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!
