¸c˜ao ao primeiro m´odulo, e podem ser descritam como sendo:
• FRIO = Controla o Ar-Condicionado reserva, desligando o mesmo; • Normal = Controla o Ar-Condicionado reserva, desligando o mesmo;
• Calor1 = Controla o Ar-Condicionado reserva, diminuindo a temperatura da sala; • Calor2 = Controla o Ar-Condicionado reserva, diminuindo a temperatura da sala; • Perigo = Controla o Ar-Condicionado reserva, diminuindo a temperatura da sala.
Este m´odulo foi montado seguindo a mesma montagem do m´odulo anterior (Receptor prim´ario de controle), diferenciando da outra no quesito controle de cargas, j´a que este m´odulo n˜ao tem sa´ıda para conectar o controle de disjuntor externo e nem ter sa´ıda da antena do m´odulo GSM/GPRS. Focando somente no controle via infra-vermelho do Ar-condicionado.