Interruptor Wifi para Lâmpada - Hardware

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:

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.

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.

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.

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:

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.