Acompanhe o desenvolvimento passo a passo do projeto completo de uma lâmpada inteligente controlada por wi-fi com o ESP8266.
Parte 1 – Apresentação
Em eletrônica, a melhor forma de aprender é praticar. Foi daí que surgiu a ideia de desenvolver um projeto de uma lâmpada conectada e inteligente, pois trata-se de uma montagem cheia de detalhes e desafios.
Além de aprender e ensinar, queremos também nos divertir e, por isso, não iremos empregar nenhuma metodologia de desenvolvimento na sua “documentação”.
Vamos apenas começar com um protótipo simples com poucas funções e depois acrescentaremos novas funcionalidades “mais” sofisticadas à medida que uma lâmpada for se acendendo em nossas cabeças…
Nosso projeto será dividido em 6 partes:
- Apresentação do projeto;
- Lâmpada noturna com sensor de movimentos;
- Lâmpada inteligente controlada pela serial;
- Lâmpada inteligente controlada por wi-fi;
- Montagem do produto final;
- Controlando lâmpadas inteligentes através de um servidor WEB.
Vejamos antes alguns conceitos importantes…
O que é uma lâmpada inteligente?
Uma lâmpada inteligente é aquela capaz de executar ações baseadas em decisões, com ou sem a intervenção humana.
Mas que ações são essas?
Ora! o que uma lâmpada faz: Acende e apaga?
Sim! Mas de diversas formas. Vejamos algumas delas:
- Ligar/Desligar de acordo com certas variáveis ambientes (Luminosidade, movimento, etc.)
- Ligar/Desligar em intervalos determinados (timers)
- Ligar/Desligar em intervalos aleatórios
- Mudar a cor ou intensidade
- Responder a comandos do celular, tablet ou PC (Raspberry, por exemplo)
- Responder a comandos de voz ou gestos
- Informar quanto está consumindo de energia
- Enviar informações de sensores para um banco de dados e emitir estatísticas diversas
- Possibilidade de acionamento remoto
- Luz rítmica
- A imaginação é o limite…
O top das lâmpadas inteligentes são as lâmpadas realmente inteligentes, aquelas que aprendem com os hábitos do usuário. Veja alguns exemplos
- Lâmpada Inteligente feita por ex-engenheiros da NASA e da TESLA.
- Lâmpada Inteligente da Philips
- Review de algumas lâmpadas inteligentes
A nossa lâmpada inteligente
A nossa lâmpada vai ser mais humilde que essas apresentadas no tópico anterior. Ela vai ter um QI menor e nem vai ser tão bonita quanto elas.
Na hora de projetar devemos levar em conta que, quanto mais funcionalidades, mais caro ficará o projeto. Além disso, algumas funções podem ser úteis em determinados ambientes e dispensáveis em outros. O ideal é que esses recursos sejam agregados de acordo com a necessidade.
Outro ponto importante a ser pensado é que o excesso de automatização pode confundir o usuário e, até mesmo, irritá-lo. Tudo tem que ser feito com muito critério, bem parametrizado e testado com uma interface amigável e intuitiva.
Quem aqui nunca se irritou com assistente do iPhone, o Siri ou o Google Now do Android?
Bem, como disse no início, nosso projeto começará com um experimento muito simples de uma lâmpada noturna com sensor de presença. Vejamos então a cara dele:
Protótipo inicial
Obs: Este protótipo descreve nosso ambiente de teste. A montagem final do produto, provavelmente com outra configuração, será abordada na parte 5 desse artigo.
Nos tópicos abaixo iremos descrever cada um dos componentes do circuito e o motivo da escolha de cada um.
Decisões de Projeto
Todo projeto, por mais simples que seja, possui alguns pontos críticos que nos obrigam a tomar algumas decisões que podem facilitar ou complicar futuras manutenções. Essas decisões são influenciadas por diversos fatores, mas sempre norteadas pela disputa entre:
QUALIDADE x CUSTO
Outro ponto que nos guiou na escolha dos componentes é a questão do tamanho pois não queremos construir um trambolho.
Vejamos então como ficou a configuração dos componentes:
Placa microcontroladora: A placa precisa ter suporte wi-fi, pois queremos controlar a lâmpada via celular ou através de um servidor web. A escolha natural, portanto é uma placa baseada no ESP8266 ou ESP32. Prefiro o ESP32 mas, por uma questão de custo, escolhi a NODEMCU, mas você pode usar a placa de sua preferência. Veja algumas sugestões aqui.
Aqui surge outro problema de projeto: A maiores dos módulos e sensores do mercado trabalham com uma tensão de 5v, enquanto o ESP* trabalha com 3.3v (como todos os dispositivos IoT). Isso nos obriga a fazer gambiarras convertendo os sinais lógicos. Até isso precisamos levar em conta pois essas adaptações podem demandar custos. No entanto, nesse caso particular, não tivemos esses problemas pois todos os módulos que usaremos suportam 3.3v, com exceção do relé o qual contornamos usando uma fonte de 5v explicada no próximo item.
Outro ponto negativo do ESP8266 é que ele possui uma única saída analógica, o que pode dificultar algumas montagens.
Fonte de alimentação: Para alimentar o relé, teremos que usar uma fonte de alimentação externa pois, como vimos, os 3.3v fornecidos pelo ESP não são suficientes.
Por isso usaremos uma fonte de protoboard configurada em 5V.
Sensor de Luz: A função desse sensor será detectar a luminosidade do ambiente: claro ou escuro. Optamos por usar um módulo LDR, pois esse módulo, além de operar em 3.3v, possui uma saída digital, o que nos economizará uma preciosa porta analógica.
Detector de movimento e presença: Para a nossa aplicação, podemos usar um sensor de presença simples como o PIR DYP-ME003. Com ele podemos detectar movimentos em uma faixa de 7 metros, suficiente para os nossos propósitos.
Relé: Esse relé 5V fará a função de ligar e desligar a lâmpada de acordo com os comandos do microcontrolador.
O que vem a seguir
No próximo artigo vamos usar nosso protótipo para fazer a programação de uma lâmpada noturna com sensor de presença, ou seja, uma lâmpada que somente acende à noite quando detecta movimento no ambiente.
Até lá…
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