Sistema de iluminação residencial automatizado inteligente

2024년 6월 14일 Roberto Magalhães

Quer saber por que suas contas mensais de luz são “tão altas”? Isso ocorre porque quando uma pessoa dentro da sala sai às pressas, ela, sem saber, deixa as luzes e os ventiladores ligados.

Então o que vem depois? A única maneira de resolver isso é usar um Sistema Inteligente de Iluminação Doméstica Automatizada. Neste sistema, quando uma pessoa entra na sala, as luzes fluorescentes acendem-se automaticamente e apagam-se automaticamente quando não há nenhum corpo dentro da sala. Isso implica que todo o sistema está agora no auge do seu movimento.

Aqui usamos o microcontrolador 8051 junto com dois sensores. Estes são sensores IR ou luz LED que incidem no LDR que atuam juntos para detectar o movimento dentro da sala, enquanto o microcontrolador atua como um contador de pessoas e aumenta ou diminui dependendo do número de pessoas dentro da sala. Se a sala estiver vazia as lâmpadas, lâmpadas fluorescentes, ventiladores, etc. desligam-se automaticamente na saída da última pessoa que ali esteve presente.

Diagrama de bloco:

Figura 1: Visão geral do sistema de luz automática para casa

Descrição do componente do circuito

Antes de explicar o funcionamento vamos descobrir o que são Sensores LDR:

• Quando o nível de luz é menos intensoa resistência do LDR é alto

• Mas quando a luz incide sobre o LDR, a resistência cai

Figura 2: Imagem típica de resistor dependente de luz

Explicação do diagrama de blocos de cada LDR funcionando

Figura 3: Diagrama de blocos representando o princípio de funcionamento do LDR com microcontrolador

Figura 4: Diagrama de blocos representando a resposta do microcontrolador aos sinais do circuito LDR

Sensor funcionando

Como as propriedades já estão indicadas

Caso 1

Quando ninguém interrompe a luz que incide no LDR:

A resistência do LDR é baixa e, portanto, a base do transistor não recebe tensão suficiente para ligar o transistor e, portanto, o a tensão do coletor é quase igual à tensão de alimentação que é 5V neste caso.

Caso 2

Quando uma pessoa interrompe a luz que incide no LDR:

A resistência do LDR é alta e, portanto, o transistor liga e a tensão do coletor quase se torna igual à tensão zero.

Essas diferentes tensões do coletor são captadas pelos pinos do microcontrolador que decidem se a pessoa entra ou sai da sala.

O sensor LDR é usado apenas para fins experimentais. Na realidade, fototransistores como os sensores IR devem ser usados devido à boa sensibilidade.

Como este:

Fig. 5: Imagem típica de transmissor e receptor IR

Recursos do microcontrolador 8051

1) 8051 tem 128 bytes de RAM

2) 8051 tem 128 sinalizadores definidos pelo usuário

3) Consiste em um barramento de endereços de 16 bits

4) Também consiste em 3 interrupções internas e duas externas

5) Menos consumo de energia no 8051 em relação a outro microcontrolador

6) Consiste em um contador de programa de 16 bits e um ponteiro de dados

7) 8051 pode processar 1 milhão de instruções de um ciclo por segundo

8) Também consiste em 32 registradores de uso geral, cada um com 8 bits

9) A ROM no 8051 tem 4 Kbytes de tamanho

10) Também consiste em dois temporizadores/contadores de 16 bits

Fig. 6: Diagrama de blocos do microcontrolador 8051

Fnd: Existem dois tipos:

Ânodo Comum e Cátodo Comum

Usei cátodo comum neste projeto. Portanto, para que o display acenda, a lógica “1” deve ser enviada.

Imagem Final com todos os Componentes do Circuito

Fig. 7: Imagem mostrando circuito para detecção de entrada ou saída de visitante em ação

Detecção se uma pessoa está entrando na sala ou saindo da sala

Caso 1:

Quando a pessoa entra na sala – quando a pessoa entra na sala, primeiro o sensor1 é interrompido e depois o sensor 2

A decodificação desses dois sinais ocorre da seguinte forma: se um primeiro mínimo for detectado devido ao sensor-1, então, o segundo mínimo detectado pelo microcontrolador devido ao sensor-2 indicará que uma pessoa está entrando na sala e, portanto, o contador aumentará em um e a lâmpada será ligada.

Caso 2:

Quando a pessoa sai da sala – ela interromperá o sensor2 e depois interromperá o sensor-1.

A decodificação desses dois sinais ocorre da seguinte forma: se um punho baixo for detectado devido ao sensor-2, então, o segundo baixo detectado pelo microcontrolador devido ao sensor-1 indicará que a pessoa está saindo da sala e, portanto, o contador diminuirá em um e a lâmpada será desligada se o valor do contador chegar a zero.

Visão geral do software e do projeto

Visão geral do software

Fig. 8: Fluxograma do Código C utilizado para Detecção de Visitantes e Comutação Automática de Luzes

Outros recursos que podem ser incluídos

1) Durante o dia, quando a pessoa entra na sala, as luzes (lâmpadas) não devem acender automaticamente

2) Se a pessoa dentro da sala quiser inverter intencionalmente o estado da sala, isso pode ser feito usando o controle remoto com interface com o microcontrolador.

Visão Geral do Projeto

Fig. 9: Visão geral do algoritmo de trabalho do Sistema de Luz Automático

Código-fonte do projeto

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CÓDIGO: ESTÁ ESCRITO EM LÍNGUA ASM:

organização 0000h ljmp principal organização 0100h main:mov p0,#00h //make p0 como porta o/p BULB ESTÁ CONECTADO AQUI mov p3,#0ffh //torna p3 como porta i/p SENSORES LDR ESTÃO CONECTADOS AQUI mov p2,#00h //torna p2 como porta o/p FND ESTÁ CONECTADO AQUI movimento r0,#00h mov p2,#0ffh acima: atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada f2:jb p3.0,f1 // VERIFIQUE CONTINUAMENTE SE HÁ BAIXO NO SENSOR-1 E SENSOR-2 ALTERNADAMENTE atraso de chamada // lcall delay // ATRASO PARA CAPTURAR ESSE EVENTO CORRETAMENTE atraso na chamada // atraso na chamada // atraso na chamada // k2:jb p3.2,k2 //APÓS OCORRIDO BAIXO NO SENSOR-1 ENTÃO VERIFIQUE NO SENSOR-2 SE A PESSOA ESTÁ REALMENTE ENTRANDO NA SALA atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada inc r0 conjunto p0.0 atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada sjmp fnd1 //EXIBIR O VALOR INCREMENTADO NO FND atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada f1:jb p3.2,f2 //VERIFIQUE CONTINUAMENTE SE HÁ BAIXO NO SENSOR-1 E SENSOR-2 ALTERNADAMENTE atraso na chamada // lcall delay // ATRASO PARA CAPTURAR O EVENTO atraso na chamada // atraso na chamada // atraso na chamada // k1:jb p3.0,k1 //APÓS OCORRIDO BAIXO NO SENSOR-2, VERIFIQUE NO SENSOR-1 SE A PESSOA ESTÁ REALMENTE SAIR DA SALA. atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada dezembro r0 atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada atraso de chamada ljmp fnd2 //EXIBIR A CONTAGEM DECREMENTADA c2: cjne r0,#00h,j1 clr p0.0 ljmp para cima j1:ljmp para cima encontrar1: cjne r0,#01h,a1 movimento p2,#0f9h ljmp para cima a1:cjne r0,#02h,a2 movimento p2,#0a4h ljmp para cima a2:cjne r0,#03h,a3 movimento p2,#0b0h ljmp para cima a3:cjne r0,#04h,a4 movimento p2,#19h ljmp para cima a4:cjne r0,#05h,a5 movimento p2,#92h ljmp para cima a5:cjne r0,#06h,a6 movimento p2,#82h ljmp para cima a6:cjne r0,#07h,a7 movimento p2,#0f8h ljmp para cima a7:cjne r0,#08h,a8 movimento p2,#00h ljmp para cima a8:cjne r0,#09h,a9 movimento p2,#10h a9:ljmp para cima encontrar2: cjne r0,#00h,ac1 mov p2,#0ffh ljmp c2 ac1:cjne r0,#01h,b1 movimento p2,#0f9h ljmp c2 b1:cjne r0,#02h,b2 movimento p2,#0a4h ljmp c2 b2:cjne r0,#03h,b3 movimento p2,#0b0h ljmp c2 b3:cjne r0,#04h,b4 movimento p2,#19h ljmp c2 b4:cjne r0,#05h,b5 movimento p2,#92h ljmp c2 b5:cjne r0,#06h,b6 movimento p2,#82h ljmp c2 b6:cjne r0,#07h,b7 movimento p2,#0f8h ljmp c2 b7:cjne r0,#08h,b8 movimento p2,#00h ljmp c2 b8:cjne r0,#09h,b9 movimento p2,#10h ljmp c2 b9:ljmp c2 atraso:mov r2,#128 up1:mov r1,#0ffh aqui:djnz r1, aqui djnz r2,up1 ret fim

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Diagramas de circuito

Diagrama de circuito-8051-Luzes automáticas baseadas em microcontrolador

Vídeo do projeto

https://www.youtube.com/watch?v=dlpks3Pr-PA

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