Relatorio Tecnico Projeto Eletronico ESP8266 e Sensores

Conteúdo do relatório técnico Explicação do projeto Explicação do funcionamento Esquemático elétrico Descrição dos componentes utilizados Anexo 1 Sensores ESP8266 LED RGB micro servo SG90 sensor ultrassonico hcsr04 sensor de temperatura LM35 LEDs Relé Buzzer Servo Motor LDR Sensor de luminosidade Sensor de Umidade do AR Rotary enconder RTC Real time clock Sensores ESP8266 O ESP8266 é um microcontrolador do fabricante chinês Espressif que inclui capacidade de comunicação por WiFi Esta pequena placa permite que microcontroladores se conectem a uma rede sem fio fazendo conexões TCPIP É um chip altamente integrado com todos os recursos disponíveis a bordo projetado para as necessidades de um novo mundo conectado Oferece uma solução de rede WiFi completa e independente permitindo hospedar o aplicativo ou descarregar todas as funções de rede WiFi de outro processador de aplicativo API avançada para IO de hardware que pode reduzir drasticamente o trabalho redundante de configuração e manipulação de hardware Características CPU 32bit RISC Tensilica Xtensa LX106 rodando a 80 MHz 64 KB de memória RAM de instruções 96 KB de dados Flash QSPI Externo de 512 KB a 4 MB IEEE 80211 b g n WiFi 16 pinos de GPIO SPI I²C LED RGB O LED RGB é um conjunto de três LEDs encapsulados cada um com uma cor distinta o vermelho Red o verde Green e o azul Blue O RGB se refere portanto às cores primárias para a luz Misturandose as três e mudando suas intensidades individualmente podemos fazer qualquer cor do espectro visível Eletronicamente cada cor pode variar sua intensidade numa escala de 0 a 255 sendo que quando combinadas as três cores assim é possível a formação de mais de 16 milhões de cores diferentes Micro Servo SG90 O Micro ServoSG90 é um servo de alta qualidade e excelente para as mais diversas necessidades seja em aeromodelismo ou em projetos de robótica com Arduino PIC Raspberry e entre outros Este servo se adequa para helicópteros RC e aviões de marca como Hitec Futaba GWZ JR e etc O Micro Servo 9g SG90 é um servo de alta qualidade e excelente para as suas necessidades seja em aeromodelismo ou em projetos de robótica com Arduino PIC Raspberry e entre outros Este servo se adequa para helicópteros RC e aviões de marca como Hitec Futaba GWZ JR e etc Possui ângulo de rotação de 180 graus Especificações Tensão de Operação 48 72V Ângulo de rotação 180 graus Velocidade 012 seg60Graus 48V sem carga Torque 12 kgcm 48V e 16 kgcm 60V Temperatura de Operação 30C 60C Tipo de Engrenagem Nylon Tamanho cabo 245mm Dimensões 32 x 30 x 12mm Peso 9g Sensor Ultrassônico hcsr04 O Sensor ultrassônico HCSR04 é capaz de medir distâncias de 2cm a 4m com ótima precisão e baixo preço Este módulo possui um circuito pronto com emissor e receptor acoplados e 4 pinos VCC Trigger ECHO GND para medição Para começar a medição é necessário alimentar o módulo e colocar o pino Trigger em nível alto por mais de 10us Assim o sensor emitirá uma onda sonora que ao encontrar um obstáculo rebaterá de volta em direção ao módulo Durante o tempo de emissão e recebimento do sinal o pino ECHO ficará em nível alto Logo o cálculo da distância pode ser feito de acordo com o tempo em que o pino ECHO permaneceu em nível alto após o pino Trigger ter sido colocado em nível alto Especificações Alimentação 5V DC Corrente de Operação 2mA Ângulo de efeito 15 Alcance 2cm 4m Precisão 3mm Sensor de Temperatura LM35 O Sensor de Temperatura LM35 é um sensor de precisão que apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 420Vdc e GND tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura sendo assim apresenta uma boa vantagem com relação aos demais sensores de temperatura calibrados em KELVIN não necessitando nenhuma subtração de variáveis para que se obtenha uma escala de temperatura em Graus Celsius O LM35 não necessita de qualquer calibração externa ou trimming para fornecer com exatidão valores temperatura com variações de 025ºC ou até mesmo 075ºC dentro da faixa de temperatura de 55ºC à 150ºC Este sensor tem saída com baixa impedância tensão linear e calibração inerente precisa fazendo com que o interfaceamento de leitura seja especificamente simples e o custo do sistema como um todo seja significantemente baixo Especificação Descrição do fabricante LM35 Tensão de Alimentação 4 30VDC Escala de medição ºC Centígrados Fator de escala 10mV ºC Range de resposta 55ºC à 150ºC Precisão 05ºC Consumo de corrente máximo 60uA Documentação Datasheet LM35 LEDs O LED é um diodo semicondutor junção PN que quando é energizado emite luz visível por isso o nome LED Diodo Emissor de Luz A luz não é monocromática como em um laser mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas interações energéticas do elétron O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência Em qualquer junção PN polarizada diretamente dentro da estrutura próximo à junção ocorrem recombinações de lacunas e elétrons Essa recombinação exige que a energia possuída pelos elétrons seja liberada o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz Relé Os relés basicamente são dispositivos elétricos que tem como função produzir modificações súbitas porém predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída O relé tem um circuito de comando que no momento em que é alimentado por uma corrente aciona um eletroímã que faz a mudança de posição de outro par de contatores que estão ligados a um circuito ou comando secundário Resumidamente podemos dizer que todo relé se configura como um contato que abre e fecha de acordo com algum determinado fator ou configuração Alguns relés são bem pequenos e fáceis de serem manipulados testados e trocados justamente por existir vários tipos de construções mecânicas para relés Buzzer Um buzzer ou beeper é um dispositivo de sinalização de áudio que pode ser mecânico eletromecânico ou piezoelétrico Os usos típicos de campainhas e beepers incluem dispositivos de alarme temporizadores trem e confirmação de entrada do usuário como um clique do mouse ou pressionamento de tecla A principal finalidade do Buzzer é a emissão de sinais sonoros como forma de alerta para que o operador fique informado que algo esta ocorrendo O acionamento do buzzer dáse através da placa microcontroladora que deverá estar programada para diante de determinado acontecimento oferecer energia DC ao buzzer que dará sinais de aviso ao operador Servo Motor Servo Motor é um dispositivo eletromecânico utilizado para movimentar com precisão um objeto permitindoo girar em ângulos ou distâncias específicas com garantia do posicionamento e garantia da velocidade É um motor elétrico rotativo acoplado a um sensor que passa a condição de seu posicionamento permitindo o controle preciso da velocidade aceleração e da posição angular Pode ser de corrente contínua ou de corrente alternada Possui este nome porque não tem rotação livre e de forma contínua como um motor convencional Ele obedece a um comando estabelecido ou seja serve a uma procedimento determinado É muito utilizado em sistemas de coordenadas e braços robóticos drones automação industrial máquinas diversas aeromodelos de helicópteros e aviões nos ramos aeroespacial agrícola defesa médica e em muitas outras aplicações LDR Sensor de Luminosidade O LDR Light Dependent Resistor é um componente cuja resistência varia de acordo com a intensidade da luz Quanto mais luz incidir sobre o componente menor a resistência Este sensor de luminosidade pode ser utilizado em projetos com arduino e outros microcontroladores para alarmes automação residencial sensores de presença e etc O LDR possui a interessante característica de ser um componente eletrônico cuja resistência elétrica diminui quando sobre ele incide energia luminosa Isto possibilita a utilização deste componente para desenvolver um sensor que é ativado ou desativado quando sobre ele incidir energia luminosa Como foi dito anteriormente o LDR tem sua resistência diminuída ao ser iluminado A energia luminosa desloca elétrons da camada de valência para a de condução mais longe do núcleo aumentando o número destes diminuindo a resistência Conforme aumenta a intensidade de luz incidente no LDR um número maior de elétrons na estrutura tem também seu nível de energia aumentado devido à aquisição da energia entregue pelos fótons O resultado é o aumento de elétrons livres e elétrons fracamente presos ao núcleo Sensor de Umidade do Ar O sensor DHT11 é um sensor de temperatura e umidade com uma sinal digital em sua saída Sua tecnologia garante excelente estabilidade e confiabilidade Um microcontrolador de alta performance de 8 bits garante isto no encapsulamento do módulo Este sensor inclui um elemento resistivo do tipo NTC que faz a medição da temperatura Possui excelente qualidade resposta rápida habilidade de antiinterferência e vantagens antes só encontradas em dispositivos de alto custo Note que este sensor só consegue lhe dar uma nova leitura a cada 2 segundos Faixa de temperatura recomendada para leitura 0 a 50ºC Faixa de umidade recomendada para leitura 20 a 80 Rotary enconder É um componente eletromecânico converte o movimento de rotação em pulsos elétricos de onda quadrada estes podem ser lidos por microcontroladores Dentro deste componente há um disco opaco com ranhuras que permitem a passagem de luz Em um lado do disco há uma fonte de luz geralmente um LED infravermelho No lado oposto há um ou mais sensores de luz geralmente fototransistores e um circuito eletrônico para transformar o sinal elétrico do sensor em onda quadrada O encoder pode enviar sinais de realimentação para sistemas de controle mostrando informações como velocidade sentido de rotação posição e ângulo Dois sensores podem indicar o sentido de rotação pela diferença de fase entre asondas Output A e Output B RTC Real time clock Um relógio de tempo real RTC ou realtime clock em inglês é um relógio de computador geralmente sob a forma de um circuito integrado que mantém o controle do tempo presente Embora o termo frequentemente refirase a dispositivos em computadores pessoais servidores e sistemas embarcados os RTCs estão presentes na quase totalidade dos dispositivos eletrônicos que precisam manter um controle preciso do tempo Embora o controle do tempo possa ser feito sem um RTC usar um traz benefícios Baixo consumo de energia importante quando se está operando com baterias Libera o sistema principal para tarefas mais críticas Costuma ser mais preciso do que outros métodos embora o RTC de um computador pessoal seja frequentemente impreciso Um recetor GPS pode encurtar seu tempo de inicialização comparando o tempo presente de acordo com seu RTC com o tempo em que recebeu um sinal válido pela última vez Se isso houver ocorrido a umas poucas horas então a efeméride anterior ainda é utilizável Sensores ESP8266 O ESP8266 é um microcontrolador do fabricante chinês Espressif que inclui capacidade de comunicação por WiFi Esta pequena placa permite que microcontroladores se conectem a uma rede sem fio fazendo conexões TCPIP É um chip altamente integrado com todos os recursos disponíveis a bordo projetado para as necessidades de um novo mundo conectado Oferece uma solução de rede WiFi completa e independente permitindo hospedar o aplicativo ou descarregar todas as funções de rede WiFi de outro processador de aplicativo API avançada para IO de hardware que pode reduzir drasticamente o trabalho redundante de configuração e manipulação de hardware Características CPU 32bit RISC Tensilica Xtensa LX106 rodando a 80 MHz 64 KB de memória RAM de instruções 96 KB de dados Flash QSPI Externo de 512 KB a 4 MB IEEE 80211 b g n WiFi 16 pinos de GPIO SPI I²C LED RGB O LED RGB é um conjunto de três LEDs encapsulados cada um com uma cor distinta o vermelho Red o verde Green e o azul Blue O RGB se refere portanto às cores primárias para a luz Misturandose as três e mudando suas intensidades individualmente podemos fazer qualquer cor do espectro visível Eletronicamente cada cor pode variar sua intensidade numa escala de 0 a 255 sendo que quando combinadas as três cores assim é possível a formação de mais de 16 milhões de cores diferentes Micro Servo SG90 O Micro ServoSG90 é um servo de alta qualidade e excelente para as mais diversas necessidades seja em aeromodelismo ou em projetos de robótica com Arduino PIC Raspberry e entre outros Este servo se adequa para helicópteros RC e aviões de marca como Hitec Futaba GWZ JR e etc O Micro Servo 9g SG90 é um servo de alta qualidade e excelente para as suas necessidades seja em aeromodelismo ou em projetos de robótica com Arduino PIC Raspberry e entre outros Este servo se adequa para helicópteros RC e aviões de marca como Hitec Futaba GWZ JR e etc Possui ângulo de rotação de 180 graus Especificações Tensão de Operação 48 72V Ângulo de rotação 180 graus Velocidade 012 seg60Graus 48V sem carga Torque 12 kgcm 48V e 16 kgcm 60V Temperatura de Operação 30C 60C Tipo de Engrenagem Nylon Tamanho cabo 245mm Dimensões 32 x 30 x 12mm Peso 9g Sensor Ultrassônico hcsr04 O Sensor ultrassônico HCSR04 é capaz de medir distâncias de 2cm a 4m com ótima precisão e baixo preço Este módulo possui um circuito pronto com emissor e receptor acoplados e 4 pinos VCC Trigger ECHO GND para medição Para começar a medição é necessário alimentar o módulo e colocar o pino Trigger em nível alto por mais de 10us Assim o sensor emitirá uma onda sonora que ao encontrar um obstáculo rebaterá de volta em direção ao módulo Durante o tempo de emissão e recebimento do sinal o pino ECHO ficará em nível alto Logo o cálculo da distância pode ser feito de acordo com o tempo em que o pino ECHO permaneceu em nível alto após o pino Trigger ter sido colocado em nível alto Especificações Alimentação 5V DC Corrente de Operação 2mA Ângulo de efeito 15 Alcance 2cm 4m Precisão 3mm Sensor de Temperatura LM35 O Sensor de Temperatura LM35 é um sensor de precisão que apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 420Vdc e GND tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura sendo assim apresenta uma boa vantagem com relação aos demais sensores de temperatura calibrados em KELVIN não necessitando nenhuma subtração de variáveis para que se obtenha uma escala de temperatura em Graus Celsius O LM35 não necessita de qualquer calibração externa ou trimming para fornecer com exatidão valores temperatura com variações de 025ºC ou até mesmo 075ºC dentro da faixa de temperatura de 55ºC à 150ºC Este sensor tem saída com baixa impedância tensão linear e calibração inerente precisa fazendo com que o interfaceamento de leitura seja especificamente simples e o custo do sistema como um todo seja significantemente baixo Especificação Descrição do fabricante LM35 Tensão de Alimentação 4 30VDC Escala de medição ºC Centígrados Fator de escala 10mV ºC Range de resposta 55ºC à 150ºC Precisão 05ºC Consumo de corrente máximo 60uA Documentação Datasheet LM35 LEDs O LED é um diodo semicondutor junção PN que quando é energizado emite luz visível por isso o nome LED Diodo Emissor de Luz A luz não é monocromática como em um laser mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas interações energéticas do elétron O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência Em qualquer junção PN polarizada diretamente dentro da estrutura próximo à junção ocorrem recombinações de lacunas e elétrons Essa recombinação exige que a energia possuída pelos elétrons seja liberada o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz Relé Os relés basicamente são dispositivos elétricos que tem como função produzir modificações súbitas porém predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída O relé tem um circuito de comando que no momento em que é alimentado por uma corrente aciona um eletroímã que faz a mudança de posição de outro par de contatores que estão ligados a um circuito ou comando secundário Resumidamente podemos dizer que todo relé se configura como um contato que abre e fecha de acordo com algum determinado fator ou configuração Alguns relés são bem pequenos e fáceis de serem manipulados testados e trocados justamente por existir vários tipos de construções mecânicas para relés Buzzer Um buzzer ou beeper é um dispositivo de sinalização de áudio que pode ser mecânico eletromecânico ou piezoelétrico Os usos típicos de campainhas e beepers incluem dispositivos de alarme temporizadores trem e confirmação de entrada do usuário como um clique do mouse ou pressionamento de tecla A principal finalidade do Buzzer é a emissão de sinais sonoros como forma de alerta para que o operador fique informado que algo esta ocorrendo O acionamento do buzzer dáse através da placa microcontroladora que deverá estar programada para diante de determinado acontecimento oferecer energia DC ao buzzer que dará sinais de aviso ao operador Servo Motor Servo Motor é um dispositivo eletromecânico utilizado para movimentar com precisão um objeto permitindoo girar em ângulos ou distâncias específicas com garantia do posicionamento e garantia da velocidade É um motor elétrico rotativo acoplado a um sensor que passa a condição de seu posicionamento permitindo o controle preciso da velocidade aceleração e da posição angular Pode ser de corrente contínua ou de corrente alternada Possui este nome porque não tem rotação livre e de forma contínua como um motor convencional Ele obedece a um comando estabelecido ou seja serve a uma procedimento determinado É muito utilizado em sistemas de coordenadas e braços robóticos drones automação industrial máquinas diversas aeromodelos de helicópteros e aviões nos ramos aeroespacial agrícola defesa médica e em muitas outras aplicações LDR Sensor de Luminosidade O LDR Light Dependent Resistor é um componente cuja resistência varia de acordo com a intensidade da luz Quanto mais luz incidir sobre o componente menor a resistência Este sensor de luminosidade pode ser utilizado em projetos com arduino e outros microcontroladores para alarmes automação residencial sensores de presença e etc O LDR possui a interessante característica de ser um componente eletrônico cuja resistência elétrica diminui quando sobre ele incide energia luminosa Isto possibilita a utilização deste componente para desenvolver um sensor que é ativado ou desativado quando sobre ele incidir energia luminosa Como foi dito anteriormente o LDR tem sua resistência diminuída ao ser iluminado A energia luminosa desloca elétrons da camada de valência para a de condução mais longe do núcleo aumentando o número destes diminuindo a resistência Conforme aumenta a intensidade de luz incidente no LDR um número maior de elétrons na estrutura tem também seu nível de energia aumentado devido à aquisição da energia entregue pelos fótons O resultado é o aumento de elétrons livres e elétrons fracamente presos ao núcleo Sensor de Umidade do Ar O sensor DHT11 é um sensor de temperatura e umidade com uma sinal digital em sua saída Sua tecnologia garante excelente estabilidade e confiabilidade Um microcontrolador de alta performance de 8 bits garante isto no encapsulamento do módulo Este sensor inclui um elemento resistivo do tipo NTC que faz a medição da temperatura Possui excelente qualidade resposta rápida habilidade de antiinterferência e vantagens antes só encontradas em dispositivos de alto custo Note que este sensor só consegue lhe dar uma nova leitura a cada 2 segundos Faixa de temperatura recomendada para leitura 0 a 50ºC Faixa de umidade recomendada para leitura 20 a 80 Rotary enconder É um componente eletromecânico converte o movimento de rotação em pulsos elétricos de onda quadrada estes podem ser lidos por microcontroladores Dentro deste componente há um disco opaco com ranhuras que permitem a passagem de luz Em um lado do disco há uma fonte de luz geralmente um LED infravermelho No lado oposto há um ou mais sensores de luz geralmente fototransistores e um circuito eletrônico para transformar o sinal elétrico do sensor em onda quadrada O encoder pode enviar sinais de realimentação para sistemas de controle mostrando informações como velocidade sentido de rotação posição e ângulo Dois sensores podem indicar o sentido de rotação pela diferença de fase entre asondas Output A e Output B RTC Real time clock Um relógio de tempo real RTC ou realtime clock em inglês é um relógio de computador geralmente sob a forma de um circuito integrado que mantém o controle do tempo presente Embora o termo frequentemente refirase a dispositivos em computadores pessoais servidores e sistemas embarcados os RTCs estão presentes na quase totalidade dos dispositivos eletrônicos que precisam manter um controle preciso do tempo Embora o controle do tempo possa ser feito sem um RTC usar um traz benefícios Baixo consumo de energia importante quando se está operando com baterias Libera o sistema principal para tarefas mais críticas Costuma ser mais preciso do que outros métodos embora o RTC de um computador pessoal seja frequentemente impreciso Um recetor GPS pode encurtar seu tempo de inicialização comparando o tempo presente de acordo com seu RTC com o tempo em que recebeu um sinal válido pela última vez Se isso houver ocorrido a umas poucas horas então a efeméride anterior ainda é utilizável