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Author Topic: Automação residencial em módulos  (Read 73122 times)
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Aracaju, SE, Brasil
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Fala, pessoal, tudo bem?

Seguinte, sou "novo" com Arduino (por enquanto só pesquisando, estou montando meus primeiros kits para começar a "brincar"), e estou querendo utilizá-lo para automatizar minha casa (ainda por ser construída).

Minha idéia inicial seria utilizar a automação convencional, ou seja, todos os botões, sensores, relés, etc., conectados diretamente a um Arduino, e o mesmo controlando tudo. Depois vi que seria um tanto inviável, por conta da quantidade de portas que seriam necessárias. Pensei em utilizar mais de um Arduino em uma mesma "caixa de comando", mas ontem conversando com o rapaz que está desenvolvendo o projeto elétrico (e que entende de automação, mas as soluções comerciais), chegamos à conclusão de que se fosse realizar o projeto da forma convencional (todos os comandos em um único ponto), o projeto elétrico da casa deveria ser totalmente diferente, e eu também teria problemas técnicos (comandos dos botões muito distantes da placa de controle, por exemplo).

Daí lembrei de um projeto de automação de um apartamento utilizando módulos com Xbee, e pensei em fazer algo semelhante, mas economizando no Xbee, ou seja, realizando a comunicação entre os módulos com fio mesmo.

Li um pouco sobre o RS485, e vi que seria uma possibilidade de utilização. Alguém tem alguma dica?

Se tiverem algum material para estudo que possa me ajudar no meu projeto, agradeço bastante também!
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Eu acho que "descentralizar" todos os comandos pela casa, a soma dos componentes vai ficar bem próxima da utilização de xbee, pois com ou sem ele, esses módulos espalhados, vão precisar de
alimentação 5V.
Bom básico uma lista do que precisaria para descentralizar com RS485
MAX485
microprocessador pode ser um ATMEGA8 ou um ATTINY25
ALIMENTAÇÂO 5V
RELÊ
PCI
Alguns componentes passivos (resistor, transistor, diodo)

Outra coisa, o projeto de elétrica, para cada "comodo" da casa, o recomendado é ter um par de FIOS do quadro elétrico para alimenta-lo, se você usar fios de 4mm para um comodo, que teria digamos, 3 tomadas e 1 lâmpada, o custo para passar um fio de 1,5mm para cada um desses pontos de energia, não sairia muito mais.
Se o cara da elétrica for competente, vai dizer que para a Lâmpada do quarto digamos com 25W, você precisa de um fio de 1mm (que é até um exagero pois ele suporta uma corrente de 10A) e para as tomadas 2mm, se for bem planejado, você acaba economizando usando um sistema centralizado.



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Aracaju, SE, Brasil
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Eu acho que "descentralizar" todos os comandos pela casa, a soma dos componentes vai ficar bem próxima da utilização de xbee, pois com ou sem ele, esses módulos espalhados, vão precisar de
alimentação 5V.
Bom básico uma lista do que precisaria para descentralizar com RS485
MAX485
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ALIMENTAÇÂO 5V
RELÊ
PCI
Alguns componentes passivos (resistor, transistor, diodo)

Outra coisa, o projeto de elétrica, para cada "comodo" da casa, o recomendado é ter um par de FIOS do quadro elétrico para alimenta-lo, se você usar fios de 4mm para um comodo, que teria digamos, 3 tomadas e 1 lâmpada, o custo para passar um fio de 1,5mm para cada um desses pontos de energia, não sairia muito mais.
Se o cara da elétrica for competente, vai dizer que para a Lâmpada do quarto digamos com 25W, você precisa de um fio de 1mm (que é até um exagero pois ele suporta uma corrente de 10A) e para as tomadas 2mm, se for bem planejado, você acaba economizando usando um sistema centralizado.


Obrigado pela rápida resposta!

Então, existem dois "problemas" ao meu ver em fazer o sistema centralizado:

- Os comandos (botões, sensores, etc.) terão que ficar longe do sistema (não sei qual a limitação de distância para não ter problema com perda do sinal);
- O projeto elétrico terá que ser elaborado de forma que os eletrodutos das caixas de comando (interruptores, sensores, etc.) e controladas (lâmpadas, motores, etc.) terão que ser todos conectados diretamente à caixa do sistema centralizado, o que implica que ficará complicado utilizar um sistema convencional (não automatizado) no caso de ocorrer algum problema com a automação.

Outra dúvida que fico é na limitação de dispositivos de entrada e saída com um sistema centralizado, pois o Arduino tem uma quantidade limitada de portas. Com um sistema descentralizado, utilizando comunicação RS485 entre o master e os slaves, essa quantidade aumenta consideravelmente.

Sobre o custo dos componente, os componente não são caros, sairia o que, uns R$ 50 por módulo (considerando 2 relés por módulo)? Fiz uma conta por alto (lembrando que não conheço muito de eletrônica!), e deu algo nessa ordem. Está muito distante da realidade?
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Antes de mais devo dizer que sou um Velho do Restelo no que toca à automacão residencial uma vez que a maior parte das coisas que vejo, na minha perspectiva, não adicionam valor à casa (normalmente tiram) nem poupam dinheiro ao ocupante. Na maior parte das vezes são brinquedos que acabam por sair caro quando as coisas deixam de funcionar.

Outro problema que se calhar não ponderaste é que se o Arduino pifar ficas sem possibilidade de actuar as luzes da casa...
Daí que, para mim, o ideal seja um sistema híbrido onde as pessoas usam os interruptores de forma normal, mas se quiseres desligar todos ao mesmo tempo (por exemplo, de noite garantires que todas as luzes ficam apagadas) podes fazê-lo. Isso seria feito no painel de distribuicão sem grandes custos para ti. Terias, sim, de colocar a iluminacão pelo mesmo contactor que activava a iluminacão.

Terias também de ter uma boa alimentacão do Arduino e possivelmente uma UPS para garantir os estados das luzes no reinício do sistema. Pensaste nisso? O Arduino é muito bom, mas não é feito para estar a controlar sistemas AC saído da caixa. Para isso, normalmente é preciso ter em atencão vários cuidados com a alimentacão do sistema. Nada que uma fonte boa e uma UPS não resolvessem, creio, mas teria de haver um teste razoavelmente bem feito para provar o sistema.

Relativamente a transmissão sem fios, agora existem uns módulos nrf24l01 que são baratuchos e fazem (mais ou menos) o mesmo que as XBee. Isso baixaria o custo, mas como disse o mmocsz, terias na mesma de alimentar o módulo. Ou transmitias 5 (ou 3,3V), ou então tinhas de criar uma fonte de alimentacão que alimentasse o bicho. Nota que para actuar a lâmpada, precisarias dum relé e isso iria aumentar o tamanho da caixa que terías de abrir na parede. Outra coisa chata é que terias na mesma o interruptor na parede... logo não havia ganho nenhum no sistema.

Eu suponho que no Sudeste Brasileiro os Invernos sejam "frios" e como tal algo muito mais interessante para o teu bolso seria a monitorizacão e controlo da temperatura... já pensaste em automatizar isso?

Ultimamente tenho até pensado bastante nisso porque comprei uma casa grandita e ponderei automatizar algumas coisas, mas no final e porque não estou a construir a casa, vou ficar-me por algo muito simples mas que, julgo eu, terá um bom impacto nas contas no final do mês.

Assim, vou projectar (com os tais módulozinhos RF) uma redezinha com uns ATmega8 (ou outro) que comunicarão com um módulo central para recolha de dados. Os dados que quero são a temperatura em todas (ou na maioria) das divisões, principalmente no sótão, o consumo de gaz e electricidade e luz solarnas fachadas da casa (onde isso for possível de recolher), também vou querer medir a temperatura exterior.

O módulo central, terá um shield Ethernet e espero meter estes dados numa pachube ou algo assim para monitorizacão. O objectivo disto é recolher dados para estimar a resposta da casa relativamente à temperatura. Algo que me está a preocupar é o isolamento entre a casa e o sótão. Comparando as medidas entre andares, exterior e sótão com o aquecimento, conseguirei perceber qual é a quantidade de calor que estou a perder e se aumentar o isolamento será um bom investimento.

Relativamente ao sensor exterior, se calhar posso optar por uma estacão meteorológica para ver a quantidade de chuva que cai e calcular qual seria o retorno dum sistema de aproveitamento de chuvas. Posso também medir a quantidade de sol anual que tenho nas faces do telhado para ver em qual seria melhor instalar painéis, ou se seria bom ou não. (nota que vivo em Inglaterra... logo saber a quantidade de sol é algo interessante).

Algo que acho interessante de fazer com automacão residencial são sistemas de simulacão de presenca. Isto é, quando for de férias, quero que as lâmpadas da casa acendam e apaguem de forma semi-aleatória (ou aleatória dentro dum intervalo), possivelmente ligar/desligar televisões... Mas isto, devido ao carácter excepcional das férias, farei com tomadas de parede e extensões.

Se estivesse a construir a casa, teria cuidado com o aquecimento e formas diferentes de aquecer a casa, e provavelmente criava uma rede pela casa com cabo telefónico onde pudesse ter uma rede RS-485 e ligar dispositivos ao módulo central consoante as necessidades. Obviamente, nesse caso, o meu controlo energético seria muito mais apertado uma vez que isso sim é um investimento com retorno. smiley Mas isto não é mais do que a minha opinião pessoal e como tal não está correcta nem errada. No teu caso, se calhar veria as coisas de maneira diferente.

Dito isto, tens lareira e recuperador de calor? Tanque de reserva de água quente? Painéis solares? Bomba de calor?




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Eu não sou o teu criado. Se respondo no fórum é para ajudar todos mediante a minha disponibilidade e disposição. Responder por mensagem pessoal iria contra o propósito do fórum e por isso evito-o.
Se realmente pretendes que eu te ajude por mensagem pessoal, então podemos chegar a um acordo e contrato onde me pagas pela ajuda que eu fornecer e poderás então definir os termos de confidencialidade do meu serviço. De forma contrária toda e qualquer ajuda que eu der tem de ser visível a todos os participantes do fórum (será boa ideia, veres o significado da palavra fórum).
Nota também que eu não me responsabilizo por parvoíces escritas neste espaço pelo que se vais seguir algo dito por mim, entende que o farás por tua conta e risco.

Dito isto, mensagens pessoais só se forem pessoais, ou seja, se já interagimos de alguma forma no passado ou se me pretendes convidar para uma churrascada com cerveja (paga por ti, obviamente).

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bubulindo, obrigado pelo post gigante, nem vou fazer quote pois o meu ficaria ainda maior, hehehe.

Então, concordo com você que a maioria das coisas são mais brinquedos do que realmente necessários, mas o que fazer, gosto dessas brincadeiras, rs.

Já pensei em fazer um sistema híbrido, mas da forma que você citou, só é possível desligar com automação, e não ligar. E depois, para ligar pelo sistema convencional, será necessário ligar primeiro pela automação, então achei melhor fazer sistema automatizado mesmo.

Acabei optando mesmo por um sistema Wireless, pois o custo não vai ser tão grande quanto em imaginava no início, é mais simples instalar tendo um sistema convencional já instalado, e se der problema na automação é simples voltar par ao sistema convencional.

Moro no Nordeste (Aracaju - SE), aqui faz calor o ano todo, monitorar temperatura faz pouco sentido, hehehe. Inclusive eu estava querendo utilizar aquecimento solar de água, mas minha esposa não aceitou, pois pode ser perigoso para crianças (a temperatura da água pode chegar a mais de 70 °C!). Então vamos ficar com o chuveiro elétrico mesmo (que não é muito utilizado).

Minha idéia da automação, além da "brincadeira" de fazer a automação, também terá a questão do conforto (ligar as luzes ao chegar em casa, desligar todas as luzes na hora de dormir, programar para desligar a TV no horário que queira que as crianças estudem, etc.) e também de segurança (monitorar movimento na casa, câmeras, simulação de presença quando estiver viajando, etc.).

Minha casa deve ficar pronta ainda esse ano. Quando tiver o esquema funcionando, posto aqui. Mas obrigado a todos pela ajuda!
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Eu percebo a ideia dos brinquedos... como disse esse sistema que falei não é mais do que um brinquedo. :$ lol
Mas tendo já alguma experiência em desenvolvimento de sistemas em microcontrolador, não quero ter dores de cabeca porque o sistema não está a funcionar (até porque passo meio ano fora de casa e não quero estar a ouvir da minha mulher por ter posto um sistema que não funciona em casa), daí só pensar em monitorizar e eventualmente controlar, ou ajustar o controlo, a temperatura e consumo energético da casa. No teu caso, com calor o ano todo, isso torna-se irrelevante.

Moro no Nordeste (Aracaju - SE), aqui faz calor o ano todo, monitorar temperatura faz pouco sentido, hehehe. Inclusive eu estava querendo utilizar aquecimento solar de água, mas minha esposa não aceitou, pois pode ser perigoso para crianças (a temperatura da água pode chegar a mais de 70 °C!). Então vamos ficar com o chuveiro elétrico mesmo (que não é muito utilizado).

Painéis fotovoltaicos? Dependendo de como as eléctricas operam no Brasil, ter esse sol todo dava para um negócio e pêras.
Na Inglaterra, pode fazer-se um contrato com o fornecedor de electricidade em que ligamos painéis solares à rede e somos pagos pela electricidade gerada. Isto porque, como a maior parte da electricidade é usada de noite (quando nõa estamos a gerar) a geracão não é muito utilizada, mas durante o dia os painéis vão-se pagando a eles próprios. Existe uma empresa que inclusive faz um contrato de saldo. Ou seja, pagas a diferenca entre o que geraste e consumiste (normalmente o preco de venda é inferior ao de compra, mas não neste caso).
Podias depois ligar os painéis eléctricos para aquecer água.

Mas tendo usado um chuveiro eléctrico anteriormente, compreendo que possa ser um risco ter um sistema de água quente diferente para as criancas.

Bomba de calor também é uma boa opcão para ti já que fornece frio e calor. smiley
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As placas eaca fotovotaica não compensa, são dezenas de anos para recuperar o investimento, que não é básico. O que vale a pena é aquecimento solar, até pela praticidade, mas como terei crianças em casa, é como disse, acaba sendo um tanto perigoso.

Vou procurar sobre essa bomba de calor, não tinha ouvido falar ainda.

Agora a ideia é jogar uma rede de 12v pela casa, para alimentar as placas de controle e as câmeras de segurança, o que acham?
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O que encontrei sobre bombas de calor. Deve haver mais em inglês.

http://www.daikin.pt/about-daikin/leading-technologies/heat-pump/index.jsp

Ter 12V disponíveis pela casa dá um jeitão para fazer isso. Que tipo de tomada na parede usarias?
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Pelo o que andei lendo, o investimento em uma Bomba de Calor não deve ser baixo, ainda mais aqui no Brasil, onde não é comum esse tipo de aparelho. Acho que vou ficar no Ar Condicionado mesmo.

Sobre os 12v, o que você quis dizer com "dá um jeitão para fazer isso"? Essas gírias as vezes me confundem, hehehe. Quis dizer que dá trabalho/é complicado ou que é algo bom?

Sobre as tomadas na parede, os 12v seriam basicamente para alimentar os módulos de controle XBee, para não precisar converter de 110v para 3,3v em cada módulo (converter de 12v para 3,3v é bem mais seguro e precisa de muito menos espaço na placa). Esses módulos ficariam dentro das caixas de energia, então não precisariam de tomada.

Mas se um dia quiser alimentar um aparelho externo, posso pensar em instalar uma tomada também. Mas essa não é a idéia original.
« Last Edit: February 21, 2013, 06:09:30 am by LegendBR » Logged

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Dá um jeitão significa que é útil.

O facto de ter uma tomada seria para poderes ligar facilmente um projecto em que estivesses a trabalhar à electricidade.

A casa é muito grande? Se calhar uma tensão mais pequena seria mais agradável para a conversão de 12V para 3,3V. Isto porque ainda são uns quantos watt de calor que vais ter de te livrar (a nõa ser que uses uma fonte comutada) e os módulos vão estar fechados dentro da parede...
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Entendi o dá um jeitão desse jeito mesmo, rs.

No futuro posso até instalar alguma(s) tomada(s), mas por enquanto não.

Vou usar uma fonte chaveada (comutada) para converter de 110v para 12v, e um CI para converter de 12v para 3,3v. A amperagem necessária por módulo é baixa, não chega a 500mA, será que terei problema com aquecimento?
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(12-3.3)*0,5 = 4,35 W de dissipacão...
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Por enquanto estou optando por 12 V para aproveitar e alimentar as câmeras de segurança. Senão iria de 5 V mesmo.

Posso usar um LM2576 para o step-down, que tem uma eficiência declarada de 75%. Pelas minhas contas, a energia dissipada seria de 0,55 W:

Pef = 3,3 * 0,5 = 1,65 W
P = 1,65/0,75 = 2,2 W
2,2 - 1,65 = 0,55 W.

É isso mesmo, ou entendi algo errado?

Outra dúvida, a fonte chaveada (comutada) funciona sempre na mesma potência, independente da corrente que esteja sendo consumida pelos aparelhos, ou a potência declarada é a máxima?

Exemplo: uma fonte de 150 W (12 V a 12,5 A) consome sempre 150 W (mais a ineficiência), ou consumiria digamos 72 W (mais ineficiência) se a carga total em 12 V fosse de 6 A?
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Acho que calculaste a potência errada... calculates a potência que o chip ia fornecer.

Eu calculei a potência que o chip ia ter de perder se for linear... o que não é o caso, logo não ligues ao que falei. Se estivesses a usar, por exemplo, um LM7805 ias ver uma potência da ordem que referi.

Não. Ela adapta o seu funcionamento consoante as necessidades do teu sistema para manter uma tensão estável. Ou seja, o que ela controla (no caso de não ter um limitador de corrente) é a tensão de saída... e será capaz de fornecer a mesma tensão de saída (e qualquer corrente que lhe seja pedida) até chegar ao seu limite de potência.
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Minha conta considerando o LM2576 foi a seguinte:

Potência efetiva: 3,3 V * 0,5 = 1,65 W
Eficiência: 75 % (informação do datasheet)
Potência total: 1,65 W / 0,75 = 2,2 W
Potência dissipada (calor): 2,2 W - 1,65 W = 0,55 W

É isso mesmo?
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