Olá pessoal,
A quem interessar, compartilho o projeto que desenvolvi para integrar o meu Sistema de Monitoramento de Alarme ao HA com interação por comando de voz.
AGRADECIMENTOS
Antes de entrar no projeto em si, quero deixar registrado o apoio que recebi do Paulo Brandão no desenvolvimento da placa de interface (software Proteus), do José Henrique (@jhbcosta) na lógica do Nodered e do Deivison Rodrigues que me ensinou como se faz uma integração de um NodeMCU ESPHome com a Alexa, o que me permitiu desenvolver meu próprio projeto.
Deixo aqui o meu muito obrigado! 
1- OBJETIVO DO PROJETO
Monitorar o status de 12 zonas (sensores magnético de portas/janelas e sensores de presença) de uma Central de Alarme, sem interferir no seu funcionamento (na impedância de cada zona), enviar esses sinais ao ESP32 (código ESPHome) para integrá-los no Home Assistant, permitindo assim monitorar o status de cada zona e da própria central (armada ou desarmada), se a central está atuada e qual a zona atuou, além de comandar (armar/desarmar) a central remotamente de qualquer lugar via notebook/PC ou aplicativo no celular e inclusive por comando de voz (Google Home ou Alexa). Abaixo é mostrado em forma de blocos as partes que contemplam o projeto:
2- ONDE PODE SER APLICADO
Este projeto pode ser aplicado tanto em Centrais de Alarme que trabalham com o conceito de “Zonas Simples”, quanto as que trabalham com “Zonas Duplas”.
Se você não está familiarizado com este conceito, assista o vídeo “Duplicação de Zonas” para melhor compreensão.
3- DO QUE VOCÊ IRÁ PRECISAR?
1- NodeMCU ESP32 30 pinos;
1- Fonte 12V 1A;
1- Placa de circuito impresso dupla face (para montar o circuito de interface);
3- Amplificador Operacional LM358;
1- Foto-acoplador quádruplo TLP621-4;
1- Regulador de tensão LM7805 - 5V/1A;
2- Capacitor de 100nFx 25V;
2- Capacitor de 10µFx 25V;
1- Led 5mm (cor de sua preferência);
1- Plug Jack tipo P4 DC;
2- Resistor de 330R 1/8W;
1- Resistor de 560R 1/8W;
2- Resistor de 1kR 1/8W;
4- Resistor de 10kR 1/8W;
6- Resistor de 100kR 1/8W;
6- Resistor de 150kR 1/8W;
6- Conector KRE tipo bornes 3 vias;
1- Barra pinos com 30 pinos (para encaixar o ESP32).
OBSERVAÇÕES
1- Se a sua Central de Alarme trabalhar com até 6 entradas digitais “zonas simples”, então pode-se usar o NodeMCU ESP8266, porque ele tem portas digitais suficientes, mas se ela possui mais de 6 zonas simples ou está configurada para trabalhar com as chamadas “zonas duplas”, que é o recurso de se utilizar 2 zonas por canal de entrada da central, então você necessariamente terá que utilizar o NodeMCU ESP32 que possui mais GPIOs analógicos e digitais.
2- Busquei fazer um projeto o mais simples possível e com o menor número de componentes para que a placa de interface pudesse ser colocada dentro da própria caixa da Central de Alarme existente, logo, utilizei a solução com 6 entradas analógicas do ESP32. Mas se preferir, pode-se usar 12 entradas digitais, porém a placa de interface ficará maior pelo fato do circuito eletrônico necessitar de mais componentes.
4- INTRODUÇÃO
Após consultar as especificações técnicas da minha Central de Alarme no manual do fabricante, identificar quantas entradas ou zonas ela suporta e se possui saídas físicas configuráveis, dimensionei quantos GPIOs seriam necessários no projeto e busquei um modelo de NodeMCU que atendesse os requisitos da minha Central de Alarme que é uma Paradox (fabricante canadense) modelo 738+ com 6 entradas físicas e 2 saídas de status (PGM1 e PGM2), conforme mostrado abaixo:
Essa central pode trabalhar com 6 entradas físicas “zonas simples” ou com o dobro de entradas, que neste caso são chamadas de “zonas duplas”, onde este recurso é habilitado via programação, passando assim, a trabalhar com zonas baixas de (1 a 6) e zonas altas de (7 a 12), conforme mostrado na tabela abaixo:
A minha central está configurada para “zonas duplas”, cada entrada da central consegue ler 2 zonas simultaneamente, diferenciando uma zona da outra pela sua impedância no circuito, onde são usados dois resistores em série, sendo o resistor de 1k Ohms para a zona 1 (zona baixa) e o resistor de 2k2 Ohms para a zona 7 (zona alta). Os canais de entrada da central que outrora eram vistos como entradas de 1 a 6, doravante serão tratados como: 1/7, 2/8, 3/9, 4/10, 5/11 e 6/12, conforme mostra abaixo o manual do fabricante:
Obs.: Para outros fabricantes de Central de Alarme, os valores dos resistores podem mudar, a Intelbras por exemplo, utiliza os valores de (2k2 e 3k9) Ohms para as zonas baixas e altas, respectivamente.
5- DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
Comecei medindo a tensão na entrada 1 zonas 1/7 (que servirá de referência para os demais canais, uma vez que são idênticos) e obtive os seguintes resultados mostrado na “tabela verdade” abaixo:
Como o maior valor de tensão medido na entrada da Central de Alarme não superou 3.3V, então pude usar tranquilamente o ESP32 sem correr o risco de queimá-lo.
5.1 PLACA ELETRÔNICA (INTERFACE)
O objetivo principal da placa eletrônica é fazer a interface entre a Central de Alarme e o ESP32, de forma a não interferir no circuito da Central, casando a impedância de entrada de cada canal da Central com a impedância de cada entrada analógica do ESP32, em outras palavras, é garantir que tanto a Central, quanto o ESP32 recebam o mesmo nível de tensão que eram gerados na central antes da integração.
Outro objetivo é garantir que esses componentes sejam montados (interligados) de maneira segura para evitar mau contato que possam gerar erros na identificação dos status das zonas, além de tornar o projeto mais profissional!
O circuito eletrônico e a placa foram gerados no software Proteus versão 8.9 e a placa de circuito impresso foi confeccionada pela JLCPCB. Caso você não tenha nenhum software para criar o projeto da placa, a JLCPCB disponibiliza seu próprio aplicativo EasyEDA que te permitirá desenvolver o projeto online, direto na página deles e de graça! O circuito eletrônico e a placa já montada podem ser vistos abaixo:
Em forma de blocos, veja abaixo o fluxo de dados das entradas e saídas da placa de interface com a central e o ESP32:
Dimensionei a placa para 6 entradas analógicas, 2 entradas digitais e 2 saídas digitais, sendo todos esses IOs acessíveis nos bornes da placa, a saber:
Entradas analógicas
- Entrada 1 da Central de alarme (zona1/zona7);
- Entrada 2 da Central de alarme (zona2/zona8);
- Entrada 3 da Central de alarme (zona3/zona9);
- Entrada 4 da Central de alarme (zona4/zona10);
- Entrada 5 da Central de alarme (zona5/zona11);
- Entrada 6 da Central de alarme (zona6/zona12).
Entradas digitais
- Entrada status central armada/desarmada (PGM1);
- Entrada status central zona atuada (PGM2).
OBS.: Para compatibilizar a tensão de 12V de saída dos bornes PGM1 e PGM2 da Central de Alarme, usei um relé para cada função, onde os seus contatos NA foram ligados nas entradas digitais da placa de interface citadas acima.
Saídas digitais
- ESP32 arma/desarma a central (via HA ou comando voz Google/Alexa);
- Saída reserva (uso futuro).
OBS.: Para evitar a queima do ESP32, pois suas entradas e saídas digitais suportam no máximo 3,3V, utilizei foto-acopladores para compatibilizar os níveis de tensão da Central, que trabalha com tensões de 12V e 5V, respectivamente.
5.2 CONFIGURAÇÃO ESPHOME
Após definir quais GPIOs seriam necessários (entrada ou saída), desenvolvi a lógica do ESP32 no ESPHome, conforme mostrado abaixo:
O resultado desta configuração pode ser visto abaixo no “print do celular” com as entidades analógicas de 1 a 6, os status da central e das zonas, além do botão para ligar/desligar a central pelo HA.
5.3 LÓGICA NODERED
Como vimos acima, os valores de tensão das 6 entradas analógicas da central já estão disponíveis no HA, agora é preciso transformar as 6 entidades analógicas em 12 entidades (zonas) digitais. Para exemplificar, vou escolher novamente a entrada 1/7 que trata as zonas 1 e 7 (o raciocínio é o mesmo para as demais entradas, uma vez que elas são iguais).
Supondo que o ESP32 esteja lendo uma tensão de 2,05V neste canal, como saber qual é o status da zona 1 e da zona 7?
É aí que entra a lógica desenvolvida no NodeRed, que transforma uma entidade analógica (tipo Float) em 2 entidades binárias (tipo Boolean). Segundo a “tabela verdade” já mostrada anteriormente, para 2,05V de entrada, as saídas são Z1=0 e Z7=1, conforme pode ser visto no bloco abaixo:
Em outras palavras, a lógica desenvolvida no NodeRed simbolizada pelo bloco acima apenas interpreta os níveis de tensão de uma entrada do ESP32 apresentados na “tabela verdade” e o converte em duas entidades digitais (Z1 e Z7). Logo, para atender o projeto (12 zonas), temos 6 circuitos iguais (Z1 a Z12), como mostrado abaixo:
O circuito no NodeRed ficou como mostrado abaixo:
Código para importação do Fluxo via Clipboard:
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6- INTEGRAÇÃO COM O GOOGLE HOME E A ALEXA
Para integrar o projeto com os assistentes virtuais GH e Alexa, foi necessário criar entidades no HA e criar as rotinas nos seus respectivos aplicativos.
6.1 CRIAR ENTIDADES NO HA
Implementei as seguintes entidades no Configuration.Yaml:
Uma vez criado as entidades, reinicie o HA.
6.2 CONFIGURAÇÃO DA LÓGICA NODERED
Para finalizar a integração, a verificação dos sensores tanto pelo GH, quanto pela Alexa, utilizei o projeto que está disponível no Fórum Home Assistant Brasil do @jhbcosta Node-RED - Pedir para o Google Home checar Portas e Janelas (Sensores) que trata a lógica para o GH e acrescentei o tratamento para a Alexa também, ficando o fluxo conforme mostrado abaixo:
Código para importação do Fluxo via Clipboard:
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6.3 CRIAR ROTINAS
Agora é configurar os aplicativos Home e Amazon Alexa.
6.3.1 APLICATIVO HOME
Para poder interagir via GH é necessário fazer a entidade “checar_sensores” (tipo Input Boolean) aparecer no aplicativo HOME. Para isso diga “OK Google, sincronizar meus dispositivos”. Isso fará a entidade “checar_sensores ” aparecer no aplicativo HOME para tornar possível a interação com ela pelo Assistente. Na sequência configurei a rotina de chamada no aplicativo HOME. Você deverá obter os seguintes resultados:
6.3.2 APLICATIVO AMAZON ALEXA
Abaixo está a configuração que fiz no aplicativo da Amazon Alexa para tornar possível a interação com a Alexa.
Pronto! Projeto concluído! O vídeo abaixo mostra o resultado prático do projeto.
Alexa e GH integrados a uma Central de Alarme
É isso aí galera, caso tenham alguma sugestão de melhoria ou críticas que nos permita aprimorar ainda mais o projeto, por favor, comentem abaixo.
