Guia Completo de Automação de Cortinas via ESP8266

Conteúdo

Introdução🔗

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Componentes e Especificações Técnicas🔗

ComponenteEspecificaçõesFunção
ESP8266 (NodeMCU)80MHz, 4MB Flash, Wi-Fi 802.11 b/g/nControle central e comunicação Wi-Fi
Servo Motor (SG90)Torque: 1.8kg/cm, Ângulo: 0-180°Movimentação de cortinas leves
Motor de Passo NEMA 171.7A/fase, 200 passos/voltaCortinas pesadas (>5m²)
Driver L298NTensão: 5-35V, Corrente: 2A por ponteControle de direção e velocidade
Sensor LDRResistência: 200Ω (luz) a 10kΩ (escuro)Medição de luminosidade
Módulo Relé5V DC, 10A/250V ACAcionamento de cargas de alta potência
Encoder Óptico600 pulsos/rotaçãoFeedback de posição da cortina

Exemplo de Custo-Benefício:

Montagem Mecânica e Circuito🔗

Diagrama de Conexões (Versão Simplificada)

graph LR A[ESP8266] -->|GPIO D1| B[Servo Motor] A -->|GPIO A0| C[Sensor LDR] A -->|GPIO D2| D[Driver L298N] D --> E[Motor de Passo] F[Fonte 5V] --> A & D G[Encoder] -->|Sinal| A

Passo a Passo Mecânico

1. Trilho e Suporte: Use perfis de alumínio de 15mm com correia dentada GT2 para cortinas de até 8kg.

2. Acoplamento do Motor:

  • Servo SG90: Polia de 3cm no eixo + parafuso de ajuste para limites físicos.
  • NEMA 17: Eixo acoplado a um tambor para enrolamento do tecido.

3. Calibração com Encoder: Defina pulsos por centímetro para mapear a posição exata da cortina.

Programação do ESP8266🔗

Código Base (Controle Wi-Fi + LDR)

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <Servo.h>
Servo cortina;
int pos = 0;
void setup() {
  cortina.attach(D1);
  WiFi.begin("SSID", "senha");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  ArduinoOTA.begin(); // Habilita atualização OTA
}
void loop() {
  ArduinoOTA.handle();
  int luz = analogRead(A0);
  if (luz < 500) abrirCortina(90);
  else fecharCortina(0);
}
void abrirCortina(int angulo) {
  for (pos = 0; pos <= angulo; pos += 1) {
    cortina.write(pos);
    delay(15);
  }
}

Recursos Avançados

analogWrite(D3, 128); // 50% duty cycle para motor DC
  • Segurança:
WiFiClientSecure client;
client.setInsecure(); // Para testes rápidos (não use em produção)

Lógica de Automação🔗

Controle por Luminosidade e Histerese

$$ \text{Ação} = \begin{cases} \text{Abrir} & \text{se } L_{atual} < L_{limiar} - H_{histerese} \\ \text{Fechar} & \text{se } L_{atual} > L_{limiar} + H_{histerese} \end{cases} $$

Controle PID para Posicionamento Preciso

$$ u(t) = K_p e(t) + K_i \int_{0}^{t} e(\tau) d\tau + K_d \frac{d}{dt} e(t) $$
  • Ajuste \( K_p \), \( K_i \), \( K_d \) empiricamente para minimizar overshoot.

Fluxo de Decisão Temporal

flowchart TD A[Verificar Horário] -->|07:00| B[Abrir 50%] B -->|12:00| C[Ajustar por Sensor LDR] C -->|18:00| D[Fechar 100%]

Integração com Sensores e Sistemas Externos🔗

MQTT para Controle Remoto

mosquitto_pub -t "casa/cortina/sala" -m "abrir:75"

Alexa/Google Home (JSON Example)

{
  "skillId": "amzn1.ask.skill.xxx",
  "endpoint": "http://192.168.1.100:8080/cortina",
  "actions": ["abrir", "fechar", "ajustar"]
}

Feedback com Encoder Óptico

volatile int pulsos = 0;
void setup() {
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(D5), contarPulsos, RISING);
}
void contarPulsos() { pulsos++; }

Otimização Energética🔗

TécnicaEconomiaImpacto
Deep Sleep + Wake-on-LAN85%Latência de 1.5s ao acordar
PWM Dinâmico40%Redução de ruído e calor
Agendamento Wi-Fi50%Conexões a cada 20min

Fórmula de Autonomia:

$$ T_{total} = \frac{C_{bateria}}{I_{ESP} + I_{motor} \cdot t_{uso}} $$
  • Exemplo: Bateria 2000mAh + NEMA 17 (1.2A) → ≈5h contínuas.

Solução de Problemas🔗

Motor Não Responde

Wi-Fi Instável

Desafios e Expansões Avançadas🔗

1. Machine Learning para Padrões de Uso:

  • Colete dados de horários e luminosidade para treinar um modelo preditivo (ex.: TensorFlow Lite).

2. Bluetooth Mesh com ESP32:

3. Integração Meteorológica:

  • Use APIs como OpenWeatherMap para fechar cortinas automaticamente em previsão de tempestades.

Conclusão🔗

Este sistema oferece desde automação básica até cenários complexos com múltiplos sensores e integração IoTSistema de controle de luzes de Natal com ESP8266Sistema de controle de luzes de Natal com ESP8266Descubra como automatizar e controlar luzes de Natal usando ESP8266, com Wi-Fi, programação avançada, e economia energética. Transforme sua decoração com IoT.. Para expandir, explore técnicas como controle PID ajustável via app, ou até mesmo a criação de uma rede mesh para sincronizar cortinas em ambientes corporativos. A combinação de hardware modular e software aberto torna o projeto ideal para adaptações criativas.

Autor: Marcelo V. Souza - Engenheiro de Sistemas e Entusiasta em IoT e Desenvolvimento de Software, com foco em inovação tecnológica.

Referências🔗

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