SISTEMA DE ALARME INTELIGENTE PARA VEÍCULOS
Dário H. M. Losqui(1) (dario_hml@hotmail.com), Eduardo M. Vicente(2) (eduardomoreira@ufsj.edu.br), Paula S. Vicente(3) (paulasantos@ufsj.edu.br).
(1), (2), (3) UFSJ, Departamento de Engenharia Elétrica, Praça Frei Orlando, 170, Centro, São João del-Rei - MG, CEP: 36307-352.
RESUMO: Este trabalho apresenta o projeto de um sistema de alarme inteligente para veículos, capaz de
interagir com dispositivos móveis e permitir o controle de diversas funções através de uma interface amigável e intuitiva. São apresentados, individualmente, cada um dos circuitos do sistema, evidenciando as características de cada circuito, assim como as implementações necessárias para seu correto funcionamento. O sistema desenvolvido é direcionado a aplicações em motocicletas, que dispõem de reduzidas opções de alarmes, em sua maioria, com funções simples e pouco adaptadas à realidade desse tipo de veículo. A proposta desse sistema é permitir ao usuário a proteção contra furtos e roubos, além de adicionar recursos de comodidade, como a partida remota e a localização do veículo em um estacionamento. Ao final, os resultados do sistema de alarme funcionando em uma motocicleta são apresentados e discutidos, destacando as vantagens do sistema proposto.
PALAVRAS-CHAVE:Alarme inteligente, motocicleta, antifurto, antirroubo, localizador GPS, Android.
1. INTRODUÇÃO
Todo proprietário ou condutor de veículos possui uma preocupação constante: a possibilidade de ter seu automóvel roubado ou furtado. Além do possível risco de morte e da violência física e psicológica no ato, é frustrante ver um bem, que na maioria das vezes possui também valor sentimental, desaparecer.
Em todo o país, 525 mil veículos foram roubados em 2016 (Amâncio, 2017). Isso representa 1440 ocorrências por dia, ou cerca de 60 roubos ou furtos por hora. Ou seja, a cada minuto, uma pessoa tem a sua vida, e a da sua família, ameaçada por esse tipo de crime.
É preciso desenvolver maneiras de reduzir a criminalidade no país, combater o tráfico de peças por meio da fiscalização mais intensa à respeito da procedência dessas mercadorias e, porque não, melhorar a segurança dos próprios veículos, com sistemas de alarme mais inteligentes, eficientes e acessíveis.
Além de segurança, o proprietário, ou condutor de veículo, deseja ter praticidade e comodidade com o mesmo. Como prova disso, pode ser citado o enorme sucesso de aparelhos de ar condicionado para automóveis, assim como vidros e travas elétricas, sistemas de navegação por GPS e muitos outros itens que buscam aumentar o conforto à bordo do veículo. Entretanto, itens deste tipo, raramente são desenvolvidos para motocicletas.
A cada dia, um número maior de motocicletas chega às ruas. Apenas no período de 2005 a 2015, a frota de motocicletas cresceu 170% no Brasil, totalizando 13,12 milhões de unidades em 2015 (Sindipeças, 2015). Além disso, as motocicletas são os veículos mais visados em roubos e furtos devido a uma maior fragilidade (Agresti, 2018). O que reforça a necessidade do desenvolvimento de produtos para essa categoria de veículo automotor.
Atualmente, os sistemas mais populares disponíveis no mercado, incluem recursos como alarme e monitoramento, entretanto, não oferecem recursos de comodidade ao usuário, reduzindo a
aplicação do produto. O sistema de alarme inteligente proposto visa suprir as deficiências observadas em outros produtos disponíveis no mercado, oferecendo, além do alarme antifurto, a possibilidade de operação remota, localização do veículo, proteção após acidentes, entre outras funcionalidades.
A segunda seção deste artigo apresenta uma visão geral do sistema de alarme, detalhando cada uma das funcionalidades de proteção e comodidade desenvolvidas. A terceira seção trata dos aspectos técnicos, apresentando detalhadamente o hardware e o software do sistema embarcado, assim como, o aplicativo Android. As seções seguintes apresentam os resultados e conclusões obtidas com a implementação prática do sistema em uma motocicleta.
2. SISTEMA DE CONTROLE E MONITORAMENTO DE MOTOCICLETAS
Os recursos eletrônicos presentes nas motocicletas são muito limitados. Modelos de baixo custo possuem apenas o básico para a motocicleta se deslocar, como sistemas de iluminação do painel, buzina, farol, lanterna e setas para auxiliar na condução e, nos modelos mais recentes, partida elétrica. O usuário desse tipo de veículo não dispõe de praticamente nenhum recurso de segurança ou conforto além dos citados. Tendo em vista essa limitação, foram desenvolvidos circuitos para oferecer mais comodidade aos usuários de motocicletas, unidos em um sistema de segurança e controle de veículos. O sistema desenvolvido possui 8 funcionalidades principais, que são:
1. Proteção antifurto; 2. Proteção antirroubo; 3. Ativação automática;
4. Conexão automática com o celular;
5. Controle total do painel e motor da motocicleta de forma remota; 6. Sensor de contato;
7. Bloqueio;
8. Sensoriamento de acidentes.
Essas funcionalidades, com exceção da função de bloqueio, podem ser ativadas ou desativadas de acordo com as preferências do usuário, o que torna o sistema dinâmico e personalizável. Além disso, o projeto foi desenvolvido de forma a ser compacto, de baixo custo e permitir o controle do sistema através de uma conexão sem fios, mantendo o foco no baixo consumo de energia. A operação do sistema se dá através de um aplicativo de celular, utilizando conexão Bluetooth 4.0
BLE. Cada uma das funcionalidades é apresentada, em detalhes, à seguir.
2.1. Proteção antifurto
Trata-se de um alarme sonoro disparado a partir de um sensor de vibração. Caso seja acionado, o veículo será completamente bloqueado e a sirene será acionada por 5 minutos. As setas também começarão a piscar. Se no intervalo de 5 minutos o usuário não desativar o alarme, o sistema irá desativá-lo, e reativar o sensor de vibração.
2.2. Proteção antirroubo
Essa funcionalidade é ativada após o sistema detectar, através da perda de conexão com o celular, que o veículo foi roubado. A mesma ativa o alarme e desliga completamente o veículo, 40 segundos após a perda de conexão. O tempo para ativação desse recurso, que é programável, deve ser escolhido de forma a dar segurança ao usuário, garantindo que o criminoso esteja a uma distância segura, porém, que permita a localização posterior do veículo. Em caso de perda acidental de conexão, o celular tentará se conectar novamente ao veículo diversas vezes dentro do tempo de ativação do recurso.
Caso ocorra o roubo do celular junto com o veículo, nessa situação, basta que o usuário envie uma mensagem de texto (SMS), pré-programada, por meio de outro celular, para que o alarme seja ativado e o veículo desligado. Nesse segundo caso, além do procedimento descrito anteriormente, o celular roubado começa a enviar sua localização GPS, através de SMS, para o celular que enviou o código de bloqueio.
2.3. Ativação automática
Esse recurso realiza a ativação automática do sistema antifurto, caso a conexão com o celular seja perdida e o veículo esteja desligado. Dessa forma, o usuário não precisa ativar o alarme, que será ativado sempre que o mesmo se afastar do veículo.
2.4. Conexão automática com o celular
Ao retornar ao veículo, o sistema é desativado de maneira automática, sem que o usuário precise operar o celular. Esse recurso é ativado automaticamente caso o telefone esteja com o aplicativo aberto em segundo plano e com a conexão Bluetooth ativada.
2.5. Controle total do painel e motor de forma remota
Esse recurso permite que o usuário não precise utilizar a chave física do veículo para operá-lo, sendo possível ligar e desligar o painel e também dar partida no motor, apenas pelo celular, através dos botões do aplicativo ou por comando de voz.
2.6. Sensor de contato
Após a conexão automática do celular, item 2.4, o sensor de vibração entra em funcionamento. Havendo a detecção de movimento, o sistema interpreta que o condutor entrou no veículo e, em seguida, o painel e o motor são ligados, sem que nenhuma outra ação seja necessária. O mesmo sistema irá desligar o motor e o painel quando o usuário se afastar do veículo, de forma automática. O sistema sabe que o veículo foi parado, e não, roubado, pelo estado do ponto morto.
2.7. Bloqueio
Outra funcionalidade disponível é a de permitir que não se utilize o celular para operar o veículo, desde que se utilize a chave física. Entretanto, em motocicletas, um tipo de furto muito comum é com a utilização das chamadas “chaves mixas”, que são capazes de abrir muitos tipos de fechaduras. Pensando nisso, a função bloqueio foi desenvolvida.
Quando a chave do veículo aciona a ignição, a motocicleta não liga completamente, entrando em um modo de espera, na qual uma sequência pré-determinada deve ser executada para desbloquear o veículo. Caso essa sequência não seja realizada dentro de 30 segundos, o alarme será acionado. Essa função entra em funcionamento apenas se o sistema foi completamente desativado anteriormente, tendo em vista que o sensor de vibração acionaria o alarme com a movimentação no veículo. Dessa forma o sistema protege o veículo mesmo estando completamente desativado e com um consumo nulo de energia.
2.8. Sensoriamento de acidentes
O sistema possui um sensor de inclinação capaz de perceber se a motocicleta está com uma inclinação superior a 45º. Dessa forma, o sistema pode ter a informação de um possível acidente, caso o veículo esteja deitado na pista com o painel ligado. Com a ocorrência dessas duas condições, o sistema envia um aviso de vibração, sonoro e visual para o celular, que deverá ser fechado em 2 minutos. Caso isso não ocorra, o sistema irá interpretar que o condutor não teve condições de fechar o aviso e enviará um comando para o celular ligar para um número de emergência. Através do recurso de transformação de texto em fala, será informada a localização atual do veículo através das informações de latitude e longitude fornecidas pelo GPS.
3. CONSTRUÇÃO E FUNCIONAMENTO
O sistema de alarme inteligente desenvolvido pode ser dividido em três partes principais: circuito eletrônico, código do microcontrolador e aplicativo Android.
3.1. Circuito eletrônico
O circuito eletrônico foi desenvolvido com o objetivo de utilizar a mínima quantidade de componentes. Essa característica visa reduzir o consumo de energia do sistema, além de custo final do projeto.
Por se tratar de um sistema embarcado em veículos, é de extrema importância que ele seja eficiente energeticamente, sobretudo, para motocicletas, que possuem uma bateria de menor capacidade, quando comparada com os automóveis. Para reduzir o consumo de energia, utilizou-se um módulo Bluetooth de versão 4.0, que é mais eficiente que as versões anteriores. Além disso, realizaram-se configurações no microcontrolador utilizado no projeto, para minimizar o consumo energético. Dessa forma, obteve-se um sistema de alarme com um consumo de 16 mW quando ativado, capaz de funcionar de forma ininterrupta, por mais de 200 dias utilizando uma bateria de 7 Ah, muito comum em motocicletas.
3.1.1 Alimentação
O circuito desenvolvido para a alimentação geral do sistema, está mostrado na Figura 1. O diodo D1 tem a função de impedir que os capacitores C7 e C8 descarreguem-se no circuito elétrico do veículo.
Utilizaram-se MOSFET’s (Transistor de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor) do tipo P para reduzir as perdas e simplificar o circuito de disparo, utilizando as tensões disponíveis no veículo. Devido à capacidade de tensão e corrente do microcontrolador, fez-se necessária a utilização de um amplificador de pulso com um transistor bipolar de junção (TBJ), para acionar o MOSFET. O resistor R19 está presente para evitar que interferências estáticas possam acionar o TBJ, devido à sensibilidade do circuito.
Os diodos D10 e D11 permitem que a alimentação geral seja acionada de duas formas, através da chave física do veículo, ou pelo próprio sistema de alarme. Para adequar os níveis de tensão do circuito, escolheu-se o regulador de tensão LM317, devido à sua maior eficiência para baixas correntes, quando comparado a outros tipos de reguladores, como o LM7805.
Os capacitores C7, C8, C10 e C11, ajudam a reduzir os ruídos provenientes do circuito elétrico do veículo, além de contribuir para a estabilidade da tensão nos instantes de modificação repentina da carga ou da tensão de entrada.
Figura 1. Circuito de alimentação desenvolvido.
3.1.2. Microcontrolador
O microcontrolador escolhido foi o 328p-pu, o mesmo presente na plataforma de desenvolvimento Arduino. As razões para essa escolha estão na facilidade da programação, grande espaço de armazenamento interno e em duas funções especificas presentes nesse microcontrolador: Sleep e Interrupt. A primeira permite desativar a maioria das tarefas do microcontrolador, reduzindo, substancialmente, o seu consumo de corrente para cerca de 300 µA (o consumo normal é de, aproximadamente, 15 mA em 5 V). A segunda função, Interrupt, permite que o microcontrolador retorne ao modo de operação normal à partir de algum evento externo, como sinais do sensor de vibração, conexão Bluetooth ou de um interruptor.
O microcontrolador possui 28 pinos no total, dos quais 14 são pinos de saída/entrada digitais, 6 de entradas analógicas/digitais e saídas digitais, e os demais de alimentação, reset e sinais de referência. Dos 20 pinos disponíveis, 15 foram utilizados como entradas e saídas digitais. Para permitir a utilização da mesma linguagem empregada na plataforma de desenvolvimento Arduino, utilizou-se o mesmo cristal oscilador presente na placa de desenvolvimento. A Figura 2 mostra as conexões do microcontrolador.
Figura 2. Conexões do microcontrolador utilizado.
3.1.3. Módulo Bluetooth
O módulo Bluetooth escolhido foi do modelo HM-10, tendo em vista a tecnologia Bluetooth 4.0. Essa versão possui um menor consumo de energia, reduzindo-o substancialmente, quando comparado com versões anteriores. Quando no modo de espera, seu consumo total é de cerca de 700 µA, contra 50mA da versão anterior.
O módulo escolhido possui comunicação serial, simplificando a conexão com o microcontrolador. Além disso, o mesmo possui um pino extra, que disponibiliza informações sobre o estado de conexão do módulo.
Para a utilização no projeto, foram realizadas as seguintes modificações no circuito do módulo: entrada automática no modo sleep sempre que não estiver conectado a um dispositivo; desativação dos LED’s indicadores para economia de energia; aumento de potência da antena, para ampliar o alcance do módulo.
3.1.4. Sensores de ponto morto e pós-chave
Esses circuitos são de simples implementação, constituídos de divisores resistivos. Os valores dos resistores foram escolhidos de forma a garantir a correta operação do microcontrolador, mesmo em situações de elevação da tensão do sistema. O sinal elétrico do ponto morto vem de um sensor mecânico presente no motor do veículo.
3.1.5. Sensor de vibração e inclinação
O sensor de inclinação adotado é do modelo SW-520D, mostrado na Figura 3. Tendo em vista a alta sensibilidade do sensor, fez-se necessário o desenvolvimento de um circuito de condicionamento, para garantir que apenas as vibrações desejadas sejam captadas. Para o circuito de condicionamento, Figura 4, foi utilizado um capacitor de atraso, de forma a reduzir sua sensibilidade.
Figura 3. Diagrama do sensor SW-520D.
O resistor R22 tem a função de evitar uma corrente de carga muito elevada em C5, uma vez que é o microcontrolador que fornece a alimentação desse circuito. O sensor é do tipo normalmente fechado, de forma a evitar acionamentos indevidos por interferências externas. Utilizando o circuito desenvolvido, somente após vibrações de maior intensidade é que a saída do sensor irá atingir nível lógico baixo, permitindo que o microcontrolador reconheça a modificação no estado do sensor. A Figura 5 ilustra o funcionamento desse circuito.
Figura 4. Circuito de condicionamento do sensor de vibração
3.1.6. Circuitos atuadores
Os circuitos atuadores são os circuitos responsáveis por executar os comandos recebidos. Os comados possíveis são: ligar e desligar as setas, sirene, motor de arranque e o relé. Os circuitos estão indicados na Figura 6.
No circuito de controle das setas, os diodos D7 e D13 são necessários para isolar cada um dos circuitos das setas. Nos circuitos de comando dos veículos, as setas do lado esquerdo e do lado direito, possuem circuitos independentes. O controle das setas é necessário para fornecer uma indicação visual de alarme: ativado, desativado e disparado.
No circuito de controle da sirene, os resistores R21 e R14 estão presentes para trazer segurança na operação do MOSFET e impedir que o mesmo seja acionado indevidamente.
Figura 6. Circuitos de controle dos sistemas básicos da motocicleta.
No circuito de controle do motor de arranque, o diodo D3 tem a função de diodo de roda livre, uma vez que esse circuito liga e desliga o relé de partida do veículo, que é constituído por uma bobina.
No circuito de controle do relé, o diodo D2 também possui a função de diodo de roda livre. O sentido de corrente nos terminais do relé foi escolhido por uma questão de alocação dos componentes na placa de circuito impresso. O relé escolhido, possui uma corrente contínua máxima de 15 A. Ele é responsável por ligar todo o circuito elétrico da motocicleta e por fornecer o sinal pós-chave simulado do veículo. A utilização do relé se justifica devido à corrente de 7 A, que é drenada através desse circuito quando os faróis e setas estão em funcionamento, o que iria provocar uma grande perda de potência com a utilização de um MOSFET.
3.1.7. Interruptor
O interruptor fornece mais uma alternativa de controle do sistema de alarme. Sua instalação e utilização não é obrigatória e depende dos recursos disponíveis em cada motocicleta. Com o mesmo, é possível executar as principais funções do sistema, apenas alterando a forma ou o número de vezes em que é pressionado.
O circuito do interruptor é mostrado na Figura 7. O capacitor C6 e o resistor R2 introduzem um atraso de tempo de forma semelhante aos elementos C5 e R4 do circuito do sensor de vibração. Esse circuito é necessário para eliminar possíveis ruídos ao acionar o interruptor.
Tendo em vista a possibilidade de desativar o alarme através do mesmo, deve-se configurá-lo como um evento de interrupção no microcontrolador. Devido a uma limitação de pinos disponíveis para essa função, utilizou-se o mesmo pino para a interrupção do módulo Bluetooth e do interruptor, como mostrado na Figura 8. A diferenciação do tipo de interrupção é realizada através de software.
Figura 8. Detalhe de conexão entre o módulo Bluetooth e o pino utilizado pelo interruptor.
Na Figura 8, D4 e D8 isolam os circuitos. O pino J5 é responsável por indicar a conexão do módulo
Bluetooth. O resistor R16 está presente para fornecer um caminho para tensões estáticas que
tendem a se acumular entre os diodos e a entrada de alta impedância do microcontrolador. O microcontrolador é capaz de distinguir entre o módulo Bluetooth e o interruptor através da comparação entre os pinos S_BLT+BOTAO e S_BOTAO.
3.2. Software do microcontrolador
O fluxograma do sistema é visto na Figura 9. Nessa imagem, as setas de maior dimensão representam os caminhos que podem ser seguidos de forma manual ou automática, independentemente do estado de conexão com o celular. As setas menores, representam as funções automáticas ou manuais que podem ser executadas apenas se o celular estiver conectado. As funções dentro das caixas azuis representam as funções principais do código. As funções alarme, espera e desbloqueio, formam um loop de funcionamento infinito. As funções dentro das caixas amarelas são de duração curta ou instantânea, e representam atalhos ou novos caminhos a serem seguidos, quando o sistema está conectado ao celular.
A função bloqueio executa a funcionalidade detalhada no item 2.7. A função espera é a função central deste código, que tem a tarefa de unir todas as outras funções e executar a ativação
automática do alarme. Uma vez dentro da função espera, um contador de dois minutos é disparado. Ao final desse tempo, se nenhum comando for recebido, a função alarme é ativada. Se o celular estiver conectado ao veículo, a função espera não realiza a contagem de dois minutos, pois o sistema entende que o usuário está realizando alguma atividade por perto, e a ativação do alarme poderia ser, inclusive, indesejada.
Figura 9. Fluxograma do funcionamento do sistema de alarme inteligente.
A função alarme liga o sensor de vibração, coloca o microcontrolador no modo sleep e ativa as interrupções, para que seja possível voltar à operação normal, caso algum estimulo seja detectado. Dessa forma, o consumo de energia do microcontrolador é reduzido drasticamente.
A função desbloqueio representa o pós-chave virtual do veículo. Ou seja, simula que a chave está acionada, ou ainda, caso a chave física esteja de fato acionada, permite que o circuito elétrico do veículo a perceba.
A função sirene executa a funcionalidade detalhada no item 2.1. A função 1 representa a funcionalidade detalhada no item 2.4. A função 2 representa a funcionalidade detalhada no item 2.6.
A função 3 representa a funcionalidade exemplificada no item 2.2. A seta de duplo sentido, acionada por essa função, indica que, se dentro de 40 segundos de espera o veículo voltar a se conectar ao celular, indicando um mal funcionamento da conexão Bluetooth, a função desbloqueio voltará a ser executada.
A função 4 representa a funcionalidade exemplificada no item 2.8. A função 5 é uma função de verificação e atualização de configurações, que é executada quando uma nova conexão é efetuada e sempre que alguma configuração é atualizada. A atualização de configurações citada, diz respeito às funcionalidades 2.2, 2.4, 2.6 e 2.8, que podem ser ativadas ou desativadas. As informações de ativação ou desativação são armazenadas pela memória permanente EEPROM, presente no
microcontrolador. O que significa que mesmo o sistema seja completamente desativado, as configurações serão mantidas na próxima vez que ele for ligado.
A função 6 representa os sons da sirene (bips) e indicações luminosas (setas), que são acionados no veículo sempre que a função alarme é ativada ou desativada. Esses alertas também podem ser configurados através do celular e possuem 3 opções disponíveis.
Além das funções apresentadas, um sistema de autenticação por senha foi desenvolvido para essa aplicação, devido à uma característica do Bluetooth 4.0, que não utiliza o sistema nativo de senha de Bluetooth do Android. Quando uma nova conexão é realizada, o sistema envia uma solicitação de senha para o celular, que deverá retornar em 200 ms com a senha cadastrada. Se a autenticação falhar, a conexão é encerrada e a função alarme é acionada.
3.3. Aplicativo
O aplicativo foi desenvolvido utilizando a plataforma online appiventor2. Trata-se de uma ferramenta prática e simples, para o desenvolvimento de aplicativos para o sistema operacional Android. Devido à algumas limitações gráficas e de desenvolvimento dessa plataforma, foi necessário realizar algumas adaptações no aplicativo. Entretanto, foi possível desenvolvê-lo com as funcionalidades projetadas. O fluxograma de funcionamento do aplicativo pode ser observado na Figura 10.
Após a inicialização do aplicativo, uma função de verificação é acionada, obtendo informações sobre o estado de conexão Bluetooth do celular, assim como do GPS, emitindo avisos caso algo esteja desativado. A função conexão é caracterizada pela tentativa do celular se conectar ao sistema embarcado no veículo, seja de forma automática ou manual, pelas opções da interface de usuário, vista na Figura 11 (a).
Devido à função 5, detalhada no item 3.2, sempre que o celular se conecta ao veículo, é executada uma verificação por parte do microcontrolador. A função de autenticação do aplicativo é a responsável por garantir que essa verificação retorne a senha cadastrada ao veículo.
A função de configuração abre uma nova tela, Figura 11 (b), onde é possível fazer alterações de preferências. Sempre que essa tela é fechada, a função de atualização é executada, atualizando os parâmetros do microcontrolador.
A função de interface é responsável por emitir avisos visuais, sonoros ou de vibração, com as informações necessárias para a operação do aplicativo, além de interpretar os comandos do usuário pela interface gráfica.
A função de comunicação é executada quando um dado precisa ser enviado ou recebido. A mesma é responsável por controlar a comunicação Bluetooth 4.0 presente no celular, através dos padrões de comunicação e segurança adequados a essa versão da tecnologia.
Apesar do fluxograma da Figura 10 apresentar as funções organizadas de forma linear, duas ou mais funções podem ser executadas simultaneamente. Além da interface de botões para acionamento das funções, as mesmas também podem ser executadas por comandos por voz. Para que isso ocorra, deve-se utilizar comandos pré-definidos, dizendo, por exemplo, “ligar motor”, para que o motor seja acionado.
Além das funcionalidades já apresentadas, existe também a opção de salvar a localização GPS atual. Dessa forma, é possível abri-la posteriormente, com o aplicativo Google Maps, indicando o local exato em que o veículo foi estacionado ou, ainda, um local de referência em uma viagem. Com um clique curto no ícone de GPS a localização será armazenada, e com um clique longo, o aplicativo irá abrir o Google Maps na localização armazenada anteriormente.
(a) (b)
Figura 11. Interface do aplicativo Android.
4. RESULTADOS
Após a definição dos componentes a serem utilizados, o circuito do sistema de alarme inteligente, foi desenvolvido. O circuito final possui 53 componentes, que foram acondicionados em um placa de circuito impresso de 5 x 7 cm, de face simples. Após a montagem, a altura da placa foi de 2,5 cm. As dimensões são consideradas aceitáveis, uma vez que o sistema pode ser instalado dentro do farol dianteiro da maioria das motocicletas disponíveis no mercado. Neste local, também
se encontram disponíveis todas as conexões necessárias para o correto funcionamento do sistema. A Figura 12 mostra o projeto e a placa final do sistema desenvolvido.
Umas das premissas desse projeto é o baixo consumo de energia, tendo em vista a capacidade reduzida de baterias de motocicletas. Para manter o alarme ativado, com o veículo desligado, é necessária uma corrente inferior a 2 mA. Esse objetivo foi alcançado através da correta configuração e utilização do microcontrolador e do módulo Bluetooth 4.0.
A corrente total, quando o sistema está em espera ou com o veículo em funcionamento, varia entre 14 e 50 mA, dependendo das funções ativas. Ainda assim, esses valores são irrelevantes, levando em consideração que esse consumo ocorrerá apenas quando o motor está ligado (carregando a bateria), ou quando o função espera está ativada (que aciona o alarme e reduz o consumo para 2 mA caso se passem dois minutos de inatividade).
(a) (b) (a) (b)
Figura 12. (a) Projeto 3D; (b) Placa final. Figura 13. Consumo do sistema: (a)
com o alarme ativado; (b) em espera. A Figura 13 ilustra o consumo de energia do sistema. O consumo real, com o alarme ativado, Figura 13(a), é de apenas 1,3 mA (cerca de 16 mW). Entretanto, devido à escala e sensibilidade do multímetro utilizado, Fluke 115, o valor medido foi de 2 mA. Durante a medição no modo de espera, Figura 13(b), o valor de corrente medido foi de 16 mA (cerca de 192 mW), que está dentro do valor previsto anteriormente.
5. CONCLUSÃO
Foi apresentado o desenvolvimento de um sistema de alarme inteligente para motocicletas. O sistema desenvolvido pode também ser aplicado a outros tipos de veículos, porém, devido à indisponibilidade desse tipo de circuito para motocicletas, essa aplicação foi escolhida.
Além das funções básicas de um sistema de alarmes, foram incluídas diversas funcionalidades, como: ativação e desativação automáticas, operação remota da motocicleta, sensor de contato, localização do veículo e sensoriamento de acidentes. Desenvolveu-se também uma interface de operação simples, em plataforma Android, que permite ao usuário configurar as funções que deseja
ativar ou desativar no sistema. Porém, caso seja necessário, é possível operar as funções principais do alarme de forma convencional, através de botões.
O sistema desenvolvido foi testado em uma motocicleta, permitindo a operação de todas as funções. Por fim, avaliou-se o consumo energético do alarme em estado ativado, com a motocicleta desligada, e em modo de espera, com a motocicleta ligada. O consumo em estado ativado, quando a energia disponível no sistema é proveniente apenas da bateria, permite uma autonomia superior a 200 dias, sem esgotar a bateria mesmo após longos períodos.
6. AGRADECIMENTOS
Os autores gostariam de expressar sua gratidão pelo apoio fornecido por CAPES, CNPq, FAPEMIG, INERGE e Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), que permitiram a realização deste trabalho.
7. DIREITOS AUTORAIS
Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo das informações contidas neste artigo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Agresti, Roberto. Roubo de moto alimenta mercado negro de peças. UOL. Disponível em: <https://carros.uol.com.br/colunas/coluna-o-motociclista/2018/01/12/roubo-de-moto-alimenta-mercado-negro-de-pecas-e-nos-ainda-compramos.html>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Amâncio, Thiago. Brasil tem 1 roubo ou furto de veículo a cada minuto. Jornal Folha de São Paulo. Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2017/10/1931061-brasil-tem-1-roubo-ou-furto-de-veiculo-a-cada-minuto-rio-lidera-o-ranking.shtml>. Acesso em: 4 jul. 2018.
App inventor, plataforma de desenvolvimento de aplicativos Android. Disponível em: <http://ai2.appinventor.mit.edu>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Como o conforto evoluiu no interior dos automóveis. Gazeta do Povo. Disponível em:
<https://www.gazetadopovo.com.br/automoveis/como-o-conforto-evoluiu-no-interior-dos-automoveis-3b9yodh76tipig5dt25isqoni>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Datasheet do microcontrolador ATMega 328. Disponível em:
<http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Datasheet do módulo Bluetooth HM-10. Disponível em:
<http://fab.cba.mit.edu/classes/863.15/doc/tutorials/programming/bluetooth/bluetooth40_en.p df>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Datasheet do módulo SW-520D, disponível em: <http://funduino.de/DL/SW-520D.pdf>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Datasheet do regulador de tensão LM317. Disponível em:
<http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Datasheet do regulador de tensão LM7805. Disponível em:
VIII COEN – Congresso de Engenharias da UFSJ Inovando pessoas, conceitos e tecnologias
F. B. Basheer, J. J. Alias, C. M. Favas, V. Navas, N. K. Farhan and C. V. Raghu, "Design of accident detection and alert system for motor cycles," 2013 IEEE Global Humanitarian Technology
Conference: South Asia Satellite (GHTC-SAS), Trivandrum, 2013, pp. 85-89.
Frota de motos cresce 170% em 10 anos no Brasil. G1. Disponível em: <http://g1.globo.com/carros/motos/noticia/2015/05/frota-de-motos-cresce-170-em-10-anos-no-brasil.html>. Acesso em: 4 jul. 2018.
K. Helvacı and C. Karakuzu, "Remote controlled motorcycle security system (MotoGS)," 2017
International Conference on Computer Science and Engineering (UBMK), Antalya, 2017, pp. 201-205.
M. K. A. Mohd Rasli, N. K. Madzhi and J. Johari, "Smart helmet with sensors for accident prevention," 2013 International Conference on Electrical, Electronics and System Engineering
(ICEESE), Kuala Lumpur, 2013, pp. 21-26.
Pósitron, alarme DuoBlock PX G7. Disponível em:
<http://www.positron.com.br/produtos/acessorios-para-carros-e-motos/alarmes/alarme-para-motos-duoblock-px-g7-universal>.Acesso em: 4 jul. 2018.
Rastreador RNK e alarme, disponível em: <http://rnktracker.com.br/rastreadores.php>.
Sascar. Disponível em: <http://www.sascar.com.br/segmentos/veiculos-de-passeio/>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Sascar, alarmes para veículos. Disponível em: <http://www.sascar.com.br/segmentos/veiculos-de-passeio/>. Acesso em: 4 jul. 2018.
Sedra, A. S.; Smith, K. C., Microeletrônica. 5ª. Ed. – São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. W. Koodtalang and T. Sangsuwan, "Improving motorcycle anti-theft system with the use of Bluetooth Low Energy 4.0," 2016 International Symposium on Intelligent Signal Processing and
Communication Systems (ISPACS), Phuket, 2016, pp. 1-5.
INTELLIGENT ALARM SYSTEM FOR VEHICLES
Dário H. M. Losqui(1) (dario_hml@hotmail.com), Eduardo M. Vicente(2) (eduardomoreira@ufsj.edu.br), Paula S. Vicente(3) (paulasantos@ufsj.edu.br).
(1), (2), (3) UFSJ, Departamento de Engenharia Elétrica, Praça Frei Orlando, 170, Centro, São João del-Rei - MG, CEP: 36307-352.
ABSTRACT: This paper presents the design of a smart vehicle alarm system capable of interacting with
mobile devices and allowing the control of several functions through a friendly and intuitive interface. Each system’s circuits are presented individually, evidencing its characteristics. The developed system is designed to motorcycle application, which has few alarm options, mostly with simple functions and inadequate to this type of vehicle. The proposal of this system is to protect the user against thefts, adding features such as remote start-up and vehicle location. At the end, the results of the alarm system running on a motorcycle are presented and discussed, highlighting the advantages of the proposed system.
