CAMPO DA INVENÇÃO

[001 ] A presente solicitação de Patente de Invenção se refere a um dispositivo que tem por objetivo a automatização de infraestrutura de edificações por meio de loT e respectivo processo de instalação do dispositivo, que possui particular aplicação nas áreas de engenharia civil e engenharia elétrica, aproveitando recursos de Internet das coisas e tecnologia da informação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Tecnicamente, se observou que o mercado carece de uma solução que transforme a linha de produtos prediais (tomadas, interruptores, iluminação, climatização e cenários compostos por sensores) em inteligentes, sem que, para tanto, tenha que mudar a infraestrutura já existente nas casas, prédios ou outras construções.

[003] É frequente aos usuários não se sentirem motivados a trocar a infraestrutura, haja vista não ter sido construída para ter os benefícios advindos da automação por loT.

[004] Não obstante, as soluções atuais são caras e necessitam da troca total dos equipamentos. Muitas vezes os dispositivos adicionais para proporcionar a automação são grandes e desproporcionais a infraestrutura.

[005] Portanto, esse mercado é carente do desenvolvimento de dispositivos pequenos, baratos e que não forcem a troca da infraestrutura já existente e, ainda que sejam adequados às normas de qualquer país.

ESTADO DA TÉCNICA [006] É conhecido do estado da técnica o documento US2003/0050737, publicado em 13/03/2003, o qual descreve um sistema inteligente de energia onde a proliferação existente de caixas de junção elétricas na casa ou edifício típico é usada para uma combinação única de propósitos, suportando diversas funcionalidades que até agora não foram combinadas e permitindo facilidade de instalação sem nova fiação. Normalmente, esse sistema depende da comunicação da linha de energia e usa fiação elétrica para distribuição, monitoramento e controle de energia, bem como segurança, comunicações e entretenimento de áudio / vídeo e comunicações gerais de rede, como transferências de arquivos e conectividade com a Internet. Um tema subjacente neste sistema doméstico inteligente de energia permite que informações relacionadas à energia sejam coletadas por meio de pontos de EMAC (monitoramento e controle de energia) normalmente instalados em locais convenientes, como caixas de derivação elétricas usadas para tomadas e interruptores de parede. Além de serem exibidas visualmente no ponto de uso ou medição de energia, as informações relacionadas à energia - elétrica e térmica - são normalmente comunicadas por meio de um link de dados de linha de energia para um dispositivo inteligente localizado centralmente, como um PC, Gateway Residencial ou Termostato Inteligente, que podem ser monitorados, analisados, perfilados, visualizados e também usados para ativar funções de controle relacionadas à energia. O consumo de energia pode ser exibido alternadamente em termos de custo por tempo. O monitoramento de energia também é adicionado à caixa do disjuntor elétrico, oferecendo uma maneira fácil de complementar os pontos distribuídos do EMAC. Em geral, este Sistema inteligente de energia cria uma forma de“Bio-Feedback para Energia Doméstica”, tornando o consumidor muito mais consciente, permitindo um uso de energia mais eficaz e eficiente e, ao mesmo tempo, criando uma infraestrutura de distribuição e comunicação de energia elétrica que possibilita avanços significativos em segurança, comunicações e conforto, além de maior controle e conservação de energia. [007] Ainda dentro da linha de propositura de uso de dispositivos inteligentes em edificações em geral, pode ser destacado o documento WO201720933 de 12/07/2017, que refere-se a um sistema de automação residencial e um método de controle e, mais particularmente, a um sistema de automação doméstica no qual a Internet das coisas (loT) é estabelecida, o sistema de automação residencial compreendendo: um primeiro dispositivo ocioso incluindo uma primeira comunicação sem fio; e um segundo dispositivo inativo incluindo uma segunda unidade de comunicação sem fios, em que, quando um sinal de controle detectado pelo primeiro dispositivo inativo, o primeiro dispositivo inativo executa uma primeira função e transmite um sinal para realizar o controle de tal modo que o segundo dispositivo ocioso execute uma segunda função, através da primeira unidade de comunicação sem fio, e o segundo dispositivo ocioso executa a segunda função em resposta ao sinal recebido do primeiro dispositivo ocioso através da segunda unidade de comunicação sem fio.

[008] O documento US201731 1 1 15, publicado em 26/10/2017, descreve um dispositivo loT celular (CloT) pode compreender um dispositivo restrito de cobertura e / ou processamento, por exemplo, dispositivos operando principalmente MTC ou M2M (por exemplo, dispositivos sensores, dispositivos controladores, etc.). Esses dispositivos podem ter uma interface de usuário limitada ou inexistente e podem ser usados para máquinas ou dispositivos com pouca mobilidade. Os dispositivos CloT podem ser implantados em cenários de uso, como automação residencial (por exemplo, segurança, appliances, pacotes de energia, etc.), automação industrial e cidades inteligentes com dispositivos de baixa potência (por exemplo, dispositivos com duração de vários anos) e pode ser facilmente instalado e operado em condições de cobertura desafiadoras, tais como níveis mais baixos ou de subsolo de edifícios. Os dispositivos CloT podem ser provisionados para se conectarem a uma rede de operadora de celular e a um CSP associado. O CSP pode executar soluções como, por exemplo: portal de serviço, inscrição de serviço, enquanto a portadora de celular pode fornecer o canal dedados em massa ao CSP.

[009] O documento KR20170053238, publicado em 16/05/2017, descreve um sistema de automação residencial / predial de Internet das coisas (loT) para economia de energia e energia por um serviço em nuvem e um método de controle do mesmo. O sistema de automação residencial / predial inclui uma plataforma de análise responsável pela análise de dados, uma plataforma de serviços para gerenciamento de serviços, um painel configurado para exibir o status do sistema e um módulo de gerenciamento de painel configurado para gerenciar o painel. A presente invenção corta completamente a energia de reserva que é desperdiçada quando um dispositivo é desligado, reduzindo assim a energia desperdiçada.

[010] O documento US2015262443, publicado em 17/09/2015, descreve uma tecnologia que refere-se à transformação de um controle remoto comum em um dispositivo loT. A loT oferece uma oportunidade para ativar e estender os produtos tradicionais de tecnologia de maneira transparente e económica. Como exemplo, um controle remoto para abridores de porta de garagem é transformado, permitindo assim que os usuários de telefones inteligentes ativem remotamente os abridores de porta de garagem de qualquer lugar do mundo. A transformação praticamente elimina as dificuldades de instalação e integração, sem perder nenhuma funcionalidade. Os dispositivos com tecnologia loT também abrem a oportunidade de todo o mundo de automação e benefícios M2M, como fechar automaticamente todas as portas da garagem após as 21 h ou quando as pessoas estão longe de casa. Esta tecnologia permite ainda mais o poder dos telefones inteligentes, relógios conectados, tablets, dispositivos loT e M2M de forma disruptiva, mudando a forma como vivemos e interagimos com as máquinas.

[01 1 ] O que se pode observar como prática comum aos documentos do estado da técnica é que os mesmos normalmente necessitam de instalações de suas centrais em locais com grandes áreas de acomodação, e ainda acabam por se tornarem de alto custo devido ao grande número de componentes, como um hardware.

[012] Como regra geral, mesmo que os dispositivos sejam miniaturizados, o que pode ocorrer em alguns casos, requerem a instalação de muitos transístores inseridos dentro de um mesmo espaço físico, o que teoricamente reduz o custo, porém, há de se considerar que uma placa pequena também possui desvantagens, haja vista gerar aumento de temperatura, por falta de dissipação de calor, o que demanda a necessidade de resfriamento mediante uso de coolers ou similares.

[013] Ou seja, o óbvio, como regra geral, consiste em construir um novo produto, ou seja, colocar estes dispositivos para automatização via loT em um outro hardware, sendo esta a visão costumeira do fabricante.

[014] Por outro lado, na ótica do consumidor, o óbvio que os eletricistas e instaladores apresentem a prerrogativa de que as caixas de parede para interruptores e tomadas são o fim em si mesmos e os espaços internos que sobram não são suficientes para qualquer outro uso; se encontram dificuldades para instalar os próprios interruptores e tomadas, o que dizer da inclusão de dispositivo adicional em seu interior.

SOBRE A INVENÇÃO

[015] A presente solicitação de Patente de Invenção possui a característica de propor um dispositivo para automatizar a infraestrutura de edificações por meio de loT, segundo o qual ocorre a condensação de todos os componentes eletrónicos em um arranjo que permita a não produção de calor e, ao mesmo tempo, a miniaturização na forma de uma placa de circuito impresso, suficiente para caber obrigatoriamente na caixa padrão de interruptores ( in-wallswitches ) e tomadas ( poweroutlets ) no interior das paredes. De acordo com a invenção, o seu tamanho seria suficiente para caber no interior de caixas padrão do tamanho 4 x 2 polegadas, o que representa hoje o menor tamanho possível em infraestruturas já existentes.

[016] Quanto à instalação do dispositivo, este requer apenas a remoção do interruptor ou tomada e inserção da placa de circuito impresso que integra o dispositivo, promovendo a respectiva ligação elétrica e recolocando-se o interruptor ou tomada com respectivo espelho.

[017] Feito isso, deve-se promover a instalação do software de controle por qualquer meio de interface com o consumidor, como: telas, PCs, Notebooks, Laptops, Smartphones e similares.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[018] A partir de estudos e desenvolvimento focado nos problemas citados, o inventor verificou, de forma inusitada, a possibilidade de inserir de um a trinta componentes concomitantes no interior de pelo menos uma caixa padrão 4 x 2, ocupando o espaço interno da mesma, sem prejuízo do funcionamento de nenhum dos componentes internos.

[019] De acordo com a invenção, não é necessário criar nenhum padrão novo de caixas de tomadas ou interruptores pertencentes ao estado da técnica, porém aproveitar os espaços já existentes em um arranjo voltado para in-wall.

[020] Para o funcionamento adequado do arranjo é necessário um software com capacidade de atuação e controle direto, não se esquecendo da prioridade máxima que é a segurança. Opcionalmente, o software conterá sistemas de segurança existentes no estado da técnica, porém preferencialmente contendo uma solução do inventor do presente pedido de patente, que é a instalação do blockchain como forma de segurança a ataques externos; podendo rodar em todos os pontos (interruptores, tomadas, RF, etc.).

[021 ] Ou seja, o funcionamento do dispositivo da invenção em simbiose com a infraestrutura existente permite o total acondicionamento do produto acabado dentro do espaço confinado sem necessitar modificação elétrica ou estrutural para o funcionamento do dispositivo.

[022] A ligação em circuitos sem neutro/comum é uma necessidade em locais onde o mesmo não esteja presente ou se houver alguma dificuldade em se passar um fio adicional para o circuito neutro/comum.

[023] Essa integração com a infraestrutura necessita de uma tecnologia de captura elétrica em série com o circuito eletrónico existente.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [024] A invenção será, a seguir, descrita em uma forma de realização preferencial, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, nos quais estão representadas:

FIGURA 1 : Desenho de uma tomada ou interruptor (T) acoplado a uma lâmpada (4) segundo técnica convencional;

FIGURA 2: Desenho geral da invenção ilustrando, a título de exemplo, o dispositivo da invenção em uma tomada convencional, ligado uma lâmpada elétrica, de modo que o dispositivo seja acionado independentemente de estar a lâmpada acesa ou apagada;

FIGURA 3: Mostra o dispositivo de automação da invenção em uma forma de realização.

[025] O DISPOSITIVO PARA AUTOMATIZAR A INFRAESTRUTURA DE EDIFICAÇÕES POR MEIO DE IoT E PROCESSO DE INSTALAÇÃO DO DISPOSITIVO COM METODOLOGIA SIMPLIFICADA EM QUALQUER AMBIENTE, TRANSFORMANDO-O DE CONVENCIONAL PARA INTELIGENTE, objeto deste requerimento de patente de invenção, compreende um dispositivo de automação (1 ) que, de acordo com a Figura 2, está instalado em uma caixa de tomada padrão de pelo menos 4 x 2, que projeta a fase (2), referido dispositivo de automação (1 ), na forma de uma placa de circuito impresso (T), mencionado dispositivo (1 ) com retorno (3) para a lâmpada (4) ou outro dispositivo ao qual esteja acoplado, que recebe ainda o neutro/comum (4’).

[026] O dispositivo de automação (1 ), de acordo com a Figura 3, configura uma placa de circuito impresso (T) inserida no interior da caixa de interruptor ou tomada, contemplando um CPU Bloco Completo (5) conectado a TRIACS (6), sendo o TRIAC (6’) de carga parasita e o TRIAC (6”) de lâmpada (4) acesa, dito CPU Bloco Completo (5) conectado a componentes de análise corrente consumo (7), sendo prevista uma ponte diodo (8) e uma fonte análise de consumo (9), ao passo que este conjunto acopla um carregador de bateria (10) e uma célula de energia recarregável (11 ); os TRIACS (6) estão ligados à fase (2), enquanto o a análise corrente consumo (7) está ligada no retorno (3). [027] No exemplo de realização mostrado na invenção a fonte de análise de consumo é de 5V 2A, ao passo que o carregador de bateria (10) é uma bateria de LÍTIO/LIPO, enquanto a célula de energia recarregável (11 ) é uma célula 2S LITIO/LIPO >6V.

[028] O dispositivo de automação (1 ) configura, portanto, uma placa de circuito impresso (1’) através da qual se pode ter muitos arranjos de dispositivos, sendo que, em uma só placa se pode ter pelo menos arranjo de seis dispositivos que atenda a necessidade de placas para interruptores e para tomadas, a saber: Dispositivos:

- Atuadores diretos para acionamento de continuidade elétrica - Rele (relay);

- Atuadores eletrónicos para dimerização de continuidade elétrica - TRIAC (opcional);

- Aferidor de consumo em continuidade elétrica - ACS (controlador e medidor de corrente - EMAC);

- Transceptor de rádio frequência (ISM) em diversas faixas de tecnologias (por exemplo: Wi-Fi - 2,4 a 5 GHz; Bluetooth 2,4 GHz; Lora 2, 4/5, 8 GHz, 900 a 1000 MHz e 433 MHz; comunicação em 433 MHz e 900 MHz);

- Transceptor de infravermelho;

- Opcionalmente com transceptor de rádio EPA ou qualquer outra tecnologia que venha a existir.

[029] Assim, de acordo com a invenção, o dispositivo de automação (1 ) conta com um circuito inteligente, onde se destaca o Bloco CPU Completo (5), para controle e distribuição de energia por pulsos modulados através de energia por pulsos modulados através de TRIACS (6) em série e paralelo, tendo o seu controle feito totalmente pelo software. No software são determinadas as cargas parasitas necessárias para colocar o circuito em funcionamento, estando a lâmpada (4) acesa ou apagada, o que se dá com o “roubo de energia” no circuito, seguindo o conceito de“powerstealing”, onde apenas o realmente necessário é sugado do circuito sem alterar o funcionamento do que está ligado em série com o circuito de retorno. [030] O controle através do software criado permite o total controle das aberturas dos TRIACS (6) permitindo assim modular o pulso de onda e os cortes para alternar entre o fechamento do circuito para abertura total do mesmo ou do abastecimento da fonte/carga da bateria (10).

[031 ] O software controla o tempo exato em que o disparo do TRIAC (6) da carga parasita para abastecimento do circuito de automação deve ocorrer. Ao mesmo tempo em que as análises do consumo do mesmo é registrado o software consegue equalizar os disparos e assim criar uma cadeia de ocorrência, executando as aberturas e transições de maneira que a energia circulante via retorno não permita a ligação ou acionamento de um falso ligado.

[032] Sendo assim, mesmo a lâmpada (4) estando desligada o circuito de acionamento da carga parasita precisa fechar o circuito da lâmpada (4), porém, não pode permitir que a mesma ligue ou acenda, desta maneira o TRIAC (6’) é acionado por um tempo calculado de acordo com o real consumo do circuito, equilibrando assim a corrente e voltagem necessárias ao consumo do mesmo e a carga da bateria.

[033] Portanto, de acordo com a invenção, é necessário ter uma célula de energia recarregável (1 1 ) para manter o circuito funcionando por causa da CPU Bloco Completo (5), pois ela demanda uma carga maior que o pulso instantâneo modulado, sendo assim, a demanda por armazenamento maior de energia motivou o inventor a incluir a mencionada célula de energia (1 1 ) recarregável para trabalhar concomitantemente com o circuito de alimentação da CPU (5).

[034] A placa de circuito impresso (T) pode ser aplicada em instalações de tomadas; nesta situação, não existe um circuito intermediário ocorrendo a ligação direta do neutro/fase e ou fase/fase na referida placa de circuito impresso (T).

[035] Portanto, a presente Invenção possui a característica de propor um dispositivo para automatizar a infraestrutura de edificações por meio de loT, segundo o qual ocorre a condensação de todos os componentes eletrónicos em um arranjo que permita a não produção de calor e, ao mesmo tempo, a miniaturização na forma de uma placa de circuito impresso, suficiente para caber obrigatoriamente na caixa padrão de interruptores ( in-wallswitches ) e tomadas ( poweroutlets ) no interior das paredes. De acordo com a invenção, o seu tamanho seria suficiente para caber no interior de caixas padrão do tamanho 4 x 2 polegadas, o que representa hoje o menor tamanho possível em infraestruturas já existentes.

[036] O processo de instalação do dispositivo de automação (1 ) requer a remoção da tampa da caixa (C1 ) com conjunto de tomada ou interruptor, instalando o mencionado dispositivo (1 ), na forma de uma placa de circuito impresso (1’) no interior desta caixa (C1 ), sem que os demais componentes desta caixa sejam alterados, de modo que o dispositivo de automação (1 ) seja acoplado na caixa (C1 ) e receba a fase (2), enquanto o retorno (3) se conecta à lâmpada (4) ou outro componente.