Olá Garagista!

Neste tutorial falaremos da placa Automation Board e mostraremos os primeiros passos para quem pretende desenvolver sistemas de automação com ela. Para entender a placa, basta imaginar um Arduino ou Garagino que viesse com 4 relés e fonte de alimentação na placa, permitindo que ele pudesse ser ligado diretamente na rede elétrica 110/220V. Além disso, esta placa ainda vem com conversor para RS485, conectores para sensores de infravermelho e para XBee, mas esses mostraremos em detalhes nos próximos tutoriais.

A AutomationBoard permite ainda que você utilize shields de Arduino ou mini-shields de Garagino. Mas você precisa verificar se o seu shield utilizará os pinos que foram reservados para os relés. Nesse caso, o shield não funcionará corretamente. Na dúvida, consulte o esquemático da placa neste link ou a tabela abaixo:

Pinos Reservados

• D5 - Relé 1
• D6 - Relé 2
• D7 - Relé 3
• D8 - Relé 4
• A0/A1 - Infravermelho
• D2, D3 e D4 - RS485

Pinos Disponíveis

• D0/RX, D1/TX, D9, D10, D11, D12, D13
• A2, A3, A4, A5

Os pinos disponíveis podem ser utilizados por seu shield ou por periféricos que você queira conectar à placa, como sensores, relés extras, servos, etc.

Abaixo você poderá conferir as demais especificações da placa:

• Microcontrolador: Atmel ATmega328P-PU (DIP)
• Bootloader: Optiboot (mesmo do Arduino UNO)
• Relés: 100V/10A - 250V/7A
• Alimentação: 100/240Vac
• Tensão de operação do circuito digital: 5V
• Incluso regulador de tensão e conversores de nível lógico para módulos XBee
• Pinos digitais I/O: 14 (D0~D8 Reservados / D9~D13 disponíveis)
• Pinos analógicos: 6 (A0 e A1 Reservados /A2~A5 disponíveis)
• Dimensões: 130 x 112 x 26mm

A placa é vendida com um firmware de teste, utilizado durante a fabricação. Você poderá checar o funcionamento da sua placa observando a rotina de teste assim que a ligar. Ela irá acender os LEDs e acionar os relés sequencialmente, depois acionará os LEDs dos circuitos para XBee e RS485.

Passo 1 - Ligando a placa

Para ligar a sua placa, conecte um cabo de alimentação (não incluso) conforme a imagem a seguir e ligue na tomada.

CUIDADO: Você estará mexendo com a rede elétrica e não deve mais tocar a placa enquanto ela estiver energizada. Não apoie a placa em superfície metálica, úmida, ou que possa representar risco de choque elétrico ou de curto-circuito aos terminais energizados. Não recomendamos a utilização da placa por pessoas não habilitadas.

Após a rotina de testes, que deverá durar poucos segundos, a placa ficará inativa. Mantendo apenas o LED PWR aceso, indicando que ela está ligada.

Passo 2 - Conexão serial

Para que a placa ficasse mais barata, o chip conversor USB/Serial não foi incluso, já que na maioria dos projetos de automação, a comunicação com a placa é feita através de Ethernet, Bluetooth, XBee, RS485, WiFi, entre outros.

Assim, para que se possa enviar o código, é preciso utilizar um conversor USB/Serial. O conversor comercializado pelo Lab de Garagem (neste link) encaixa perfeitamente na placa, mas você poderá usar outras opções, exemplo:

• Qualquer converso USB/Serial disponível no mercado (verificar posição dos pinos ou usar jumpers)
• Cabo conversor
• Outro Arduino (retirar o ATmega do Arduino)

Em todos os casos, basta utilizar jumpers para conectar os pinos RX, TX, Vcc, GND e DTR (ou RST no lugar do DTR se for utilizado o Arduino como conversor)

Neste tutorial utilizaremos o conversor do LdG, conectando-o como na imagem abaixo:

Passo 3 - Enviando o primeiro código

A programação da Automation Board é feita exatamente como se ela fosse um Arduino UNO, já que o ATmega328P-PU incluso na placa já vem com o bootloader Optiboot, o mesmo do UNO.

Abra o Software Arduino IDE para enviar seu primeiro programa para acionar um dos relés. Conforme o esquemático e as informações apresentadas anteriormente, você poderá verificar que o pino digital D5 é responsável pelo acionamento do Relé 1. Assim, para acioná-lo, basta escrever o valor “HIGH” ou "1" neste pino. O código abaixo liga e desliga o relé em intervalos de 3 segundos.

void setup() {

pinMode(5, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(5, HIGH);

delay(3000);

digitalWrite(5, LOW);

delay(3000);

}

Copie e cole o código acima no software Arduino.

Abra a guia “Ferramentas” ou “Tools” e na opção “Placa” ou “Board” selecione “Arduino UNO”.

Ainda na guia “Ferramentas” ou “Tools”, na opção “Serial Port”, selecione a porta serial que aparece disponível.

Faça o upload do código para a placa.

O LED correspondente ao Relé 1 deverá acender e apagar a cada 3 segundos. Você deverá ouvir um estalo do relé a cada acionamento, indicando que o relé está funcionando adequadamente, conforme figura abaixo:

Passo 4 – Utilizando XBee

Uma das maneiras de enviar comandos para a placa é através de módulos XBee.

Imagine uma rede de placas AutomationBoard conectadas através de módulos XBee. Com essa montagem é possível controlar cada relé de cada placa à distância, a partir de um único módulo conectado a um PC ou outro dispositivo.

Os módulos XBee também permitem a cobertura em longas distâncias, com segurança e evitando interferências.

Você poderá utilizar qualquer módulo compatível, do mais barato ao mais sofisticado, bastando conectar o módulo conforme a figura abaixo:

A placa possui marcações que indicam a posição que o módulo deve ser inserido.

A placa AutomationBoard já possui conversores de nível lógico e regulador de tensão para 3.3V, tensão utilizada pelo módulo XBee. Assim, não é preciso se preocupar com nada, basta conectar o módulo diretamente à placa.

Os acionamentos utilizando módulos XBee se fazem através de comunicação serial entre o módulo e o ATmega328. A comunição é feita via pinos RX/TX do Arduino (D0 e D1). Assim, experimente mandar comandos via rádio para o XBee da placa através de um módulo XBee conectado ao seu PC. Conforme o exemplo abaixo:

void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(5, OUTPUT);

pinMode(6, OUTPUT);

pinMode(7, OUTPUT);

pinMode(8, OUTPUT);

}

void loop(){

if (Serial.available()>0) {

char a = 0;

a = Serial.read();

if (a=='5') { PORTD ^= (1 5); }

if (a=='6') { PORTD ^= (1 6); }

if (a=='7') { PORTD ^= (1 7); }

if (a=='8') { PORTB ^= (1 0); }

Serial.write(a);

}

}

O código acima recebe caracteres via comunicação serial. Toda vez que o ATmega328 recebe os caracteres “5”, “6”, “7” ou “8”, faz a mudança de estado do relé correspondente para ligado ou desligado (toggle).

Nos próximos tutoriais iremos nos aprofundar em aplicações da AutomationBoard, por ora essa é apenas uma introdução.

Passo 5 – Utilizando Shields

Conforme mencionado anteriormente, você poderá utilizar shields juntamente com sua AutomationBoard, sejam eles shields para Arduino ou para Garagino. No entanto é importante verificar quais pinos o seu shield utiliza e quais pinos estão disponíveis para uso na AutomationBoard, já que alguns deles são usados para os demais recursos da placa. Consulte a tabela no início deste tutorial

Passo 6 – Utilizando Sensores e Periféricos I2C

Você poderá conectar sensores através dos headers para Arduino ou Garagino, mas a melhor maneira é utilizar os 6 pinos indicados na imagem abaixo, eles foram posicionados estrategicamente para essa finalidade.

Os pinos escolhidos para conectar sensores foram A4 e A5. Além de serem pinos analógicos, permitindo a conexão de sensores desse tipo, como o LM35, os pinos A4 e A5 formam o barramento I2C do Arduino, permitindo a conexão de sensores I2C mas também qualquer outro dispositivo que utilize esse barramento, como teclados, displays, entre outros.

Os pinos 5V e GND estão estrategicamente posicionados no mesmo local, facilitando a conexão de periféricos com apenas um cabo.

Os passos a seguir são para desenvolvedores mais experientes que já possuem conhecimentos sólidos em eletrônica e programação. No entanto, muitos projetos são possíveis com o apresentado até aqui, especialmente com a utilização de shields. Para os tópicos abaixo iremos criar tutoriais mais detalhados que permitam o aprendizado dos desenvolvedores mais iniciantes.

Passo 7 – Infravermelho

A placa poderá ainda enviar sinais de IR ou ser acionada por um controle remoto (desses de TV). Veja abaixo os detalhes do circuito da AutomationBoard para os pinos de infravermelho:

O conector JP20 corresponde ao borne IR_OUT, e possui um transistor para acionamento. Assim, você poderá ter uma corrente maior, e portanto, maior potência para acionamento de um emissor de IR. O conector JP21 corresponde ao borne IR_IN, que por sua vez poderá ser conectado a um fotoreceptor de IR. O pino PC0/A0 poderá ser utilizado para capturar o sinal recebido.

Passo 8 – RS-485

O padrão RS-485 foi incluído na AutomationBoard para permitir a sua aplicação em ambientes com maior ruído eletromagnético e para transmissões a distâncias maiores, com fio. O chip utilizado na placa é o SN75176, que é um transceptor padrão TIA/EIA-485-A. Datasheet: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn65176b.pdf

Veja abaixo o esquemático das ligações desse chip na placa:

O borne para conexão do barramento localiza-se no canto inferior direito da placa, com a indicação dos pinos A, B e GND. Os LEDs indicativos RX-485 e TX_485 localizam-se próximos ao borne. Os jumpers JP1, JP2 e JP3 estão logo acima, conforme imagem abaixo:

Essa foi uma introdução e os primeiros passos com a AutomationBoard. Nos próximos tutoriais iremos utilizá-la para projetos e aplicações mais específicas. 

Obrigado por acompanhar este tutorial!

Caso queira adquirir sua AutomationBoard ou ter mais detalhes, acesse a Loja do Lab de Garagem:

http://www.labdegaragem.com.br/home/Automation-Board