Automação residencial UFES

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO TECNOLÓGICO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
PROJETO DE GRADUAÇÃO

AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL

DIANE CRISTINA SOUZA SENA

VITÓRIA – ES
DEZEMBRO/2005



Parte manuscrita do Projeto de Graduação
da aluna Diane Cristina Souza Sena,
apresentado
ao
Departamento
de
Engenharia
Elétrica
do
Centro
Tecnológico da Universidade Federal do
Espírito Santo, para obtenção do grau de
Engenheira Eletricista.

VITÓRIA – ES
DEZEMBRO/2005



COMISSÃO EXAMINADORA:

___________________________________
Prof. Dr. Sc. José Leandro Felix Salles
Orientador

___________________________________
Profa. Dra. Sc. Jussara Farias Fardin
Examinador

___________________________________
Prof. Dr. Sc. José Denti Filho
Examinador

Vitória - ES, 29 de dezembro de 2005.

“A mente que se abre a uma nova idéia nunca mais volta ao tamanho original.”
(Albert Einstein)

i

AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por tudo que tem me proporcionado, aos meus avós e tios pelo
carinho, aos meus irmãos pela paciência e estímulo, aos demais familiares e amigos
pela força, ao meu marido pelo carinho, pelo apoio e por ter me suportado em vários
finais de período com paciência, à minha mãe a quem dedico esta conquista, por
sempre ter acreditado nos meus sonhos e ajudado, na medida do possível, a realizá-los
e a todos aqueles que mesmo à distância torceram pelo meu sucesso.
E em especial agradeço ao professor José Leandro pela paciência, incentivo e
por não ter desistido de ser meu orientador nesse projeto.
Obrigada a todos!

ii

DEDICATÓRIA

Ao meu marido Glaucio Perin Corti.

iii

LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Possibilidades em automação residencial ...................................................14
Figura 2 - Tecnologias rede doméstica ........................................................................19
Figura 3 - Topologia da rede domiciliar através da rede elétrica ................................20
Figura 4 -Rede baseada no protocolo EIB ...................................................................25
Figura 5 - Topologia de rede Sistema Smart House ....................................................31
Figura 6 - Exemplo de topologia CEBus. ....................................................................37
Figura 7 - Protocolos do Bluetooth ..............................................................................43
Figura 8 - Aplicações do ZigBee .................................................................................44
Figura 9 - Camadas do ZigBee ....................................................................................45
Figura 10 - Aparelho de ar condicionado tipo janela. .................................................50
Figura 11 - Aparelho de ar condicionado Split............................................................50
Figura 12 - Interfaces para programação de temperatura do equipamento de ar
condicionado. ...............................................................................................................51
Figura 13 – Exemplo de instalação para piso aquecido...............................................52
Figura 14 - Exemplo de termostato programável ........................................................53
Figura 15 - Tipos de cabos usados em piso aquecido..................................................53
Ilustração 16 - Controle remoto para controle de iluminação .....................................56
Figura 17 - Exemplo de Sistema de Iluminação ..........................................................56
Ilustração 18 - Exemplo de motorização de cortinas ...................................................57
Figura 19 - Exemplo de aspersor para irrigação de jardins .........................................59
Figura 20 - Sensor de Chuva .......................................................................................60
Figura 21 - Exemplo de tubulação para sistema de aspiração central .........................61
Figura 22 - Exemplo de conexão com a central ..........................................................61
Figura 23 - Exemplo de sucção situado na parede. .....................................................62
Figura 24 - Central de Distribuição de Aúdio .............................................................63
Figura 25 - Controle de Aúdio e Equipamentos por ambiente ....................................64
Figura 26 - Exemplo de caixas acústicas internas e externas ......................................64
Figura 27 - Localização dos equipamentos numa sala de Home Theater ...................66
Figura 28 - Exemplo de painel de controle do sistema de alarme ...............................68
iv

Figura 29 - Exemplo de teclado do sistema de alarme ................................................68
Figura 30 - Exemplo de sensor de infravermelho do sistema e alarme .......................69
Figura 31 - Exemplo de sensor magnético do sistema de alarme ................................69
Figura 32 - Exemplo do botão de pânico do sistema de alarme ..................................70
Figura 33 - Exemplo da tela do monitor no sistema Quad. .........................................71
Figura 34 – Exemplo de Fechadura biométrica por impressão digital. .......................76
Figura 35 - Esquema demonstrativo do cabeamento estruturado ................................77
Figura 36 - Método de instalação do módulo IHC ......................................................86
Figura 37 - Quadro de distribuição localizado numa sala técnica ...............................90

v

LISTA DE TABELA
Tabela 1- Principais receptores do Sistema X10 .........................................................21
Tabela 2 - Principais atuadores do Sistema X10 .........................................................21
Tabela 3 - Outros dispositivos do Sistema X10...........................................................22
Tabela 4 - Características dos módulos LonWorks mais usados.................................29
Tabela 5 - Tipos de meios físicos EHS ........................................................................34
Tabela 6 -Caracteristicas das camadas MAC e PHY...................................................45
Tabela 7 - Diferenças entr Blutooth e ZigBee .............................................................46
Tabela 8 - Comparação entre os sistemas domóticos ..................................................47
Tabela 9 - Origem das Tecnologias da Automação Residencial .................................48
Tabela 10 - Módulos do IHC .......................................................................................86
Tabela 11 - Módulos Instabus......................................................................................88

vi

GLOSSÁRIO
Home-teather: Referem-se ao sistema de áudio e vídeo de última geração [1].
Home-office: Escritório domiciliar [1].
Retrofitting: Denomina, basicamente, a adaptação de uma residência já construída
para receber qualquer sistema eletrônico [1].
Interoperacional, Interoperabilidade: É a habilidade de troca de dados entre
equipamentos de diversos fabricantes [1].
Domótica: Originou-se do latim domus que significa casa. É a ciência moderna de
engenharia das instalações em sistemas prediais [1].
“Plug and Play”: Termo usado pela maioria dos autores de protocolos de sistemas de
rede para automação residencial que significa compatibilidade entre os produtos
utilizados.
WAP: Interface para celulares que permite o acesso a sites formatados em wml.
SMS: Formato de envio de mensagens curtas para celulares.
ACKs: Pacotes de informação gerados pelo receptor no sentido de informar sobre o
status dos pacotes que vão chegando, chamam-se acknowledgments..

viii

SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS .............................................................................................. II
DEDICATÓRIA........................................................................................................ III
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... IV
LISTA DE TABELA ................................................................................................ VI
SIMBOLOGIA .........................................................................................................VII
GLOSSÁRIO .......................................................................................................... VIII
RESUMO ..................................................................................................................XII
1

AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL ..................................................................13
1.1 Introdução .........................................................................................................13
1.2 Histórico da Automação Residencial ................................................................14
1.3 Características ...................................................................................................16

2

REDES DOMICILIARES .............................................................................19
2.1 Introdução .........................................................................................................19
2.2 Principais Sistemas ...........................................................................................20
2.2.1 Sistema X10 ............................................................................................20
2.2.2 Sistema EIB .............................................................................................24
2.2.3 Sistema LonWorks ..................................................................................27
2.2.4 Sistema Smart House...............................................................................30
2.2.5 Sistema EHS ............................................................................................32
2.2.6 Sistema CEBus ........................................................................................35
2.2.7 Sistema Batibus .......................................................................................37
2.2.8 Sistema Konnex .......................................................................................38
2.2.9 Bluetooth .................................................................................................41
2.2.10 ZigBee ...................................................................................................44
2.3 Conclusão ..........................................................................................................47

3

SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL DISPONÍVEIS NO

MERCADO BRASILEIRO ......................................................................................49
3.1 Introdução .........................................................................................................49
3.2 Sistema HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar condicionado) ......................50
ix

3.2.1 Ar Condicionado .....................................................................................50
3.2.2 Piso Aquecido..........................................................................................51
3.3 Controle de dispositivos elétricos .....................................................................54
3.3.1 Iluminação ...............................................................................................54
3.3.2 Cortinas, Persianas e Toldos ...................................................................57
3.3.3 Irrigação de Jardins .................................................................................58
3.3.4 Aspiração Central ....................................................................................60
3.4 Entretenimento (Áudio, Vídeo, Multimídia) ....................................................62
3.4.1 Som ambiente ..........................................................................................62
3.4.2 Home - Theater ........................................................................................65
3.5 Segurança ..........................................................................................................67
3.5.1 Sistema de Alarmes .................................................................................67
3.5.2 CFTV (Circuito fechado de TV) .............................................................70
3.5.2.1 CFTV Analógico ........................................................................71
3.5.2.2 Sistema Digital ...........................................................................73
3.5.3 Biometria .................................................................................................74
3.6 Informática e Comunicação ..............................................................................77
3.6.1 Cabeamento Estruturado .........................................................................77
3.6.1.1 Componentes do sistema de cabeamento estruturado. ...............77
3.6.1.2 Tipo de Cabeamento...................................................................79
3.6.1.3 Tipos de conectores ....................................................................82
3.6.1.4 Vantagens do cabeamento estruturado. ......................................83
3.7 Gerenciamento à distância. ...............................................................................83
3.8 Centrais de controle ..........................................................................................84
3.8.1 Central de controle IHC ..........................................................................84
3.8.2 Instabus EIB ............................................................................................86
4

O PROJETO ...................................................................................................89
4.1 Projetando um sistema de automação residencial.............................................89
4.2 Projeto Exemplo................................................................................................92
4.2.1 Automação Utilizada ...............................................................................92
x

4.2.1.1 Pavimento Superior ....................................................................92
4.2.1.2 Térreo .........................................................................................93
4.2.1.3 Subsolo .......................................................................................94
5

CONCLUSÃO ................................................................................................95

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................97
APÊNDICE A .............................................................................................................99
APÊNDICE B ...........................................................................................................106

xi

RESUMO
Nos últimos anos, a civilização moderna tem presenciado mudanças
significativas em todos os aspectos da vida humana. Primeiramente foi a automação
industrial ligada ao controle e à supervisão das linhas de produção, depois a de
edifícios comercial mais voltada às áreas patrimonial e institucional. Chegamos agora
à automação residencial, um mercado emergente que já é realidade em todo o Brasil
com soluções interessantes e diferenciadas voltadas aos serviços para o usuário.
O objetivo desse trabalho é discutir as possibilidades de aplicação dos
sistemas de automação residencial disponíveis no mercado, fazer a apresentação de
alguns equipamentos existentes e suas aplicações e propor um projeto exemplo de
infra-estrutura básica para a automação de uma residência.

xii

13

1

1.1 Introdução
Imagine que ao se chegar a casa, a banheira de hidromassagem já esteja ligada

e cheia, com a água na temperatura preferida. Agora, suponha que, após o banho, a
refeição escolhida mais cedo já esteja quente, dentro do microondas, que desligará
exatamente no momento em que se sair do banho. Após o jantar, pode-se deitar e
assistir um filme, podendo contar com o cenário perfeito, apenas ao toque de um
botão: as cortinas automaticamente se fecham, o ar-condicionado é ligado, as luzes
mais fortes do ambiente são desligadas e as mais fracas são acesas, enquanto o telão
desce de um compartimento no teto e para, exatamente no ponto ideal previamente
determinado, onde o morador só terá que inserir o filme no equipamento e aproveitar a
história.
É um equívoco pensar que tudo isso é pura ficção. Algumas dessas tecnologias
de automação já estão ao alcance dos usuários residenciais.

Trata-se de novas

tecnologias que procuram oferecer conforto, praticidade, produtividade, economia,
eficiência e rentabilidade, com valorização da imagem do empreendimento e de seus
usuários.
Com a automação residencial o que se objetiva é a integração de tecnologias
de acesso à informação e entretenimento, com otimização dos negócios, da Internet, da
segurança, além de total integração da rede de dados, voz, imagem e multimídia. Isso é
obtido através de um projeto único que envolve infra-estrutura, dispositivos e software
de controle cuja meta é garantir ao usuário a possibilidade de controle e de acesso à
sua residência à distância, dentro ou fora da mesma.
O papel da automação vai além do aumento da eficiência e qualidade de vida,
ele está intimamente ligado ao uso eficaz da energia e dos demais recursos naturais,
sendo importante para a economia e o meio ambiente. O mercado está cada vez maior
e mais acessível, visto que são inúmeros os sistemas como áudio, vídeo, segurança,
telefonia, ar condicionado, persianas, dentre outros que podem ser integrados num
projeto [20].

14
A figura 1 ilustra as possibilidades possíveis para automação de uma
residência [2].

Figura 1 - Possibilidades em automação residencial

1.2 Histórico da Automação Residencial
A automação residencial e predial migrou-se dos conceitos utilizados em
automação industrial. Porém, em virtude da diferente realidade entre o uso dos dois
tipos de arquiteturas, têm sido criadas tecnologias dedicadas para ambientes onde não
se dispõe de espaço para grandes centrais controladoras e pesados sistemas de
cabeamento. No entanto, nas residências não são necessárias lógicas complexas e
dispositivos que controlam os processos de produção industrial, porém requer diversos
tipos de interfaces, vários equipamentos, configurações diferentes de acordo com cada
cliente.

15
A década de 70 é considerada um marco importante na história da automação,
quando são lançados nos EUA os primeiros módulos inteligentes de automação, os
chamados X-10. O protocolo X-10 é uma linguagem de comunicação que permite que
produtos compatíveis se comuniquem entre si através da linha elétrica existente. Para
isso, não são necessários novos e custosos cabeamentos. No mercado, existe uma
gama enorme de produtos X-10, de diversos fabricantes. Pela sua característica básica,
o sistema X-10 é recomendado para aplicações autônomas, não integradas. Uma de
suas limitações é de operar apenas funções simples tipo liga/desliga e dimerização de
luzes.
É um sistema de fácil implantação, pois não precisa de intervenção. Em
contrapartida, torna-se um sistema instável, visto que a rede elétrica pode ocasionar
comportamentos falhos dos componentes seja por duplicidade de fase, falta de energia
ou descargas eletromagnéticas. Outro empecilho para sua utilização em larga escala é
sua baixa integração com os demais sistemas automatizados que utilizam cabeamentos
dedicados (áudio, vídeo, alarmes).
Porém, a tecnologia X-10 é apontada como a de maior sucesso comercial. O
mercado americano é o maior consumidor desta tecnologia onde já se venderam
dezenas de milhões de dispositivos X-10. Sua divulgação e simplicidade técnica fazem
com que estes dispositivos tenham um baixo custo sendo facilmente adquiridos em
vários locais.
Já na década de 80, com o desenvolvimento da informática pessoal (PC) com
interfaces amigáveis e operações extremamente fáceis, novas possibilidades de
automação surgem no mercado. Porém, o final da década de 90 é o grande responsável
pela vasta gama de novidades para o mercado de automação residencial. Algumas
conquistas tecnológicas incorporadas ao nosso dia a dia, como o telefone celular e a
Internet, despertaram no consumidor o gosto pelas facilidades que representam.
No Brasil, ainda em seus primeiros passos, a automação residencial já envolve
incorporadores, construtores, arquitetos e projetistas que oferecem várias opções para
sistemas integrados em residências.

16
A indústria de construção civil está começando a adequar seus projetos
residenciais visando criar uma infra-estrutura para automação residencial. São
constatadas consultas cada vez mais freqüentes de incorporadores imobiliários que
desejam adotar soluções de tecnologia e sistemas em seus novos empreendimentos
como: cabeamento estruturado para dados, voz e imagem, sistemas de segurança,
áudio e vídeo, controle de iluminação, cortinas e venezianas automáticas, utilidades
(como aspiração central, irrigação, piso aquecido e outras), o que aponta para um
crescimento exponencial da oferta de novos imóveis preparados para receber
automação. Pois, mais do que tecnologia por si só, a automação residencial, procura
atender os aspectos tecnológicos que possam trazer mais conforto, economia e
segurança ao usuário.
Embora este seja um panorama otimista para o Brasil, é preciso atentar para
algumas condições que podem dificultar o ritmo deste esperado crescimento. Entre as
principais, estão:
• Falta de conhecimento específico dos projetistas: percebe-se um
crescente interesse de arquitetos e projetistas pelo tema, no entanto
muitos ainda se mostram inaccessível às novidades e nem sempre
contribuem positivamente no processo de melhoria dos projetos de
infra-estrutura;
• Ausência da cultura da automação residencial entre os usuários finais, o
que prejudica a percepção dos seus reais benefícios;

Para afastar estas incertezas e reforçar os aspectos positivos da automação
residencial, empresas brasileiras e profissionais têm se empenhado num trabalho de
esclarecimento, divulgação e inovação, trazendo benefícios para este emergente
mercado.

1.3 Características
Existem hoje no mercado, sistemas que oferecem vários tipos de recursos e
cabe ao usuário escolher a programação que atenda melhor às suas necessidades.

17
Agregar e alterar funções aos equipamentos de segurança, de home theater e todos os
eletrodomésticos da casa são algumas dessas programações. Todos os dispositivos
podem ser acionados pela mesma interface, seja ele um controle remoto, telefone ou
voz. Podem também, ativar a programação assim que identificarem o usuário ou
receberem ordens pelo telefone simulando alguém em casa, acendendo uma luz ou
abrindo as persianas. O equipamento de segurança pode emitir avisos sonoros e visuais
ou discar os números dos serviços de emergência quando detectar algum intruso ou
qualquer outro tipo de perigo.
As características fundamentais que devemos encontrar num sistema
inteligente são:
• Capacidade para integrar todos os sistemas – os sistemas interligados
por meio da rede doméstica devem possibilitar o monitoramento e o
controle externos, bem como atualização remota de software e detecção
de falhas.
• Atuação em condições variadas – o sistema deve ser capaz de operar
em condições adversas (clima, vibrações, falta de energia) e prover
múltiplas

interfaces

para

os

diferentes

usuários,

segundo

o

entendimento tecnológico, idade, etc., bem como auxiliar portadores de
deficiência.
•

Memória – o sistema deve ser capaz de memorizar suas funções
principais mesmo em regime de falta de energia, deve possibilitar a
criação de um histórico das últimas funções realizadas e prover meios
de checagem e auditoria destas funções.

• Noção temporal – o sistema deve ter a noção de tempo, bem como dia e
noite e estações climáticas a fim de possibilitar a execução de processos
e atividades baseadas nestes aspectos.
• Fácil relação com o usuário – o sistema deve prover interfaces de fácil
acesso e usabilidade, pois os usuários detêm diferentes níveis de
instrução e entendimento sobre novas tecnologias.

18
• Facilidade de reprogramação – o sistema deve permitir a fácil
reprogramação dos equipamentos e prover ajustes pré-gravados em
casos de falha ou mau funcionamento.
• Capacidade de autocorreção – o sistema deve ter a capacidade de
identificar uma seleção de problemas e sugerir soluções.

Um ambiente inteligente é aquele que aperfeiçoa certas funções inerentes à
operação e administração de uma residência ou edifício. Estabelecendo uma analogia
com um organismo vivo, a residência moderna parecerá ter vida própria, com cérebro
e sentidos [1].

19

2

REDES DOMICILIARES
2.1 Introdução
Assiste-se hoje uma grande oferta de produtos de diferentes tecnologias que se

propõem a fornecer recursos de rede dentro dos nossos lares e também o
compartilhamento do acesso a Internet a alta velocidade. Uma rede domiciliar é um
sistema de comunicação que visa à interconexão de dispositivos encontrados em
residências, normalmente restritos a uma distância de 300 metros, e que tem como
objetivo a comunicação, o conforto, a economia de energia, a segurança, a assistência
e o lazer [14].
Cabe, agora, o usuário juntamente com o responsável pela automação, este
denominado integrador de sistema, avaliar quais sistemas irá implantar, levando em
conta a situação financeira do proprietário e quais tipos de protocolos melhor atenderá
às expectativas de projeto.
Na Figura 2 são mostrados as principais tecnologias encontradas para redes
domésticas.
Tecnologias Rede
Doméstica

Inteconexão de
dispositivos

Redes de controle e
automação

Redes de dados
LAN

FireWire, Bluetooth, USB,
IrDa

Konnes, LonWorks, X10, EIB,

Ethernet, HomePlug,
HomePNA, WiFi

EHS, Batibus, ZigBee

Figura 2 - Tecnologias rede doméstica

No próximo item, é feita uma breve análise da maioria dessas tecnologias.

20
2.2 Principais Sistemas
2.2.1 Sistema X10
A linha de automação doméstica criada pela companhia X-10 baseia-se em
dois componentes básicos: transmissores e receptores. A comunicação entre estes
dispositivos é feita pela rede elétrica (powerline).
Os módulos receptores são simples adaptadores que se ligam entre o
dispositivo a controlar (por exemplo, um aparelho eletrodoméstico ou uma lâmpada) e
a rede elétrica.
A figura 3 ilustra a topologia da rede domiciliar através da rede elétrica [3].

Figura 3 - Topologia da rede domiciliar através da rede elétrica

Existem duas classes básicas de módulos receptores: os módulos de lâmpadas
e os módulos de aplicativos. Os primeiros permitem ligar ou desligar e efetuar a
diminuição ou aumento do nível de intensidade luminosa das lâmpadas
incandescentes. Os segundos usam um relé para ligar ou desligar qualquer aplicativo
que a eles se encontre conectado, pelo qual permitem controlar motores, lâmpadas
fluorescentes, etc.
A tabela 1 ilustra os principais receptores.

21
RECEPTOR

AÇÃO

APLICAÇÕES

Módulo de Equipamento

ON/OFF

Equipamentos Elétricos de som, TV

Módulo de Lâmpadas

ON/OFF/DIM

Lâmpadas

Interruptor de Parede

ON/OFF/DIM

Luzes Residenciais

Tomadas de Corrente Elétrica ON/OFF/DIM

Controle Total

Módulo Universal

OPEN/CLOSE

Controle dos sistemas aspersões, portões de garagem.

Módulo de Campainha

SOM

Sinal Recebido

Módulo de Sirene

SOM

Alarme de Segurança

Tabela 1- Principais receptores do Sistema X10

Os atuadores são os dispositivos que permitem controlar os equipamentos que
se encontram conectados aos receptores instalados. A maioria dos atuadores apresenta
botões para envio de comando aos dispositivos, podendo este ser feito de forma
manual, automática e programada, desde que introduzido no sistema cronômetros e
sensores. Pode-se ainda ter um controle central inteligente, gerenciado por um
software, permitindo o agendamento e a programação de eventos sucessivos de
ativação [5]. A tabela 2 mostra uma relação dos atuadores mais comuns:

ATUADOR

AÇÃO

APLICAÇÕES

Atuador de Mínimo/Máximo

ON/OFF/DIM

Controle de luzes e dispositivos fixos

Mini Cronômetro

Modo manual e cronômetro
ON/OFF/DIM

Horários e tempos para luzes e dispositivos de segurança

Comando sem fio

ON/OFF/DIM

Envio de sinais de rádio a receptores, para ativação de dispositivos

Interruptor de Parede sem fio

ON/OFF/DIM

Resposta Telefônica

ON/OFF

Controle de dispositivos X10

Atuadores de ordenação

Eventos programáveis

Programa de eventos sucessivos

Envia sinais de rádio a receptores que ativarão dispositivos de rede
X10

Tabela 2 - Principais atuadores do Sistema X10

Alguns outros dispositivos permitem uma automação mais integrada
agregando controle de presença, monitoramento e sensibilidade à luz. E ainda
permitem o comando remoto das funções de controle através de dispositivos de luz
infravermelha. A tabela 3 detalha alguns desses dispositivos:

22
DISPOSITIVO

AÇÃO

APLICAÇÕES

Sensores de Luminosidade ON/OFF

Abertura de janelas à entrada de Sol

Sensores de movimento

ON/OFF

Acionamento de Lâmpada devido movimento dentro e fora da residência

Termostatos

ON/OFF

Controle de equipamentos de HVAC

Sensores de Janelas

Aberto/Fechado

Acionamento de alarme devido invasão

Painel de segurança

Alarme e chamada

Acionamento de luzes e realização de chamadas aos serviços de segurança

Comando Remoto

Programação

Controle similar aos controles remotos de TV e vídeos

Emissão de infravermelho Sinais de infravermelho Controle de equipamentos domésticos

Tabela 3 - Outros dispositivos do Sistema X10

A tecnologia X10 transmite dados binários através da corrente elétrica usando
um pulso de sinal na freqüência de 60 Hz AC, quando o sinal cruza o ponto "zero" da
curva de freqüência. Para reduzir erros, são usados dois "cruzamentos" no zero para
transmitir ou zero ou um. O um binário é representado por um pulso de 120 kHz no
primeiro cruzamento e uma ausência de pulso no segundo; um zero binário é
representado por uma ausência de pulso no primeiro e um pulso de 120 kHz no
segundo.
Uma mensagem básica em X-10 usa 13 bits. Os primeiros 4 bits são um
código de entrada, os 4 seguintes um código de ambiente, os 4 seguintes um código de
função ou unidade e o último bit representa a função. Este último bit indica se os 4
anteriores devem ser interpretados como função ou como unidade. Para acionar um
equipamento X-10 serão necessários dois conjuntos de 13 bits, um para transmitir o
endereço e outro para transmitir o comando em si. Todo comando é transmitido duas
vezes, no entanto os receptores X-10 só precisam receber uma vez para operar. A
duplicação de comando ajuda a assegurar que o comando foi recebido mesmo com a
presença de ruído na transmissão.
Pela sua característica básica, a de operar pela linha elétrica existente, o
sistema X-10 é recomendado para aplicações autônomas, não integradas. Uma de suas
limitações é de operar apenas funções simples tipo liga ou desliga e dimerização de
luzes. A rede elétrica, por sua vez, pode ocasionar alguns comportamentos
imprevisíveis dos componentes, seja por duplicidade de fase, falta de energia ou
descargas eletromagnéticas.

23
Por se tratar de produtos relativamente baratos e de fácil aplicação, somos
tentados a utilizar o X-10 em variadas aplicações pela casa toda, tais como liga ou
desliga de luzes remotas e acionamento de eletrodomésticos e portas à distância. No
entanto, como sua confiabilidade é limitada, não se recomenda seu uso em aplicações
críticas (ligadas à segurança doméstica, por exemplo) já que o estabelecimento de
sistemas de monitoramento para avaliar o comportamento de um equipamento X-10
acrescenta complexidade e custos elevados ao sistema. Outro empecilho para sua
utilização em larga escala é sua baixa integração com os demais sistemas
automatizados que utilizam cabeamentos dedicados (áudio, vídeo, alarmes, por
exemplo). Isto limita seu uso, pois poderia acrescentar dificuldade de manuseio para o
usuário, que se veria às voltas com interfaces diferentes para cada sistema de
automação.
Outros problemas técnicos que podem vir a ocorrer com esse sistema são:
• Ruído: em uma rede elétrica, sem blindagem, são inúmeras as fontes de
ruídos, podem ser ruídos injetados pelos próprios eletrodomésticos ou
ruídos de freqüência.
• Distância entre os pontos de acesso: quanto mais longe os pontos,
maior a atenuação do sinal e a incidência de ruído.
• Descontinuidade de impedância: ao longo da rede, mesmo se as
tomadas estão sendo utilizadas ou não, criam-se pontos de reflexões de
sinal e interferência espectral.
• Carga: todos os eletrodomésticos conectados nas tomadas, mesmo que
desligados, constituem uma carga resistiva e reativa dissipando a
energia transmitida em alta freqüência.
• Alta freqüência: geralmente, quanto maior a freqüência, maior a
atenuação do sinal em meios físicos.
Concluindo, diríamos que o X10 pode ser uma boa solução nos casos de
residências já construídas, onde se quer evitar transtornos com reformas custosas, e
deve ser dirigido para aplicações não integradas e não críticas. Levando-se em conta

24
estas restrições, pode-se obter excelente relação custo/benefício, além de sua facilidade
de instalação e operação.

2.2.2 Sistema EIB
O sistema EIB (European Installation Bus) é um sistema aberto e de alta
confiabilidade, desenvolvido pela EIBA (European Installation Bus Association).
Trata-se de um sistema operacional distribuído, baseado no modelo de referência OSI
(Open Systems Interconnection), para controle de redes, otimizado para o controle de
casas e edifícios. As novas exigências e o aumento do uso de sistemas de comando e
de vigilância nos edifícios e habitações modernos podem ser considerados um dos
principais responsáveis pelo surgimento do Sistema EIB.
A evolução dos equipamentos produziu uma maior complexidade e
morosidade nas instalações dos dispositivos, bem como um aumento dos riscos (em
particular de incêndios) e dos custos de instalação. Então foram precisamente o
aumento excessivo de cabos e dos condutores utilizados nas instalações dos
equipamentos que motivou a procura de um tipo de instalação simples, mais racional e
flexível, que permitisse maior descentralização das diferentes funções.
A tecnologia EIB é uma resposta a essa necessidade e baseia-se numa única
linha de comando de expansão radial que possibilita não apenas a transmissão de todas
as funções sem qualquer restrição, mas também a redução do número de cabos, dos
riscos de incêndio, sem aumentar os custos de instalação.
O sistema EIB é um sistema distribuído ponto a ponto (cada dispositivo
comunica diretamente com os restantes, o que se traduz por uma resposta mais rápida),
que pode conter até 65536 dispositivos.
Além disso, a técnica de barramento (bus) é apropriada para qualquer tipo de
edifícios (sejam eles, por exemplo, residências, escritórios, hotéis ou escolas).
A figura 4 mostra a configuração de uma rede baseada no protocolo EIB.

25

Figura 4 -Rede baseada no protocolo EIB

Apesar de no início se usar unicamente um cabo do tipo telefônico como
suporte físico das comunicações, hoje se anseia que no nível MAC (Medium Access
Control) do OSI o EIB possa funcionar sobre os seguintes meios físicos:
• EIB.TP: Sobre o par de condutores a 9600 bps. Usa o protocolo de
comunicação CSMA-CA (Carrier-Sense Multiple Access with Collision
Avoidance) onde são evitadas as colisões, maximizando a largura de
banda disponível. Foi o primeiro meio de comunicação a ser
disponibilizado.
• EIB.PL: Transmite o sinal por correntes Portadoras comunicando a
1200/2400 bps sobre os 230V/50Hz. Usa a modulação SFSK (Spread
Frequency Shift Keying), semelhante à FSK (Frequency Shift Keying) ,
mas com maior separação entre as portadoras. A distância máxima sem
repetidor é de 600 metros.
• EIB.net: Utiliza a rede Ethernet a 10 Mbps (IEC 802-2). É usado como
linha tronco entre linhas e/ou áreas do EIB, permitindo a transferência
de telegramas EIB através do protocolo IP entre instalações muito
afastadas. Anteriormente este problema era resolvido utilizando
modems EIB e a rede telefônica comutada.

26
• EIB.RF: Transmite o sinal por radiofreqüência, conseguindo-se
distâncias até 300 metros em campo aberto. Para maiores distâncias
podem ser usados repetidores. Também pode ser usado no interior das
casas ou dos edifícios.
• EIB.IR: Transmite o sinal por infravermelho, até uma distância máxima
de aproximadamente 12 metros. Ideal para o uso com comandos à
distância em salas ou salões onde se pretende controlar os dispositivos
EIB instalados se o número destes ou as distâncias a cobrir estão dentro
do limite indicado.
• EIB.MMS: permite adicionar serviços multimídia dedicados.
O sistema é controlado por eventos. A sua espinha dorsal percorre todo o
edifício ou habitação. Os sensores e atuadores ligam-se à linha de bus. Uma vez
ligados, todos os dispositivos, podem trocar informação que é transmitida em série, de
acordo com certas regras (protocolo de bus). Para isso é necessário que a informação
obtida pelos sensores seja armazenada em pacotes. São estes pacotes que serão
enviados, através do bus, a um ou mais atuadores. Por exemplo, um sensor de luz pode
não estar somente programado para comunicar com certas lâmpadas, mas também para
comunicar com as persianas das janelas, enviando-lhes mensagens para abrirem ou
fecharem, de acordo com a luz do dia [4].
Para que tudo isto funcione, os sensores e atuadores possuem um endereço
físico. Deve-se então proceder a uma programação das configurações para decidir
quais sensores comunicam com quais atuadores. Isto permite a criação de uma única
função ou uma comunicação em grupo (criação de uma cena).
Uma das vantagens do sistema bus é que qualquer dispositivo é capaz de se
comunicar com outro pela rede elétrica sem a necessidade de se instalar um novo
cabeamento. E, muitos não necessitam de um controlador central, o que o torna
simples e escalável para qualquer ambiente de automação residencial. São ideais para
retrofitting, pois não requerem cabeamento adicional nem mão de obra especializada
em redes e cabeamento estruturado.

27

2.2.3 Sistema LonWorks
LonWorks, ou simplesmente LON (Local Operating Network), é uma
tecnologia produzida pela Echelon Corporation e introduzida no início dos anos 90.
Trata-se de uma tecnologia que tem como principais objetivos a criação e a
implementação de redes de controle interoperacionais, habilitando as ferramentas
necessárias à construção de nós inteligentes, subsistemas e sistemas, bem como a sua
instalação e manutenção.
Trata-se de uma tecnologia e não de um produto final, uma vez que é
exclusivamente vendida para a indústria e não aos utilizadores finais, sendo uma
solução completa para redes de controle distribuído. A alta confiabilidade
demonstrada, assim como a possibilidade da sua ligação à Internet, aliadas à facilidade
de obtenção de todo o material hardware e software necessário ao suporte do seu
desenvolvimento, instalação e gestão, levaram a que a tecnologia LonWorks fosse
rapidamente aceita no mercado da automação doméstica.
Todo o sistema LonWorks é controlado pelo grupo LonMark Interoperability
Association, o qual garante a compatibilidade de todos os produtos utilizados ("Plug
and Play"), ainda que provenientes de diferentes fornecedores.
A priori, para se conectar à rede é necessário incluir apenas um transceptor
adequado, tornando viável que a tecnologia seja integrada ao dispositivo sem que haja
o aumento de tamanho. Os transceivers também merecem destaque pela variada gama
de opções e velocidades de comunicação: Par trançado (1.25Mbps), Power link (par
trançado com alimentação embutida - 78 Kbps), Powerline (rede elétrica - 10 Kbps),
Cabo Coaxial (1.25 Mbps) , Fibra Ótica (1.25 Mbps) ou RF (4.8 Kbps).
A plataforma LonWorks é constituída pelos seguintes componentes:
• Nós;
• Neuron Chips;
• Protocolo LonTalk;
• Variáveis de rede;
• Ferramentas de desenvolvimento, monitoramento e teste.

28

Qualquer dispositivo LONWorks usa um microcontrolador especial Neuron
Chip. Este chip atribui um Neuron ID (48 bits) a cada dispositivo de uma forma
unívoca dentro de uma rede de controle LONWorks. O controle dos dados é feito
através do protocolo LonTalk que faz o endereçamento e o transporte da informação
ponto-a-ponto.
Em relação ao Neuron Chip podemos salientar:
• Tem um identificador único, o Neuron ID, que permite direcionar
qualquer nó de forma unívoca dentro de uma rede de controle
LonWorks. Este identificador, com 48 bits, é gravado na memória
EEPROM durante a fabricação do circuito.
• O suporte lógico que implementa o protocolo LonTalk, proporciona
serviços de transporte e roteamento ponto a ponto. Está incluído um
sistema operacional que executa e planifica a aplicação distribuída e
que manipula as estruturas de dados que são comunicadas pelos nós.
• Estes circuitos comunicam entre si enviando mensagens que contêm a
direção do destinatário, informação para o roteamento, dados de
controle, assim como os dados da aplicação do utilitário e um lista
como código detector de erros. Todas as comunicações de dados são
iniciadas num Neuron Chip. Uma mensagem pode ter até 229 octetos
de informação para aplicação distribuída.
Os dados podem existir sob duas formas:
A mensagem explícita ou a variável de rede. As mensagens explícitas são a
forma mais simples de enviar e receber dados entre duas aplicações residentes em dois
Neuron Chip do mesmo segmento LonWorks. As variáveis de rede proporcionam um
modelo estruturado para a troca automática de dados distribuídos num segmento
LonWorks. São menos flexíveis que as mensagens explícitas, mas evitam que o
programador da aplicação distribuída esteja dependente dos detalhes das
comunicações.

29
No que diz respeito aos fabricantes, Echelon só concedeu licença a três
fabricantes de semicondutores, os quais devem pagar royaltis por cada circuito
fabricado. Além disso, o desenho do Neuron Chip permanece secreto e nenhum outro
fabricante, além destes três, pode fabricar este produto. A não existência de
concorrência real e a produção ser controlada pela Echelon, faz com que os nós
LonWorks não tenham um preço competitivo para as aplicações residenciais. Portanto,
apesar da Echelon se empenhar em dizer que é um sistema aberto, a realidade vem
demonstrando que não o é.
O Neuron Chip proporciona uma porta específica de cinco pinos que pode ser
configurada para atuar como interface de diversos transmissores-receptores de linha e
funcionar a diferentes velocidades binárias. O LonWorks pode funcionar sobre RS-485
com isolamento óptico, acoplado a um cabo coaxial ou de pares do tipo telefônico,
sobre correntes portadoras, fibra óptica, radiofreqüência ou infravermelho.
O transmissor-receptor é encarregado de adaptar os sinais do Neuron Chip aos
níveis necessários a cada meio físico.
Na tabela 4 resumem-se as características mais importantes de cinco modelos
mais usados atualmente.
Transceiver

Meio Físico

PLT-22

Correntes
Portadoras

TT-10A

Par de
condutores
tipo telefônico

78 Kbps

LPT-10

Par de
condutores do
tipo telefônico

78 Kbps

TPT/XF 78
TPT/XF 1250

Velocidade
Binária
5,4 Kbps

Topologia de
rede
Qualquer uma
em redes de
baixa tensão, o
par de
condutores sem
alimentação.
Bus, estrela ou
anel. Qualquer
combinação
destes.

Distância
Nº Nodos
Outros
Máxima
Depende da
Depende da Compatível com
atenuação entre atenuação PLT-20 e PLT-21
o emissor e
entre o
receptor e do
emissor e
ruído na linha receptor e do
ruído na linha
500 metros, até
64
Compatível com
2700 metros
FTT-10 e LPT-10
com duplo bus e
impedâncias nos
extremos.
Bus, estrela ou 500 metros, até 32,64,128 em
Capaz de
anel. Qualquer
2700 metros
função do
alimentar à
combinação
com dois bus e
consumo
distância nós do
destes.
impedâncias nos
mesmo par de
extremos.
condutores

Par de
78 Kbps
BUS
1400 metros
condutores
Par de
1,25 Kbps
BUS
130 metros
condutores
Tabela 4 - Características dos módulos LonWorks mais usados

64
64

Isolado com
transformador
Isolado com
transformador

30

2.2.4 Sistema Smart House
O Sistema SMART HOUSE (Casa Inteligente) foi criado nos Estados Unidos
(Washington D.C.), na segunda metade dos anos oitenta, pela SMART HOUSE L. P.
(Limited Partnership), para National Association of Home Builders (NAHB).
Comporta cinco subsistemas: controle/comunicações, telecomunicações,
energia elétrica, rede coaxial e energia natural. Destes, o núcleo é sem dúvida o
subsistema de controle/comunicações, que transmite sinais de controle a 50 kbps.
Inclui um controlador (System Controller), uma fonte de energia de 12V DC,
cabeamento específico, sensores e atuadores. Possui, além disso, circuitos integrados
que formatam mensagens, efetuam a conversão entre protocolos série, implementam o
endereçamento dos nós e proporcionam uma interface de controle.
Definem-se três tipos de aplicações, subdivididas em três classes: simples,
normal e complexa.
As aplicações das três classes ligam-se ao sistema através de conectores que
possuem três linhas de estado e uma linha de controle. As duas últimas classes
requerem um circuito integrado que implementa as camadas física e lógica do
protocolo. As aplicações complexas exigem o uso adicional de um microprocessador.
O custo elevado das instalações, decorrente da variedade de cabos
empregados, que exigem muitas vezes o recurso de técnicos especializados, levou a
SMART HOUSE à criação de um tipo de cabeamento único e de fácil aplicação,
constituído por três grupos de cabos:
• Cabo de Derivação (Branch Cabling): Cabo de potência convencional
+ cabo digital de dados para minimizar a interferência mútua e reduzir
custos. O cabo digital consiste em quatro pares de cabos entrelaçados;
• Cabo de Aplicações (Applications Cable): Cabo digital de dados + cabo
de potência DC para os sensores);
• Cabo de Comunicações (Communications Cable): Cabo coaxial para
vídeo + cabo telefônico).

31
A maior parte das mensagens é transmitida por sensores, aplicativos, tomadas
e pelo controlador do sistema, num cabo de seis condutores.
O subsistema de telecomunicações usa quatro pares entrelaçados e permite a
acomodação de aplicativos telefônicos, digitais e analógicos, modems, decodificadores
de multifreqüência e dispositivos de voz. Em conjunto com o subsistema de
controle/comunicações, o sistema de telecomunicações permite que se efetue o acesso
por telefone às funções de segurança da casa e que se efetue o controle remoto dos
dispositivos.
Os cabos digitais de sinalização são utilizados para o controle de dispositivos,
status e mensagens de dados. O sistema utiliza uma topologia em estrela, no centro da
qual se encontra o controlador de sistema.
A figura 5 ilustra a topologia de rede de um sistema Smart House.

Figura 5 - Topologia de rede Sistema Smart House

O controlador de sistema é um módulo eletrônico que tem como função a
gestão e o controle da comunicação de até 30 ramos de rede (cada um destes pode ter
até 30 nós ou pontos de ligação). É também responsável pela implementação de todos
os protocolos, executa eventos programados e seqüenciais temporizados, é responsável
pela gestão da base de dados, do encaminhamento e coordenação de outras funções.

32
Nesse sistema, sempre que os interruptores são ativados, é enviado um sinal de
12V DC, que será detectado pelo controlador do sistema. Este, por sua vez, envia a
potência AC para as tomadas adequadas (segundo tabelas pré-programadas), as quais a
aplicarão, desde que esteja ligado um dispositivo.
O subsistema de controle/comunicações implementa um par de canais série
assíncronos, a 9600 bps, via RS232. Um desses canais serve de interface entre
subsistema de controle/comunicações e o subsistema de telecomunicações. O outro
permite aos técnicos de serviço o acesso ao sistema.

2.2.5 Sistema EHS
O EHS (European Home System) foi desenvolvido pela indústria européia de
microprocessadores, com o devido suporte da Comissão Européia, criando uma
tecnologia econômica que iria permitir a implantação da domótica no mercado
residencial. O resultado foi a especificação do EHS no ano de 1992. O modelo OSI
(Open Standard Interconnection) foi a topologia escolhida.
Desde o seu início ficaram envolvidos nesta tecnologia a maior parte dos
fabricantes de eletrodomésticos e de áudio e vídeo, empresas distribuidoras de
eletricidade, água e gás, as operadoras de telecomunicações, fabricantes de
microprocessadores e fabricantes de equipamento elétrico e eletrônico. O conceito
base foi a de criar um protocolo aberto que permita cobrir as necessidades de
conectividade dos produtos de todos os fabricantes, utilitários e fornecedores de
serviços.
O objetivo principal do EHS foi cobrir às necessidades da automação da
maioria das habitações européias cujos proprietários não usavam sistemas com maior
potência, por ser mais caro (como o EIB ou o Lonworks), devido à necessidade de
mão de obra especializada para a sua instalação. O campo de aplicação do EHS é
mesmo a área residencial.
Em 1990 foi criada a EHSA (European Home System Association), que integra
firmas pertencentes a diferentes ramos de atividade, tais como: construção civil,

33
indústrias de instalação e fornecimento de sistemas de telecomunicações, arquitetos,
etc.
A partir da data da sua constituição a EHSA vem criando novas condições que
possibilitem a introdução de aplicações interativas, integradas em casas e edifícios, o
que vem conseguindo graças à implementação das seguintes medidas:
• Transformar a especificação EHS numa norma aberta;
• Promover facilidades de ensino, treinamento e venda de produtos;
• Definir especificações de testes de conformidade;
• Organizar seminários e participações em exposições;
• Distribuir EHSA demonstrativos;
• Iniciar o processo de convergência dos sistemas EHS, EIB e Batibus
num sistema único, pela junção dos dois últimos (trata-se de sistemas
incompatíveis) com elementos da especificação EHS.
A EHSA impulsionou o desenvolvimento de um circuito integrado
(St7537HS1) que permitia transmitir dados por um canal série de modo assíncrono
através da rede elétrica de baixa tensão (correntes portadoras). Esta tecnologia,
baseada na modulação FSK (Frequency Shift Keying), suporta a velocidade de 2400
bps e também pode-se utilizar cabos de pares, do tipo telefônico, como suporte de
sinal.
Atualmente, tem-se usado ou desenvolvido os seguintes meios físicos:
• PL-2400: Correntes Portadoras a 2400 bps.
• TP0: Cabo de dois pares a 4800 bps (idêntico ao meio físico do
Batibus).
• TP1: Cabo de dois pares/Coaxial a 9600 bps.
• TP2: Cabo de dois pares a 64 Kbps.
• IR-1200: Infravermelho a 1200 bps.
• RF-1100: Radiofreqüência a 1100 bps.

As características de cada meio físico suportado pelo protocolo são mostradas
na tabela 5 [6].

34

Par Trançado
tipo2

TP1

Meio Físico

Par Trançado
tipo1

TP2

Cabo Coaxial
CX

Linha de
Energia
PL

Rádio

Infra- vermelho

RF

IR

Aplicação

Tlefonia,
Propósito geral,
ISDN, dados,
controle.
controle.

Áudio, Vídeo,
TV, dados,
controle.

controle

Telefone sem
fio, controle.

Controle remoto

Taxa de
Transmissão

9.6 kbps

64 kbps

9.6 kbps

2.4 kbps

1.2kbps

1.1 kbps

Accesso

CSMA/CA

CSMA/CD

CSMA/CA

CSMA/ack

CT2

-

Alimentação

35 V

35 V

15 V

230 Vac

-

-

Codificação

-

TDM

FDM

-

FDM

-

Topologia

livre

barramento

barramento

livre

livre

Livre

Unidades

128

40

128

256

256

256

Alcance

500 m

300 m

150/50 m

casa

50-200 m

sala

Tabela 5 - Tipos de meios físicos EHS

A especificidade do meio físico de transmissão não afeta a confiabilidade da
comunicação, graças às camadas mais baixas do protocolo. Este decide o momento em
que cada dispositivo pode iniciar a transmissão (utilizando a técnica do CSMA Carrier Sense Multiple Access).
Todas as mensagens deverão ser confirmadas através de mensagens de
confirmação (ACKs - acknowledgments). Se estas não forem recebidas, proceder-se-á
à retransmissão das primeiras. As técnicas de detecção de erros empregadas dependem
do meio de comunicação utilizado. No caso da rede elétrica, por exemplo, é usada a
seguinte técnica: emprego de códigos redundantes para detectar e corrigir erros tanto
ao nível da linguagem de computador como ao nível da mensagem.
A configuração usa códigos únicos de endereçamento, permitindo a cada
seção de rede a utilização até 256 terminais de endereço (sensores e atuadores). As
seções de rede podem ser interligadas através de encaminhadores, o que permite o
aumento da sua capacidade até 1012 endereços.
O protocolo apresenta as seguintes características: “Plug and Play”,
interoperabilidade, possibilidade de expansão e configuração automática.

35
EHS é um protocolo criado baseado nos requisitos que a automação
residencial exige, sendo um protocolo muito amplo e com várias camadas de
implementação.

2.2.6 Sistema CEBus
O CEBus (Consumer Electronic Bus) ou HPnP (Home Plug and Play) é um
protocolo de comunicação, ponto-a-ponto, de mensagens de controle relativamente
curtas sobre os meios de comunicação disponíveis numa casa. Este protocolo para
automação doméstica é uma norma dos Estados Unidos (EIA - Electronics Industries
Association) e surgiu há mais de dez anos [7]. A norma CEBus surgiu em 1984, para
dar resposta às necessidades da automação doméstica decorrentes dos seguintes fatos:
• Inexistência de uma forma padronizada que permitisse aos diferentes
dispositivos comunicarem entre si;
• Incompatibilidade entre os diferentes produtos existentes no mercado,
provenientes de fabricantes distintos;
• Incompatibilidade entre formatos (designadamente no que diz respeito
aos dispositivos de controle remoto para televisões, rádios, etc.),
responsável pela enorme confusão no meio dos consumidores.
Este protocolo apresenta as seguintes características:
• Arquitetura aberta;
• Expansível;
• Comunicação e Controle Distribuído. Não necessita de um controlador
centralizado;
• “Plug and Play”.
CEBus possui os seguintes meios de comunicação:
• PLBus: rede de energia elétrica;
• TPBus: Par trançado. Normalmente usado em aparelhos de baixa
potência;
• IRBus: Infra-Vermelho a 10 kbps/s com freqüência portadora de 70 a
80 KHz;

36
• RFBus: Rádio freqüência que opera a 902 MHZ;
• CXBus: Cabo coaxial. Normalmente usado em circuito de TV.
Com esta variedade de escolha do meio de comunicação, alguns sistemas de
automação podem ser instalados, sem necessidade de colocar novo cabeamento. Estes
sistemas podem usar a rede elétrica para troca de dados entre os componentes e, para o
controle remoto, infravermelhos ou radiofreqüência.
Todos os meios físicos de comunicação transportam o canal de controle
CEBus e transmitem a informação com o mesmo rítmo de transmissão (cerca de 8000
bits por segundo). Também podem transportar canais de dados com larguras de bandas
adequadas para vídeo e áudio, dependendo do meio de comunicação físico. Os
comandos e as informações de estado são transmitidos no canal de controle na forma
de mensagens, compostas por pacotes de bytes. A maior parte da especificação do
CEBus é dedicada à especificação do canal de controle.
O formato das mensagens CEBus de controle é independente do meio de
comunicação usado. Cada mensagem contém o endereço destino, sem nenhuma
referência aos meios de comunicação onde o emissor e o receptor estão colocados.
O CEBus suporta uma topologia flexível. Um dispositivo pode ser colocado
em qualquer lugar onde seja necessário e poderá ligar-se a qualquer meio de
comunicação, para o qual terá uma interface CEBus apropriada. As mensagens podem
ser enviadas entre os diferentes meios de comunicação, através do uso de um
dispositivo eletrônico denominado encaminhador. Na Figura 6 pode-se visualizar uma
rede CEBus típica, com três meios de comunicação interligados por encaminhadores.
Os sensores e atuadores são colocados nesta rede, no local que for mais conveniente. O
controlador (cluster controller), ilustrado na figura, é responsável pela organização de
uma aplicação que pode ser, por exemplo, a iluminação ou a gestão de energia.

37

Figura 6 - Exemplo de topologia CEBus.

Todos os pontos de ligação dos dispositivos em cada um dos meios de
comunicação são tratados logicamente tal como se estivessem num barramento. Esta
tecnologia emprega CSMA/CDCR ("Carrier- Sensing Multiple Access with Collision
Detection and Collision Resolution"), o que permite que qualquer dispositivo existente
na rede possa acessar o meio de comunicação a qualquer momento. Contudo, um
dispositivo que pretenda enviar um pacote de dados deve verificar se a linha de
barramento está livre. Todos os dispositivos lêem o endereço de destino contido na
mensagem. Só o dispositivo que possuir um endereço igual ao da mensagem é o que
pode acessá-la.

2.2.7 Sistema Batibus
O Batibus tem uma velocidade binária única de 4800 bps a qual é mais que
suficiente para a maioria das aplicações de controle distribuído. Utiliza um cabo
blindado do tipo telefônico e admite as topologias em barramento, estrela, anel ou
árvore ou qualquer combinação destas. A única indicação a respeitar é não atribuir
direções físicas idênticas a dois dispositivos da mesma instalação.
Este protocolo é totalmente aberto, isto é, ao contrário do que sucede com o
protocolo LonTalk do Lonworks, o protocolo do Batibus pode ser implementado por

38
qualquer empresa interessada em introduzí-lo nos seus produtos ou equipamentos,
descrito nas normas francesas NFC 46620 e seções seguintes, nas normas européias
(CENELEC) e mundiais (ISO/IEC JTC 1 SC25), operando de uma forma distribuída
sem um ponto de controle central.
No nível de acesso, este protocolo usa a técnica CSMA-CA (Carrier Sense
Multiple Access with Collision Avoidance) semelhante à Ethernet, esta usa a CSMACD, mas evitando as colisões. Isto é, se dois dispositivos tentam acessar ao mesmo
tempo o barramento, ambos detectam uma colisão, então só aquele que tiver mais
prioridade continua a transmitir, e o outro termina a transmissão retomando-a no
instante seguinte. Esta técnica é praticamente a mesma do EIB.
A filosofia é que todos os dispositivos Batibus escutam tudo o que circula no
barramento, todos processam a informação recebida, mas só aqueles que tiverem sido
programados irão filtrar a mensagem e a enviarão à aplicação existente em cada
dispositivo. A direção física é atribuída tal como no X-10 através de microinterruptores ou mini-teclados.
Sempre que se torne necessário modificar o posicionamento dos módulos ou
das funções usadas, basta mudar o endereço ou ligar um componente adicional ao
barramento [10].

2.2.8 Sistema Konnex
O Konnex é uma iniciativa promovida por três associações européias: EIBA
(European Installation Bus Association), BCI (Batibus Club International ), EHSA
(European Home Systems Association).
Os objetivos desta iniciativa, com o nome de “Convergência”, são:
• Criar um único padrão para a domótica e automação de edifícios que
cubra todas as necessidades e requisitos das instalações profissionais e
residenciais no âmbito europeu;
• Melhorar as prestações dos diversos meios físicos de comunicação,
sobretudo na tecnologia de radiofreqüência, fundamental para a efetiva
consolidação da domótica;

39
• Introduzir novos modos de funcionamento que permitam aplicar uma
filosofia “Plug&Play” a muitos dispositivos típicos de uma casa;
• Envolver as empresas fornecedoras de serviços como as de
telecomunicações e de eletricidade, com o objetivo de desenvolver a
tele-gestão nas casas;
Resumindo, partindo dos sistemas EIB, EHS e Batibus, trata-se de criar um
único padrão europeu que seja capaz de competir em qualidade, prestações e preços,
com outros sistemas norte-americanos como o Lonworks ou CEBus.
Atualmente a associação Konnex está terminando as especificações do novo
modelo (versão 1.0) o qual será compatível com os produtos EIB instalados.
Pode afirmar-se que o novo padrão terá o melhor do EIB, do EHS e do Batibus e que
aumentará consideravelmente a oferta de produtos para o mercado residencial.
A versão 1.0 contempla três modos de funcionamento:
S-mode (System mode): a configuração do modo sistema usa a mesma
filosofia que o EIB atual, isto é, os diversos dispositivos ou modos da nova instalação,
são instalados e configurados por profissionais com ajuda de um software (ETS)
especialmente concebido para este propósito. Está sendo programado para o uso em
instalações mais complexas que impliquem um elevado nível de integração e de
funções a implementar como edifícios de escritórios, indústrias, hotéis, grandes
moradias, etc. Só os instaladores profissionais e certificados terão acesso a este tipo de
material. Os dispositivos S-mode só poderão ser comprados através de distribuidores
especializados.
E-mode (Easy mode): na configuração do modo simples os dispositivos são
programados em fábrica para realizar uma função concreta. Mesmo assim devem ser
configurados alguns detalhes no local da instalação mediante o uso de um controlador
(como uma porta residencial) ou mediante micro-interruptores alojados nos
dispositivos (semelhante ao X-10 ou outros dispositivos proprietários que há no
mercado). Um instalador sem formação em informática ou qualquer utilizador final um
pouco engenhoso, poderão adquirir dispositivos E-mode em lojas de produtos elétricos
e começar a instalá-los. Só que a funcionalidade destes produtos está limitada, pois

40
vem estabelecida de fábrica. A vantagem deste modo é que os dispositivos se
configuram num instante selecionando nos micro-interruptores as opções oferecidas
mediante um pequeno manual de instruções. Para os que conheçam o X-10, de uso
extenso nos EUA, sabem que os dispositivos E-mode irão funcionar com a mesma
filosofia.
A-mode (Automatic mode): na configuração do modo automático, com uma
filosofia “Plug&Play”, nem o instalador nem o utilizador final têm de configurar o
dispositivo.

Este

modo

será

especialmente

indicado

para

ser

usado

em

eletrodomésticos e equipamentos de entretenimento. Com a filosofia Plug&Play, o
utilizador final não tem de se preocupar em ler os complicados manuais de instalação
ou se perder num mar de referencias ou especificações. Assim que liga o dispositivo
A-mode à rede este se registrará nas bases de dados de todos os dispositivos ativos no
momento na instalação ou casa e colocará à disposição dos demais os seus recursos
(processador, memória, entradas/saídas, etc.). A expectativa é que esses produtos terão
amplo mercado de comércio. São os fabricantes de eletrodomésticos e de
equipamentos áudio e vídeo e de Portas Residenciais assim como os fornecedores de
serviços (telecomunicações, elétricas) os mais interessados nestes tipos de produtos e
que permitirão oferecer novos serviços aos seus clientes de forma rápida e sem
necessidade de complicadas instalações.
Este sistema poderá funcionar sobre:
• Par de condutores (TP1-9600bps): aproveitando a norma EIB
equivalente.
• Par de condutores (TP0 -4800bps): aproveitando a norma Batibus
equivalente.
• Powerline

(PL110- 110kHz, 1200bps): aproveitando a norma EIB

equivalente.
• Powerline (PL132 – 132kHz, 2400bps): aproveitando a norma EHS
equivalente.
• Ethernet: aproveitando a norma EIB.net.
• Radiofreqüência: aproveitando a norma EIB.RF

41
• Over IP: através do ANubis.
O ANubis ( Advanced Network technology for Unified Building Integration) é
uma iniciativa para o desenvolvimento de padrões abertos que possibilitam a
integração do Konnex com a Internet através da criação de componentes de software.

2.2.9 Bluetooth
Bluetooth é o nome dado a um protocolo de rádio, baseado em saltos em
freqüência de curto alcance, que visa substituir os cabos de conexão existentes por
uma conexão universal, sem fio, de maneira robusta, barata, e de baixo consumo.
A arquitetura do Bluetooth e suas características técnicas estão definidas nas
especificações denominadas Core (Núcleo) e Profiles (Perfis). Enquanto a
especificação do núcleo define como o sistema funciona (protocolos, camadas,
especificações técnicas, etc.), o documento que define os perfis determina como os
diversos elementos que compõe o sistema podem ser empregados para a realização das
funções desejadas. Ao contrário de outros padrões, a especificação do Bluetooth
compreende não apenas as camadas mais baixas da rede, mas também a camada da
aplicação. Dentre os tipos de aplicação prevista, podem-se citar transferências de
arquivos, rádios digitais, fones de ouvido sem fio, acesso a redes locais, entre outros.
O Bluetooth opera na faixa de freqüência ISM, acrônimo de Industrial,
Scientific and Medical (Industrial, Científica e Médica). Esta faixa de freqüência não é
regulamentada pelos órgãos competentes, podendo ser utilizada livremente por
qualquer entidade que o adquirir.
Devido à grande quantidade de ruído na faixa ISM, a transmissão de dados é
realizada utilizando-se a técnica de espalhamento de espectro (spread spectrum ) por
saltos em freqüência (frequency hopping). Esta técnica consiste em dividir a banda
existente em canais independentes e ir chaveando a freqüência de transmissão dos
dados ao longo do tempo. Desta forma, consegue-se minimizar os efeitos causados por
sinais externos, bem como eliminar o problema de atenuação do sinal por múltiplos
caminhos (multipath-fading), tornando a transmissão de dados mais robusta.

42
O padrão BlueTooth define 79 canais de RF com faixa de 1 MHz cada,
abrangendo a faixa de freqüência que vai de 2.042 kHz a 2.080 kHz. Na maioria dos
países, a faixa ISM compreende as freqüências de 2.400 kHz a 2.483,5 kHz. Os
primeiros 2 MHz e os 3,5 MHz finais atuam como guarda de banda. A transmissão de
dados ocorre a uma taxa de 1Mbps. No caso de países que possuem uma faixa ISM
menor, como, por exemplo, a França, o meio é dividido em um número menor de
canais de RF, mais especificamente em 23 canais. Sistemas deste tipo não são
compatíveis com o padrão original.
A especificação do Bluetooth define três classes de transmissores, a saber:
• Classe 1: potência máxima de transmissão de 100 mW, obtendo um
alcance de até 100 metros.
• Classe 2: potência máxima de transmissão de 2.5 mW, para alcances de
10 metros.
• Classe 3: potência máxima de transmissão de 1 mW, para alcances de
10 metros.
A transmissão dos dados é realizada utilizando-se modulação GFSK
(Gaussian Frequency Shift Keying), sendo o bit 1 representado por uma variação
positiva da freqüência, e o bit 0 por uma variação negativa da mesma.
Os elementos que definem a estrutura do Bluetooth são mostrados na figura 7
[11].

43

Figura 7 - Protocolos do Bluetooth

Na parte mais baixa da pilha de protocolos está a camada de rádio, que
corresponde à camada física do modelo OSI; esta camada lida com a transmissão de
dados via RF e sua modulação.
A camada a seguir, Baseband, ou banda base, descreve a especificação do
Controlador de Enlace do Bluetooth (LC), sendo responsável pelo protocolo de
controle e por várias rotinas de enlace de baixo nível.
O LMP, em seguida, corresponde ao Protocolo de Gerenciamento de Enlace
(Link Manager Protocol), utilizado na configuração e controle dos mesmos.
HCI representa a Interface de Controle do Host (Host controller Interface),
provendo às camadas superiores uma interface padrão de acesso ao Controlador e ao
Gerenciador de Enlace.
O próximo elemento, L2CAP, de Logical Link Control and Adaptation
Protocol (Protocolo de Adaptação e Controle do Enlace Lógico), realiza a
segmentação e montagem de pacotes, a multiplexação e demultiplexação dos mesmos,
e lida ainda com os requisitos de qualidade de serviço.

44
Acima dele, o protocolo RFCOMM emula uma porta serial convencional,
permitindo que dispositivos já existentes possam ser facilmente incorporados ao
sistema.
Por fim, o SDP (de Service Discovery Protocol, ou Protocolo de Descoberta
de Serviço) permite que sejam descobertos quais os serviços disponíveis nos
dispositivos Bluetooth, e quais as suas características.
Os demais elementos representam os diversos tipos de perfis definidos na
especificação.

2.2.10 ZigBee
ZigBee é um padrão que será definido por uma aliança de empresas de
diferentes segmentos do mercado, chamada "ZigBee Alliance". Este protocolo está
sendo projetado para permitir comunicação sem fio, confiável, com baixo consumo de
energia e baixas taxas de transmissão para aplicações de monitoramento e controle.
Para implementar as camadas MAC (Medium Access Control) e PHY (Physical Layer)
o ZigBee utiliza a definição 802.15.4 do IEEE, que opera em bandas de freqüência
livres [8].
A figura 8 ilustra as aplicações do protocolo ZigBee.

Figura 8 - Aplicações do ZigBee

A figura 9 mostra as camadas que compõe um dispositivo ZigBee.

45

Figura 9 - Camadas do ZigBee

As principais características das camadas PHY e MAC são resumidas na
tabela 6.
Padrão

Freqüências
2.4-2.4835 GHz

16 (11 a 26)

868-870 MHz
902-928 MHz

802.15.4

Técnica de
Modulação

Nº de Canais

Taxa de
Dados

DSSS, O-QPSK

250 kbit/s

1 (0)

DSSS, BPSK

20 kbit/s

10 (1 a 10)

DSSS, BPSK

40 kbit/s

Tabela 6 -Caracteristicas das camadas MAC e PHY

A camada de rede tem as seguintes responsabilidades:
• Inicializar uma rede.
• Habilidade de entrar e sair de uma rede.
• Configuração de novos dispositivos.
• Segurança dos dados de saída.
• Distribuição de endereços, pelo coordenador, para os dispositivos que
entram na rede.
• Sincronização com a rede.
• Roteamento de "frames" para o destino correto.
A camada Aplicação é constituída de três principais componentes: Suporte à
aplicação, "ZigBee Device Object" e às funções definidas pela empresa que
desenvolveu o dispositivo.

46
Os serviços fornecidos no suporte à aplicação são Descovery e Binding. O
primeiro procura que outros pontos estão ativos na região de alcance daquele
dispositivo. O segundo une dois ou mais dispositivos considerando suas necessidades e
serviços.
ZigBee device Object é onde está definido o papel do dispositivo na rede, se
ele atuará como coordenador, roteador ou dispositivo final.
A tabela 7 destaca as principais diferenças entre estes protocolos Bluetooth e
ZigBEE:

ZigBee

Bluetooth

Padrão (MAC + PHY)

IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.1

Taxa de Transferência

250kbps

750kbps

Corrente na Transmissão

30mA

40mA

Corrente em Espera

3uA

200uA

Tempo de acesso a rede

30ms

3s

15ms

3s

15ms

2ms

Tempo de transição dos escravos
(dormindo para ativo)
Tempo de acesso ao canal

Tabela 7 - Diferenças entr Bluetooth e ZigBee

Outra diferença relevante entre estes dois padrões é o tipo de alimentação dos
dispositivos. Em aplicações Bluetooth, geralmente, os dispositivos são recarregados
periodicamente, como celulares e PDAs (Personal digital assistants). Enquanto, no
padrão Zigbee estes podem ser alimentados com pilhas alcalinas comuns e a
expectativa de duração das mesmas é superior a dois anos.
Ao analisarmos estas diferenças, podemos concluir que ZigBee e Bluetooth
são duas soluções diferentes que têm características para endereçar requisitos de
aplicações diferentes. Mesmo que ocorram pequenas modificações nestes padrões as
características principais serão mantidas. As diferenças entre estes padrões são
provenientes da arquitetura na qual eles foram desenvolvidos.

47

2.3 Conclusão
Após a breve análise de cada uma das principais tecnologias apresentadas, é
apresentado a seguir um estudo comparativo, tendo em vista a escolha daquela que
mais vantagens oferecessem. Para isso foram selecionados, entre as diferentes
características gerais encontradas, aquelas que são as mais importantes do ponto de
vista do utilizador comum.
Tais características constam da tabela 8 que se segue:
X10

EIB

LonWorks

CEBus

BatiBUS

SMART
HOUSE

EHS

Facilidade e
rapidez de
instalação

Boa

Moderada

Moderada

Moderada

Moderada

Difícil

Moderada

Espansibilidade
(Número de
dispositivos)

256

65536

1*1019

61000

7680

900

1*1012

Comuncação
nos dois
sentidos

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Modularidade

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Sim

Meios de
comunicação
usados

Rede elétrica,
radiofrequência,
infravermelhos.

Rede elétrica,
par trançado,
EIB Ner,
radiofrequência,
infravermelhos.

Cabeamento
específico
(coaxial).

Rede elétrica,
par trançado,
cabo coaxial,
radiofrequência,
infravermelhos.

Custo

Baixo

Moderado

Moderado e
elevado

-

Tenologias
Características

Rede elétrica,
Rede elétrica,
par trançado,
par trançado,
cabo coaxial,
Cabeamento
radiofrequência, infravermelhos,
específico (par
infravermelhos, radiofrequência,
trançado).
cabo coaxial,
fobra ótica,
fibra ótica.
barrramento de
áudio e vídeo.

Moderado

Moderado

Moderado

Tabela 8 - Comparação entre os sistemas domóticos

A tabela 9 tenta ilustrar quais as procedências de alguns sistemas, quais
empresas formas percussoras e o país de origem.

48

Iniciativa
Batibus

Procedência
Percussor / Promotor
País
Merlin Gerin (Schneider
França
Eletric)

Europa

EIB

Siemens

EHS

Comissão Européia

X10

Pico Eletronics Ltd.

EUA

Mundial

Lon Works

Echelon

EE.UU.

Mundial

Associação
CEBus

Alemanha

Âmbito de
aplicação

União
Européia

Europa
Europa

das

Indústrias Eletrônicas de EE.UU.

EE.UU

EE.UU
HBS

Japão

Japão

Tabela 9 - Origem das Tecnologias da Automação Residencial

Neste capítulo tentou-se fazer uma apresentação das redes domésticas
existentes ou em estudo. No próximo capítulo iremos mostrar alguns produtos para
automação residencial existentes no mercado.

49

3

SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL DISPONÍVEIS

NO MERCADO BRASILEIRO
3.1 Introdução
No mercado de automação encontram-se produtos com diferentes níveis de
automação, sendo estes classificados em autônomos, integrados e complexos.
Nos sistemas autônomos é possível ligar ou desligar um subsistema ou um
dispositivo específico de acordo com um ajuste pré-definido. Neste esquema, cada
dispositivo ou subsistema é tratado, independentemente, sem que dois dispositivos
tenham relação um com o outro.
Nos sistemas integrados existem centrais de automação onde os projetos
podem ter múltiplos subsistemas integrados a um único controlador. A limitação está
em que cada subsistema deve ainda funcionar unicamente na forma a qual o seu
fabricante pretendia. Basicamente, trata-se apenas de controle remoto estendido a
diferentes locais.
Já os sistemas complexos permitem uma maior integração através de
softwares, possibilitando a criação de uma “Casa Inteligente”, visto que os produtos a
serem integrados podem ser modificados e personalizados para atender as
necessidades do proprietário. Assim, o sistema complexo torna-se um gerenciador, ao
contrário do integrado que necessita de um controlador remoto.
Sendo assim, a automação residencial utiliza basicamente os sistemas
complexos visto que esta tem o objetivo de integrar diversos subsistemas como
entretenimento, segurança, aquecimento, climatização, gerenciamento de energia e
outros, fornecendo assim praticidade, conforto e economia para o dia a dia dos
usuários. A seguir listam-se alguns subsistemas e dispositivos que podem ser
automatizados no ambiente residencial.

50
3.2 Sistema HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar condicionado)
3.2.1 Ar Condicionado
Existe na área de climatização, sofisticados sistemas que podem ser
automatizados para edificações inteligentes oferecendo vantagens exclusivas, como
interoperabilidade entre sistemas, facilidade de operação, conexão com a Internet e o
mais importante uma interface que permite ao administrador coordenar as situações
críticas do sistema em uma única tela de computador. As figuras 10 e 11 mostram
modelos existentes no mercado [12].

Figura 10 - Aparelho de ar condicionado tipo janela.

Figura 11 - Aparelho de ar condicionado Split.

O sistema possui um software supervisor que consegue controlar as mais
variadas aplicações da automação. Com os supervisores é possível o gerenciamento
completo da instalação, de forma local ou remota (Ethernet, modem, rádio, etc),
através de telas gráficas animadas, alarmes com mensagens de som/voz pré-gravadas,

51
envio automático de e-mails e muito mais, compatíveis com as plataformas
Windows95/98/NT/2000/XP, facilitando a operação pelo usuário.
Os controladores de campo se adaptam aos mais diferentes tipos de instalação.
Eles vão desde controladores de uso geral (PLC) com tecnologia “Fuzzy Logic”, que
podem ser programados para os mais variados tipos de aplicações, a controladores
dedicados a tarefas específicas.
A interface utilizada é um dispositivo que permite fácil visualização,
monitoramento, configuração e o acesso a todos os dados dos controladores da rede e
executa uma série de tarefas de monitoramento e configuração dos sistemas, sem a
necessidade de utilizar computadores (Fig. 12) [13]. São protegidos por senha e os
dispositivos de interface local podem ser usados tanto de forma portátil, montados
remotamente ou ainda montados no próprio painel de controle.

Figura 12 - Interfaces para programação de temperatura do equipamento de ar condicionado.

Os sistemas de climatização possuem ainda termostatos que são projetados
para obter o máximo desempenho de seu sistema proporcionando um confiável e
preciso controle de temperatura. Apresentam modelos com um e dois estágios de frio e
calor e possuem programação horária para até quatro períodos por dia e funcionam
com comandos de 24VAC. Estes termostatos combinam inteligência com operações
simples em um acabamento elegante.

3.2.2 Piso Aquecido
O sistema de aquecimento consiste em converter todo o solo em um grande
painel emissor de calor. A grande virtude do sistema é manter uma temperatura

52
constante sem retirar umidade do ambiente. O princípio é simples: o ar aquecido pelo
piso torna-se menos denso que o ar frio e sobe. O ar frio desce e é aquecido pelo piso.
Essa circulação de ar garante que todo o ambiente fique aquecido uniformemente. O
aquecimento é feito através de um cabo elétrico disposto como uma serpentina dentro
do contra-piso. O cabo se aquece, propagando o calor pelo piso e, deste, para o ar.
Sobre o contra-piso é instalada uma camada de isolante térmico - poliuretano,
vermiculita ou EPS de alta densidade. Réguas plásticas são fixadas em uma camada de
argamassa nivelada e cintas calefatoras de aço inoxidável revestidas com PVC ficam
presas, formando a serpentina por toda a laje. Cobrindo o sistema, é colocada a
argamassa para proteção mecânica e instalado o piso. A figura 13 mostra como pode
ser feita a instalação para se ter o piso aquecido [15].

Figura 13 – Exemplo de instalação para piso aquecido

Em dias frios, um termostato (Figura 14), programado para deixar o ambiente
com uma temperatura mínima, deve ser acionado [15]. O consumo, por esse método, é
de 70W hora por m² de piso aquecido e atinge até 28ºC. O consumo é de 100 W/m². A
instalação é rápida e um ambiente de 30m² fica pronto em duas horas.

53

Figura 14 - Exemplo de termostato programável

O tipo de piso não influi no funcionamento do sistema. Alguns materiais
conduzem melhor o calor, como pedra e cerâmica, e aquecerão um pouco mais rápido.
Com a madeira acontece o contrário, porém esta demorará mais para perder calor. A
única exceção são os pisos elevados, pois o ar localizado entre o contra-piso e o piso
funciona como isolante térmico e diminui a propagação do calor.
Em cada ambiente é instalado um sistema independente do outro, que podem,
inclusive, ser ajustados para temperaturas diferentes. Todo espaço é aquecido
uniformemente, para não dar a sensação de que o chão está quente. Para que não haja
desperdício de energia nesses casos, as portas e janelas que ligam esses espaços devem
ficar fechadas. Não há necessidade de manutenção e o sistema pode ser usado sem
restrições em ambientes úmidos, mesmo que haja vazamento.
A figura 15 detalha os cabos utilizados em ambientes secos ou úmidos [15].

Figura 15 - Tipos de cabos usados em piso aquecido

No Brasil, a maior parte das instalações é realizada na região serrana do estado
do Rio de Janeiro, sul de Minas Gerais, Estado de São Paulo e Região Sul, tendo os
banheiros como preferência para instalação. Já nos Estados Unidos, até alguns prédios
públicos como presídios e escolas contam com o aquecimento pelo piso.

54
3.3 Controle de dispositivos elétricos
3.3.1 Iluminação
Muitas tecnologias vêm se desenvolvendo dentro das diferentes opções que
compreende a automação residencial. Algumas já se tornaram essenciais em todos os
tipos de ambientes, como os sistemas para controle de iluminação, presentes em casas,
apartamentos e escritórios, além de grandes empresas, teatros, hotéis e hospitais.
Estes sistemas inteligentes de iluminação podem acentuar os detalhes
arquitetônicos de uma sala ou criar um clima especial, seja ele romântico ou festivo.
Ligando e desligando automaticamente, podem proteger uma casa de invasores,
fazendo-a parecer ocupada na ausência de seus proprietários. Uma outra vantagem é a
economia de eletricidade, pois a intensidade de luz é regulada conforme a necessidade
e as lâmpadas não precisam ficar totalmente acesas como acontece normalmente. Para
tanto, pode-se controlar lâmpadas com dimmers (atenuadores de potência), que
possibilitam diminuir a quantidade de potência da carga através de limitadores de
tensão elétrica. Os dimmers antigos não passavam de reostatos ligados em série com a
lâmpada. Eram grandes, pouco eficientes e não eram confiáveis, já que podiam
superaquecer e causar incêndios.
Com os avanços da eletrônica, foi possível desenvolver atenuadores de
potência com semicondutores, que funcionam como interruptores de alta velocidade,
ligando e desligando 120 vezes por segundo. Eles são menores e mais eficientes que os
de reostato, cabendo facilmente em uma caixa de parede padrão 4x2. As maiores
vantagens obtidas com o uso de dimmers com semicondutores são o aumento da vida
útil da lâmpada e a economia de energia elétrica resultantes da atenuação da potência.
Os atenuadores atuais conseguem reduzir a intensidade luminosa de lâmpadas de
naturezas diferentes, como incandescentes, dicróicas (com transformadores) e até
fluorescentes, de uma forma segura e prática, podendo substituir interruptores sem
qualquer necessidade de obra ou instalação especial.
No crescente mercado de pequeno porte, os fabricantes de sistemas para
controle de cenas de iluminação vêm lançando produtos modulares e de menor custo,
permitindo assim que residências, escritórios, consultórios, restaurantes e lojas

55
também possam se beneficiar com as cenas. O usuário tem fácil acesso às funções do
seu sistema através de controles variados. As interfaces são amigáveis e adequadas
para a finalidade principal do sistema, proporcionando mais conforto, economia e
segurança.
O mais simples tipo de controle de iluminação requer pouco mais que módulos
ligados em tomadas simples de parede. Normalmente o mais utilizado é o sistema X10.
Alguns controladores (interruptores, teclados de parede ou consoles de mesa)
incluem timers (radio relógios especiais) ou sensores de luz solar. Assim, as lâmpadas
podem ser acesas conforme o horário programado ou então quando a luz solar for
insuficiente. Este sistema caracteriza-se pela relativa simplicidade de instalação e
baixo custo.
Do outro lado desta simplicidade estão os sofisticados sistemas de controle
que operam através de seu próprio cabeamento dedicado. Sistemas que podem ser para
um só ambiente ou multi-ambientes. Gerenciados por controladores inteligentes,
através deles a iluminação da casa pode ter um desempenho surpreendente. Eles
podem responder a uma variedade de sinais, desde um sensor de presença até a
ativação de um videocassete. Eles podem escurecer e clarear em níveis bastante
precisos, criando os chamados cenários, ou iluminar um caminho pré-definido, do hall
até o quarto, por exemplo. Mais importante que isso, estes sistemas inteligentes podem
gerenciar outros sistemas eletrônicos, como o de segurança, de ar condicionado /
aquecimento e de entretenimento, podendo-se programar um sistema de iluminação de
tal forma que o toque de um interruptor instrua o sistema de segurança a ser armado e
acender certas luzes.
Sistemas para ambiente único, também chamados de dimers multicircuito de
parede, permitem qualquer combinação de luzes com várias intensidades ao toque de
um botão. Assim, um mesmo ambiente pode ser iluminado para uma festa, para leitura
ou focando uma obra de arte. Os efeitos decorativos, neste caso, são formidáveis. Estes
sistemas de ambiente único podem causar um grande impacto numa sala, mas para

56
controlar a iluminação de uma casa inteira, será necessário um sistema de controle
central que se comunica com todos os interruptores da casa.
Já existem sistemas de controle de iluminação que não utilizam fio. Os
interruptores se comunicam com as lâmpadas através de controle remoto universal ou
específico conforme a figura 16. Pelo fato de não utilizarem fio, são instalados e
expandidos com mais facilidade.

Ilustração 16 - Controle remoto para controle de iluminação

A figura 17 mostra um exemplo de instalação do sistema de iluminação
Scenario[16].

Figura 17 - Exemplo de Sistema de Iluminação

Os cenários também podem ser disparados a partir da leitura biométrica na
porta de entrada. As preferências como iluminação, temperatura do ar-condicionado,
enchimento da banheira, som, entre outras, são automaticamente ajustadas e iniciadas
de acordo com a pessoa que está entrando na residência.

57
É óbvio que tudo isso é maravilhoso, mas deve-se levar em conta a
funcionalidade do projeto, pois não adianta carregar a central de controle com funções
de menor relevância e a relação custo benefício não ser alcançada.

3.3.2 Cortinas, Persianas e Toldos
Apesar de parecer um elemento de conforto sem importância, a motorização
de cortinas e toldos pode reverter em grandes benefícios aos ambientes em que são
implantados.
Os sistemas, quando atrelados a centrais de automação, sensores crepusculares
ou até mesmo, sistemas de segurança, podem compor vários eventos interessantes aos
ambientes. Como exemplo, pode-se descrever a função em que a motorização de
cortinas ou persianas age como um elemento do sistema de segurança. Quando
programamos nossa central de automação para realizar uma "simulação de presença",
as cortinas e toldos, quando motorizados, assumem um papel importante, pois poderão
interagir com a central e movimentar-se, simulando a presença de alguém no ambiente,
frustrando a invasão. Outra função seria a de que quando estes elementos estão ligados
a sensores, como crepusculares, elas podem recolher ou mesmo abrirem-se quando
programado em caso de chuva, por exemplo.
A figura 18 ilustra como pode ser feita a motorização das cortinas ou persianas
[17].

Ilustração 18 - Exemplo de motorização de cortinas

58
O motor é instalado diretamente no trilho da cortina, podendo acionar
qualquer cortina, sem importar seu tamanho ou material. Pode ser controlado através
de um controle remoto, ou pode ser acionado também por interruptor. Os motores
específicos para persianas permitem definir com precisão a inclinação das lâminas.
A automatização aumenta a vida útil das cortinas, persianas e toldos, devido à
subida e descida em velocidade constante durante os ciclos de utilização e à
eliminação de cordas, cintas e outros meios de acionamentos manuais sujeitos à
degradação.

3.3.3 Irrigação de Jardins
Para valorizar ainda mais a obra, investe-se no paisagismo, onde as plantas
fazem da casa um ambiente mais humano e acolhedor. Um jardim bem cuidado
necessita de uma irrigação de forma competente, e para tanto um sistema de irrigação
automática vem sendo utilizada cada vez mais no Brasil, em residências e
empreendimentos imobiliários.
As vantagens desse sistema são inúmeras. O benefício mais evidente e
importante é, sem dúvida alguma, a beleza da paisagem do jardim, a exuberância das
flores, plantas e gramados, mas proporciona ainda o uso racional e econômico da água
e a valorização da propriedade. Com este sistema a irrigação é feita de maneira
uniforme e pulverizada, bem diferente dos jatos d’água das mangueiras, que acabam
estragando as plantas e flores mais delicadas.
A irrigação dos jardins pode ser acionada automaticamente através da leitura
do percentual de umidade do solo ou programação horária, facilitando a manutenção e
valorizando o seu investimento. Isto faz do sistema uma grande comodidade em caso
de viagens.
Os aspersores mais indicados para jardins são os escamoteáveis (Figura19)
que são enterrados ao nível do solo e, durante a operação de irrigação elevam-se,
conforme o tipo de área e de plantas, de 5 a 30cm pela própria pressão da água. Eles
ficam escondidos e só aparecem quando necessário. Os aspersores são definidos pelas
áreas a serem irrigadas. Quando são estreitas e recortadas, utilizam-se aspersores para

59
distâncias de 0,6 m a 4,6 m e com ângulos de abertura de 90°, 180°, 270°, 360° ou
com ângulo ajustável de 0° a 360°, evitando-se molhar áreas calçadas e a própria casa,
sem necessidade.

Figura 19 - Exemplo de aspersor para irrigação de jardins

A irrigação pode ser programada para ser executada várias vezes ao dia,
devendo-se escolher os horários mais adequados para cada tipo de planta ou
localização no jardim. Irrigar durante a noite tem a vantagem da menor evaporação e
maior absorção da água. Além disso, o sistema pode ser programado para funcionar
diariamente ou a cada 2, 3 ou 5 dias, dependendo da estação do ano.
Projeta-se a irrigação em diversos setores, para que se possa fornecer as
quantidades adequadas de água. Assim, o dimensionamento do sistema leva em
consideração a área a ser irrigada (se está em local ensolarado ou com sombra), tipos
de plantas e aspersores, vazão total necessária e o clima local determinado pelo índice
de evapo-transpiração. O índice mede a água perdida por evaporação no solo e por sua
superfície e pela transpiração, que é a água efetivamente utilizada pela planta. O
sistema pode contar também com um sensor de chuva (Figura 20), que irá bloquear o
comando elétrico de acionamento da bomba e válvulas em dias chuvosos.

60

Figura 20 - Sensor de Chuva

O ideal para a implantação de um sistema de irrigação é que ele seja planejado
junto com o projeto de paisagismo e executado durante a construção da casa, de modo
que se possa livremente instalar a rede elétrica e de tubulação de água e, prever com
antecedência o ponto de captação de água e a necessidade de um reservatório
especialmente destinado para essa finalidade. Devendo-se prever ainda um circuito de
energia elétrica para alimentação da bomba, válvulas e controlador, e a conexão com o
sistema de automação residencial, se existir.
O custo da instalação de um sistema de irrigação automática varia conforme o
tamanho e formato do jardim, tipos de aspersores utilizados e tipos de plantas. Quanto
mais regular e ampla for a área, mais barato será o metro quadrado de implantação. O
período de instalação de um sistema gira em torno de uma semana e o seu custo de
manutenção é muito baixo.

3.3.4 Aspiração Central
O sistema de aspiração possui um processo bem simples e permite rapidez de
instalação. Uma tubulação de PVC é instalada na casa durante a construção ou reforma
e tomadas de aspiração são distribuídas em alguns dos ambientes (Fig. 21).

61

Figura 21 - Exemplo de tubulação para sistema de aspiração central

Para ativar automaticamente o sistema, basta conectar a mangueira e a sujeira
aspirada é transportada pela rede diretamente até a central (Fig. 22).

Figura 22 - Exemplo de conexão com a central

Ou pode-se simplesmente varrer a sujeira para um ponto de sucção (glutão)
situado na parede (Figs. 23). Esta central trabalha de maneira silenciosa e bastante
poderosa em relação a um sistema convencional de aspiração, chegando a uma
potência de até 5 vezes maior. Com isso, o processo, absorve muito mais poeira e
sujeira que o normal, além de possuir a vantagem de ficar instalado em um ambiente
externo ou isolado do restante como área de serviço ou garagem [15].

62

Figura 23 - Exemplo de sucção situado na parede.

O sistema de aspiração central pode ser utilizado em pisos frios, de madeira,
azulejo, mármore e carpete. É possível ainda aspirar líquidos utilizando um separador
de líquidos e sólidos.
Existem acessórios específicos para cada tipo de limpeza como nas persianas,
ventiladores de teto e acessórios para computadores. Cabe ressaltar, que não é
necessário instalar uma tomada de aspiração por ambiente, pois cada mangueira possui
comprimento variado permitindo assim a limpeza de vários lugares através de uma
única tomada. A simples introdução da mangueira de aspiração em qualquer tomada,
fecha um circuito de 24 volts que põe automaticamente em funcionamento a Central.
Além das vantagens do sistema de aspiração central citadas, podemos ainda
destacar o fim do incômodo de arrastar um pesado aparelho pela casa, o fim dos fios
elétricos e dos riscos dos rodos nos pavimentos e nos móveis e a limpeza é feita em
silêncio absoluto.

3.4 Entretenimento (Áudio, Vídeo, Multimídia)
3.4.1 Som ambiente
A execução de músicas independentes em ambientes diferentes, sem a
necessidade de aparelhos de som separados já não é mais coisa do futuro.
O sistema de som central pode se encarregar de sonorizar a casa toda, da sala
até áreas externas.

63
A figura 24 mostra um exemplo da central de distribuição e controle de áudio.

Figura 24 - Central de Distribuição de Aúdio

Para a distribuição do som de diversas fontes para todos os ambientes
desejados, são utilizados os sistemas chamados multi-room (vários ambientes) que
podem ser de três tipos básicos:
• O mais comum é um amplificador multicanal, onde cada ambiente
possui um potenciômetro (Figura 25) para controlar o volume
individualmente. Várias fontes de áudio podem ser usadas (CD, som
digital de sistemas por satélite e rádio AM/FM convencional), mas
neste caso apenas uma escolha será disponível de cada vez, ou seja,
todos os ambientes receberão o mesmo programa.
• Uma segunda possibilidade é a escolha de sistemas denominados
single-box, onde alguns fabricantes combinam todos os equipamentos
necessários (receiver, amplificador, processador e switcher) num único
produto. Geralmente, incluem também controles remotos e teclados de
parede para facilitar a operação do sistema. Também neste caso, existe
a limitação de se ouvir um único programa por vez. Através dos
teclados pode-se mudar a fonte de áudio, trocar de faixa (CD) ou de
estação (rádio) e regular o volume em cada ambiente sonorizado.
• A terceira alternativa, e a mais sofisticada, é um sistema multi-zonas
que permite que se ouça qualquer fonte de áudio a qualquer momento,
em cada ambiente. Cada zona (ou ambiente sonorizado) tem seu
próprio teclado, usado para se escolher a partir de qual fonte será
ouvido (e controlado) o som. O equipamento central deve ser escolhido
de acordo para suportar estas necessidades.

64

Figura 25 - Controle de Aúdio e Equipamentos por ambiente

Alguns destes sistemas fazem mais do que apenas sonorizar ambientes e se
comportam como verdadeiros sistemas de comunicação, ligando telefones e porteiros
eletrônicos. Também podem ser usados para distribuir sinais de vídeo para os
monitores da casa inteira.
O sistema de som ambiente é uma alternativa economicamente interessante,
pois normalmente basta um bom receptor /amplificador para sonorizar a maioria dos
ambientes, sendo que este equipamento está sempre presente nos Home Theaters, não
havendo assim necessidade de outros equipamentos.
Para não prejudicar a ambientação e garantir uma boa acústica, as caixas para
som ambiente devem ser discretas, porém eficientes. Assim, as mais utilizadas são as
de embutir em forros de gesso, normalmente de cor branca. É importante também
escolher caixas de boa qualidade de reprodução e que resistam bem ao uso prolongado.
Para sonorizar ambientes externos, como jardins e piscinas, são necessárias
caixas especialmente tratadas para ficar ao tempo. Existem inclusive caixas de som
embutidas em pedras, para melhor compor com o paisagismo (Figura 26) [19].

Figura 26 - Exemplo de caixas acústicas internas e externas

Automação residencial UFES

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (20)

Similaire à Automação residencial UFES

Similaire à Automação residencial UFES (20)

Automação residencial UFES