El dispositivo inalámbrico se usa para controlar el estado encendido o apagado (actuador) de un aparato eléctrico AC (lámpara) de baja potencia.
El control se lo puede realizar físicamente al pulsar un interruptor tradicional (sensor) o por medio de una instrucción MQTT.
El sensor de interruptor y el actuador de control AC trabajan en conjunto desde el mismo dispositivo. Éste dispositivo es la integración de los dos dispositivos anteriores: Sensor Puerta-Ventana y Actuador tomacorriente, ambos de estado binario (ON/OFF).
implementación versión 1
La versión 1 mostrada en la imagen se ha instalado en una caja sobrepuesta plástica. Para pruebas, se ha conectado una lámpara al tomacorriente.
El control se realiza tanto por el interruptor como por la página en la computadora, ambos marcados en rojo en la imagen.
La carga máxima AC de control depende del Relé seleccionado.
Se ha usado una placa perforada para ensamblar el prototipo, sin embargo al final del tema en Placas PCB se presenta el diseño de la placa de circuito.
Premisas para desarrollo en la versión 1
Diseño de dispositivos con conexión inalámbrica WIFI
Conoce los datos para conexión a la red a WIFI y broker MQTT
Dispone de acceso a un broker MQTT local
Dispone de Arduino IDE para cargar las instrucciones en el ESP8266
Emplea diseños abiertos tipo: Open Hardware y Open Software
Dispone de los componentes en el mercado local
Considera componentes alternos a los no disponibles en el mercado local
Identifica las etapas de desarrollo e inconvenientes en la implementación
Temas para desarrollo posterior
Incorporar Sensor para medir consumo de energía.
Sensores Analógicos Ampliar la forma de carga de scripts en el tablero, de forma alámbrica o inalámbrica.
Revisar el uso de los canales WIFI para evitar desconexiones por saturación de canal.
2. Esquemático con ESP01
El esquemático se divide en varias secciones mostradas en la figura y descritas a continuación.
2.1 Sensor
El sensor es un interruptor eléctrico de pared ensamblado en conjunto con un toma corriente controlado por el actuador.
Se puede sensar el estado de encendido o apagado, o los cambios de estado de subida (0 a 1) o bajada (1 a 0).
El interruptor se usa como sensor, por lo que no va conectado a la energía AC.
Considere cambiar a un pulsador que podría resultar más económico, pero habría que adaptarlo al conjunto de caja y tapa eléctrica usada.
2.2 Actuador
Para controlar el estado de un toma-corriente y la carga conectada se usa un relé. El actuador es muy semejante a lo usado en el dispositivo de solo toma-corriente.
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 optoacoplador opera un transistor que controla la corriente que activa el Relé. La configuración permite acoplar otros Relés con otros voltajes de operación usados para aplicaciones de mayor carga, incluso con fuentes de alimentación se mayor voltaje y separadas del circuito.
2.3 Controlador
El pin para el actuador es GPIO3, RXD, que también se usó con el sensor magnético de puerta -ventana, configurado como salida (OUTPUT).
El pin para el sensor es GIPO1, TXD, configurado como entrada (INPUT).
Centrado en ESP8266-01 se requiere un conector para el sensor y otro para el actuador.
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()).
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.
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".
2.4 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.
2.5. Ensamble en Protoboard
Para probar el circuito se ensambla en un protoboard teniendo como guía el diagrama del circuito del punto anterior
Considere que solo por Esquema se incluye la parte de conexión AC, que se debe realizar separada y tomando las precauciones de aislamiento que correspondan.
2.6. Circuito impreso – PCB
El diseño se ha realizado en dos placas por flexibilidad de ensamble. La placa de fuente de alimentación se puede reemplazar por un cargador USB, conectando a la primera placa del dispositivo a los conectores +5VDC-.
Para el archivo de producción de placa, escribir al email de contacto al final de la página.
Alternativas durante el proceso de desarrollo
Durante el desarrollo del prototipo se usó placas perforadas de circuito impreso de 5x7 cm.
2. WiFi Tomacorriente: Esquemático ESP01-Config
También posible construir una placa con los elementos necesarios para controlar el modo de operación del Módulo ESP-01 por medio de un DIP-Switch:
Modo Operación: DIP-switch en 0111
Modo Programación: DIP-Switch en 1000
La operación es semejante al presentado en ésta sección, la diferencia es que no se requiere retirar el ESP01 de la placa. De ésta manera no se requiere retirar el módulo ESP-01 de la placa para realizar la carga del archivo.ino con la programación con un USB-TTL.
2.1 Esquemático con ESP01
2.2 Ensamble en Protoboard
2.3 Circuito impreso – PCB
2.4 Implementación en Placa perforada
Realizado para verificar las dimensiones y espacio usados en el diseño de la PCB. La versión es previa a la mostrada en la sección 3.
Para el archivo de producción de placa, escribir al email de contacto al final de la página.
