Módulo Relé para automação residencial com Arduino

Modulo Relé com lâmpada

Hoje vamos falar de uma aplicação muito interessante do Arduino. Vamos usá-lo para acender e apagar uma lâmpada. Uma típica aplicação de automação residencial. Vamos falar como funciona os módulos relés utilizados para controlar o acionamento da lâmpada e também o sensor de som utilizado para identificar as palmas.

Por meio do módulo relé podemos usar os pinos digitais do Arduino para chavear sinais de potência e acionar ou desligar qualquer tipo de lâmpada. Ficou interessado? Então vamos aprender!

 

Introdução

 

Neste projeto iremos utilizar dois componentes principais: O módulo relé e o sensor de som. Vamos falar um pouco de cada um deles, mostrar suas especificações, e em seguida vamos elaborar nosso esquemático e montagem para fazer o acionamento de uma lâmpada por meio de palmas.

 

Módulo Relé

 

O Módulo Relé nada mais é do que um conjunto de relés acionados por sinais digitais de 5V. Esse componente é indicado para acionar cargas que utilizam correntes maiores do que a fornecida pelo Arduino. Em geral, liga-se um contato do relé a uma fonte externa de energia, que pode ser o terminal de uma tomada por exemplo, e o outro terminal é ligado a um dos pólos da carga. O terminal de controle do relé (bobina) é ligado a um dos pinos digitais do Arduino. O outro terminal da carga é ligado ao outro terminal da tomada(ou ao outro terminal da bateria).

 

Pinagem e funcionamento

 

Uma das aplicações mais comuns dos módulos relés para arduino é no acendimento de lâmpadas em sistemas de automação residencial. O módulo funciona exatamente da mesma forma que uma chave ou interruptor. No borne de cada relé existem três conexões:

  • NA -Normalmente Aberto;
  • C – Comum;
  • NF – Normalmente Fechado;

O terminal C – Comum geralmente é ligado ao GND. E os outros dois são os contatos que usamos para ligar ou acender a lâmpada. Se ligamos a carga no terminal NA, a carga será acionada setando o pino de controle do relé para nível alto. Se ligarmos a carga no pino NF, ela será ativada setando o pino de controle do arduino para nível baixo, e desligada setando o pino de controle para nível alto.

No mercado você pode encontrar módulos de 1 , 2, 4 e 8 canais. Cada canal nada mais é do que um relé embutido no conjunto. Ou seja, um módulo relé de 5V e 8 canais, é um conjunto de 8 relés acionados por sinais de 5V. Um módulo relé de 12V e 4 canais, nada mais do que um conjunto de 4 relés, cada qual acionado por sinais de 12V.

Para o nosso projeto vamos utilizar um módulo relé de 5V e 4 canais. Veja na figura abaixo:

Módulo Relé 5V e 4 canais. Créditos: Eletrogate

Repare que cada relé possui os três terminais que explicamos mais acima. Além deles, há outros 6 pinos usados para interfacear o módulo com o Arduino. São eles:

  • GND;
  • In1;
  • In2;
  • In3;
  • In4;
  • Vcc;

Cada pino Inx serve para fechar e abrir um dos relés. Vcc e GND são os sinais de alimentação da bobina do relé. O sinal de controle aplicado aos pino Inx devem possuir a mesma referência(o mesmo GND) que a alimentação da bobina do relé.

 

Sensor de som

 

O módulo sensor de som nada mais é do que um microfone integrado com um pequeno circuito de condicionamento. O módulo é barato e encontrado facilmente no mercado de eletrônicos. O objetivo do módulo sensor de som é medir a intensidade sonora do meio circundante, chaveando a sua saída digital nos casos em que um sinal sonoro é detectado.

Pode ser usado em várias aplicações nas quais sejam necessárias identificar sinais sonoros, como automação residencial e circuitos de segurança e alarme. Veja na figura abaixo como é o módulo:

Módulo Sensor de Som. Créditos: Eletrogate

Como você pode ver na figura, o módulo possui 4 terminais. São eles:

  • G: Terra;
  • D0: Saída Digital;
  • A0: Saída analógica;
  • +: Tensão de Entrada 3.3-5V;

A saída digital é o sinal que varia de acordo com a identificação ou não de algum sinal sonoro. A saída analógica é o sinal de saída do potenciômetro do módulo. Este pequeno potenciômetro é usado para ajustar a sensibilidade do microfone. Além disso, há também um LED indicador que mostra o estado da saída digital.

O circuito de condicionamento é baseado em um CI comparador LM393. Esse CI compara o sinal de saída do microfone com o valor ajustado do potenciômetro, o que permite variar o nível de ruídos que fazem a saída digital chavear.

 

Aplicações

 

Os módulos relés é aplicado em vários funcionalidades. Algumas delas são:

  • Ativação de eletroímãs;
  • Ativação de motores DC;
  • Ativação de motores CA;
  • Ligar/desligar lâmpadas;

O sensor de som é um sensor que permite identificar o nível de ruído do ambiente. Algumas aplicações típicas são:

  • Sistemas de alarme;
  • Sistemas de automação residencial para identificar sinais de comando;
  • Aplicativos para medição de ruído;
  • Monitoramento da poluição sonora;

No nosso caso, vamos usar esses dois versáteis equipamentos para fazer um sistema de automação residencial para acionar e desligar uma lâmpada batendo palmas. Este é o tema das próximas seções.

 

Descrição do Projeto

 

O nosso projeto consiste no seguinte:

“Utilizar um Arduino UNO para ler um módulo sensor de som para identificar palmas e usar essa informação para ligar e desligar uma lâmpada residencial”

 

Aspectos de Hardware

 

Para este projeto vamos usar um módulo relé de 4 canais e 5V e um módulo sensor de som que utiliza o comparador LM393. Vamos ver os aspectos de hardware e de software e colocar nosso sistema para funcionar.

Para a montagem, vamos precisar dos seguintes itens:

  • Arduino UNO;
  • Módulo sensor de som;
  • Módulo relé 4 canais e 5V;
  • Protoboard;
  • Jumpers para protoboard;
  • Uma lâmpada residencial;
  • Suporte para lâmpada;

Como o módulo relé e o módulo sensor de som operam nas mesmas tensões e especificações de corrente do arduino, nós não precisamos utilizar resistores no circuito, podemos ligar os pinos digitais do Arduino Uno diretamente nos módulos. Veja como fica a ligação de nossa montagem na figura abaixo:

Interface do sensor de som com Arduino e módulo relé.

O módulo relé deve ser ligado com o comum em um dos terminais da tomada, e o pino NA em um dos terminais da lâmpada. O outro terminal da lâmpada deve ser ligado ao outro terminal da tomada.

 

Aspectos de Software

 

O software para chavear a lâmpada não é difícil.

Função void Setup() e declaracao de variaveis

Na figura acima temos as variáveis declaradas e a nossa função void setup(). Usamos uma variável para ler o sensor de som e uma outra para comparar quando houve mudança de estado. A saída digital do sensor de som não é retentiva, isto é, ela dá um pulso quando detecta um sinal sonoro. O que vamos fazer no software é identificar a borda de subida deste pulso, ou seja, quando a saída vai de 0 para 1. Na função void Setup() inicializamos a porta serial em 9600 Kbit/s e os pinos digitais para ler o sensor e para ativar o módulo relé.

Abaixo temos a nossa função void loop().

Função void loop()

Na função void loop() nós monitoramos constantemente o estado da saída digital do módulo sensor de som. Quando ela varia, nós identificamos por meio de um if e armazenamos o valor da leitura na variável ultimaleitura. Usamos um delay de 250 ms para deixar que os pulsos adicionais gerados sejam desconsiderados.

Assim, verificamos se essa variação corresponde a uma borda de subida. Caso sim, nós ativamos o relé e o led embutido do Arduino. Caso não, nós não tomamos nenhuma ação e o loop continua rodando até que a próxima variação seja identificada.

 

Botando pra rodar!

 

Veja nas imagens como ficou o sistema montado!

Modulo Relé com lâmpada

 

Modulo Relé com lâmpada

 Considerações finais

 

E aí, o que achou de acender uma lâmpada batendo palma com as mãos? Essa aplicação pode ser facilmente instalada em residências por meio dos módulos relés disponíveis para Arduino. O sensor de som também é facilmente encontrado e  fácil de usar. Faça o seu projeto e nos conte se deu tudo certo aqui nos comentários!

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Vitor Vidal
Vitor Vidal
Engenheiro eletricista, mestrando em eng. elétrica e apaixonado por eletrônica, literatura, tecnologia e ciência. Divide o tempo entre pesquisas na área de sistemas de controle, desenvolvimento de projetos eletrônicos e sua estante de livros.