CONTROLE DE PROCESSOS

CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA

Engenharia da Computação

CONTROLE DE PROCESSOS

DAVIDSON PEREIRA ANDRADE

KELLY RAMOS ALMEIDA

PABLO MOURÃO MACHADO COELHO

Orientador:
Walisson Ferreira De Carvalho

Resumo

Este artigo discute os impactos causados para uma empresa prestadora do serviço de Televisão por assinatura quando o sinal de algum canal apresenta falhas. Os impactos implicam na relação ‘prestador x consumidor’, ou seja, a satisfação do cliente com o serviço prestado resulta em sua fidelidade com a empresa. A informação sobre a falha no sinal não chegava em tempo real ou hábil, assim obtinham conhecimento sobre o ocorrido após receberem uma ligação expondo o problema. Foram feitos estudos aprofundados em relação às técnicas de filtragem (filtro passa-baixas, filtro passa-altas e filtro passa-faixas), sendo assim, encontrou-se uma solução para amenizar o tempo de detecção desta falha. Essa solução foi implementada fisicamente com o uso de circuitos eletrônicos e integrados, microcontrolador Arduino e auxílio de um osciloscópio para a medição e monitoramento dos pulsos de sinais. Por meio da coleta de dados referente a implementação citada, foi possível obter resultados satisfatórios para o problema.

Palavras-chave: Filtragem; Sinal; Serviço

Abstract

This article addresses the impacts caused by failures in any channel signals at a company that provides television subscription services. These impacts affect the relationship between ‘provider x consumer’, that is, customer’s satisfaction with the service provided determines their loyalty to the company. The information about the signal failure wasn’t being provided in a timely manner, they would only get to know about what happened after receiving a call exposing the issue. In-depth studies were carried out regarding the process of filtering techniques (low-pass filter, high-pass filter and band-pass filter), and a solution was found, helping to minimize the time upon detecting the failure. This solution was physically implemented with the use of electronic and integrated circuits, an Arduino microcontroller and the aid of an oscilloscope for the measurement and monitoring of signal pulses. Through the data collected since the implementation mentioned, it was possible to obtain satisfactory results regarding the issue.

Keywords: Filter; Signal; Service

Introdução

O tempo gasto para a chegada de um alerta sobre a falha de um canal de televisão é muito longo. Empresas que oferecem o serviço de TV por assinatura tem um número elevado de clientes, essa demora aumenta o número de reclamações dos consumidores em relação a espera por uma solução. Com isso, se fez plausível o estudo para controlar este processo de forma automatizada.

Desta forma, necessário se faz elucidar o conceito da Televisão por assinatura, ou Televisão Fechada, que teve sua origem na década dos anos 40, nos Estados Unidos da América, a partir das comunidades que sofriam com a má qualidade ou a indisponibilidade do serviço de TV aberta. Os moradores dessas comunidades, passaram a pagar empresa particular para levar o sinal da TV aberta até a comunidade via cabo para obter uma melhor qualidade no sinal. A partir dessa iniciativa, o sistema de TV por assinatura foi difundido por várias partes do mundo.

De acordo com Freitas (2018, p. 7) “A primeira empresa a oferecer o serviço de TV paga no Brasil foi a “Canal+”, esse serviço chegou no Brasil no final da década 80 e início da década de 90”. Este tipo de serviço ganhou mais destaca com o passar do tempo, sendo assim, em 1988 foi regulamentada pelo decreto de 1988 e obteve sua efetiva introdução e reconhecimento pelo governo brasileiro em dezembro de 1989.

No ano de 2011, esse serviço era disponibilizado, tão somente por duas grandes empresas a SKY, que ofertava o serviço por satélite e a NET que oferecia o serviço por cabo. Com a aprovação da Lei n° 12.485, de 12 de setembro de 2011 que ” Dispõe sobre a comunicação audiovisual de acesso condicionado” foi quebrado o monopólio praticado pelas empresas NET e SKY, e as empresas de telefonia passaram a oferecer o Serviço de Acesso Condicionado (SeAC). Diante desse cenário surgiram várias empresas concorrentes no mercado de TV por assinatura. Além dessa alteração na lei que inseriu novos competidores no mercado, o avanço da tecnologia fez com que as expectativas e exigências dos clientes aumentassem.

No Brasil as empresas de TV por assinatura mais conhecidas são SKY, Oi, Vivo e Claro. Além dessas, há outras operadoras regionais ou independentes que oferecem o serviço da forma a cabo ou satélite. É importante esclarecer que a qualidade do sinal oferecido pelas empresas consiste na perda parcial dos pacotes e na perda dos pacotes por completo. O foco deste trabalho é a perda dos pacotes por completo que se enquadra na qualidade e funcionamento do sinal responsável por 8,4% das reclamações dos assinantes.

A Figura 1 abaixo representa as principais reclamações que o consumidor costuma fazer em relação a TV por assinatura no Brasil, assim vejamos:

Figura 1 — Principais motivos de reclamações, TV por Assinatura, Brasil
Principais motivos de reclamações, TV por Assinatura, BrasilAdaptada de ANATEL (2019, p. 28)

Normalmente as operadoras agem de forma reativa na solução dos problemas, ou seja, primeiro o cliente entra em contato com a operadora e depois a operadora age na correção do problema, geralmente a operadora faz a filtragem das reclamações e ao identificar várias reclamações referente ao sinal de TV com a mesma natureza, colocam uma informação de problema na URA (Unidade de Resposta Audível) do município do cliente até que o problema seja sanado.

 Ao agir de maneira reativa na identificação de falha de sinal as operadoras geram diversos problemas relacionados à experiência do usuário e custo. Um dos problemas está relacionado ao tempo de reação, pois a falta de sinal só é detectada após um número considerável de ligações de clientes informando a falha. A Figura 2 mostra um real problema habitual enfrentado por uma empresa de serviço de acesso condicionado, onde, o gráfico das ligações desloca consideravelmente das ligações médias previstas, isso mostra o congestionamento na fila de atendimento da empresa e a insatisfação do cliente, correndo o risco do cliente migrar para outra operadora buscando um serviço mais satisfatório, implicando na redução das receitas da operadora.

Figura 2 — Número de ligações no ato de um problema no sinal de TV.
Número de ligações no ato de um problema no sinal de TV.Adaptada do Portal Técnico MSO

É sabido que a falta da imagem na TV pode ser identificada de forma proativa através da utilização de circuitos eletrônicos que possibilitem a identificação de irregularidade na imagem. A automatização do processo é uma alternativa para mitigar os problemas de evasão de clientes e redução de custos. Existem equipamentos no mercado para esses fins, mas, devido o alto custo para aquisição e a falta de suporte às companhias de telecomunicação optam pelo não investimento do serviço.

O objetivo geral deste trabalho é apresentar uma solução de baixo custo que possibilite a antecipação das reclamações dos clientes quanto a perda da imagem na TV, visando reduzir gastos operacionais para a empresa e obter o máximo possível de satisfação do cliente. A automatização dos processos reduzirá o tempo de filtragem das reclamações e o tempo de verificação da ausência do sinal, com isso, reduzir de forma significativa o congestionamento na fila de atendimento da empresa e tornar o serviço mais satisfatório.

Com a utilização de um osciloscópio é possível obter os parâmetros dos pulsos da falta de sinal, logo, programar o Arduino para identificar esses pulsos.

REFERENCIAL TEÓRICO

A pesquisa bibliográfica é o primeiro passo de um trabalho científico. Por meio dela é possível coletar e verificar a parte teórica sobre os temas e assuntos que serão de interesse no andamento do trabalho científico (DMITRUK, 2001).

Nesta seção serão abordados os principais assuntos que sustentam teoricamente esse trabalho. Para tanto serão apresentados os conceitos sobre sinal de vídeos, filtro passa-baixas, filtro passa-altas, filtro passa-faixas, microcontrolador Arduino, filtros analógicos, circuitos integrados.

Filtros Analógicos

O filtro é um circuito que aciona sinais de uma forma dependente com a frequência. Para o desenvolvimento de diversos sistemas eletrônicos, os filtros analógicos são de suma importância devido estarem presentes na maioria deles. Pode-se encontrar esses tipos de filtros em sistemas de telecomunicações, sistemas elétricos e etc. Cada filtro é escolhido minuciosamente após analisar a sua eficácia na aplicação o qual será utilizado.  

Existem vários tipos de filtros do tipo analógico, porém destacou-se três tipos: filtro passa-baixas, filtro passa-altas e filtro passa-faixas. Segundo Geromel e Deaecto (p. 19, 2019) “Os filtros operam diretamente com classes de funções de transferência que são escolhidas conforme os objetivos de cada projeto. A propriedade marcante é que, por construção, todos são casuais”.  A representação dos três filtros destacados, pode ser vista na Figura 3.

Figura 3 — Representação de filtros.
Representação de filtros.Adaptado de Antonio Pertence Junior, 5ª ed., p. 192.

Sinal de Vídeo  

O sinal de vídeo composto é transmitido em um único cabo e é formado por três sinais: SYNC, Luminância e Croma. Para formar a imagem na tela da TV é necessário a separação dos pulsos, e para tal, utilizam-se os filtro passa-baixas, filtro passa-altas e o filtro passa-faixas.

Conforme publicado na Revista Mackenzie de Engenharia e Computação (Universidade Presbiteriana Mackenzie. Escola de Engenharia, 2000, p. 13-96), a imagem é projetada na tela da TV preenchendo os campos da esquerda para a direita e de cima para baixo, com posterior retorno para cima e a esquerda.

O preenchimento da esquerda para a direita, dar-se pelo sincronismo vertical, a tela é preenchida intercaladamente, os primeiros 30 Hz são preenchidos as linhas ímpares e os próximos 30 Hz o preenchimento das linhas pares, ou seja, o ciclo completo 60 Hz. Como no sincronismo vertical a frequência é baixa, utiliza-se o filtro passa-baixas na separação do sinal.

 No sincronismo horizontal o preenchimento dos campos é de cima para baixo, com posterior retorno para cima a esquerda. A frequência de trabalho é de 15,750 Hz, essa frequência se dá pelo cálculo dos frames recebidos por segundo e as linhas da tela da TV no sinal standard, ou seja, são 30fps x 525 linhas, o qual é igual a frequência de trabalho. Pelo motivo da frequência ser mais alta, utiliza-se o filtro passa-altas na separação do sinal.

As últimas 20 linhas são utilizadas para os pulsos de apagamento. A Figura 4 exibe o princípio da varredura do sinal de vídeo intercalada.

Figura 4 — O princípio da varredura intercalada.
O princípio da varredura intercalada.Adaptada de Revista Mackenzie de Engenharia e Computação (Universidade Presbiteriana Mackenzie. Escola de Engenharia, 2000, p. 13-96).

De acordo com Revista Mackenzie de Engenharia e Computação (Universidade Presbiteriana Mackenzie. Escola de Engenharia, 2000, p. 13-96), o sinal de vídeo é transmitido em uma banda de 6MHz, a frequência da subportadora de cor é 3,58 MHz.

Filtro passa-baixas

Segundo Haykin e Veen (2018, p. 7) “Os filtros transmitem todas as frequências dentro da faixa de passagem sem qualquer distorção e rejeita todas as frequências dentro da faixa de rejeição”.

Ainda em de acordo com Haykin e Veen (2001, p.496) “Presume-se que a transição da faixa de passagem para a faixa de rejeição ocupe uma largura zero”.

A Figura 5 apresenta o gráfico da resposta em frequência do filtro passa-baixas de três polos ativos.

Figura 5 — Resposta em frequência filtro passa-baixas.
Resposta em frequência filtro passa-baixas.Os autores (2020)

Os polos ativos de um filtro são classificados pelos componentes ativos no circuito. Quanto maior a ordem do filtro mais rápido é sua resposta de corte, pois é preciso que o ganho de impedância seja elevado na entrada fazendo que seja um circuito amplificador, assim, o sinal da entrada será menor do que o da saída. Porém a complexidade do circuito aumenta.

Segundo Braga (2013, V.7, p.36) “também é preciso levar em conta os limites de frequência dos amplificadores operacionais usados. Na verdade, esses circuitos se adaptam bem a operação em frequências que não superem algumas dezenas de quilohertz”. A Figura 6 apresenta o circuito da resposta em frequência do gráfico acima.

Figura 6 — Circuito filtro passa-baixas de terceira ordem.
Circuito filtro passa-baixas de terceira ordem.Os autores (2020)

Filtro passa-altas

O filtro passa-altas são filtros que selecionam sinais em uma faixa de frequências determinadas e rejeitam os demais abaixo.

Segundo Oppenheim e Willsky (2010, p.144), “Assim como no filtro passa-baixas, os parâmetros do circuito controlam tanto a resposta em frequência do filtro passa-altas como suas características de resposta no tempo”. Na figura 7 observa-se o circuito de um filtro passa-altas e na Figura 8 verificamos a resposta em frequência desse mesmo filtro.

Figura 7 — Circuito filtro passa-altas.
Circuito filtro passa-altas.Os autores (2020)

Figura 8 — Resposta em frequência do filtro passa-altas.
Resposta em frequência do filtro passa-altas.Os autores (2020)

Filtro passa-faixas

O filtro passa-faixas ou passa-banda (band-pass) são filtros que selecionam sinais em uma faixa de frequências determinadas e rejeitam os demais acima ou abaixo dessa faixa.

O Filtro passa-faixas é a associação do filtro passa-altas e o filtro passa-baixas, na Figura 9 pode-se analisar o circuito do filtro passa-faixas e na Figura 10 a sua resposta em frequência.

Figura 9 — Circuito filtro passa-faixas de sexta ordem.
Circuito filtro passa-faixas de sexta ordem.Os autores (2020)

Figura 10 — Resposta em frequência filtro passa-faixas de sexta ordem.
Resposta em frequência filtro passa-faixas de sexta ordem.Os autores (2020)

Microcontrolador

O Arduino é uma plataforma de código aberto para auxiliar em projetos de eletrônica e programação, projetada com um microcontrolador Atmel AVR com suporte de entrada/saída embutido e uma linguagem de programação padrão.

Na programação do Arduino, a biblioteca IRremote é responsável por trocar o decoder de canal em toda grade de programação e a função pulsein() para o monitoramento dos pulsos.

Conforme está descrito na documentação referente ao Arduino “a função pulsein(), captura a duração de um pulso em uma I/O que pode ser HIGH ou LOW” e “a biblioteca IRremote envia e recebe sinais infravermelhos com vários protocolos”.

Circuitos Integrados

Um conceito geral, referente aos circuitos integrados também nomeados com a sigla CI, é a possibilidade de unir vários componentes em um circuito, seja ele ativo ou passivo, em uma mesma estrutura. Ou seja, pode-se interligar capacitores, diodos, transistores, resistores, etc., independente do seu fabricante em um único revestimento. Essa união é necessária para construir produtos de alta complexidade como placas de computadores, videogames, televisão e demais sistemas eletrônicos. A maioria dos CIs possui no mínimo 2 pinos, que se relacionam com a alimentação do circuito.

A Equação 1 referente ao CI EL4583, o qual foi escolhido para detectar a falta de imagem, possibilita que um resistor seja conectado entre o pino 2 e o terra, esse resistor determina o valor do sinal mínimo que dispara a perda do sinal na saída no pino 10.

 

Equação 1 — Relação para identificar o resistor no pino 2.

VpMIN = 0,75RVL/RSET

Fonte: Adaptada do datasheet do CI EL4583

Onde VpMIN é a mínima amplitude detectada do pulso de sincronização aplicada em um determinado pino.

METODOLOGIA

Neste trabalho foi utilizado o método dedutivo, que partindo das teorias e leis, na maioria das vezes prediz a ocorrência dos fenômenos particulares (conexão descendente). Assim sendo, para a elaboração do projeto foi necessário pesquisas sobre transmissão de sinal de vídeo publicados em internet, livros, dissertações e etc. Nesta pesquisa teórica, foi possível aprofundar nos estudos sobre noções básicas de vídeo, filtros passa-baixas, filtros passa-altas e o filtros passa-faixas.

Com a finalidade de chegar ao objetivo do projeto, o qual é automatizar a verificação da ausência de sinal da TV, pesquisou-se os circuitos integrados (CI) separador de sincronismo LM1881, LMH1981, EL4581, EL4583 e EL1983. A escolha por esse modelo se justifica porque o CI EL4583 possui um pino de detecção da falta de vídeo e sua disponibilidade no mercado é melhor.

O primeiro passo foi verificar a funcionalidade e os recursos do CI EL4583. Conforme o manual do componente disponibilizado pelo fabricante (DataSheet), o resistor no pino 1 controla o corte do filtro, e o resistor entre o pino 2 e o terra, determina o valor do sinal mínimo que dispara o pulso alto no pino 10.

De acordo com o datasheet o filtro utilizado para a detecção da falta de vídeo é um filtro passa-baixas de 3 polos ativos, com ganho de 2 e a atenuação do filtro de corte 3.6MHz, e com as demais informações do datasheet é possível confeccionar uma placa de circuito impresso para a detecção da perda de sinal na entrada do CI.

A placa confeccionada recebe o sinal de vídeo no pino 4 do CI, o pino 2 do CI detecta a ausência do sinal de vídeo e sinaliza no pino 10, esse pino é monitorado pelo Arduino.

O projeto foi construído com o auxílio dos componentes eletrônicos a seguir:

Quadro 1

ComponenteDescriçãoPapel no Projeto
Decoder DCI738Conversor de um código binário de entrada de N bits de entrada em M linha de saída.Equipamento a ser monitorado
OsciloscópioAparelho medidor de sinais elétricos e eletrônicos.Dispositivo utilizado para a identificação dos parâmetros dos pulsos
Ponta de provaElemento que exibe um valor em determinado ponto de um circuito.Dispositivo utilizado para auxiliar o osciloscópio a identificar os parâmetros dos pulsos.
ArduinoFerramenta de prototipagem para a construção de equipamentos.Dispositivo utilizado para trocar o decoder de canal, identifica e sinaliza irregularidades dos pulsos elétricos.
CI EL4583Circuito integrado. Dispositivo utilizado para detecção da falha do sinal.
Placa de fenoliteLaminado duro e denso utilizado como isolante térmico.Dispositivo utilizado para a fixação dos componentes 
ResistorTransforma energia elétrica em calor ou muda o valor da ddp.Dispositivo utilizado para limitação da corrente elétrica nos circuitos elétricos.
CapacitorDispositivo capaz de acumular cargas elétricas quando a diferença de potencial entre seus terminais.Dispositivo utilizado para estabilidade da fonte.
Lm7809Regulador de tensão em 9V.Dispositivo utilizado para possível alimentação de um LCD.
Lm7805Regulador de tensão em 5V.Dispositivo utilizado para a alimentação do CI EL4583
DiodoComponente elétrico que possibilita uma corrente atravessar mais para um lado do que para outro.Dispositivo utilizado para possibilitar a inversão da polaridade da fonte sem queimar os componentes.
Fonte 12vDispositivo conversor de tensão elétrica alternada ou contínua.Dispositivo utilizado para alimentação do circuito.
Led verdeDiodo emissor de luz na cor verde.Dispositivo utilizado para indicação do funcionamento da alimentação de 5V.
Led azulDiodo emissor de luz na cor azul.Dispositivo utilizado para indicação do funcionamento da alimentação de 9V.
Led InfravermelhoEmissor IR que funciona a partir da tecnologia infravermelha.Dispositivo utilizado para emitir sinal IR para o decoder

Os autores (2020)

O uso do osciloscópio é importante para analisar os pulsos e determinar os parâmetros de monitoramento do Arduino.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O circuito impresso pelo CI EL4583 o qual pode ser visto na placa da Figura 11, nos possibilitou aplicar os seguintes parâmetros de referências abaixo:

Corte do filtro passa-baixas em 3.6MHz – utilizamos um resistor de 22k Ω conectado entre o pino 1 e o terra.

Determinar o nível mínimo de sinal que dispara a perda de sinal no pino 10 – utilizamos um resistor de 82k Ω conectado entre o pino 2 e o terra.

Determinar o valor da corrente de referência – utilizamos um resistor de 681k Ω conectado entre o pino 12 e o terra.

Figura 11 — Trilha da placa confeccionada
Trilha da placa confeccionadaOs autores (2020)

A relação para identificar o resistor no pino 2 é exibida na Equação 1. O próximo passo é analisar com o osciloscópio o tamanho dos pulsos no pino 10. A Figura 12 apresenta quando há nível de sinal na entrada e a Figura 13 mostra os pulsos na ausência de sinal na entrada.

Figura 12 — Tamanho do pulso em microssegundos na presença de sinal.
Tamanho do pulso em microssegundos na presença de sinal.Os autores (2020)

Figura 13 — Tamanho do pulso em microssegundos na ausência de sinal.
Tamanho do pulso em microssegundos na ausência de sinal.Os autores (2020)

O Arduino foi programado para percorrer todos canais e o tamanho do pulso. Se o pulso é maior que 10.000 microssegundos então uma mensagem de texto é gerada no monitor serial “Canal com tela black” e não troca de canal até a resolução do problema (Figura 14).

Figura 14 — Monitor serial do Arduino na ausência de sinal, pulso alto entendido com valor igual a zero.
Monitor serial do Arduino na ausência de sinal, pulso alto entendido com valor igual a zero.Os autores (2020)

A Figura 15 mostra que após a leitura do pulso no pino determinada pela função pulsein() (Lê um pulso tanto High como Low), cujo no nosso projeto espera-se que seu tamanho vá para High e prossiga com a cronometragem, parando somente quando o seu tamanho for Low, o pulso alto é entendido com valor igual a zero. Diante disso, adicionamos esses parâmetros na detecção da falta de sinal.

Figura 15 — Monitor serial do Arduino na ausência de sinal pulso = 0.
Monitor serial do Arduino na ausência de sinal pulso = 0.Os autores (2020)

Caso contrário, ou seja, ao trocar de canal, o Arduino identifica o pulso maior que 0 ou pulso menor que 10.000 microssegundos o Arduino gera uma mensagem de texto no monitor serial “Canal OK” e troca para o próximo canal da grade de programação (Figura 16).

Figura 16 — Monitor serial do Arduino na presença de sinal 0 < pulso < 10.00
Monitor serial do Arduino na presença de sinal 0 < class=Os autores (2020)

Conclusão

Depois de levantar dados que identificam a falta de imagem na TV, o resultado confirma que é possível agir de forma proativa com o auxílio de circuitos eletrônicos, e automatizar o processo, assim, evitam problemas que implicam na redução das receitas da operadora. Mesmo com um resultado tão favorável, não é possível afirmar que a automatização do processo implicará na redução das ligações dos clientes, esse resultado só é possível após a implementação do projeto.

Vale ressaltar que essa implementação minimiza o impacto econômico para essas empresas, sejam elas de pequeno, médio ou grande porte, pois clientes que reclamam de um determinado serviço, são considerados como verdadeiros clientes e os mais prováveis de renovarem a assinatura constantemente. Outro impacto minimizado seria a redução do número de ligações realizadas pelos mesmos clientes já citados, é sabido que linhas ocupadas é um fator agravante no quesito relacionamento com o consumidor.

O objetivo principal proposto pelo projeto foi alcançado satisfatoriamente. Através da utilização de circuitos eletrônicos e integrados, microcontrolador Arduino, um osciloscópio e estudos aprofundados sobre as técnicas de filtragem, os dados obtidos como resultado da medição e monitoramento dos pulsos dos sinais, possibilitou a identificação da falta de sinal na TV. De tal modo que poderemos agir de forma proativa no controle deste processo de forma automatizada.

Com o intuito de melhorar o monitoramento é aconselhável estudos futuros que possibilitem o seu controle na perda parcial dos pacotes de dados, tendo em vista, que o foco do projeto é o monitoramento da perda dos pacotes por completo.

Referências Bibliográficas

ANEXO A — Descrição dos Pinos para o CI EL4583

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ANEXO B —  Pinagem do CI EL4583

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feito

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