BR102021016900A2 - CENTRALIZED MANAGEMENT SYSTEM FOR AIR CONDITIONING APPLIANCES USING INFRARED CONTROL MODULES - Google Patents

CENTRALIZED MANAGEMENT SYSTEM FOR AIR CONDITIONING APPLIANCES USING INFRARED CONTROL MODULES Download PDF

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BR102021016900A2
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BR
Brazil
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air conditioning
management system
centralized management
control modules
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BR102021016900-1A
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Inventor
Ana Carolina Basoni Bernardino
Anderson Rozeno Bozzetti Batista
Guilherme Dos Santos Boldt
Gabriel Bastianello Lima
Guilherme Tebaldi Meira
Lucas Costa Jardim
Murilo Calegari De Souza
Raphael Melo Borges
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Instituto Federal De Educação Ciência E Tecnologia Do Espirito Santo
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Abstract

SISTEMA DE GERENCIAMENTO CENTRALIZADO DE APARELHOS DE AR-CONDICIONADO COM O USO DE MÓDULOS CONTROLADORES INFRAVERMELHO. A presente invenção consiste num sistema para controle e gerenciamento de aparelhos de ar-condicionado composto de módulos controladores (7) dotados de emissor (4) e receptor (6) infravermelhos; sensores de presença (3); temperatura (2) e umidade (2) e conexão sem fio à internet (5); um aplicativo móvel para controle manual dos aparelhos e configuração de operação automática; e um servidor central que gerencia a comunicação entre o aplicativo e os módulos (7) e armazena e analisa dados coletados.CENTRALIZED MANAGEMENT SYSTEM FOR AIR CONDITIONING APPLIANCES USING INFRARED CONTROL MODULES. The present invention consists of a system for controlling and managing air conditioners composed of controller modules (7) equipped with an infrared emitter (4) and receiver (6); presence sensors (3); temperature (2) and humidity (2) and wireless internet connection (5); a mobile application for manual control of the devices and automatic operation configuration; and a central server that manages the communication between the application and the modules (7) and stores and analyzes collected data.

Description

SISTEMA DE GERENCIAMENTO CENTRALIZADO DE APARELHOS DE AR-CONDICIONADO COM O USO DE MÓDULOS CONTROLADORES INFRAVERMELHOCENTRALIZED MANAGEMENT SYSTEM FOR AIR CONDITIONING APPLIANCES USING INFRARED CONTROL MODULES Campo da InvençãoField of Invention

[01] A presente invenção descreve um sistema de controle de aparelhos de arcondicionado composto de módulos de controle (7) contendo emissor (4) e receptor (6) infravermelho, sensores de presença (3), temperatura e umidade (2), e comunicação sem fio via internet (5), além de um aplicativo móvel e um servidor central. A invenção se situa nos campos da Engenharia Elétrica, Computação e Automação.[01] The present invention describes a control system for air conditioners composed of control modules (7) containing an infrared emitter (4) and receiver (6), presence sensors (3), temperature and humidity (2), and wireless communication via the internet (5), in addition to a mobile application and a central server. The invention is located in the fields of Electrical Engineering, Computing and Automation.

Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention

[02] Aparelhos de ar-condicionado são reconhecidamente grandes consumidores de energia elétrica. Mesmo em um ambiente doméstico, o uso de um único aparelho pode causar grande impacto no consumo de energia. Em ambientes maiores, com dezenas ou centenas de condicionadores de ar, o uso eficiente desses dispositivos é fundamental para garantir que os aparelhos possuam longa vida útil e baixo gasto energético.[02] Air conditioners are known to be large consumers of electricity. Even in a domestic environment, using a single appliance can have a big impact on energy consumption. In larger environments, with dozens or hundreds of air conditioners, the efficient use of these devices is essential to ensure that the devices have a long useful life and low energy consumption.

[03] Existem muitas propostas de sistemas capazes de controlar aparelhos de ar-condicionado, utilizando abordagens diversas, algumas delas estando, inclusive, disponíveis comercialmente.[03] There are many proposals for systems capable of controlling air conditioners, using different approaches, some of which are even commercially available.

[04] Sistemas como o proposto na patente BR 102018009042-9 A2 são posicionados entre o aparelho e sua fonte de energia e operam interrompendo o fornecimento elétrico. Esse tipo de abordagem não é capaz de realizar ajustes nas demais configurações do aparelho como temperatura desejada, velocidade do ventilador ou modo de operação. Além disso, alguns aparelhos precisam realizar algumas operações no momento de seu desligamento e trazem a recomendação de que sejam desligados somente pelo seu controle remoto e não pela interrupção do fornecimento de energia. O sistema proposto nesta patente atua nos aparelhos por meio do envio de sinais infravermelhos semelhantes aos enviados pelo controle remoto. Isso permite ter controle total sobre as funcionalidades do aparelho de maneira menos invasiva.[04] Systems such as the one proposed in patent BR 102018009042-9 A2 are positioned between the device and its power source and operate by interrupting the electrical supply. This type of approach is not capable of making adjustments to the device's other settings, such as the desired temperature, fan speed or operating mode. In addition, some appliances need to carry out certain operations when they are turned off, and they are recommended to be turned off only by remote control and not by interrupting the power supply. The system proposed in this patent operates on the devices by sending infrared signals similar to those sent by the remote control. This allows you to have full control over the device's features in a less invasive way.

[05] Outros sistemas, como o apresentado na patente BR 10 2016 011138 A2, utilizam hardware dedicado para agir como o controlador dos demais dispositivos. Na abordagem proposta aqui, o sistema controlador dos aparelhos é colocado em um servidor em nuvem, podendo ser acessível de qualquer lugar através de um aplicativo móvel, permitindo que comandos sejam enviados e ajustes nas configurações sejam feitos de qualquer parte do mundo.[05] Other systems, such as the one presented in patent BR 10 2016 011138 A2, use dedicated hardware to act as the controller of other devices. In the approach proposed here, the device controller system is placed on a cloud server, accessible from anywhere through a mobile application, allowing commands to be sent and adjustments to settings to be made from anywhere in the world.

Breve Descrição das FigurasBrief Description of Figures

[06] A FIGURA 1 ilustra os componentes presentes no módulo controlador (7) dos aparelhos de ar-condicionado com suas respectivas descrições.[06] FIGURE 1 illustrates the components present in the controller module (7) of the air conditioners with their respective descriptions.

[07] As FIGURAS 2, 3, 4 e 5 ilustram as demais vistas e perspectivas do módulo controlador (7).[07] FIGURES 2, 3, 4 and 5 illustrate the other views and perspectives of the controller module (7).

[08] A FIGURA 6 ilustra o posicionamento do módulo controlador (7) em frente ao aparelho de ar-condicionado. O LED Emissor Infravermelho (4) é alinhado com o receptor infravermelho do aparelho de ar-condicionado.[08] FIGURE 6 illustrates the positioning of the controller module (7) in front of the air conditioner. The Infrared Emitter LED (4) is aligned with the infrared receiver on the air conditioner.

[09] A FIGURA 7 ilustra, de maneira mais aproximada, o posicionamento do módulo controlador (7) no ar-condicionado.[09] FIGURE 7 illustrates, more closely, the positioning of the controller module (7) in the air conditioner.

Descrição da InvençãoDescription of the Invention

[010] A invenção consiste em um sistema para gerenciamento de aparelhos de ar condicionado. O sistema é composto de três partes: módulos de controle e captura de dados (7), sistema central em nuvem e aplicativo móvel.[010] The invention consists of a system for managing air conditioners. The system consists of three parts: control and data capture modules (7), central cloud system and mobile application.

[011] Os módulos (7) são compostos de um microcontrolador (5) capaz de conectar-se à internet por meio de rede sem fio, emissor (4) e receptor (6) infravermelho e sensores de temperatura (2), umidade (2) e presença (3).[011] The modules (7) are composed of a microcontroller (5) capable of connecting to the internet via a wireless network, an infrared emitter (4) and receiver (6) and temperature sensors (2), humidity ( 2) and presence (3).

[012] Os módulos (7) se comunicam com as demais partes do sistema por meio de rede sem fio. Ao ser ligado pela primeira vez, o módulo (7) cria sua própria rede sem fio. O aplicativo móvel, então, conecta-se a esta rede para configurar o módulo (7), enviando informações importantes como as credenciais para acesso a uma rede Wi-Fi com acesso à internet. Uma vez configurado, o módulo (7) pode comunicar-se de maneira autônoma com o servidor central para enviar e receber informações.[012] The modules (7) communicate with the other parts of the system through a wireless network. When turned on for the first time, the module (7) creates its own wireless network. The mobile application then connects to this network to configure the module (7), sending important information such as credentials for accessing a Wi-Fi network with internet access. Once configured, the module (7) can autonomously communicate with the central server to send and receive information.

[013] O emissor infravermelho (4) permite ao módulo (7) enviar comandos para os aparelhos de ar-condicionado, emulando a funcionalidade de um controle remoto convencional. O envio de comandos pode ser iniciado pelo usuário através do aplicativo ou automaticamente pelo servidor central através de configurações predefinidas.[013] The infrared emitter (4) allows the module (7) to send commands to the air conditioners, emulating the functionality of a conventional remote control. The sending of commands can be initiated by the user through the application or automatically by the central server through predefined configurations.

[014] O receptor infravermelho (6) permite ao módulo (7) decodificar os comandos enviados a partir de um controle remoto convencional para o aparelho de ar-condicionado. Isso permite ao usuário identificar, através do aplicativo móvel, o estado LIGADO/DESLIGADO dos aparelhos de ar-condicionado do sistema, bem como a temperatura definida no aparelho e outros parâmetros como modo de operação e velocidade do ventilador.[014] The infrared receiver (6) allows the module (7) to decode the commands sent from a conventional remote control to the air conditioning unit. This allows the user to identify, through the mobile application, the ON/OFF status of the system's air conditioners, as well as the temperature set on the device and other parameters such as operating mode and fan speed.

[015] Os sensores de temperatura (2), umidade (2) e presença (3) permitem coletar informações a respeito da situação atual do ambiente onde o módulo (7) se encontra. Isso permite oferecer ao usuário informações relevantes a respeito dessas variáveis.[015] The temperature (2), humidity (2) and presence (3) sensors allow you to collect information about the current situation of the environment where the module (7) is located. This allows providing the user with relevant information regarding these variables.

[016] A partir da agregação de informações coletadas pelos sensores (2 e 3), o usuário pode criar configurações de controle automático que levem em consideração os dados coletados. É possível, por exemplo, verificar a frequência de utilização de uma sala a partir da informação do sensor de presença (3) e definir que o aparelho de ar-condicionado não deve ser ligado se a sala estiver vazia. Também é possível definir que determinados aparelhos de ar-condicionado não podem operar abaixo de uma temperatura preestabelecida.[016] From the aggregation of information collected by sensors (2 and 3), the user can create automatic control settings that take into account the collected data. It is possible, for example, to check the frequency of use of a room based on information from the presence sensor (3) and define that the air conditioning unit should not be turned on if the room is empty. It is also possible to define that certain air conditioners cannot operate below a preset temperature.

[017] Ao identificar um estado não permitido pelo usuário, como temperatura definida abaixo de um limiar estabelecido ou tempo elevado desde a última detecção de presença na sala, o sistema automaticamente envia um sinal infravermelho de readequação do estado do aparelho de ar-condicionado, como um valor de temperatura permitida ou ainda o sinal de desligamento do aparelho.[017] When identifying a state not allowed by the user, such as temperature set below an established threshold or high time since the last detection of presence in the room, the system automatically sends an infrared signal to readjust the state of the air conditioner, as a permissible temperature value or as a signal to switch off the device.

[018] O aplicativo móvel oferece uma interface intuitiva para que o usuário possa interagir com o sistema. Através dele, é possível realizar a configuração inicial de novos módulos (7), bem como interagir com os módulos (7) já instalados, enviando comandos, visualizando gráficos e dados relevantes e criando configurações de controle automático.[018] The mobile application offers an intuitive interface so that the user can interact with the system. Through it, it is possible to carry out the initial configuration of new modules (7), as well as interact with the modules (7) already installed, sending commands, visualizing graphics and relevant data and creating automatic control configurations.

[019] O aplicativo permite agrupar diversos módulos (7) em ambientes e grupos, criando uma representação hierárquica. Isso permite controlar com facilidade redes compostas de um grande número de módulos (7).[019] The application allows grouping several modules (7) into environments and groups, creating a hierarchical representation. This allows you to easily control networks composed of a large number of modules (7).

[020] O servidor central comunica-se diretamente com os módulos (7) e com os aplicativos móveis por meio da internet. Ele é responsável por transmitir os comandos enviados pelos aplicativos aos módulos (7), bem como armazenar e compilar os dados coletados pelos sensores (2 e 3). Também é responsabilidade do servidor central enviar comandos aos módulos (7) nos momentos apropriados caso estes estejam em modo de controle automático.[020] The central server communicates directly with the modules (7) and with the mobile applications through the internet. It is responsible for transmitting the commands sent by the applications to the modules (7), as well as storing and compiling the data collected by the sensors (2 and 3). It is also the responsibility of the central server to send commands to the modules (7) at the appropriate times if they are in automatic control mode.

[021] O servidor central não impõe limites ao número de módulos (7) ou de aplicativos com que ele é capaz de se comunicar, sendo limitado apenas pela capacidade computacional disponível. Um mesmo servidor suporta múltiplos usuários, sendo possível a criação de várias redes de módulos (7) independentes umas das outras, geridas por um mesmo servidor.[021] The central server does not impose limits on the number of modules (7) or applications with which it is able to communicate, being limited only by the available computational capacity. The same server supports multiple users, making it possible to create several networks of modules (7) independent of each other, managed by the same server.

[022] O sistema é construído de forma a ser completamente modular e adaptarse a diferentes ambientes e situações. É possível atender um ambiente residencial com um ou dois aparelhos de ar-condicionado ou um ambiente empresarial ou escolar que pode contar com dezenas ou mesmo centenas de aparelhos. A possibilidade de agrupar logicamente os módulos (7) na forma de ambientes e grupos torna o controle mais simples em situações com grande número de aparelhos, visto que um comando enviado a um grupo é transmitido a todos os aparelhos pertencentes a ele.[022] The system is built to be completely modular and adapt to different environments and situations. It is possible to serve a residential environment with one or two air conditioners or a business or school environment that can have dozens or even hundreds of devices. The possibility of logically grouping the modules (7) in the form of environments and groups makes control simpler in situations with a large number of devices, since a command sent to a group is transmitted to all devices belonging to it.

Claims (2)

SISTEMA centralizado de gerenciamento de aparelhos de ar-condicionado caracterizado por gerenciar diversos aparelhos, opcionalmente organizados em ambientes e grupos, por meio de um aplicativo móvel e módulos controladores (7).Centralized management system for air conditioners characterized by managing several devices, optionally organized into environments and groups, through a mobile application and controller modules (7). CONTROLADOR (7) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo aparelho de ar-condicionado compreender pelo menos um microcontrolador com conexão sem fio à internet (5); emissor (4) e receptor (6) infravermelhos; sensores de presença (3); temperatura (2); umidade (2).CONTROLLER (7) according to claim 1, characterized in that the air conditioning unit comprises at least one microcontroller with wireless internet connection (5); infrared emitter (4) and receiver (6); presence sensors (3); temperature (2); humidity (2).
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