Alarme Residencial Pic

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTOCENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICAPROJETO DE GRADUAÇÃO

SISTEMA INTEGRADO DE ALARME RESIDENCIAL

MARCELO SARTER STOCO

VITÓRIA – ESDEZEMRO DE 2008



Parte escrita do projeto de graduação do aluno Marcelo Sarter Stoco, apresentado ao departamento de Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.

VITÓRIA – ESDEZEMBRO DE 2008



COMISSÃO EXAMINADORA:

________________________________________

Prof. Dr. José Denti Filho Orientador

________________________________________

Tatiane Policário Chagas, M. Sc. Examinador

_________________________________________

Prof. Marcelo Eduardo Vieira Segatto, Ph. D. Examinador

Vitória - ES, 12 de Dezembro de 2008

i

“Aquele que conhece o inimigo e a si mesmo, ainda que enfrente cem batalhas, jamais correrá o perigo. Aquele que não conhece o

inimigo, mas conhece a si mesmo, às vezes ganha, às vezes perde. Aquele que não conhece nem o inimigo nem a si mesmo

está fadado ao fracasso e correrá perigo em todas as batalhas. ”

Sun Tzu, em A Arte da Guerra.

ii

DEDICATÓRIA

À Thaís, aos meus pais e irmão, aos meus amigose a todos que me ajudaram e me apoiaram.

iii

AGRADECIMENTOS

Agradeço em primeiro lugar a Deus, pois sem Ele nada posso e nada sou.

À Thaís, pelo carinho, apoio e compreensão nas horas mais difíceis.

Aos meus pais, por estarem sempre ao meu lado.

Aos meus amigos, e em especial Ígor e Patrick, por terem me ajudado sempre

que precisei no decorrer do projeto.

A todos que de alguma forma me ajudaram e acreditaram em mim.

iv

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Topologia segundo os principais tipos de sensores. ............................................................. 8

Figura 2: Lalos de sensores utilizados. ...................................................................................................... 10

Figura 3: Modelo de sistema de alarme moderno.................................................................................... 11

Figura 4: Modelo de sistema de alarme moderno.................................................................................... 12

Figura 5: Sensor de Infravermelho Passivo. ............................................................................................. 13

Figura 6: Sensor de Infravermelho Ativo. .................................................................................................. 14

Figura 7: Sensor Magnético com fio.. ......................................................................................................... 15

Figura 8: Sensor Magnético sem fio............................................................................................................ 16

Figura 9: Demonstrativo de um sensor de Vibração.. ............................................................................ 17

Figura 10: Funcionamento de um sensor de Vibração.. ........................................................................ 18

Figura 11: Detector de Fumaça Fotoelétrico............................................................................................. 19

Figura 12: Planta baixa da residência com pontos de instalação dos equipamentos.. ................. 19

Figura 13: Microcontrolador PIC16F877A.. ................................................................................................ 21

Figura 14: Interface do sistema de alarme.. .............................................................................................. 22

Figura 15: Esquema de detecção de rompimento de cabos. ................................................................ 23

Figura 16: Imagem da simulação do sistema.. ......................................................................................... 24

Figura 17: Fonte de Alimentação Utilizada . .............................................................................................. 25

Figura 18: Placa de Circuito Impresso da central de alarme implementada. ................................... 26

Figura 19: Fonte de alimentação. ................................................................................................................. 27

Figura 20: Sistema completo......................................................................................................................... 27

Figura 21: Sensores utilizados no protótipo.....................................................................................27

v

GLOSSÁRIO

NA – Circuito Normalmente aberto. Na ocorrência de algum distúrbio, fecha-se um

circuito elétrico.

NF – Circuito Normalmente fechado. Na ocorrência de algum distúrbio, abre-se um

circuito elétrico.

ADSL - Assymmetric Digital Subscriber Line ou "Linha Digital Assimétrica para

Assinante".

Pull-Down – Dispositivo que define a tensão em +5V, caso receba este sinal na sua

entrada e 0V, caso não receba entrada indefinida.

Pull-Up – Dispositivo que define a tensão em 0V, caso receba este sinal na sua entrada

e +5V, caso não receba entrada indefinida.

DC – Direct Courrent – Inditativo de corrente contínua.

vi

SUMÁRIO

1. Introdução ................................................................................................................................................8

2. Histórico .................................................................................................................................................10

3. Motivação………….…………………………………………………………………………………...….…… 11

4. Atualidade……………………………………………………….………………………………………...….... 12

5. Sensoreamento……………………………………………..………………………………………….…….... 14

5.1. Sensores de Infravermelho……………………………………………….………………………………... 14

5.2. Sensores Magnéticos…………………………………………………………….…………………………. 16

5.3. Sensores de Vibração………………………………………………………………………………….…... 17

5.4. Sensores de Incêndio…………………………………………………………………………………….... 18

6. Projeto de alarme residencial……………………………………………………………………………..... 19

6.1. Simulação………………………………………………………………………………………………..….... 24

6.2. Fonte de alimentação………………………………………………………………………………….….... 25

6.3. Montagem e resultados práticos………..………………………………………………………………... 26

6.4. Custos…………………………………………………………………………………………….…………... 28

7. Conclusão............................................................................................................................................. 29

Apêndice: Programa de controle de Alarmes do Microcontrolador em C.………………………..….... 31

Referências Bibliográficas………………………………………………………………………………..…….. 36

vii

RESUMO

Esse trabalho descreve o projeto, montagem e testes de sistema integrado de

alarme residencial ou comercial, utilizando o microcontrolador PIC16F877A.

Inicialmente, será abordada a evolução dos sisemas de alarmes, seu

surgimento e desenvolvimento, ressaltando sua necessidade nos dias atuais, sua

grande procura no mercado, a evolução sofrida por esses dispositivos, mostrando o que

se pode fazer atualmente com as tecnologias existentes, dependendo de quanto se

pode pagar por isso. Será abordado também o funcionamento básico dos principais

sensores utilizados a nível residencial e comercial.

Finalmente, será apresentado o projeto de um sistema integrado de alarme para

uma residência específica, mostrando os tipos de sensores utilizados, localização dos

mesmos, modo de funcionamento e dispositivos anti-violação do protótipo montado para

essa aplicação, custos e outras opções a serem estudadas de acordo com as

necessidades do cliente.

8

1. Introdução

Em uma sociedade que a cada dia tem mais medo de seus próprios

membros e se enclausura em carros blindados, casas gradeadas, cercas elétricas e

tantos outros ítens de segurança, faz-se imprescindível a utilização de sistemas

cada vez mais sofirticados e funcionais de alarmes e segurança pessoal.

Tendo em vista essa necessidade, este trabalho propõe um sistema de

alarme de baixo custo, simples utilização, funcional, e pouco sujeito a falhas e

detecções incorretas. É necessário levar em consideração os diferentes sinais de

saída dos sensores encontrados no mercado. A maioria é NA (normalmente aberto)

ou NF (normalmente fechado). Assim sendo, a central precisa ter esses dois tipos de

entradas, formando a topologia da figura 1.

Figura 1: Topologia segundo os principais tipos de sensores

Além disso, por ser um sistema integrado de alarme, deve incorporar vários

tipos de alarme. Neste trabalho, são utilizados sensores de invasão, sensores de

proximidade e sensores de incêndio, apresentados na figura 2. Estes dispositivos de

detecção terão sua funcionalidade discutida mais à frente.

9

Figura 2: Laços de sensores utilizados

Vale ressaltar que cada um dos laços citados deve conter entradas NA e NF.

Além disso, é importante dizer que caso a saída do sensor seja uma Tensão de 5 V

DC, ele pode ser conectado como um sensor NF.

Durante o texto será levantado um breve histórico sobre a utilização dos

sistemas de alarme, mostrando a motivação e a necessidade da utilização de

sistemas mais sofisticados, chegando à atualidade, com os dispositivos de

segurança modernos e o que se pode fazer, dependendo do grau de proteção

desejado. Finalmente será mostrado o alvo desse projeto que consiste em um

sistema específico para uma residência considerada de classe média, realizando

todo o projeto de sensoreamento, a central de alarme propriamente dita, sua

construção, funcionamento e custos. Por fim, será apresentada a conclusão do

projeto realizado.

10

2. Histórico

Na pré-história, os seres humanos revezavam-se para cuidar dos

aglomerados contra agentes que causavam danos à comunidade, estabelecendo-se

estrategicamente de forma a proteger-se de ataques de animais e de situações de

risco. Os chimpanzés também possuem mecanismos de defesa e vigilância para

alarmar suas comunidades em caso de perigo iminente. Portanto, os sinais de

alarme no sentido de proteção ou defesa de grupos estão intimamente ligados à

proteção das espécies.

Algumas espécies de aves aquáticas, como o ganso, desenvolveram o

hábito de estarem sempre alertas. Existe sempre um membro do grupo, que fica

atento o tempo todo, e ao menor sinal de perigo dá o alarme.

Já os sistemas de alarme atuais surgiram com pequenos sinos instalados

nas portas, onde, caso alguém invadisse o ambiente, o sino geraria o alarme.

Inicialmente como dispositivos meramente mecânicos, como simples armadilhas

para pegar ladrões, esses sistemas evoluiram muito, até que em meados da década

de 70, a Parks eletrônica conseguiu multiplexar um sinal de alarme para a linha

telefônica, utilizando os dois sistemas simultâneamente, sem deixar a linha ocupada.

Isso, que acabou sendo utilizado como o primeiro sistema de alarme dos bancos

brasileiros, conectando diretamente às cetrais policiais, foi um dos primórdios do

ADSL.

11

3. Motivação

Devido ao grande aumento da violência no Brasil, hoje os sistemas de

segurança eletrônica já não são uma exclusividade dos grandes edifícios comerciais.

A tendência mostra que os sistemas de alarme e videovigilância começam a ser

cada vez mais procurados por clientes residenciais, que, no ano de 2007,

constituíram 40 por cento das vendas do negócio da segurança.

O mercado de condomínios do estado de São Paulo movimentou no ano de

2006, cerca de R$ 1,93 bilhão com sistemas de segurança patrimonial. Já em 2007,

as cerca de 7 mil companhias voltadas para segurança, entre revendedores e

instaladores, monitoradores, distribuidores e fabricantes, detectaram um aumento de

aproximadamente 12% nas vendas. De acordo com a Associação Brasileira de

Empresas de Segurança Eletrônica (Abese), mais de 360 mil imóveis são

monitorados atualmente por sistemas eletrônicos — câmeras, aparelhos de

biometria (identifica o morador ou funcionário pela impressão digital, vós, íris, dentre

outros), proteção perimetral, portas giratórias e blindagem. Porém, o mais procurado

é o sistema de alarme monitorado, integrado às câmeras digitais. Esse produto já

está em 7,5% dos condomínios do País. Para equipar um empreendimento nos dias

de hoje, dependendo do projeto e da infra-estrutura local, os prédios têm de gastar

de R$ 10 mil a R$ 100 mil.

Devido a esse grande aumento e dependência dos sistemas integrados de

alarme, os equipamentos atuais estão cada vez mais sofisticados, com mais funções

e menos sujeitos a falhas e violações.

12

4. Atualidade

Hoje em dia existe uma grande variedade de sistemas de alarme no

mercado, que se diferenciam pela sofisticação e preço. É possível optar por modelos

simples que podem ser encontrados em hipermercados, ou por sistemas que

oferecem monitoramento 24 horas, mais caros, oferecidos por empresas

especializadas.

A maioria dos alarmes existentes no mercado tem as seguintes

funcionalidades:

Várias zonas programáveis;

Informação visual por Display;

Sirene auto-alimentada;

Possibilidade de ligação de Controles Remotos;

Comunicação telefônica;

Sistemas de anti-violação.

Estes sistemas não são monitorados por empresas especializadas, e têm

um custo médio de R$ 500,00 (projeto básico). No caso da comunicação telefônica,

alguns utilizam a rede de telefonia fixa existente (sem custo adicional), outros

utilizam uma linha GSM dedicada, o que os torna imunes ao corte das linhas do

telefone fixo, mas também os torna mais caros à medida em que representam um

custo mensal ao cliente.

Outros sistemas mais sofisticados, muito utilizados em condomínios

residenciais, edifícios comerciais e bancos oferecem o sistema de câmeras, que

tanto podem gravar um período de algumas horas em um computador local, como

também podem enviar as imagens diretamente a uma central de monitoramento 24

horas. Algumas dessas centrais, além de ativar o policiamento local no caso de

algum cinistro, também possuem veículos com seguranças armados prontos para

atuar em caso de emergência. Neste caso, quanto maior o grau de segurança e

sofisticação, maior será o valor pago mensalmente pelo serviço.

Havendo ou não o monitoramento via câmeras, existe uma central de

monitoramento (muito utilizado em pontos comerciais), que verifica o horário de

13

trabalho normal do estabelecimento. Caso haja a abertura do local - mesmo por

senha - fora do horário usual, sem o aviso prévio do gerente ou dono, a polícia

também será acionada. Esse tipo de serviço é utilizado para o caso de seqüestro.

As figuras 3 e 4 ilustram a interface e modernidade das centrais de alarme

atuais. Em muitos casos, a central propriamente dita fica em algum local bem

escondido, somente a interface é instalada em local de fácil acesso.

Figura 3: Modelo de Sistema de alarme moderno.

Figura 4: Modelo de Sistema de alarme moderno.

14

5. Sensoreamento

Os sensores mais utilizados atualmente em residências e estabelecimentos

comerciais são:

Sensores Infravermelhos Ativos e Passivos;

Sensores Magnéticos;

Sensores de Impacto;

Sensores Capacitivos.

Estes sensores detalhados a seguir.

5.1. Sensores de Infravermelho

O "sensor de movimento" na maioria das lâmpadas automáticas e sistemas

de segurança é um sistema passivo que detecta energia infravermelha. Esses

sensores são conhecidos como detectores PIR (infravermelho passivo) ou

sensores piroelétricos (Figura 5). Para fabricar um sensor que possa detectar uma

pessoa, é necessário fazer com que o sensor seja sensível à temperatura do corpo

humano. Pessoas, que têm a temperatura da pele ao redor de 36°C, irradiam

energia infravermelha com comprimento de onda entre 9 e 10 micrômetros. Portanto,

os sensores são normalmente sensíveis na faixa dos 8 a 12 micrometros.

Os dispositivos são componentes eletrônicos simples como um fotosensor. A

luz infravermelha joga elétrons em um substrato e esses elétrons podem ser

detectados e amplificados em um sinal.

Essa fotosensor é sensível ao movimento, mas não a uma pessoa que fica

parada. Isso acontece porque o pacote eletrônico preso ao sensor fica aguardando

uma mudança rápida na quantidade de energia infravermelha que está enxergando.

Quando uma pessoa caminha perto do sensor, a quantidade de energia

15

infravermelha no campo de visão muda rapidamente e é facilmente detectada. Não é

desejável que o sensor detecte alterações pequenas, como a calçada esfriando à

noite. Estes são os sensores mais comuns e mais utilizados na proteção e

monitoração de locais fechados.

Figura 5: Sensor de Infravermelho Passivo

Os sensores de Infravermelho Ativos, ou sensores de ótica alinhada

trabalham através da transmissão e recepção de luz infravermelha. Eles são muito

utilizado em portas, janelas, sobre muros, etc.. Existe um transmissor e um receptor,

que são colocados à distância e alinhados. Assim, se alguém ou alguma coisa

atravessar o feixe de Infravermelho, o receptor detecta a falha no sinal e dispara o

alarme. Esse sensor é ilustrado na figura 6.

Figura 6: Sensor de Infravermelho Ativo

16

5.2. Sensores Magnéticos

Esses sensores são formados por duas partes distintas. Uma dessas partes

é um imã e a outra é uma chave mecânica acoplada a uma mola. Quando o imã

(que está preso na porta) se afasta da chave, a mola fecha um circuito elétrico que

acionará a central de alarme.

Alguns desses sensores dispoem fios na saída para conexão em centrais de

alarme (figura 7), e outros já têm uma bateria e uma sirene internas (figura 8), o que

os tornam muito baratos, práticos, de fácil instalação e funcionais.

Figura 7: Sensor Magnético com fio.

Figura 8: Sensor Magnético sem fio.

17

5.3. Sensores de Vibração

Esse tipo de sensor é normalmente utilizado em portas e janelas. Caso

alguém a faça vibrar ao tentar adentrar no recinto, ele abrirá um circuito que

acionará a central de alarme (figura 9 e 10).

Figura 9: Demonstrativo de um sensor de Vibração.

Figura 10: Funcionamento de um sensor de Vibração.

18

5.4. Sensores de Incêndio

Existem no mercado vários tipos de detectores de incêncio. Alguns detectam

o fogo, outros detectam a fumaça. Os mais comuns para a detecção da fumaça são

os Fotoelétricos, como mostrado na figura 11. Seu princípio de funcionamento

baseia-se em um feixe de luz emitido a um receptor. Quando a fumaça entra na

câmara de detecção, ela obstrui a luz enviada e ativa o sinal de alarme, que

normalmente, é um relé Normalmente Aberto ou Normalmente Fechado,

dependendo do fabricante.

Figura 11: Detector de Fumaça Fotoelétrico.

Outro tipo de detector é o Termovelocimétrico, que detecta a velocidade em

que a temperatura aumenta. Um elemento pneumático reage diante de variações

rápidas de temperaturas de aproximadamente 8ºC / Minuto. Quando isso ocorre, o

ar contido no diafragma se expande rapidamente dentro da câmara selada, e escapa

através de uma abertura calibrada. O aumento da pressão comprime o diafragma,

fazendo com que os contatos elétricos se toquem para fechar o circuito. Assim,

esses detectores também são do tipo Normalmente Aberto ou Normalmente

Fechado. Existem ainda alguns detectores de fumaça radioativos, que são pouco

usados devido ao alto custo, dificuldade de descarte e riscos no manuseio.

19

6. Projeto de Alarme residencial

Este projeto foi concebido para ser utilizado em um apartamento residencial

cuja planta está mostrada na figura 12. Para este sistema de alarme foram utilizados

os seguintes sensores:

Sensor de Infravermelho Passivo

Representado pelo círculo Vermelho. Será utilizado um no Hall de entrada

apontado diretamente para a porta;

Sensor de Infravermelho Ativo

Representado pelo círculo Rosa. Será utilizado um na janela do banheiro e

outro na sacada;

Sensor Magnético

Representado pelo círculo Amarelo. Será utilizado na porta de entrada, na

porta da sacada e em cada janela;

Sensor de Vibração

Representado pelo círculo Verde –na porta de entrada;

Sensor de fumaça Ótico

Representado pelo círculo Azul. Será utilizado um na cozinha e outro na sala

de jantar (atende a toda a área comum);

Central de alarme

Representado pelo círculo preto. Deverá estar localizado em local protegido

(sugerido no escritório, na área de circulação ou no dormitório de casal);

Chave de acionamento

Representado pelo círculo cinza. Será utilizada uma na porta de Entrada e

outra no escritório (área de circulação), próxima à Central de Alarme,, ligados em

paralelo.

20

Figura 12: Planta arquitetônica da residência com pontos de instalação dos equipamentos.

Os sensores Magnéticos poderão ser substituídos por Sensores de

Infravermelho Ativos, caso seja da vontade do cliente, ou ainda serem retirados a fim

de possibilitar que as janelas permaneçam abertas durante a noite. A primeira opção

gera um acréscimo no valor total do sistema, e a segunda aumenta a vulnerabilidade

do mesmo.

Serão utilizadas duas chaves – uma para o lado externo e outra para o lado

interno da residência, conectadas em paralelo. Também, de acordo com o grau de

sofisticação e custo solicitados pelo cliente, estas chaves podem ser substituídas por

senhas, controle remoto, cartão magnético, dentre outras formas de identificação.

Os sensores de fumaça foram instalados na cozinha e na sala de jantar, pois

são os locais que oferecem maior risco de incêndio, além de também detectarem a

fumaça proveniente do restante da residência.

A central de alarme deve ficar em local protegido de intrusos, poeira, água,

calor, vibração, e longe de portas e janelas. Neste projeto, ela foi alocada no

escritório da área de circulação (preferencialmente dentro do móvel), mas pode ser

colocada em outros lugares, como o dormitório de casal, por exempo.

21

Para a implementação desse protótipo foram adquiridos o sensor de

vibração, o sensor magnético e o de Infravermelho Passivo. O microcontrolador

PIC16F877A, da Microchip, com 40 pinos (33 pinos de entrada e saída), ilustrado na

figura 13 foi utilizado para implementar a central de alarme.

Figura 13: Microcontrolador PIC16F877A.

O algoritmo foi implementado em linguagem C e está mostrado no Apêndice A.

O sistema está dividido nos seguintes subsistemas:

a) Interface:

A inteface é composta dos seguites ítens:

3 botões de controle;

2 Chaves Liga / Desliga;

4 Led’s Vermelhos, que indicam sistema ativado;

4 Led’s Verdes, que indicam sistema desativado.

Pela chave, o usuário aciona ou desaciona o sistema, o que será mostrado

pelos dois primeiros Led’s. Com o sistema desativado pela chave, o usuário pode

então ligar os subsistemas separadamente pelos botões (Alarme de invasão, Alarme

de proximidade, e Alarme de Incêndio). Na figura 14 é ilustrada essa interface.

22

Figura 14: Interface do sistema de alarme.

Ao ativar o sistema, ele aguarda um tempo para que a pessoa saia do

recinto, e só então é acionado efetivamente, o que pode ser confirnado por um aviso

sonoro. Ao desativá-lo, é dado um outro aviso sonoro para avisar ao usuário de que

o sistema está efetivamente desativado.

b) Sensoreamento:

Os sensores de invasão utilizados no projeto são os sensores de

Infravermelho Ativos e Passivos e sensores magnéticos, que podem ser ligados em

série ou em paralelo, como mostrado na figura 1, dependendo do tipo de sensor

utilizado (NA ou NF).

Da mesma forma, o sensor de proximidade utilizado é o sensor de vibração,

e a detecção de incêncio é felita por um sensor ótico de fumaça.

Cada uma dessas detecções (Invasão, proximidade e incêndio) é feita por

um laço específico, como mostrado na figura 2.

Quando o sistema se encontra desativado, os sensores permanecem

ligados, porém os sinais enviados por eles são ignorados pela central como alarmes.

c) Alarmes

No caso de atuação dos sensores de proximidade, a providência da central

será ativar o simulador de presença, que consiste em um conjunto de relés que são

23

ativados aleatóriamente a fim de persuadir um eventual invasor, tentando convencê-

lo de que existem pessoas em casa. Esses relés podem ser ligados a lâmpadas,

rádios ou TV’s, por exemplo, a fim de simular um morador.

Para os alarmes de Invasão e incêndio, as providências são: Acender as

lâmpadas conectadas ao simulador de presença e acionar o sistema de alarme

sonoro.

Os alarmes sonoros (sirenes) possuem dispositivos anti-violação, que

consistem em detectar o rompimento de um dos cabos de alguma dessas sirenes, o

que será compreendido pela central como uma invasão, conforme esquemático da

figura 15.

Figura 15: Esquema de detecção de rompimento de cabos.

Como pode ser visto na figura 15, em situação normal (com a sirene

desativada), a mesma estará ligada a uma tensão de 5 V. O sinal coletado na região

marcada em vermelho será de aproximadamente 0 V, visto que a impedância da

sirene é muito menor do que o resistor de 2,2MΩ conectado à fonte de 5 V. Assim, a

sirene acaba funcionando como um resistor de “Pull-Down”. Caso algum dos cabos

de uma das sirenes seja rompido, ela, obviamente, será perdida, mas o sinal de 5 V

coletado no círculo em vermelho será enviado à central que ativará as outras sirenes

e a iluminação.

24

6.1. Simulação

A simulação foi feita utilizando o software “PROTEUS”, de acordo com a

figura 16:

Figura 16: Imagem da simulação do sistema.

Nesta simulação, os sensores foram substituidos por chaves NA, pois esses

sensores não estão disponíveis nesse software. Além disso, as sirenes também

foram substituídas por led’s pelo mesmo motivo.

O Clock utilizado foi o Clock (RC), gerando uma frequência de 400 kHz, sem

a necessidade de cristal externo.

25

6.2. Fonte de Alimentação

Uma parte escencial de qualquer sistema de alarme é uma boa fonte de

alimentação, que não coloque em risco a funcionalidade do mesmo. Neste trabalho,

foi utilizada a fonte de alimentação, com carregador de bateria flutuante, e bateria

selada de Chumbo-ácido, 12 V, 1.3 Ah, como mostrado na figura 17.

Figura 17: Fonte de alimentação utilizada.

26

6.3. Montagem e resultados práticos

Após a fase de projetos apresentada nos ítens anteriores, foi montada a

placa de circuito impresso referente ao protótipo do sistema descrito. Temos na

figura 18 a fotografia da placa do projeto final, contendo a interface, microcontrolador

e relés de saída das lâmpadas (representadas aqui por led’s) e das sirenes.

Figura 18: Placa de circuito impresso da central de alarme implementada.

Os testes consistiram na coleta dos principais dados referentes ao

funcionamento do sistema no que diz respeito à eficácia, detecção de alarmes,

redução de alarmes falsos e testes no dispositivo anti-violação.

A fonte de alimentação implementada está mostrada na figura 19, onde

podem ser vistos o transformador 127-12 V, 400mA, a bateria, e demais

componentes eletrônicos.

27

Figura 19: Fonte de alimentação

Na figura 20 e 21, pode-se ver o sistema completo montado com central de

alarme, fonte de alimentação e bateria, além dos sensores utilizados.

Figura 20: Sistema completo

Figura 21: Sensores utilizados no protótipo

28

6.4. Custos

O custo desse tipo de alarme é relativamente baixo pela sua simplicidade e

praticidade (sem telas de LCD, e sem sensores e interface sofisticados). O próprio

microcontrolador utilizado poderia ser bem mais simples, visto que apenas 15% de

sua memória interna foi utilizada e restaram ainda muios pinos inutilizados, o que

possibilita muitas melhorias ao sistema, como inclusão de display de cristal liquido,

comunicação telefônica, dentre outros. Seguem abaixo os custos dos principais ítens

relativos ao projeto:

Microcontrolador ------------------------------------------------------------------ R$ 25,00

Bateria ------------------------------------------------------------------------------- R$ 42,00

Relés --------------------------------------------------------------------------------- R$ 13,00

Sirenes ------------------------------------------------------------------------------ R$ 20,00

Transformador -------------------------------------------------------------------- R$ 20,00

Sensor Infravermelho Passivo ------------------------------------------------ R$ 40,00

Sensores Infravermelho Ativos ---------------------------------------------- R$ 200,00

Sensores de fumaça ----------------------------------------------------------- R$ 180,00

Sensores Magnéticos------------------------------------------------------------ R$ 20,00

Sensor Vibração ------------------------------------------------------------------ R$ 15,00

Outros ------------------------------------------------------------------------------ R$ 125,00

TOTAL APROXIMADO (incluindo outros ítens) ------------------------- R$ 700,00

Este valor poderia ser bastante reduzido ao se utilizar produção em massa

desses equipamentos, e compra dos sensores em grandes quantidades.

29

7. Conclusão

Nesse trabalho foram apresentados o projeto e a montagem de um sistema

integrado de alarme residencial com simulador de presença. A idéia inicial seria de

um sistema de alarme de baixo custo, robusto e prático. Os pontos fracos aparentes

foram eliminados ou dificultados, com o sistema de detecção de corte de qualquer

um dos cabos dos sensores e sirenes, e implementação de uma fonte de

alimentação robusta e dotada de bateria contra falta de energia elétrica, que pode

manter o sistema operando por vários dias.

Este relatório mostrou como eram os sistemas de alarmes antigos, e como

evoluiram até os modernos alarmes residencias. Vimos que a necessidade de casas

mais seguras e protegidas acabou obrigando as pessoas a utlilizarem esses tipos de

dispositivos. Foram mostrados também os diferentes conceitos que se podem ter

quando se fala de sistema de alarme residencial, no que se refere à sofisticação,

segurança e custo. O projeto implementado tenta obter um meio termo entre

segurança e custo.

Certamente, muitas melhorias ainda poderiam ser feitas caso houvesse mais

tempo habil e mais recursos. Poderia-se, por exemplo, utilizar formas diferenciadas

de acionamento e desacionamento do sistema, desde senhas, e cartões magnéticos

até identificação de impressões digitais, íris e vóz. Outros sensores também

poderiam ser utilizados ou em maior quantidade, a fim de se garantir ainda mais a

confiabilidade do sistema. Também poderiam ser utilizados sensores sem fio,

utilizando comunicação via Rádio-frequência, o que não foi utilizado neste caso, por

reduzir a praticidade do conjunto à medida que o usuário deveria se preocupar

constantemente com a carga das baterias.

Uma sujestão para trabalhos futuros é de se utilizar sensores sem fio, com

baterias recarregáveis por energia solar. Cada um teria sua célula solar de

aproximadamente 2 cm de comprimento que carregaria a bateria interna durante o

dia, e essa carga duraria vários dias.

30

Idéias não faltam e a indústria da segurança eletrônica ainda tem muito a

crescer, basta para isso, que os equipemantos fiquem mais confiáveis e mais

práticos no que diz respeito à instalação e utilização, reduzindo o seu custo.

Por fim, neste trabalho foi verificada e confirmada a funcionalidade e

praticidade desse sistema, além da robustez oferecida por ele para uma aplicação

real funcional e de baixo custo.

31

Apêndice: Programa de controle de Alarmes do microcontrolador em C.

/*C0 - LED VERDE LIGAC1 - LED VERMELHO LIGAC2 - LED VERDE ALARME INVASAOC3 - LED VERMELHO ALARME INVASAOC4 - LED VERDE ALARME PROXIMIDADEC5 - LED VERMELHO ALARME PROXIMIDADEC6 - LED VERDE ALARME INCENDIOC7 - LED VERMELHO ALARME INCENDIO

E0 - BOTÃO ALARME INVASAOE1 - BOTÃO ALARME PROXIMIDADEE2 - BOTÃO ALARME INCENDIO

A0 -A1 - ALARME DE INVASÃO (ENTRADA)A2 - ALARME DE PROXIMIDADE (ENTRADA)A3 - ALARME DE INCÊNDIO (ENTRADA)A5 - CHAVE DE HABILITAÇÃO

B0 - B7 -

D0 - ACIONA EQUIPAMENTO SIMULADOR DE PRESENÇAD1 - ACIONA EQUIPAMENTO SIMULADOR DE PRESENÇAD2 - ACIONA EQUIPAMENTO SIMULADOR DE PRESENÇAD3 - ACIONA EQUIPAMENTO SIMULADOR DE PRESENÇAD4 - TESTA SIRENE 1D5 - TESTA SIRENE 2D6 - TESTA SIRENE 3D7 – SIRENES */

#INCLUDE <16F877A.H>#USE DELAY(CLOCK=400000) //400KHZ#FUSES NOWDT,NOPUT,BROWNOUT,LVP,RC,NOPROTECT

INT VD1=0; INT VD2=0; INT VD3=0; LONG A=0; INT TEMPO=100; LONG TEMPO2=1000; INT ACTIVE_1=0; INT ACTIVE_2=0; INT ACTIVE_3=0; INT CHAVE=0; //INDICA QUE A CHAVE ESTÁ CONECTADA INT ACTIVE_1_TEMP=0; INT ACTIVE_2_TEMP=0; INT ACTIVE_3_TEMP=0;

VOID TESTA_ACIONAMENTO(VOID); VOID ATUALIZA_INTERFACE(VOID); VOID DISPARA_INVASAO(VOID); VOID DISPARA_PROXIMIDADE(VOID);

32

VOID DISPARA_INCENDIO(VOID); VOID INICIALIZA_INTERFACE(VOID); VOID VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(VOID);

DELAY_MS(TEMPO2);

VOID MAIN(VOID) INICIALIZA_INTERFACE(); WHILE(TRUE) TESTA_ACIONAMENTO(); ATUALIZA_INTERFACE(); DISPARA_INVASAO(); DISPARA_PROXIMIDADE(); DISPARA_INCENDIO();

VOID INICIALIZA_INTERFACE(VOID) OUTPUT_LOW(PIN_C0); OUTPUT_HIGH(PIN_C1); OUTPUT_HIGH(PIN_C2); OUTPUT_LOW(PIN_C3); OUTPUT_HIGH(PIN_C4); OUTPUT_LOW(PIN_C5); OUTPUT_HIGH(PIN_C6); OUTPUT_LOW(PIN_C7);

OUTPUT_LOW(PIN_D0); OUTPUT_LOW(PIN_D1); OUTPUT_LOW(PIN_D2); OUTPUT_LOW(PIN_D3);

VOID TESTA_ACIONAMENTO(VOID)//--------------------------------- IF(INPUT(PIN_A5)==1) //DESARMA SISTEMA PELA CHAVE DIRETAMENTE IF (CHAVE==0) ACTIVE_1=0; ACTIVE_2=0; ACTIVE_3=0;

OUTPUT_HIGH(PIN_D7); DELAY_MS(TEMPO2); //PISCA SIRENE 1X OUTPUT_LOW(PIN_D7); OUTPUT_LOW(PIN_C1); OUTPUT_HIGH(PIN_C0); CHAVE=1;

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ELSE //REARMA SISTEMA PELA CHAVE DIRETAMENTE IF(CHAVE==1) //ESPERA UM TEMPO PARA REARMAR AUTOMATICAMENTE FOR (A=0;A<60;A++) DELAY_MS(TEMPO2);

IF(INPUT(PIN_A5)==0 && (A==59)) //REARMA CASO NAO TENHA CHAVE ACTIVE_1=ACTIVE_1_TEMP; ACTIVE_2=ACTIVE_2_TEMP; //RETORNA AO MODO ANTERIOR ACTIVE_3=ACTIVE_3_TEMP; OUTPUT_HIGH(PIN_C1); OUTPUT_LOW(PIN_C0); CHAVE=0;

OUTPUT_HIGH(PIN_D7); DELAY_MS(TEMPO2); //PISCA SIRENE 2X OUTPUT_LOW(PIN_D7); DELAY_MS(TEMPO2); OUTPUT_HIGH(PIN_D7); DELAY_MS(TEMPO2); OUTPUT_LOW(PIN_D7); IF(INPUT(PIN_A5)==1) //DESARMA ANTES DE TERMINAR A CONTAGEM DE TEMPO PARA REARMAR A=59; OUTPUT_HIGH(PIN_C1); OUTPUT_LOW(PIN_C0); //----------------------------------

VOID ATUALIZA_INTERFACE(VOID)//---------------------------------- //INTERFACE: IF(INPUT(PIN_A5)==1) //SE DESABILITADO... IF(ACTIVE_1_TEMP==1 && INPUT(PIN_E0)==1) OUTPUT_LOW(PIN_C3); ACTIVE_1_TEMP=0; OUTPUT_HIGH(PIN_C2); FOR (A=0;A<3;A++) DELAY_MS(TEMPO2); IF(ACTIVE_1_TEMP==0 && INPUT(PIN_E0)==1) OUTPUT_HIGH(PIN_C3); ACTIVE_1_TEMP=1; OUTPUT_LOW(PIN_C2); FOR (A=0;A<3;A++) DELAY_MS(TEMPO2);

IF(ACTIVE_2_TEMP==1 && INPUT(PIN_E1)==1) OUTPUT_LOW(PIN_C5); ACTIVE_2_TEMP=0; OUTPUT_HIGH(PIN_C4); FOR (A=0;A<3;A++) DELAY_MS(TEMPO2); IF(ACTIVE_2_TEMP==0 && INPUT(PIN_E1)==1) OUTPUT_HIGH(PIN_C5); ACTIVE_2_TEMP=1; OUTPUT_LOW(PIN_C4); FOR (A=0;A<3;A++) DELAY_MS(TEMPO2);

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IF(ACTIVE_3_TEMP==1 && INPUT(PIN_E2)==1) OUTPUT_LOW(PIN_C7); ACTIVE_3_TEMP=0; OUTPUT_HIGH(PIN_C6); FOR (A=0;A<3;A++) DELAY_MS(TEMPO2); IF(ACTIVE_3_TEMP==0 && INPUT(PIN_E2)==1) OUTPUT_HIGH(PIN_C7); ACTIVE_3_TEMP=1; OUTPUT_LOW(PIN_C6); FOR (A=0;A<3;A++) DELAY_MS(TEMPO2); //----------------------------------

VOID DISPARA_INVASAO(VOID)//---------------------------------- //ACIONA ALARME DE INVASAO: IF((INPUT(PIN_D6)==1 || INPUT(PIN_D5)==1 || INPUT(PIN_D4)==1 || INPUT(PIN_A1)==1) && ACTIVE_1==1) //DISPARA ALARME DE INVASAO VD1=1; OUTPUT_HIGH(PIN_D7); OUTPUT_HIGH(PIN_D0); OUTPUT_HIGH(PIN_D1); OUTPUT_HIGH(PIN_D2); OUTPUT_HIGH(PIN_D3); FOR (A=0;A<60;A++) DELAY_MS(TEMPO2); //ESPERA X SEGUNDOS IF(INPUT(PIN_A5)==1) A=60; OUTPUT_LOW(PIN_D7); OUTPUT_LOW(PIN_D0); OUTPUT_LOW(PIN_D1); OUTPUT_LOW(PIN_D2); OUTPUT_LOW(PIN_D3); DELAY_MS(TEMPO2); A=0; VD2=0; //----------------------------------

VOID DISPARA_INCENDIO(VOID)//---------------------------------- //ACIONA ALARME DE INCENDIO: IF(INPUT(PIN_A3)==1 && ACTIVE_3==1) //DISPARA ALARME DE INCENDIO VD3=1; OUTPUT_HIGH(PIN_D7); OUTPUT_HIGH(PIN_D0); OUTPUT_HIGH(PIN_D1); OUTPUT_HIGH(PIN_D2); OUTPUT_HIGH(PIN_D3); FOR (A=0;A<60;A++) DELAY_MS(TEMPO2); //ESPERA X SEGUNDOS

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IF(INPUT(PIN_A5)==1) A=60; OUTPUT_LOW(PIN_D7);

OUTPUT_LOW(PIN_D0); OUTPUT_LOW(PIN_D1); OUTPUT_LOW(PIN_D2); OUTPUT_LOW(PIN_D3); DELAY_MS(TEMPO); A=0; VD2=0; //----------------------------------

VOID DISPARA_PROXIMIDADE(VOID)//----------------------------------//ACIONA ALARME DE PROXIMIDADE:IF(INPUT(PIN_A2)==1 && ACTIVE_2==1) //DISPARA ALARME DE PROXIMIDADE VD2=1;

OUTPUT_HIGH(PIN_D0); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_HIGH(PIN_D1); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_LOW(PIN_D0); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_HIGH(PIN_D2); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_LOW(PIN_D1); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_HIGH(PIN_D3); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_LOW(PIN_D2); VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(); IF (VD2==1) OUTPUT_LOW(PIN_D3); DELAY_MS(TEMPO2); //----------------------------------

VOID VERIFICACAO_GERAL_E_TEMPO(VOID) FOR (A=0;A<100;A++) DELAY_MS(TEMPO); //ESPERA X SEGUNDOS IF(INPUT(PIN_A5)==1) VD2=0; A=100; OUTPUT_LOW(PIN_D0); OUTPUT_LOW(PIN_D1); OUTPUT_LOW(PIN_D2); OUTPUT_LOW(PIN_D3); DISPARA_INVASAO(); DISPARA_INCENDIO();

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Referências Bibliográficas

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segurança. Diário do Comércio, Indústria e Serviços (DCI). Disponível em:

<http://licitamais.com.br/noticias/news/1880.html> Acesso em 09 de Outubro de

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Disponível em: <http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/05jyot4sj2f3

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LTC. ISBN 85-216-1363-6.

6 Ercegovac, Milos; Lang, Tomas; Moreno, Jaime H. Introdução aos Sistemas

Digitais. 2000. Editora Bookman. ISBN 85-7307-698-4.

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