Proyecto 27: hogar inteligente con control remoto infrarrojo

Descripción

Los hogares inteligentes utilizan tecnologías de IoT y automatización para brindar a las personas una experiencia de vida más cómoda, conveniente y segura. Cubre muchos aspectos, desde la iluminación y la seguridad hasta el control de electrodomésticos.

En este proyecto, usaremos una placa principal Arduino UNO R3, un módulo receptor infrarrojo, un módulo relé y un motor paso a paso para construir un “sistema de hogar inteligente” en miniatura. Puedes usar un control remoto IR común para operar dispositivos en casa de forma remota: por ejemplo, usar el relé para encender o apagar la “luz”, y usar el motor paso a paso para controlar la apertura y cierre de las “cortinas”.

Hardware

  1. Placa de desarrollo UNO R3 (CH340) × 1

  2. Receptor IR × 1 (incluye capacitores de 100nF y 10μF)

  3. Módulo Relé × 1

  4. Motor paso a paso 28BYJ-48 × 1

  5. Placa controladora de motor paso a paso ULN2003 × 1

  6. Control remoto IR × 1

  7. LED × 1 (usado para simular un electrodoméstico controlado por el relé)

  8. Resistencia de 220Ω × 1 (para limitar la corriente del LED)

  9. Protoboard × 1 y varios cables Dupont

Principio de funcionamiento

Cuando presionas un botón en el control remoto, el receptor IR detecta una señal infrarroja codificada específica. El Arduino decodifica esta señal y desencadena acciones correspondientes según el código:

  • Control de iluminación (relé): Cuando se recibe el código para el “Botón 1”, el Arduino cambia el estado del relé (si estaba ENCENDIDO, lo apaga; si estaba APAGADO, lo enciende), controlando así el LED conectado al relé.

  • Control de cortinas (motor paso a paso): Cuando se recibe el “Botón 2”, el Arduino ordena al motor paso a paso que gire hacia adelante una vuelta completa (simulando la apertura de las cortinas); cuando se recibe el “Botón 3”, ordena al motor que gire hacia atrás una vuelta completa (simulando el cierre de las cortinas).

Diagrama de conexiones

1. Receptor IR

  • VCC ➔ Arduino 5V

  • GND ➔ Arduino GND

  • OUT (Pin de señal) ➔ Arduino D2

2. Motor paso a paso y placa controladora (ULN2003)

  • Conecta el conector blanco del motor paso a paso en el socket correspondiente de la placa controladora ULN2003.

  • Driver IN1 ➔ Arduino D8

  • Driver IN2 ➔ Arduino D10 (Nota: según el código abajo, IN2 se conecta a D10, IN3 a D9)

  • Driver IN3 ➔ Arduino D9

  • Driver IN4 ➔ Arduino D11

  • Driver + (VCC) ➔ Arduino 5V

  • Driver - (GND) ➔ Arduino GND

3. Módulo Relé

  • Relé VCC ➔ Arduino 5V

  • Relé GND ➔ Arduino GND

  • Relé S (Señal/IN) ➔ Arduino D3

4. Electrodoméstico simulado (LED conectado al lado del relé)

  • Conecta la pata larga del LED (ánodo) a través de una resistencia de 220Ω a 5V.

  • Conecta la pata corta del LED (cátodo) al terminal Normalmente Abierto (NO) del relé.

  • Conecta el terminal Común (COM) del relé a GND.
    Img

Código de ejemplo

Nota: Antes de subir el código, asegúrate de haber instalado la librería IRremote (versión recomendada 2.0.1) mediante el Gestor de Librerías del IDE de Arduino. Los códigos hexadecimales 0xFF... en el código son ejemplos; reemplázalos con los códigos reales de los botones de tu control remoto.

/*

Electronics Learning Starter Kit for Arduino

Project 27

infrared remote control Smart Home

Edit By Keyes

*/

#include <IRremote.h> // Include IR remote library
#include <Stepper.h>  // Include Arduino built-in stepper motor library

// --- 1. Pin and parameter definitions ---
#define IR_RECEIVE_PIN 2   // IR receiver pin D2
#define RELAY_PIN 3        // Relay control pin D3
#define STEPS_PER_REV 2048 // Number of steps for 28BYJ-48 stepper motor to complete one revolution

// --- 2. Create control objects ---
IRrecv irrecv(IR_RECEIVE_PIN); // Create IR receiver object
decode_results results;        // Store IR decode results

// Create stepper motor object; note pin order is 8, 10, 9, 11 (corresponding to IN1, IN3, IN2, IN4, which is the motor’s required driving sequence)
Stepper stepper(STEPS_PER_REV, 8, 10, 9, 11); 

void setup() {
  irrecv.enableIRIn();           // Initialize and start the IR receiver
  
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);    // Set relay pin as output
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);  // Initialize relay as OFF
  
  stepper.setSpeed(10);          // Set stepper motor speed to 10 RPM
}

void loop() {
  // If an IR signal is received
  if (irrecv.decode(&results)) {
    
    // Perform actions based on received button code
    switch (results.value) {
      
      // Button 1 (example code 0xFF6897): control light (relay)
      case 0xFF6897: 
        // Toggle relay state: if ON, turn OFF; if OFF, turn ON
        digitalWrite(RELAY_PIN, !digitalRead(RELAY_PIN)); 
        break;

      // Button 2 (example code 0xFF9867): open curtains (stepper motor forward)
      case 0xFF9867: 
        // Rotate stepper motor forward one full revolution (2048 steps)
        stepper.step(STEPS_PER_REV); 
        break;

      // Button 3 (example code 0xFFB04F): close curtains (stepper motor backward)
      case 0xFFB04F: 
        // Rotate stepper motor backward one full revolution (-2048 steps)
        stepper.step(-STEPS_PER_REV); 
        break;
    }
    
    // Resume IR receiver to get next signal
    irrecv.resume(); 
  }
}

Explicación del código

1. Incluir las librerías necesarias:

#include <IRremote.h>
#include <Stepper.h>

La librería IRremote.h permite que el Arduino entienda los “códigos” enviados por el control remoto IR. La librería Stepper.h es una librería oficial de Arduino diseñada para el control preciso de ángulos y direcciones de rotación de motores paso a paso (se usa aquí para simular el movimiento de las cortinas).

2. Inicialización de objetos:

Stepper stepper(STEPS_PER_REV, 8, 10, 9, 11);

Esta línea es muy importante. Debido a la disposición interna de las bobinas del motor paso a paso 28BYJ-48, para asegurar una rotación suave, el orden de pines que se pasa al código debe ser 8, 10, 9, 11 (correspondiente a IN1, IN3, IN2, IN4 de la placa controladora). Esto se llama secuencia de medio paso.

3. Lógica para cambiar el estado del relé:

digitalWrite(RELAY_PIN, !digitalRead(RELAY_PIN));

Este es un código clásico de “interruptor con un solo botón”. Primero lee el estado actual del relé con digitalRead, luego usa el operador ! (NOT) para invertir el estado, y finalmente escribe el estado opuesto con digitalWrite. Así, al presionar el botón una vez se enciende, y al presionarlo otra vez se apaga.

4. Rotación del motor paso a paso:

stepper.step(STEPS_PER_REV);
stepper.step(-STEPS_PER_REV);

La función step() hace que el motor gire un número especificado de pasos. Como definimos STEPS_PER_REV = 2048, pasar 2048 hace que el motor gire una vuelta completa hacia adelante (abrir cortinas), y pasar -2048 hace que gire una vuelta completa hacia atrás (cerrar cortinas). El programa espera en esta línea hasta que el motor complete los pasos.

Resultado del proyecto

Después de subir el código y alimentar el circuito, puedes experimentar el control de hogar inteligente:

  1. Controlar la luz: Presiona el “Botón 1” en el control remoto, escucharás un clic del relé y el LED se encenderá; presiona “Botón 1” nuevamente, el relé hará clic otra vez y el LED se apagará.

  2. Abrir cortinas: Presiona “Botón 2”, el LED indicador del motor paso a paso parpadeará y el eje del motor girará suavemente una vuelta completa en sentido horario, simulando que las cortinas se abren lentamente.

  3. Cerrar cortinas: Presiona “Botón 3”, el motor paso a paso girará una vuelta completa en sentido antihorario, regresando a la posición inicial, simulando el cierre de las cortinas.

¡Con este proyecto puedes entender de forma intuitiva cómo los electrodomésticos y dispositivos de automatización pueden ser controlados centralizadamente mediante señales inalámbricas!

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