Automação Residencial – Ambiente de testes

Avançando no projeto de automação residencial, hoje vamos simular as ligações para um cômodo, mostrando como fazer as ligações, materiais utilizados, etc. Também vamos usar esse modelo para desenvolver o sketch que cuidará de tudo. Inicialmente utilizaremos apenas o Arduino e relés, mas o layout que será apresentado para os testes será a base onde iremos inserir componentes que darão maior inteligência ao sistema, como sensores de luminosidade e de presença, e no mesmo esquema incluiremos também módulos Bluetooth, Ethernet, e o que mais surgir de ideia.

Materiais necessários.

Para este teste, vamos precisar dos seguintes materiais:

  • 2 pedaços de cabo de rede de meio metro. A categoria do cabo não importa
  • 1 pedaço de cabo de rede de 20cm
  • 2 pedaços de cabo elétrico de um metro
  • 3 lampadas (No meu caso estou utilizando 2 spots e uma lampada led)
  • 3 bocais (para conexão das lampadas)
  • 1 tomada
  • 1 alicate
  • 1 chave de fenda
  • 1 chave philips
  • 1 faca
  • 1 descascador de fio (pode ser a faca)
  • 1 Fita isolante
  • 1 Arduino
  • 3 relés
  • 1 breadboard
  • 3 interruptores pulsadores
  • 1 Multimetro

Layout de nosso ambiente de testes para automação residencial

O esquema que será usado para ligar os diversos componentes será o seguinte:

automação residencial arduino

Automação Residencial – Ligação básica entre lampadas, interruptores, Arduino e relés.

Os fios conectados ao Arduino são os do cabo de rede. Se prestar atenção, notará que as cores dos fios correspondem às cores dos fios do cabo de rede. Caso o desenho não esteja claro, segue o esquema de ligação:

  • Verde Escuro       +5v
  • Laranja Escuro     GND
  • Azul Escuro           Sinal relé 1
  • Azul Claro              Sinal relé 2
  • Verde Claro           Sinal relé 3
  • Marron Escuro     Pulsador 1
  • Marron Claro        Pulsador 2
  • Laranja Claro        Pulsador 3

Se repararem, utilizamos completamente um cabo de rede para apenas 3 relés controlados por 3 interruptores pulsador.

Muito importante no esquema, os fios elétricos conectados aos relés estão na posição NO(Normal Open), ou seja, sem que seja enviado sinal ao relé, o circuito estará aberto e a lampada não se acende, maiores informações sobre o uso de relés pode ser encontrado clicando aqui.

Preparação

Atenção: Neste laboratório trabalharemos com lampadas de verdade, ligadas a rede elétrica. Um choque pode ser fatal, portanto prossiga somente se você souber o que esta fazendo. Neste post indicarei todos os cuidados necessários para que não ocorra problemas, mas NÃO TENHO COMO ME RESPONSABILIZAR por você. Portanto, caso vá seguir este laboratório, tome todas as precauções indicadas, e É POR SUA CONTA E RISCO.

 

Primeiro –  Cortar cuidadosamente com a faca aproximadamente 5 cm da capa externa das pontas dos cabos de rede de meio metro, deixando à mostra os 8 fios internos. Faça um pequeno corte na capa, e a torça. Se tentar cortar completamente o cabo, pode acabar cortando também os fios internos.

Cabo UTP utilizado para automação
Segundo – Com o descascador de fios, desencapar aproximadamente meio centímetro de cada um dos fios individuais.

Cabo UTP Arduino
Terceiro – Conectar os interruptores pulsador à breadboard. Aqui o primeiro probleminha. Nos pulsadores de 1/2 módulo eu não tive problemas em conectar os fios, já no pulsador de 1 módulo, os fios não ficaram presos. Isso é razoável, já que os interruptores foram feitos para cabos de 1,5 mm, e os que estamos utilizando são muito menores. Isso é fácil de resolver, descasque aproximadamente 3 cm do cabo, e dobre o fio 3 vezes, preferencialmente dando voltas ao redor dele mesmo, assim aumentamos a espessura do fio e conseguimos apertar no pulsador. Na imagem abaixo podem ver como fazer, reparem também que tem um pedaço de fio em forma de “W”, esse fio será usado para fazer o jumper, já que o GND será comum aos 3 pulsadores. Já na breadboard não teremos problemas, pois os fios se encaixam perfeitamente nos furos.

Cabo UTPCabo UTP interruptor pulsador
Quarto – Conectar os relés à breadboard. Conforme podem ver na imagem abaixo, esta uma bagunça. Claro que na hora de fazer a instalação de verdade, as conectorizações serão bem feitas. Preste atenção para fazer as conexões, sendo importante seguir o diagrama apresentado no começo. Como o relé possui terminal macho, tive que utilizar um fio com terminais fêmea-fêmea, pois os cabos de rede se comportam com um terminal macho. Precisarei procurar terminais fêmea para finalizar o fio do cabo de rede, conectando diretamente aos relés.

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Quinto – Agora é conectar o Arduino à breadbord. Claro que a bagunça ficou ainda maior, e, mesmo sendo um ambiente de testes, vamos ter que arrumar essa bagunça logo logo. Abaixo foto mostrando as ligações, e notem que o Arduino esta energizado através de duas pilhas, e não direto da USB do computador. Não que isso faça alguma diferença, é apenas que não era possível colocar toda essa bagunça do lado do PC 😉  Os fios que conectam o Arduino na breadbord eram os que eu tinha em mãos, por isso não segui as cores conforme foram escolhidas para as conexões do cabo de rede.

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Sexto – Agora vem a parte perigosa, conectar as lampadas aos relés e a rede elétrica. O recomendável é que a pessoa tenha alguma experiência com elétrica, e não vale já ter levado choque 🙂  Faça as conexões cuidadosamente, sempre utilizando fita isolante em todas as emendas. Siga detalhadamente o esquema apresentado no começo do post, e só tente se você entender completamente como é para fazer. Nem pense em conectar os fios diretamente em alguma tomada, faça as conexões em um plugue adequado. Bem, esse plugue ai não é exatamente o adequado considerando a norma atual, mas… Reforçando, todo cuidado é pouco. Alem de poder estar colocando sua vida em risco, o Arduino certamente irá queimar se receber a voltagem da rede elétrica. Se fizer tudo certinho, nem você nem o Arduino sofrerão consequências.

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Sétimo – Antes de conectar o plugue a rede elétrica, meça com um multímetro se não há um curto-circuito. Para isso coloque o multímetro na posição de medir diodo, conforme imagem abaixo, e encoste as duas pontas no plugue. Se o visor do multímetro se mantiver em 1, o sistema não esta em curto-circuito e pode ser conectado a rede elétrica. Caso ele indique algum valor, verifique as conexões, principalmente nos relés, confirme que os fios elétricos estão ligados nos terminais identificados como NO (Normal Open). Se você ver que esta em curto-circuito e conectar o plugue na tomada, pode dar um estouro e você se machucar seriamente. TODO CUIDADO É POUCO QUANDO O  ASSUNTO É ENERGIA ELÉTRICA.

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Oitavo – Hora de testar. Mas… Testar o que se ainda não falamos em sketch para o Arduino? Se não programarmos o Arduino para responder a toques nos pulsadores, nada vai acontecer. Então, para testarmos o mais rápido possível nosso ambiente de testes, faça upload do seguinte código para o Arduino:

void setup(){
 pinMode(2,INPUT);
 pinMode(3,INPUT);
 pinMode(4,INPUT);
 digitalWrite(2,HIGH);
 digitalWrite(3,HIGH);
 digitalWrite(4,HIGH);
 pinMode(8,OUTPUT);
 pinMode(9,OUTPUT);
 pinMode(10,OUTPUT);
}
void loop(){
 digitalWrite(8,!digitalRead(2));
 digitalWrite(9,!digitalRead(3));
 digitalWrite(10,!digitalRead(4));

}

O código é básico, em setup nós definimos quais pinos serão de entrada e quais serão de saída, e na função loop simplesmente enviamos um sinal ao relé cujo pulsador correspondente estiver sendo pressionado.  Os pinos configurados como entrada (INPUT) estão utilizando resistores internos PULL-UPs, portanto quando o pulsador não for pressionado, o nível de sinal no pino correspondente será HIGH, por este motivo que invertemos o valor lido por digitalRead com um ! (exclamação) antes da chamada da função. Quando pressionamos o pulsador, conectamos o pino ao GND (terra) e o nível do sinal cai para LOW.

Feito o upload do código, e considerando que todas as conexões estão OK, podemos testar nosso ambiente de testes. Abaixo algumas imagens que mostram o acionamento da lampada pressionado o pulsador corresponde.

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Considerações para finalizar o post.

  • O sketch foi apenas para testar o funcionamento. Uma lampada que fique acessa somente quando o interruptor estiver pressionado não serve para nada. Alem disso, se a ideia é desenvolver algo sério, temos que começar a comentar o código e atribuir nomes significativos aos pinos, pois assim fica muito mais fácil modificações futuras.
  • Embora seja um ambiente de testes para nosso projeto de automação residencial, ficou horrível desse jeito. Fios muito mal organizados e conexões na base da gambiarra certamente dificultarão o desenvolvimento. Vou comprar alguns chapas de madeira e montar um ambiente de testes minimamente decente, bem como já providenciar conexões mais adequadas.
  • Mesmo com o sketch básico e a bagunça geral, já é possível visualizar algumas vantagens em inserir a eletrônica na elétrica da casa, como por exemplo a liberdade de alterar qual interruptor acende qual lampada, bastando alterar o sketch e fazer novo upload.

Bem pessoal, vou ficando por aqui, afinal este post já esta comprido demais. Logo apareço com melhorias no ambiente de testes.

 

8 thoughts on “Automação Residencial – Ambiente de testes

    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Boa noite Jurandir.

      Comercialmente tem várias soluções, mas são bem caras normalmente.
      Eu estou comprando praticamente todos os componentes no Ebay, DX ou AllieExpress. A entrega normalmente é demorada, em torno de um mês, mas os preços valem muito a pena. Até hoje não tive problemas com não entrega, e olha que este ano fiz mais de 70 compras.

      Abs.

      Reply
  1. MATEUS HENRIQUE DA SILVA

    Estou acompanho suas ideias e queria saber onde encontro os pulsadores. Tô achando muito difícil de encontrar.

    Reply
    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Boa noite Matheus.
      Obrigador pela visita.

      É, esses pulsadores são muito bonitos, carinhos e difíceis de encontrar. Eu comprei um conjunto completo na loja Andra, na Santa Efigênia aqui em São Paulo. Mas não recomendo, o atendimento é horrível, esperei praticamente uma hora para pagar e pegar a mercadoria.
      Preciso comprar mais pulsadores, e assim que ver onde comprar eu aviso por aqui e pelo seu email.

      Abs.

      Reply
  2. William

    Muito bom. Bem explicado e mostrando todos os detalhes. Aguardo os outros artigos desta série.

    Reply
    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Boa noite William.
      Parabéns pela UFOP e um pouco de inveja do lado de cá, eita lugar bonito hein?

      Eu queria fazer e postar com uma frequência muito maior, mas infelizmente temos que distribuir o tempo entre tantas tarefas.

      Abs.

      Reply
  3. Eduardo

    Parabéns pelo post. Em poucas páginas você esclareceu muito mais do dezenas de sites que tenho visto sobre automação residencial com arduino.
    Gostaria de perguntar:
    . Onde voce pretende localizar o arduino e os reles? Na caixinha de passagem na parede ou perto das lampadas ( no forro ou teto de gesso por ex)?
    . Estruturalmente, você pretende utilizar 1 arduino para cada comodo? E possível integra-los depois e comandar a casa toda via celular por exemplo?

    Muito obrigado!

    Reply

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