- Projeto: CamrVolt | SMEE Medidor de Gasto Elétrico
- Disciplina: Engenharia de Software / IoT
- Docente: Prof. Luís Camargo
- Nome dos Integrantes da Equipe: Gustavo Henrique, Ícaro Botelho, Maruan Biasi, Rafael Pereira, Ricardo Falcão Schlieper
| Atividades | Responsáveis | Data | Observações |
|---|---|---|---|
| Adequação Template | Camargo | 03/09/2025 | Ajustes e Inserção do Contexto |
| Entrega 1 | Equipe CamarVolt | 10/09/2025 | Seção 1 |
| Entrega 2 | Equipe CamarVolt | 24/09/2025 | Seções 2, 3 e 4 |
| Entrega 3 | Equipe CamarVolt | 15/10/2025 | Correções e finalização do Template |
| Entrega 4 | Equipe CamarVolt | 29/10/2025 | Correções e adições ao Template |
- Introdução
1.1 Objetivo deste documento
1.2 Escopo do produto
1.3 Visão geral deste documento - Descrição geral do produto/protótipo
- Contexto para Produto/Protótipo
- Requisitos do Produto/Protótipo
- Artefatos do Produto/Protótipo
- Considerações Finais
- Apêndices (evidências de Implementação)
Este documento tem como objetivo apresentar a especificação e detalhamento do protótipo CamarVolt | Tomada medidora de gastos, um projeto de IOT. Serão descritos seus objetivos, escopo, funcionalidades e requisitos principais, de forma a orientar o desenvolvimento do dispositivo e sua integração com as camadas de software e hardware necessárias. A documentação visa servir como guia de referência tanto para a equipe de desenvolvimento quanto para validação acadêmica e técnica do projeto.
O produto é criado pela "Equipe CamarVolt" e se chama "Tomada medidora de gastos". Seus principais componentes são:
- Adaptador de tomada inteligente: Dispositivo físico que mede parâmetros elétricos relacionados ao consumo.
- Módulo de conectividade IoT: Microcontrolador responsável pela coleta, processamento inicial e envio dos dados para o servidor.
- Servidor: Software responsável por receber, armazenar e processar definitivamente os dados.
- Dashboard: Interface gráfica na web para visualização do consumo, relatórios e alertas.
A missão do CamarVolt é proporcionar monitoramento acessível, confiável e em tempo real do consumo de energia elétrica em residências, auxiliando o usuário a compreender seus padrões de uso, identificar desperdícios e reduzir gastos. O protótipo busca facilitar o controle de consumo por meio de uma interface web fácil de utilizar, permitindo ao usuário maior conhecimento sobre seus gastos, possibilitando-o a tomar decisões mais conscientes sobre sua utilização de energia.
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Seção 2: apresenta-se a descrição geral do protótipo e de suas funcionalidades;
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Seção 3: é discutido o contexto do produto, incluindo ambiente de uso, público-alvo e restrições;
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Seção 4: encontram-se os requisitos funcionais, não funcionais, de hardware, software e plataformas;
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Seção 5: são descritos os artefatos do projeto, como diagramas e modelos;
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Seção 6: cada integrante da equipe apresenta suas considerações finais;
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Seção 7: são disponibilizadas evidências de implementação, como códigos e registros experimentais.
A Tomada medidora de gastos SMEE é um sistema e produto IoT que coleta dados de tensão, corrente e potência, transmitindo-os via microcontrolador e wi-fi para um servidor central, que utilizando NodeJS, processa os dados, salvando-los em um banco de dados PostgreSQL e exibindo-os para o usuário final atravès de um website com dashboard.
O CamarVolt será constituído por dois elementos principais: o aparelho adaptador de tomada inteligente e o servidor de processamento e visualização de dados.
O aparelho será instalado diretamente em tomadas padrão brasileiro (2P+T), funcionando como um adaptador entre a tomada da parede e o dispositivo conectado. O protótipo foi projetado para uso em residências, onde o monitoramento de consumo de energia elétrica é relevante.
Residenciais: moradores que desejam acompanhar e reduzir gastos de energia.
O aparelho adaptador coleta informações de corrente elétrica através do sensor ZMCT103C, processa localmente com o módulo Wemos ESP8266 e transmite os dados via rede Wi-Fi. Os dados são enviados de forma segura para o servidor central, que pode estar hospedado localmente em um computador ou em uma plataforma em nuvem (AWS, Azure, Oracle, etc.). O servidor recebe os dados, armazena-os em um banco de dados e processa os valores de consumo. O dashboard web permite que os usuários visualizem consumo em tempo real, relatórios históricos e valores calculados de custo de energia. Presets regionais (como tarifa de energia elétrica em Joinville) podem ser utilizados, além de valores customizados fornecidos pelo usuário.
O adaptador não deve ultrapassar 10 cm em profundidade nem 5 cm em largura/altura em relação à tomada. O aparelho deve ser visualmente semelhante a adaptadores tradicionais, não podendo conter aparência ofensiva. Materiais e design devem reduzir risco de fogo e evitar choques elétricos.
Para prototipagem, serão utilizados equipamentos de soldagem, protoboard, cabos jumper e ferramentas de programação (ex.: VSCode + NodeJS). O firmware será gravado no ESP8266 através de cabo USB e ambiente de desenvolvimento compatível (Arduino IDE ou PlatformIO).
A comunicação entre aparelho e servidor deve ser criptografada. O servidor deve tratar múltiplos dispositivos simultaneamente, sem perda ou desintegração de dados. Tanto o aparelho quanto o servidor devem operar continuamente, utilizando apenas energia fornecida pela tomada (no caso do aparelho).
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RF01: Medir tensão, corrente, potência e fator de potência a cada 10 segundos.
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RF02: Calcular e armazenar o consumo total em kWh.
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RF03: Exibir gráficos e relatórios no dashboard.
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RF04: Gerar alertas em caso de sobrecarga ou consumo anormal.
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RF05: Permitir exportação dos dados em CSV/JSON.
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RF06: Conectar-se a redes Wi-Fi disponíveis.
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RF07: Enviar dados de consumo para o servidor central em tempo real.
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RF08: Calcular valores de gasto em energia elétrica a partir de custos inseridos pelo usuário.
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RF09: Oferecer presets de custo de energia elétrica (ex.: tarifa padrão de uma cidade).
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RF10: Medir correntes de até 30 amperes no máximo.
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RNF01: O sistema deve ter disponibilidade mínima de 99%.
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RNF02: O tempo de resposta dos dados deve ser inferior a 5 segundos.
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RNF03: Todos os dados transmitidos devem ser criptografados (TLS).
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RNF04: O sistema deve armazenar dados históricos por pelo menos 12 meses.
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RNF05: O dispositivo não deve exceder 10 cm de protrusão da tomada (em ângulo reto).
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RNF06: O dispositivo não deve exceder 5 cm de protrusão nas direções paralelas à tomada.
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RNF07: O design deve inibir ou reduzir risco de incêndio e choques elétricos.
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RNF08: O dispositivo não pode ter aparência ofensiva nem nomes inadequados.
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Sensore de corrente: AC 30A SCT-013-030 Não Invasivo
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Módulo medidor de energia PZEM-004T.
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Microcontrolador ESP32 ou Wemos ESP8266 (CH340G).
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Fonte de alimentação estabilizada 5V 1A.
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Diodo de proteção.
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Protoboard para prototipação.
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Fios diversos e cabos jumper (macho-macho, macho-fêmea, fêmea-fêmea).
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Equipamentos de soldagem (ferro de solda, estanho, suporte com garras, EPI de segurança).
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Firmware em C++ (Arduino IDE / ESP-IDF).
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Node JS (processamento de dados e interface).
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Mesa para prototipação.
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Tomada elétrica padrão brasileiro (2P+T).
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Computador com acesso a IDE de programação (Arduino IDE / VSCode).
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Cabo USB para gravação do firmware.
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Ambiente de desenvolvimento com Node.js e VSCode.
- Computador local dedicado ou instância em nuvem (AWS, Azure, Oracle, etc.).
- Visão de Usabilidade (aplicação mobile) – Mockup (se necessário)
- Visão Arquitetural – Arquitetura do Produto
- Visão Estrutural – Diagrama de Blocos (IoT)
- Visão Comportamental – Diagramas de Sequência ou Máquina de Estados ou Diagrama de Atividades
A camada física do projeto CamarVolt encontra-se totalmente estruturada e com todos os componentes de hardware disponíveis para montagem e integração. Os itens foram cuidadosamente selecionados de acordo com as necessidades do sistema, contemplando sensores, atuadores, dispositivos de controle e elementos de proteção elétrica.
Entre os principais componentes disponíveis destacam-se: o microcontrolador ESP32 DevKit V1, responsável pelo processamento central e comunicação Wi-Fi/Bluetooth; o sensor de corrente não invasivo SCT-013, utilizado para a medição de corrente alternada; além de relés de 5V, transistores 2N2222, e resistores e capacitores de diversas faixas de valores, empregados no condicionamento e filtragem de sinais.
Complementam o conjunto protoboards, fontes de alimentação ajustáveis MB-102, fusíveis de proteção, porta-fusíveis, LEDs indicadores (verdes e vermelhos, comuns e de alto brilho), e chaves tácteis e gangorras para acionamento e controle manual.
Todos os componentes foram devidamente conferidos e encontram-se em estado operacional, permitindo a implementação integral do circuito proposto. A aquisição dos recursos foi realizada pelos próprios acadêmicos, garantindo autonomia no desenvolvimento e flexibilidade na montagem dos protótipos em bancada.
Dessa forma, a camada física do CamarVolt está completa e funcional, possibilitando o prosseguimento das etapas de integração de hardware, testes de comunicação e validação das funcionalidades do sistema IoT.
| Nº | Componente | Descrição | Quantidade |
|---|---|---|---|
| 1 | Microcontrolador ESP32 DevKit V1 Wroom | CPU Wi-Fi/BLE do projeto (IoT). | 1 |
| 2 | Sensor de Corrente Não Invasivo 100A SCT-013 | Medição de corrente AC por transformador de corrente. | 1 |
| 3 | Cabo Rígido Preto 22 AWG (0,30mm) | Condutor rígido para ligações estruturadas em bancada. | 2 m |
| 4 | Capacitor Cerâmico 100nF / 50V | Desacoplamento próximo a CIs e filtros RC. | 5 |
| 5 | Capacitor Cerâmico 10nF / 50V | Filtragem de alta frequência e temporizações curtas. | 2 |
| 6 | Capacitor Eletrolítico 10uF / 16V | Suavização de alimentação em baixa tensão. | 5 |
| 7 | Capacitor Eletrolítico 10uF / 25V | Reserva de energia em linhas até 25V. | 2 |
| 8 | Capacitor Eletrolítico 10uF / 35V | Filtragem em linhas de maior margem de tensão. | 2 |
| 9 | Chave Gangorra KCD1-101 (2 Terminais) | Liga/Desliga geral do sistema em painel. | 1 |
| 10 | Chave Táctil 6x6x4,3mm (2 Terminais) | Acionamento momentâneo compacto. | 1 |
| 11 | Chave Táctil 6x6x5mm (4 Terminais) | Táctil estável em protoboard/PCB. | 1 |
| 12 | Diodo 1N4007 | Retificação/roda-livre até 1000V/1A. | 3 |
| 13 | Diodo 1N4148 | Comutação rápida e proteção de sinal. | 10 |
| 14 | Fonte Ajustável Para Protoboard MB-102 | Alimentação 3,3/5V diretamente na MB-102. | 1 |
| 15 | Fusível de Vidro 5x20 — 10A 250V | Proteção contra sobrecorrente. | 10 |
| 16 | LED Difuso 5mm Verde | Indicação de status/energia. | 2 |
| 17 | LED Difuso 5mm Vermelho | Indicação de alerta/falha. | 2 |
| 18 | LED de alto brilho 5mm Verde | Alto brilho para visibilidade à distância. | 1 |
| 19 | LED de alto brilho 5mm Vermelho | Alto brilho para avisos. | 1 |
| 20 | Porta Fusível 5x20 — AS-06 | Suporte para fusível de vidro padrão 5x20. | 1 |
| 21 | Protoboard 830 Pontos | Matriz de contatos para prototipagem sem solda. | 1 |
| 22 | Relé 5V — 2 Posições — 250V 10A | Chaveamento de cargas AC/DC por controle lógico. | 1 |
| 23 | Resistor 100R 5% (1/4W) | Limitador de corrente e divisores. | 2 |
| 24 | Resistor 10K 5% (1/4W) | Pull-ups, divisores e filtros gerais. | 10 |
| 25 | Resistor 220R 5% (1/4W) | Proteção de LEDs/entradas. | 2 |
| 26 | Resistor 330R 5% (1/4W) | LEDs e ajustes de corrente. | 5 |
| 27 | Resistor 33R 5% (1/4W) | Dampers/limitadores em linhas rápidas. | 10 |
| 28 | Resistor 470R 5% (1/4W) | LEDs, interfaces e pequenas cargas. | 2 |
| 29 | Transistor NPN 2N2222 | Acionamento de relé/pequenas cargas. | 2 |
<cada estudante integrante da equipe publica na entrada projeto as suas considerações finais a respeito da execução deste Projeto, como: lições aprendidas, importância do projeto, dificuldades encontradas, conhecimentos adquiridos>
- Código Fonte do produto (link repositório remoto) ou trechos desse código
📘 Engenharia de Software – Disciplina IoT
S.I.A.S.