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Serial Link Comunicações & Serviços

Manual Técnico

Arduino Supervisório Automation(Mother Board)

2015 – Todos os direitos reservados – Página 1 de 19


SumárioManual Técnico......................................................................................................................................................1

Introdução.........................................................................................................................................................3Características..................................................................................................................................................4Módulos Integrados...........................................................................................................................................5Arduino Supervisório Integrado & Conector FTDi Basic..................................................................................6

Arduino Supervisório....................................................................................................................................6Conector FTDi Basic....................................................................................................................................7

Módulo Dimmer AC Bivolt Integrado (2 Canais)...............................................................................................8Módulo de Relê Integrado (4 Canais)...............................................................................................................9Conectores de Alimentação 12VCC e 24VCC................................................................................................10Conector de Rede (Ethernet – RJ45)..............................................................................................................11Conector Para Sensores Externos.................................................................................................................12Conector Para Sensores Externos.................................................................................................................13Sugestão de Código Completo.......................................................................................................................14Compilando Código Completo........................................................................................................................17Painel de Controle Web..................................................................................................................................18Configurações do Código Completo...............................................................................................................19



Introdução

Arduino Supervisório Automation (as vezes chamado de placa-mãe) é uma placa integrada do Arduino com acessórios, como Ethernet, Relês e Dimmers AC.

Contando também com entradas analógicas para sensores, esta placa-mãe é uma solução completa e integrada para automatizar dispositivos, controlando através do SmartPhone, computador PC, Tablet etc!

Para integrar o Arduino Supervisório Automation com a Internet, é necessário um Roteador e um Modem Internet. Vide mais abaixo a seção apropriada deste manual.



Características

• 1x Arduino Integrado através de conector para ATMega328, compatível UNO• 1x Conector exclusivo FTDi Basic para atualizar a programação sem precisar retirar o chip• 2x Canais Dimmer AC (acionamento proporcional – PWM – de cargas AC até 1500W)• 4x Canais Relê 10A (para acionamento de cargas até 1500W)• 1x Conector de Alimentação 12V• 1x Conector de Alimentação 24V• 1x Conector Ethernet (RJ45)• 1x Conector com 6 pinos de entradas analógicas para sensores

Como podemos verificar na lista acima, o Arduino Supervisório Automation é chamado de “Mother Board” (placa-mãe em inglês), justamente por integrar todos os módulos em uma única placa.

Arduino FTDi Basic – Utilizado para enviar o código para o Arduino, via USB do computador.http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placaarduinoftdibasic

Arduino Supervisório – Integrado na placa-mãe, incluindo conector FTDi, exclusivo Serial Link.http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placaarduinosupervisorio

Módulo Dimmer AC Bivolt com 2 Canais – A placa-mãe já conta com dois desses módulos integrados nas portas D4 e D5 do Arduino Supervisório, também integrado. Ocupando as portas D2, D4, D5http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placamodulodimmerac

Módulo de Relê com 4 Canais – Integrado na placa-mãe, mas utilizando relês de 12V para menor consumo de energia, maior durabilidade e menor custo! Ligados nas portas D6, D7, D8, D9 do Arduino.http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placamodulorele4canais

Módulo Ethernet ENC28J60 – Única placa-mãe fabricada no Brasil com o Módulo ENC28J60 integrado! Ocupando as portas D10, D11, D12, D13 do Arduino.


http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placaarduinoftdibasic

http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placamodulorele4canais

http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placamodulodimmerac

http://seriallink.com.br/web/index.php?r=produtos/placaarduinosupervisorio


Módulos Integrados

A partir desse ponto veremos em detalhes os módulos integrados da placa Arduino Supervisório Automation.



Arduino Supervisório Integrado & Conector FTDi Basic

Arduino Supervisório

Soquete 28 pinos, estreito para acomodar chips da linha MegaAVR da Atmel. A lista de chips, que podem ser utilizados nessa placa, segue abaixo:

• ATMega8/88 DIP• ATMega168 DIP• ATMega328 DIP

A placa do Arduino Supervisório Automation possui o circuito básico de funcionamento de um Arduino UNO, compatível.

Ou seja, temos o soquete já conectado no cristal, capacitores de polarização, resistor de pull-up do reset, entre outras opções; amadurecidas durante os anos de produção do Arduino Supervisório, base desta placa-mãe.


Resistor de pull-up e capacitor da linha do Reset

ConectorFTDi Basic

Soquete 28 pinos para ATMega's

Capacitor de Filtro de Linha

Cristal e capacitores de polarização


Conector FTDi Basic

Na foto acima, podemos ver também o Conector FTDi Basic, que falaremos melhor dele, durante o manual.

Mas, para conhecimento, essa é a posição desse conector; e é onde deve ser ligado o FTDi Basic para carregar a programação no Chip ATMega sem precisar tirar da placa.

Veja uma foto para se orientar na hora de ligar o FTDi Basic no Arduino Supervisório Automation.

Atenção! Não ligue o FTDi Basic invertido!



Módulo Dimmer AC Bivolt Integrado (2 Canais)

A placa-mãe possui 2 canais de Dimmer AC para acionamento proporcional de cargas. Isso significa que vocêpode comandar a velocidade de ventiladores, a potência de lâmpadas incandescentes, ou resistências de calor até 1500W, por canal.

Os Dimmers AC possuem a seguinte pinagem na placa-mãe:

Pino Dimmer AC Arduino (ATMega)

Interrupççaão 60Hz ZC (ZeroCross) D2 (INT0)

Disparo Dimmer AC Canal 1 DIM (Sinal do Dimmer1) D4

Disparo Dimmer AC Canal 2 DIM (Sinal do Dimmer2) D5

O disparo dos Dimmers podem ser feitos pelas portas digitais 4 e 5 do Arduino. Lembrando que este disparo é um PWM em sincronia com o ZeroCross, conforme visto na Aula 3 do Curso Arduino Automation:

http://seriallink.com.br/forum/viewtopic.php?f=105&t=2702

Você pode utilizar os códigos apresentados na aula, clicando nesse outro link:


Abaixo podemos ver o conector dos Dimmer e as explicações das entradas:


Ligar Carga do Dimmer AC 1

Ligar Carga do Dimmer AC 2

Ligar na Tomada110V ou 220V




Módulo de Relê Integrado (4 Canais)

A placa-mãe Arduino Supervisório Automation possui 4 canais para acionamento de cargas, por relês.

Cada relê possui circuito independente de proteção contra surtos da rede até 5000 volts e um contato para acionamento.

Verificando os conectores, podemos notar que cada saída de relê possui 3 terminais parafusáveis, onde ligamos as cargas.

Na foto abaixo podemos ver todas as 4 saídas e seus respectivos bornes, identificados abaixo.

Vejamos agora as portas utilizadas pelo Arduino para o acionamento dos relês:

Porta Arduino Canal do Relê

D6 1

D7 2

D8 3

D9 4


Terminal NONormalmente Aberto

Terminal NCNormalmente Fechado

Terminal CMNComum


Conectores de Alimentação 12VCC e 24VCC

Para atender uma maior gama de clientes, a placa-mãe Arduino Supervisório Automation possui entrada tradicional para 12V, mas também uma especial para ligação de 24V.

Ambas entradas 12V e 24V são DC, ou seja de corrente contínua. Atenção! NÃO ligue corrente alternada nesses conectores!

A entrada para 12V DC fica ao lado dos conectores dos relês, conforme foto abaixo:

Já o Conector de Alimentação 24V DC fica perto dos reguladores de tensão, conforme foto:

Siga as seguintes recomendações para uso de fontes:

Conector 12V

• Possível ligar de 6V ~ 12V DC• Fonte deve fornecer pelo menos 1A de corrente (ideal fonte de 3A)

Conector 24V

• Possível ligar de 15V ~ 36V DC• Fonte deve fornecer pelo menos 1A de corrente (ideal fonte de 3A)


Conector do Relê Canal 1

Conector de Alimentação 12V DC

12V

GND

Reguladores deTensão Conector de

Alimentação 24V DC

24VGND


Conector de Rede (Ethernet – RJ45)

O grande diferencial desta placa-mãe, em relação ao que existe disponível no mercado de Automação atualmente, é justamente o fato dela possuir o Módulo de Ethernet integrado; bastando apenas ligar o cabo de rede e sair usando! Literalmente!

Veja na foto abaixo que o conector para o cabo RJ45 também conta com LED's de indicação do status da rede e também da transmissão de dados.

Toda parte de circuito da rede é feita pelo chip ENC28J60, utilizando a biblioteca EtherEncLib. Esta biblioteca foi desenvolvida especialmente para esse projeto e após 4 anos de desenvolvimento, apresenta uma versão estável e muito rápida! Além de consumir poucos recursos do Arduino.

Para baixar e instalar a biblioteca EtherEncLib.h, acesse o link abaixo e baixe o pacote ZIP:

https://github.com/renatoaloi/EtherEncLib/tree/newMods

Você pode baixar o pacote ZIP diretamente nesse link:

https://github.com/renatoaloi/EtherEncLib/archive/newMods.zip

Verifique mais abaixo neste manual o código completo de funcionamento da placa-mãe.


Conector de Rede

LED Amarelo Dados

LED Verde Status


https://github.com/renatoaloi/EtherEncLib/tree/newMods


Conector Para Sensores Externos

Além de todas as características citadas acima, a placa-mãe Arduino Supervisório Automation possui um conector padrão MODU Macho para ligação de Jumpers (com Terminal Fêmea); onde podemos ligar sensores diretamente nas portas analógicas do Arduino!

Veja na foto abaixo que o conector é bem simples e sequencial, expondo diretamente cada uma das portas analógicas do Arduino para uso externo.

Mapeamento das Portas Analógicas do Arduino em relação ao Conector Para Sensores:

Porta Analógiça do Arduino Pino do Coneçtor Para Sensores

A0 1

A1 2

A2 3

A3 4

A4 5

A5 6

Normalmente os sensores necessitam também de pinos adicionais para alimentação 5V e também GND. Para isso, utilize o Conector FTDi Basic (que fica ao lado) para aproveitar pinos de alimentação, conforme foto:


Conector Para Sensores6 Entradas Analógicas

Pino 1

Pino 6

.

.

.

Conector Para Sensores

Conector FTDi Basic

GND

5V


Conector Para Sensores Externos

Para começar a utilizar a placa-mãe Arduino Supervisório Automation você precisará dos seguintes itens adicionais:

• 1x ATMega328 com bootloader UNO• 1x FTDi Basic• 1x Cabo USB• 1x Computador PC

Para preparar o ambiente, siga os passos abaixo:

1) Ligue o Computador PC, acesse o site do link abaixo, e efetue o Download do programa do Arduino (conhecido por IDE).

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

2) Baixado e instalada a IDE do Arduino, você precisará instalar o driver do FTDi Basic (só para Windows e MAC). Não precisa instalar driver no Linux.

- Siga as orientações do manual do FTDi Basic para aprender a efetuar passo-a-passo essa etapa:http://www.seriallink.com.br/lab/Arduino/Datasheet_FTDiBasic_SerialLink.pdf

- Link direto para o Manual Ilustrado de Montagem e Instalação do FTDi:

http://seriallink.com.br/lab/Arduino/Protuino_SerialLink.html#Upload_de_Programas_.28Sketches.29

Após ler essa documentação e instalar todos os requisitos, você estará pronto para ligar o FTDi na placa-mãee começar a carregar código do Arduino.

3) Veja na foto abaixo como efetuar a ligação do Arduino FTDi Basic no Conector FTDi Basic da placa-mãe Arduino Supervisório Automation:

Pronto! Agora basta ligar o cabo USB e começar a carregar os programas!


Conecte o FTDi BasicNesta orientação

http://seriallink.com.br/lab/Arduino/Protuino_SerialLink.html#Upload_de_Programas_.28Sketches.29

http://www.seriallink.com.br/lab/Arduino/Datasheet_FTDiBasic_SerialLink.pdf

https://www.arduino.cc/en/Main/Software


Sugestão de Código Completo

Abaixo podemos ver um exemplo completo que utiliza todas as funcionalidades da placa-mãe Arduino Supervisório Automation.

Para utilizar o exemplo abaixo, você primeiro precisa instalar as bibliotecas! Verifique o próximo tópico para saber como compilar o programa.

// seriallink.com.br// 2015// by Renato Aloi

#include <SPI.h>#include <EEPROM.h>#include <EthernetAutomation.h>#include <EtherEncLib.h>

#define ACTIVATE_LOGIN 1

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };byte ip[] = { 192, 168, 0, 177 };

const char relay1 = 6; // relaysconst char relay2 = 7;const char relay3 = 8;const char relay4 = 9;const char dimmer1 = 97; // real pin 4;const char dimmer2 = 98; // real pin 5;const char exitfakebutton = 99;

static volatile unsigned long momentoDisparo = 0;static volatile unsigned int gatilhoDisparo = 4000;static volatile unsigned long momentoDisparo2 = 0;static volatile unsigned int gatilhoDisparo2 = 4000;

const unsigned char dimmer1pin = 4;const unsigned char dimmer2pin = 5;

EthernetAutomation automation(80);

void setup(){ pinMode(10,OUTPUT); //--- ? -- SS pin must be output # by Renato Aloi

Serial.begin(115200); delay(200); Serial.println(F("Serial OK!")); automation.begin(mac, ip); delay(200); Serial.println(F("Ethernet OK!")); if (!automation.isWebDBExists()) { // Criando WebDB automation.addDB(); // Criando logins automation.addLogin("yourname", "yourpass", 5); // 5 = tempo da sessao (session expires) automation.addLogin("seuuser", "suasenha", 15); // logins e senhas ate 9 caracteres // Criando botoes buttons automation.addButton(relay1, "Rele 1", ONOFF_BUTTON); automation.addButton(relay2, "Rele 2", ONOFF_BUTTON); automation.addButton(relay3, "Rele 3", ONOFF_BUTTON); automation.addButton(relay4, "Pulsar", PULSE_BUTTON); automation.addDimmer(dimmer1, "Dimmer1: ", 127, -1, 25); automation.addDimmer(dimmer2, "Dimmer2: ", 127, -1, 25); automation.addButton(exitfakebutton, "Sair", MACRO_BUTTON); // fake button



Serial.println(F("DB Add OK!")); } else { Serial.println(F("DB Init OK!")); }

pinMode(relay1, OUTPUT); pinMode(relay2, OUTPUT); pinMode(relay3, OUTPUT); pinMode(relay4, OUTPUT); pinMode(dimmer1, OUTPUT); pinMode(dimmer2, OUTPUT); attachInterrupt(0, zeroCrossInt, CHANGE);}

void loop(){ if (automation.available(ACTIVATE_LOGIN)) { Serial.println(F("ETH avail OK!")); // Verifica se algum botao foi pressionado // Check for button pressed int lastButton = automation.getLastClickedButton(); int buttonState = automation.getButtonState(lastButton);

Serial.print("Lastbutton: "); Serial.println(lastButton, DEC); Serial.print("ButtonState: "); Serial.println(buttonState, DEC);

// Executa o comando conforme o botao clicado // Do the command for pressed button switch(lastButton) { case relay1:

Serial.print(buttonState ? "Ativou" : "Desativou"); Serial.println(F(" Rele 1")); digitalWrite(relay1, buttonState); break; case relay2:

Serial.print(buttonState ? "Ativou" : "Desativou"); Serial.println(F(" Rele 2")); digitalWrite(relay2, buttonState); break; case relay3:

Serial.print(buttonState ? "Ativou" : "Desativou"); Serial.println(F(" Rele 3")); digitalWrite(relay3, buttonState); break; case relay4: // PULSE Button

Serial.print(F("Pulsou ")); Serial.println(F(" Rele 4")); digitalWrite(relay4, HIGH); delay(100); digitalWrite(relay4, LOW); break; case dimmer1: Serial.print(F("Dimmer1 value: "));

Serial.println(automation.getDimmerValue(dimmer1), DEC);gatilhoDisparo = map(automation.getDimmerValue(dimmer1), 0, 255, 7000, 1000);

break; case dimmer2: Serial.print(F("Dimmer2 value: "));

Serial.println(automation.getDimmerValue(dimmer2), DEC);gatilhoDisparo2 = map(automation.getDimmerValue(dimmer2), 0, 255, 7000, 1000);

break; case exitfakebutton: // Logout! automation.logOut(); break; default: break; } // Closing and printing HTML to client automation.close();



} checkDimmerTimeSpan();}

void checkDimmerTimeSpan(){ if (momentoDisparo > micros() || momentoDisparo2 > micros()) { if (momentoDisparo > momentoDisparo2) { while(momentoDisparo2 > micros()); digitalWrite(dimmer2pin, HIGH); while(momentoDisparo > micros()); digitalWrite(dimmer1pin, HIGH); } else if (momentoDisparo2 > momentoDisparo) { while(momentoDisparo > micros()); digitalWrite(dimmer1pin, HIGH); while(momentoDisparo2 > micros()); digitalWrite(dimmer2pin, HIGH); } else { while(momentoDisparo > micros()); digitalWrite(dimmer1pin, HIGH); digitalWrite(dimmer2pin, HIGH); } }}

void zeroCrossInt(){ digitalWrite(dimmer1pin, LOW); digitalWrite(dimmer2pin, LOW); momentoDisparo = micros() + gatilhoDisparo; momentoDisparo2 = micros() + gatilhoDisparo2;}



Compilando Código Completo

Para compilar o código completo, precisamos da IDE do Arduino, conforme imagem abaixo.

Basta copiar e colar o código completo na área onde digitamos o código e clicar em “Carregar”.

Mas para a compilação dar certo, precisamos de duas bibliotecas.

Precisamos da biblioteca EtherEncLib.h que pode ser baixada nesse link:https://github.com/renatoaloi/EtherEncLib/archive/newMods.zip

E também da biblioteca EthernetAutomation.h, que pode ser baixada no link abaixo:https://github.com/renatoaloi/EthernetAutomation/archive/master.zip

Dica: Para instalar as bibliotecas, basta descompactar a pasta de cada uma delas dentro do diretório “libraries” do sketchbook do Arduino.

Normalmente essa pasta libraries fica nos seguintes caminhos, dependendo do Sistema Operacional:

- WindowsC:\Arquivos de Programas\

- MACOSX

- Linux


https://github.com/renatoaloi/EthernetAutomation/archive/master.zip



Painel de Controle Web

Para configurar e controlar os dispositivos conectados na placa do Arduino Supervisório Automation, utilizamos o Painel de Controle Web, que é uma página HTML com botões que podemos atuar sobre os dispositivos.

Podemos acessar o Painel de Controle Web através de qualquer navegador de Internet, via computador ou smartphone.

Essa página HTML pode ser acessada pelo endereço http://192.168.0.177, configurado no “Código Completo”, que já vimos acima, e será explicado na próxima seção.



Configurações do Código Completo

Para ajustar o Código Completo para sua utilização, precisamos configurar o IP da Rede Local de Computadores, ou seja da Ethernet.

Normalmente esse IP está intimamente ligado com a faixa de operação de IP's da Rede Local e precisa ser configurado manualmente.

Se você não possui experiência com configurações de Rede, siga os passos abaixo:

1) Para descobrir qual IP utilizar, digite o comando ipconfig (windows) ou ifconfig (linux) para saberqual o IP do seu computador atual.

Vamos dizer que o IP do seu computador seja 192.168.1.25

2) Configure a linha abaixo do Código Completo para refletir um IP válido na sua Rede, somando um no último byte do IP do seu próprio computador.

No exemplo deste manual, o IP do seu computador é 192,168.1.25, então configure seu Arduino Supervisório Automation com o IP 192.168.1.26.

Onde está escrito assim:

byte ip[] = { 192, 168, 0, 177 };

Ficará assim:

byte ip[] = { 192, 168, 1, 26 };

Dica 1: No código utilizamos vírgula para separar os bytes do IP e não pontos. Atenção nesse detalhe!

Dica 2: Se o DHCP do seu roteador estiver ligado pode haver conflito de IP's, mas não causará problemas, apenas utilize outro número de IP que não esteja em uso na Rede.


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