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MONITORAMENTO RESIDENCIAL DE PORTAS E JANELASUnip - 2015
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UNIVERSIDADE PAULISTA
PROJETO INTEGRADO MULTIDISCIPLINAR
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
MONITORAMENTO RESIDENCIAL DE PORTAS E JANELAS
MANAUS – AM
2015
UNIVERSIDADE PAULISTA
PROJETO INTEGRADO MULTIDISCIPLINAR
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
MONITORAMENTO RESIDENCIAL DE PORTAS E JANELAS
HEMERSON CHARLES CAVALCANTI SIQUEIRA – RA: C34EAF-7
ANTÔNIO CARLOS SILVA DE SOUZA – RA: C076DH-7
PEDRO HENRIQUE PEREIRA – RA: C23912-7
JOAO PAULO C. AMORIM – RA: C1473B-9
NEY DA SILVA VENTILARI – RA: C267IF-7
MANAUS – AM
2015
UNIVERSIDADE PAULISTA
PROJETO INTEGRADO MULTIDISCIPLINAR
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
MONITORAMENTO RESIDENCIAL DE PORTAS E JANELAS
BANCA EXAMINADORA
PIM – Projeto Integrado Multidisciplinar, TEMA: MONITORAMENTO RESIDENCIAL DE
PORTAS E JANELAS, defendido e aprovado em ____/____/2015 pela banca examinadora
constituída pelos professores:
Professor examinador (a):
Professor examinador (a):
Professor examinador (a):
MANAUS – AM
2015
UNIVERSIDADE PAULISTA
PROJETO INTEGRADO MULTIDISCIPLINAR
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
MONITORAMENTO RESIDENCIAL DE PORTAS E JANELAS
Projeto Integrado Multidisciplinar (PIM),
apresentado como exigência parcial para conclusão do 3º
Período do Curso Superior de Tecnologia em Automação
Industrial, da Universidade Paulista – UNIP, campus
Manaus, sob a orientação do Prof. Paulo Sergio.
MANAUS – AM
2015
RESUMO
Este trabalho objetiva estudar e desenvolver um projeto autônomo de monitoramento
residencial de portas e janelas de baixo custo, confiável e eficiente. Para tanto, utilizou-se a
plataforma Protoboard, que realiza o monitoramento de sensores instalados na residência. Os
testes realizados em uma maquete demonstraram a estabilidade do monitoramento, tornado-se
um monitoramento de portas e janelas seguro para ser implementado em residências. Seu
custo também se mostrou acessível.
Palavras-Chave: Monitoramento Residencial, Protoboard, Segurança.
ABSTRACT
This work aims to study and develop an autonomous project of home monitoring of doors and
windows of low cost, reliable and efficient. For this, we used the breadboard platform, which
performs monitoring sensors installed in the residence. Tests conducted on a model
demonstrated the stability monitoring, becoming a monitoring doors and windows to be
deployed safely in homes. Its cost was also affordable.
Keywords: Home Monitoring , breadboard , Security.
Lista de Ilustrações
Figura 1. Resistores.................................................................................................................................... 15
Figura 2. Capacitores................................................................................................................................. 15
Figura 3. Geradores.................................................................................................................................... 16
Figura 4. Indutores....................................................................................................................................... 17
Figura 5. Combinaçao de elementos em um circuito..................................................................................17
Figura 6. Circuito com indutor (L), capacitor (C), resistor (R), tensão alternada (e(t)).............................18
Figura 7. Circuito com apenas resistores e geradores:...............................................................................18
Figura 8. Sensores Mecânicos..................................................................................................................... 20
Figura 9. Aplicação do sensor mecânico na chave de fim de curso.............................................................21
Figura 10. Sensor tipo Reed-Switch............................................................................................................ 21
Figura 11. Aplicaçao no sensor Reed-Switch..............................................................................................22
Figura 12. Aplicação em sensor Fotoelétrico..............................................................................................23
Figura 13. Resistor LDR............................................................................................................................. 23
Figura 14. Aplicação Foto-resistor............................................................................................................. 24
Figura 15. Fotodiodos................................................................................................................................. 25
Figura 16. 1° caso diodo usado em modo gerador. 2° caso diodo usado em modo resistivo........................25
Figura 17. Fototransistores......................................................................................................................... 26
Figura 18. Aplicaçao em Fototransistores..................................................................................................27
Figura 19. Ci DM7408................................................................................................................................ 30
Figura 20. Representação Lógica............................................................................................................... 30
Figura 21. Porta Logica And...................................................................................................................... 31
Figura 22. Circuito HEF4027..................................................................................................................... 32
Figura 23. Tabela Verdade HEF4027.........................................................................................................33
Sumário
1 INTRODUÇAO......................................................................................................11
1.1 Objetivos.........................................................................................................12
1.2 Justificativa......................................................................................................13
1.3 Trabalhos Relacionados..................................................................................13
1.4 Estrutura do Trabalho......................................................................................14
2 REVISAO BIBLIOGRÁFICA...............................................................................15
2.1 Circuitos Elétricos...........................................................................................15
2.2 Elementos de um Circuito...............................................................................15
2.2.1 Resistores:...................................................................................................15
2.2.2 Capacitores:................................................................................................16
2.2.3 Geradores....................................................................................................17
2.2.4 Indutores:....................................................................................................17
2.2.5 Combinação de Elementos em um Circuito...............................................18
3 Sensores..................................................................................................................20
3.1 Tipos de Sensores............................................................................................21
3.1.1 Sensores Mecânicos....................................................................................21
3.1.2 Sensores Magnéticos tipo Reed-Switch......................................................22
3.1.3 Sensores Fotoelétricos................................................................................23
3.1.4 Foto-resistores (LDRs)...............................................................................24
3.1.5 Fotodiodos..................................................................................................25
3.1.6 Fototransistores...........................................................................................27
4 MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................................29
4.1 Metodologia....................................................................................................29
4.2 Plataforma Protoboard.....................................................................................30
4.2.1 Sensores......................................................................................................30
4.2.2 Características dos Circuitos DM7408 e HEF4027....................................31
4.2.3 Descrição do Circuito DM7408..................................................................31
4.2.4 Operação da Porta Lógica AND do CI DM7408........................................32
4.3 Circuito HEF4027...........................................................................................33
5 Resistores................................................................................................................34
6 Sirene......................................................................................................................35
7 Maquete do Projeto Proposto.................................................................................37
8 Consideraçoes Finais..............................................................................................38
9 REFERÊNCIAS.....................................................................................................39
1 INTRODUÇAO
A automação residencial é uma área que está em constante crescimento e tem
enorme campo de atuação que vai desde a implementação de sensores para detectar fumaça,
movimento ou pressão, até o acionamento automático de lâmpadas, portões eletrônicos e
sirenes.
Observou-se também o estudo feito em 2009 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística (IBGE), no qual foi demonstrado que 47,2% da população brasileira com 10 anos
ou mais de idade se sente insegura na cidade em que mora e 21,4% da população se sente
insegura no domicílio em que reside (IBGE, 2010). Essas porcentagens revelam uma
tendência cada vez maior na busca por alternativas de segurança domiciliar, que vão desde
métodos simples, como grades, olho mágico e correntes, até procedimentos mais sofisticados,
como Instalação de alarmes, câmeras de filmagem, seguranças particulares, entre outros.
No entanto os recursos muitas vezes têm custo alto (dependendo do sistema que será
implantado) o que dificulta a aquisição desses serviços por pessoas de classe social mais
baixa. Além disso, quando ocorre algum furto, arrombamento ou invasão na residência,
muitos dos dispositivos de segurança mostram-se ineficazes, pois não informam ao
proprietário em tempo real o fato ocorrido, nem o que realmente aconteceu. Na tentativa de
resolver esse impasse: segurança versus preço alto, o presente trabalho propõe a criação de
um monitoramento residencial de portas e janelas de baixo custo.
11
1.1 Objetivos
Neste PIM, o grupo deverá idealizar um projeto de monitoramento de portas e janelas
destinado à segurança residencial.
Para tanto, os objetivos específicos são:
a) Possibilitar o uso de diversos dispositivos que confiram maior segurança residencial,
como por exemplo: circuitos, sensores magnéticos, entre outros;
b) Garantir o melhor funcionamento do monitoramento através da divisão de tarefas
entre: monitoramento, envio de atividades, registro e armazenamento.
O monitoramento da residência será feito por uma quantidade de sensores, disposta em
alguns pontos da residência, como janelas e portas;
As alterações ocorridas nos sensores serão enviadas para o protoboard que será o
responsável por enviá-las aos circuitos;
O registro de todas as informações sobre anomalias ocorridas na residência ficarão
por conta do protoboard, este será encarregado de realizar a interface entre o circuito, à rede
de sensores.
12
1.2 Justificativa
A justificativa do trabalho é feita por pelo menos quatro motivos: (1) por se tratar de
um assunto relevante e, sobretudo, atual; (2) pela necessidade de criação de um projeto de
baixo custo e eficiente que garanta a segurança residencial; (3) para trazer benefícios e
segurança a sociedade, através das possibilidades de monitoramento residencial; e (4) por
interesse do pesquisador. Ademais, no processo de elaboração desse trabalho serão aplicados
os conhecimentos adquiridos durante o curso de Automação Industrial, o que por si só já o
justificaria como relevante.
1.3 Trabalhos Relacionados
Existem diversos trabalhos que tratam do monitoramento residencial e da automação,
cujo desenvolvimento utiliza vários tipos de hardware. Todos eles procuram garantir maior
conforto e segurança aos usuários. Dentre eles pode-se citar:
Marchette e Nunes (2011, p.1), cujo trabalho apresenta “a implementação de um
protótipo integrando tecnologias de comunicação sem fio e redes TCP/IP para 15 aplicações
em automação e monitoramento residencial” utilizando módulos ZigBee. Há também o
trabalho de Pereira (2009), que propôs o desenvolvimento de uma
Aplicação que proporcione a interação de um dispositivo móvel, ligado
através de um protocolo de comunicação sem fio, com um computador
servidor ou um sistema embarcado que se comunique diretamente com a
central de alarme de uma residência [...], disponibilizando, remotamente,
algumas funções de monitoramento do sistema de segurança da casa [...].
(PEREIRA, 2009, p.2)
13
Outro estudo relevante é o proposto por Barretta et al. (2009, p. 302), cujo trabalho
procurou “apresentar uma arquitetura de monitoramento baseada em RSSFs [Rede de
Sensores Sem Fio] para proteger ambientes domésticos”; e o trabalho de Baumann (2008,
p.13), que objetivou “desenvolver um protótipo de um sistema de segurança residencial de
monitoramento de imagens, sensores e acionamento de tomadas utilizando o hardware Fox
Board, dotado do sistema operacional Linux”
Com base nos trabalhos citados, procurou-se desenvolver um monitoramento de baixo
custo, confiável e eficiente, que pudesse ser ajustado às necessidades de cada residência ou
para qualquer outro tipo de edificação que necessite de um de monitoramento residencial.
1.4 Estrutura do Trabalho
O presente trabalho está estruturado da seguinte forma: no primeiro, segundo e
terceiro capítulo serão apresentados alguns conceitos e definições importantes para o trabalho
proposto.
No capítulo quatro, cinco e seis serão apresentadas as ferramentas escolhidas para
desenvolver o monitoramento residencial e a metodologia de desenvolvimento do trabalho.
Os resultados do projeto proposto já implementado, juntamente com a maquete serão
apresentados no capítulo 7.
14
2 REVISAO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo serão abordados alguns conceitos e definições relevantes para o
entendimento do projeto proposto. Primeiramente serão apresentados os produtos pesquisados
para realizar a implementação do projeto proposto: Circuitos Elétricos (seção 2.1); Sensores
(seção 2.2); Relés (seção 2.3); Sirenes (2.4).
2.1 Circuitos Elétricos
A grande tecnologia avançada presente nos dias de hoje se deve ao fato do grande
desenvolvimento dos estudos dos circuitos elétricos. Por isso é muito importante entender o
que é, como ele funciona na prática e quais são os elementos que o compõe.
Os circuitos elétricos são classificados de duas maneiras:
Circuitos de corrente contínua: possuem fontes de tensão e correntes contínuas (que
não variam no decorrer do tempo).
Circuitos de corrente alternada: possuem fontes de tensão e correntes alternadas
(que variam no decorrer do tempo)
Para fazer a analise matemática de circuitos elétricos, é preciso conhecer no mínimo
dois conceitos básicos. A lei de malhas (também chamada de lei de kirchhoff) e a lei de ohm.
2.2 Elementos de um Circuito
Abaixo estão citados e representados alguns dos elementos que podem fazer parte de
um circuito elétrico.
2.2.1 Resistores:
Elementos de um circuito que basicamente possuem a função de transformar energia
elétrica em energia térmica através do efeito joule e assim limitar a corrente elétrica em
um circuito.
Podem ser combinados de duas formas:
15
Combinação em série: nesse caso quando combinados, a resistência equivalente (resistência
total) referente a essa combinação irá aumentar de forma que se obtenha a resistência total
desejada.
Combinação em paralelo: nesse caso, a resistência equivalente (resistência total) referente
a essa combinação irá diminuir de forma que se obtenha a resistência total desejada.
O símbolo que representa os resistores geralmente é a letra R ou r.
O objeto real:
Figura 1. Resistores
Representação no papel:
.
2.2.2 Capacitores:
Também denominados de condensadores, possuem a função de armazenar cargas
elétricas e assim gerar energia eletrostática. O símbolo que representa o capacitor
geralmente é a letra C ou c. É representado em um circuito elétrico como ilustrado:
Objeto real:
16
Figura 2. Capacitores
Representação no papel do capacitor Figura2
2.2.3 Geradores
Elementos responsáveis por transformar diversos tipos de energia em energia
elétrica.Alguns tipos de energia transformada pelo gerador são: Energia térmica, energia
mecânica, energia química e etc.
Objeto real:
Figura 3. Geradores
Objeto no papel:
17
2.2.4 Indutores:
É uma espécie de dispositivo elétrico que tem como função principal de
armazenar energia elétrica na forma de campos magnéticos. Normalmente ele é construído
como uma bobina feita de um fio condutor (geralmente de cobre). O símbolo que representa o
indutor geralmente é a letra L ou l
Objeto real de Indutores
Figura 4. Indutores
Objeto no papel:
2.2.5 Combinação de Elementos em um Circuito
Além desses elementos, existem vários outros que podem ser combinados com a
finalidade de construir um ou mais circuitos que tem certamente uma função direcionada pelo
18
seu construtor. Abaixo estão listados alguns tipos de circuitos elétricos que usam alguns
desses elementos citados acima:
Circuito com resistores (R), capacitores (C), geradores (V0) e chave (S):
Figura 5. Combinação de elementos em um circuito
Figura 6. Circuito com indutor (L), capacitor (C), resistor (R), tensão alternada (e(t))
Figura 7. Circuito com apenas resistores e geradores:
19
3 Sensores
Um sensor é um dispositivo capaz de detectar/captar ações ou estímulos externos e
responder em consequência. Estes aparelhos podem transformar as grandezas físicas ou
químicas em grandezas elétricas.
Exemplos:
Existem sensores que se instalam nos veículos e que detectam quando a velocidade a
que se deslocam excede a velocidade permitida. Nestes casos, emitem um som que avisa
o condutor e os passageiros;
Outro tipo de sensor muito habitual é aquele que se instala à porta de entrada das casas
e reage ao movimento. Se uma pessoa se aproximar do sensor, este emite um sinal e acende a
iluminação. A utilização destes sensores está associada à segurança, uma vez que evitam que
alguém se aproveite da escuridão para se esconder e introduzir-se na casa sem ser visto;
Os termômetros também são sensores, uma vez que aproveitam a capacidade do
mercúrio para reagir à temperatura e, deste modo, permitem detectar se uma pessoa tem febre.
Os sensores, em suma, são artefatos que permitem obter informação do meio e
interagir com o mesmo. Deste modo, como os seres humanos recorrem ao seu sistema
sensorial para esta tarefa, as máquinas e os robôs requerem sensores para interagirem com o
meio em que se encontram.
20
Quando se desenvolvem computadores capazes de responder a ordens de voz, por
exemplo, instalam-se microfones que são sensores capazes de captar as ondas sonoras e de
transformá-las. Se estes sensores estiverem associados a outros circuitos, a máquina poderá
reagir ao estímulo de acordo com as necessidades do utilizador.
3.1 Tipos de Sensores
3.1.1 Sensores Mecânicos
Denominamos sensores mecânicos aqueles que sensoriam movimentos, posições ou presença usando recursos mecânicos como, por exemplo, chaves (switches).Nessa categoria incluímos os micro-switches e chaves de fim de curso.
Figura 8. Sensores Mecânicos
Esses sensores, como o nome sugere, são interruptores ou mesmo chaves comutadoras
21
que atuam sobre um circuito no modo liga/desliga quando uma ação mecânica acontece no
seu elemento atuador.
É possível usar esses sensores de diversas formas, como para detectar a abertura ou
fechamento de uma porta, a presença de um objeto em um determinado local, ou ainda
quando uma parte mecânica de uma máquina está numa certa posição.
Nesta outra figura apresentamos um exemplo de aplicação em um portão automático
em que a chave de fim de curso desliga o motor quando ele está totalmente aberto ou
totalmente fechado.
Figura 9. Aplicação do sensor mecânico na chave de fim de curso
3.1.2 Sensores Magnéticos tipo Reed-Switch
Esses sensores podem ser usados para detectar a posição de uma peça ou de uma parte
de um mecanismo pela posição de um pequeno ímã que é preso a ela. Poderíamos classificar
esses sensores também como sensores magnéticos, uma vez que eles atuam com a ação de um
campo, mas como são interruptores acionados por campos, será melhor separá-los em outra
categoria, dentro de uma classificação de atuação mais simples.
Na próxima figura temos o princípio de atuação desse tipo de sensor que tanto pode
ser usado para detectar a simples aproximação de uma peça quanto gerar pulsos de controle a
cada passagem de uma peça móvel.
22
Figura 10. Sensor tipo Reed-Switch
Na próxima figura veremos uma aplicação desse tipo de sensor que se caracteriza
pela sua velocidade de ação limitada e também pela pequena capacidade de corrente que os
tipos comuns apresentam.
Figura 11. Aplicaçao no sensor Reed-Switch
Nessa aplicação se destaca, por exemplo, sua utilização como sensor de fim-de-curso,
para detectar quando uma peça atinge seu deslocamento máximo, atuando sobre o sensor pela
ação de um pequeno ímã.
3.1.3 Sensores Fotoelétricos
23
Os sensores mecânicos têm por principal desvantagem o fato de terem peças móveis
sujeitas a quebra e desgaste, além da inércia natural que limita sua velocidade de ação. Outro
problema está no repique que pode falsear o sinal enviado quando são acionados.
Por outro lado, sensores que trabalham com a luz são muito mais rápidos, não
apresentando praticamente inércia e não têm peças móveis que quebram ou desgastam. Os
sensores fotoelétricos podem ser de diversos tipos, sendo empregados numa infinidade de
aplicações na indústria e em outros campos.
O tipo mais simples de sensor consiste em um elemento foto-sensível que tem a luz
incidente interceptada quando a parte móvel de um dispositivo passa diante dele.
Figura 12. Aplicação em sensor Fotoelétrico.
3.1.4 Foto-resistores (LDRs)
De acordo com as próxima figuras, os LDRs possuem uma superfície de Sulfeto de
Cádmio (CdS) que tem sua resistência elétrica dependente da quantidade de luz incidente.
24
Figura 13. Resistor LDR
A curva característica desses sensores nos mostra que a resistência cai enormemente à
medida que a intensidade da luz incidente aumenta.
A grande vantagem no uso dos LDRs como sensores fotoelétricos está no fato de que
eles podem trabalhar com correntes relativamente elevadas, sendo muito sensível, o que
simplifica o projeto de seus circuitos.
No entanto, a desvantagem está na sua velocidade de resposta.Os LDRs são sensores
lentos, não operando em velocidades maiores do que algumas dezenas de quilohertz.
Devemos, ainda, destacar a curva de resposta dos LDRs que se aproxima bastante da curva de
resposta do olho humano, o que permite sua operação com fontes convencionais de luz, como
a luz ambiente, lâmpadas incandescentes, fluorescentes, eletrônicas e de LEDs comuns de
diversas cores.
Na próxima temos uma aplicação típica desse sensor num detector de passagem.
Figura 14. Aplicação Foto-resistor
25
3.1.5 Fotodiodos
Os fotodiodos operam segundo o princípio de que fótons incidindo numa junção
semicondutora liberam portadores de cargas. Esses portadores tanto pode fazer com que
apareça uma tensão entre os terminais do diodo quanto também afetar sua resistência à
passagem da corrente.
Figura 15. Fotodiodos
Os fotodiodos não são muito sensíveis, exigindo bons circuitos de amplificação mas,
em compensação, são extremamente rápidos podendo detectar pulsos de luz em taxas que
chegam a dezenas ou mesmo centenas de megahertz.
A curva de resposta, no entanto é a mesma das fotocélulas, uma vez que os dois
dispositivos são feitos do mesmo material semicondutor: o silício.
Existem duas formas de se utilizar os fotodiodos em sensores, as quais são ilustradas
na próxima figura.
26
Figura 16. 1° caso diodo usado em modo gerador. 2° caso diodo usado em modo resistivo.
No primeiro caso, o fotodiodo é usado no modo gerador, gerando uma pequena tensão,
da ordem de 0,6 V quando iluminado. No segundo caso, o diodo é empregado no modo
resistivo, tendo a corrente no sentido inverso alterada quando a junção é iluminada. Nesse
modo de operação é utilizada uma fonte de polarização.
Pela sua velocidade de resposta esses sensores são utilizados em aplicações que
exigem operação com sinais rápidos como, por exemplo, leitores de códigos de barra,
sensores de máquinas muito rápidos, etc.
3.1.6 Fototransistores
Os fototransistores operam segundo o mesmo princípio dos fotodiodos: liberação de
cargas nas junções com a incidência de luz. A diferença está no fato de que os fototransistores
podem amplificar as correntes que são geradas nesse processo.
Na próxima figura temos os símbolos e aspectos dos fototransistores comuns,
observando-se a existência de tipos de grande amplificação que são os Darlingtons.
27
Figura 17. Fototransistores
Os transistores têm a mesma curva de resposta dos fotodiodos e fotocélulas podendo
ser usados nas mesmas aplicações, se bem que sejam um pouco mais lentos.
Os fototransistores podem ser tanto usados no modo fotodiodo em que o terminal de
base permanece desligado, quanto no modo fototransistor em que a base é polarizada ou para
aumentar a sensibilidade ou para aumentar a velocidade.
Figura 18. Aplicaçao em Fototransistores
A grande vantagem no uso dos fotodiodos, fototransistores e sensores à base de silício
estão no fato de que sua curva tem grande sensibilidade no ponto de emissão de fontes
comuns, principalmente LEDs infravermelhos.
28
4 MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo será abordada a metodologia utilizada para a realização do projeto
proposto. As descrições gerais dos procedimentos metodológicos percorridos durante a
execução do trabalho estão na seção 4.1. Os produtos utilizados, bem como suas
características de funcionamento, são apresentados a partir da seção 4.2.
4.1 Metodologia
A metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho se deu em quatro
fases/etapas principais. Inicialmente, fez-se uma revisão bibliográfica sobre algumas
tecnologias e equipamentos que poderiam ser empregadas na execução deste projeto.
A partir desse estudo, escolheu-se as tecnologias:
29
Plataforma de desenvolvimento Protoboard;
2 sensores Reed Switch
Circuitos DM7408 e HEF4027
Resistores 330Ω x 1/8w e 2k2 x 1/8w
2 Botões Chave liga/desliga
1 Sirene
2 Relés 5VDC 10ª e 2 Relés 5v
Jumpers Fios
2 Leds
4.2 Plataforma Protoboard
Através da plataforma protoboard pode-se realizar montagens experimentais que
possam ser facilmente otimizadas com a troca de componentes de maneira rápida e eficiente,
e a garantia de que a colocação do componente ocorra com contatos perfeitos e sustentação
mecânica eficiente, nos levou adotar este recurso: a matriz de contatos. Possibilitando a
utilização de componentes, sem a necessidade de solda, por um número indeterminado de
vezes, garantindo um perfeito contato elétrico e além de tudo permitindo a realização prática
de forma rápida do nosso projeto, a matriz de contatos é um recurso indispensável no
laboratório de eletrônica.
Dentre as vantagens que ela apresenta em relação a qualquer outro tipo de recurso para
montagens experimentais podemos citar:
1- garantia de contato perfeito pela simples introdução dos terminais dos componentes
nas garras da matriz;
30
2- não necessidade de solda para fixação dos componentes;
3- possibilidade de trabalhar com circuitos integrados;
4- manutenção de ligações curtas mesmo em montagens complexas, o que permite o
trabalho com circuitos de médias e até de altas frequências;
5- possibilidade de realização de montagens bastante complexas;
6- facilidade de alteração, a qualquer momento, do projeto pela simples retirada do
componente, por desencaixe, e colocação de outro.
4.2.1 Sensores
Os sensores utilizados no protótipo foram somente do tipo magnético (descrito na
seção 3.1.2), porém é importante ressaltar que pode ser utilizado outro tipo de sensor que
possua saída. Posicionou-se o imã junto à porta, enquanto o sensor foi preso à porta, assim,
quando a porta estiver fechada o circuito também estará, possibilitando a passagem de
corrente elétrica. Caso a porta seja aberta, ocorrerá a mudança de estado do sensor, pois com o
afastamento do ímã e a passagem de corrente elétrica é cessada.
4.2.2 Características dos Circuitos DM7408 e HEF4027
Circuito DM7408
31
Figura 19. Ci DM7408
4.2.3 Descrição do Circuito DM7408
Figura 20. Representação Lógica
Pin 1: A A entrada do portão 1.
Pin 2: B portão de entrada 1.
Pin 3: Aqui vemos o resultado da operação da primeira porta.
Pin 4: A entrada do portão 2.
Pin 5: A entrada B do portão 2.
Pino 6: Aqui vemos o resultado da operação do segundo portão.
32
Normalmente pino GND 7: Este é o pólo negativo da fonte, geralmente do solo.
Pino 8: Aqui vemos o resultado da operação da quarta portão.
Pin 9: A entrada B do gate 4.
Pin 10: A entrada para o portão 4.
Pin 11: Aqui vemos o resultado da operação do terceiro portão.
Pin 12: O portão de entrada B 3.
Pin 13: Entrada Um portão três.
Normalmente 14 pinos VCC: O poder é o pino onde a tensão de 5 volts ± 0,25 plugues
de alimentação.
4.2.4 Operação da Porta Lógica AND do CI DM7408
Figura 21. Porta Logica And
Cada porta tem duas variáveis de entrada designada por A e B e uma saída
binária designada Q. A porta And produz a multiplicação lógica dada pela sequinte
tabela:
Tabela Verdade da Porta And
A B Q
0 0 0
33
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Como você pode ver apenas o resultado é 1 quando ambos os portões forem 1. A
operação símbolo algébrico e função é o mesmo que o símbolo de multiplicação aritmética
ordinária (*). Portas AND pode ter mais do que duas entradas e, por definição, a saída é 1 se e
apenas se todas as entradas são 1.
4.3 Circuito HEF4027
Figura 22. Circuito HEF4027
Vdd: Tensão de alimentação positiva (3v até 15v)
Vss: Terra
ST1, ST2: Set
RST1, RST2: Reset (Apagar)
CLK1, CLK2: Clock ( Relógio)
J1, J2: J Entradas
K1, K2: K Entradas
Q1, Q2: Saídas Q1/.Q2/ - Saídas complementares
34
Figura 23. Tabela Verdade HEF4027
O CI HEF4027 é um duplo flip-flop JK, que é disparado por borda e apresenta
conjunto independente direto (SD), claro (CD), relógio (CP) de entradas e saídas diretas (S,
S). Os dados são aceitos quando CP é baixa, e transferido para a saída na borda positiva
contínua do relógio. o ativa ALTA assíncrona claro-direta (CD) e set-direta (SD) são
independentes e substituir o J, K, e as entradas do PC. As saídas são tamponadas para o
melhor desempenho do sistema. Ação Schmitt-trigger na entrada de clock faz com que o
circuito altamente tolerante a mais lenta ascensão relógio e os tempos de queda.
5 Resistores
Um resistor (frequentemente chamado de resistência, que é na verdade a sua medida) é um
dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia
elétrica em energia térmica por meio de efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente
elétrica em um circuito.
Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem
de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência
elétrica ou impedância, que possui como unidade o ohm. Causam uma queda de tensão em
alguma parte de um circuito elétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica, apesar
de limitar a corrente. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do
resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão.
Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a corrente elétrica
sobre os componentes desejados.
35
Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que permanece
constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que circula pelo dispositivo.
Os resistores podem ser fixos ou variáveis. Neste caso são chamados
de potenciômetros ou reostatos. O valor nominal é alterado ao girar um eixo ou deslizar uma
alavanca.
O valor de um resistor de carbono pode ser facilmente identificado de acordo com as
cores que apresenta na cápsula que envolve o material resistivo, ou então usando um
ohmímetro.
Alguns resistores são longos e finos, com o material resistivo colocado ao centro, e um
terminal de metal ligado em cada extremidade. Este tipo de encapsulamento é chamado de
encapsulamento axial. A fotografia a direita mostra os resistores em uma tira geralmente
usados para a pré-formatação dos terminais. Resistores usados em computadorese outros
dispositivos são tipicamente muito menores frequentemente são utilizadas tecnologia de
montagem superficial, ou SMT, esse tipo de resistor não tem "perna" de metal (terminal).
Resistores de maiores potências são produzidos mais robustos para dissipar calor de maneira
mais eficiente, mas eles seguem basicamente a mesma estrutura.
6 Sirene
A sirene é um dispositivo destinado a lançar avisos sonoros.
A sirene é constituída por um cilindro de baixa altura, perfurado nas suas duas faces
planas, e por um disco rotativo, também ele perfurado, que se encontra no interior do cilindro.
Esse disco é posto em rotação através de uma manivela, e a sucessiva interrupção do fluxo de
ar entre os furos do cilindro e do disco provoca redemoinhos acústicos que vão provocar o
característico “uivo” da sirene. A altura do som depende da velocidade da rotação..
Existem diversos tipos de sirenes para alarmes. Podem ser alimentados por tensões DC
(12 volts contínuos geralmente) ou AC (110 v ou 220VAC), e podem ter diferentes potências,
quanto maior a potência maior o alcance. Também existem sirenes que não tocam com apenas
um tom contínuo, mas sim com vários sons diferentes intercalados. A potência de uma sirene
é (geralmente) definida por uma unidade chamada decibel (dB).
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Em sistemas de alarme, normalmente se usa sirenes com quatro sons diferentes
alimentados por tensão contínua. Tudo isso tem uma razão, os quatro sons diferentes e
intercalados chamam mais a atenção e a alimentação com tensão contínua impede que a sirene
não toque caso a energia elétrica seja cortada. Em sistemas de alarme, a central, os sensores, a
sirene são alimentados por intermédio de um sistema que permite que o mesmo continue
funcionando durante horas, mesmo que acabe a energia elétrica. As sirenes devem ser
colocadas em locais de difícil acesso, mas que sejam capazes de propagar o som o mais longe
possível.
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7 Maquete do Projeto Proposto
Abaixo podemos visualizar a maquete do projeto proposto, simulando uma casa com
uma porta e uma janela sendo monitoradas por sensores magnéticos. Esta maquete tem por
finalidade materializar o projeto, para que se possa ver seu real funcionamento.
Os custos para realizar a implementação do projeto proposto pode ser analisado no
quadro abaixo:
Dispositivo Preço
Plataforma Protoboard 2560 pinos R$ 120,00
Adaptador Universal AC/DC Spike R$ 35,00
Sensores Magnéticos Reed Switch R$ 30,00
Outros componentes (circuitos, fios,
resistores, sirene, relés, leds, botões etc.).
R$ 50.00
Total R$ 235,00
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8 Consideraçoes Finais
Este trabalho apresentou a elaboração de um protótipo de um monitoramento
residencial de portas e janelas utilizando a plataforma Protoboard.
O trabalho surgiu após um sorteio feito em sala de aula. A segurança residencial tem
se tornado algo popular e com muitos gastos no mercado - veja-se as notícias diárias de
assaltos à casas de pessoas de todas as classes: baixa, média e alta. Dessa forma, pensando
especificamente em atender o mercado voltado para as famílias de classes baixa e média, que
não tem condições de arcar com os custos de câmaras de vigilância, segurança particular 24
horas, propôs-se a construção desse projeto autônomo de monitoramento residencial de baixo
custo.
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9 REFERÊNCIAS
CRIMES motivam procura por sistemas de segurança. Jornal Da Manhã, Minas
Gerais, 27 fev. 2012. Disponível em: <http://jmonline.com.br/novo/?
noticias,1,GERAL,58041>. Acesso em: 08 mar. 2012.
Circuitos:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor
http://pt.wikipedia.org/wiki/Indutor
http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9trico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Resistor
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/1310
Sensores:
http://conceito.de/sensor
http://www.sabereletronica.com.br/artigos/1532-todos-os-tipos-de-
sensores
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