Sistemas Embarcados e IoT

Controle de Ventilador por Bluetooth

Como um toque no celular pode mudar uma escolha no Arduino? Aprenda esse caminho com três LEDs, entenda a comunicação Bluetooth e crie seu aplicativo no App Inventor.

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Entender o desafio

Imagine que você está estudando e quer mudar a velocidade do ventilador sem sair do lugar. O celular parece resolver isso com quatro botões: três velocidades e Desligar. Mas como esse toque chega ao Arduino? E como saber se a mensagem foi entendida?

Vamos descobrir esse caminho em partes. Primeiro, três LEDs vão representar as velocidades: LED 1 para baixa, LED 2 para média e LED 3 para alta. Assim podemos observar as escolhas sem conectar o ventilador. Nenhum LED representa uma medição do motor.

Combine o significado dos comandos

O aplicativo e o Arduino precisam seguir o mesmo combinado, chamado protocolo. Aqui, o texto 0 pede para apagar os LEDs; 1, 2 e 3 escolhem um deles. Depois de aplicar a escolha, o Arduino responde com o mesmo caractere. Essa resposta confirma o que o programa fez; não confirma rotação nem contato elétrico de um ventilador.

Antes de montar qualquer peça, vamos entender por que os cuidados mudam quando saímos dos LEDs e pensamos no ventilador.

Preparar a atividade com segurança

Agora você sabe o que cada comando significa. Antes de colocar esse comando em um circuito, precisamos responder outra pergunta: o que acontece se uma ligação ou uma escolha estiver errada? No exercício, usamos LEDs e alimentação USB. Um ventilador de 220 V envolve outros riscos e exige outra preparação.

Abra a aula Eletricidade e cuidados com os equipamentos. Ela explica as grandezas elétricas no contexto do projeto e a diferença entre pedir “Desligar” e retirar a alimentação com segurança. Depois, use o link de retorno para continuar nesta etapa.

Prepare o exercício

1. Separe Uno, cabo USB, três LEDs e um resistor de 330 Ω para cada LED. Ω é o símbolo de ohm, a unidade de resistência.
2. Confira a montagem com o professor, sem alimentação. Não troque fios com o circuito ligado.
3. Para acrescentar o HC-05 mais adiante, peça a identificação da placa, a conferência da alimentação e dos níveis dos sinais.
4. Mantenha relés, motor e fios da tomada fora desta montagem.

Com esse limite entendido, vamos conhecer a peça que aparece com frequência no controle de equipamentos: o relé.

Entender os contatos do relé

O Arduino consegue indicar uma escolha com um LED. Para um aparelho que exige mais corrente, uma ordem de controle precisa acionar um circuito adequado. O relé ajuda a entender essa separação: uma parte recebe a ordem e outra abre ou fecha contatos.

Na aula Relés: como uma ordem muda um contato, observe a bobina e experimente os contatos no desenho. Você vai entender COM, NA e NF antes de usar essas marcações em uma peça real.

O que precisamos descobrir sobre a placa real?

Registre modelo, alimentação, corrente exigida e forma de acionamento. Uma placa de quatro relés não é definida apenas pela inscrição “10 A”. O tipo de motor, sua partida, os contatos, a placa e a fonte também precisam de avaliação.

Agora já sabemos separar uma ordem de controle da ligação de um aparelho. Falta descobrir como essa ordem pode chegar sem o cabo USB.

Levar mensagens pelo Bluetooth

No começo, o comando pode sair do computador pelo cabo USB. Para sair do celular sem esse cabo, ele precisa atravessar o Bluetooth. O HC-05 recebe a mensagem sem fio e a entrega ao Uno pelos pinos de comunicação.

Abra a aula HC-05: levar mensagens do celular ao Uno. Confira o significado de TX e RX, a velocidade serial e a diferença entre parear, conectar e receber uma resposta.

Antes de ligar o HC-05

Peça ao professor que confira a placa e sua documentação. Não presuma que VCC e RX aceitam a mesma tensão. O programa espera comunicação serial a 9600 bit/s no modo de dados. Só monte a ligação aprovada, com a alimentação removida.

Como descobrir em que ponto surgiu o problema

Se o Android reconhece o HC-05, houve pareamento. Se o aplicativo abre a comunicação, houve conexão. Se o Arduino recebe e responde corretamente, houve troca de mensagens. Conferir nessa ordem ajuda a localizar a dificuldade, sem mudar vários fios ou configurações ao mesmo tempo.

Na próxima etapa, vamos testar os programas em uma ordem que permite descobrir o que funciona antes de acrescentar a próxima parte.

Programar e testar os LEDs

Vamos construir a solução em três versões. Na primeira, você testa apenas Uno e LEDs. Na segunda, acrescenta mensagens por Bluetooth. Na terceira, o Arduino também verifica se o celular continua enviando mensagens. Cada programa é completo: abra sua pasta na IDE Arduino, o programa usado para editar e gravar o código na placa, e escolha a placa Uno.

Experimente primeiro na tela

Toque em Conectar, escolha uma velocidade e observe o LED. Depois toque em Parar os sinais de presença e aguarde: o LED deve apagar. Esta simulação não usa Bluetooth real nem envia comandos a equipamentos.

Monte os três indicadores

Com a alimentação retirada, ligue cada saída a seu próprio resistor de 330 Ω e LED, conforme o desenho. O ânodo é o terminal positivo do LED; o cátodo vai ao GND, a referência do circuito. Confira os terminais do componente, sem depender apenas do comprimento das pernas. Peça ao professor que confira antes de conectar o USB.

Programa 1 — faça os comandos funcionar pelo USB

Baixe o arquivo abaixo, abra-o na IDE e grave no Uno. Abra o Monitor Serial a 9600 bit/s. Envie um caractere de cada vez: 1, 2, 3 e 0. Somente o LED escolhido deve acender; 0 apaga todos. O Monitor também mostra o caractere de confirmação. Se enviar uma letra como X, o programa apaga os LEDs e responde 0.

// Mundo bit Byte — checkpoint 1: somente LEDs; nenhum motor ou rele.
// Uno: D5, D6 e D7 -> cada um a seu resistor de 330 ohms -> anodo LED.
// Os tres catodos vao ao GND. Monitor Serial: 9600, sem fim de linha.
const byte LEDS[] = {5, 6, 7};
byte velocidade = 0;

void selecionar(byte nova) {
  // Primeiro apaga todos; depois acende, no maximo, um indicador.
  for (byte i = 0; i < 3; i++) digitalWrite(LEDS[i], LOW);
  velocidade = nova <= 3 ? nova : 0;
  if (velocidade > 0) digitalWrite(LEDS[velocidade - 1], HIGH);
}

void setup() {
  for (byte i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(LEDS[i], LOW);
    pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
  }
  Serial.begin(9600);
  selecionar(0);
}

void loop() {
  if (!Serial.available()) return;
  char comando = Serial.read();
  if (comando == '\r' || comando == '\n') return;
  selecionar(comando >= '0' && comando <= '3' ? comando - '0' : 0);
  Serial.write('0' + velocidade); // Confirmacao logica de um caractere.
}

Entenda o código antes de avançar

Na lista LEDS estão os pinos 5, 6 e 7. A função selecionar, um trecho que realiza uma tarefa definida, apaga os três LEDs antes de acender o escolhido. A repetição for percorre a lista; as condições if decidem se o comando é válido. Se vetor, função ou condição forem novos para você, retome esses assuntos no bloco Programação Aplicada antes de continuar.

Programa 2 — troque o cabo de mensagens pelo Bluetooth

Conclua o teste USB antes de acrescentar o HC-05. Depois de conferir sua ligação e configuração com o professor, grave este programa. Use um aplicativo de teste serial Bluetooth que envie texto, sem acrescentar mensagens automáticas. Envie 0, 1, 2 e 3 e compare os LEDs com as respostas. Essa versão mantém a última escolha enquanto não chega outro comando.

// Mundo bit Byte — checkpoint 2: HC-05 com LEDs, sem motor ou rele.
// Identifique e valide alimentacao, niveis e baud rate do HC-05 antes da ligacao.
// Uno D2 (RX software) recebe TX do modulo com niveis compativeis.
// Uno D3 (TX software) envia ao RX do modulo por adaptacao de nivel validada.
// A alimentacao do modulo e o adaptador nao sao definidos por este codigo.
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial bluetooth(2, 3); // RX, TX do Arduino.
const byte LEDS[] = {5, 6, 7};
byte velocidade = 0;

void selecionar(byte nova) {
  for (byte i = 0; i < 3; i++) digitalWrite(LEDS[i], LOW);
  velocidade = nova <= 3 ? nova : 0;
  if (velocidade > 0) digitalWrite(LEDS[velocidade - 1], HIGH);
}

void setup() {
  for (byte i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(LEDS[i], LOW);
    pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
  }
  bluetooth.begin(9600); // Confirmar esta velocidade na variante real.
  selecionar(0);
}

void loop() {
  if (!bluetooth.available()) return;
  char comando = bluetooth.read();
  if (comando == '\r' || comando == '\n') return;
  selecionar(comando >= '0' && comando <= '3' ? comando - '0' : 0);
  bluetooth.write('0' + velocidade);
}

Programa 3 — perceba quando as mensagens param

Imagine que o LED 3 está aceso e o celular para de enviar dados. Precisamos que o Uno perceba essa ausência por conta própria. O aplicativo envia ? a cada 500 milissegundos, ou meio segundo, como um sinal de “continuo aqui”. Essa verificação periódica também é conhecida como heartbeat.

Grave o programa 3. Se passarem 2000 milissegundos, ou 2 segundos, sem uma mensagem válida para essa verificação, ele apaga os LEDs. O sinal ? não escolhe velocidade e não recebe resposta. Depois de apagados pelo prazo, somente voltar a enviar ? não reacende os LEDs: é preciso um novo comando 1, 2 ou 3. Esses tempos servem ao exercício; não dimensionam a proteção de um motor.

// Mundo bit Byte — checkpoint 3: prototipo didatico SOMENTE COM LEDs.
// Nao conectar estas saidas a reles ou a qualquer circuito de 220 V.
// Uno: LEDs/resistores em D5,D6,D7; Bluetooth software em D2(RX),D3(TX).
// Alimentacao/niveis do HC-05: verificar a variante e a interface antes de montar.
// Protocolo: textos '0'..'3'; '?' a cada 500 ms mantem o enlace supervisionado.
// Retorno: um caractere '0'..'3' confirma somente o estado logico dos LEDs.
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial bluetooth(2, 3);
const byte LEDS[] = {5, 6, 7};
const uint32_t PRAZO_MS = 2000UL; // Escolha didatica, nao parametro de seguranca de motor.
byte velocidade = 0;
uint32_t ultimaMensagem = 0;

void selecionar(byte nova) {
  for (byte i = 0; i < 3; i++) digitalWrite(LEDS[i], LOW);
  velocidade = nova <= 3 ? nova : 0;
  if (velocidade > 0) digitalWrite(LEDS[velocidade - 1], HIGH);
}

void confirmar() {
  bluetooth.write('0' + velocidade);
}

void verificarPrazo(uint32_t agora) {
  // Subtracao sem sinal tambem funciona quando millis() volta a zero.
  if (velocidade > 0 && (uint32_t)(agora - ultimaMensagem) >= PRAZO_MS) {
    selecionar(0);
    confirmar();
  }
}

void receber(char comando, uint32_t agora) {
  if (comando == '\r' || comando == '\n') return;
  // Uma mensagem de supervisao atrasada nao deve esconder um prazo ja expirado.
  verificarPrazo(agora);
  ultimaMensagem = agora;
  if (comando == '?') return; // Mantem comunicacao; nunca liga os LEDs.
  selecionar(comando >= '0' && comando <= '3' ? comando - '0' : 0);
  confirmar();
}

void setup() {
  for (byte i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(LEDS[i], LOW);
    pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
  }
  selecionar(0);
  bluetooth.begin(9600); // Requer HC-05 configurado para 9600 em modo de dados.
  ultimaMensagem = millis();
}

void loop() {
  verificarPrazo(millis());
  // Processa um caractere por volta; nao bloqueia esperando texto ou delimitador.
  if (bluetooth.available()) receber(bluetooth.read(), millis());
}

Confira as trocas, não só a sequência crescente

Teste cada escolha a partir das outras: de 0 para 1, de 1 para 0, de 3 para 2 e assim por diante. Há 12 trocas entre estados diferentes, além das quatro repetições do mesmo comando. Registre o LED observado e a resposta recebida. No programa 3, teste também a falta de mensagens e confirme que o retorno apenas de ? não religa um LED.

Os comandos já têm significado e um caminho de comunicação. Agora vamos colocar esses comandos nos botões do nosso aplicativo.

Criar e testar o aplicativo

Você já viu o comando chegar ao Uno e mudar um LED. Agora o usuário precisa fazer isso sem digitar caracteres: tocar em Velocidade 2 deve enviar o texto 2. A tela também precisa indicar quando ainda está esperando a resposta.

Siga a aula Crie o aplicativo Ventilador MbB no App Inventor. Ela explica a tela, os blocos e os cuidados com conexão e respostas. Se quiser testar a versão disponível antes de construir a sua, baixe o APK, o arquivo de instalação para Android:

Baixar Ventilador MbB para Android (.apk) · Conferir a versão do arquivo

Instalei o app, mas os botões não aceitam toque. É defeito?

Sem o Arduino respondendo, as velocidades ficam bloqueadas de propósito. O aplicativo precisa do HC-05 ligado ao Uno com o programa 3. Ao conectar, envia 0 e espera a resposta 0. Se ela não chega, encerra a tentativa; não basta ligar o Bluetooth do celular ou escolher qualquer aparelho da lista.

Para experimentar os comandos sem equipamento, use o simulador da etapa 5. Para testar o APK, prepare a montagem com LEDs e confira a resposta do Uno. Não retire a confirmação do código para liberar os botões.

Essa figura mostra a organização da tela; seus botões não comandam o Arduino. No aplicativo instalado, as velocidades só são liberadas depois da conexão e da resposta inicial do programa. Quando ele diz “confirmação lógica”, está informando a resposta do Arduino, sem medir movimento.

Planejar a etapa do ventilador real

Com os LEDs, você consegue observar a seleção feita pelo Arduino. Um motor acrescenta corrente de partida, movimento e componentes que podem falhar. Por isso, a etapa de 220 V ainda exige um projeto elétrico específico. O objetivo continua sendo um ventilador real com três velocidades, mas este material não fornece suas ligações à tomada.

Não substitua os LEDs por relés para completar o projeto. Antes de prosseguir, reúna com o profissional responsável as informações abaixo.

O que precisa ser conhecido sobre o equipamento

Esses registros precisam corresponder ao ventilador usado. Trocar o modelo pode exigir rever o circuito e as proteções, mesmo que os botões do aplicativo continuem iguais.

Conferir e explicar os resultados

Volte à pergunta inicial: como um toque no celular chega a uma escolha no Arduino? Agora você deve conseguir explicar cada parte desse caminho e apresentar o resultado dos seus testes. Separe o que viu na tela, o que observou na placa e o que ainda não foi realizado.

Organize os resultados

Apresente o que aprendeu

Entregue os arquivos usados, o desenho da montagem com LEDs e seus registros de teste. Para cada resultado, escreva o que esperava, o que observou e o que ainda precisa verificar. As marcações desta página ficam neste navegador; não alteram o progresso do Meu MbB.

Baixar orientações dos três programas · Baixar roteiro de testes · Baixar projeto editável do aplicativo