Droidcontrole Sistema de Automacao Wireless via Bluetooth Usando a Plataforma Android

DROIDCONTROLE: SISTEMA DE AUTOMAO WIRE-LESS VIA BLUETOOTH USANDO A PLATAFORMA AN-

DROID

Francisco de Assis de Freitas Gomes Alex Torquato CarneiroUniversidade Ibirapuera

Av. Interlagos, 1329 So Paulo [email protected]

Resumo

Este artigo descreve a arquitetura de um sistema de Automao o que tem como foco principal o acionamento de cargas eltricas e o monitoramento de sensores de temperatura e infravermelho, usando um Tablet como Interface de Usurio. O ambiente de desenvolvimento usa tecnologias como Programao o com a Pla-taforma Android, Linguagens de Programao JAVA e C e um micro controlador da famlia PIC, que far parte do hardware perifrico, o qual controlado via Bluetooth.

Palavras-chave: Android, Sensores, Automao, Microcontrolador, Programao, IDE.

Abstract

This paper aims to describe the architecture of an automation system mainly designed to drive electric charges and monitor temperature and infrared sensors, using a Tablet as user interface. The development environment uses technologies like programming for the Android platform, JAVA and C Program- ming Language besides a PIC microcontroller, which is part of the peripheral hardware, controlled via Bluetooth.

Keywords: Android, sensors, automation, Programming.

Revista da Universidade Ibirapuera - So Paulo, v. 5, p. 1-12, jan/jun. 2013

Revista da Universidade Ibirapuera - - Universidade IbirapueraSo Paulo, v. 5, p. 1-12, jan/jun. 2013

3Revista da Universidade Ibirapuera - So Paulo, v. 5, p. 2-12, jan/jun. 2013

1. Introduo

A Automao est presente no cotidiano do ser hu-

mano e traz grandes benefcios aos lares, indstrias, comr-

cio e meio ambiente e representa um conjunto de tecnologias

aplicadas a um determinado contexto, visando aumentar a

produtividade, a qualidade e o conforto nos processos que

envolvem situaes que englobem determinadas reas, tais

como Automao Industrial, Residencial ou Comercial. Al-

guns exemplos que podem ser citados so: abertura e fecha-

mento automtico de porto, monitoramento de temperatura

em ambientes controlados, preenchimento automtico de

cheques e monitoramento de gases poluentes. Esses so al-

guns exemplos que fazem parte do diaadia do ser humano

e que trazem segurana, comodidade, conforto e qualidade

de vida.

Diante de todo o cenrio descrito, o presente artigo

aborda e demonstra conceitos tecnolgicos empregados na

materializao de um projeto que tem a interatividade como

ponto fundamental em sua estrutura. Tratase de um sistema

que tem como finalidade fazer o acionamento de cargas el-

tricas, representadas por lmpadas incandescentes e fazer a

monitorao da atuao de um sensor de temperatura e de

um sensor infravermelho. A interatividade realizada atravs

de comunicao wireless, via Bluetooth, onde um Tablet que

utiliza a plataforma Android comunicase com um hardware

perifrico, o qual ter como componente principal um micro-

controlador da famlia PIC (PIC18F45K22).

A este hardware esto conectados os sensores e as

cargas descritas anteriormente, os quais so acionados e

monitorados. Uma parte do sistema desenvolvida no am-

biente Android, onde a base a linguagem de programao

JAVA em conjunto com a linguagem de formatao XML (eX-

tensible Markup Language), que a responsvel pela gera-

o das telas que so apresentadas no Tablet e a partir destas

telas o usurio tem controle de todo o sistema, acionando as

lmpadas incandescentes e lendo os alarmes gerados pelos

sensores, tudo atravs da tela touchscreen do Tablet. Um pai-

nel eltrico montado com as lmpadas e os sensores exibe o

resultado da interao existente entre o usurio e o hardware

perifrico. Esperase que este resultado esteja em conformi-

dade com todos os requisitos apresentados pelo sistema.

Este artigo est dividido na seguinte ordem:

Seco 2 Mostra conceitos tericos das tecnologias

envolvidas no projeto, Seo 3 Apresenta as especificao

es tcnicas das tecnologias (software) e componentes (har-

dware) usados no projeto, Seo 4 Mostra a arquitetura e

funcionamento geral do projeto, Seo 5 Mostra atravs de

um painel eltrico, os resultados obtidos e Seo 6 A conclu-

so do projeto mostrada.

2. Materiais e Conceitos tericos

Este artigo agrega tecnologias ligadas a rea de pro-

gramao, comunicao wireless e a componentes eletrni-

cos, todos interagindo para gerar como resultado um sistema

de automao, o qual tem um Tablet como transmissor e re-

ceptor de comandos para um hardware perifrico onde este

aciona cargas eltricas e envia respostas lidas de sensores,

de volta para o Tablet. Nesta seo, o conceito terico de to-

das as partes que comp em o projeto descrito.

2.1. Sistema Operacional para Dispositivos Mveis

Dispositivos Mveis so produtos eletrnicos que

integram diversas funcionalidades, tais como acesso a Inter-

net, Multimdia (udio, vdeo, imagem), armazenamento de

arquivos, GPS, Redes Sociais, acesso a ambientes em Nu-

vem, Bluetooth, mensagens de texto, funes de telefonia,

etc. Tudo isto integrado em apenas um dispositivo.

Para que todas essas funcionalidades sejam geren-

ciadas existem Sistemas Ope- racionais Mveis respons-

veis pela funcionalidade do dispositivo. Assim como os PCs

usam sistemas operacionais para gerenciar funes e recur-

sos disponveis, os dispositivos mveis tambm usam siste-

mas operacionais desenvolvidos especificamente para seu

gerenciamento [Lee 2011].

2.2. Linguagens de Programao

Em um computador so executados diversos tipos

de processamentos, tais como clculos matemticos, consul-

tas e atualizaes em entidades de Banco de Dados, geren-

ciamento de sistemas de cadastro, entre tantos outros tipos

de processamento. Dentro deste contexto, existem as Lin-


guagens de Programao, que representam regras sintticas

e semnticas dispostas em um texto contendo instrues que

sero processadas pelo computador. O referido texto cha-

mado de cdigo fonte e ele o responsvel pela execuo

de todos os processamentos citados anteriormente. Existem

vrios tipos de Linguagens de Programao, cada uma delas

voltada para um determinado tipo de ambiente (WEB, Desk-

top, Plataformas Mveis, etc). As linguagens de Programac-

o podem ser classificadas em duas formas: Alto Nvel, onde

o cdigo fonte desenvolvido para o entendimento humano

e passa por uma etapa de compilao, para que seja proces-

sada pelo computador e Baixo Nvel, onde o cdigo fonte

compilado, gerando um resultado que processado em nvel

de mquina [Schildt 2010].

2.3. Ambientes de Desenvolvimento Integrado (IDE)

Quando se desenvolve um sistema usando uma Lin-

guagem de Programao, por uma questo de produtividade

necessrio que se trabalhe em um ambiente que agrupe

todos os recursos necessrios para que se produza o projeto

de forma rpida e eficaz. As IDEs, Integrated Development

Environment, ou Ambiente Integrado de Desenvolvimento,

so ferramentas que proporcionam para o desenvolvedor

vrios tipos de recursos, que esto integrados de tal forma

a facilitar todo o processo de programao. Recursos como

Editor de Cdigo, Compilador, Bibliotecas, Plugins, Suporte a

vrias Linguagens de Programao, Modelagem de Dados,

Depurao, entre tantos outros, fazem parte da IDE e so ne-

cessrios para que se aplique uma tcnica chamada RAD,

Rapid Application Development ou Desenvolvimento Rpido

de Aplicativos, que tem como foco principal dar maior produti-

vidade ao desenvolvedor [Alves 2006].

2.4.Microcontrolador

O Microcontrolador um circuito integrado eletrnico

programvel, que possui internamente hardware necess-

rio para processamento de dados de entrada e de sada, os

quais so responsveis por acionamento de circuitos eltri-

cos e eletr nicos externos, bem como o monitoramento de

informa es de entrada, como as provenientes de sensores

de temperatura, de proximidade, de humidade, etc. O pro-

cesso de aumento na capacidade de integrao de compo-

nentes possibilitou aos fabricantes de Microcontroladores in-

serirem uma quantidade imensa de diferentes hardwares no

mesmo, possibilitando todos os recursos necessrios ao seu

funcionamento, tais como memrias flash, interface de co-

municao serial (RS232), conversores analgicos digitais,

temporizadores, dispositivos de entrada/sada, contadores,

geradores de PWM e registradores de uso geral. O campo

de aplicao dos microcontroladores bastante extenso, indo

desde simples acionamentos de circuitos eletrnicos, como o

LED (Diodo Emissor de Luz), por exemplo, at sistemas de

controle residencial, controle comercial e controle industrial

[Nicolosi 2005] [MICROCHIP 2012].

2.5. Sensor

um dispositivo de natureza eltrica ou eletr nica

que ao receber um sinal externo responde com um sinal que

ele prprio gera e que serve, ao ser captado pelo circuito de

controle, para monitoramento de uma determinada situao.

Os sensores so classificados de acordo com o tipo de sinal

que recebem. Como exemplos, podem-se citar sensores de

temperatura, que ao captar um aumento ou uma diminuio

nesta grandeza, gera sinais de tenso eltrica de acordo com

o valor da temperatura e, sensores infravermelhos, que ao

detectar a presena de algum corpo que interrompa a ra-

diao gera um nvel de tenso que aciona um determinado

hardware, como por exemplo, contagem de objetos em uma

esteira industrial. Ou seja, um sensor faz a medio de um

determinado sinal (grandeza fsica) e gera nveis de tenso

eltrica analgica, no caso do sensor de temperatura e nveis

de tenso eltrica digital (alta ou baixa, que podem ser repre-

sentadas por 5VDC ou 0VDC, respectivamente). Os senso-

res possuem diversas caractersticas, as quais definem seu

comportamento. So elas: Sensibilidade, Linearidade, Res-

posta em Frequncia, etc. Um sensor analgico conectado

aos pinos Conversores A/D do microcontrolador, ao passo

que um sensor digital conectado aos pinos de I/O, digitais,

do microcontrolador [Boylestad 1999].


2.6. Atuador

Representa um dispositivo eletrnico que, quando

energizado, produz internamente um movimento mecnico

atravs de seus contatos. Desta forma um atuador converte

energia eltrica em energia mecnica. So vrias as aplica-

es dos atuadores na indstria. Uma delas quando existe

a necessidade da comutao de um ponto ao outro.

Isto acontece assim que ocorre a energizao eltri-

ca do atuador. O acionamento de uma mquina um exem-

plo bem claro, ocorrendo a energizao da mesma assim que

o atuador for, tambm, energizado. Ou seja, um atuador em

determinadas condi -es dentro de um projeto eltrico con-

siderado uma chave comutadora eletromecnica [Capuano

1988] [Markus 2004].

2.7. Antena de RF Rdio Frequncia

A RF, ou Rdio Frequncia, significa uma determi-

nada faixa de frequncia que engloba os valores entre 3KHz

a 300GHz, definindo ento os valores compreendidos para

a frequncia das ondas de rdio. Um grande diferencial em

relao as correntes contnua e alternada, que operam em

baixas frequncias, que as ondas de rdio ionizam o ar, for-

mando um meio fsico no guiado, responsvel pelo transpor-

te das informaes. As ondas de RF possuem caractersticas

de frequncia e comprimento de onda associados a ela. As

ondas de RF precisam de um tipo dispositivo capaz de irradi-

las de um determinado ponto a outro. Neste outro ponto

este mesmo tipo dispositivo capaz de fazer a recepo das

ondas de RF. Tal dispositivo chamado Antena de RF e est

conectada a um dispositivo transmissor, responsvel pelo en-

vio das informaes e um dispositivo receptor, que capta as

informaes vindas do transmissor [Luiz 2009].

2.8. Dispositivos Mveis

No momento em que houve realmente a populariza-

o da Internet, grandes avanos tecnolgicos comearam

a ser desenvolvidos e, com isto, grandes mudanas compor-

tamentais do ser humano tambm aconteceram por conta

deste desenvolvimento tec- nolgico. Estas mudanas esto

associadas a forma de agir, de pensar, de se comunicar, de re-

alizar trabalhos que antes eram feitos de uma maneira no to

eficaz e tambm esto associadas a tantos outros fatores

que mudaram consideravelmente atitudes e comportamen-

tos, de uma forma geral. A partir deste nvel de evoluo, sur-

ge uma nova tecnologia de comunicao sem fio, chamada

Wireless, que garante vrios tipos de comunicao onde a

ausncia de cabeao o foco principal.

Com isto, foram desenvolvidos vrios tipos de dis-

positivos mo veis para interagir com esta nova tecnologia.

Tais dispositivos como smartphones, tablets, entre outros,

integram funcionalidades de telefonia, multimdia e localiza-

o (GPS) que permitem o seu uso dentro de um contexto de

mobilidade.

3. Especificaes Tcnicas

Nesta seo so descritas as caractesticas eltricas

dos componentes eletrnicos, bem como as verses e lti-

mas atualizaes das linguagens de programao JAVA e C

e de suas respectivas IDEs utilizadas no desenvolvimento do

sistema. As especificaes tcnicas so fundamentais para o

estabelecimento de critrios aplicveis ao funcionamento do

projeto, pois elas mostram as caractersticas dos componen-

tes, tanto de hardware quanto de software, necessrias para

a construo do projeto.

3.1. Plataforma Android

O Android um software de codigo aberto (open-

source) criado pela Google, para ser utilizado em dispositivos

mveis, como smartphones e tablets, por exemplo.

um Sistema Operacional baseado no kernel Linux

e foi criado, originalmente, pela Android Inc. at ser adquirido

pela Google, em 2005. Totalmente focado para dispositivos

m veis, o Android recebeu a adeso da OHA (Open Handset

Alliance), que um consrcio de empresas que se dedicam

ao desenvolvimento de cdigos abertos para dispositivos

mveis e, alm disso, oferecem o suporte necessrio para

manter o sucesso desta plataforma. Este Sistema Operacio-

nal teve incio com a verso 1.5 (Cupcake), passando pelas

verses 2.0, 2.2, 3.0, 4.0 e 4.1, esta ltima a verso mais

atual. Cada uma destas verses faz referncia a sobremesas

(Ice Cream Sandwich, Froio, Ginger Bread, Jelybeans).


Ao se criar uma aplicao para o Android, usando-se

a linguagem de programao JAVA, criada uma estrutura de

pastas especficas para cada ao a ser desenvolvida.

O layout do aplicativo, em XML (eXtended Marked

Language), fica alocado na pasta Layout, todas as mensa-

gens utilizadas ficam alocadas na pasta String, os desenhos

utilizados ficam alocados na pasta Drawable e assim por dian-

te. Esta estrutura se estende com a criao de varias outras

pastas, dedicadas ao armazenamento dos arquivos de pro-

grama e de referncia, necessrios para o desenvolvimento

do aplicativo [Lee 2011].

3.2. Linguagem de Programao JAVA

Esta linguagem estruturada com base no paradig-

ma de Programao Orientada a Objetos (POO) e foi desen-

volvida pela empresa Sun Microsystems, na dcada de 90.

Em contraposto a algumas linguagens de progra-

mao, JAVA compilada e gera Bytecodes, executados por

uma mquina virtual chamada JVM (JAVA Virtual Machine),

que representa um sistema que carrega e executa aplicativos

em JAVA , onde realiza a converso desses Bytecodes e es-

tes podem ser executados em qualquer ambiente de software

(WINDOWS, LINUX, MAC OS) que tenham esta mquina vir-

tual instalada.

Para que aplicaes desenvolvidas em JAVA sejam

executadas necessrio configurar um ambiente em que os

mesmos possam ser executados. Para isto, existe a neces-

sidade do JRE (JAVA Runtime Environment), que nada mais

que uma configurao formada pela mquina virtual e por

blibliotecas e APIs necessrias a execuo do aplicativo.

Esta configurao imprescindvel no computador

para que aplicativos como jogos online, pginas da internet,

visualizadores de imagens, entre outros, funcionem de forma

adequada [Mattos 2007].

3.3. IDE Netbeans

O Netbeans a IDE utilizada para desenvolvimento

do projeto mostrado neste artigo.

um sistema de cdigo aberto e serve para ajudar os

desenvolvedores na criao 5 de projetos que usem diferen-

tes tipos de tecnologias.

Neste projeto a tecnologia utilizada para desenvolvi-

mento do lado do Servidor (Tablet) ser JAVA. Com o Netbe-

ans pode-se criar modelos de sistemas baseados em criao

de design e posicionamento de componentes, para a monta-

gem no s do layout principal, mas tambm dos

demais layouts que fazem parte do sistema.

um ambiente de desenvolvimento integrado que

utilizado em qualquer Sistema Operacional (LINUX, WIN-

DOWS, MAC, SOLARIS) e possui desenvolvedores de todas

as partes do mundo colaborando e documentando todas as

modificaes necessarias para que as melhorias nesta IDE

estejam sempre ao alcance de outros desenvolvedores. Esta

IDE proporciona suporte para a criao de sistemas que utili-

zam interfaces grficas e tambm para criao de aplicaes

voltadas ao ambiente WEB e ao ambiente de Tablets e Smar-

tphones. Os dados referentes a verso utilizada para o pro-

jeto mostrado neste artigo so mostrados a seguir . Verso

do Produto:NetBeans IDE7.0(Build201107282000); Verso do

Produto: Netbeans IDE 7.0 (Build 201107282000); JAVA 1.7.0.05 ; Java

HotSpot 64 Bit Server VM 23.1 b03; Sistema Windows 7 verso 6.1 exe-

cutando em amd64 Cp1252.

3.4. Linguagem de Programao C

Esta linguagem foi desenvolvida entre os anos de

1969 e 1973, nos laboratrios da ATeT Bell. Foi criada, origi-

nalmente, para o implementar o desenvolvimento do sistema

operacional UNIX. Este sistema foi o primeiro a ser imple-

mentado em uma linguagem de programao que no fosse

o Assembly. Em 1978, os criadores da Linguagem C, Den-

nis Ritchie e Brian Kerninghan publicaram o livro The C Pro-

gramming Language, que durante algum tempo, serviu como

especificao, no formal, para esta linguagem. Durante a

dcada de 70, o C substituiu o Basic, que era a linguagem

mais utilizada para programao de computadores. Ao longo

do tempo, as implementaes realizadas nesta linguagem fo-

ram aproximando-a um pouco mais dos recursos de hardwa-

re do computador, pois fornecia acesso a memria, atravs

de estruturas de Ponteiros e acesso de baixo nvel atravs da

incluso de c- digo Assembly dentro de programas escritos

em C [Schildt 2010].

Este artigo mostra um projeto de automao, onde

existe a comunicao entre um Tablet e um hardware exter-


no, e este tem como seu principal componente o Micro-con-

trolador PIC18F45K22, programado em Linguagem C. Este

programa carregado no microcontrolador responsvel por

toda a troca de informaes com o Tablet e realizar todos os

processos de acionamento de cargas eletricas, quanto aqui-

sio de dados dos sensores de temperatura e infravermelho.

3.5. IDE Mikro C Compiler

O Compilador MikroC for PIC responsvel por todo

o desenvolvimento e gravao do programa Cliente no micro-

controlador usado neste projeto: PIC18F45K22. Possui uma

IDE bastante intuitiva, rpida em seus processamentos para

geraco do cdigo a ser gravado no microcontrolador e bas-

tante rica em recursos oferecidos aos desenvolvedores de

programas em Linguagem C, para este tipo de componente

eletrnico. Micro-controladores com barramentos de 8 e 16

bits podem ser programados atravs desta IDE e a mesma

possui uma srie de bibliotecas disponveis para uso no de-

senvolvimento de 6 projetos das mais diversas areas, como

programao wireless (wi-fi e bluetooth) e USB, por exemplo.

Este compilador disponibilizado pela empresa Mi-

kroelektronika, responsvel pela distribuio deste software

em suas vers es para 8 e 16 bits, dependendo do micro-

controlador da famlia PIC a ser utilizado. O site oficial da

empresa http://www.mikroe.com/.

Prov diversos benefcios ao desenvolvedor, princi-

palmente no tocante a facilidade de elaborao do programa

e no desempenho do cdigo gerado, pois consegue gerar o

cdigo compilado com tamanho reduzido. Devido a existn-

cia de diversas bibliotecas integradas, facilita a rapidez de

desenvolvimento. Tais bibliotecas agregam funes matem-

ticas, funes para manipulao de displays grficos, funes

de comunicao serial, etc. A verso 4.6 deste compilador foi

usada no desenvolvimento do programa gravado no PIC-

18F45K22 [MIKROELEKTRONIKA 2012].

3.6. Microcontrolador PIC18F45K22

um componente eletrnico com caractersticas bem de-

finidas quando se trata de projetos que envolvam automaoo in-

dustrial ou comercial. Possui reas de memria que armazenam os

programas desenvolvidos, aps o processo de compilao e grava-

o. Existem vrios hardwares integrados a este componente, para

que o mesmo execute funes de acordo com a sua programao,

que pode ser feita em Assembly ou uma linguagem de alto nvel,

como a Linguagem C. Alguns destes hardwares esto descritos

abaixo: Timers, Conversores A/D (Analgico/Digital), Watch Dog,

Portas de I/O, Memria de Programa, Comunicao Serial, PWM,

entre outros. Um fato interessante neste componente a sua arqui-

tetura RISC (Reduced Instruction Set Computer), a qual, como diz o

prprio nome, utiliza um conjunto de instrues reduzido e trabalha

com dois barramentos independentes para o tratamento de dados e

programa, diferentemente da arquitetura usada na Mquina de Von

Newman, que processava todas as informaes (escrita e leitura)

em apenas um barramento. Percebe-se que a arquitetura RISC

mais rpida.

Algumas de suas especificaes tcnicas importantes

so mostradas adiante.

importante ressaltar que todas as caractersticas deste

componente devem ser rigorosamente obedecidas, durante a fase

de desenvolvimento do hardware, pois o correto funcionamento

deste componente depende disto. Os dados a seguir foram ex-

trados do datasheet do PIC18F45K22, o qual pode ser acessado

atravs do site do fabricante deste componente, para as devidas

orientaes para desenvolvimento do hardware (ww1.microchip.

com/downloads/em/DeviceDoc/41412F.pdf). Vide a seguir: - Re-

soluo do Conversor A/D de 10 bits, Circuito Oscilador Interno de

16MHz, tenso de operao entre 2.3V a 5.5V, suporte a comunica-

o RS232, memria Flash de 32KB, at 35 pinos de I/O, encapsu-

lamento 40-Pin PDIP, 14 canais A/D (AN0...AN13), tres Controlado-

res de Interrupo externa (IE0, IE1, IE2), etc [MICROCHIP 2012].

3.7. Sensor de Temperatura LM35

Fabricado pela National Semiconductor, uma das gran-

des caractersticas deste sensor de temperatura a sua preciso

em fornecer valores de temperatura, em graus Celsius, atravs

de seu pino de sada. Faz parte do hardware perifrico des-

te projeto, onde atua na captao de temperaturas e as exibe no

Tablet.

Este componente no necessita de qualquer tipo de

calibrao para gerar valores de 7 temperatura de forma bastante

precisa.

Em sua forma mais utilizada em pro jetos encontra

se no encapsulamento plstico do tipo TO92, conforme mos-


trado nas figura 1b (http://singularidadegenerica.blogspot.com.

br/2011/05/sistema avancado decontrole.html (U ltimo aces-

so: 17/11/2012) e na figura 1a, o desenho de sua pinagem

(http://arduinoce.blogspot.com.br/2011 01 01 archive.html, ltimo

acesso: 17/11/2012). O site do fabricante do Sensor LM35 (www.

national.com) mostra o datasheet deste componente. Algumas

especificaes tcnicas foram extradas deste datasheet e so

mostradas abaixo:

Faixa de operao: entre 55 graus Celsius e 150 graus

Celsius, corrente eltrica de dreno menor que 60uA, fornece 10mV/

grau Celsius em sua sada (Vout), tenso de operao entre 4V e

30V (neste projeto Ohm, etc.

3.8. Sensor Infravermelho

Estes sensores fazem parte do hardware pe-

rifrico e tm como finalidade sinalizar, a t ravs

do Tablet, caso alguma interrupo no feixe in-

fra- vermelho ocorra.

O circuito eltrico mostrado na figura 2a, ex-

trada do link http://www.eletronica.com/sensordepro-

ximidadebemsimples/ (ltimo acesso:17/11/2012), tem

o sensor TIL32 (LED) transmitindo luz ininterruptamente,

enquanto o TIL78 (Q1) representa o receptor, captando a

luz que est sendo emitida.

Cada sensor tem suas caractersticas pr-

prias. A figura 2b foi extradas do link a seguir:http://

newportcom.com.br/catalogsearch/result/index/?dir=asc&

mode=list&order=relevance&q=diodo (ltimo acesso:

17/11/2012).

A seguir, algumas especificaes tcnicas para os

sensores TIL32 e TIL78. O ponto Output da figura acima

dever ser conectado a um dos pinos configurados como

sada digital, do microcontrolador. Especificas:- TIL32:

Fabricante: Texas Instruments (www.ti.com/), potncia de

sada = 0.5mW, corrente eletrica de operao = 20mA,

encapsulamento TO-18.

- TIL78: Fabricante: Texas Instruments (www.ti.com/), ten-

so de operao = 5V, corrente eletrica quando iluminado

= 1mA, corrente eltrica sem iluminao = 25nA, encapsu-

lamento TO-18.

Vale ressaltar que o circuito do sensor Infraverme-

lho representado pelo Diodo emissor de luz Infraverme-

lha (TIL32) e pelo fototransistor (TIL78), responsvel pela

captao das irradiaes transmitidas pelo Diodo.

3.9. Rel Metaltex ML2R C-5V

Este projeto apresenta uma etapa de acionamento de car-

gas eltricas, representadas por lmpadas incandescen-

tes, onde o acionamento das mesmas realizado atravs

de contatos de rels eletromecnicos. O papel principal

deste componente servir como atuador, pois vai acionar

cargas que consomem um valor um pouco mais alto de

corrente eltrica, valor este que no pode ser suprido pelo

microcontrolador. O rel usado no projeto fabricado pela

empresa Metaltex (site: http://www.metaltex.com.br/index.

asp) e possui caractersticas mecnicas e eltricas ideais

para sua utilizao.

A figura 3 (http://www.metaltex.com.br/downloads/

ML.pdf) mostra o formato fsico deste componente. Algu-

mas de suas principais especificaes tcnicas, extradas

do catlogo geral da Metaltex, sao mostradas a seguir:

(a) (b)

Figura 1. Sensor de Temperatura LM35

(a)

Figura 2. Sensor Infravermelho

(b)

Figura 2. Sensor Infravermelho

9- Tenso Nominal de operao = 5VCC, corrente eletrica

de comutao (mxima) = 2A, mxima tenso contnua =

10VCC, tenso eltrica de operao (bobina) = 3.75VCC,

tenso eltrica de desoperao (bobina) = 0.5VCC, consu-

mo nominal (bobina) = 200mW, resitncia da bobina = 125

Ohms.

Figura 3. Rel MLR2 C-5V

3.10. Mdulo EasyBluetooth

Este mdulo consiste de um hardware composto

por alguns componentes eletrnicos (resistores, capaci-

tores e transistores) e tem como componente principal uma

antena transmissora/receptora.

Este mdulo foi desenvolvido pela empresa Mi-

kroelektronika (Site: www.mikroe.com/) e a mesma dispo-

nibiliza o manual com as especificaes tcnicas deste

mdulo atravs do link http://www.mikroe.com/addon

boards/communication/ (ltimo acesso: 18/11/2012).

A figura 4, extrada do link anterior, mostra a estru-

tura fsica do mdulo EasyBluetooth.

Este mdulo est preparado para ser conectado as

linhas de comunicao serial RS232 do microcontrolador,

encaminhando os dados que capta, via bluetooth para es-

tas linhas seriais (tx/rx).

conectado ao Port C do microcontrolador PIC-

18F45K22 e a tenso de alimentao para funcionamento

do mdulo pode ser configurada em 3.3V ou 5V, atravs de

straps. um mdulo Bluetooth Classe 2 (alcance de 10m,

potncia mxima permitida 2.5 mW, 4 dBm).

Configuraes adicionais devem ser feitas no

Mdulo EasyBluetooth, para que o mesmo funcione

ade- quadamente. Uma chave principal composta por

vrias micro-chaves deve estar configurada conforme

o manual deste mdulo [MIKROELEKTRONIKA 2012].

Figura 4. Mdulo EasyBluetooth

3.11. API de Comunicao Bluetooth

A transmisso de dados a curta distncia uma das

caractersticas do Bluetooth. Esta tecnologia uma altena-

tiva quando se pretende transmitir e receber dados a distn-

cias que esto no intervalo de at 10m (Classe 2), normal-

mente. O estabelecimento de uma comunicao Bluetooth

envolve uma srie de configuraes necessrias para que

isto ocorra e a API Bluetooth a responsvel por tudo isto.

Ela encontra-se no pacote android.bluetooth e tem

neste pacote suas principais classes, que so: BluetoothA-

dapter, BluetoothDevice e BluetoothSocket.

A classe BluetoothAdapter responsvel por todo

o processo de conexo e localizao de aparelhos que es-

tejam no raio de alcance. A classe BluetoothDevice repre-

senta o dispositivo Bluetooth e atravs dela que obtemos

o tipo do dispositivo (Smartphone ou Tablet ou Fone de

Ouvido), o nome amigvel do aparelho, o MAC Address,

etc. E, por fim, a classe BluetoothSocket, que aguarda que

uma conexo seja estabelecida e a partir deste momento

uma instncia desta classe criada, retornando os objetos

InputStream e OutputStream, responsveis pela leitura e

escrita de informaes, respectivamente, pelo canal for-

mado durante o estabelecimento desta conexo.

Dentro de uma aplicao, existem permisses que

so definidas para que as mesmas possam utilizar os re-

cursos de Bluetooth. Estas permisses so declaradas em

um arquivo chamado AndroidManifest.xml e possuem o se-

guinte formato: android.permission.

BLUETOOTH e android.permission.BLUETOOTH

ADMIN. Para que a aplicao seja conectada ao hardware

externo se faz necessrio que tanto o lado Cliente quanto

o lado Servidor estejam devidamente configurados, pois

cada lado ter um comportamento diferente para o estabe-

lecimento da conexo. O Cliente e o Servidor (hardware

externo) tm um canal de comunicao estabelecido quan-


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do esto parelhados, previamente. A partir deste momento,

a troca de informaes entre os dispositivos Cliente e Ser-

vidor est pronta para ser executada [SIG 2012].

4. Arquitetura proposta e funcionamento do projeto

Esta seo descreve o diagrama em blocos do pro-

jeto, bem como o detalhamento de cada parte que compe

este diagrama. As vrias etapas so descritas e, alm dos

softwares envolvidos, o circuito eltrico (hardware) neces-

srio ao funcionamento geral de toda a arquitetura.

Tendo em vista que este projeto trata-se de um

misto de desenvolvimento de hardware e software, as

consideraes iniciais feitas, principalmente na Seo 3

(Especificaes Tcnicas), foram fundamentais para o en-

tendimento de toda a estrutura.

4.1. Arquitetura do projeto

A base deste projeto o Sistema Operacional para

Dispositivos Mveis, o Android, atuando em conjunto com

a tecnologia Bluetooth para acionamento de um Hardware

Perifrico composto por cargas eltricas, representadas

por lmpadas incandescentes e tambm o monitoramen-

to de temperatura e de invaso de permetro, representa-

dos pelos sensores de temperatura LM35 e infravermelho

TIL32/TIL78, respectivamente.

O usurio tem em mos um Tablet que comanda

todo o acionamento das cargas externas e tambm recebe

informaces provenientes dos referidos sensores. A figura

5 exemplifica o que est descrito.

Figura 5. Diagrama em Blocos

O Hardware Perifrico tem como seu principal

componente o microcontrolador PIC18F45K22, o qual

programado em Linguagem C e atravs desta progra-

mao torna- se parte fundamental em todo processo de

acionamento e monitoramento, pois possui internamente

recursos de hardware, j descritos anteriormente, que o

permite utilizar seus recursos de hardware internos, neces-

srios ao funcionamento do projeto.

Os protocolos responsveis por esta interatividade

esto definidos dentro do microcontrolador, devidamente

desenvolvido em linguagem C e dentro do aplicativo de-

senvolvido em JAVA, que est instalado no Tablet.

O projeto eletrnico completo do Hardware Peri-

frico mostrado na figura 6, a seguir. Como pode-se

perceber, os dois sensores (Temperatura e Infravermelho)

esto conectados aos pinos referentes ao Conversor A/D

(AN0 e AN1) do microcontrolador PIC18F45K22. As Car-

gas eltricas, representadas por L1, L2 e L3, tm seus res-

pectivos circuitos conectados as sadas do Port B (RB5,

RB6 e RB7).

O responsvel pela troca de informaes entre o

Tablet e o Hardware Perifrico o Mdulo Bluetooth, co-

nectado ao canal de comunicao Serial (RS232, pinos TX

e RX). Este mdulo captura tudo que enviado pelo Tablet

e envia para o canal serial, onde este interpreta os dados e

faz os devidos acionamentos ou monitoramentos [Miyadai-

ra 2009].

4.2. Aplicativo do projeto

Toda estrutura de hardware mostrada anterior-

mente tem como suporte para seu correto funcionamento,

linguagens de programao que tornam possvel toda a

troca de informao para que os acionamentos e monitora-

mentos sejam executados de forma correta.

O aplicativo desenvolvido para rodar no Tablet, o

DroidControle, foi elaborado na plataforma Android, usan-

do linguagem JAVA no ambiente de desenvolvimento Ne-

tbeans. Um aplicativo Android, ao ser criado, gera uma

estrutura de pastas onde so armazenados determinados

arquivos responsveis pelo funcionamento deste aplicati-

vo. Como exemplos, a pasta Drawable, que armazena

todas as figuras usadas dentro da aplicao e a pasta re-

source, que armazena os arquivos XML (Extended Marked

Language, ou seja,

11


Figura 6. Hardware Perifrico

Linguagem de Marcao Extendida), responsveis pela elaborao das telas (layouts) usadas no aplicativo. O

Hardware Perifrico tem como seu componente principal o

micro-controlador PIC18F45K22, o qual programado em

linguagem C, usando para isto o ambiente de programao

do Compilador MikroC Pro for PIC, que o compilador res-

ponsvel por toda a elaborao e gravao do programa

no microcontrolador. O programa desenvolvido em C o

responsvel por receber as solicitaes de acionamento,

vindas do aplicativo DroidControle e enviar ao Tablet as lei-

turas captadas pelos sensores de temperatura e infraver-

melho.

5. Resultados

Nesta etapa mostrado o resultado obtido a partir

de toda a estrutura criada na seo anterior.

Um cenrio contendo todas as telas principais do

software de controle e monitoramento e como realizado

todo o processo de interao Tablet e hardware perifrico.

A figura 7 mostra a tela inicial do aplicativo Droid Contro-

le, onde so exibidos 3 (trs) botes, com funcionalidades

distintas (Automao, Relatrio e Sobre). As telas a seguir

fazem parte do aplicativo principal (DroidControle), instala-

do no Tablet.

Pressionando o boto Automao, a tela corres-

pondente a este boto aberta e exibe uma srie de bo-

tes, responsveis pelo acionamento das cargas eltricas

(L1, L2 e L3) e pelo monitoramento dos sensores (Tempe-

ratura e Infravermelho), conforme mostra a figura 8a.

Um painel eletrnico exibe a montagem de um

hardware formado por 3 (trs) lmpadas incandescentes,

2 sensores (Temperatura e Infravermelho), um mdulo de

controle (PIC18F45K22) e um mdulo Bluetooth.

Todos estes componentes do sustentao ao ce-

nrio apresentado at o momento, pois os resultados deste

projeto so apresentados atravs da atuao dos mesmos.

Pressionando o boto Relatrio, exibida uma tela con-

tendo uma listagem com informaes (listview) de data e

hora das ocorrncias de cada evento referente ao monito-

ramento dos sensores de Temperatura e infravermelho,

Figura 7. Tela Principal do DROIDCONTROLE

conforme mostra a figura 8b. O armazenamento e conse-

quente exibio dos eventos gerados pelos sensores s

possvel devido ao fato da utilizao do Banco de Dados

nativo do Android, o SQLite. Por ltimo, ao pressionar o

boto Sobre, uma tela com informaes gerais sobre o

aplicativo exibida, conforme mostra a figura 8c.

12


(b)

Figura 8. Telas Secundrias do DROIDCONTROLE

6. Concluso

O uso da tecnologia Bluetooth vem ganhando es-

pao a cada dia, pois responsvel por trazer ao ser hu-

mano benefcios que vo desde sistemas residenciais e in-

dustriais automatizados, at o monitoramento e aquisio

de dados proveniente de sensores. A unio das tecnologias

Android e Bluetooth permite que tudo isto seja possvel. A

capacitao e a sensibilidade dos desenvolvedores devem

estar sempre a postos para permitir que os usurios em ge-

ral usufruam de todos os benefcios que um projeto deste

tipo possa trazer. Este artigo demonstra a possibilidade de

automao e aquisio de dados em diversos processos,

sejam residenciais ou industriais. A expectativa para este

projeto , futuramente, implementar um sistema de

aquisio onde todos os dados e eventos de acionamento

de cargas e as informaes captadas pelos sensores se-

jam armazenados em um banco de dados nativo da prpria

plataforma Android, o SQLite. Estas informaes armaze-

nadas iro produzir relato rios para anlise e tomada de

deciso.

Portanto, o desenvolvimento de projetos de auto-

mao e aquisio de dados atravs de sistemas wireless

via Bluetooth, permite que seja possvel a interatividade de

(c)


(a)


13


diversos dispositivos como Tablets, Smartphones com har-

dwares perifricos, o que representa uma forte tendncia

no desenvolvimento de projetos com este tipo de tecno-

logia sem fio. Este projeto agrega grande contribuio na

rea de automao, pois mostra que possvel o desen-

volvimento deste tipo de arquitetura, onde diversas tecno-

logias esto envolvidas.

7. Referncias Bibliogrficas

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Documents

Droidcontrole Sistema de Automacao Wireless via Bluetooth Usando a Plataforma Android