Automação Residencial – Considerações iniciais

Como eu disse no post inicial sobre automação residencial, eu aproveitei que iria reformar a casa e decidi incluir meu gosto por Arduino. A grande vantagem de aproveitar uma reforma é que você já vai quebrar tudo mesmo, então pode planejar a vontade como sua solução será conectada. Quem decidir fazer ou comprar alguma solução de Automação Residencial, estando a casa pronta e morando nela, inevitavelmente tem que lidar ou com algum quebra-quebra, ou com alguma solução bem cara envolvendo dispositivos wireless.

Por que reformar?

A elétrica da minha casa é muito antiga, e,  fora ter mais de 30 anos, as características da instalação são a seguinte:

  • Apenas um disjuntor para a casa toda. Esse é um absurdo para qualquer eletricista atual. Na melhor das hipóteses, você tem que desligar a casa toda para trocar uma simples tomada, ou trocar o chuveiro.
  • Apenas um par de fio rígido. Todas as derivações da casa, tanto para tomadas, quanto interruptores e lampadas, e incluindo o chuveiro, são derivadas deste par que sai do quadro de distribuição.
  • Conduite de 1/2 polegada. Se o conduite de 3/4 já é inadequado dependendo do número de fios, um de 1/2 polegada então nem se fala, não passa mais nada.
  • Caminhos tortuosos e desconhecidos. Alem de não possuir um diagrama unifiliar (layout por onde passam os fios), apenas no começar a quebrar foi perceptível que o encaminhamento dos conduítes não segue nenhuma lógica, como subir reto em um parede, etc.

Por estes motivos, a elétrica de casa esta sendo totalmente refeita.

Nova elétrica.

Pensando na automação residencial, escolhi conduítes de 1 polegada para quase a casa toda. Com isso tenho liberdade de passar os fios a mais necessários para ligações paralelas, e também para passar um ou mais cabos de rede, que serão utilizados para conexão do Arduino aos diversos sensores e relés que utilizarei. Abaixo um layout dos novos conduítes instalados, posição do QDB(Quadro de Distribuição Geral), interruptores e lampadas:

Automação Residencial - Esquema Atual

Planta com indicação de QDB, conduítes, lampadas e interruptores.

Eu não encontrei caixas 4×2 com abertura para conduites de 1 polegada. As que encontrei possuem apenas uma pré abertura para conduites de 3/4 ou 1/2. A solução foi utilizar uma grossa arredondada, e aumentar a abertura das caixas, de modo a permitir a conexão do conduite de 1 polegada. Alem de facilitar a passagem de cabos extras, caso meu projeto não dê certo por algum motivo, um conduito maior certamente facilitará o roll back.

A planta acima mostra a distribuição dos conduítes vista por cima. Como todo o teto será revestido com gesso, optei por isolar a elétrica passando os conduítes a 2,30 metros do chão, sendo que o forro estará aproximadamente 20 cm acima de onde passam os conduítes. Desse modo eu não tenho que mexer no forro futuramente caso precise de alterar alguma coisa na elétrica.

Nos quartos, dois cômodos a direita, já esta passada toda a fiação dos circuitos das tomadas e da iluminação, e cada quarto recebe dois cabos de rede para as conexões a serem feitas, claro que com sobra. Inicialmente a ideia era utilizar apenas um cabo de rede, mas logo se mostrou insuficiente. Vamos contar por baixo os fios necessários em cada cômodo:

  • 2 – Uma para +5v e outro para GND, comum a relés e sensores.
  • 3 – Uma para cada relé (lampada central e dois spots).
  • 4 – Pulsadores, 3 para as lampadas do cômodo e 1 para o corredor
  • 1 – Transmissor de IR
  • 1 – Sensor de temperatura
  • 1 – Sensor de presença
  • 1 – Sensor de luminosidade

Nesta conta de padaria, serão necessários 13 fios para conexão, como dois cabos de rede possuem 8 fios individuias, temos um total de 16 fios por cômodo. Sobra ainda 3 fios para novas ideias, claro que considerando que os sensores e atuadores (relés) utilizem 3 fios (+5v, GND e Sinal).

Por que utilizar um cabo de rede em Automação Residencial?

A escolha pelo cabo de rede(UTP) para conectar os diversos sensores e reles me parece óbvia, pois cada cabo UTP possui 8 cabos flexiveis de cores diferentes, que suportam a voltagem e corrente com que o Arduino trabalha. Os oito cabos são adequados para conectarem até 6 dispositivos ao Arduino, já que um fio será o Vcc comum a todos, e outro fio será o GND, também  comum a todos, e cada um dos seis cabos restantes sendo utilizados como Sinal do sensor ou relé. Naturalmente estes 8 cabos já estão organizados, sendo fácil fazer derivações. alem destas vantagens, eu já possuo aproximadamente 250 metros deste cabo, o que se torna questão de unir o útil ao agradável.

Cabo UTP utilizado para Automação Residencial

Cabo UTP, também conhecido com cabo de par trançado

 

Realizei alguns testes com um cabo de 20 metros, e não tive nenhum problema para acionar um relé e ler temperaturas de um DS18B20. Claro que quando for colocar em produção, terei que contabilizar os consumos de corrente individuias, e garantir que não seja exigido mais de 40 mA de cada pino de entrada ou saida, considerando ainda que o total não pode passar de 200ma. No Vcc (+5v), pelo que lí, essa saida suporta até 500mA, mas preciso encontrar a resposta oficial, ou posso queimar meu Arduino. Calma que conforme o projeto for avançando, postarei os resultados. 🙂

Escolha dos interruptores.

Conforme comentei neste post, a forma de conexão dos relés e interruptores me preocupava muito (ainda preocupa), pois eu não queria abrir mão do modo tradicional de controlar as luzes de casa (interruptores), porem estes interferem decisivamente no grau de controle que eu terei com o Arduino. A idéia me apresentada por um colega foi sensacional, e definitivamente usarei interruptores pulsadores. Para testes iniciais escolhi duas linhas da Alumbra, e a linha Prime Módena da Schneider, seguindo a recomendação do excelente blog do Renato, abaixo uma foto com os interruptores pulsadores que iniciarei os testes:

Interruptor Pulsador utilizado para Automação Residencial

Na sequência, linha Prime Módena da Schneider, linha Ravelo da Alumbra, e linha Siena da Alumbra

O conjunto da Schneider possui um espaço vazio, pois a loja não possuia os dois módulos de 1/2 módulo e ficou de me entregar amanha. Minha impressão foi a seguinte dos interruptores.

Linha Prime Módena da Schneider.

Disparado o melhor acabamento e a melhor impressão ao toque. A impressão que fica é de uma solução moderna, e bem robusta, que não apresentará qualquer problema ao longo dos anos. Claro que isso vem com um preço, e os preços que paguei foram os seguintes:

  • 1 Módulo Pulsador                       12,03
  • 1 Interruptor simples                  8,50
  • 2 Módulos Pulsadores de 1/2  30,12
  • Tampa                                                7,74
  • Total                                                 58,39

Linha Ravelo da Alumbra

O conjunto foi o que menos me agradou, tanto visualmente quanto ao toque. Visualmente parece uma segunda ou terceira linha, e o uso não transmite confiança quanto a durabilidade do produto. Estranhamente, esse não foi o conjunto mais barato:

  • 2 Módulos Pulsadores             13,70
  • 1 Módulo Pulsador com luz   12,50
  • 1 Tampa com suporte              12,96
  • Total                                              39,16

Linha Siena da Alumbra

Este conjunto me agradou muito. Tem um bom acabamento, e o toque transmite uma segurança quanto a durabilidade. Vamos aos preços:

  • 2 Módulos Pulsadores            12,26
  • 1 Módulo Pulsador com luz  8,28
  • 1 Tampa                                        2,94
  • Total                                            23,48

Semana passada comprei 3 Arduinos Unos, shields Ethernet, vários relés, vários sensores, e agora tenho que esperar entre um e dois meses. A reforma esta indo, e acho que vai de um a dois meses até que o forro esteja pronto. Então o negócio é começar a ir testando a solução, sendo que vou começar com um sketch muito simples, e evoluindo conforme me sentir confortável. Os passos iniciais serão:

  • Detecção de um toque no pulsador, ligando ou desligando a lampada correspondente.
  • Detecção de luminosidade, condicionando o acendimento da lampada a níveis definidos de luminosidade.
  • Detecção de presença, desligando lampadas acesas onde não há ninguém.
  • Detecção de dois toques rápidos, ligando todas as lampadas do cômodo mais corredor.
  • Leitura de vários pulsadores simultaneamente.

Praticamente tudo o que vou fazer nesta primeira fase já existe. A questão é adequar o sketch às minhas necessidades, e testar a confiabilidade do mesmo, lembrando que praticamente todas as portas do Arduino serão utilizadas.

 

 

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