El dispositivo inalámbrico se usa para controlar el estado encendido o apagado (actuador) de un aparato eléctrico AC (lámpara) de baja potencia.
El dispositivo se implementa usando un relé, como base para el desarrollo de otros circuitos.
El relé seleccionado para prototipos es el básico usado con Arduinos, se alimenta de 5VDC y permite controlar cargas de 120VAC semejante al mostrado en la figura.
El control del relé se realiza por medio de una instrucción MQTT de publicación.
implementación versión 1
La versión 1 ha instalado en una caja sobrepuesta plástica. Para pruebas, se ha conectado una lámpara al toma-corriente. Por ejemplo las lámparas de Jardín, Patio, balcón, etc.
Es dispositivo es la introducción para desarrollar actuadores, se utiliza toma-corriente único considerando las limitaciones de los pines en el módulo ESP-01.
De utilizar dos toma-corrientes independientes en la caja, será necesario disponer de dos pines de Control.
Se propone usar GPIO3 o RXD debido a la estabilidad del pin durante el arranque del módulo ESP01.
También se intentó probó configurar con GPIO0 y GPIO2 dado que su estado predeterminado se puede re-configurar por software una vez iniciado el módulo en modo de operación. Sin embargo, al iniciar el módulo al conectar energía, éstos pines tienen cambios de estado que causan "rebotes" inesperados en el relé, por lo que se desiste de usar éstos pines por posibles daños a los aparatos o cosas conectadas al toma-corriente.
2. Esquemático con ESP01
El esquemático se divide en varias secciones mostradas en la figura y descritas a continuación.
2.1 Actuador
Para controlar el estado de un toma-corriente y la carga conectada se usa un relé.
La capacidad de carga del relé determina la capacidad de carga en Amperios del dispositivo, para el prototipo se usa el más básico de los relés controlados por 5 VDC y contactor a 110VAC nominalmente a 10A. No se usará la capacidad máxima del relé.
Para la operación del Relé se usa un optoacoplador que permite acoplar la salida digital del ESP8266 con la corriente demandada por la operación del Relé de aproximadamente 10mA.
El relé se activa con una señal de control de 5VDC que es diferente al voltaje de operación del controlador de 3.3VDC. La diferencia de voltajes se maneja por medio de un optoacoplador como una simplificación para separar los circuitos. Dado que la corriente del optoacoplador disponible no es suficiente para manejar el relé, se usa un Transistor NPN para impulsar la bobina del relé.
El relé tiene dos salidas en estado normalmente cerrado (NC)y la otra normalmente abierto (NO). La alimentación de estas salidas se realiza por medio de la línea de alimentación, por lo que éste dispositivo tienen un conector de 3 entradas para cada actuador. Seleccione la salida que sea de interés para el control del aparato (COSA) con el dispositivo.
2.2 Controlador
El pin para el actuador es GPIO3, RXD, que también se usó con el sensor magnético de puerta -ventana, configurado como salida (OUTPUT).
Se usa un LED monitor para el estado del interruptor/actuador en GPIO2 y un LED monitor para mostrar el estado durante conexión a la red en GIPO0. El diseño considera mantener GPIO0 y GPIO2 en el estado ALTO al inicio del dispositivo, luego establecer el modo de salida (OUTPUT, INPUT) en las instrucciones de configuración (setup()).
El reinicio del dispositivo se controla con la botonera «Reset» al cambiar el pin a estado BAJO (GND). El estado predeterminado es ALTO por medio de R1 y C1 minimiza los rebotes del pulsador.
La placa del circuito permite solo el estado de operación del ESP-01, la programación del módulo ESP-01 se debe realizar fuera del tablero. Revise la opción de programar con la «Conexión USB-TTL».
La activación del módulo se realiza de acuerdo a lo descrito en el manual del módulo. Revisar en la sección «Módulos» ESP8266 versión ESP-01.
2.3 Fuente DC
Conformada por el Regulador d 110VAC a 5VDC, y el Regulador de 5VDC a 3.3VDC usando el módulo AMS1117.
Los componentes usados o sus sus componentes alternos se describen en la sección de Fuentes de Alimentación para Módulos.
3. Ensamble en Protoboard
Para probar el circuito se ensambla en un protoboard teniendo como guía el diagrama del circuito del punto anterior.
Para el desarrollo de la placa se consideró pasar al siguiente dispositivo, al combinar un interruptor con un toma-corriente que requieren un sensor y un actuador para trabajar en conjunto.
4. Circuito impreso – PCB
Una PCB de 4.5x4.5cm ocupa el menor espacio posible considerando el tamaño de los componentes.
Una Placa perforada de 5x7cm dispone de suficiente espacio para las partes distribuidas. Es la versión simplificada del prototipo de interruptor que controla un toma-corriente o foco.
