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Interruptor Wifi para Lâmpada – Hardware

Interruptor Wifi para Lâmpada - Instalação
Este post faz parte da série Interruptor Wifi para Lâmpada. Leia também os outros posts da série:

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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Carlos Nascimento
27/08/2018 13:15

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

Danilton de Oliveira Azevedo
Danilton de Oliveira Azevedo
10/07/2018 12:17

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

Diego
Diego
05/04/2018 07:24

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
Roberto
22/09/2017 12:31

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

Eu consigo comprar o hardware pronto?

Carlos Carrera
Carlos Carrera
10/07/2017 10:57

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
Ygor Seixas
07/07/2017 16:41

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

Anatolio Filho
Anatólio
26/09/2016 11:41

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

Adriel Guimarães De Lima (AGL)
Adriel Guimarães De Lima (AGL)
26/09/2016 10:37

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
Willians De Almeida
21/09/2016 06:32

Meu parabéns. Excelente artigo. Abraço

Yuri Lima
20/09/2016 12:19

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

Josemar Alves de Carvalho
Josemar
Reply to  Yuri Lima
20/09/2016 16:40

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
Reply to  Josemar
21/09/2016 10:41

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

Josemar Alves de Carvalho
Josemar
Reply to  Yuri Lima
21/09/2016 10:50

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

Yuri Lima
Reply to  Josemar
23/09/2016 10:44

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!!

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