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Sensores, placa e gabinete: o dispositivo completo

Desenvolvemos projetos com Arduino e ESP32, do sensor ao gabinete impresso em 3D: detectores de movimento, câmeras acionadas por presença, fechaduras com RFID e soluções sob medida.

Folha07
AssuntoEletrônica
PlacasArduino · ESP32
GabineteImpresso em 3D
Ilustração técnica de uma placa ESP32 ligada por fios de alimentação, terra e sinal a um sensor PIR e a um módulo de microfone
Ilustração. Placa ESP32 com sensor de presença PIR e microfone: alimentação, terra e um sinal para cada sensor.

Como trabalhamos

Do protótipo de bancada ao dispositivo pronto

Começamos pelo que o dispositivo precisa perceber e fazer: detectar presença, registrar uma imagem, liberar uma porta, avisar no celular. A partir daí escolhemos os sensores e a placa, montamos em bancada e só fechamos o projeto quando o protótipo funciona no lugar onde vai ser usado.

  • Escolha dos sensores e da placa: Arduino, ESP32 ou ESP32-S3
  • Montagem e testes em bancada
  • Programação e ajuste de sensibilidade e tempos
  • Gabinete modelado e impresso em 3D sob medida
  • Esquema de ligação e lista de componentes

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Guia de sensores

Qual sensor usar para detectar movimento?

Cada sensor enxerga o mundo de um jeito. A escolha depende do que precisa ser detectado, de onde o aparelho fica e de como ele é alimentado.

Sensores de presença e movimento
SensorComo detectaPontos fortesCuidados
PIR (infravermelho passivo)Variação do calor emitido por pessoas e animais que se movemBarato e de consumo muito baixo, ideal para bateriaSó percebe movimento; sol direto, ar quente e vidro atrapalham. Módulos comuns alcançam de 3 a 7 m
Radar de micro-ondasEfeito Doppler: ondas de rádio refletidas por objetos em movimento (cerca de 3,2 GHz no RCWL-0516)Funciona escondido dentro de um gabinete plásticoPode disparar com movimento do outro lado de paredes finas. Alcance de 5 a 7 m
Radar mmWave (24 GHz)Ondas milimétricas que medem distância e micromovimentosPercebe a pessoa parada, pela respiração, e informa a distânciaMais caro e precisa de configuração. Até cerca de 6 m no LD2410
CâmeraDiferença entre quadros de imagemRegistra o que aconteceu, em foto ou vídeoGasta mais energia e processamento; à noite precisa de iluminação infravermelha
Microfone (MIC)Nível de som acima de um limitePercebe batidas, vidro quebrando e voz, mesmo fora do campo de visãoNão indica posição; ruído de fundo exige ajuste do limite
UltrassônicoTempo de eco de pulsos de ultrassomMede a distância, de 2 cm a 4 m no HC-SR04Feixe estreito; tecidos e espuma absorvem o som
Combinação que economiza bateria

O PIR, que consome pouco, acorda a placa do sono profundo. Só então a câmera liga, registra e envia a imagem. A placa passa a maior parte do tempo dormindo.

Dois sensores, menos alarme falso

Exigir que PIR e radar concordem antes de disparar reduz alarmes causados por ar quente, cortinas ou movimento atrás da parede.

Placas

Arduino e a família ESP32 em resumo

Comparação dos chips mais usados
Placa ou chipProcessadorRAMComunicaçãoDestaque
Arduino Uno R3ATmega328P, 8 bits, 16 MHz2 KBSem rede nativaSimples e robusto, ótimo para controle e aprendizado
ESP322 núcleos Xtensa LX6, até 240 MHz520 KBWi-Fi 2,4 GHz, Bluetooth clássico e BLEO mais difundido, com muitas bibliotecas
ESP32-S32 núcleos Xtensa LX7, até 240 MHz512 KBWi-Fi 2,4 GHz e BLE 5USB nativo e instruções para IA; bom para câmera e áudio
ESP32-C31 núcleo RISC-V, até 160 MHz400 KBWi-Fi 2,4 GHz e BLE 5Pequeno, econômico e barato
ESP32-CAMESP32 com câmera OV2640 de 2 MP520 KB + 4 MB PSRAMWi-Fi e BluetoothCâmera e cartão microSD na placa; gravação por adaptador serial

Valores dos chips. Placas de fabricantes diferentes variam em memória flash, PSRAM e quantidade de pinos.

Você sabia?

Números por trás dos sensores

Sensor PIR9,3 µm

é o comprimento de onda em que o corpo humano, a cerca de 37 °C, mais emite radiação infravermelha. É essa faixa que o PIR enxerga.

RFID13,56 MHz

é a frequência dos cartões e chaveiros usados em controle de acesso, lidos a poucos centímetros por módulos como o MFRC522.

Sono profundo~10 µA

é o consumo típico do chip ESP32 dormindo. O que gasta bateria é acordar e transmitir. Placas de desenvolvimento gastam mais por causa do regulador e dos LEDs.

Ultrassom343 m/s

é a velocidade do som no ar a 20 °C. O sensor mede o tempo do eco: distância = tempo × 343 ÷ 2.

Gabinete sob medida

A caixa faz parte do projeto

Cada dispositivo ganha um gabinete modelado para as placas, os sensores e os conectores, impresso em 3D. A janela da lente do PIR, a abertura do microfone, a passagem de cabos e a fixação na parede já entram no desenho.

Ligações na rede elétrica (127 ou 220 V), como fechaduras e cargas acionadas por relé, devem ser instaladas por profissional habilitado.

Gabinete impresso em 3D em vista explodida: caixa com aberturas laterais, base e manopla
Vista explodida. Caixa com aberturas para conectores, base de fechamento e manopla.

Tem um projeto de eletrônica em mente?

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