Lâmpada noturna automática usando Arduino

Lâmpada noturna automática usando Arduino – Código, trabalho e simulação

Automação basicamente significa inventar um método que reduza ou elimine os esforços humanos. Neste tutorial, explicaremos como automatizar uma lâmpada noturna por meio de uma interface simples de Arduino e Relay usando o software Proteus. A automação é a necessidade do momento, pois a aplicação varia desde o controle de caldeira com um termostato simples até o gerenciamento de grande indústria com uma grande quantidade de dados de entrada e saída. A complexidade da automação pode variar de um controle básico “ligar/desligar” até algoritmos multivariáveis ​​altamente complexos, como sistema de automação industrial. Os sistemas de controle para fins de automação podem ser em malha aberta ou em malha fechada, o que significa que podem funcionar com um único parâmetro de entrada ou em resposta à saída alimentada como entrada, como no caso de sistemas de malha fechada.

Como no caso de toda tecnologia, a automação também tem seus prós e contras:

Prós

1. Aumento da produtividade
2. Qualidade previsível (melhoria da qualidade)
3. Robustez aumentada
4. Grande consistência de saída
5. Redução nas despesas com mão de obra humana
6. Altamente preciso
7. Reduz os esforços humanos em trabalhos monótonos

Contras

1. Suscetível a ameaças de segurança
2. O custo de desenvolvimento pode exceder a previsão
3. Alto custo de configuração
4. Causa do desemprego em muitos setores

Os prós mencionados superam em muito os contras e é por isso que o mundo inteiro está entrando na era da automação.

Neste tutorial estamos tentando fazer uma lâmpada acender ou apagar sozinha quando o circuito detecta uma mudança apreciável na intensidade da luz e para isso vamos usar as duas ferramentas mais comuns usadas para automação, ou seja, Arduino e Relay e a interface junto com a simulação seriam alcançadas pelo software Proteus.

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Componentes necessários

1. Arduino UNO
2. Relé 5 Volts
3. LDR (Resistor Dependente de Luz)
4. Resistor 10.000 Ohms
5. Transistor BC547
6. Fornecimento CC de 5 Volts
7. Fornecimento CA 220 Volts

Software necessário

1. Arduíno IDE
2. Proteu

Diagrama de Circuito Automático da Lâmpada Noturna

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Descrição do componente

Arduino UNO

Arduino é basicamente uma placa de desenvolvimento que é de código aberto e utiliza principalmente o microcontrolador Microchip ATmega328P e é fabricada pela Arduino.cc. A placa vem com um conjunto de pinos de entrada/saída compostos de digitais e analógicos que podem ser conectados a diferentes placas de expansão e circuitos externos. A placa vem com 14 pinos digitais junto com 6 pinos analógicos que são utilizados ou programáveis ​​com a ajuda de um IDE (Integrated Development Environment). O programa é gravado através de um cabo USB tipo B.

Os métodos de energização da placa podem ser pelo cabo USB ou pela conexão de uma fonte CC de 12 volts. Pelo ponto de vista de design e funcionamento, não é muito diferente de seus outros membros da família, como Arduino Nano e Arduino Leonardo.

STK500 ainda é o protocolo original para comunicação do Uno. A principal diferença de seus antecessores é que ele não faz uso do FTDI (chip de driver USB para serial).

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Retransmitir

Relé é um interruptor eletromagnético que pode ser operado eletricamente e feito para ligar e desligar aparelhos AC/DC. Pode ser controlado mesmo com uma baixa tensão de 5 volts como a saída fornecida pelos pinos do Arduino. Consiste em uma bobina com contatos metálicos de um lado (lado de baixa tensão) que pode ser magnetizado e desmagnetizado para abrir ou fechar o circuito conectado do outro lado (lado de alta tensão). O lado de alta tensão consiste em um conector com 3 soquetes:comum (COM), normalmente fechado (NC) e normalmente aberto (NO). O relé vem em diferentes classificações, como 12V, 9V, 5V e 3V.

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LDR

LDR (Light Dependent Resistor) é um componente de resistência variável que pode variar seu valor de resistência com a mudança na intensidade da luz e funciona no princípio da fotocondutividade. O valor da resistência diminui com o aumento da intensidade da luz. É usado em circuitos detectores sensíveis à luz e circuitos de comutação ativados por luz.

O LDR é composto por um semicondutor de alta resistência que possui resistência em mega ohms na ausência de luz e várias centenas de ohms na presença de luz.

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BC547 – Transistor NPN

Um transistor é basicamente um dispositivo semicondutor que é empregado para amplificar ou alternar sinais eletrônicos e energia. É composto de material semicondutor e possui 3 terminais para conexão com um circuito externo. Neste circuito, usamos BC547, que é um transistor de junção bipolar NPN.

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Um pequeno valor de corrente em seu terminal base controla um grande valor de corrente em seus terminais de emissor e coletor. Uma tensão CC fixa é necessária nos terminais do transistor para operar na região desejada de suas curvas características. O transistor, quando usado para fins de amplificação, é mantido polarizado para que fique parcialmente ligado para todas as entradas e o sinal de saída amplificado seja recebido no emissor. Para aplicações de comutação, o transistor é polarizado para que permaneça totalmente LIGADO se o sinal no terminal base estiver presente e fique completamente DESLIGADO na ausência do sinal base.

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Classificações

• V_CEO =45 Vcc
• Eu_c =100mAdc
• V_CBO =50 Vcc
• V_EBO =6 Vcc

Descrição do software

Proteu

A suíte de design Proteus se enquadra na categoria de software proprietário que é empregado para realizar a automação de design eletrônico. Este software é muito útil para os engenheiros de projeto eletrônico e respectivos técnicos com a finalidade de criar esquemas e impressões em formato eletrônico denominado como layout de PCB. O software foi desenvolvido em Yorkshire, Inglaterra pela Labcenter Electronics Ltd. e vem com suporte multilíngue que são inglês, francês, espanhol e mandarim.

Ele é atualizado regularmente com novas bibliotecas consistindo de componentes avançados em intervalos regulares e pode ser facilmente adicionado à lista existente de bibliotecas.

Este software é amplamente utilizado devido à sua capacidade de simular os circuitos ou microcontroladores. A simulação ajuda a entender o funcionamento e o teste do circuito projetado sem nem mesmo fazer uso dos componentes físicos. Sua interface de usuário também oferece uma vantagem sobre outros softwares existentes no mercado. Mais de 15 milhões de componentes estão disponíveis na seção da biblioteca para que os usuários não precisem perder tempo criando footprints ou componentes.

Arduíno IDE

Arduino IDE é um software que pode ser usado em várias plataformas. Portanto, é um aplicativo multiplataforma e foi desenvolvido usando a linguagem de programação java. Ele tem um propósito de alma de escrever o esboço e carregá-lo em placas compatíveis com Arduino. As linguagens suportadas são C e C++ que são um pouco modificadas e dependem da biblioteca que está sendo usada. Várias bibliotecas são fornecidas embutidas no software e outras bibliotecas podem ser baixadas de fornecedores de terceiros. O IDE usa um programa chamado avrdude para converter o código em um arquivo com codificação hexadecimal que é carregado na placa com a ajuda de um programa carregador que vem pré-instalado no firmware da placa.

Código do projeto

Explicação do código

Primeiro de tudo, definimos duas variáveis ​​globais do tipo inteiro. Variável analogIN é usado para denotar um pino analógico que receberá o valor analógico do circuito e a segunda variável trigger denota um pino digital que fornecerá uma saída de disparo de tensão suficiente.

int analogIN =A3;

int Acionador =12;

A taxa de transmissão é definida como 9600 bits/s, o que representa a taxa de transmissão de dados. A função pinMode() é usada para definir o estado do pino. Aqui definimos o pino 12 como saída e o pino A3 como entrada. Todas essas instruções são escritas na função void setup() e seriam executadas apenas uma vez durante todo o período de execução.

void setup()

{

  Serial.begin(9600);

  pinMode(analogIN, INPUT);

  pinMode(Trigger, OUTPUT);

}

De acordo com o diagrama de circuito, temos que ler um dado específico que está na forma de valor analógico do pino A3. Para esta tarefa específica usamos a função analogRead() porque a entrada gerada pelo circuito é um valor analógico, portanto, essa é a razão por trás do uso do pino analógico e da função analógica.

Agora, obtemos esse valor analógico do pino analógico A3 e armazenamos seu valor na variável “value”.

Esta variável conterá um valor inteiro que estará no intervalo de 0 a 1234 e variará de acordo com a entrada analógica. Este é o valor ADC de 10 bits, pois o Arduino vem com conversor ADC de 10 bits.

O valor armazenado na variável “value” é usado para executar o operador condicional (if-else). Através deste operador, configuramos o estado do acionamento do pino digital como HIGH ou LOW para ligar e desligar a lâmpada. A principal vantagem de imprimir os dados armazenados na variável “valor” é que podemos associar a intensidade de luz a um determinado valor e acender a lâmpada na intensidade de luz desejada.

O código que está presente dentro da função “void loop()” será executado repetidamente até que o Arduino esteja sendo alimentado. Assim, para garantir que o projeto esteja funcionando em todas as instâncias, deve-se fornecer uma fonte de alimentação 24 horas por dia, 7 dias por semana ao Arduino Uno usado aqui.

void loop() {

  int value =analogRead(analogIN);

  Serial.println(value);

if (valor <692)

  {

    digitalWrite(Trigger, HIGH);

    Serial.println(“lâmpada ligada”);

  }

  else {

    digitalWrite(Trigger, LOW);

    Serial.println(“lâmpada desligada”);

  }

 }

Como obter a localização do arquivo hexadecimal do código?

Na IDE do seu Arduino clique em File>Preferences e depois em “Show verbose output” verifique as opções compilação e upload e na compilação do código na janela abaixo selecione e copie o local do arquivo hexadecimal e no Proteus dê um duplo clique no Arduino e cole o local do arquivo na opção Arquivo de programa e clique em OK. Agora seu circuito estará pronto para simulação.

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Vídeo de simulação

Em breve

Circuito da Lâmpada Quase Funcionando

Agora vamos discutir o funcionamento do circuito, aqui usamos uma fonte de 5V DC (5V do Arduino) e conectamos um resistor de 10k ohm e um LDR em um circuito divisor de tensão. A tensão que pode ser tomada através do resistor ou do LDR e alimentada no pino analógico do Arduino, pino A3 neste caso.

Com a ajuda do código mencionado acima, a placa poderá detectar a entrada analógica fornecida a ela. Este valor lido está de acordo com a intensidade da luz que é detectada pelo LDR.

Enquanto podemos verificar o valor vindo no monitor serial para calibrar o circuito de acordo com a intensidade da luz. Portanto, podemos alterar a condição na instrução condicional fornecida no código para ligar e desligar a lâmpada em uma intensidade de luz desejada, tornando-a dinâmica.

Agora, quando a instrução condicional for satisfeita, ou seja, a intensidade da luz cair abaixo do valor fornecido por você (em forma equivalente de ADC), a placa gerará uma saída “HIGH” no pino 12 Por “HIGH” significa que produz uma saída de 5V como pino 12.

Neste caso, uma tensão suficiente é desenvolvida na base do transistor e o transistor começa a conduzir. Como resultado, a corrente começa a fluir nas bobinas do relé e liga, o que significa que o terminal NA é comutado para um estado ativo ao qual o circuito da lâmpada foi conectado e, após a conclusão do circuito, a lâmpada acende “ON ”.

A lâmpada fica “OFF” quando a condição else no código se torna verdadeira, ou seja, a intensidade da luz aumenta a partir do valor limite fornecido por nós. Assim, a saída no pino 12 torna-se “LOW” e subsequentemente o relé é desligado, o que desliga a lâmpada.

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Resumo:

Todos nós queremos facilitar nosso estilo de vida, e aqui o que a lâmpada noturna automática está fazendo. Você nem precisa ligar ou desligar a lâmpada noturna. Como ele liga e desliga automaticamente de acordo com a intensidade da luz cai. Quando é dia, a lâmpada permanece no estado desligado à medida que escurece sobre o sensor, a lâmpada acende. O projeto irá ajudá-lo a projetar o mesmo, utilizando componentes eletrônicos básicos. Também explicamos o código para que não seja difícil para você começar com o Arduino.

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