Interruptor Wifi para Lâmpada - Hardware

Interruptor Wifi para Lâmpada - Instalação
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Assim como o KIT de Automação, o Embarcados, em conjunto com a MAZZA G-TEC, está apoiando mais um projeto Open Hardware. Trata-se de um interruptor Wifi para lâmpada, um módulo simples e prático para você controlar a iluminação de sua residência.

 

A ideia desse projeto surgiu a partir do artigo do Pedro Minatel sobre Acionamento de cargas por meio de TRIACs. A partir daí foi pensado em ter um módulo que seja fácil de montar e implementar. Para isso, o sistema engloba uma placa para ligar e desligar a lâmpada, um módulo ESP8266-01 para interface Wifi e um aplicativo de celular.

 

A placa que liga e desliga a lâmpada tem um tamanho reduzido (5cm x 3cm) e foi feita em face simples utilizando o software Eagle na sua versão gratuita. O módulo ESP8266, que é muito fácil de usar e encontrar no mercado, foi usado para acessar a rede Wifi e controlar a lâmpada. E o aplicativo de celular desenvolvido para a plataforma Android é a interface entre o usuário e o hardware.

 

Iremos fazer uma apresentação detalhada de cada etapa do projeto. Neste artigo iremos passar uma visão geral sobre o projeto e abordar o hardware da placa desenvolvida para acionar a carga.

 

 

Hardware

 

O hardware base para esse projeto tem um circuito bem simples e está disponível no github sob a licença Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License. Abaixo podemos ver o seu esquema elétrico da placa:

 

Esquema Elétrico
Fig. 1 - Esquema Elétrico

 

O hardware pode ser alimentado, através do conector CN1, de duas formas:

  • Por uma fonte 3,3V, sendo necessário fechar o jumper J1 que fica no bottom da placa;
  • Por uma fonte de 5V, já que a placa conta com um regulador LM1117.

 

É importante observar que ao alimentar o módulo com 5V o jumper J1 deve estar ABERTO, do contrário o ESP poderá ser danificado.  O diodo D1 protege o regulador contra inversão de polaridade da alimentação.

 

Bloco de alimetação
Fig. 2 - Bloco de Alimentação

 

O bloco do circuito do ESP conta com um conector CN2 de 8 vias, onde ele é conectado. Dos pinos do ESP, usaremos uma entrada, que é utilizada para ler um interruptor, e duas saídas, uma para ligar um led e outra para controlar a lâmpada.

 

No conector CN3 pode ser ligado um interruptor comum ou botão, para que a lâmpada possa ser acionada de modo manual.

 

Bloco do ESP
Fig. 3 - Bloco do ESP

 

O circuito de acionamento da carga é feito por um opto isolador em conjunto com um TRIAC. O opto isolador usado foi o MOC3041, ele é responsável por isolar o ESP da rede elétrica e por acionar o TRIAC. Para isso ele conta com um sistema de zero-crossing (detecção de passagem por zero) interno. Este sistema detecta quando a rede elétrica passa por um nível zero de tensão e aciona o TRIAC neste momento, isso evita picos de corrente no chaveamento da carga. O TRIAC, por sua vez, aciona a carga quando a tensão no seu pino de Gate ultrapassa 1,55V.

 

Bloco da carga
Fig. 4 - Bloco da carga

 

Nesse estágio do circuito ainda existe um fusível para proteger o circuito de uma alta corrente e um varistor como proteção de um surto de tensão.

 

No conector CN4 é feita a ligação da fase da rede elétrica e do retorno desta para a lâmpada. O circuito foi projetado e testado para cargas até 100W de potência.

 

Abaixo podemos ver como ficou o layout da placa:

 

Layout da placa para interruptor Wifi para lâmpada
Fig. 5 - Layout da placa

 

 

Firmware

 

O firmware será desenvolvido na IDE do Arduino, e para isso é necessário fazer a configuração da interface e montar o circuito para gravação do ESP. Veremos isso em detalhes nos próximos passos do projeto.

 

 

Aplicativo

 

O aplicativo para celulares com o sistema Android será desenvolvido usando a ferramenta do MIT APP Inventor, uma ferramenta criada para desenvolver aplicativos através de programação por Scratch, onde você arrasta os blocos e monta sua aplicação. Essa ferramenta também já foi citada aqui no Embarcados como você pode ver nesse artigo.

 

 

Conclusão

 

Na próxima etapa mostraremos os passos para o desenvolvimento do firmware que irá rodar no ESP, assim como mostraremos o circuito necessário para gravação dele na IDE do Arduino e como configurar a interface.

 

O que achou do projeto? Pretende montar e instalar na sua casa? Deixe seus comentários, dúvidas e sugestões pois assim podemos melhorar cada vez mais o projeto.

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Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

Josemar Alves de Carvalho
Formado em Engenharia Elétrica com ênfase em Eletrônica pela Universidade São Judas Tadeu em 2014, atua em São Paulo com desenvolvimento de sistemas embarcados para controle de acesso. Apaixonado por eletrônica e sistemas embarcados, teve seu primeiro contato com microcontroladores no ensino técnico em 2008 e desde então utiliza-os em suas "invenções".

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Carlos Nascimento
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Carlos Nascimento

Achei muito bom esse artigo, gostaria que tivesse mais atualizações a respeito aqui e uma explicação mais detalhada para iniciantes...

Danilton de Oliveira Azevedo
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Danilton de Oliveira Azevedo

Josemar, percebe-se que a frequência é duplicada, ou seja, será 120Hz, correto? Isso não altera a Xc, aumentando a corrente da carga?

Diego
Visitante
Diego

Bom dia Josemar, parabém pelo projeto.

Fiquei com uma duvida, nesse projeto você conecta o esp8266 e o celular na mesma rede Wi-Fi doméstica com acesso a internet? Se for dessa forma você trabalha com Ip fixo no esp8266 e no celular?

Roberto Costa
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Roberto

Josemar, parabéns pelo projeto e pela clareza nas explicações, ficou show de bola o projeto.

Eu consigo comprar o hardware pronto?

Carlos Carrera
Visitante
Carlos Carrera

Bom dia, otimo!!!!
Se eu quiser usar para uma carga maior, acima de 100W, é só trocar o BTA12 por um BTA24 por exemplo?
Obrigado

Ygor Seixas
Visitante
Ygor Seixas

Muito bom!!!
Só uma duvida... O que seria o VR na Figura 04 ? É só uma resistência para teste?

Anatolio Filho
Visitante
Anatólio

Sensacional, muito didático de certo que vai servir como base para novos projetos.

Adriel Guimarães De Lima (AGL)
Visitante
Adriel Guimarães De Lima (AGL)

Parabéns, belo artigo. Será apresentado a diante alguma solução para fornecer os 5v da alimentação? Pois um grande problema é adicionar na instalação da lâmpada uma fonte.

Willians de Almeida Vieira
Visitante
Willians De Almeida

Meu parabéns. Excelente artigo. Abraço

Yuri Lima
Visitante

Apenas uma duvida, vc vai conseguir usar ele como Dimmer, ja que usou o esse moc?

Josemar Alves de Carvalho
Visitante
Josemar

Que bom que gostou Yuri.

O circuito foi pensado para controle on/off, não é possível usar como dimmer. Mas ai está um bom desafio rs.

Abraço.

Yuri Lima
Visitante

Se vcs poderem dar essa dica do PWM do ESP junto com o MOC seria uma boa, na parte 2.

Josemar Alves de Carvalho
Visitante
Josemar

A questão não é de firmware, é de hardware. Com esse MOC não é possível dimerizar uma carga.

Yuri Lima
Visitante

Sim eu sei. Por isso estou propondo, mais logico so se possivel. Fazer algo na parte 2 relacionado, a opção de troca do MOC por um dimerizavel. Mas se nao der. Tranquilo. Parabens pelo conteudo, ta showw!!