# Intelbras FR101 - Estudo Teórico-Exploratório **Disciplina:** Fundamentos de Sistemas Embarcados **Instituição:** Universidade de Brasília (UnB) - FCTE **Período:** 2026/1 **Integrantes do Grupo:** - Gabriel Freitas Balbino - 180075462 - Henrique Carvalho Neves - 222006801 - Henrique Hida - 180113569 - Leonardo Fernandes Padre - 200067036 --- ## 1. Introdução Uma fechadura inteligente (Smart Lock) é um dispositivo eletrônico que combina mecanismos mecânicos tradicionais com sistemas embarcados, permitindo o controle de acesso por meios digitais. Diferentemente das fechaduras convencionais, esses dispositivos podem utilizar métodos de autenticação como senhas, biometria, cartões de proximidade e aplicativos móveis para realizar operações de travamento e destravamento de forma automatizada. O conceito de Smart Lock surgiu em resposta à crescente demanda por automação residencial (Smart Homes) e por soluções de segurança mais avançadas. Em ambientes como residências, escritórios, hotéis e condomínios, essas tecnologias reduzem a dependência de chaves físicas, minimizam riscos associados à perda ou cópia não autorizada de chaves e proporcionam maior controle e monitoramento dos acessos. Neste trabalho, será realizada uma análise da fechadura digital de sobrepor Intelbras FR 101, amplamente utilizada em ambientes residenciais e corporativos no Brasil. O estudo terá como foco a identificação e compreensão de seus componentes de hardware e software embarcado, bem como a investigação de suas funcionalidades e mecanismos de operação. Com base nessa análise, será avaliada a viabilidade de reproduzir parte de suas funcionalidades utilizando uma placa ESP32, explorando os recursos oferecidos por essa plataforma para o desenvolvimento de sistemas embarcados voltados ao controle de acesso. Nosso objetivo é analisarmos a **Intelbras FR 101**, uma fechadura digital de sobrepor voltada para o mercado residencial e de escritórios no Brasil, com foco nas suas tecnologias embarcadas e viabilidade de reprodução em uma placa ESP32. ![Figura 1: Intelbras FR 101 - Fechadura Digital de Sobrepor](./assets/FR101frente.png) ![Figura 2: Intelbras FR 101 - Fechadura Digital de Sobrepor](./assets/FR101fechadura.png) --- ## 2. Descrição do Produto ### 2.1 Visão Geral A Intelbras FR 101 é uma **fechadura digital de sobrepor** - ou seja, é instalada sobre a porta sem substituir a maçaneta existente. Destina-se exclusivamente a ambientes internos (residências, apartamentos, escritórios) e é reconhecida como uma das opções de menor custo da linha de fechaduras digitais da Intelbras, com alta aceitação no mercado nacional. Outros tipos de fechadura são: - Bluetooth smart locks - Wi-Fi smart locks - Matter smart locks (Se conecta com outros dispositivos e multisistemas) - Zigbee and Z-Wave smart locks ( Sistema que busca unificar dispositivos inteligentes) #### 2.1.1. Unidade externa ![Figura 3: Vista externa da Intelbras FR 101](./assets/FR101externo.png) 1. Teclado 2. Botão de reset 3. Terminais para bateria de emergência 4. Indicador de baixo nível de carga das pilhas 5. LED indicador de bloqueio > Página 8 do manual da fabricante #### 2.1.2. Unidade interna ![Figura 4: Vista interna da Intelbras FR 101](./assets/FR101interno.png) 1. Botão de fechamento 2. Manopla 3. Lingueta 4. Sensor 5. Compartimento de pilhas 6. Botão de cadastro de senha 7. Tampa > Página 8 do manual da fabricante ### 2.2 Principais Funções 1. **Abertura por Senha Numérica:** Teclado touch screen iluminado com 12 teclas, suportando senhas de 4 a 12 dígitos. 2. **Múltiplas Senhas:** Cadastro de até 4 senhas simultâneas para diferentes usuários. 3. **Senha Aleatória:** Proteção contra "shoulder surfing" - digita-se dígitos aleatórios antes ou depois da senha real. 4. **Alarme de Arrombamento:** Aviso sonoro acionado após 5 tentativas consecutivas com senha errada. 5. **Aviso de Bateria Fraca:** Alerta sonoro com até 1 semana de antecedência antes do fim das pilhas. 6. **Aviso de Alta Temperatura:** Sensor interno detecta temperatura anormal e emite alerta. 7. **Função Não Perturbe:** Desabilita a abertura pelo lado externo (modo privacidade). 8. **Travamento Interno Manual:** Trava de segurança pelo lado interno da porta. 9. **Alimentação de Emergência:** Entrada para bateria externa de 9V caso as pilhas se esgotem. 10. **Ajuste de Volume:** Possibilidade de ajustar ou silenciar os avisos sonoros do teclado. > Página 6 do manual da fabricante ### 2.3 Especificações Técnicas | **Parâmetro** | **Valor** | |---|---| | Modelo | FR 101 | | Tipo | Fechadura digital de sobrepor | | Método de identificação | Senha numérica | | Capacidade de senhas | Até 4 senhas (4 a 12 dígitos) | | Teclado | Touch screen iluminado, 12 teclas | | Tensão de alimentação | 6 Vdc (4 pilhas alcalinas AA) | | Alimentação de emergência | 9 Vdc (1 bateria alcalina externa) | | Autonomia estimada | ~1 ano (10 acessos/dia) | | Temperatura de operação | -10 °C a 55 °C | | Espessura de porta compatível | 25 mm a 50 mm | | Sentido de instalação | Direita ou esquerda (reversível) | | Ambiente de uso | Somente interno | | Conectividade | Nenhuma (sem Wi-Fi, BLE ou NFC) | | Cor | Preto | > Página 6 do manual da fabricante ### 2.4 Componentes Internos Identificados | **Componente** | **Função** | **Observações** | |---|---|---| | Microcontrolador embarcado | Controle central do sistema | Fabricante não divulga modelo exato | | Teclado touch screen (12 teclas) | Entrada da senha pelo usuário | Iluminado, capacitivo | | Motor/Mecanismo de travamento | Acionamento físico da trava | Motor DC com redutor ou solenoide | | Buzzer piezoelétrico | Avisos sonoros (alarme, bateria, temperatura) | Ajuste de volume configurável | | Sensor de temperatura | Detecção de temperatura anormal | Proteção contra incêndio ou adulteração | | Monitor de bateria | Supervisão da carga das pilhas | Alerta com ~1 semana de antecedência com leds | | Trava interna manual | Bloqueio físico pelo lado interno | Função "Não perturbe" | | Conector de emergência | Entrada para bateria externa 9V | Uso quando pilhas AA esgotam | | Compartimento para 4 pilhas AA | Alimentar o sistema | - | --- ## 3. Análise Técnica do Funcionamento ### 3.1 Módulos do Sistema **Módulo de Controle (MCU + Firmware)** A FR 101 possui uma unidade de controle embarcada responsável por gerenciar a leitura do teclado touch screen, processamento das senhas, acionamento do mecanismo de travamento e controle de todos os alertas. O fabricante não divulga o modelo exato do microcontrolador, mas a simplicidade do produto (sem conectividade sem fio) sugere o uso de um MCU de baixo custo e consumo, como a família STM8 ou um similar de 8/16 bits da Intelbras. **Autenticação por Senha** O sistema compara a sequência digitada no teclado touch screen com as senhas previamente cadastradas na memória interna (EEPROM ou equivalente). Suporta até 4 senhas distintas de 4 a 12 dígitos. Adicionalmente, possui o modo de **senha aleatória**: o usuário digita a senha real precedida ou sucedida por quaisquer dígitos, e o sistema identifica e valida apenas a sequência correta - protegendo contra observação visual da digitação. **Mecanismo de Travamento** O acionamento físico da trava é feito por um motor DC com redutor (ou solenoide), integrado ao conjunto da fechadura. Após validação da senha, o MCU aciona o driver de motor por tempo determinado para abrir a trava. O travamento é realizado mecanicamente quando a porta é fechada, sem travamento automático por motor. **Segurança e Alertas** - Após **5 tentativas consecutivas** com senha incorreta, a fechadura entra em bloqueio e emite alarme sonoro por 1 minuto. - O **sensor de temperatura** monitora condições anormais, emitindo alerta em caso de calor excessivo. - O **monitor de bateria** sinaliza pilhas fracas com antecedência, garantindo tempo para substituição antes da falha total. - A **alimentação de emergência** por bateria de 9V permite abrir a fechadura mesmo com as pilhas descarregadas. ### 3.2 Tecnologias Críticas **Teclado Touch Screen Capacitivo** A interface principal da FR 101 é um teclado touch screen capacitivo retroiluminado. A leitura capacitiva garante durabilidade mecânica superior ao teclado de botões físicos, pois não há partes móveis sujeitas ao desgaste. A retroiluminação facilita o uso em ambientes com pouca luz. **Gerenciamento de Energia** Por não possuir Wi-Fi, Bluetooth ou biometria, a FR 101 opera com consumo energético muito reduzido. As 4 pilhas AA (6V) alimentam o MCU, o teclado e o motor. O firmware deve adotar modos de baixo consumo (sleep/standby) para atingir a autonomia de 1 ano com 10 acessos diários. **Segurança Física** A fechadura de sobrepor possui mecanismo de alta resistência no travamento. O alarme antiarrombamento desincentiva tentativas de força bruta. A função "Não perturbe" impede abertura externa mesmo com senha válida, garantindo privacidade interna. --- # 4. Comparativo com Produtos Similares A análise comparativa de fechaduras digitais disponíveis no mercado permite compreender o posicionamento da Intelbras FR 101 em relação a soluções mais avançadas. Além das funcionalidades voltadas ao usuário final, é importante observar os componentes embarcados envolvidos, como sensores, métodos de autenticação, mecanismos de comunicação e requisitos de hardware. ## 4.1 Comparação Técnica | Produto | Tipo | Autenticação | Sensores Identificados | Comunicação | Alimentação | Faixa de Preço (R$) | |----------|----------|----------|----------|----------|----------|----------| | **Intelbras FR 101** | Sobrepor | Senha (PIN) | Temperatura, fechamento da porta, monitoramento de bateria | Não possui | 4 pilhas AA | 300–400 | | **Intelbras MFV 3000** | Embutir | Senha, biometria e aplicativo | Biometria, fechamento da porta, monitoramento de bateria | ZigBee (via hub MCA), aplicativo Mibo | 4 pilhas AA | 990–1.300 | | **Smart Lock Intelar** | Embutir | Senha, biometria, NFC e aplicativo | Biometria, fechamento da porta, monitoramento de bateria | Wi-Fi, Bluetooth LE e Matter | 4 pilhas AAA | 500–700 | | **Yale Assure Lock 2** | Embutir | Senha, aplicativo e chave física | Sensor de posição da porta (DoorSense), monitoramento de bateria | Bluetooth LE, Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave ou Matter (dependendo do módulo) | 4 pilhas AA | 1.500–2.000 | | **Xiaomi Smart Door Lock X** | Embutir | Biometria, senha, NFC e aplicativo | Biometria, sensor de porta, monitoramento de bateria, câmera frontal | Bluetooth LE e integração com ecossistema Xiaomi | 8 pilhas AA | 1.300–1.800 | ## 4.2 Principais Diferenciais | Produto | Diferenciais | |----------|----------| | **Intelbras FR 101** | Baixo custo, simplicidade de operação, alarme de alta temperatura e tentativa de arrombamento | | **Intelbras MFV 3000** | Integração com aplicativo Mibo, biometria e automação residencial | | **Smart Lock Intelar** | Compatibilidade com Matter, NFC e biometria | | **Yale Assure Lock 2** | Suporte a múltiplos protocolos e ecossistemas de automação | | **Xiaomi Smart Door Lock X** | Reconhecimento biométrico avançado, câmera integrada e monitoramento remoto | ## 4.3 Viabilidade de Reprodução Utilizando ESP32 Sob a perspectiva de Sistemas Embarcados, um aspecto relevante é a complexidade necessária para reproduzir as funcionalidades de cada equipamento utilizando uma plataforma ESP32. | Produto | Complexidade de Reprodução | Justificativa | |----------|----------|----------| | **Intelbras FR 101** | Baixa | Requer teclado matricial/touch, acionamento eletromecânico, monitoramento de bateria e alarmes simples | | **Intelbras MFV 3000** | Média | Necessita integração com biometria, gerenciamento de usuários e comunicação sem fio | | **Smart Lock Intelar** | Média-Alta | Exige NFC, biometria, BLE, Wi-Fi e suporte ao protocolo Matter | | **Yale Assure Lock 2** | Alta | Necessita múltiplos protocolos de comunicação e integração com ecossistemas de automação | | **Xiaomi Smart Door Lock X** | Muito Alta | Inclui biometria avançada, câmera, processamento de imagens e integração com aplicativos proprietários | ## 4.4 Análise Comparativa A comparação demonstra que a **Intelbras FR 101** apresenta uma arquitetura significativamente mais simples quando comparada às fechaduras inteligentes mais recentes. Enquanto modelos como a **Yale Assure Lock 2** e a **Xiaomi Smart Door Lock X** incorporam múltiplos protocolos de comunicação, integração com aplicativos móveis e sensores avançados, a FR 101 concentra-se nas funcionalidades essenciais de controle de acesso. Essa simplicidade reduz a quantidade de componentes eletrônicos necessários e torna o dispositivo especialmente interessante para estudos de engenharia reversa e reprodução em plataformas de prototipagem como o **ESP32**. Seus principais recursos — autenticação por senha, acionamento eletromecânico da trava, monitoramento de bateria, alarmes sonoros e detecção de temperatura — podem ser implementados utilizando periféricos amplamente disponíveis para essa plataforma. Dessa forma, a FR 101 representa um caso de estudo adequado para a análise de sistemas embarcados aplicados à segurança residencial, oferecendo um equilíbrio entre funcionalidades práticas e complexidade de implementação. > **OBS:** As informações referentes aos produtos concorrentes foram obtidas a partir de especificações disponibilizadas pelos fabricantes e materiais técnicos públicos. Algumas características de hardware foram inferidas a partir das funcionalidades anunciadas, uma vez que os fabricantes não divulgam integralmente a arquitetura interna de seus dispositivos. --- ## 5. Proposta de Reprodução com ESP32 ### 5.1 Visão Geral Como seguimento deste trabalho, propomos a implementação de uma versão simplificada da FR 101 utilizando ESP32, incorporando as funcionalidades centrais do produto original e explorando a capacidade de comunicação sem fio do ESP32 - característica ausente na FR 101 real. ### 5.2 Funcionalidades Propostas - Abertura e fechamento da trava mediante digitação de senha em teclado numérico - Cadastro e gerenciamento de múltiplas senhas - Alarme sonoro por tentativas incorretas (buzzer) - Indicação visual de estado (LED ou display OLED) ### 5.3 Componentes Planejados | **Componente** | **Função** | |---|---| | ESP32 | Controle central| | Teclado matricial 4x4 ou sensor touch TTP229 | Simulação do teclado numérico | | Servo motor ou motor DC com driver L298N | Acionamento da trava | | Sensor magnético (reed switch) | Detecção de estado da porta | | Buzzer piezoelétrico | Alertas sonoros | | Display OLED 0,96" (I2C) | Feedback visual ao usuário | | Fonte 3,3V/5V | Alimentação do sistema | ### 5.4 Arquitetura Proposta ![Figura 4: Vista interna da Intelbras FR 101](./assets/diagrama.png) ### 5.5 Desafios Esperados 1. **Configuração do teclado numérico:** Garantir a leitura correta de cada tecla e implementar os modos de cadastro de senha e uso normal (desbloqueio). 2. **Gerenciamento de energia:** O ESP32 consome significativamente mais do que um MCU simples; será necessário avaliar o uso de modos deep sleep para prolongar a autonomia. 3. **Persistência de dados:** Armazenar senhas cadastradas de forma não volátil (NVS do ESP32 ou EEPROM externa), garantindo que não sejam perdidas em caso de reinicialização. --- ## 6. Pesquisa Bibliográfica e Tecnológica --- #### Artigo 1 - Economia de Energia em ESP32 **Título:** An Energy-Efficient Strategy for Microcontrollers **Autores:** Huanjie Wu, Chun Chen, Kai Weng **Ano:** 2021 **Link:** https://www.mdpi.com/2076-3417/11/6/2581 **Resumo:** Estudo que analisa estratégias de baixo consumo para MCUs, com experimentos nos modos ativo, light sleep e deep sleep do ESP32 (Xtensa LX6). Diretamente aplicável ao desafio de autonomia de bateria na proposta com ESP32. --- #### Artigo 2 - Controle de Motores DC em IoT **Título:** Combination of a DC Motor Controller and Telemetry System to Optimize Energy Consumption **Autores:** Paweł Żur **Ano:** 2023 **Link:** https://www.mdpi.com/1424-8220/23/15/6923 **Resumo:** Apresenta um controlador MOSFET para motor DC com sistema de telemetria integrado, demonstrando redução de correntes de pico e prolongamento da vida útil da alimentação. Relevante para o controle eficiente do motor de travamento no projeto. --- #### Artigo 3 - Usabilidade e Segurança **Título:** Exploring the Usability, Security, and Privacy of Smart Locks from the Perspective of the End User **Autores:** Hussein Hazazi, Mohamed Shehab **Ano:** 2023 **Link:** https://www.usenix.org/conference/soups2023/presentation/hazazi **Resumo:** Estudo com 29 usuários reais de smart locks, investigando motivações de adoção, preocupações com segurança e privacidade e estratégias de mitigação de riscos. Os resultados indicam que conveniência é o fator principal de adoção, mas muitos usuários desconhecem vulnerabilidades como ataques de força bruta - diretamente relacionado ao alarme antiarrombamento da FR 101. --- ## 7. Conclusão ### 7.1 Descobertas Principais A análise da Intelbras FR 101 revelou um dispositivo embarcado deliberadamente minimalista, projetado para oferecer funcionalidade essencial de controle de acesso com o menor custo e consumo energético possíveis. Entre as descobertas mais relevantes, destacam-se: - Arquitetura orientada à simplicidade: A ausência de conectividade sem fio (Wi-Fi, Bluetooth ou NFC) não é uma limitação acidental, mas uma decisão de projeto coerente com o público-alvo e com a faixa de preço. Isso permitiu ao fabricante adotar um MCU de baixo custo e baixo consumo. - Gestão de energia como diferencial: A autonomia estimada de aproximadamente um ano com 10 acessos diários, alimentado por apenas 4 pilhas AA (6V), demonstra uma implementação eficiente de modos sleep/standby no firmware. - Segurança por camadas mecânicas e lógicas: A FR 101 combina autenticação por senha (com suporte a senha aleatória para proteção contra observação visual), bloqueio após tentativas incorretas, alarme sonoro e travamento físico interno. - Teclado capacitivo como escolha de durabilidade: A opção por teclado touch screen capacitivo retroiluminado, em vez de botões mecânicos, aumenta significativamente a vida útil da interface principal, reduzindo o desgaste físico e a necessidade de manutenção. ### 7.2 Viabilidade da Reprodução com ESP32 A reprodução das funcionalidades essenciais da FR 101 com ESP32 é plenamente viável e representa uma oportunidade de aprendizado rica em sistemas embarcados. A análise identificou três dimensões principais dessa viabilidade: - O que é diretamente replicável: Autenticação por senha numérica, acionamento de trava eletromecânica, alarmes sonoros com buzzer e monitoramento de bateria via ADC, podem ser implementadas com periféricos amplamente disponíveis e bem documentados para a plataforma ESP32. - A lógica de senha aleatória e o bloqueio por tentativas incorretas são algoritmos simples, executáveis com folga na capacidade computacional do ESP32. O principal obstáculo não é de capacidade, mas de trade-offs de engenharia. O ESP32 consome significativamente mais energia em modo ativo do que um MCU simples de 8 bits, o que torna essencial o uso de modos deep sleep para qualquer aplicação com alimentação por bateria. A persistência de senhas no NVS (Non-Volatile Storage) do ESP32 resolve de forma nativa o equivalente à EEPROM da FR 101. Em síntese, o ESP32 possui capacidade técnica superior ao MCU original da FR 101 em praticamente todos os aspectos, sendo o gerenciamento de energia o único ponto que exige atenção cuidadosa para garantir autonomia comparável ao produto original. ### 7.3 Reflexão Final Este estudo revelou algo que vai além da análise técnica de um produto específico: a lógica por trás das decisões de projeto em sistemas embarcados comerciais raramente é sobre o que é possível fazer, mas sobre o que é necessário e suficiente para o público-alvo. A Intelbras FR 101 é, sob esse prisma, um exemplo bem-sucedido de engenharia de produto. Ao abrir mão de conectividade, biometria e integração com ecossistemas digitais, o dispositivo alcança longevidade de bateria excepcional, custo acessível e simplicidade de uso. Atributos que, para grande parte dos usuários residenciais brasileiros, superam os benefícios de recursos mais avançados. A comparação com o ESP32 ilustra uma tensão clássica em sistemas embarcados. Plataformas mais poderosas e versáteis quase sempre trazem custos ocultos, como: maior consumo energético, maior complexidade de firmware, maior custo de componentes e maior superfície de ataque para falhas de segurança. A escolha do microcontrolador certo é, portanto, uma decisão de arquitetura tão importante quanto qualquer outra no projeto de um sistema embarcado. Por fim, a possibilidade de reproduzir as funcionalidades da FR 101 com ESP32 demonstra o potencial das plataformas de prototipagem abertas para o aprendizado de sistemas embarcados aplicados. Mais do que replicar um produto existente, o exercício proposto permite compreender, na prática, as escolhas e compromissos que definem qualquer dispositivo embarcado. --- ## 8. Referências 1. INTELBRAS. **Fechadura Digital de Sobrepor FR 101 - Manual do Usuário**. Intelbras, 2017. Disponível em: https://backend.intelbras.com/sites/default/files/integration/manual_do_usuario_fr_101_bilingue_03-17_site.pdf. Acesso em: [10/06/2026]. 2. INTELBRAS. **FR 101 - Página do Produto**. Disponível em: https://www.intelbras.com/pt-br/fechadura-digital-de-sobrepor-fr-101. Acesso em: [10/06/2026]. 3. INTELBRAS. **FR 101 - FAQ**. Disponível em: https://www.intelbras.com/pt-br/ajuda-download/faq/fechadura-digital-de-sobrepor-fr-101. Acesso em: [10/06/2026]. 4. WU, Huanjie; CHEN, Chun; WENG, Kai. **An Energy-Efficient Strategy for Microcontrollers**. Applied Sciences, v. 11, n. 6, 2021. Disponível em: https://www.mdpi.com/2076-3417/11/6/2581. 5. ŻUR, P. **Combination of a DC Motor Controller and Telemetry System to Optimize Energy Consumption**. Sensors, v. 23, n. 15, art. 6923, 2023. Disponível em: https://www.mdpi.com/1424-8220/23/15/6923. 6. HAZAZI, Hussein; SHEHAB, Mohamed. **Exploring the Usability, Security, and Privacy of Smart Locks from the Perspective of the End User**. In: Nineteenth Symposium on Usable Privacy and Security (SOUPS 2023). USENIX Association, 2023. Disponível em: https://www.usenix.org/conference/soups2023/presentation/hazazi. 7. ESPRESSIF SYSTEMS. **ESP32 Technical Reference Manual**. Version 4.6. Shanghai, 2023. Disponível em: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_technical_reference_manual_en.pdf. 8. LEVEL HOME. Smart Lock Stories – How Smart Locks Work. Disponível em: https://level.co/stories/smart-lock/. Acesso em: [10/06/2026]. 9. YALE HOME. Assure Lock 2. Disponível em: https://shopyalehome.com/pages/assure-lock-2. Acesso em: [10/06/2026]. 10. XIAOMI. Smart Door Lock X. Disponível em: https://manuals.plus/ae/1005004222386684. Acesso em: [10/06/2026]. 11. MERCADO LIVRE. Anúncios consultados para levantamento de preços das fechaduras. Disponível em: https://www.mercadolivre.com.br/. Acesso em: [10/06/2026]. ---