Purificador de Ar Inteligente com Arduino Yun, Sharp Plasmacluster e IoT AWS

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino Yun	1
Purificador de Ar Sharp Plasmacluster	1
Sensor de Poeira Óptico Compacto GP2Y1010AU0F	1
Módulo Relé	1
Protoboard (genérica)	1
Capacitor 220 µF	1
Resistor 150 Ω	1
Cabo AC de 1 metro	1
Jumpers Macho-Macho	1 conjunto
Jumpers Macho-Fêmea	1 conjunto
Bloco de Terminais	1
Fio de Solda	1

Ferramentas Necessárias

• Multímetro
• Estação de Solda / Ferro de Solda
• Alicate de Desencapar Fios

Aplicativos e Serviços Online

• Amazon Web Services (AWS) IoT
• Arduino IDE
• Terminal (linha de comando)
• Mosquitto MQTT

Sobre o Projeto

A presença de poeira em residências, escritórios e outros ambientes humanos é inevitável. Segundo a Agência de Proteção Ambiental (EPA), o ar interno pode ser 2 a 5 vezes mais poluído que o externo. Essa poluição aérea causa desde incômodos menores (olhos irritados, espirros, dores de cabeça) até fatores graves como alergias severas e asma potencialmente fatal.

Um purificador de ar resolve isso, mas quero torná-lo inteligente usando IoT. Em vez de ligar o purificador o dia todo, implemento um "cérebro" (microcontrolador) e "sensor" para operar apenas quando o nível de poeira atingir um limiar, economizando muita eletricidade! O status operacional fica disponível no meu "terminal" no laptop ou em qualquer dispositivo "cliente MQTT" onde quer que eu esteja no mundo.

Passo 1: Reunir Todos os Componentes

Para ver todos os componentes, baixe a Lista de Materiais (BOM) do meu Dropbox ou consulte a seção Componentes e Materiais.

Passo 2: Verificar se Todas as Peças Funcionam

A primeira coisa ao receber os componentes foi testá-los imediatamente para garantir que funcionam como esperado.

Para configuração do Sensor de Poeira Sharp GP2Y1010AU0F, consulte o tutorial do blog de Cyrille Médard de Chardon e Christophe Trefois, que cobre da fiação ao código.

Para o Módulo Relé, usei um simples toggle (liga/desliga) para testar a conexão.

Passo 3: Programação

A programação é direta. O desafio é usar AWS IoT para comunicar dados do sensor a qualquer dispositivo MQTT (no meu caso, laptop). Consulte a seção Código. Também criei um tutorial em vídeo para AWS CLI IoT, para que qualquer um possa aprender. (Nota: na época do vídeo, cobria apenas a versão beta).

Passo 4: Fiação

Passo 5: Obter o Resultado

Passo 6: Demonstração em Vídeo

Vídeo demonstrativo disponível na página do projeto.

Melhorias Futuras

Sei que ainda há muito a melhorar, especialmente em "Projeto IoT". Mas devido ao trabalho diurno, só posso dedicar tempo parcial. No entanto, um app de "monitoramento de dados em tempo real" (dica: NodeJS) me interessa e será adicionado à lista de desejos (to-do) para o futuro. Fique ligado!

Conclusão

Muita diversão fazendo este projeto, especialmente com "IoT - Internet das Coisas". As possibilidades e melhorias ainda são vastas. Também gostei de aprender a usar o serviço IoT da AWS, pois é muito conveniente (configuração simples no painel AWS IoT) e segura toda conexão com criptografia.

Problemas | Dúvidas | Comentários | Sugestões

Provavelmente há algum problema técnico que não percebi. Deixe um comentário ou mensagem privada — seu feedback é muito valorizado!

Qualquer dúvida ou problema para replicar, entre em contato ou comente abaixo. Farei meu melhor para ajudar, estamos aqui para aprender hardware juntos!

Todos os tipos de comentários e sugestões são bem-vindos.

Código

Arquivos do projeto (disponíveis no GitHub):

• Simple-and-Smart-Air-Purifier-System.ino (Código principal Arduino)
• iot_config.h / iot_config.cpp (Configuração AWS IoT)
• dust_config.h / dust_config.cpp (Configuração sensor de poeira)
• aws_iot_config.h (Configuração credenciais AWS)
• LICENSE (Licença MIT)

Código Principal (Simple-and-Smart-Air-Purifier-System.ino)

/* Código Fonte para Sistema Simples e Inteligente de Purificador de Ar
   Escrito por Aaron Kow
   Licença: MIT */
#include "iot_config.h"
#include "dust_config.h"

aws_iot_setup aws_iot;
dust_setup dust_sensor;

int measurePin = 4;
int ledPower = 12;
int relayPin = 13;
float result;

void setup() {
  pinMode(ledPower, OUTPUT);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  aws_iot.config();
}

void loop() {
  // Ler densidade de poeira
  result = dust_sensor.init(measurePin, ledPower);
  
  // AWS IoT MQTT para monitoramento em tempo real
  aws_iot.data(result);
  
  // Se densidade > 0.25 mg/m³, liga filtro de ar
  if (result > 0.25) {
    digitalWrite(relayPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(relayPin, LOW);
  }
  delay(1000);
}

Configuração Sensor de Poeira (dust_config.cpp)

/* Sketch standalone para Arduino Fio + Sharp GP2Y1010AU0F
   Blog: https://arduinodev.woofex.net/2012/12/01/standalone-sharp-dust-sensor/
   Código: https://github.com/Trefex/arduino-airquality/
   Autores: Cyrille Mdard de Chardon (serialC), Christophe Trefois (Trefex)
   Licença: Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 */

#include "dust_config.h"

int samplingTime = 280;
int deltaTime = 40;
int sleepTime = 9680;
float voMeasured = 0;
float calcVoltage = 0;
float dustDensity = 0;

float dust_setup::init(int measurePin, int ledPower) {
  digitalWrite(ledPower, LOW);           // Liga LED do sensor
  delayMicroseconds(samplingTime);
  voMeasured = analogRead(measurePin);   // Lê valor de poeira
  delayMicroseconds(deltaTime);
  digitalWrite(ledPower, HIGH);          // Desliga LED do sensor
  delayMicroseconds(sleepTime);
  
  // 0-5V mapeado para 0-1023
  calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024);
  
  // Equação linear de https://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/
  // Chris Nafis (c) 2012
  dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1;
  
  return dustDensity; // Unidade: mg/m³
}

Repositório GitHub: github.com/AaronKow/Simple-and-Smart-Air-Purifier-System

Esquemático