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domingo, 5 de julho de 2015
Automação com Arduino, Ethernet, RTC, LCD e DHT11


Seguindo com os projetos de automação com a AutomationShield 2.0, hoje vamos publicar um projeto com Ethernet W5100, RTC DS130, LCD I2C, DHT11, aplicativo Android e uma página HTML para configuração, agendamento e acionamento da placa.
Página html para configuração, agendamento, acionamento e leitura de temperatura da placa.
Aplicativo Android
Já publicamos outros projetos com WS5100. O projeto não é compatível com shields baseados no chip ENC28J60, mas diferentes versões do W5100 podem ser usadas.

Mini Shield

Shield para Arduino

Os dois shields são 100% compatíveis com o projeto e código fonte, vamos ver em detalhes as conexões com o Automation Shield.

Lista de componentes
1 - Placa Automation Shield 2.0, a venda em nossa loja virtual.
1 - Arduino NANO V3.0
1 - RTC DS1307.
1 - LCD 1602 com interface serial I2C.
1 - Shield de Ethernet baseado no chip W5100.
10 - Fios com conectores MODU para conexão do módulo.
6- Barras de terminais para conexão do Ethernet com o Arduino Nano.
1 - Fita RGB
1 - Sensor de temperatura e umidade DH11.
1 - Fonte 12V x 3A.

Conexões do projeto com mini Shield
Conexões do projeto com Ethernet Shield

 A imagem abaixo mostra como deve ser a conexão ICSP entre e Shield e Arduino Nano. A conexão deve ser feita de forma que os shield se conecte conforme imagem abaixo. Além da conexão ICSP é necessário jumpear os pinos D13, D12, D11 e D10.

Conexões das Saídas

Código Fonte
O código fonte do projeto é 100% compatível com os dois Shields de Ethernet baseados no chip w5100 (Mini Shield e Arduino Uno).

Página Html
A página HTML deve ser aberta no browser e pode ser executada a partir de computadores ou dispositivos Android.
No cabeçalho é apresentado o horário, temperatura, umidade e Modo. Apenas no modo Automático(Agendado) é permitido o acionamento direto das saídas. A página atualiza a cada 5 segundos o horário e estado das saídas da placa.

A página possui uma funcionalidade para alteração do horário gravado no DS1307
Permite alterar os horários de agendamento das saídas de relés
E no modo manual, os botões ficam habilitados para acionar as saídas diretamente

Na página é configurado o IP de acesso a placa, se o IP da placa for alterado é necessário alterar a variável ipArduino com o novo IP de acesso.


Código fonte Arduino.
O código fonte do Arduino usa a mesma base do projeto do Aquadroid. Abaixo destaco três itens importantes, o primeiro é a configuração do endereço I2C do LCD, o código fonte está configurado com o endereço "0x3F", ele é o endereço default dos LCDs 1602, alguns LCDs 4004 utilizam o endereço 0x27, é necessário identificar o endereço correto para funcionamento do LCD, no caso de problemas, utilizem o I2cScanner. O segundo item é o IP, se for necessário trocar, altere o conteúdo da variável byte ip[] com o novo IP.

O programa possui a variável EEPROMComandos  que está atribuída com o valor false. Alterando para true ela irá gravar na EEPROM os últimos comandos recebidos, dessa forma, se ocorrer uma queda de energia e a placa reiniciar, ela será restabelecida com os últimos comandos enviados pelo usuário. A EEPROM do Arduino tem uma vida útil de 100.000 gravações, manter na EEPROM todos os comandos recebidos irá inutilizá-la, sendo assim, verifique qual será a quantidade de comandos enviados diariamente para determinar a vida útil. As variáveis de horário de agendamento e modo são gravadas diretamente na EEPROM e não devem ser removidas.

Vamos ver um vídeo do projeto.


Configurando o acesso externo (Pela Internet).
O primeiro passo é retestar a conexão antes de iniciar as configurações, se ocorrer algum problema será mais difícil de identificar a causa.
Teste diretamente o retorno da placa, digite no browser o ip http://192.168.0.202 da placa. A resposta da placa deve ser apresentada conforme imagem abaixo.
Se o retorno for apresentado com sucesso, podemos ir para o próximo passo de configuração do roteador. Não tente configurar o acesso externo antes de conectar com sucesso na rede local.

 Configurando o roteador
Será usado um roteador DPC3925, ele é um dos modelos fornecidos em comodato pela Net.
Acesse a interface de configuração do roteador através do IP http://192.168.0.1 no browser. A página abaixo deve ser apresentada.
As configurações de fabrica desse modelo de roteador não exigem UserName e Password, verifique no manual do seu roteador o IP e autenticação de acesso. No modelo DPC3925 clicamos em LogIn sem preencher nenhum campo. Após o login, clicar no menu Applications & Gaming.
E depois no submenu PortRange Forwarding.
Devemos configurar uma linha da tabela com:

External Start Port e EndPort: Preencher com a porta que será utilizada para acesso, devemos escolher uma porta diferente da 80, que geralmente é bloqueada pelas operadoras, como sugestão utilize a porta 8091.
IP Address: Esse é o IP da rede interna que será redirecionado pela porta 8091 para acesso externo, digite o IP 192.168.0.202 configurado nas conexões do Arduino.
Start Port e End Port: São as portas utilizadas no IP que está sendo configurado, no Arduino usamos a porta 80.
Protocol: Selecione a opção TCP.
Enable: Marque a opção para habilitar a configuração.
Clique em Save Settings para salvar as configurações.

Testando o acesso externo
Para testar o acesso externo precisamos descobrir o IP externo do nosso roteador, o modo mais fácil é acessar o site www.meuip.com.br.
 Para confirmarmos que nossa configuração foi realizada com sucesso, abrimos no browser nosso IP externo com a porta configurada no passo anterior.  http://189.121.XXX.XXX:8091. Por questões de privacidade, apenas nesse post eu troquei meus últimos seis números do IP por XXX, use seu IP corretamente. O acesso a placa pode ser feito na rede local pelo IP do Arduino e pelo acesso externo com o IP do roteado e Porta configurada.
A página html pode ser alterada para acesso externo, basta alterar a variável com o IP e Porta.
Por exemplo, Se o IP  do roteador for 200.201.202.203 a alteração deve ficar:
var ipArduino = 'http://200.201.202.203:8091', não esqueça de colocar : entre o IP e Porta.
A página de setup deve ser aberta corretamente.

Configurando o aplicativo Android.
A configuração do aplicativo Android é simples, devemos apenas trocaro IP do Arduíno pelo IP do Roteador e Porta configurada, conforme feito na página de setup.

Após a configuração, o acesso é realizado com sucesso.

A configuração do acesso externo do roteador requer uma atenção especial. Se alguém descobrir seu IP e o protocolo da placa terá acesso total a sua placa de automação! Existe alguma forma de resolver isso? Sim, mas com alguns modelos de roteadores que permitem atualização para um firmware que suporta a criação de uma VPN, a VPN cria um túnel entre o roteador e o dispositivo que está acessando. Mas isso é assunto para uma futura postagem. Nunca acesse sua placa de redes abertas ou não seguras.

O código fonte está disponível no github, em breve publicaremos novos projetos com o AutomationShield 2.0.

Abraços e até a próxima.



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sábado, 4 de julho de 2015
Automação com Arduino, Bluetooth, RTC DS1307 e aplicativo Android

Hoje vamos apresentar um projeto de automação com o Automation Shield 2.0, Arduino Nano, Bluetooh HC-06, RTC DS1307 e um aplicativo Android para controle da placa.

Aplicativo Android
É o programa de gerenciamento e acionamento das saídas no Android. Ele foi desenvolvido nativamente com o Android Stúdio e é compatível com dispositivos Android com a versão 4.0 Ice Cream Sandwich ou Superior.

Tela principal para acionamento das saídas e visualização dos horários de agendamento:

Tela para seleção do dispositivo bluetooth:


Tela para ajuste do horário da placa de automação:


Tela para alteração dos nomes e agendamento de horários das sáidas da placa:


Lista de componentes
1 - Placa Automation Shield 2.0, a venda em nossa loja virtual.
1 - Arduino NANO V3.0
1 - RTC DS1307.
1 - LCD 1602 com interface serial I2C.
1 - Módulo Bluetooth JY-MCU ou HC-06.
4 - Fios com conectores MODU para conexão do módulo.
1 - Fita RGB
1 - Resistor de 10K para montagem de divisor de tensão para conexão com o módulo Bluetooth .
1 - Resistor de 20K para montagem de divisor de tensão para conexão com o módulo Bluetooth .
1 - Fonte 12V x 3A.

Conexões do projeto

A placa JY-MCU/HC-06 Bluetooth pode ser encontrada em uma versão com alimentação entre 3.6 e 6V. Apenas essa versão pode ser alimentada diretamente através do pino OUT + 5V do Shield. Módulos que possuem nível lógico de 3,3V devem usar o level shifter ou divisor de tensão entre as conexão do pino TX do Arduino e RX do módulo Bluetooth.

O módulo utilizado nesse projeto possui faixa de alimentação 3~6V e nível de sinal 3,3V. Conecte o resistor de 10K entre o pino TX do Shield/Arduino e o pino RX do módulo bluetooth e o resistor de 20K de entre o pino RX do módulo bluetooth e o pino GND.


Conexões das saídas
Para segurança do circuito, sempre utilize um fusível e uma chave geral conforme exemplo acima.

Códigos fonte do projeto

O projeto é dividido em dois módulos:

Módulo Controlador.
O módulo controlador é o código fonte que roda no Arduino Nano do shield de automação. O módulo controlador recebe os comandos de acionamento, agendamento e configuração de data do módulo aplicativo e aciona as saídas. O módulo controlador é responsável em armazenar em memória não volátil (EEPROM) todos os comandos recebidos do usuário, de forma que, se em uma eventual queda de energia ou reinicialização do shield, ele inicie mantendo os estados das saídas de acordo com o último comando do usuário. O módulo Controlador é dividido nos principais métodos:

Setup
Método responsável em iniciar o shield, variáveis e ler os dados da EEPROM. O módulo controlador possui a variável EEPROMComandos  que está atribuída com o valor false. Alterando para true ela irá gravar na EEPROM os últimos comandos recebidos, dessa forma, se ocorrer uma queda de energia e a placa reiniciar, ela será restabelecida com os últimos comandos enviados pelo usuário. A EEPROM do Arduino tem uma vida útil de 100.000 gravações, manter na EEPROM todos os comandos recebidos irá inutilizá-la, sendo assim, verifique qual será a quantidade de comandos enviados diariamente para determinar a vida útil. As variáveis de horário de agendamento e modo são gravadas diretamente na EEPROM e não devem ser removidas.


Loop
O método Loop é executado continuamente, ele executa os métodos responsáveis pela leitura da serial e acionamento das saídas.
getDateDs1307()
Atualiza as variáveis de data/hora com o horário do RTC.

aguardacomandos();
Monitora a porta serial aguardando os comandos recebidos pelo módulo bluetooth.

Acionamento de Saídas

Agendamento de Saídas

Configuração de Data/Hora do RTC.

Alteração de modo Agendado / Manual.

RetornaComandos();
Retorna na porta serial para leitura do aplicativo o estado de todas as saídas dos relés, potência, data/hora do RTC e se a placa está sendo executada no modo Manual ou Agendado.

ModoAuto();
O método verifica se cada saída está no horário agendado e aciona no período pré-agendado. No modo Agendado não é permitida o acionamento manual das saídas.

PrintLcd();
Método que escreve no LCD o horário e status das saídas do LCD. A ligação do LCD é opcional.

Para evitar falhas no processo de upload, sempre desconecte o Arduino do Shield ou remova as conexões com o Bluetooth antes da conexão com o USB.

 Módulo Aplicativo

O módulo aplicativo é o programa de gerenciamento e acionamento das saídas para rodar no Android. Ele foi desenvolvido nativamente com o Android Studio, ele pode ser baixado aqui. Para os usuários que não tem interesse em customizar a aplicação, eu mantenho o apk compilado no github.

Os principais método são:
beginListenForCommands
Método que recebe lê os dados enviados pela placa de automação e atualiza a interface.

 Connect
Método que estabele a conexão com o bluetooth do dispositivo Android e placa de Automação.


EnviaComandoDigital
Método que envia o comando digital para acionamento da placa de Automação



O exemplo de hardware e software desse projeto é compatível apenas com dispositivos com sistema operacional Android e versão 4.0 Ice Cream Sandwich ou superior.

No vídeo abaixo podemos ver todo o processo de pareamento, instalação do programada, configuração, acionamento e agendamento da placa pelo aplicativo Android.


O código fonte está disponível no github, em breve publicaremos novos projetos com o AutomationShield 2.0
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quinta-feira, 2 de julho de 2015
Automation Shield 2.0


Hoje vamos apresentar a nova versão do Automation Shield, desenvolvido com o objetivo de simplificar a criação de projetos, podendo ser usado em projetos de automação, monitoramento, temporizadores, entre outros.
O Automation Shield é compatível com o Arduino Nano V3, permitindo o desenvolvimento de projetos de automação com o ambiente e bibliotecas do Arduino. Possui barra de terminais para conexão com outros sensores, shields ou debug durante o projeto*
Especificações Técnicas:
-Microcontrolador Arduino Nano.
-Clock RTC DS1037.
-Alimentação 12V, possui regulador de tensão 9V para alimentação do Arduino Nano.
-Saída regulada 5V para alimentação de sensores, LCDs, Shields, entre outros.
-Saída regulada 3V3 para alimentação de outros shields como Ethernet Enc28j60, Bluetooth, entre outros.
-Conexão I2C para LCD.
-8 saídas de relés 120V 10A / 220V 10A;
-3 saídas de potência com TIP 120 - 5A PWM para RGB ou outro tipo de carga.
-Dimensões: 135 x 155 x 35 mm (Largura x Comprimento x Altura)
  

  Pinos utilizados pelo Shield:
  • D2, D4, D7, D9, A0, A1, A2 e A3: utilizados para saídas com relés S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8. 
  • D3, D5 e D6: utilizados para saídas PWM de potência. 
  • A4 e A5: utilizados para o RTC DS1307 
*Os pinos acima são utilizados pelo shield e não estão disponíveis para outras conexões. 

 Pinos disponíveis para uso com outros sensores ou shields:
  • Analógicos: A6, A7, 
  • Digitais: D13, D12, D11, D10, D8, 
  • Comunicação serial: TX, RX, I2C para LCD ou outro dispositivo.

Repositório com códigos fonte dos projetos no github.

Dicas para instalação do driver do Arduino Nano:
http://woodsgood.ca/projects/2014/10/16/arduino-nano-and-ftdi-boards-ft232r-drivers-not-installing
http://blog.rastating.com/installing-drivers-for-an-arduino-nano-in-windows/

Em breve publicaremos projetos com o AutomationShield 2.0.


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