Esquema de Montagem

Em um primeiro instante montarei e testarei os módulos em protoboards para me certificar de que o seu funcionamento estará adequado. Após confirmação de que está tudo certo, passarei para a fase final, que seria a montagem de todos eles em placas de circuito impressos.

A criação das placas de circuito impresso e a soldagem dos componentes serão elementos de dicussão no final deste projeto, porém não deverei criar placas perfeitas e não mostrarei as melhores técnicas de criação delas, focarei em um método que considero o mais simples e que atende meu objetivo.

1.MÓDULO DE CONTROLE PRINCIPAL

1.1.Material para montagem:

• Placa Arduino Uno R3 - Para processamento dos comandos
• Led fnfravermelho - Para envio de sinais infravermelhos para TV próxima
• Transmissor RF433Mhz - Para repassar comandos para os outros módulos
• Shield Ethernet - Para comunicação com o roteador wireless e consequentemente com o tablet
• Plug de Bateria - Para conectar a bateria à placa Arduino
• Bateria 9V - Para alimentar a placa Arduino e seus acessórios

1.2.Esquema

Esquema de montagem do Módulo de Controle Principal

Estou mostrando a placa Arduino Uno ao lado do Shield Ethernet apenas para fins de melhor entendimento e visualização, mas quem utiliza esse shield já sabe que eles tem um encaixe perfeito exatamente um em cima do outro, como mostrado na imagem abaixo:

Shield Ethernet acoplado em cima da placa principal

2.MÓDULO DE CONTROLE SECUNDÁRIO

2.1.Material para montagem:

• Placa Arduino Pró-Mini 5v - Para processamento dos comandos
• Led Infravermelho - Para envio de sinais infravermelhos para TV e condicionar de ar
• Receptor RF433Mhz - Para recebimento de sinais RF vindos do Módulo Principal (comandos)
• Plug de Bateria - Para conectar a bateria à placa Arduino
• Bateria 9V - Para alimentar a placa Arduino e seus acessórios

2.2.Esquema

Esquema de montagem do Módulo de Controle Secundário

Atenção: Em todos os módulos, os leds transmissores de sinal infravermelho estão conectados diretamente em 5V. Posso fazer isso porque esse tipo de led multiângulo que encontrei trabalha nessa voltagem, mas se você utilizar leds infravermelhos de outro tipo, verifique sua tensão de trabalho, eles podem precisar de resistores para não queimar. Se você tiver interesse em saber mais detalhe sobre esse assunto, indico o seguinte site: http://learn.adafruit.com/all-about-leds. Lá você vai encontrar muita informação sobre leds, Lei de Kirchhoff e Lei de Ohm.

3.MÓDULO RECEPTOR

3.1.Material para montagem

• Relé RF433Mhz - Para recebimento de sinais RF vindos do Módulo Principal e controle das lâmpadas.

3.2.Esquema

Módulo Receptor: Resume-se apenas a um relé com RF embutido.

Não existe esquema de montagem, ele é uma peça única, o fato de eu ter encontrado um relé com receptor RF-430Mhz embarcado e funcionando totalmente em 220V me livrou de montar um esquema parecido com os mostrados nos tópicos acima, caso contrário eu precisaria de mais um Arduino Pró-Mini, mais um Receptor RF-430Mhz e um relé comum conectado a eles, e o que é pior, precisaria de uma fonte de alimentação de corrente contínua (provavelmente mais uma bateria de 9V) para alimentar o Arduino, ou seja, esses interruptores iriam ficar feios prá caramba e totalmente expostos na parede (não poderia embutir algo que precisasse ser recarregado).

Agora veja só como as coisas mudaram para o Módulo Receptor em curto tempo de pesquisa:

1a. versão: Arduino + relé comum + receptor + bateria

2a. versão: Arduino + relé com receptor embarcado + bateria

3a. versão: Relé com receptor embarcado sem Arduíno e sem bateria. 

Você acha que terminei por aqui ? e a USABILIDADE disso ?

Questão: os Módulos Receptores substituirão os interruptores ou conviverão com eles ?  Imagine você sendo um visitante sem acesso ao meu tablet precisando ligar uma lâmpada, vai querer simplesmente apertar um interruptor ou vai atrás de mim pedir meu tablet emprestado ? E se o tablet cai no chão e se "espatifa" em mil pedaços ? Como vou ligar as lâmpadas ? Então, de fato, a resposta é uma só: O MÓDULO RECEPTOR PRECISA CONVIVER COM O INTERRUPTOR COMUM.

Existe uma maneira, que ainda não explorei, mas seria utilizar o interruptor ligado em paralelo com o Módulo Receptor, ambos ligando e desligando as lâmpadas. Problema da usabilidade resolvido ! 

Pronto, a minha 3a. versão do Módulo Receptor ligado em paralelo com o interruptor vai resolver meu problema. 

Mas, e se eu disser que pode haver uma 4a. versão ainda melhor que as anteriores ?

4a. versão : Módulo Receptor da 3a. versão + interruptor embarcado

Essa 4a. versão (U$ 29,00), além de chique é muito prática. Trata-se de interruptores touch screen feitos em vidro temperado com iluminação em led e  controle remoto, podendo ligar até três lâmpadas. Nesse caso eu precisaria apenas decodificar o controle e fazer o Módulo Principal enviar o sinal RF-433Mhz. É uma boa opção para interruptores de 3 lâmpadas porque o custo sai quase o mesmo da 3a. versão (substitui três relés de R$ 8,36 cada).

Focarei na solução da 3a. versão para interruptores simples e como informação extra, caso funcione, demonstrarei a 4a. versão no final do projeto para aqueles que precisem trabalhar com três interruptores.

 

Com isso encerro o esquema de montagem dos módulos, os detalhes da estrutura e do fluxo dos comandos serão mostrados quando eu estiver falando sobre o desenvolvimento do software de controle das placas Arduino.

Falando em software, também desenvolverei a interface do usuário que funcionará em um tablet com Android 4.0 (Ice Cream Sandwich).

Massssssss, isso é uma outra história....

Distribuição Física dos Equipamentos

Por se tratar de um projeto modesto, como já venho falando em postagens anteriores, optei por não automatizar tudo o que é possível no meu humilde apartamento, então como ponto de partida escolhi os lugares mais frequentados (sala, cozinha e meu quarto).

O ambiente será composto por três tipos de dispositivos diferentes, que se comunicarão entre si visando controlar seis lâmpadas, duas tv's e um condicionador de ar. Por enquanto é necessário você saber apenas a função de cada dispositivo:

1.Módulo de Controle Principal

Posicionado na sala, conectado a um roteador wireless em um compartimento do hack onde se encontra uma das TV's.

Esse módulo receberá todos os comandos, independente de onde esteja localizado o aparelho a ser controlado e dará tratamento a este comando, executando ele ou repassando (multicast) para os demais módulos. O critério utilizado para repasse ou não de comandos será explicado quando eu detalhar o funcionamento dos módulos.

2.Módulo de Controle Secundário

Posicionado no quarto, de preferência em frente aos aparelhos que receberão os sinais infravermelhos (pelo fato de terem sinais mais fracos), fisicamente isolado de qualquer tomada ou dispositivo extra, se a bateria garantir autonomia ideal conforme os testes que ainda irei fazer, caso contrário, plugado em uma tomada.

3.Módulo Receptor

Posicionado nos interruptores que ligam e desligam as lâmpadas. Estes módulos receberão os comandos diretamente do Módulo Principal, verificarão se a lâmpada a ser controlada está ligada ao seu interruptor e em caso afirmativo, ligará ou desligará conforme desejado, caso contrário, desprezará o comando pois os demais módulos receptores também estarão recebendo o mesmo comando e certamente um deles irá tratá-lo (lembre-se do multicast que falei no primeiro tópico).

Distribuição física dos módulos

Nos próximos capítulos irei detalhar cada módulo mostrando graficamente como eles serão montados. Irei devagar, afinal, nem todas as muambas chegaram e preciso planejar direitinho para não fazer besteira. Também mostrarei em breve como decodificar os controles remotos das TVs e como passar esses códigos para os Módulos de Controle Secundário e Principal.

Até breve !

Material Necessário

Fiz uma lista inicial do material que irei precisar. Esta lista poderá sofrer alterações caso o comportamento de algum dispositivo não seja o esperado, como por exemplo, uma bateria durar menos de 1 mês (ninguém vai querer trocar bateria todo mês). Portanto não considere-a completa,  nem muito menos a melhor de todas, mas é tudo o que tenho por enquanto.

Dica 1: A maioria dos itens podem ser encontrados no site da Aliexpress, outros na Deal Extreme, ambos os sites ofereçem ótimos preços, bem mais baratos que no Brasil e o frete é grátis.  

Aliexpress: www.aliexpress.com

Deal Extreme: www.dx.com

Dica 2: Apesar de ser um site de outro país, a Aliexpress aceita pagamentos via boleto bancário para aqueles que não possuem cartão de crédito internacional e o que é melhor, o pagamento é compensado em um curtíssimo período de tempo (a Aliexpress não me paga pela propaganda!).

Dica 3: Não tenha pressa, não tente receber seu produto de forma rápida pagando aqueles fretes expressos caríssimos (EMI ou EMS).  Escolha a opção padrão (China Post Air Mail), isso vai te livrar de muitas dores de cabeça. Não é uma regra, mas sempre que comprei fora do país utilizando entrega expressa fui taxado pela Receita Federal e esse processo além de resultar em imposto extra, algumas vezes acaba tornando a entrega bem mais demorada que uma entrega normal, isso porque o trâmite do produto se prolonga para conferência, emissão do boleto de imposto e retorno para os Correios.

1.Arduino Uno R3

Preço: U$ 10,30 (incluso cabo USB)

 

Esta placa fará parte do Módulo de Controle Principal (mostrarei um esquema nas próximas postagens).

Será responsável pela execução do sketch principal, centralizador de todos os comandos e porta de entrada pela internet.

2.Shield Ethernet

Preço: U$ 9,30

O Arduino Uno será acoplado a este shield, que por sua vez, será conectado a um roteador wireless via cabo ethernet (única conexão via cabo que pretendo usar no projeto). Com isso será possível acessar o arduino pelo tablet via rede local wireless ou internet.

3.Arduino Pró-Mini 5v 16Mhz

Preço: U$ 7,30 (com conversor TTL/USB)

O Arduíno Pró-Mini fará parte do Módulo de Controle Secundário.

Será responsável pela interceptação e quando necessário, execução dos comandos enviados pelo Módulo de Controle Principal.

Você também pode utilizar outras placas de pequeno porte, como por exemplo, a Arduino Nano 3.0.

4.Relés RF 433Mhz

Preço: U$ 8,36 (com controle remoto)

Os relés farão parte do Módulo Receptor. Eles serão conectados aos interruptores para ligar/desligar lâmpadas.

Utilizarei relés que trabalham na faixa de 180V-240V (cuidado!)

Um "pulo do gato" foi encontrar esses relés com o receptor RF 433 embarcados e funcionando em corrente alternada 220V, isso dispensa módulos e tomadas extras pregadas nas paredes ao lado dos interruptores (acho essas soluções muito feias).

5.Receptor e Transmissor RF 433Mhz

Preço: U$ 2,64 (transmissor+receptor)

Todo módulo de controle, seja ele principal ou secundário, terá transmissor e receptor de radio frequência conectado para que haja comunicação entre eles.

Optei por essa solução porque além de ter um bom alcançe, é bem mais barata do que os módulos Zigbee/Xbee (wireless) encontrados no mercado (um módulo XBee custa mais de U$ 40,00).

6.Kit Infravermelho

Preço: U$ 3,54 (controle+receptor+cabos)

O kit infravermelho não fará parte de nenhum módulo, ele será utilizado apenas para que eu possa decodificar os controles remotos das TVs e tudo o mais que utilizar sinal IR. Dessa forma saberei que códigos os Módulos de Controle Secundário precisarão enviar para ligar, desligar, aumentar volume, reduzir volume e mudar canais em cada TV. 

Sim, irei hackear os controles remotos :-)

7.Led Infravermelho Multi Ângulo

Preço: U$ 5,10

Este led fará parte do Módulo de Controle Secundário.

Sua função é enviar sinais infravermelho para controlar as TVs e demais dispositivos com sinal IR. Optei por essa versão multi ângulo com o objetivo de reduzir perda de sinal, já que dispositivos infravermelhos precisam ser apontados um para o outro para que funcionem bem.

8.Plug de Baterias 9V

Preço: U$ 4,70 (5 unidades)

Serão utilizadas para conectar baterias 9V aos módulos de controle.

No caso do Arduino Uno, o conector se encaixa perfeitamente na placa. Para o Arduino Pró-Mini, cortarei o conector e soldarei os fios de alimentação diretamente nos jumpers da placa (jumpers raw e gnd).

9.Bateria Alcalina 9V

Preço: U$ 3,80

As baterias 9V é uma provável alternativa para alimentação dos módulos de controle, mas ainda não tenho tanta certeza.

Vi recentemente em um artigo que é preferível utilizar duas pilhas AA (1,5V x 2 = 3,0V). Isso porque quando a tensão é maior que 5V (pino Vin), a placa utiliza seu regulador de voltagem interno, provocando assim um "trabalho" excessivo e consumindo mais.

Utilizarei o método mais eficaz para resolver esse dilema, ou seja, testes, testes e mais testes.

Isso é tudo, se você prestar atenção nos preços anotados embaixo de cada imagem, verá que todos eles são bem acessíveis.

Na próxima postagem ilustrarei diagramas com toda a estrutura que pretendo montar, até breve !

Boas Vindas

Se você faz parte daquele grupo de pessoas que está sempre procurando brincar com eletrônica e desenvolvimento de software, seja bem-vindo, aqui você vai encontrar alguns desses brinquedos e junto comigo vai fazer um modesto projeto de automação residencial.

O resultado não vai ser um projeto inovador de automação residencial, não vai ser um produto para colocar no mercado e ganhar dinheiro com isso (mas se você ganhar eu aceito comissão). Aqui você não estará fazendo um curso de eletrônica, arduíno ou de desenvolvimento de software.

O objetivo principal deste blog é mostrar como é possível automatizar sua própria residência, gastando pouco dinheiro e ainda se divertindo com isso.

O que me motivou nesse projeto, além da curiosidade, foi descobrir que automação residencial está se tornando um nicho crescente no mercado brasileiro e que nos últimos 4 anos subiu 300%. Descobri também que pequenas empresas desse segmento já conseguem faturar 1 milhão de reais ao ano e que existem pessoas dispostas a pagar de 10 mil a 30 mil reais para automatizar sua residência (Calma ! lembre-se que nossa solução é caseira e modesta).

Confesso que não naveguei muito para descobrir essas estatísticas, a notícia completa pode ser encontrada neste endereço abaixo:

http://g1.globo.com/economia/pme/noticia/2013/05/empresa-fatura-r-1-milhao-com-servicos-de-automacao-residencial.html

Se você pesquisar "automação residencial" no Google vai encontrar outros casos de sucesso e muita informação sobre esse assunto.

 À medida em que o projeto evoluir, vou publicando neste blog, sempre tendo o cuidado em separar as páginas por assuntos distintos. Então, mãos à obra...