Automação Residencial – Idéias Iluminação

Embora o termo Automação Residencial esteja na moda atualmente, não é exatamente fácil pensar no que automatizar, principalmente quando nós que vamos desenvolver o projeto. Eu não sou exatamente um cara criativo, então tenho que pesquisar bastante, pesquiso algumas soluções comerciais, alguns projetos DIY (Do It Yourself), e, principalmente, aproveito a hora do banho para pensar em algo 😉

Sendo assim, vou fazer uma série de posts sobre as minhas idéias para automação, sendo este específico sobre iluminação:

  • Iluminação
  • Portas e portões
  • Monitoração

Iluminação

Qualquer projeto, seja profissional ou amador, envolve automatizar a iluminação da casa, e o meu não poderia ser diferente. Como sou relutante a mudar drasticamente o modo de fazer as coisas, vou manter interruptores paralelos para a maioria das lampadas. A exceção será 4 spots de leitura que ficarão sobre as camas de casal e dos meninos(dois). Todas as outras lampadas terão 2 ou mais interruptores paralelos, mais um relé controlado pelo Arduino. Abaixo algumas imagens sobre como uma lampada pode ser  ligada em uma instalação convencional:

interruptor_simples Automação Residencial

Ligação utilizando apenas um interruptor para apagar ou acender uma lampada. É a ligação mais comum de se encontrar nas residências.

interruptor_paralelo Automação Residencial

Ligação utilizando dois interruptores paralelos. Encontrada em residências com projetos elétricos mais elaborados, é muito conhecida como “chave ou interruptor de hotel”, onde você pode acender a luz entrando no quarto, e apagar na cabeceira da sua cama, por exemplo.

interruptor_intermediario Automação Residencial

Ligação utilizando interruptores paralelos e intermediários. O número de interruptores intermediários vai depender de quantos locais você quer acender/apagar a lampada, sendo que não há limite. Normalmente encontrado em residências cujo projeto elétrico foi muito bem elaborado(e caro).

Automação utilizando apenas o Arduino e relé.

Os spots acionados exclusivamente por relé estão sujeitos a disponibilidade do Arduino, ou seja, será necessário que o Arduino esteja operacional, e que eu tenha acesso ao mesmo, de alguma forma(Web, bluetooth, push bottom, etc), para que possa acender ou apagar estes spots. Se a disponibilidade preocupa, o grau de controle que eu tenho sobre os spots é uma grande vantagem. Uma vez que eles serão comandados exclusivamente pelo Arduino, eu tenho como saber precisamente se eles estão acesos ou apagados.

ligacao_utilizando_rele

Ligação utilizando um relé controlado pelo Arduino.

Automação utilizando Arduino, relé e interruptores convencionais.

As outras lampadas serão ligadas da forma convencional, com interruptores paralelos e  um relé no circuito. Com isso a dependência da disponibilidade do Arduino deixa de ser uma preocupação, pois se o relé ou o Arduino queimar, ou ainda se eu não tiver em mãos um celular/tablet, ainda assim eu posso ligar/desligar qualquer uma das lampadas, simplesmente acionando um dos interruptores. Por outro lado, eu ainda não pensei em como vou saber, via programação, se uma lampada esta acesa ou apagada, já que um rele ativado pode significar que a lampada esta apagada ou acesa, dependendo da posição que os outros interruptores estiverem.

ligação interruptor relé Automação

Ligação utilizando interruptores paralelos e um relé. Neste esquema pode-se ligar/desligar a lampada pelos interruptores, e também pode-se criar um interruptor virtual acessível via Web, bluetooth e outras tecnologias suportadas pelo Arduino. No esquema o Arduino não aparece, mas esta conectado ao relé.

Creio que o ideal seria manter os interruptores convencionais, mas se eu não encontrar um modo de saber, via programação, se uma lampada esta acesa ou apagada, soluções mais elaboradas poderão ficar comprometidas. Até o momento, pensei em monitorar o circuito das lampadas (no disjuntor) e verificar, através do acionamento do relé da lampada X, se a corrente aumentou ou diminuiu, dessa forma eu teria como saber se a lampada X acendeu (aumento de corrente) ou apagou (diminuição da corrente). Ainda não fiz testes práticos, mas essa ideia inicial aparenta ser complexa e muito suscetível a erros.

Finalizando, a ideia para a iluminação é instalar um relé em todas as lampadas, e, através do Arduino, disponibilizar um interruptor virtual de qualquer local, seja via web, bluetooth, etc. Esquemas mais sofisticados e automatizados estão na dependência de ser encontrado um modo de saber o estado da lampada. Entre esses modos automatizados, listo as seguintes ideias:

  • Acendimento condicionado a iluminação natural. Um sensor de luminosidade informa a situação ao Arduino, e este não permite o acendimento da lampada quando a luminosidade natural estiver dentro de limites pré-estabelecidos.
  • Temporizador. Após determinado tempo sem a presença de pessoas em um local, o Arduino pode apagar as luzes que estiverem acesas.
  • Alarme visual. Alguns eventos como o toque de uma campainha, a ativação de um sensor, entre outros, pode disparar um alarme visual, onde o Arduino pode ligar/desligar determinadas lampadas em intervalos estabelecidos, como forma de alerta.
  • Ambientes pré-definidos. A iluminação de uma sala, por exemplo, pode se ajustar automaticamente a escolha de um ambiente definido como “Home-Theater”, por exemplo.

Update(antes mesmo de publicar o post) 🙂

Até dois dias atrás, o meu plano para a iluminação era o descrito até aqui, porem, conversando com dois colegas, surgiu uma solução para o problema de saber quando a lampada estaria ligada ou apagada, e me foi apresentada uma ideia que eu achei simplesmente sensacional, e que eleva o nível do projeto enormemente. Vamos lá:

Detecção do estado da lampada.  Expondo minha principal preocupação até o momento para um colega que manja muito de elétrica e eletrônica, este fez uma pesquisa e me apresentou o sensor de corrente ACS712. Este sensor vai ligado em paralelo com a lampada, e informa a corrente passando por ele. Desta forma eu teria como saber de forma precisa se a lampada esta acesa ou apagada, e posso então criar sketches com inteligencia suficiente para comandar o estado da lampada. Claro que esta solução ainda não é perfeita, pois o módulo mede corrente alternada através de medições sucessivas, sendo adequado pelo menos 500 samples (medições) para determinar corretamente a corrente passante, e isso pode ser considerado um trabalho pesado para o Arduino.

acs712

Sensor de Corrente ACS712, vendido com capacidade de medir correntes de 5A, 10A, 20A e 30A. O modelo mais adequado para automação é o de 5A, pois é mais sensível as baixas correntes que uma lampada utiliza

Novas idéias. Outro colega, ao ouvir sobre minha preocupação em manter a solução o mais tradicional possível (uso de interruptores convencionais), me apresentou uma solução que ele encontrou, onde foi utilizado interruptor pulsador no lugar do interruptor tradicional. Um interruptor pulsador (ou interruptor de campainha) é aquele que você aperta e ele volta a posição, enviando somente um pulso. Dessa forma os interruptores deixam de ser elétricos, abrindo ou fechando o circuito da lampada, e passam a ser eletrônicos, enviando um pulso lógico ao pino do Arduino, que então pode tratar adequadamente. Com isso, eu posso (e vou) estender a inteligência da solução até o interruptor pulsador, pois como o Arduino tem total controle sobre a informação em determinado pino de leitura, eu posso programar as seguintes funcionalidades, entre outras:

  • Um toque: Acende/apaga uma lampada especifica
  • Dois toques: Acende/apaga todas as lampadas do recinto
  • Toque longo: Acende/apaga todas as luzes da casa

Abaixo um esquema de ligação utilizando dois interruptores pulsadores e um relé, com todo o controle nas mãos do Arduino.

ligação pulsador

Ligação utilizando interruptores pulsadores. Posso comandar a lampada através da Web, utilizando um celular ou tablet, e também através dos interruptores.

Outra grande vantagem de um interruptor pulsador é que eu não preciso levar a fiação elétrica até ele, eu posso usar um cabo de rede, por exemplo, e conectar até 7 interruptores com um único cabo (um fio leva o sinal até cada interruptor, e cada um dos outros sete vai em cada um dos interruptores, fechando o circuito).

Isto é o que pretendo fazer com relação a iluminação. Claro que conforme o projeto progredir, novas idéias surgirão, e cada passo pretendo explicar aqui. Por hora termino por aqui, e no próximo post explico minha ideia para a automação de portas e portões.

28 thoughts on “Automação Residencial – Idéias Iluminação

  1. Jorge Naves

    Boa noite,
    Amigo tambem estou começando a desenvolver a automação na minha casa utilizando o Arduino com o ScadaBR fazendo o monitoramento, achei interessante o seu desenvolvimento, como você tambem esta no começo do projeto, poderia te dar uma outra ideia tambem para verificar o estado da lampada, utiliza um optoacoplador em paralelo com o circuito da lampada assim se voce tiver sinal da saida a sua lampada esta ligada, ficaria mais barato do que o sensor de corrente. ( Cada hora aparece novas idéias e assim sempre crescemos e nos desenvolvemos juntos) Parabéns.

    Jorge Naves

    Reply
    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Ola Jorge. Muito obrigado pela sua visita!!!.

      Sensacional o optoacoplador. Eu li algo a respeito a muito tempo, mas não conhecia. Depois de sua indicação eu pesquisei e achei inclusive códigos para monitorar o estado de uma lampada. Muito obrigado pela dica.

      Tanto o ACS712 quanto o optoacoplador precisam de leituras sucessivas para determinar se a lampada esta accesa ou apagada. Por enquanto vou seguir utilizando pulsadores e fazendo uso de variáveis para saber o estado da lampada.
      Quanto ao ScadaBr, estou instalando neste momento e pelo que li parece ser uma ótima alternativa ao EmonCMS.

      Você mantem algum blog sobre seu projeto? Eu estou muito curioso para conhecê-lo e trocarmos idéias. Eu ainda nem comecei a postar todas as que eu tenho…

      Forte abraço e vá acompanhado que já estou preparando um post sobre um sketch funcional para meu ambiente de testes.

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  2. Adriano Dayvson

    Boa tarde,

    Muito bom seu projeto, um dos melhores que vi pela net. Só me tira uma dúvida, qual a especificação desse Relé que você está utilizando?

    Reply
    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Ola Adriano. Muito obrigado pela visita. Desculpe estar respondendo somente agora.

      Então, os relés foram comprados no Ebay, normalmente ordeno pelo menor preço e compro 😉

      Sua dúvida é bem mais interessante do que parece. Vou dedicar um post sobre relés e suas características, pois serão muito usados no projeto e é de vital importância para o sucesso. Aguarde mais um pouquinho que tentarei tirar qualquer dúvida que tenha.

      Abs.

      Reply
  3. rogerio

    Fiz interruptores touch com o Arduino, no Arduino uno consegui configurar até 4 interruptores touch. acredito que o ideal é levar o retorno das lâmpadas para o banco de reles que ficarão na caixa de disjuntores. Tentei juntamente colocar um controle remoto RF, mas as duas bibliotecas não funcionaram bem juntas. http://crepusculotecnologico.blogspot.com.br/2011/10/interruptor-touch-com-arduino-pro-mini.html é de onde copiei a ideia, mas em vez de um criei quatro em um Arduino uno

    Reply
    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Fala Rogério, tudo bem.

      Cara, tem umas idéias que são de matar, e essa é uma delas. Adorei o interruptor touch, muito mesmo. Leva o projeto a outro nível.
      E usar RF e outra coisa que não me sai da cabeça. Como na sala o gesseiro fez uma merda danada e prendeu os fios, RF pode ser minha salvação.

      Valeu pela ideia, espero por em prática logo.
      Um grande abraço.

      Reply
  4. Carlos

    Valdinei,
    Gostei muito da sua idéia com pulsadores, discuti isso com meu irmão eletrecista, quanto a economia na construção, devido a custo dos cabos… como estava construindo minha casa já fiz minha automação… criei um quadro para automação ao lado do quadro de distribuição. Estou no ponto dos status, nesta idéia com os pulsadores uma coisa que tive de preocupação por optar usar apenas fiação de sinal nos interruptores e deixar a cargo do arduino a ligação efetiva da lâmpada (retorno fase p/ lâmpada) é se o sistema parar.. ou seja, queima da controladora, falhas, problemas no relê. Desta forma com pulsadores a iluminação da casa fica totalmente dependente do projeto. No meu projeto uso 2 módulos relês de 8 canais cada, e em ambos 1 canal apresenta problema, não sei se é fornecedor, defeito, ou má qualidade. Acredito ser algo a considerar, claro que desta forma com pulsadores a identificação da lâmpada é simples e fácil, porém tem esse ponto negativo.

    Parabéns pelo projeto.. espero ter ajudado.

    Reply
    1. Erlon

      Carlos,

      Gostei muito do projeto do Valdinei e volta e meia venho aqui ver a página dele, para ver se tem alguma novidade, pois ando com um projeto parecido, mas tenho interesse em usar a web também, em paralelo com o sistema físico. Já utilizo, mas tenho problemas ainda em saber o status da lâmpada, tentei usar um sensor de corrente, até consigo saber se a lâmpada está acesa ou não, mas o código funcionar em conjunto é que ainda me é complicado, pois não sou programador e estou adaptando de projetos que vi na net.

      Vi seu problema de um relê não funcionar, acredito que imagino o problema. Você está alimentando a placa de relês pelo arduino ou separadamente? Se for pelo arduino, a chave pode estar aí. Eu uso dois desses aqui em casa também, e já tive vários problemas de intermitência, até que resolvi… alimentar separadamente a placa de relês. O arduino acaba sendo fraquinho para alimentá-las, então descobri na marra…

      Existe uma plaquinha para alimentar a breadboard diretamente, custa relativamente barato, aí você liga uma fonte de 5V, acho que pode ser de até 9V, e ela alimenta a breadboard com 5V ou 3.3V, se for a chaveada (a maioria que vi é). Daí tirei a alimentação para o módulo de relês dessa breadboard. Funcionou perfeitamente. Você pode pegar uma fonte de 5V e adaptar os fios com o sistema Dupont para ligar na placa de relês também, testei também esse jeito e funciona igualmente perfeito. Fica a seu critério. Teste e veja se resolve… Comigo só funcionou direito depois que separei a alimentação do arduino. Às vezes estava dormindo e as lâmpadas do quarto ligavam e desligavam sozinhas por algumas vezes, quando o arduino esquentava demais tentando alimentar tudo… Imagina o susto rs rs rs…

      Qualquer coisa é só escrever aí, se tiver dúvida posso trocar ideias sobre o projeto.

      Abs.,
      Erlon Guimaraes

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      1. cadu

        Qual solução vc achou para esta questao? Saber se a lampada está ou não ligada?

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  5. Adalberto

    Olá, seria possível formular um passo a passo a respeito disso?

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  6. Tiago

    Bom dia, estamos trabalhando em um projeto de automação, e gostariamos de saber se ao inves de lampadas, pudessemos controlar uma bomba dagua utilizando o rele, como seria o controle do rele com o arduino e o código em linguagem C ???

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  7. Arsénio Manjate

    O sistema é bem avançado e acredito que é confortável,mas sera que um dia teremos arduinos a venda em Moçambique?

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  8. JUSTINO

    É POSSÍVEL ENVIAR TAMBÉM A IMPLEMENTAÇÃO DE CÓDIGO DAS LIGAÇÕES COM PLACAS ???

    Reply
  9. Rafael

    No ultimo modo de ligacao:
    Ligação utilizando interruptores pulsadores. Posso comandar a lampada através da Web, utilizando um celular ou tablet, e também através dos interruptores.

    pode ser usado interuptores normal ao inves de pulsadores?

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  10. Wesley

    Parabéns pelo site, está com um nível muito alto de conteúdo.
    Uma duvida, é possível fazer esse esquema sem fio com esp8266?
    Por exemplo:

    Arduino com esp8266>>>>>>>>>roteador wifi>>>>>>>esp8266 com rele————–fio—————lampada

    Se assim funcionar fica mais fácil colocar um rele em casa comodo da casa sem tem que passar fio de todos para o arduino.

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  11. Daniel

    Olá!
    Encontrei seu site, procurando uma solução para o meu problemas, mas vamos direto ao assunto, talvez consiga me ajudar…
    Tenho um projeto com o arduino na minha casa que está quase 100%, os relés estão funcionado, seja por interruptor(three way) ou pelo arduino, mas não consigo ter informação se as lâmpadas estão acessas, e já tem 6 meses que estou “quebrando” a cabeça com isso…
    Em cada cômodo da casa, tem um relé e um sensor ACS712 30A, mas não consigo fazer a leitura, o restante está funcionando normalmente, inclusive o DHT22, com o cabo 18metros de distância do Arduino.
    Obs.: Minha esposa já está querendo me estrangular com o projeto.

    Reply
  12. Fernando

    Parabéns amigo, o interessante nisso, que tivemos uma ideia bem parecida, veja meu vídeo demonstrando meu projeto protótipo. Valeu.

    Reply
  13. TIAGO L WANDERLEY

    Bom dia amigo, parabéns pelas idéias, muito me interessou o projeto com interruptor eletrônico, mas fiquei com uma dúvida, cada interruptor utiliza dois pinos digitais do arduíno eh isso? E outra, conseguiu resolver a “falha” do sistema que é a dependência total do arduíno e relés? Se sim, como? Abraços…,

    Reply
  14. luiz

    Ola estou apenas começando a aprender programação arduino e vi sua dúvida para verificar o estado de uma lâmpada e gostaria de saber se vc usando um push button e um rele ou o interruptor e rele e conectar a porta analogica para verificar nao daria certo também ?

    Reply
  15. luiz

    Erlon isso acontece com a sua placa por ela nao ter um regulador de tesao de 5 v nas portas digitais, a lâmpada do seu quarto ligava e desligava devido a alta drenagem de energia do pono de 5 v mas a placa BlackBoard da RoboCore tem um suporte maior a drenagem de energia no pino de 5v e então nao precisaria alimentar por fonte externa ???? espero ter ajudado

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  16. vinicius

    olá!
    eu sei uma forma de fazer a automação das lampadas através de optoacopladores sem ter que trocar os interruptores convencionais por pulsadores. se tiver interrese em saber sobre isso mais a fundo só entrar em contato

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  17. damiao

    boa noite! sou eletricista como aprender com uma lâmpada, pois estou engatinhando nesse assunto como aprender.

    Reply
  18. ewerton

    Boa noite, amigo. Estou querendo fazer as ligações aqui em casa usando pulsadores. sou eletricista, mas não entendo quase nada de programação. Vi que você leva a tensão até os pulsadores que quando acionados enviam um pulso elétrico para um dos pinos do Arduíno, porém o sinal que o Arduíno envia para acionamento do rele e posterior acendimento das lampadas é através de outro pino, conforme desenho.

    Alguém poderia me ajudar com isso? Como faço para que o pino que recebe o sinal do pulsador transmita a ordem para que haja saída pelo outro pino?

    Poderiam me dar um exemplo?

    Deus abençoe vocês. Obrigado.

    Ewerton.

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  19. Leonardo

    A ideia do Interruptor de pulsos foi boa, porém voltamos ao problema “e se o Arduino ou o relê queimar?”.

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    1. Valdinei Rodrigues dos Reis Post author

      Ola Leonardo.
      Bem, eu estou curtindo a idéia, e, claro, não poderia deixar de considerar a idéia do Arduino ou algum outro componente queimar.
      Essa estabilidade esta para ser posta a prova, pois estou montando a “solução” nos quartos. Ai verei na prática a viabilidade.
      Considerando que algo queime, estou analisando a melhor forma de substituições, algo que seja muito fácil e para meu filho fazer, por exemplo.

      Essa semana devo postar como ficou, e vou atualizando com qualquer problema que surja.

      Reply
      1. Leonardo

        Sou novato no mundo da eletronica, mas estive pensando, um transistor npn n resolveria? Conectado a um dos pin do arduino (ou algo do tipo), se o pin ficar LOW é pq o arduino ta desligado ou com problemas, dai ele ativaria um “retorno” auxiliar q ligaria uma lampada de emergecia (ou a propria lampada).

        Reply

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